JPWO2018163831A1 - 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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Abstract

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。

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 2018163831
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
Ａｎ：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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
（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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
（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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
（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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
（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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
（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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
（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 2018163831
Figure 2018163831
Figure 2018163831
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 2018163831
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 (14)

  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）及び（２）を満足する、レンズ系：
    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。
  2. 以下の条件（３）を満足する、請求項１に記載のレンズ系：
    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。
  3. 以下の条件（４）を満足する、請求項１または２に記載のレンズ系：
    ０．３４＜ＩＨ／Ｌ１ＳＤ＜０．６０ ・・・（４）
    ただし、
    Ｌ１ＳＤ：第１レンズ素子の有効径
    である。
  4. 以下の条件（５）を満足する、請求項１から３のいずれかに記載のレンズ系：
    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。
  5. 以下の条件（６）を満足する、請求項１から４のいずれかに記載のレンズ系：
    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。
  6. 以下の条件（７）を満足する、請求項１から５のいずれかに記載のレンズ系：
    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。
  7. 以下の条件（８）を満足する、請求項１から６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。
  8. 以下の条件（９）を満足する、請求項１から７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。
  9. 以下の条件（１０）を満足する、請求項１から８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。
  10. 以下の条件（１１）を満足する、請求項１から９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。
  11. 以下の条件（１２）を満足する、請求項１から１０のいずれかに記載のレンズ系：
    １．３０＜ＢＦ／ＩＨ＜２．５０ ・・・（１２）
    ただし、
    ＢＦ：バックフォーカス
    である。
  12. 以下の条件（１３）を満足する、請求項１から１１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レンズ素子の有効径
    である。
  13. 請求項１から１２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。
  14. 請求項１３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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