WO2016024412A1 - 光学系、該光学系を備えた撮像装置、光学系の製造方法 - Google Patents

光学系、該光学系を備えた撮像装置、光学系の製造方法 Download PDF

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Abstract

 光学系は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズと、物体側に凹面を向けた第3レンズと、物体側の面が凸面である正の屈折力を有する第4レンズとを有し、所定の条件式を満足する。これにより、光学系は高い結像性能を備えることができる。

Description

光学系、該光学系を備えた撮像装置、光学系の製造方法
 本発明は、写真用カメラや電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した光学系と、該光学系を備えた撮像装置、および該光学系の製造方法に関する。
 従来、写真用カメラやビデオカメラ等で、小型で明るい単焦点光学系が提案されている。例えば、特開平5-210047号公報を参照。
特開平5-210047号公報
 単焦点光学系は、一般的に、短い焦点距離と長いバックフォーカスとを実現するために、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と正の屈折力を有する第2レンズ群とからなる非対称の構成としている。このため諸収差の補正が困難であるという問題がある。
 本発明においては、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズと、物体側に凹面を向けた第3レンズと、物体側の面が凸面である正の屈折力を有する第4レンズとを有し、次の条件式を満足する光学系とした。
  1.24 < fb/F < 1.66
 ただし、
 fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
 F:前記光学系の全系の焦点距離
 また、本発明においては、上記光学系を備えた撮像装置とした。
 また、本発明においては、光軸に沿って物体側から順に、第1レンズと、第2レンズと、第3レンズと、第4レンズとを有する光学系の製造方法であって、前記第1レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第2レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第3レンズを物体側に凹面を向けたレンズとし、前記第4レンズを物体側の面が凸面である正の屈折力を有するレンズとし、次の条件式を満足するように構成する光学系の製造方法とした。
  1.24 < fb/F < 1.66
 ただし、
 fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
 F:前記光学系の全系の焦点距離
図1は第1実施例に係る光学系の構成を示す断面図である。 図2A、図2Bは第1実施例に係る光学系の諸収差図であり、図2Aは無限遠物体合焦時を示し、図2Bは近距離物体合焦時を示している。 図3は第2実施例に係る光学系の構成を示す断面図である。 図4A、図4Bは第2実施例に係る光学系の諸収差図であり、図4Aは無限遠物体合焦時を示し、図4Bは近距離物体合焦時を示している。 図5は第3実施例に係る光学系の構成を示す断面図である。 図6A、図6Bは第3実施例に係る光学系の諸収差図であり、図6Aは無限遠物体合焦時を示し、図6Bは近距離物体合焦時を示している。 図7は第4実施例に係る光学系の構成を示す断面図である。 図8A、図8Bは第4実施例に係る光学系の諸収差図であり、図8Aは無限遠物体合焦時を示し、図8Bは近距離物体合焦時を示している。 本願の光学系を備えた撮像装置の断面図である。 本願の光学系の製造方法の概略を示す図である。
 以下、本願の実施形態に係る光学系、撮像装置、および光学系の製造方法について説明する。まず、本願の実施形態に係る光学系から説明する。
 本願の実施形態に係る光学系は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズと、物体側に凹面を向けた第3レンズと、物体側の面が凸面である正の屈折力を有する第4レンズとを有している。
 このように、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズと第2レンズとを配置する構成とすることにより、前記第1レンズおよび前記第2レンズの各パワーを弱めることができ、前記第1レンズおよび第2レンズで発生する歪曲収差、像面湾曲、下方コマ収差、倍率色収差を抑えることができる。また、前記第1レンズおよび第2レンズを、それぞれ物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とすることにより、偏角を抑え、主に像面湾曲やコマ収差の発生を抑制している。
 また、これら第1レンズおよび第2レンズの像側に、物体側に凹面を向けた第3レンズと、物体側の面が凸面である正の屈折力を有する第4レンズとを配置する構成とすることにより、主に下方コマ収差について、前記第3レンズと前記第4レンズとが互いに逆方向の収差を発生させ、打ち消し合って良好に補正するようにしている。さらに、正の屈折力を有する前記第4レンズを配置することにより、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。さらに、この構成により、Fナンバーの小さい明るい光学系を実現することができる。
 また、本実施形態に係る光学系は、このような構成のもと、次の条件式(1)を満足することが好ましい。
 (1)1.24 < fb/F < 1.66
 ただし、
 fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
 F:前記光学系の全系の焦点距離
 条件式(1)は、前記第4レンズ以降のレンズの全体と光学系全系との適切なパワー配置を規定する条件式である。一般的に、明るい光学系は、光学系へのマージナル光線の入射光線高が高くなり、特に球面収差の発生が大きくなることが知られている。本実施形態に係る光学系は、条件式(1)を満足することにより、前記第1レンズ、第2レンズ、および第3レンズで発生する球面収差を、前記第4レンズ以降のレンズで良好に補正することができる。その結果、小型で、高い結像性能を有する光学系を実現することができる。
 条件式(1)の対応値が上限値を上回ると、前記第4レンズ以降のレンズの全体のパワーが弱くなりすぎて、球面収差を補正しきれず、好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の上限値を1.55にすることが好ましい。
 条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、前記第4レンズ以降のレンズの全体のパワーが強くなりすぎて、球面収差が補正過剰となってしまい、好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の下限値を1.35にすることが好ましい。
 また、本実施形態に係る光学系は、このような構成のもと、前記第4レンズ以降のレンズの少なくとも一部のレンズをフォーカス群として無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うことが好ましい。
 このような構成により、小型化と、高い結像性能を実現している。
 また、本実施形態に係る光学系は、次の条件式(2)を満足することが好ましい。
 (2)0.1 < |fb/ff| ≦ 1.0
 ただし、
 fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
 ff:前記フォーカス群の焦点距離
 条件式(2)は、前記第4レンズ以降のレンズの全体と前記フォーカス群との適切なパワー配置を規定する条件式である。条件式(2)を満足することにより、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態まで収差変動、特に像面湾曲の変動を良好に抑え、高い結像性能を実現することができる。
 条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、前記フォーカス群のパワーが強くなりすぎ、近距離物体合焦時の収差変動、特に像面湾曲やコマ収差の変動が大きくなり、好ましくない。
 条件式(2)の対応値が下限値を下回ると、前記フォーカス群のパワーが弱くなりすぎて、近距離物体合焦時の収差変動、特に像面湾曲やコマ収差の変動を補正しきれず、好ましくない。さらに、近距離物体合焦時のフォーカス群の移動量が大きくなり、光学系の大型化を招いてしまい、好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の下限値を0.5にすることが好ましい。
 また、本実施形態に係る光学系は、前記第4レンズ以降のレンズ中に接合レンズを含むことが好ましい。
 このような構成とすることにより、明るい光学系において大きく発生する軸上色収差を良好に補正することができる。
 また、本実施形態に係る光学系は、前記第1レンズと前記第2レンズとは、少なくとも1面の非球面を含むことが好ましい。
 このような構成とすることにより、下方コマ収差および像面湾曲を良好に補正することができる。また、高い結像性能を保ちつつレンズの枚数を減らすことができ、小型化を図ることができる。
 また、本実施形態に係る光学系は、前記第4レンズ以降のレンズ中に、少なくとも1面の非球面を含むことが好ましい。
 このような構成とすることにより、上方コマ収差を良好に補正することができる。また、高い結像性能を保ちつつレンズの枚数を減らすことができ、小型化を図ることができる。
 また、本願の実施形態に係る撮像装置は、上述した構成の光学系を備えている。これにより、高い結像性能を有する光学系を備えた撮像装置を実現することができる。
 また、本願の実施形態に係る光学系の製造方法は、光軸に沿って物体側から順に、第1レンズと、第2レンズと、第3レンズと、第4レンズとを有する光学系の製造方法であって、前記第1レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第2レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第3レンズを物体側に凹面を向けたレンズとし、前記第4レンズを物体側の面が凸面である正の屈折力を有するレンズとし、次の条件式(1)を満足するように構成する。
 (1)1.24 < fb/F < 1.66
 ただし、
 fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
 F:前記光学系の全系の焦点距離
 斯かる光学系の製造方法により、高い結像性能を備えた光学系を製造することができる。
(数値実施例)
 以下、本願の実施形態の数値実施例に係る光学系を添付図面に基づいて説明する。
(第1実施例)
 図1は、第1実施例に係る光学系OS1の構成を示す断面図である。
 図1に示すように、本実施例に係る光学系OS1は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3と、両凸レンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7と、フィルタ群FLとから構成されている。
 負メニスカスレンズL1と、負メニスカスレンズL2と、負メニスカスレンズL3とからなるレンズ群は、負の屈折力を有している。また、両凸レンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7とからなるレンズ群は、正の屈折力を有している。
 フィルタ群FLは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成され、像面Iの近傍に配置されている。
 像面I上には、CCDやCMOS等から構成された撮像素子(図示省略)が配置されている。
 本実施例に係る光学系OS1は、両凸レンズL7をフォーカス群として物体側に移動することにより、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングを行っている。また、開口絞りSは、両凸レンズL4と、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズとの間に配置され、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングに際して、像面Iに対して固定である。
 以下の表1に、本実施形態の第1実施例に係る光学系OS1の諸元値を掲げる。
 表1中の[面データ]において、mは物体側から数えたレンズ面の順番、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ面の間隔、ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、OPは物体面、Sは開口絞りSIは像面をそれぞれ示している。なお、曲率半径r=∞は平面を示し、空気の屈折率d=1.00000の記載は省略している。また、レンズ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。
 [非球面データ]には、[面データ]に示した非球面について、その形状を次式で表した場合の円錐係数と非球面係数を示す。
 X(y)=(y2/r)/[1+{1-κ(y2/r2)}1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
 ここで、光軸に垂直な方向の高さをy、高さyにおける光軸方向の変位量をX(y)、基準球面の曲率半径である近軸曲率半径をr、円錐係数をκ、n次の非球面係数をAnとする。2次の非球面係数A2は0であり、記載を省略している。また、「E-n」は「×10-n」を示し、例えば、「1.234E-05」は、「1.234×10-5」を示す。
 [各種データ]において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角(単位は「°」)、Yは像高、TLは光学系全長、空気換算BFは空気換算バックフォーカスを示している。なお、これらの値は無限遠物体合焦時のものである。ここで、空気換算BFは、最も像側のレンズ面から像面Iまでの光軸上の距離を、屈折力のないフィルタ等の光学ブロックを光路中から除去した状態で測ったときの値であり、光学系全長TLは最も物体側のレンズ面から像面Iまでの光軸上の距離である。
 [可変間隔データ]において、di(iは整数)は第i面と第(i+1)面との面間隔をそれぞれ示す。また、βは撮影倍率、d0は物体から最も物体側のレンズ面までの距離をそれぞれ示す。
 [条件式対応値]には、各条件式の対応値をそれぞれ示す。
 ここで、表1に記載されている焦点距離fや曲率半径r、およびその他長さの単位は一般に「mm」が使われる。しかしながら光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
 なお、以上に述べた表1の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いるものとする。
 (表1)第1実施例
 [面データ]
     m            r           d        nd        νd
  OP            ∞
      1)         18.54788     1.00000     1.589130     61.22
      2)          7.50000     2.12941
      3)         16.22552     1.00000     1.589130     61.25
    *4)          7.58973     5.72040
      5)         -9.94774     1.00000     1.804000     46.60
      6)        -10.55499     1.30000
      7)         11.87324     3.27689     1.801000     34.92
      8)        -69.00733     2.00000
      9) (S)       ∞        2.50000
     10)        -14.96139     2.14237     1.846660     23.80
     11)          9.34458     2.86767     1.696799     55.46
   *12)        -14.12229     d12
     13)         21.82646     2.25540     1.834000     37.18
     14)        -56.15437     d14
     15)          0.00000     0.50000     1.516800     63.88
     16)          0.00000     1.11000
     17)          0.00000     1.59000     1.516800     63.88
     18)          0.00000     0.30000
     19)          0.00000     0.70000     1.516800     63.88
     20)          0.00000     0.700000
   I             ∞
 
 [非球面データ]
  m:4
    κ  = 0.0176
    A4 = 1.80491E-04
    A6 = 9.05319E-07
    A8 =-2.16689E-10
    A10= 0.00000E+00
 
  m:12
    κ  = 0.2796
    A4 = 9.46215E-05
    A6 = 1.62602E-07
    A8 = 6.13069E-08
    A10= 0.00000E+00
 
 [各種データ]
      f        9.14
    FNO      1.85
     2ω      83.72
      Y        7.04
     TL      43.50
 空気換算BF  13.61
 
 [可変間隔データ]
      無限遠合焦  近距離合焦
 f又はβ     9.14         -0.08088
   d 0        ∞         106.5000
   d12       1.74787       0.97133
   d14       9.66000      10.43654
 
 [各条件式対応値]
 fb=12.9571
 ff=19.0969
 (1)fb/F=1.4176
 (2)|fb/ff|=0.6785
 
 図2A、図2Bは、第1実施例に係る光学系OS1の諸収差図であり、図2Aは無限遠物体合焦時を示し、図2Bは近距離物体合焦時を示している。
 各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高をそれぞれ示している。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図及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。またdはd線(λ=587.6nm)、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示す。また、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。また、コマ収差図において、実線はd線およびg線に対するメリディオナルコマ収差を表している。なお、以降の実施例においても同様の記号を使用し、以降の説明を省略する。
 各収差図より第1実施例に係る光学系OS1は、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
 
 (第2実施例)
 図3は、第2実施例に係る光学系OS2の構成を示す断面図である。
 図3に示すように、本実施例に係る光学系OS2は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL3と、両凸レンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7と、フィルタ群FLとから構成されている。
 負メニスカスレンズL1と、負メニスカスレンズL2と、正メニスカスレンズL3とからなるレンズ群は、負の屈折力を有している。また、両凸レンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7とからなるレンズ群は、正の屈折力を有している。
 フィルタ群FLは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成され、像面Iの近傍に配置されている。
 像面I上には、CCDやCMOS等から構成された撮像素子(図示省略)が配置されている。
 本実施例に係る光学系OS2は、両凸レンズL7をフォーカス群として物体側に移動することにより、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングを行っている。また、開口絞りSは、両凸レンズL4と、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズとの間に配置され、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングに際して、像面Iに対して固定である。
 以下の表2に、本実施形態の第2実施例に係る光学系OS2の諸元値を掲げる。
 (表2)第2実施例
 [面データ]
     m          r           d        nd        νd
  OP          ∞
      1)         17.8523     1.0000     1.589130     61.22
      2)          7.5000     2.4530
      3)         23.0815     1.0000     1.589130     61.25
    *4)          8.3118     7.2048
      5)        -13.0604     1.0000     1.804000     46.60
      6)        -13.2666     0.1000
      7)         11.9473     2.4240     1.801000     34.92
      8)        -51.2133     1.6367
      9) (S)     ∞         2.5000
     10)        -16.1101     2.3630     1.846660     23.80
     11)          8.9943     3.2964     1.696799     55.46
   *12)        -14.5058     d12
     13)         23.7406     1.9620     1.834000     37.18
     14)        -82.0680     d14
     15)          0.0000     0.5000     1.516800     63.88
     16)          0.0000     1.1100
     17)          0.0000     1.5900     1.516800     63.88
     18)          0.0000     0.3000
     19)          0.0000     0.7000     1.516800     63.88
     20)          0.0000     0.7000
   I            ∞
 
 [非球面データ]
  m:4
    κ  =-0.0451
    A4 = 1.80373E-04
    A6 = 1.86365E-06
    A8 =-9.16924E-09
    A10= 0.00000E+00
 
  m:12
    κ  =-0.2268
    A4 = 8.70019E-05
    A6 = 4.27010E-07
    A8 = 5.84379E-08
    A10= 0.00000E+00
 
 [各種データ]
      f        9.14
    FNO      1.86
     2ω      83.72
      Y        7.043
     TL      43.50
 空気換算BF  13.61
 
 [可変間隔データ]
      無限遠合焦  近距離合焦
 f又はβ     9.14         -0.08065
   d 0        ∞         106.5000
   d12       2.00000       1.17149
   d14       9.66000      10.48851
 
 [各条件式対応値]
 fb=12.7904
 ff=22.2667
 (1)fb/F=1.3994
 (2)|fb/ff|=0.5744
 
 図4A、図4Bは、第2実施例に係る光学系OS2の諸収差図であり、図4Aは無限遠物体合焦時を示し、図4Bは近距離物体合焦時を示している。
 各収差図より第2実施例に係る光学系OS2は、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
 
(第3実施例)
 図5は、第3実施例に係る光学系OS3の構成を示す断面図である。
 図5に示すように、本実施例に係る光学系OS3は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3と、両凸レンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7と、フィルタ群FLとから構成されている。
 負メニスカスレンズL1と、負メニスカスレンズL2と、負メニスカスレンズL3とからなるレンズ群は、負の屈折力を有している。また、両凸レンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7とからなるレンズ群は、正の屈折力を有している。
 フィルタ群FLは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成され、像面Iの近傍に配置されている。
 像面I上には、CCDやCMOS等から構成された撮像素子(図示省略)が配置されている。
 本実施例に係る光学系OS3は、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7とをフォーカス群として物体側に移動することにより、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングを行っている。また、開口絞りSは、両凸レンズL4と、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズとの間に配置され、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングに際して、像面Iに対して固定である。
 以下の表3に、本実施形態の第3実施例に係る光学系OS3の諸元値を掲げる。
 (表3)第3実施例
 [面データ]
     m          r           d        nd        νd
  OP          ∞
      1)         16.8806     1.0000     1.589130     61.22
      2)          7.5000     1.8238
      3)         13.5569     1.0000     1.589130     61.25
    *4)          7.0000     4.0233
      5)         -8.5743     1.2767     1.804000     46.60
      6)         -9.2233     2.1983
      7)         11.5344     4.4828     1.801000     34.92
      8)        725.8725     2.2000
      9) (S)     ∞         d9
     10)        -15.4096     1.8552     1.846660     23.80
     11)          9.5141     2.7432     1.696799     55.46
   *12)        -15.1860     1.0000
     13)         22.0317     2.8367     1.834000     37.18
     14)        -29.7665     d14
     15)          0.0000     0.5000     1.516800     63.88
     16)          0.0000     1.1100
     17)          0.0000     1.5900     1.516800     63.88
     18)          0.0000     0.3000
     19)          0.0000     0.7000     1.516800     63.88
     20)          0.0000     0.7000
   I           ∞
 
 [非球面データ]
  m:4
    κ  = 0.9030
    A4 =-1.21741E-04
    A6 =-1.69821E-06
    A8 =-4.30897E-08
    A10= 0.00000E+00
 
  m:12
    κ  = 0.9238
    A4 = 1.19426E-04
    A6 = 2.42593E-07
    A8 = 4.76112E-08
    A10= 0.00000E+00
 
 [各種データ]
      f        9.14
    FNO      1.84
     2ω      83.69
      Y        7.028
     TL      43.49
 空気換算BF  13.60
 
 [可変間隔データ]
      無限遠合焦  近距離合焦
 f又はβ     9.14498      -0.08027
   d 0        ∞         106.5116
   d 9       2.50000       1.68480
   d14       9.64841      10.46361
 
 [各条件式対応値]
 fb=13.7001
 ff=16.8665
 (1)fb/F=1.4981
 (2)|fb/ff|=0.8123
 
 図6A、図6Bは、第3実施例に係る光学系OS3の諸収差図であり、図6Aは無限遠物体合焦時を示し、図6Bは近距離物体合焦時を示している。
 各収差図より第3実施例に係る光学系OS3は、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
 
 (第4実施例)
 図7は、第4実施例に係る光学系OS4の構成を示す断面図である。
 図7に示すように、本実施例に係る光学系OS4は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7と、フィルタ群FLとから構成されている。
 負メニスカスレンズL1と、負メニスカスレンズL2と、負メニスカスレンズL3とからなるレンズ群は、負の屈折力を有している。また、正メニスカスレンズL4と、開口絞りSと、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7とからなるレンズ群は、正の屈折力を有している。
 フィルタ群FLは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成され、像面Iの近傍に配置されている。
 像面I上には、CCDやCMOS等から構成された撮像素子(図示省略)が配置されている。
 本実施例に係る光学系OS4は、正メニスカスレンズL4と、両凹レンズL5と両凸レンズL6との接合レンズと、両凸レンズL7とをフォーカス群として物体側に移動することにより、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングを行っている。また、開口絞りSは、正メニスカスレンズL4と、両凹レンズL5両凸レンズL6との接合レンズとの間に配置され、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態へのフォーカシングに際して、フォーカス群とともに物体側に移動する。
 以下の表4に、本実施形態の第4実施例に係る光学系OS4の諸元値を掲げる。
 (表4)第4実施例
 [面データ]
     m          r           d        nd        νd
  OP          ∞
      1)         25.4954     1.0000     1.589130     61.22
      2)          7.5000     1.2150
      3)         10.1542     1.0000     1.589130     61.25
    *4)          7.9738     3.6936
      5)        -10.9006     2.4514     1.804000     46.60
      6)        -12.3758     d6
      7)         10.5717     2.3943     1.801000     34.92
      8)        457.1998     2.2000
      9) (S)     ∞         2.5000
     10)        -13.3336     1.6441     1.846660     23.80
     11)          7.7432     2.4125     1.696799     55.46
   *12)        -32.9373     1.0558
     13)         28.8500     2.8161     1.834000     37.18
     14)        -15.1532     d14
     15)          0.0000     0.5000     1.516800     63.88
     16)          0.0000     1.1100
     17)          0.0000     1.5900     1.516800     63.88
     18)          0.0000     0.3000
     19)          0.0000     0.7000     1.516800     63.88
     20)          0.0000     0.7000
   I           ∞
 
 [非球面データ]
  m:4
    κ  = 0.6278
    A4 =-4.28303E-05
    A6 =-1.27961E-06
    A8 =-2.61290E-09
    A10= 0.00000E+00
 
  m:12
    κ  = 6.6975
    A4 = 3.02787E-04
    A6 = 8.83314E-07
    A8 = 2.87734E-08
    A10= 0.00000E+00
 
 [各種データ]
      f        9.14000
    FNO      1.81518
     2ω      83.7246
      Y        7.091
     TL      43.60000
 空気換算BF  13.60997
 
 [可変間隔データ] 
      無限遠合焦  近距離合焦
 f又はβ     9.14         -0.08747
   d 0        ∞         106.4000
   d 6       4.65718       3.22283
   d14       9.66000      11.09435
 
 [各条件式対応値]
 fb=14.04143
 ff=14.04143
 (1)fb/F=1.536261
 (2)|fb/ff|=1.00
 
 図8A、図8Bは、第4実施例に係る光学系OS4の諸収差図であり、図8Aは無限遠物体合焦時を示し、図8Bは近距離物体合焦時を示している。
 各収差図より第4実施例に係る光学系OS4は、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
 上記各実施例によれば、Fナンバーが2よりも小さくて明るく、レンズ枚数が6~8枚程度と少なく小型であり、且つ無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態まで高い結像性能を有するインナーフォーカス方式、またはリアフォーカス方式の単焦点光学系を実現することができる。なお、上記各実施例は本実施形態の一具体例を示しているものであり、本実施形態はこれらに限定されるものではない。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。
 本実施形態に係る光学系において、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振レンズ群として光軸に対して垂直な方向の成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動すなわち揺動させることにより、手ぶれ等によって生じる像ぶれを補正する構成とすることができる。特に、本実施形態に係る光学系では、正の屈折力を有する第4レンズ以降のレンズの少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。なお、レンズ群とは、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。
 また、本実施形態に係る光学系を構成するレンズのレンズ面は、球面又は平面としてもよく、或いは非球面としてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防ぐことができるため好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないため好ましい。レンズ面が非球面の場合、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、又はガラス表面に設けた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よい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)或いはプラスチックレンズとしてもよい。
 また、本実施形態に係る光学系において、開口絞りは全系の中央近傍に配置されているが、開口絞りとして部材を設けずにレンズ枠でその役割を代用する構成としてもよい。
 また、本実施形態に係る光学系を構成するレンズのレンズ面に、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よい。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。
 次に、実施形態に係る光学系を備えた撮像装置について説明する。
 図9は、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。カメラ1は、図9に示すように、撮影レンズ2として上記第1実施例に係る光学系OS1を備えたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。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、不図示の光学ローパスフィルタを介して撮像部3の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像部3に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像が生成される。この画像は、カメラ1に設けられた電子ビューファインダ4に表示される。これにより撮影者は、電子ビューファインダ4を介して被写体を観察することができる。
 撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部3により光電変換された画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ1による被写体の撮影を行うことができる。
 ここで、カメラ1に撮影レンズ2として搭載した上記第1実施例に係る光学系OS1は、高い結像性能を備えた光学系である。したがって、カメラ1は、高い結像性能を有する光学系を備えた撮像装置を実現することができる。
 なお、上記第2実施例、第3実施例、または第4実施例に係る光学系OS2、OS3、OS4の何れかを撮影レンズ2として搭載したカメラを構成しても、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態では、ミラーレスカメラの例を説明したが、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系により被写体を観察する一眼レフタイプのカメラに上記各実施例に係る撮影レンズを搭載した場合でも、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。
 次に、実施形態に係る光学系の製造方法について説明する。図10は、実施形態に係る光学系の製造方法の概略を示す図である。
 実施形態に係る光学系の製造方法は、光軸に沿って物体側から順に、第1レンズと、第2レンズと、第3レンズと、第4レンズとを有する光学系の製造方法であって、図10に示すように、以下の各ステップS1、S2を含むものである。
 ステップS1:前記第1レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第2レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第3レンズを物体側に凹面を向けたレンズとし、前記第4レンズを物体側の面が凸面である正の屈折力を有するレンズとする。
 ステップS2:次の条件式(1)を満足するように構成する。
  (1)1.24 < fb/F < 1.66
 ただし、
 fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
 F:前記光学系の全系の焦点距離
 斯かる実施形態の光学系の製造方法によれば、高い結像性能を備えた光学系を製造することができる。

Claims (11)

  1.  光軸に沿って物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第1レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第2レンズと、物体側に凹面を向けた第3レンズと、物体側の面が凸面である正の屈折力を有する第4レンズとを有し、
     次の条件式を満足する光学系。
      1.24 < fb/F < 1.66
     ただし、
     fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
     F:前記光学系の全系の焦点距離
  2.  前記第4レンズ以降のレンズの少なくとも一部のレンズをフォーカス群として無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う請求項1に記載の光学系。
  3.  次の条件式を満足する請求項1に記載の光学系。
      0.1 < |fb/ff| ≦ 1.0
     ただし、
     fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
     ff:前記フォーカス群の焦点距離
  4.  前記第4レンズ以降のレンズ中に接合レンズを含む請求項1に記載の光学系。
  5.  前記第1レンズと前記第2レンズとは、少なくとも1面の非球面を含む請求項1に記載の光学系。
  6.  前記第4レンズ以降のレンズ中に、少なくとも1面の非球面を含む請求項1に記載の光学系。
  7.  請求項1に記載の光学系を備えた撮像装置。
  8.  光軸に沿って物体側から順に、第1レンズと、第2レンズと、第3レンズと、第4レンズとを有する光学系の製造方法であって、
     前記第1レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第2レンズを物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、前記第3レンズを物体側に凹面を向けたレンズとし、前記第4レンズを物体側の面が凸面である正の屈折力を有するレンズとし、
     次の条件式を満足するように構成する光学系の製造方法。
      1.24 < fb/F < 1.66
     ただし、
     fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
     F:前記光学系の全系の焦点距離
  9.  前記第4レンズ以降のレンズの少なくとも一部のレンズをフォーカス群として無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うように構成する請求項8に記載の光学系の製造方法。
  10.  次の条件式を満足するように構成する請求項8に記載の光学系の製造方法。
      0.1 < |fb/ff| ≦ 1.0
     ただし、
     fb:前記第4レンズ以降のレンズの全体の合成焦点距離
     ff:前記フォーカス群の焦点距離
  11.  前記第4レンズ以降のレンズ中に接合レンズを含むように構成する請求項8に記載の光学系の製造方法。
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