JP6995492B2 - 撮像光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像光学系に関し、特に一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、フィルム用カメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ等の撮像装置に好適なものである。

近年、撮像素子を用いた撮像装置は小型化されるとともに、画質の高画質化が進んでいる。特に一眼レフカメラにおいては、撮像時の画質の高画質化に加え、画像のボケ味が良いことが要求されている。これらの要求を満足するために、近年はＦｎｏ（Ｆナンバー）を明るくし、ボケ量のコントロールが出来るようにした大口径比の撮像光学系が提案されている。この大口径化を満足する撮像光学系のレンズタイプとしては、例えばダブルガウスタイプが知られている。

高画質化を図りつつ、ボケ味をきれいにするためには、サジタルフレアを軽減することが必要になってくる。ダブルガウスタイプの撮像光学系は、大口径比化が容易であるが、サジタルフレアが多く、このサジタルフレアを良好に補正することが難しい。このため、ダブルガウスタイプを変形させてサジタルフレアを良好に補正するようにした撮像光学系が提案されている（特許文献１、２）。

特許文献１は最も物体側と、最も像側に各々負レンズを配置して諸収差を良好に補正したＦナンバー２．０程度の撮影レンズを開示している。特許文献２は最も物体側と、最も像側に各々負レンズを配置し、諸収差を良好に補正したＦナンバー１．４程度の撮影レンズを開示している。

特開平５－３２３１８４号公報 特開２０１６－１１８７７０号公報

ダブルガウスタイプの撮像光学系は大口径比化が容易で、しかも物体距離の変動に対する収差変動が比較的少ないという特徴がある。しかしながら大口径比化を図りつつ、サジタルフレアを低減し、高画質でしかも全系の小型化を図るには、撮像光学系を構成する各レンズのレンズ形状や屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。

例えばサジタルフレアを良好に補正し、高画質でボケ味の良い画像を得るには、最も物体側に配置されたレンズの屈折力や開口絞りに隣接した物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を適切に設定することが重要になってくる。更に最も像側に配置されたレンズ要素等を適切に設定することが重要になってくる。

この他、撮像素子に入射する軸外光束の入射角度が大きくなると、受光感度が低下してくる。このときの受光感度の低下を防止するには、軸外光束の撮像素子の入射角を小さくする必要があり、このためには最も像側に配置されたレンズの屈折力を適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、大口径比でサジタルフレアを良好に補正し、高画質でしかもボケ味の良い画像が容易に得られる撮像光学系の提供を目的とする。

本発明の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に隣接して配置され、像側に凹面を向けたレンズと、前記開口絞りの像側に隣接して配置され、物体側に凹面を向けたレンズを有する撮像光学系であって、
前記撮像光学系は負レンズＧ１１と、正の屈折力のレンズ要素ＧＲを有し、
前記負レンズＧ１１は前記撮像光学系の最も物体側に配置され、
前記レンズ要素ＧＲは前記撮像光学系の最も像側に配置され、
前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面の曲率半径をＲｎ１、前記負レンズＧ１１の像側のレンズ面の曲率半径をＲｎ２、前記レンズ要素ＧＲの焦点距離をｆＲ、前記撮像光学系の焦点距離をｆ、前記開口絞りから前記レンズ要素ＧＲの像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤＬ、前記開口絞りから像面までの光軸上の距離をＬとするとき、
－０．９＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．１
１．０＜ｆＲ／ｆ＜５．０
０．７０＜ＤＬ／Ｌ＜０．９０
なる条件式を満足することを特徴としている。
また、本発明の他の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に隣接して配置され、像側に凹面を向けたレンズと、前記開口絞りの像側に隣接して配置され、物体側に凹面を向けたレンズを有する撮像光学系であって、
前記撮像光学系は負レンズＧ１１と、正の屈折力のレンズ要素ＧＲを有し、
前記負レンズＧ１１は前記撮像光学系の最も物体側に配置され、
前記レンズ要素ＧＲは前記撮像光学系の最も像側に配置され、
前記レンズ要素ＧＲは、正レンズと、該正レンズの像側に配置された負レンズを接合した接合レンズよりなり、
前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面の曲率半径をＲｎ１、前記負レンズＧ１１の像側のレンズ面の曲率半径をＲｎ２、前記レンズ要素ＧＲの焦点距離をｆＲ、前記撮像光学系の焦点距離をｆとするとき、
－０．９＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．１
１．０＜ｆＲ／ｆ＜５．０
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、大口径比でサジタルフレアを良好に補正し、高画質でしかもボケ味の良い画像が容易に得られる撮像光学系が得られる。

実施例１の撮像光学系のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例１の撮像光学系の無限遠と至近での収差図 実施例２の撮像光学系のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例２の撮像光学系の無限遠と至近での収差図 実施例３の撮像光学系のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例３の撮像光学系の無限遠と至近での収差図 実施例４の撮像光学系のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例４の撮像光学系の無限遠と至近での収差図 実施例５の撮像光学系のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例５の撮像光学系の無限遠と至近での収差図 撮像光学系を搭載する光学機器（デジタルカメラ）の装置図

以下、図面を用いて本発明の撮像光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明の撮像光学系は、開口絞りと、開口絞りの物体側に隣接して配置され、像側に凹面を向けたレンズと、開口絞りの像側に隣接して配置され、物体側に凹面を向けたレンズを有する。最も物体側には負レンズＧ１１が配置され、最も像側には正の屈折力のレンズ要素ＧＲが配置されている。ここでレンズ要素とは１枚のレンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズをいう。

図１は本発明の実施例１の無限遠に合焦（フォーカス）しているときのレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の無限遠と至近（撮像倍率－０．１８７）に合焦しているときの縦収差図である。実施例１はＦナンバー１．４５、撮像画角４５．７度の撮像光学系である。

図３は本発明の実施例２の無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の無限遠と至近（撮像倍率－０．１８４）に合焦しているときの縦収差図である。実施例２はＦナンバー１．４５、撮像画角４６．２４度の撮像光学系である。

図５は本発明の実施例３の無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の無限遠と至近（撮像倍率－０．１８８）に合焦しているときの縦収差図である。実施例３はＦナンバー１．４５、撮像画角４５．８度の撮像光学系である。

図７は本発明の実施例４の無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例４の無限遠と至近（撮像倍率－０．１７６）に合焦しているときの縦収差図である。実施例４はＦナンバー１．４５、撮像画角４５．１４度の撮像光学系である。

図９は本発明の実施例５の無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例５の無限遠と至近（撮像倍率－０．１０１）に合焦しているときの縦収差図である。実施例５はＦナンバー１．４５、撮像画角４５．５度の撮像光学系である。図１１は本発明の撮像装置の要部概略図である。

本発明の撮像光学系はデジタルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いられる。実施例１乃至４に対応する図１、図３、図５、図７のレンズ断面図において、左方が被写体側で、右方が像側である。レンズ断面図において、Ｌ０は撮像光学系である。Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第１レンズ群Ｌ１内に配置しており、フォーカシングに際して第１レンズ群Ｌ１と一体的に（同じ軌跡で）移動する。

実施例５の図９のレンズ断面図において、左方が被写体側で、右方が像側である。レンズ断面図において、Ｌ０は撮像光学系である。Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第１レンズ群Ｌ１内に配置しており、フォーカシングに際して第１レンズ群Ｌ１と一体的に移動する。各レンズ断面図において、ＩＰは像面であり、デジタルスチルカメラやビデオカメラの撮像光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。

収差図において、ＦｎｏはＦナンバーである。ωは半画角（度）である。また球面収差図において実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図で点線のΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面、実線のΔＳはｄ線におけるサジタル像面である。歪曲収差図はｄ線について示している。倍率色収差図において二点鎖線のｇはｇ線である。後述する数値データをｍｍ単位で表したとき縦収差図において、球面収差は０．２５ｍｍ、非点収差は０．２５ｍｍ、歪曲は５％、倍率色収差は０．０３ｍｍのスケールで描かれている。

本発明の撮像光学系Ｌ０は、Ｆ１．４（Ｆナンバー）程度の大口径でありながらサジタルフレアを軽減し高画質かつ全系が小型でボケ味のきれいな像が容易に得られる。撮像光学系Ｌ０を大口径化するためには、特にダブルガウスタイプを用いることが有効である。ダブルガウスタイプはレンズ構成を開口絞りに対して略対称配置としているため、コマ収差や歪曲収差等を良好に補正することが容易となる。

また、レンズの材料に高屈折率硝材を使用することで球面収差を良好に補正することが容易となる。しかしながらダブルガウスタイプはサジタルフレアの補正が難しく、これを補正するためにはレンズ構成をダブルガウスタイプから変形させ、適切な場所に適切なレンズ形状のレンズを使用することが必要となってくる。

本発明では、最も物体側に、物体側に凹面を向けた負レンズＧ１１を配置することでサジタルフレアを軽減している。ダブルガウスタイプは開口絞りＳＰ付近でサジタルフレアが多く発生する。本発明ではこれを良好に補正するために軸外光線が光軸から離れた最も物体側に物体側のレンズ面を凹形状とした負レンズＧ１１を配置する事で効果的に補正している。物体側のレンズ面を凹形状とする事で前玉有効径の小型化といった利点もあるが、反面歪曲収差が発生してくる。

そこで本発明では、最も物体側に配置した負レンズＧ１１のレンズ形状を適切に設定する事でサジタルフレアと歪曲収差をバランス良く補正している。一方、大口径化すると周辺光量の確保が難しくなり、周辺光束を大きく取る必要があるため、特に周辺光線の撮像素子への入射角が大きくなる。

そこで本発明では、最も像側に正の屈折力のレンズ要素ＧＲを配置する事で軸外光束の撮像素子への入射角を小さくしている。軸外光束の撮像素子への入射角を小さくするためには正の屈折力のレンズ要素ＧＲの正の屈折力を強める必要がある。しかしながら、レンズの屈折力の配置が開口絞りに対して非対称形となるため歪曲収差やコマ収差が多く発生する原因となる。

そこで本発明では、このレンズ要素ＧＲの正の屈折力を適切に設定する事で軸外光束の撮像素子への入射角を小さくしつつ、諸収差を良好に補正している。これらの構成を採用する事で、本発明では大口径化と高画質化の撮像光学系を達成している。また本発明の撮像光学系は、大口径でありながらサジタルフレアを低減し高画質かつボケのきれいな画像を得るために次の構成をとっている。

負レンズＧ１１の物体側と、像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒｎ１、Ｒｎ２とする。レンズ要素ＧＲの焦点距離をｆＲ、全系の焦点距離をｆとする。

このとき、
－０．９＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．１ ・・・（１）
１．０＜ｆＲ／ｆ＜５．０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

本発明では開口絞りＳＰ付近で発生するサジタルフレアを最も物体側に配置した負レンズＧ１１を物体側に凹面を向けたレンズ形状とする事で、サジタルフレアを補正している。

条件式（１）は、最も物体側に配置された負レンズＧ１１のレンズ形状に関し、主にサジタルフレアを良好に補正するためのものである。条件式（１）の下限値を下回ると、物体側の凹面の負の屈折力が強まり（負の屈折力の絶対値が大きくなり）、サジタルフレアの補正は容易となるが、歪曲収差が増大し、これを補正することが困難となる。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、像側の凹面の負の屈折力が強まり、像面湾曲を補正するのは容易となるが、サジタルフレアを補正するのが困難となる。

条件式（２）は、最も像側に配置された正の屈折力のレンズ要素ＧＲの屈折力に関し、主に撮像素子への光束の入射角を適切にしつつ、コマ収差を良好に補正するためのものである。条件式（２）の下限値を下回ると、レンズ要素ＧＲの正の屈折力が強まり、サジタルフレアの補正が困難となる。また、撮影距離の変動によるコマ収差の変動を軽減するのが困難となる。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、レンズ要素ＧＲの正の屈折力が弱まり、撮像素子への光束の入射角が大きくなり、これを小さくするのが困難となる。

尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
－０．８０＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．０８ ・・・（１ａ）
１．２＜ｆＲ／ｆ＜４．５ ・・・（２ａ）

より更に好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
－０．７０＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．０５ ・・・（１ｂ）
１．５＜ｆＲ／ｆ＜４．０ ・・・（２ｂ）

本発明において更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。負レンズＧ１１の焦点距離をｆ１１とする。開口絞りＳＰから、開口絞りＳＰの像側に隣接して配置されたレンズの物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｎ、開口絞りＳＰの像側に隣接して配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲｓｉとする。開口絞りよりも物体側に配置された少なくとも１つの正レンズの材料の屈折率をＮｄＦＰとする。

開口絞りＳＰの物体側に隣接して配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲｓｏとする。開口絞りＳＰからレンズ要素ＧＲの像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤＬとする。開口絞りＳＰから像面までの光軸上の距離（但し最終レンズ面から像面までの間に光学部材が配置されているときは、光学部材の厚さは空気換算した厚さとする）をＬとする。

このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
－１．５＜ｆ１１／ｆ＜－０．５ ・・・（３）
－０．５０＜Ｄｓｎ／Ｒｓｉ＜－０．０５ ・・・（４）
１．８０＜ＮｄＦＰ ・・・（５）
－０．１５＜（Ｒｓｏ＋Ｒｓｉ）／（Ｒｓｏ－Ｒｓｉ）＜０．１５ ・・・（６）
０．６５＜ＤＬ／Ｌ＜０．９０ ・・・（７）

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は、最も物体側に配置された負レンズＧ１１の負の屈折力に関し、主に像面湾曲と、歪曲収差を良好に補正するためのものである。条件式（３）の下限値を下回ると、負レンズＧ１１の負の屈折力が弱まり（負の屈折力の絶対値が小さくなり）、ペッツバール和がプラス方向に大きくなり像面湾曲を良好に補正するのが困難となる。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、負レンズＧ１１の負の屈折力が強まり、歪曲収差を良好に補正するのが困難となる。

条件式（４）は、開口絞りＳＰから開口絞りＳＰに隣接した像側の凹面までの光軸上の距離と凹面の曲率半径に関し、主に球面収差とサジタルフレアを良好に補正するためのものである。条件式（４）の下限値を下回ると、凹面の曲率が強くなる（曲率半径の絶対値が小さくなる）ため、サジタルフレアを良好に補正するのが困難となる。一方、条件式（４）の上限値を上回ると、凹面の曲率が緩くなる（曲率半径の絶対値が大きくなる）ため、サジタルフレアの発生は少なくなるが、球面収差を良好に補正するのが困難となる。

条件式（５）は、開口絞りＳＰよりも物体側に含まれる複数の正レンズのうちの少なくとも１つの正レンズの材料に関し、球面収差と像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（５）の下限値を下回ると、ペッツバール和がプラス方向に大きくなり、像面湾曲の補正が困難となる。また、球面収差を補正するために曲率が強まり、レンズが大型化してくるため好ましくない。

条件式（６）は、開口絞りＳＰに隣接した物体側のレンズ面の曲率半径と、開口絞りＳＰに隣接した像側のレンズ面の曲率半径に関する。即ち、開口絞りＳＰが配置される空間の空気レンズに関する。条件式（６）は主に球面収差、コマ収差、像面湾曲等を良好に補正するためのものである。条件式（６）の下限値を下回ると、物体側のレンズ面の曲率が強まるため球面収差、コマ収差等を補正するのが困難となる。一方、条件式（６）の上限値を上回ると、像側のレンズ面の曲率が強まるため像面湾曲を補正するのが困難となる。

条件式（７）は、開口絞りＳＰより像側に配置されたレンズ構成に関し、主にレンズ全長と、バックフォーカスに関するものである。条件式（７）の下限値を下回ると、バックフォーカスを長くするのが容易になるが、レンズ全長が長くなるため好ましくない。一方、条件式（７）の上限値を上回ると、開口絞りＳＰより像側に配置されるレンズの数が増えるため、各収差の補正は容易となるが、所定の長さのバックフォーカスを確保するのが困難となる。

尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（３）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
－１．４＜ｆ１１／ｆ＜－０．６ ・・・（３ａ）
－０．４５＜Ｄｓｎ／Ｒｓｉ＜－０．０８ ・・・（４ａ）
１．８４＜ＮｄＦＰ＜２．２０ ・・・（５ａ）
－０．１２＜（Ｒｓｏ＋Ｒｓｉ）／（Ｒｓｏ－Ｒｓｉ）＜０．１２ ・・・（６ａ）
０．６８＜ＤＬ／Ｌ＜０．８８ ・・・（７ａ）

より更に好ましくは、条件式（３ａ）乃至（７ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
－１．３＜ｆ１１／ｆ＜－０．７ ・・・（３ｂ）
－０．４０＜Ｄｓｎ／Ｒｓｉ＜－０．１０ ・・・（４ｂ）
１．８６＜ＮｄＦＰ＜２．１０ ・・・（５ｂ）
－０．１０＜（Ｒｓｏ＋Ｒｓｉ）／（Ｒｓｏ－Ｒｓｉ）＜０．１０ ・・・（６ｂ）
０．７０＜ＤＬ／Ｌ＜０．８５ ・・・（７ｂ）

次に実施例１、２、３の各レンズ群のレンズ構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は両レンズ面が凹形状の負レンズＧ１１、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズを有する。更に開口絞りＳＰ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成している。

各実施例の撮像光学系では全系を小型とするために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を適切な範囲で強めている。このとき、第１レンズ群Ｌ１内で諸収差、特にサジタルフレア、像面湾曲が多く発生してくる。

そこで最も物体側に両レンズ面が凹形状（両凹形状）の負レンズＧ１１を配置することで、第１レンズ群Ｌ１で発生するサジタルフレアを抑制している。また、正レンズに高屈折率の硝材を使用する事で像面湾曲の発生、接合レンズを複数配置する事で軸上色収差、倍率色収差の発生を軽減している。第２レンズ群Ｌ２は両凸形状の正レンズと物体側が凹でメニスカス形状の負レンズを接合した正の屈折力の接合レンズ（レンズ要素）ＧＲで構成している。

各実施例の撮像光学系ではフォーカシングによる光学性能の変化を抑制、撮像素子への光線入射角を抑制するために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切な範囲で強めている。各実施例では、接合レンズとすることによりフォーカス全域で色収差を軽減している。また、高屈折率の硝材を使用する事でペッツバール和の抑制、フォーカシングによるコマ収差の変動を軽減している。尚、収差補正上、必要に応じて接合レンズは空気レンズを介した２枚のレンズ構成としても良い。フォーカシングは第１レンズ群Ｌ１によって行っている。

次に実施例４の各レンズ群のレンズ構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は物体側のレンズ面が凹形状の負レンズＧ１１、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズを有する。更に開口絞りＳＰ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。

実施例４の撮像光学系では全系を小型とするために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を適切な範囲で強めている。このとき、第１レンズ群Ｌ１内で諸収差、特にサジタルフレア、像面湾曲が多く発生してくる。

そこで最も物体側に両レンズ面が凹形状の負レンズＧ１１を配置することで、第１レンズ群Ｌ１で発生するサジタルフレアを抑制している。また、正レンズに高屈折率の硝材を使用する事で像面湾曲の発生、接合レンズを複数配置する事で軸上色収差、倍率色収差の発生を軽減している。第２レンズ群Ｌ２は両凸形状の正レンズと物体側が凹でメニスカス形状の負レンズを接合した正の屈折力の接合レンズ（レンズ要素）ＧＲで構成している。

実施例４の撮像光学系ではフォーカシングによる光学性能の変化を抑制、撮像素子への光線入射角を抑制するために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切な範囲で強めている。実施例４では、接合レンズとすることによりフォーカス全域で色収差を軽減している。また、高屈折率の硝材を使用する事でペッツバール和の抑制、フォーカシングによるコマ収差の変動を軽減している。

尚、収差補正上、必要に応じて接合レンズは空気レンズを介した２枚のレンズ構成としても良い。フォーカシングは第１レンズ群Ｌ１によって行っている。

次に実施例５の各レンズ群のレンズ構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は両レンズ面が凹形状の負レンズＧ１１、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、開口絞りＳＰを有する。更に正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズとを有する。更に両凸形状の正レンズと物体側が凹でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ（レンズ要素）ＧＲより構成している。

実施例５の撮像光学系では全系を小型とするために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を適切な範囲で強めている。このとき、第１レンズ群Ｌ１内で諸収差、特にサジタルフレア、像面湾曲が多く発生してくる。そこで最も物体側に両レンズ面が凹形状の負レンズＧ１１を配置することで、第１レンズ群Ｌ１で発生するサジタルフレアを抑制している。また、正レンズに高屈折率の硝材を使用する事で像面湾曲の発生、接合レンズを複数配置する事で軸上色収差、倍率色収差の発生を軽減している。

尚、収差補正上、必要に応じて接合レンズは空気レンズを介した２枚のレンズ構成としても良い。フォーカシングは第１レンズ群Ｌ１によって行っている。

実施例１乃至４では、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して矢印のように、第１レンズ群Ｌ１を物体側に移動することによって行う。フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２は不動だが、収差補正上移動させても良い。実施例５では、無限遠から至近距離へのフォーカスに際して矢印のように、第１レンズ群Ｌ１（レンズ全体）を物体側に移動することによって行う。

次に本発明の撮像光学系を用いた撮像装置（デジタルカメラ）の実施例を図１１を用いて説明する。図１１において、３０はカメラ本体、３１は実施例１乃至５で説明したいずれかの撮像光学系である。撮像光学系３１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）はカメラ本体３０内に内蔵されている。

以下、実施例１乃至５の具体的な数値データを示す。各数値データにおいてｉは物体側から数えた順序を示している。ｒｉは物体側からｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔、ｎｉは第ｉ番目のレンズの材料のｄ線における屈折率、νｉは第ｉ番目のレンズの材料のｄ線におけるアッベ数を示すものとする。

非球面形状はｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数とし、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとする。このとき、非球面形状は、
ｘ＝(ｈ²／Ｒ)／[１＋[１－(１＋Ｋ)(ｈ／Ｒ)²]^1/2] ＋A4ｈ⁴＋A6ｈ⁶＋A8ｈ⁸＋A10ｈ¹⁰＋A12ｈ¹²
で表示される。

但し、Ｒは近軸曲率半径である。「ｅ－Ｘ」は「×１０^-X」を意味している。尚、非球面は各表中の面番号の右側に＊印を付している。また前述の各条件式と数値データとの関係を表１に示す。

数値データ1
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -33.216 1.10 1.61340 44.3
2 69.971 1.14
3 438.454 7.02 1.91082 35.3
4 -20.900 1.00 1.85478 24.8
5 -69.666 0.30
6 32.578 4.79 2.00100 29.1
7 -241.107 0.30
8 29.260 6.83 1.59522 67.7
9 -37.343 1.00 1.72825 28.5
10 19.479 4.48
11(絞り) ∞ 4.42
12 -20.320 2.27 1.76385 48.5
13 -13.113 0.65 1.72047 34.7
14 254.875 0.30
15 33.906 7.10 1.88300 40.8
16 -15.415 0.77 1.59551 39.2
17 -39.342 1.52
18 -19.316 0.82 1.51742 52.4
19 48.407 3.46 1.83220 40.1
20* -107.689 (可変)
21 110.437 6.00 1.88300 40.8
22 -23.631 0.92 2.00069 25.5
23 -115.722 8.52
24 ∞ 1.75 1.54400 60.0
25 ∞ 1.55
像面 ∞

非球面データ
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.72221e-005 A 6=-4.08304e-008 A 8= 9.78129e-010 A10=-6.80101e-012 A12= 1.95167e-014

各種データ
INF
焦点距離 32.42
Fナンバー 1.45
半画角（度） 22.85
レンズ全長 68.39
BF 11.20

INF 至近
d20 1.00 9.54

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 38.43 49.28
2 21 86.53 6.92

近距離倍率：-0.187

数値データ2
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -34.638 1.10 1.61340 44.3
2 62.277 1.29
3 401.619 6.92 1.91082 35.3
4 -21.209 1.00 1.85478 24.8
5 -72.744 0.30
6 31.623 4.89 2.00100 29.1
7 -256.304 0.30
8 30.220 6.72 1.59522 67.7
9 -37.281 1.00 1.72825 28.5
10 20.014 4.41
11(絞り) ∞ 4.39
12 -20.602 2.23 1.76385 48.5
13 -13.305 0.65 1.72047 34.7
14 202.936 0.30
15 32.559 7.27 1.88300 40.8
16 -15.188 0.77 1.62004 36.3
17 -39.984 1.53
18 -19.363 0.82 1.51742 52.4
19 39.779 3.63 1.85135 40.1
20* -130.662 (可変)
21 115.076 5.74 1.88300 40.8
22 -24.703 0.92 2.00069 25.5
23 -115.561 8.52
24 ∞ 1.75 1.54400 60.0
25 ∞ 1.55
像面 ∞

非球面データ
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.89085e-005 A 6=-3.83128e-008 A 8= 9.59571e-010 A10=-6.49456e-012 A12= 1.83530e-014

各種データ
INF
焦点距離 32.00
Fナンバー 1.45
半画角（度） 23.12
レンズ全長 68.37
BF 11.20

INF 至近
d20 1.00 9.19

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 37.79 49.52
2 21 87.22 6.66

近距離倍率：-0.184

数値データ3
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -34.217 1.10 1.61340 44.3
2 51.992 1.16
3 137.147 6.98 1.91082 35.3
4 -22.754 1.00 1.85478 24.8
5 -69.791 0.30
6 28.676 5.32 1.91082 35.3
7 -257.267 0.30
8 33.160 6.27 1.59522 67.7
9 -48.342 1.00 1.73800 32.3
10 20.242 4.10
11(絞り) ∞ 4.08
12 -19.159 2.30 1.76385 48.5
13 -12.686 0.72 1.67542 34.8
14 179.943 0.30
15 32.368 7.65 1.88300 40.8
16 -15.173 0.78 1.67270 32.1
17 -43.332 1.53
18 -20.058 0.82 1.51742 52.4
19 40.757 3.81 1.85135 40.1
20* -120.561 (可変)
21 99.378 5.55 1.88300 40.8
22 -27.864 0.92 2.00069 25.5
23 -137.906 8.52
24 ∞ 1.75 1.54400 60.0
25 ∞ 1.55
像面 ∞

非球面データ
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.83327e-005 A 6=-5.45082e-008 A 8= 1.10996e-009 A10=-7.56124e-012 A12= 2.06296e-014

各種データ
INF
焦点距離 32.34
Fナンバー 1.45
半画角（度） 22.90
レンズ全長 68.27
BF 11.20

INF 至近
d20 1.09 9.71

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 38.54 49.51
2 21 84.58 6.47

近距離倍率：-0.188

数値データ4
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -39.941 1.05 1.61340 44.3
2 38.297 1.74
3 95.189 4.71 1.88300 40.8
4 -41.962 1.00 1.72047 34.7
5 -277.654 0.15
6 33.511 5.70 1.76385 48.5
7 -94.800 0.15
8 23.106 7.58 1.76385 48.5
9 -43.825 0.90 1.72047 34.7
10 15.841 5.26
11(絞り) ∞ 3.66
12 -18.100 0.60 1.58144 40.8
13 16.467 2.63 1.67790 55.3
14 59.755 0.15
15 28.540 6.39 1.88300 40.8
16 -16.584 0.70 1.58144 40.8
17 -1250.488 2.77
18 -17.837 0.75 1.71736 29.5
19 -44.980 0.30
20 85.584 3.34 1.85400 40.4
21* -57.521 (可変)
22 77.594 4.43 1.77250 49.6
23 -42.589 0.90 2.00069 25.5
24 -165.495 8.52
25 ∞ 1.75 1.54400 60.0
26 ∞ 1.55
像面 ∞

非球面データ
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.98027e-005 A 6= 4.89834e-008 A 8=-5.38583e-010 A10= 5.37514e-012 A12=-1.53486e-014

各種データ
INF
焦点距離 32.87
Fナンバー 1.45
半画角（度） 22.57
レンズ全長 67.23
BF 11.21

INF 至近
d21 1.16 9.10

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 38.49 49.54
2 22 94.21 5.33

近距離倍率：-0.176

数値データ5
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -34.023 1.10 1.61340 44.3
2 52.627 1.11
3 131.949 6.98 1.91082 35.3
4 -22.855 1.00 1.85478 24.8
5 -69.772 0.30
6 28.622 5.32 1.91082 35.3
7 -268.400 0.30
8 33.304 6.27 1.59522 67.7
9 -47.947 1.00 1.73800 32.3
10 20.085 4.23
11(絞り) ∞ 3.97
12 -19.016 2.30 1.76385 48.5
13 -12.535 0.72 1.67542 34.8
14 218.291 0.30
15 32.261 7.65 1.88300 40.8
16 -15.189 0.78 1.67270 32.1
17 -42.579 1.53
18 -19.870 0.82 1.51742 52.4
19 40.110 3.81 1.85135 40.1
20* -167.450 1.18
21 97.367 5.55 1.88300 40.8
22 -27.249 0.92 2.00069 25.5
23 -115.681 (可変)
24 ∞ 1.75 1.54400 60.0
25 ∞ 1.55
像面 ∞

非球面データ
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.84400e-005 A 6=-5.05232e-008 A 8= 9.88419e-010 A10=-6.60991e-012 A12= 1.76998e-014

各種データ
INF
焦点距離 32.58
Fナンバー 1.45
半画角（度） 22.75
レンズ全長 68.33
BF 11.20

INF 至近
d23 8.52 11.81

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 32.58 57.13

近距離倍率：-0.101

Ｇ１１ 負レンズ ＧＲ レンズ要素 Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群 ＳＰ 開口絞り

Claims (9)

1. 開口絞りと、該開口絞りの物体側に隣接して配置され、像側に凹面を向けたレンズと、前記開口絞りの像側に隣接して配置され、物体側に凹面を向けたレンズを有する撮像光学系であって、
   前記撮像光学系は負レンズＧ１１と、正の屈折力のレンズ要素ＧＲを有し、
   前記負レンズＧ１１は前記撮像光学系の最も物体側に配置され、
   前記レンズ要素ＧＲは前記撮像光学系の最も像側に配置され、
   前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面の曲率半径をＲｎ１、前記負レンズＧ１１の像側のレンズ面の曲率半径をＲｎ２、前記レンズ要素ＧＲの焦点距離をｆＲ、前記撮像光学系の焦点距離をｆ、前記開口絞りから前記レンズ要素ＧＲの像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤＬ、前記開口絞りから像面までの光軸上の距離をＬとするとき、
   －０．９＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．１
   １．０＜ｆＲ／ｆ＜５．０
   ０．７０＜ＤＬ／Ｌ＜０．９０
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
2. 前記負レンズＧ１１の焦点距離をｆ１１とするとき、
   －１．５＜ｆ１１／ｆ＜－０．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
3. 前記開口絞りから前記開口絞りの像側に隣接して配置されたレンズの物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｎ、前記開口絞りの像側に隣接して配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲｓｉとするとき、
   －０．５０＜Ｄｓｎ／Ｒｓｉ＜－０．０５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学系。
4. 前記開口絞りの物体側に配置された正レンズの材料の屈折率をＮｄＦＰとするとき、前記開口絞りの物体側に、
   １．８０＜ＮｄＦＰ
   なる条件式を満足する材料から構成される正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
5. 前記開口絞りの像側に隣接して配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲｓｉ、前記開口絞りの物体側に隣接して配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲｓｏとするとき、
   －０．１５＜（Ｒｓｏ＋Ｒｓｉ）／（Ｒｓｏ－Ｒｓｉ）＜０．１５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
6. 前記負レンズＧ１１は両凹形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
7. 前記レンズ要素ＧＲは、正レンズと、該正レンズの像側に配置された負レンズを接合した接合レンズよりなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
8. 開口絞りと、該開口絞りの物体側に隣接して配置され、像側に凹面を向けたレンズと、前記開口絞りの像側に隣接して配置され、物体側に凹面を向けたレンズを有する撮像光学系であって、
   前記撮像光学系は負レンズＧ１１と、正の屈折力のレンズ要素ＧＲを有し、
   前記負レンズＧ１１は前記撮像光学系の最も物体側に配置され、
   前記レンズ要素ＧＲは前記撮像光学系の最も像側に配置され、
   前記レンズ要素ＧＲは、正レンズと、該正レンズの像側に配置された負レンズを接合した接合レンズよりなり、
   前記負レンズＧ１１の物体側のレンズ面の曲率半径をＲｎ１、前記負レンズＧ１１の像側のレンズ面の曲率半径をＲｎ２、前記レンズ要素ＧＲの焦点距離をｆＲ、前記撮像光学系の焦点距離をｆとするとき、
   －０．９＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１－Ｒｎ２）＜０．１
   １．０＜ｆＲ／ｆ＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像光学系と、該撮像光学系によって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。

Images