JP7117638B2 - レンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム - Google Patents

レンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム Download PDF

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Description

本開示はレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。
カメラシステムは、高感度で高画質な画像を撮像することができ、フォーカシングや撮影後の画像処理が高速である等の利点があり、近年急速に普及している。また、夜間における撮像においては、赤外光を用いたカメラシステムもある。
特許文献1は、物体側から像側へと順に、負のパワーの第1レンズと正のパワーの第2レンズと絞りと負のパワーの第3レンズとを備える赤外線用光学系を開示する。
特許文献2は、物体側から像側へと順に、負のパワーの第1レンズと正のパワーの第2レンズと絞りと正のパワーの第3レンズと負のパワーの第4レンズとを備える広角レンズ系を開示する。
特開2013―228539号公報 特開2013-8049号公報
本開示は、小型でかつ諸収差が良好に補正されたレンズ系を提供する。また、本開示は、当該レンズ系を含む交換レンズ装置及びカメラシステムを提供する。
本開示におけるレンズ系は、物体側から像面側へと順に、負のパワーの第1レンズ素子と、物体側に凹面を向けた第2レンズ素子と、正のパワーの第3レンズ素子と、を備え、以下の条件(1)及び(2)を満足する。
0.205<|(TL1/TA)・tan(ω)| ・・・(1)
0.120<IH/TA<0.170 ・・・(2)
ただし、
TL1:第1レンズ素子の中心厚み
TA:光学全長
ω:半画角
IH:レンズ系の像高
である。
また、本開示における交換レンズ装置は、上記レンズ系と、当該レンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体との接続が可能なレンズマウント部と、を備える。
また、本開示におけるカメラシステムは、上記レンズ系を含む交換レンズ装置と、当該交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、当該レンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体と、を備える。
本開示によれば、小型でかつ諸収差が良好に補正されたレンズ系を実現できる。また、本開示によれば、当該レンズ系を含む交換レンズ装置及びカメラシステムを実現できる。
実施の形態1(数値実施例1)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例1に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態2(数値実施例2)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例2に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態3(数値実施例3)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例3に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態4(数値実施例4)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例4に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態5(数値実施例5)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例5に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態6(数値実施例6)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例6に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態7(数値実施例7)に係るレンズ系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図 数値実施例7に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態1のレンズ系を搭載したカメラシステムの構成図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を充分に理解するために添付図面および、以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
図1,3,5,7、9,11および13は、各々実施の形態1~7にかかるレンズ系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にあるレンズ系を表している。なお、本開示のレンズ系は、波長帯域が8μm~12μmの遠赤外光を結像するのに好適な遠赤外光学系である。また、各図において、最も右側に記載された直線は、像面Sの位置を示す。また、各図において、最も像面側に配置されるレンズ素子と像面Sとの間には平行平板Pが配置される。
(実施の形態1)
図1は、本開示の実施の形態1に係るレンズ系の断面図である。図1に示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、両凸形状の第3レンズ素子L3からなる。第1レンズ素子L1は、その像面側が非球面である。第2レンズ素子L2は、その両面が非球面である。第3レンズ素子L3は、その両面が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第3レンズ素子L3までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
(実施の形態2)
図3は、本開示の実施の形態2に係るレンズ系の断面図である。図3に示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、両凹形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、両凸形状の第3レンズ素子L3からなる。第2レンズ素子L2は、その像面側が非球面である。第3レンズ素子L3は、その両面が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第3レンズ素子L3までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
(実施の形態3)
図5は、本開示の実施の形態3に係るレンズ系の断面図である。図5に示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第3レンズ素子L3と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第4レンズ素子L4とからなる。第1レンズ素子L1は、その像面側が非球面である。第3レンズ素子L3は、その物体側が非球面である。第4レンズ素子L4は、その像面側が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第4レンズ素子L4までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
(実施の形態4)
図7は、本開示の実施の形態4に係るレンズ系の断面図である。図7示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、両凸形状の第3レンズ素子L3からなる。第1レンズ素子L1は、その像面側が非球面である。第2レンズ素子L2は、その像面側が非球面である。第3レンズ素子L3は、その両面が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第3レンズ素子L3までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
(実施の形態5)
図9は、本開示の実施の形態5に係るレンズ系の断面図である。図9示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、両凸形状の第3レンズ素子L3からなる。第1レンズ素子L1は、その像面側が非球面である。第2レンズ素子L2は、その両面が非球面である。第3レンズ素子L3は、その両面が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第3レンズ素子L3までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
(実施の形態6)
図11は、本開示の実施の形態6に係るレンズ系の断面図である。図11に示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、両凸形状の第3レンズ素子L3からなる。第1レンズ素子L1は、その像面側が非球面である。第2レンズ素子L2は、その両面が非球面である。第3レンズ素子L3は、その両面が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第3レンズ素子L3までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
(実施の形態7)
図13は、本開示の実施の形態7に係るレンズ系の断面図である。図13に示すように、レンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、開口絞りAと、後群GRとからなる。前群GFは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズ素子L1と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第2レンズ素子L2とからなる。後群GRは、両凸形状の第3レンズ素子L3とからなる。第1レンズ素子L1は、その像面側が非球面である。第2レンズ素子L2は、その両面が非球面である。第3レンズ素子L3は、その両面が非球面である。フォーカシングの際に、第1レンズ素子L1から第3レンズ素子L3までが一律に光軸方向の像面側へ移動する。
このように、実施の形態1~7に係るレンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、前群GFよりも像面側に配置される開口絞りAと、開口絞りAよりも像面側に配置される後群GRからなる。このように、開口絞りAが前群GFと後群GRとの間に配置されることで、後群に入射する光線の高さを低くすることができる。これにより、コマ収差を抑制することができる。さらに、第1レンズ素子L1が負のパワーを有することで、より広角な光学系にすることができる。また、第2レンズ素子L2の物体側面を物体側に対して凹面にすることで、球面収差、コマ収差を良好に補正できる。
また、実施の形態1、2、3、4および6の第1レンズ素子L1の材料にはカルコゲナイドガラスを用いている。これにより、第1レンズ素子に入射する光線の表面反射率を低くすることができ、第1レンズ素子の曲率を小さく保ちながら。得られる画像の周辺部まで明るくすることが可能となる。
以下、例えば実施の形態1~7に係るレンズ系のごときレンズ系が満足することが可能な条件を説明する。なお、各実施の形態に係るレンズ系に対して、複数の可能な条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足するレンズ系の構成が最も効果的である。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するレンズ系を得ることも可能である。
例えば、実施の形態1~7に係るレンズ系は、物体側から像面側へと順に、前群GFと、前群GFよりも像面側に配置される開口絞りAと、開口絞りAよりも像面側に配置される後群GRと、からなり、前群GFは、最も物体側に配置された負のパワーを有する第1レンズ素子L1と、物体側の面が物体側に対して凹である第2レンズ素子L2とを有し、後群GRは、正のパワーを有する第3レンズ素子L3を有する。このようなレンズ系の構成(実施の形態の基本構成という)は、以下の条件(1)を満足する。
0.205<|(TL1/TA)・tan(ω)| ・・・(1)
ただし、
TL1:第1レンズ素子の中心厚み
TA:光学全長
ω:半画角
である。
条件(1)は、第1レンズ素子L1の中心厚みと光学全長および、半画角の正接の比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(1)を満足するので、広角でありながら光学性能を良好に維持でき、レンズ全長の短縮化が実現されている。条件(1)の下限を下回ると、レンズ系の小型化と広角化が困難となる。
さらに、以下の条件(1)’を満足させることで、上述した効果をさらに奏功させることができる。
1<|(TL1/TA)・tan(ω)| ・・・(1)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(2)を満足する。
0.120<IH/TA<0.170 ・・・(2)
ただし、
IH:レンズ系の像高
である。
条件(2)は、レンズ系の像高と光学全長の比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(2)を満足することで、レンズ系のパワーを適切に設定でき、像面湾曲を良好に補正しつつ、レンズ系を小型化できる。条件(2)の上限を上回ると、レンズ系のパワーが強くなりすぎ、像面湾曲の発生を抑制することが困難となる。他方、条件(2)の下限を下回ると、レンズ系の小型化が困難となる。また、レンズ系の像高が小さくなるため、撮影システムを構成した場合に得られる画像の画素数は低下し、同程度の画素数を得るためにはレンズ系を大型化する必要が生じる。
さらに、以下の条件(2)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
0.125<IH/TA<0.165 ・・・(2)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(3)を満足することが望ましい。
2.0<n<3.25 ・・・(3)
ただし、
n:波長10μmに対する第1レンズ素子の屈折率
である。
条件(3)は、第1レンズ素子L1の屈折率を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(3)を満足することで、レンズ系のパワー配置を適切に設定でき、広角かつ明るい画像が得られる。条件(3)の上限を上回ると、レンズ素子表面上での反射率が高くなることで、得られる画像は暗くなる。他方、条件(3)の下限を下回ると、レンズ素子において、遠赤外波長の光の吸収が生じ、得られる画像が暗くなる。
さらに、以下の条件(3)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
2.3<n<2.6 ・・・(3)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(4)を満足することが望ましい。
0.34<IH/L1SD<0.60 ・・・(4)
ただし、
L1SD:第1レンズ素子の有効径
である。
条件(4)は、レンズ系の像高と第1レンズ素子L1の有効径を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(4)を満足することで、レンズ系のパワーを適切に設定でき、大きくなりがちな第1レンズ素子L1を小型化することができる。条件(4)の上限を上回ると、第1レンズ素子L1のパワーが強くなりすぎ、像面湾曲の抑制が困難となる。他方、条件(4)の下限を下回ると、第1レンズ素子L1のパワーが弱くなり、小型化が困難となる。また、レンズ系の像高が小さくなるため、撮影システムを構成した場合に得られる画像の画素数は低下し、同程度の画素数を得るためにはレンズ系を大型化する必要が生じる。
さらに、以下の条件(4)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
0.35<IH/L1SD<0.55 ・・・(4)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(5)を満足することが望ましい。
1.50<BF/f<2.40 ・・・(5)
ただし、
BF:バックフォーカス
f:レンズ系全系の焦点距離
である。
条件(5)は、レンズ系のバックフォーカスとレンズ系全系の焦点距離の比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(5)を満足することで、球面収差を良好に補正しつつ、バックフォーカスを確保できる。条件(5)の上限を上回ると、レンズ系のパワーが強くなりすぎ、球面収差の抑制が難しくなる。他方、条件(5)の下限を下回ると、レンズ系のパワーが弱くなりすぎ、広角化が困難となる。また、バックフォーカスが短くなりすぎ、適切なフランジバックを確保できなくなる。
さらに、以下の条件(5)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
1.60<BF/f<2.30 ・・・(5)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(6)を満足することが望ましい。
7<|(TA/L2R1)・tan(ω)| ・・・(6)
ただし、
L2R1:第2レンズ素子の物体側面の曲率半径
である。
条件(6)は、光学全長と、第2レンズ素子L2の物体側面の曲率半径、半画角の正接の比とを規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(6)を満足することで、球面収差、コマ収差を良好に補正しつつ、広い画角を得ることができる。他方、条件(6)の下限を下回ると、第2レンズ素子L2のパワーが小さくなりすぎ、広角化が困難となる。また、球面収差、コマ収差の抑制が困難となる。
さらに、以下の条件(6)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
8<|(TA/L2R1)・tan(ω)| ・・・(6)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(7)を満足することが望ましい。
5.50<(TA/f)・Fno<9.50 ・・・(7)
ただし、
Fno:レンズ系のFナンバー
である。
条件(7)は、光学全長と、レンズ系全系の焦点距離、レンズ系のFナンバーの比とを規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(7)を満足することで、レンズ系を小型にすることができるとともに、明るいレンズ系を得ることができる。条件(7)の上限を上回ると、レンズ系のパワーが強くなりすぎ球面収差の発生を抑制することが困難となる。他方、条件(7)の下限を下回ると、レンズ系のパワーが弱くなりすぎ、広角化が困難となる。また像面湾曲の抑制が難しくなる。
さらに、以下の条件(7)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
6.00<(TA/f)・Fno<8.50 ・・・(7)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(8)を満足することが望ましい。
0.20<|f/f1|<0.55 ・・・(8)
ただし、
f1:第1レンズ素子の焦点距離
である。
条件(8)は、レンズ系全系の焦点距離と第1レンズ素子L1の焦点距離との比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(8)を満足することで、レンズ系のパワーを適切に設定でき、コマ収差や像面湾曲の抑制が容易になる。条件(8)の上限を上回ると、第1レンズ素子L1のパワーが強くなりすぎ、像面湾曲の発生の抑制が困難となる。他方、条件(8)の下限を下回ると、第1レンズ素子L1のパワーが弱くなりすぎコマ収差の抑制が困難となり、結像性能が低下する。
さらに、以下の条件(8)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
0.22<|f/f1|<0.50 ・・・(8)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(9)を満足することが望ましい。
0.05<|f/f2|<0.19 ・・・(9)
ただし、
f2:第2レンズ素子の焦点距離
である。
条件(9)は、レンズ系全系の焦点距離と第2レンズ素子L2の焦点距離との比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(9)を満足することで、レンズ系のパワーを適切に設定でき、コマ収差の抑制が容易になる。条件(9)の上限を上回ると、第2レンズ素子L2のパワーが強くなりすぎ、像面側面の曲率が大きくなることでコマ収差の発生の抑制が困難となる。他方、条件(9)の下限を下回ると、第2レンズ素子L2のパワーが弱くなりすぎ、コマ収差の抑制が困難となり、結像性能が低下する。
さらに、以下の条件(9)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
0.06<|f/f2|<0.18 ・・・(9)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(10)を満足することが望ましい。
0.20<|f/f3|<0.7 ・・・(10)
ただし、
f3:第3レンズ素子の焦点距離
である。
条件(10)は、レンズ系全系の焦点距離と第3レンズ素子L3の焦点距離との比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(10)を満足することで、レンズ系のパワーを適切に設定でき、球面収差やコマ収差の抑制が容易になる。条件(10)の上限を上回ると、第3レンズ素子L3のパワーが強くなりすぎることで像面側面での曲率が大きくなり、コマ収差の発生の抑制が困難となる。他方、条件(10)の下限を下回ると、第3レンズ素子L3のパワーが小さくなりすぎ、球面収差の抑制が困難となる。
さらに、以下の条件(10)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
0.22<|f/f3|<0.65 ・・・(10)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(11)を満足することが望ましい。
1.80<|TA/f1|<5.00 ・・・(11)
条件(11)は、レンズ系の光学全長と第1レンズ素子L1の焦点距離との比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(11)を満足することで、レンズ系のパワーを適切に設定でき、像面湾曲の抑制が容易になる。条件(11)の上限を上回ると、第1レンズ素子L1のパワーが大きくなり、コマ収差の発生を抑制することが困難となる。また小型化が困難となる。他方、条件(11)の下限を下回ると、第1レンズ素子L1のパワーが小さくなることで像面湾曲の発生を抑制することが困難となる。
さらに、以下の条件(11)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
2.00<|TA/f1|<4.50 ・・・(11)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(12)を満足することが望ましい。
1.30<BF/IH<2.50 ・・・(12)
条件(12)は、レンズ系のバックフォーカスと像高との比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(12)を満足することで、レンズ系にとって無理のないバックフォーカスとなり像面湾曲の抑制が容易になる。条件(12)の上限を上回ると、レンズ系の像高が小さくなりすぎ、撮影システムを構成した場合に得られる画像の画素数は低下し、同程度の画素数を得るためにはレンズ系を大型化する必要が生じる。他方、条件(12)の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎ、レンズ系のパワーが強くなり、像面湾曲の発生を抑制することが困難となる。
さらに、以下の条件(12)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
1.32<BF/IH<2.10 ・・・(12)’
また、実施の形態1~7に係るレンズ系は、以下の条件(13)を満足することが望ましい。
1.80<L1SD/TL1<10.0 ・・・(13)
条件(13)は、第1レンズ素子L1の有効径と中心厚みとの比を規定する条件である。実施の形態1~7に係るレンズ系は、条件(13)を満足することで、第1レンズ素子L1のパワーを適切に設定でき、第1レンズ素子L1を小型化できる。条件(13)の上限を上回ると、第1レンズ素子L1のパワーが強くなりすぎ、第1レンズ素子の小型化が難しくなる。他方、条件(13)の下限を下回ると、第1レンズ素子L1のパワーが弱くなりすぎ、像面湾曲の発生を抑制することが困難となる。
さらに、以下の条件(13)’を満足することにより、上述した効果をさらに奏功させることができる。
2.00<L1SD/TL1<8.5 ・・・(13)’
(実施の形態8)
図15は、実施の形態1~7のいずれかに係るレンズ系を搭載するデジタルカメラシステム100の概略構成図である。
本実施の形態に係るデジタルカメラシステム100は、カメラ本体101と、カメラ本体101に着脱自在に接続される交換レンズ装置201とを備える。デジタルカメラシステム100は、カメラシステムの一例である。
カメラ本体101は、交換レンズ装置201のレンズ系202によって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子102と、撮像素子102によって変換された画像信号を表示する液晶モニタ103と、カメラマウント部104とを含む。一方、交換レンズ装置201は、実施の形態1~7のいずれかに係るレンズ系202と、レンズ系202を保持するレンズ鏡筒203と、カメラ本体101のカメラマウント部104に接続されるレンズマウント部204とを含む。カメラマウント部104及びレンズマウント部204は、物理的な接続のみならず、カメラ本体101内のコントローラ(図示せず)と交換レンズ装置201内のコントローラ(図示せず)とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。なお、図15においては、レンズ系202として実施の形態1に係るレンズ系を用いた場合を図示している。
本実施の形態では、実施の形態1~7のいずれかに係るレンズ系202を用いているので、コンパクトで結像性能に優れた交換レンズ装置を低コストで実現することができる。また、カメラシステム全体の小型化及び低コスト化も達成することができる。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
実施の形態1~7では、前群GFを2枚のレンズ素子で構成したが、これに限定されない。すなわち、第2レンズ素子L2を2枚のレンズ素子の接合レンズで構成して、前群GFを3枚のレンズ素子で構成することも可能である。
以下、実施の形態1~7に係るレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、データ中の長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線に対する屈折率、Yは有効半径である。また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 0007117638000001
ここで、
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離
h:光軸からの高さ
r:頂点曲率半径
κ:円錐定数
:n次の非球面係数
である。
図2、4、6、8、10、12及び14は、各々数値実施例1~7に係るレンズ系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバーを表し、実線は波長10μm、短破線は波長12μm、長破線は波長8μmの各々の遠赤外光に対する特性である。非点収差図において、縦軸は像高を表し、破線はサジタル平面(図中、sで示す)、実線はメリディオナル平面(図中、mで示す)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高を表す。
(数値実施例1)
数値実施例1のレンズ系は、図1に示した実施の形態1に対応する。数値実施例1のレンズ系の面データを表1に、非球面データを表2に、無限遠合焦状態での各種データを表3に示す。
Figure 0007117638000002
Figure 0007117638000003
Figure 0007117638000004
(数値実施例2)
数値実施例2のレンズ系は、図3に示した実施の形態2に対応する。数値実施例2のレンズ系の面データを表4に、非球面データを表5に、無限遠合焦状態での各種データを表6に示す。
Figure 0007117638000005
Figure 0007117638000006
Figure 0007117638000007
(数値実施例3)
数値実施例3のレンズ系は、図5に示した実施の形態3に対応する。数値実施例3のレンズ系の面データを表7に、非球面データを表8に、無限遠合焦状態での各種データを表9に示す。
Figure 0007117638000008
Figure 0007117638000009
Figure 0007117638000010
(数値実施例4)
数値実施例4のレンズ系は、図7に示した実施の形態4に対応する。数値実施例4のレンズ系の面データを表10に、非球面データを表11に、無限遠合焦状態での各種データを表12に示す。
Figure 0007117638000011
Figure 0007117638000012
Figure 0007117638000013
(数値実施例5)
数値実施例5のレンズ系は、図9に示した実施の形態5に対応する。数値実施例5のレンズ系の面データを表13に、非球面データを表14に、無限遠合焦状態での各種データを表15に示す。
Figure 0007117638000014
Figure 0007117638000015
Figure 0007117638000016
(数値実施例6)
数値実施例6のレンズ系は、図11に示した実施の形態6に対応する。数値実施例6のレンズ系の面データを表16に、非球面データを表17に、無限遠合焦状態での各種データを表18に示す。
Figure 0007117638000017
Figure 0007117638000018
Figure 0007117638000019
(数値実施例7)
数値実施例7のレンズ系は、図13に示した実施の形態7に対応する。数値実施例7のレンズ系の面データを表19に、非球面データを表20に、無限遠合焦状態での各種データを表21に示す。
Figure 0007117638000020
Figure 0007117638000021
Figure 0007117638000022
以下、各数値実施例の値を各条件に当てはめた対応値を示す。
Figure 0007117638000023
本開示は、プロジェクターなどの画像投写装置やデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用可能である。特に本開示は、8μm~12μmの波長帯域の遠赤外光を用いた画角が広角なデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムの撮影光学系に適用可能である。
GF 前群
GR 後群
L1 第1レンズ素子
L2 第2レンズ素子
L3 第3レンズ素子
L4 第4レンズ素子
A 開口絞り
P 平行平板
S 像面
100 デジタルカメラシステム
101 カメラ本体
102 撮像素子
103 液晶モニタ
104 カメラマウント部
201 交換レンズ装置
202 レンズ系
203 レンズ鏡筒
204 レンズマウント部

Claims (11)

  1. 物体側から像面側へと順に、
    負のパワーの第1レンズ素子と、
    物体側に凹面を向けた第2レンズ素子と、
    正のパワーの第3レンズ素子と、を備え、
    以下の条件(1)、(2)及び(3)を満足する、レンズ系:
    0.205<|(TL1/TA)・tan(ω)| ・・・(1)
    0.120<IH/TA<0.170 ・・・(2)
    2.0<n<3.25 ・・・(3)
    ただし、
    TL1:第1レンズ素子の中心厚み
    TA:光学全長
    ω:半画角
    IH:レンズ系の最大像高
    n:波長10μmに対する第1レンズ素子の屈折率
    である。
  2. 以下の条件(4)を満足する、請求項1に記載のレンズ系:
    0.34<IH/L1SD<0.60 ・・・(4)
    ただし、
    L1SD:第1レンズ素子の物体側の面の有効範囲の半径
    である。
  3. 以下の条件(7)を満足する、請求項1又は2記載のレンズ系:
    5.50<(TA/f)・Fno<9.50 ・・・(7)
    ただし、
    f:レンズ系全系の焦点距離
    Fno:レンズ系のFナンバー
    である。
  4. 以下の条件(8)を満足する、請求項1から2のいずれかに記載のレンズ系:
    0.20<|f/f1|<0.55 ・・・(8)
    ただし、
    f:レンズ系全系の焦点距離
    f1:第1レンズ素子の焦点距離
    である。
  5. 以下の条件(9)を満足する、請求項1からのいずれかに記載のレンズ系:
    0.05<|f/f2|<0.19 ・・・(9)
    ただし、
    f:レンズ系全系の焦点距離
    f2:第2レンズ素子の焦点距離
    である。
  6. 以下の条件(10)を満足する、請求項1からのいずれかに記載のレンズ系:
    0.20<|f/f3|<0.7 ・・・(10)
    ただし、
    f:レンズ系全系の焦点距離
    f3:第3レンズ素子の焦点距離
    である。
  7. 以下の条件(11)を満足する、請求項1からのいずれかに記載のレンズ系:
    2<|TA/f1|<4.5 ・・・(11)
    ただし、
    f1:第1レンズ素子の焦点距離
    である。
  8. 以下の条件(13)を満足する、請求項1からのいずれかに記載のレンズ系:
    1.80<L1SD/TL1<10.0 ・・・(13)
    ただし、
    L1SD:第1レンズ素子の物体側の面の有効範囲の半径
    である。
  9. 物体側から像面側へと順に、
    負のパワーの第1レンズ素子と、
    物体側に凹面を向けた第2レンズ素子と、
    正のパワーの第3レンズ素子と、を備え、
    以下の条件(1)、(2)及び(7)を満足する、レンズ系:
    0.205<|(TL1/TA)・tan(ω)| ・・・(1)
    0.120<IH/TA<0.170 ・・・(2)
    5.50<(TA/f)・Fno<9.50 ・・・(7)
    ただし、
    TL1:第1レンズ素子の中心厚み
    TA:光学全長
    ω:半画角
    IH:レンズ系の最大像高
    f:レンズ系全系の焦点距離
    Fno:レンズ系のFナンバー
    である。
  10. 請求項1からのいずれかに記載のレンズ系と、
    前記レンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体との接続が可能なレンズマウント部と、
    を備える、交換レンズ装置。
  11. 請求項10に記載の交換レンズ装置と、
    前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記レンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体と、
    を備える、カメラシステム。
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