JPWO2019229817A1 - 光学系、光学機器、および光学系の製造方法 - Google Patents

光学系、光学機器、および光学系の製造方法 Download PDF

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Abstract

光学系(LS)は、以下の条件式を満足するレンズ(L22)を有している。2.0100<ndLZ+(0.00925×νdLZ)<2.080028.0<νdLZ<40.0但し、ndLZ:レンズのd線に対する屈折率νdLZ:レンズのd線を基準とするアッベ数

Description

本発明は、光学系、光学機器、および光学系の製造方法に関する。
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像素子は、高画素化が進んでいる。このような撮像素子を用いた撮像装置に設けられる撮影レンズは、球面収差、コマ収差等の基準収差(単一波長の収差)に加え、白色光源において像の色にじみがないように色収差も良好に補正された、高い解像力を有するレンズであることが望まれている。特に、色収差の補正においては、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正されていることが望ましい。色収差の補正の手段として、例えば、異常分散性を有する樹脂材料を用いる方法(例えば、特許文献1を参照)が知られている。このように、近年の撮像素子の高画素化に伴い、諸収差が良好に補正された撮影レンズが望まれている。
特開2016−194609号公報
第1の態様に係る光学系は、以下の条件式を満足するレンズを有する。
2.0100<ndLZ+(0.00925×νdLZ)<2.0800
28.0<νdLZ<40.0
但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
第2の態様に係る光学系は、以下の条件式を満足するレンズを有する。
1.8500<ndLZ+(0.00495×νdLZ)<1.9200
28.0<νdLZ<40.0
但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
第3の態様に係る光学機器は、第1もしくは第2の態様に係る光学系を備えて構成される。
第4の態様に係る光学系の製造方法は、レンズを有する光学系の製造方法であって、以下の条件式を満足するように、レンズ鏡筒内に前記レンズを配置する。
2.0100<ndLZ+(0.00925×νdLZ)<2.0800
28.0<νdLZ<40.0
但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
第5の態様に係る光学系の製造方法は、レンズを有する光学系の製造方法であって、以下の条件式を満足するように、レンズ鏡筒内に前記レンズを配置する。
1.8500<ndLZ+(0.00495×νdLZ)<1.9200
28.0<νdLZ<40.0
但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
第1実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図2(A)は第1実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図2(B)は第1実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 第2実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図4(A)は第2実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図であり、図4(B)は第2実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。 第3実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図6(A)、図6(B)、および図6(C)はそれぞれ、第3実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図7(A)、図7(B)、および図7(C)はそれぞれ、第3実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 第4実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図9(A)、図9(B)、および図9(C)はそれぞれ、第4実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 図10(A)、図10(B)、および図10(C)はそれぞれ、第4実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。 本実施形態に係る光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 本実施形態に係る光学系の製造方法を示すフローチャートである。
以下、第1〜第2実施形態に係る光学系および光学機器について図を参照して説明する。まず、第1〜第2実施形態に係る光学系を備えたカメラ(光学機器)を図11に基づいて説明する。このカメラ1は、図11に示すように撮影レンズ2として本実施形態に係る光学系を備えたデジタルカメラである。カメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ2で集光されて、撮像素子3へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子3によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者はカメラ1による被写体の撮影を行うことができる。なお、このカメラは、ミラーレスカメラでも、クイックリターンミラーを有した一眼レフタイプのカメラであっても良い。
次に、光学系(撮影レンズ)の第1実施形態について説明する。第1実施形態に係る光学系LSの一例としての光学系LS(1)は、図1に示すように、以下の条件式(1)および条件式(2)を満足するレンズ(L22)を有していることが望ましい。第1実施形態において、他のレンズと区別するため、条件式(1)および条件式(2)を満足するレンズを特定レンズと称する場合がある。
2.0100<ndLZ+(0.00925×νdLZ)<2.0800
・・・(1)
28.0<νdLZ<40.0・・・(2)
但し、ndLZ:特定レンズのd線に対する屈折率
νdLZ:特定レンズのd線を基準とするアッベ数
第1実施形態によれば、色収差の補正において、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正された光学系、およびこの光学系を備えた光学機器を得ることが可能になる。第1実施形態に係る光学系LSは、図3に示す光学系LS(2)でも良く、図5に示す光学系LS(3)でも良く、図8に示す光学系LS(4)でも良い。
条件式(1)は、特定レンズの材料の屈折率とアッベ数の適切な関係を規定するものである。条件式(1)を満足することで、球面収差、コマ収差等の基準収差の補正と、1次の色収差の補正(色消し)を良好に行うことができる。
条件式(1)の対応値が上限値を上回ると、例えばペッツバール和が小さくなることで、像面湾曲の補正が困難になるため、好ましくない。条件式(1)の上限値を2.0775に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(1)の上限値を、2.0750、2.0725、2.0700、さらに2.0680に設定してもよい。
条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、軸上色収差をはじめとする諸収差の補正が困難になるため、好ましくない。条件式(1)の下限値を2.0150に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(1)の下限値を、2.0200、2.0255、さらに2.0300に設定してもよい。
条件式(2)は、特定レンズのアッベ数の適切な範囲を規定するものである。条件式(2)を満足することで、球面収差、コマ収差等の基準収差の補正と、1次の色収差の補正(色消し)を良好に行うことができる。
条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、例えば、開口絞りSより物体側もしくは像側の部分群において軸上色収差の補正が困難となるため、好ましくない。条件式(2)の上限値を39.5に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の上限値を、39.0、さらに38.5に設定してもよい。
条件式(2)の対応値が下限値を上回ると、例えば、軸上色収差をはじめとする諸収差の補正が困難になるため、好ましくない。条件式(2)の下限値を28.5に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の下限値を、29.0、さらに29.5に設定してもよい。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
θgFLZ+(0.00316×νdLZ)<0.7010
・・・(3)
但し、θgFLZ:特定レンズの部分分散比であり、特定レンズのg線に対する屈折率をngLZとし、特定レンズのF線に対する屈折率をnFLZとし、特定レンズのC線に対する屈折率をnCLZとしたとき、次式で定義される
θgFLZ=(ngLZ−nFLZ)/(nFLZ−nCLZ)
なお、特定レンズのd線を基準とするアッベ数νdLZは、次式で定義される
νdLZ=(ndLZ−1)/(nFLZ−nCLZ)
条件式(3)は、特定レンズの異常分散性を適切に規定するものである。条件式(3)を満足することで、色収差の補正において、1次の色消しに加え、2次スペクトルを良好に補正することができる。
条件式(3)の対応値が上限値を上回ると、特定レンズの異常分散性が大きくなるため、色収差の補正が困難となる。条件式(3)の上限値を0.7000に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(3)の上限値を、0.6990、0.6985、0.6980、さらに0.6975に設定してもよい。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、以下の条件式(2−1)を満足してもよい。
35.0<νdLZ<40.0 ・・・(2−1)
条件式(2−1)は、条件式(2)と同様の式であり、条件式(2−1)を満足することで、球面収差、コマ収差等の基準収差の補正と、1次の色収差の補正(色消し)を良好に行うことができる。条件式(2−1)の上限値を39.5に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2−1)の上限値を、39.0、38.5、さらに38.0に設定してもよい。一方、条件式(2−1)の下限値を35.3に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2−1)の下限値を、35.5、35.8、さらに36.0に設定してもよい。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
1.660<ndLZ<1.750 ・・・(4)
条件式(4)は、特定レンズの屈折率の適切な範囲を規定するものである。条件式(4)を満足することで、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を良好に補正することができる。
条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を補正することが困難になり、好ましくない。条件式(4)の上限値を1.745に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4)の上限値を、1.740、さらに1.735に設定してもよい。
条件式(4)の対応値が下限値を下回っても、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を補正することが困難になり、好ましくない。条件式(4)の下限値を1.662に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4)の下限値を、1.664、さらに1.666に設定してもよい。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、以下の条件式(4−1)を満足してもよい。
1.670<ndLZ<1.710 ・・・(4−1)
条件式(4−1)は、条件式(4)と同様の式であり、条件式(4−1)を満足することで、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を良好に補正することができる。条件式(4−1)の上限値を1.708に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4−1)の上限値を、1.705、1.703、さらに1.700に設定してもよい。一方、条件式(4−1)の下限値を1.672に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(4−1)の下限値を、1.675、1.678、さらに1.680に設定してもよい。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、以下の条件式(2−2)を満足してもよい。
36.0<νdLZ<38.2 ・・・(2−2)
条件式(2−2)は、条件式(2)と同様の式であり、条件式(2−2)を満足することで、球面収差、コマ収差等の基準収差の補正と、1次の色収差の補正(色消し)を良好に行うことができる。条件式(2−2)の上限値を38.1に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2−2)の上限値を、38.0、37.9、さらに37.8に設定してもよい。一方、条件式(2−2)の下限値を36.1に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2−2)の下限値を、36.2、36.3、さらに36.4に設定してもよい。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、負レンズであることが望ましい。これにより、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を良好に補正することができる。
第1実施形態の光学系は、合焦時に光軸に沿って移動可能なレンズ群を有し、特定レンズが当該レンズ群に含まれることが望ましい。これにより、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を良好に補正することができる。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、ガラスレンズであることが望ましい。これにより、材料が樹脂である場合と比較して、経年変化に強く、温度変化等の環境変化に強いレンズを得ることができる。
第1実施形態の光学系は、開口絞りを有し、特定レンズが当該開口絞りの近傍に配置されることが望ましい。これにより、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を良好に補正することができる。
第1実施形態の光学系において、特定レンズは、接合レンズを構成するレンズであることが望ましい。これにより、コマ収差、色収差(軸状色収差および倍率色収差)等の諸収差を良好に補正することができる。
続いて、図12を参照しながら、第1実施形態に係る光学系LSの製造方法について概説する。まず、少なくとも1枚のレンズを配置する(ステップST1)。このとき、当該レンズのうち少なくとも1枚(特定レンズ)が前述の条件式(1)および条件式(2)等を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST2)。このような製造方法によれば、色収差の補正において、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正された光学系を製造することが可能になる。
次に、光学系(撮影レンズ)の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る光学系は、第1実施形態に係る光学系LSと同様の構成であるため、第1実施形態と同一の符号を付して説明する。第2実施形態に係る光学系LSの一例としての光学系LS(1)は、図1に示すように、以下の条件式(5)および条件式(2)を満足するレンズ(L22)を有していることが望ましい。第2実施形態において、他のレンズと区別するため、条件式(5)および条件式(2)を満足するレンズを特定レンズと称する場合がある。
1.8500<ndLZ+(0.00495×νdLZ)<1.9200
・・・(5)
28.0<νdLZ<40.0・・・(2)
但し、ndLZ:特定レンズのd線に対する屈折率
νdLZ:特定レンズのd線を基準とするアッベ数
第2実施形態によれば、色収差の補正において、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正された光学系、およびこの光学系を備えた光学機器を得ることが可能になる。第2実施形態に係る光学系LSは、図3に示す光学系LS(2)でも良く、図5に示す光学系LS(3)でも良く、図8に示す光学系LS(4)でも良い。
条件式(5)は、特定レンズの材料の屈折率とアッベ数の適切な関係を規定するものである。条件式(5)を満足することで、球面収差、コマ収差等の基準収差の補正と、1次の色収差の補正(色消し)を良好に行うことができる。
条件式(5)の対応値が上限値を上回ると、例えばペッツバール和が小さくなることで、像面湾曲の補正が困難になるため、好ましくない。条件式(5)の上限値を1.9150に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(5)の上限値を、1.9100、1.9050、1.9010、さらに1.8990に設定してもよい。
条件式(5)の対応値が下限値を下回ると、軸上色収差をはじめとする諸収差の補正が困難になるため、好ましくない。条件式(5)の下限値を1.8550に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(5)の下限値を、1.8600、1.8650、1.8675、さらに1.8690に設定してもよい。
条件式(2)は、第1実施形態の条件式(2)と同じ式である。第1実施形態と同様に、条件式(2)を満足することで、球面収差、コマ収差等の基準収差の補正と、1次の色収差の補正(色消し)を良好に行うことができる。条件式(2)の上限値を39.5に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の上限値を、39.0、さらに38.5に設定してもよい。条件式(2)の下限値を28.5に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。本実施形態の効果をさらに確実なものとするために、条件式(2)の下限値を、29.0、さらに29.5に設定してもよい。
第2実施形態の光学系において、特定レンズは、第1実施形態と同様に、前述の条件式(3)または条件式(4)を満足することが望ましい。また、特定レンズは、第1実施形態と同様に、前述の条件式(4−1)、条件式(2−1)、条件式(2−2)を満足してもよい。また、第1実施形態と同様に、特定レンズは、負レンズであることが望ましい。特定レンズは、合焦時に光軸に沿って移動可能なレンズ群に含まれることが望ましい。特定レンズは、ガラスレンズであることが望ましい。特定レンズは、開口絞りの近傍に配置されることが望ましい。特定レンズは、接合レンズを構成するレンズであることが望ましい。
続いて、第2実施形態に係る光学系LSの製造方法について概説する。第2実施形態に係る光学系LSの製造方法は、第1実施形態で述べた製造方法と同様であるため、第1実施形態と同じ図12を参照しながら説明する。まず、少なくとも1枚のレンズを配置する(ステップST1)。このとき、当該レンズのうち少なくとも1枚(特定レンズ)が前述の条件式(5)および条件式(2)等を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST2)。このような製造方法によれば、色収差の補正において、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正された光学系を製造することが可能になる。
以下、第1〜第2実施形態の実施例に係る光学系LSを図面に基づいて説明する。図1、図3、図5、図8は、第1〜第4実施例に係る光学系LS{LS(1)〜LS(4)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。第1〜第4実施例に係る光学系LS(1)〜LS(4)の断面図では、合焦レンズ群が無限遠から近距離物体に合焦する際の移動方向を、「合焦」という文字とともに矢印で示している。第3〜第4実施例に係る光学系LS(3)〜LS(4)の断面図では、広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際の各レンズ群の光軸に沿った移動方向を矢印で示している。
これら図1、図3、図5、図8において、各レンズ群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
以下に表1〜表4を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(波長λ=587.6nm)、g線(波長λ=435.8nm)を選んでいる。
[全体諸元]の表において、fはレンズ全系の焦点距離、FNОはFナンバー、2ωは画角(単位は°(度)で、ωが半画角である)、Yは像高を示す。TLは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBFを加えた距離を示し、BFは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最終面から像面Iまでの距離(バックフォーカス)を示す。なお、光学系が変倍光学系である場合、これらの値は、広角端(W)、中間焦点距離(M)、望遠端(T)の各変倍状態におけるそれぞれについて示している。
[レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像側に位置する面を正の値としている)、Dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔、ndは光学部材の材料のd線に対する屈折率、νdは光学部材の材料のd線を基準とするアッベ数を、θgFは光学部材の材料の部分分散比をそれぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を、(絞りS)は開口絞りSをそれぞれ示す。空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。光学面が非球面である場合には面番号に*印を付して、曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。
光学部材の材料のg線(波長λ=435.8nm)に対する屈折率をngとし、光学部材の材料のF線(波長λ=486.1nm)に対する屈折率をnFとし、光学部材の材料のC線(波長λ=656.3nm)に対する屈折率をnCとする。このとき、光学部材の材料の部分分散比θgFは次式(A)で定義される。
θgF=(ng−nF)/(nF−nC) …(A)
[非球面データ]の表には、[レンズ諸元]に示した非球面について、その形状を次式(B)で示す。X(y)は非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離(ザグ量)を、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)を、κは円錐定数を、Aiは第i次の非球面係数を示す。「E-n」は、「×10-n」を示す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。なお、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。
X(y)=(y2/R)/{1+(1−κ×y2/R21/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 …(B)
光学系が変倍光学系でない場合、[近距離撮影時可変間隔データ]として、fはレンズ全系の焦点距離を、βは撮影倍率をそれぞれ示す。また、[近距離撮影時可変間隔データ]の表には、各焦点距離および撮影倍率に対応する、[レンズ諸元]において面間隔が「可変」となっている面番号での面間隔を示す。
光学系が変倍光学系である場合、[変倍撮影時可変間隔データ]として、広角端(W)、中間焦点距離(M)、望遠端(T)の各変倍状態に対応する、[レンズ諸元]において面間隔が「可変」となっている面番号での面間隔を示す。
[レンズ群データ]の表には、各レンズ群のそれぞれの始面(最も物体側の面)と焦点距離を示す。
[条件式対応値]の表には、各条件式に対応する値を示す。
以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径R、面間隔D、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
(第1実施例)
第1実施例について、図1〜図2および表1を用いて説明する。図1は、第1〜第2実施形態の第1実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る光学系LS(1)は、物体側から順に並んだ、開口絞りSよりも物体側に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りSよりも像側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(−)は各レンズ群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11と、両凸形状の正レンズL12と、両凸形状の正レンズL13および両凹形状の負レンズL14からなる接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL15および両凹形状の負レンズL16からなる接合レンズと、両凸形状の正レンズL17と、両凸形状の正レンズL18および両凹形状の負レンズL19からなる接合レンズと、から構成される。本実施例では、無限遠物体から近距離(有限距離)物体への合焦の際、第1レンズ群G1の正メニスカスレンズL15および負レンズL16からなる接合レンズが光軸に沿って像側に移動する。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL21と、両凹形状の負レンズL22および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23からなる接合レンズと、両凹形状の負レンズL24および両凸形状の正レンズL25からなる接合レンズと、から構成される。本実施例では、第2レンズ群G2の負レンズL22が条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)等を満足するレンズ(特定レンズ)に該当する。第2レンズ群G2の像側に、像面Iが配置される。
以下の表1に、第1実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表1)
[全体諸元]
f 104.24
FNO 1.45
2ω 23.16
Y 21.60
TL 149.38
BF 38.34
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd θgF
物体面 ∞
1 172.7424 6.000 1.59349 67.00
2 10105.0317 0.100
3 96.7991 9.232 1.49782 82.57
4 -1180.8161 0.100
5 70.5943 12.063 1.49782 82.57
6 -234.2345 3.500 1.72047 34.71
7 148.1591 D7(可変)
8 -151.5596 4.000 1.65940 26.87
9 -80.0677 2.500 1.48749 70.32
10 46.2188 D10(可変)
11 66.4365 7.132 2.00100 29.13
12 -263.8864 0.100
13 212.2900 7.650 1.69680 55.52
14 -50.0085 1.800 1.72825 28.38
15 30.5602 5.900
16 ∞ 1.600 (絞りS)
17 88.4778 5.183 1.59319 67.90
18 -95.3813 1.184
19 -54.1274 1.600 1.68376 37.58 0.5782
20 30.8859 7.378 1.79952 42.09
21 219.4156 1.710
22 -143.5827 1.800 1.65940 26.87
23 103.8017 5.209 2.00100 29.13
24 -65.2550 BF
像面 ∞
[近距離撮影時可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=104.24 β=1/30
D7 8.703 11.581
D10 16.596 13.719
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 255.964
G2 17 70.804
[条件式対応値]
条件式(1)
ndLZ+(0.00925×νdLZ)=2.0314
条件式(2),(2−1),(2−2)
νdLZ=37.58
条件式(3)
θgFLZ+(0.00316×νdLZ)=0.6970
条件式(4),(4−1)
ndLZ=1.68376
条件式(5)
ndLZ+(0.00495×νdLZ)=1.8698
図2(A)は、第1実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図2(B)は、第1実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。無限遠合焦時の各収差図において、FNOはFナンバー、Yは像高をそれぞれ示す。近距離合焦時の各収差図において、NAは開口数、Yは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーまたは開口数の値を示し、非点収差図および歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。
各諸収差図より、第1実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第2実施例)
第2実施例について、図3〜図4および表2を用いて説明する。図3は、第1〜第2実施形態の第2実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る光学系LS(2)は、物体側から順に並んだ、開口絞りSよりも物体側に配置された正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、開口絞りSよりも像側に配置された正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12と、両凸形状の正レンズL13および両凹形状の負レンズL14からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL16および両凸形状の正レンズL17からなる接合レンズと、から構成される。負メニスカスレンズL12は、像側のレンズ面が非球面である。本実施例では、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL16が条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)等を満足するレンズ(特定レンズ)に該当する。第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL16および正レンズL17からなる接合レンズは、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群(部分群)を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凸形状の正レンズL22と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23と、から構成される。第2レンズ群G2の像側に、像面Iが配置される。正メニスカスレンズL23は、物体側のレンズ面が非球面である。本実施例では、無限遠物体から近距離(有限距離)物体への合焦の際、第2レンズ群G2の全体が光軸に沿って物体側に移動する。
以下の表2に、第2実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表2)
[全体諸元]
f 20.60
FNO 2.86
2ω 93.64
Y 21.60
TL 106.76
BF 38.959
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd θgF
物体面 ∞
1 35.3881 1.400 1.69680 55.52
2 15.8481 6.847
3 23.1939 1.400 1.60311 60.69
4* 11.5711 7.796
5 75.5455 5.704 1.60342 38.03
6 -29.3767 1.400 1.69680 55.52
7 191.0345 4.167
8 26.9558 4.929 1.74950 35.25
9 73.8090 4.744
10 37.9905 1.400 1.68376 37.58 0.5782
11 14.9053 4.287 1.51860 69.89
12 -50.9569 5.000
13 ∞ D13(可変) (絞りS)
14 -18.8348 1.500 1.72825 28.38
15 -104.4518 0.150
16 78.8823 5.137 1.59319 67.90
17 -20.2060 0.220
18* -81.8607 0.150 1.51380 52.90
19 -51.5576 2.335 1.60311 60.69
20 -34.5733 BF
像面 ∞
[非球面データ]
第4面
κ=-1.7615
A4=1.59119E-04,A6=-7.22596E-07,A8=2.86248E-09,A10=-7.75694E-12
第18面
κ1.0000
A4=-2.85329E-05,A6=-4.17411E-08,A8=-1.26145E-10,A10=0.00000E+00
[近距離撮影時可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=20.60 β=1/30
D13 9.234 8.456
BF 38.959 39.737
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 58.839
G2 14 51.129
[条件式対応値]
条件式(1)
ndLZ+(0.00925×νdLZ)=2.0314
条件式(2),(2−1),(2−2)
νdLZ=37.58
条件式(3)
θgFLZ+(0.00316×νdLZ)=0.6970
条件式(4),(4−1)
ndLZ=1.68376
条件式(5)
ndLZ+(0.00495×νdLZ)=1.8698
図4(A)は、第2実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。図4(B)は、第2実施例に係る光学系の近距離(至近距離)合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第2実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第3実施例)
第3実施例について、図5〜図6並びに表3を用いて説明する。図5は、第1〜第2実施形態の第3実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す図である。第3実施例に係る光学系LS(3)は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第3レンズ群G1〜G3がそれぞれ図5の矢印で示す方向に移動する。開口絞りSは、第3レンズ群G3内に配設されている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13からなる接合レンズと、から構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22からなる接合レンズと、両凹形状の負レンズL23と、から構成される。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34および両凸形状の正レンズL35からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL36と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL37および両凹形状の負レンズL38からなる接合レンズと、両凸形状の正レンズL39と、から構成される。第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。第3レンズ群G3における正レンズL31と(接合レンズの)正レンズL32との間に、開口絞りSが配置される。本実施例では、第3レンズ群G3の正メニスカスレンズL37が条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)等を満足するレンズに該当する。無限遠物体から近距離(有限距離)物体への合焦の際、第3レンズ群G3の正メニスカスレンズL37および負レンズL38からなる接合レンズが光軸に沿って像側に移動する。
以下の表3に、第3実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表3)
[全体諸元]
変倍比 4.12
W M T
f 71.4 100.0 294.0
FNO 4.55 4.25 5.88
2ω 23.60 16.60 5.65
Y 14.75 14.75 14.75
TL 159.81 185.81 220.18
BF 45.42 39.59 70.55
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd θgF
物体面 ∞
1 91.5192 6.167 1.51680 63.88
2 -891.1989 0.204
3 93.2278 1.500 1.64769 33.73
4 46.6019 7.000 1.48749 70.31
5 154.0927 D5(可変)
6 -213.5954 1.000 1.69680 55.52
7 22.9724 3.677 1.80518 25.45
8 60.5666 2.652
9 -47.0346 1.000 1.77250 49.62
10 299.7358 D10(可変)
11 48.1577 3.796 1.69680 55.52
12 -129.8462 1.000
13 ∞ 1.000 (絞りS)
14 38.7747 4.932 1.69680 55.52
15 -51.1476 1.000 1.85026 32.35
16 67.2884 8.805
17 57.5054 1.000 1.80100 34.92
18 17.5096 6.038 1.48749 70.31
19 -137.4937 0.200
20 26.2266 3.513 1.59270 35.27
21 96.5593 D21(可変)
22 -139.1808 3.510 1.68376 37.58 0.5782
23 -15.9128 1.000 1.64000 60.20
24 25.6230 D24(可変)
25 145.8454 2.143 1.48749 70.31
26 -480.8453 BF
像面 ∞
[変倍撮影時可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5 2.881 37.560 65.654 2.881 37.560 65.654
D10 29.543 26.683 2.000 29.543 26.683 2.000
D21 5.002 5.002 5.002 5.340 5.540 5.891
D24 15.836 15.836 15.836 15.498 15.298 14.947
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 147.64
G2 6 -31.813
G3 11 38.779
[条件式対応値]
条件式(1)
ndLZ+(0.00925×νdLZ)=2.0314
条件式(2),(2−1),(2−2)
νdLZ=37.58
条件式(3)
θgFLZ+(0.00316×νdLZ)=0.6970
条件式(4),(4−1)
ndLZ=1.68376
条件式(5)
ndLZ+(0.00495×νdLZ)=1.8698
図6(A)、図6(B)、および図6(C)はそれぞれ、第3実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図7(A)、図7(B)、および図7(C)はそれぞれ、第3実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第3実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
(第4実施例)
第4実施例について、図8〜図10並びに表4を用いて説明する。図8は、第1〜第2実施形態の第4実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す図である。第4実施例に係る光学系LS(4)は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、負の屈折力を有する第5レンズ群G5とから構成されている。広角端状態(W)から望遠端状態(T)に変倍する際、第1〜第5レンズ群G1〜G5がそれぞれ図8の矢印で示す方向に移動する。開口絞りSは、第3レンズ群G3の像側近傍に配置され、変倍の際、第3レンズ群G3とともに光軸に沿って移動する。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13からなる接合レンズと、から構成される。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL22と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、両凹形状の負レンズL24および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25からなる接合レンズと、から構成される。第2レンズ群G2の負レンズL24および正メニスカスレンズL25からなる接合レンズは、光軸と垂直な方向へ移動可能な防振レンズ群(部分群)を構成し、手ブレ等による結像位置の変位(像面I上の像ブレ)を補正する。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL31と、両凸形状の正レンズL32および両凹形状の負レンズL33からなる接合レンズと、から構成される。
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズL41および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL42からなる接合レンズから構成される。本実施例では、第4レンズ群G4の負メニスカスレンズL42が条件式(1)、条件式(2)、条件式(5)等を満足するレンズに該当する。無限遠物体から近距離(有限距離)物体への合焦の際、第4レンズ群G4の全体が光軸に沿って物体側に移動する。
第5レンズ群G5は、物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL51と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL52と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL53と、両凸形状の正レンズL54と、から構成される。第5レンズ群G5の像側に、像面Iが配置される。
以下の表4に、第4実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表4)
[全体諸元]
変倍比 4.12
W M T
f 71.4 100.0 294.0
FNO 4.53 4.79 5.94
2ω 33.94 24.01 8.23
Y 21.60 21.60 21.60
TL 194.00 212.44 250.39
BF 39.00 43.11 63.39
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd θgF
物体面 ∞
1 513.4816 3.6492 1.48749 70.31
2 -517.9588 0.2000
3 98.9998 1.7000 1.67270 32.19
4 65.9505 8.6798 1.49700 81.73
5 1712.5853 D5(可変)
6 94.8614 1.0000 1.83400 37.18
7 34.2676 6.9195
8 -110.6517 1.0000 1.60300 65.44
9 -410.7751 0.2000
10 45.5941 2.8821 1.84666 23.80
11 104.9633 3.7758
12 -66.1701 1.0000 1.70000 48.11
13 38.5833 3.4528 1.79504 28.69
14 151.5709 D14(可変)
15 103.7500 3.6986 1.80400 46.60
16 -80.2466 0.2000
17 40.5201 5.1186 1.49782 82.57
18 -65.0491 1.0000 1.85026 32.35
19 148.7139 1.5306
20 ∞ D20(可変) (絞りS)
21 184.1852 4.4376 1.51680 63.88
22 -24.7956 1.0000 1.68376 37.58 0.5782
23 -55.9883 D23(可変)
24 -63.6705 1.0000 1.90366 31.27
25 109.5875 7.9647
26 -397.3710 4.4687 1.71736 29.57
27 -31.8750 16.3261
28 -22.5609 1.0000 1.80400 46.60
29 -135.0912 0.3428
30 82.8523 3.4360 1.63980 34.55
31 -167.6215 BF
像面 ∞
[変倍撮影時可変間隔データ]
W M T W M T
無限遠 無限遠 無限遠 近距離 近距離 近距離
D5 2.000 25.989 75.552 2.000 25.989 75.552
D14 43.552 33.897 2.000 43.552 33.897 2.000
D20 21.465 19.956 21.465 20.353 18.579 18.696
D23 2.000 3.509 2.000 3.112 4.886 4.768
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 173.77
G2 6 -42.42
G3 15 50.14
G4 21 120.95
G5 24 -57.25
[条件式対応値]
条件式(1)
ndLZ+(0.00925×νdLZ)=2.0314
条件式(2),(2−1),(2−2)
νdLZ=37.58
条件式(3)
θgFLZ+(0.00316×νdLZ)=0.6970
条件式(4),(4−1)
ndLZ=1.68376
条件式(5)
ndLZ+(0.00495×νdLZ)=1.8698
図9(A)、図9(B)、および図9(C)はそれぞれ、第4実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図10(A)、図10(B)、および図10(C)はそれぞれ、第4実施例に係る光学系の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第4実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
上記各実施例によれば、色収差の補正において、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正された光学系を実現することができる。
ここで、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の内容は、本実施形態の光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
合焦レンズ群とは、合焦時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも1枚のレンズを有する部分を示すものとする。すなわち、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等を用いた)モータ駆動にも適している。
なお、第2実施例において、合焦の際、第2レンズ群G2の全体が光軸に沿って移動するように構成されているが、本願はこれに限られず、第1レンズ群G1の全体が光軸に沿って移動するように構成されてもよい。
第2実施例および第4実施例において、防振機能を有する構成のものを示したが、本願はこれに限られず、防振機能を有していない構成とすることもできる。また、防振機能を有していない他の実施例についても、防振機能を有する構成とすることができる。
レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。
レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしても良い。
各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群 G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
I 像面 S 開口絞り

Claims (15)

  1. 以下の条件式を満足するレンズを有する光学系。
    2.0100<ndLZ+(0.00925×νdLZ)<2.0800
    28.0<νdLZ<40.0
    但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
    νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
  2. 以下の条件式を満足するレンズを有する光学系。
    1.8500<ndLZ+(0.00495×νdLZ)<1.9200
    28.0<νdLZ<40.0
    但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
    νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
  3. 前記レンズは、以下の条件式を満足する請求項1または2に記載の光学系。
    θgFLZ+(0.00316×νdLZ)<0.7010
    但し、θgFLZ:前記レンズの部分分散比であり、前記レンズのg線に対する屈折率をngLZとし、前記レンズのF線に対する屈折率をnFLZとし、前記レンズのC線に対する屈折率をnCLZとしたとき、次式で定義される
    θgFLZ=(ngLZ−nFLZ)/(nFLZ−nCLZ)
  4. 前記レンズは、以下の条件式を満足する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学系。
    35.0<νdLZ<40.0
  5. 前記レンズは、以下の条件式を満足する請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学系。
    1.660<ndLZ<1.750
  6. 前記レンズは、以下の条件式を満足する請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学系。
    1.670<ndLZ<1.710
  7. 前記レンズは、以下の条件式を満足する請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学系。
    36.0<νdLZ<38.2
  8. 前記レンズは、負レンズである請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学系。
  9. 前記光学系は、合焦時に光軸に沿って移動可能なレンズ群を有し、
    前記レンズが前記レンズ群に含まれる請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学系。
  10. 前記レンズは、ガラスレンズである請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学系。
  11. 前記光学系は、開口絞りを有し、
    前記レンズが前記開口絞りの近傍に配置される請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学系。
  12. 前記レンズは、接合レンズを構成するレンズである請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学系。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学系を備えて構成される光学機器。
  14. レンズを有する光学系の製造方法であって、
    以下の条件式を満足するように、
    レンズ鏡筒内に前記レンズを配置する光学系の製造方法。
    2.0100<ndLZ+(0.00925×νdLZ)<2.0800
    28.0<νdLZ<40.0
    但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
    νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
  15. レンズを有する光学系の製造方法であって、
    以下の条件式を満足するように、
    レンズ鏡筒内に前記レンズを配置する光学系の製造方法。
    1.8500<ndLZ+(0.00495×νdLZ)<1.9200
    28.0<νdLZ<40.0
    但し、ndLZ:前記レンズのd線に対する屈折率
    νdLZ:前記レンズのd線を基準とするアッベ数
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