JP7058981B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明は光学系及びそれを有する撮像装置に関し、たとえば、デジタルスチルカメラ・デジタルビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系として好適なものである。
撮像装置に用いられる撮像光学系にはレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）が短く、小型で高い光学性能を有し、しかも自動焦点検出手段（オートフォーカス機能）を有すること等が求められている。そしてオートフォーカスに際しては迅速にフォーカス（合焦）ができることが強く要望されている。
従来より、フォーカス速度が速いフォーカシング方式として、レンズ系の中間に位置する小型軽量のレンズ群を動かしてフォーカシングをするインナーフォーカス方式が知られている。一方、近年の一眼レフカメラ等の撮像装置では動画撮影機能を有すること、動画撮影中にオートフォーカスできることが要望されている。動画を撮影するときのオートフォーカス方式としては、撮像信号中の高周波成分を検出することによって撮像光学系の合焦状態を評価する、所謂コントラストＡＦ方式（高周波検出方式）が多く用いられている。
コントラストＡＦ方式においては、フォーカスレンズ群を光軸方向に高速に微小振動させ、そのとき得られる撮像信号を用いる。コントラストＡＦ方式では、フォーカスレンズ群を高速に駆動させることができ、しかもフォーカスレンズ群を駆動させる駆動装置（アクチュエーター）の負荷を下げて静粛性を保つためにフォーカスレンズ群が小型軽量であることが必要となってくる。
従来、撮像光学系を構成する複数のレンズ群のうち比較的、小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカシングを行った撮像光学系が知られている（特許文献１、２）。特許文献１、２では、物体側より像側へ順に、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第３レンズ群を有する撮像光学系において、第２レンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行っている。
フォーカス方式として、インナーフォーカス方式では比較的、小型軽量のレンズ群でフォーカシングすることができ、迅速なるフォーカシングが容易である。全系の小型化を図りつつ、全物体距離にわたり高い光学性能を有し、しかも高速にフォーカシングを行うことができる撮像光学系を得るには、レンズ構成、特にフォーカスレンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。
一般に、フォーカスレンズ群を小型軽量にするためには、フォーカスレンズ群の構成レンズ枚数を少なくすれば良い。しかしながら、単にフォーカスレンズ群の構成レンズ枚数を少なくすると、フォーカシングに際しての収差変動が大きくなってくる。特に、Ｆナンバーの小さい、いわゆる大口径比の光学系では、フォーカスレンズ群を通る軸上光線の入射高さも高くなるため、更に収差変動が大きくなる。
本発明は、フォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能を有し、しかもフォーカシングを高速に行うことが容易な光学系の提供を目的とする。
本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、前記第３レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
なる条件式を満たすことを特徴としている。
本発明の他の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
なる条件式を満たすことを特徴とする。
本発明の他の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｄＬ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
０．８＜ｆ３／ｆ＜１．３
１．４０≦ＮｄＬ１≦１．７０
なる条件式を満たすことを特徴とする。
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、前記第３レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
なる条件式を満たすことを特徴としている。
本発明の他の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
なる条件式を満たすことを特徴とする。
本発明の他の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｄＬ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
０．８＜ｆ３／ｆ＜１．３
１．４０≦ＮｄＬ１≦１．７０
なる条件式を満たすことを特徴とする。
本発明によれば、フォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能を有し、しかもフォーカシングを高速に行うことが容易な光学系が得られる。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力（パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。フォーカシングに際して第２レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
図１は本発明の光学系の実施例１の無限遠に合焦時におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の無限遠に合焦時における収差図と、最至近に合焦時における収差図である。実施例１の光学系のＦナンバーは１．４４である。
図３は本発明の光学系の実施例２の無限遠に合焦時におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、実施例２の無限遠に合焦時における収差図と、最至近に合焦時における収差図である。実施例２の光学系のＦナンバーは１．４４である。
図５は本発明の光学系の実施例３の無限遠に合焦時におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、実施例３の無限遠に合焦時における収差図と、最至近に合焦時における収差図である。実施例３の光学系のＦナンバーは１．４４である。
図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。
各実施例の光学系はビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮像光学系である。なお、各実施例の光学系は投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。
レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。また、レンズ断面図において、Ｌ０は光学系である。ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチル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センサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。フォーカス（Focus）に関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。
実施例１から実施例３において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。Ｌ１ａは第１レンズ群Ｌ１に含まれる部分系である。部分系Ｌ１ａは物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズよりなっている。Ｇ２Ｎは第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズである。
実施例１から実施例３の光学系は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２が、光軸に沿って像側に移動する。
各実施例においては、像ぶれ補正に際して一部のレンズ群は光軸に対して垂直方向の成分を含む方向に移動する防振系としての機能を有する。
収差図において、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）である。非点収差図においてΔＳはｄ線におけるサジタル像面、ΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面である。歪曲収差は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。
本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系Ｌ１ａを有している。第２レンズ群Ｌ２は負レンズＧ２Ｎより構成され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第２レンズ群は像側に移動する。無限遠に合焦時の第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。
このとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０ ・・・（１）
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０ ・・・（２）
なる条件式を満たす。
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０ ・・・（１）
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０ ・・・（２）
なる条件式を満たす。
次に各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、無限遠に合焦時の第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群（フォーカスレンズ群）Ｌ２のレンズ間隔と、全系の焦点距離の比を適切にするためのものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のレンズ間隔が狭くなりすぎて、第２レンズ群Ｌ２でフォーカシングを行う際に第２レンズ群Ｌ２に入射する軸上光束の入射高さが高くなる。
このことにより、フォーカシングに際して球面収差の変動が大きくなる。また、軸上光束の入射高さが高くなるため、第２レンズ群Ｌ２の有効径が大きくなり、第２レンズ群Ｌ２の質量が増加し、第２レンズ群Ｌ２の小型軽量化が困難になる。ここで、有効径とは、軸上光線及び軸外光線の通過範囲によって決まるレンズの径のことをいう。
一方、条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のレンズ間隔が広くなりすぎて、軸外光束の入射高さが大きくなり、フォーカシングに際してコマ収差や非点収差の変動が大きくなる。
条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と、全系の焦点距離の比を適切にするためのものである。条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力（焦点距離の逆数）が大きくなり、第２レンズ群Ｌ２に入射する軸上光束の入射高さが低くなり、第２レンズ群Ｌ２の有効径は小さくなる。しかしながら、第１レンズ群Ｌ１より球面収差が多く発生し、この収差の補正が困難となる。
一方、条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなり、第２レンズ群Ｌ２に入射する軸上光束の高さが高くなる。この結果、第２レンズ群Ｌ２の有効径が大きくなり、質量が増加し、第２レンズ群Ｌ２の小型軽量化が困難となる。また、軸上光束の入射高さが高くなるため、フォーカシングに際して球面収差の変動が大きくなる。
各実施例において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。
０．１１＜Ｄ１２／ｆ＜０．３５ ・・・（１ａ）
０．７０＜ｆ１／ｆ＜１．２５ ・・・（２ａ）
０．１１＜Ｄ１２／ｆ＜０．３５ ・・・（１ａ）
０．７０＜ｆ１／ｆ＜１．２５ ・・・（２ａ）
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。
０．１２＜Ｄ１２／ｆ＜０．３２ ・・・（１ｂ）
０．７０５＜ｆ１／ｆ＜１．２００ ・・・（２ｂ）
０．１２＜Ｄ１２／ｆ＜０．３２ ・・・（１ｂ）
０．７０５＜ｆ１／ｆ＜１．２００ ・・・（２ｂ）
以上のように各要素を設定することにより、第２レンズ群Ｌ２の小型軽量化と、フォーカシングに際しての収差変動が抑制された大口径の光学系を得ている。
各実施例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。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。負レンズＧ２Ｎの材料のｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）におけるアッベ数をνｄＬ２とする。
ここで光学材料のアッベ数は次のとおりである。フラウンフォーファ線、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。このとき材料のアッベ数νｄは以下の式のとおりである。
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
無限遠に合焦時での第２レンズ群Ｌ２の横倍率と第３レンズ群Ｌ３の横倍率をそれぞれ、β２、β３とする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｄＬ１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。
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．４ ・・・（３）
０．８＜ｆ３／ｆ＜１．３ ・・・（４）
４５．０≦νｄＬ２≦１００．０ ・・・（５）
－２．０＜（１－β２２）×β３２＜－０．５ ・・・（６）
１．４０≦ＮｄＬ１≦１．７０ ・・・（７）
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．４ ・・・（３）
０．８＜ｆ３／ｆ＜１．３ ・・・（４）
４５．０≦νｄＬ２≦１００．０ ・・・（５）
－２．０＜（１－β２２）×β３２＜－０．５ ・・・（６）
１．４０≦ＮｄＬ１≦１．７０ ・・・（７）
条件式（３）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と、全系の焦点距離の比を適切にするためのものである。条件式（３）の下限値を下回り、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が大きくなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）、球面収差の補正が困難となる。一方、条件式（３）の上限値を上回り、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が小さくなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）、フォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり、フォーカシングに際して球面収差の変動が大きくなる。
条件式（４）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と、全系の焦点距離の比を適切にするためのものである。条件式（４）の下限値を下回り、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が大きくなると、コマ収差や非点収差の補正が困難となる。一方、条件式（４）の上限値を上回り、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が小さくなると、レンズ全長が長くなるため好ましくない。
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する１枚の負レンズＧ２Ｎの材料のアッベ数に関するものである。条件式（５）の下限値を下回ると、フォーカシングに際して色収差の変動が大きくなる。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、色収差が過補正となるため、好ましくない。
条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズＧ２Ｎ（以下、フォーカスレンズという）の位置敏感度を示すものである。ここで、位置敏感度とは、ある特定のレンズ群の光軸方向への移動量と、その特定のレンズ群が移動したことによる結像位置の移動量の比のことである。
条件式（６）の下限値を下回ると、フォーカスレンズの位置敏感度が高くなり、フォーカスレンズの移動量が少なくなり、レンズ全長が短縮される。しかしながらフォーカスレンズの位置制御が困難となるため、好ましくない。一方、条件式（６）の上限値を上回ると、フォーカスレンズの移動量が大きくなり、レンズ全長が増大するため、好ましくない。また、フォーカシングの際のコマ収差や非点収差の変動も大きくなる。
条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均に関するものである。条件式（７）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの材料の屈折率が低くなり、球面収差をはじめとする諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（７）の上限値を上回ると、負レンズの屈折力が高くなり、像面湾曲の補正が困難となる。
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。
０．８５＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．３５ ・・・（３ａ）
０．９＜ｆ３／ｆ＜１．３ ・・・（４ａ）
４８．０≦νｄＬ２≦９０．０ ・・・（５ａ）
－１．９０＜（１－β２２）×β３２＜－０．６ ・・・（６ａ）
１．５０≦ＮｄＬ１≦１．６９ ・・・（７ａ）
０．８５＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．３５ ・・・（３ａ）
０．９＜ｆ３／ｆ＜１．３ ・・・（４ａ）
４８．０≦νｄＬ２≦９０．０ ・・・（５ａ）
－１．９０＜（１－β２２）×β３２＜－０．６ ・・・（６ａ）
１．５０≦ＮｄＬ１≦１．６９ ・・・（７ａ）
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。
０．９０＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．３２ ・・・（３ｂ）
１．００＜ｆ３／ｆ＜１．２５ ・・・（４ｂ）
５０．０≦νｄＬ２≦８５．０ ・・・（５ｂ）
－１．７＜（１－β２２）×β３２＜－０．７ ・・・（６ｂ）
１．６０≦ＮｄＬ１≦１．６８ ・・・（７ｂ）
０．９０＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．３２ ・・・（３ｂ）
１．００＜ｆ３／ｆ＜１．２５ ・・・（４ｂ）
５０．０≦νｄＬ２≦８５．０ ・・・（５ｂ）
－１．７＜（１－β２２）×β３２＜－０．７ ・・・（６ｂ）
１．６０≦ＮｄＬ１≦１．６８ ・・・（７ｂ）
各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、３枚以上の負レンズを有することが望ましい。これによれば、ペッツバールの増大を抑制し、像面湾曲の補正が容易になる。第３レンズ群Ｌ３は非球面レンズを有することが望ましい。これによれば、コマ収差や非点収差など、軸外の収差の補正が容易となる。
各実施例における各レンズ群のレンズ構成は次のとおりである。正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２は負レンズより構成されている。正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズと負レンズを接合した接合レンズと、正レンズより構成されている。
以上の構成により、各実施例は大口径比でありながら、フォーカスレンズ群が小型軽量で、フォーカシングの際の収差変動を軽減した光学系を得ている。
次に本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例に関して図７を用いて説明する。
図７において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至３で説明したいずれかの光学系によって構成された撮像光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。なお、各実施例の光学系は投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
以下に、実施例１乃至３に各々対応する数値データ１乃至３を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの面の順番を示す。ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面間のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれ、ｄ線を基準とした光学部材の材料の屈折率とアッベ数である。ＢＦはバックフォーカスである。
レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスＢＦの値を加えた値である。入射瞳位置は最も物体側のレンズ面（第１面）から入射瞳までの距離、射出瞳位置は最も像側のレンズ面（最終レンズ面）から射出瞳までの距離、前側主点位置は第１レンズ面から前側主点までの距離である。後側主点位置は最終レンズ面から後側主点までの距離で、各数値は近軸量であり、符号は物体側から像側の向きを正とする。
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各々非球面係数としたとき
なる式で表している。*は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ－ｘ」は１０－ｘを意味している。各実施例における前述の各条件式の価と各実施例の関係をそれぞれ表１に示す。
（数値データ１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 465.364 1.30 1.51742 52.4 26.25
2 20.606 3.80 23.33
3 163.035 3.30 1.95375 32.3 23.18
4 -59.679 2.10 22.81
5 -30.033 2.00 1.58144 40.8 21.81
6 33.406 0.30 24.14
7 35.450 8.10 1.77250 49.6 24.44
8 -25.846 0.80 25.13
9 -21.830 1.10 1.78470 26.3 25.09
10 -59.513 0.15 26.46
11* 42.390 6.90 1.76385 48.5 27.65
12 -34.109 2.70 27.59
13(絞り) ∞ (可変) 22.64
14 -155.936 0.90 1.51633 64.1 20.02
15 16.510 (可変) 18.06
16 -708.873 6.90 1.77250 49.6 17.47
17 -12.984 1.80 1.69895 30.1 18.06
18 56.360 0.30 21.35
19* 44.660 6.00 1.85400 40.4 22.27
20* -39.542 BF 23.29
像面 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 465.364 1.30 1.51742 52.4 26.25
2 20.606 3.80 23.33
3 163.035 3.30 1.95375 32.3 23.18
4 -59.679 2.10 22.81
5 -30.033 2.00 1.58144 40.8 21.81
6 33.406 0.30 24.14
7 35.450 8.10 1.77250 49.6 24.44
8 -25.846 0.80 25.13
9 -21.830 1.10 1.78470 26.3 25.09
10 -59.513 0.15 26.46
11* 42.390 6.90 1.76385 48.5 27.65
12 -34.109 2.70 27.59
13(絞り) ∞ (可変) 22.64
14 -155.936 0.90 1.51633 64.1 20.02
15 16.510 (可変) 18.06
16 -708.873 6.90 1.77250 49.6 17.47
17 -12.984 1.80 1.69895 30.1 18.06
18 56.360 0.30 21.35
19* 44.660 6.00 1.85400 40.4 22.27
20* -39.542 BF 23.29
像面 ∞
非球面データ
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.43270e-006 A 6=-1.01214e-008 A 8= 1.23789e-011 A10=-2.01468e-015
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.57706e-006 A 6=-6.71601e-008 A 8= 6.34957e-010 A10=-1.18569e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.48962e-006 A 6=-5.52331e-008 A 8= 2.86081e-010 A10= 2.20393e-013
各種データ
焦点距離 29.19
Fナンバー 1.44
半画角（度） 25.08
像高 13.66
レンズ全長 79.96
BF 20.41
物体距離 無限遠 -300
d13 3.30 6.17
d15 7.80 4.93
入射瞳位置 17.76
射出瞳位置 -48.05
前側主点位置 34.51
後側主点位置 -8.78
レンズ群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 24.01 32.55 19.07 1.39
2 14 -28.86 0.90 0.54 -0.06
3 16 31.06 15.00 7.45 -1.09
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.43270e-006 A 6=-1.01214e-008 A 8= 1.23789e-011 A10=-2.01468e-015
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.57706e-006 A 6=-6.71601e-008 A 8= 6.34957e-010 A10=-1.18569e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.48962e-006 A 6=-5.52331e-008 A 8= 2.86081e-010 A10= 2.20393e-013
各種データ
焦点距離 29.19
Fナンバー 1.44
半画角（度） 25.08
像高 13.66
レンズ全長 79.96
BF 20.41
物体距離 無限遠 -300
d13 3.30 6.17
d15 7.80 4.93
入射瞳位置 17.76
射出瞳位置 -48.05
前側主点位置 34.51
後側主点位置 -8.78
レンズ群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 24.01 32.55 19.07 1.39
2 14 -28.86 0.90 0.54 -0.06
3 16 31.06 15.00 7.45 -1.09
（数値データ２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 108.360 1.30 1.51742 52.4 33.61
2 23.982 3.80 30.27
3 32.780 6.60 1.83481 42.7 29.93
4 -191.711 4.30 28.60
5 -35.612 1.30 1.72825 28.5 25.29
6 33.765 1.55 25.17
7 72.117 7.65 1.83481 42.7 25.41
8 -26.131 0.60 26.30
9 -23.631 1.10 1.62588 35.7 26.22
10 -90.530 0.25 27.26
11* 36.754 7.40 1.76385 48.5 28.12
12 -38.888 2.50 27.78
13(絞り) ∞ (可変) 22.57
14 107.087 0.95 1.48749 70.2 20.03
15 13.421 (可変) 17.38
16 524.095 7.20 1.83481 42.7 16.94
17 -12.307 1.25 1.69895 30.1 18.39
18 34.313 0.25 20.96
19* 32.197 4.25 1.85400 40.4 21.95
20* -164.972 BF 22.20
像面 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 108.360 1.30 1.51742 52.4 33.61
2 23.982 3.80 30.27
3 32.780 6.60 1.83481 42.7 29.93
4 -191.711 4.30 28.60
5 -35.612 1.30 1.72825 28.5 25.29
6 33.765 1.55 25.17
7 72.117 7.65 1.83481 42.7 25.41
8 -26.131 0.60 26.30
9 -23.631 1.10 1.62588 35.7 26.22
10 -90.530 0.25 27.26
11* 36.754 7.40 1.76385 48.5 28.12
12 -38.888 2.50 27.78
13(絞り) ∞ (可変) 22.57
14 107.087 0.95 1.48749 70.2 20.03
15 13.421 (可変) 17.38
16 524.095 7.20 1.83481 42.7 16.94
17 -12.307 1.25 1.69895 30.1 18.39
18 34.313 0.25 20.96
19* 32.197 4.25 1.85400 40.4 21.95
20* -164.972 BF 22.20
像面 ∞
非球面データ
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.23815e-006 A 6=-3.40572e-009 A 8= 1.34810e-011
第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.70393e-006 A 6= 3.69398e-008 A 8=-2.51926e-010 A10= 2.58025e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.07692e-005 A 6=-3.85415e-010 A 8=-1.46004e-010 A10= 3.16193e-012
各種データ
焦点距離 34.99
Fナンバー 1.44
半画角（度） 21.33
像高 13.66
レンズ全長 79.65
BF 15.80
物体距離 無限遠 -350
d13 2.00 4.77
d15 9.60 6.83
入射瞳位置 26.99
射出瞳位置 -30.49
前側主点位置 35.54
後側主点位置 -19.19
レンズ群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 24.85 38.35 23.11 -3.35
2 14 -31.58 0.95 0.73 0.09
3 16 42.45 12.95 4.88 -2.40
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.23815e-006 A 6=-3.40572e-009 A 8= 1.34810e-011
第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.70393e-006 A 6= 3.69398e-008 A 8=-2.51926e-010 A10= 2.58025e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.07692e-005 A 6=-3.85415e-010 A 8=-1.46004e-010 A10= 3.16193e-012
各種データ
焦点距離 34.99
Fナンバー 1.44
半画角（度） 21.33
像高 13.66
レンズ全長 79.65
BF 15.80
物体距離 無限遠 -350
d13 2.00 4.77
d15 9.60 6.83
入射瞳位置 26.99
射出瞳位置 -30.49
前側主点位置 35.54
後側主点位置 -19.19
レンズ群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 24.85 38.35 23.11 -3.35
2 14 -31.58 0.95 0.73 0.09
3 16 42.45 12.95 4.88 -2.40
（数値データ３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 54.183 1.30 1.48749 70.2 27.76
2 16.984 7.30 23.76
3 162.400 3.30 1.91082 35.3 22.30
4 -72.091 1.10 21.61
5 -35.891 1.30 1.63980 34.5 21.30
6 27.640 1.45 20.64
7 71.108 5.35 1.91082 35.3 20.92
8 -29.133 0.60 21.88
9 -24.630 1.10 1.85478 24.8 21.88
10 -68.847 0.25 23.11
11 41.218 6.80 1.76385 48.5 24.88
12 -35.070 3.95 24.93
13(絞り) ∞ (可変) 21.15
14 -83.575 0.95 1.51742 52.4 19.34
15 20.624 (可変) 18.24
16 116.679 5.70 1.80400 46.6 18.46
17 -16.188 1.25 1.76182 26.5 18.34
18 85.117 0.50 20.65
19* 64.424 4.20 1.85400 40.4 21.49
20* -32.887 BF 22.14
像面 ∞
非球面データ
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.66230e-006 A 6=-1.00547e-008 A 8=-1.92220e-011 A10= 1.53805e-013
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.49667e-006 A 6=-2.47197e-008 A 8=-3.70205e-011 A10= 2.80368e-013
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 54.183 1.30 1.48749 70.2 27.76
2 16.984 7.30 23.76
3 162.400 3.30 1.91082 35.3 22.30
4 -72.091 1.10 21.61
5 -35.891 1.30 1.63980 34.5 21.30
6 27.640 1.45 20.64
7 71.108 5.35 1.91082 35.3 20.92
8 -29.133 0.60 21.88
9 -24.630 1.10 1.85478 24.8 21.88
10 -68.847 0.25 23.11
11 41.218 6.80 1.76385 48.5 24.88
12 -35.070 3.95 24.93
13(絞り) ∞ (可変) 21.15
14 -83.575 0.95 1.51742 52.4 19.34
15 20.624 (可変) 18.24
16 116.679 5.70 1.80400 46.6 18.46
17 -16.188 1.25 1.76182 26.5 18.34
18 85.117 0.50 20.65
19* 64.424 4.20 1.85400 40.4 21.49
20* -32.887 BF 22.14
像面 ∞
非球面データ
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.66230e-006 A 6=-1.00547e-008 A 8=-1.92220e-011 A10= 1.53805e-013
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.49667e-006 A 6=-2.47197e-008 A 8=-3.70205e-011 A10= 2.80368e-013
各種データ
焦点距離 24.51
Fナンバー 1.44
半画角（度） 29.13
像高 13.66
レンズ全長 80.00
BF 22.75
物体距離 無限遠 -250
d13 3.55 8.44
d15 7.30 2.41
入射瞳位置 18.37
射出瞳位置 -44.71
前側主点位置 33.97
後側主点位置 -1.75
レンズ群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 28.24 33.80 22.57 4.94
2 14 -31.87 0.95 0.50 -0.12
3 16 26.29 11.65 5.32 -1.57
焦点距離 24.51
Fナンバー 1.44
半画角（度） 29.13
像高 13.66
レンズ全長 80.00
BF 22.75
物体距離 無限遠 -250
d13 3.55 8.44
d15 7.30 2.41
入射瞳位置 18.37
射出瞳位置 -44.71
前側主点位置 33.97
後側主点位置 -1.75
レンズ群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 28.24 33.80 22.57 4.94
2 14 -31.87 0.95 0.50 -0.12
3 16 26.29 11.65 5.32 -1.57
Ｌ０ 光学系 Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群 Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群 Ｌ４ 第４レンズ群
Claims (11)
- 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、
前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、
前記第３レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成され、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、
無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。 - 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
０．８＜｜ｆ２／ｆ｜＜１．４
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．８＜ｆ３／ｆ＜１．３
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。 - 前記負レンズＧ２Ｎの材料のｄ線におけるアッベ数をνｄＬ２とするとき、
４５．０≦νｄＬ２≦１００．０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。 - 無限遠に合焦時での前記第２レンズ群の横倍率と前記第３レンズ群の横倍率をそれぞれ、β２、β３とするとき、
－２．０＜（１－β２２）×β３２＜－０．５
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。 - 前記第１レンズ群に含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｄＬ１とするとき、
１．４０≦ＮｄＬ１≦１．７０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。 - 前記第１レンズ群は３枚以上の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
- 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、
前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、
無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。 - 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズを配置した部分系を有し、
前記第２レンズ群は負レンズＧ２Ｎより構成され、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群は像側に移動し、
無限遠に合焦時の前記第１レンズ群と前記第２レンズ群のレンズ群間隔をＤ１２、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｄＬ１とするとき、
０．１０＜Ｄ１２／ｆ＜０．４０
０．６９＜ｆ１／ｆ＜１．３０
０．８＜ｆ３／ｆ＜１．３
１．４０≦ＮｄＬ１≦１．７０
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。 - 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017221564A JP7058981B2 (ja) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017221564A JP7058981B2 (ja) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019090990A JP2019090990A (ja) | 2019-06-13 |
| JP7058981B2 true JP7058981B2 (ja) | 2022-04-25 |
Family
ID=66836360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2017221564A Active JP7058981B2 (ja) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
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