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特開2019-159188光学系、光学機器及び光学系の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-159188(P2019-159188A)
(43)【公開日】2019年9月19日
(54)【発明の名称】光学系、光学機器及び光学系の製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 13/04 20060101AFI20190823BHJP
   G02B 13/18 20060101ALI20190823BHJP
【FI】
   G02B13/04 D
   G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2018-47889(P2018-47889)
(22)【出願日】2018年3月15日
(71)【出願人】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100140800
【弁理士】
【氏名又は名称】保坂 丈世
(74)【代理人】
【識別番号】100156281
【弁理士】
【氏名又は名称】岩崎 敬
(72)【発明者】
【氏名】籔本 洋
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA02
2H087MA07
2H087NA14
2H087PA11
2H087PA16
2H087PB16
2H087QA02
2H087QA06
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA22
2H087QA26
2H087QA37
2H087QA39
2H087QA41
2H087QA46
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA43
2H087UA06
(57)【要約】      (修正有)
【課題】良好な光学性能を備えた光学系、この光学系を備える光学機器、及び光学系の製造方法を提供する。
【解決手段】光学系OLは、最も物体側から順に、第1負メニスカスレンズL11と、第2負メニスカスレンズL12と、第3負メニスカスレンズL13と、を有する前群GFと、前記前群GFより像面側に配置された後群GRと、を有し、次式の条件を満足するように構成されている。80°<2ω<180°但し、2ω:光学系OLの全画角
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
最も物体側から順に、
第1負メニスカスレンズと、
第2負メニスカスレンズと、
第3負メニスカスレンズと、を有する前群と、
前記前群より像面側に配置された後群と、を有し、
次式の条件を満足する光学系。
80° < 2ω < 180°
但し、
2ω:前記光学系の全画角
【請求項2】
前記前群は、最も像面側に、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群を有する請求項1に記載の光学系。
【請求項3】
無限遠から近距離物体への合焦に際し、前記合焦レンズ群は光軸に沿って物体側に移動する請求項2に記載の光学系。
【請求項4】
前記前群は、前記合焦レンズ群の物体側に少なくとも1枚の正レンズ成分を有し、
次式の条件を満足する請求項2または3に記載に光学系。
0.05 < (−fn123)/fp < 1.00
但し、
fn123:前記第1負メニスカスレンズ、前記第2負メニスカスレンズ及び前記第3負メニスカスレンズの合成焦点距離
fp:前記正レンズ成分と前記正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離
【請求項5】
次式の条件を満足する請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学系。
0.50 < (−fn123)/f < 1.50
但し、
f:無限遠合焦状態における前記光学系の全系の焦点距離
fn123:前記第1負メニスカスレンズ、前記第2負メニスカスレンズ及び前記第3負メニスカスレンズの合成焦点距離
【請求項6】
前記前群は、負の屈折力を有し、
前記後群は、正の屈折力を有し、
次式の条件を満足する請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学系。
0.20 < (−fF)/fR < 2.00
但し、
fF:無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
fR:前記後群の焦点距離
【請求項7】
物体側から順に、
負の屈折力を有する前群と、
開口絞りと、
正の屈折力を有する後群と、を有し、
前記前群は、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群を有し、
次式の条件を満足する光学系。
80° < 2ω < 180°
0.20 < (−fF)/fR < 2.00
但し、
2ω:前記光学系の全画角
fF:無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
fR:前記後群の焦点距離
【請求項8】
無限遠から近距離物体への合焦に際し、前記合焦レンズ群は光軸に沿って物体側に移動する請求項7に記載の光学系。
【請求項9】
前記前群は、
最も物体側から順に、
第1負レンズと、
第2負レンズと、
第3負レンズと、を有する請求項7または8に記載の光学系。
【請求項10】
次式の条件を満足する請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学系。
1.00 < bfa/f
但し、
f:無限遠合焦状態における前記光学系の全系の焦点距離
bfa:前記光学系の空気換算したバックフォーカス
【請求項11】
前記前群は、最も物体側に負メニスカスレンズを有し、
次式の条件を満足する請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学系。
2.00 < (−fn)/f < 12.00
但し、
f:無限遠合焦状態における前記光学系の全系の焦点距離
fn:前記最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離
【請求項12】
前記前群は、最も物体側に負メニスカスレンズを有し、
次式の条件を満足する請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学系。
1.00 < fn/fF < 10.00
但し、
fF:無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
fn:前記最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離
【請求項13】
次式の条件を満足する請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学系。
1.00 < (−fF)/f < 5.00
但し、
f:無限遠合焦状態における前記光学系の全系の焦点距離
fF:無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
【請求項14】
前記前群は、前記合焦レンズ群の物体側に少なくとも1枚の正レンズ成分を有し、
次式の条件を満足する請求項1〜13のいずれか一項に記載の光学系。
1.00 < fp/f < 5.00
但し、
f:無限遠合焦状態における前記光学系の全系の焦点距離
fp:前記正レンズ成分と前記正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離
【請求項15】
請求項1〜14のいずれか一項に記載の光学系を備える光学機器。
【請求項16】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群と、を有する光学系の製造方法であって、
前記前群に、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群を配置し、
次式の条件を満足するように配置する光学系の製造方法。
80° < 2ω < 180°
0.20 < (−fF)/fR < 2.00
但し、
2ω:前記光学系の全画角
fF:無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
fR:前記後群の焦点距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学系、光学機器及び光学系の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、非球面レンズを用いて小型で広い画角を実現した光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1は、さらなる光学性能の向上が要望されているという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第2016/056310号公報
【発明の概要】
【0004】
本発明の第一の態様に係る光学系は、最も物体側から順に、第1負メニスカスレンズと、第2負メニスカスレンズと、第3負メニスカスレンズと、を有する前群と、前記前群より像面側に配置された後群と、を有し、次式の条件を満足する。
80° < 2ω < 180°
但し、
2ω:前記光学系の全画角
【0005】
また、本発明の第二の態様に係る光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群と、を有し、前記前群は、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群を有し、次式の条件を満足する。
80° < 2ω < 180°
0.20 < (−fF)/fR < 2.00
但し、
2ω:前記光学系の全画角
fF:無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
fR:前記後群の焦点距離
【0006】
また、本発明の第一の態様に係る光学系の製造方法は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群と、を有する光学系の製造方法であって、前記前群に、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群を配置し、次式の条件を満足するように配置する。
80° < 2ω < 180°
0.20 < (−fF)/fR < 2.00
但し、
2ω:前記光学系の全画角
fF :無限遠合焦状態における前記前群の焦点距離
fR :前記後群の焦点距離
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】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断面図である。
図2】第1実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。
図3】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断面図である。
図4】第2実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。
図5】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断面図である。
図6】第3実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。
図7】上記光学系を搭載するカメラの断面図である。
図8】上記光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1に示すように、第1の本実施形態に係る光学系OLは、最も物体側から順に、第1負メニスカスレンズL11と、第2負メニスカスレンズL12と、第3負メニスカスレンズL13と、を有する前群GFと、この前群GFより像面側に配置された後群GRと、を有している。このように構成すると、像面湾曲、歪曲収差の発生を抑えつつ、合焦に伴う収差の変動が小さく、焦点距離に対して長大なバックフォーカスを備えた光学系を実現することができる。
【0009】
第1の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1)を満足することが望ましい。
【0010】
80° < 2ω < 180° (1)
但し、
2ω:光学系OLの全画角
【0011】
条件式(1)は、光学系OLの全画角を規定したものである。この条件式(1)を満足することにより、小型軽量でありながら、イメージサークルの全域にわたって良好な光学性能を得ることができる。条件式(1)の下限値を下回ると、球面収差及び軸上色収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(1)の効果を確実なものとするために、条件式(1)の下限値を85°、更に90°、95°、100°とすることがより望ましい。また、条件式(1)の効果を確実なものとするために、条件式(1)の上限値を175°、更に170°、165°、160°、150°とすることがより望ましい。
【0012】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、最も像面側に、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群Gfoを有することが望ましい。このように構成すると、合焦に伴う収差変動を抑えることができる。
【0013】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLは、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦レンズ群Gfoが光軸に沿って物体側に移動することが望ましい。このように構成すると、合焦に伴う像面湾曲や歪曲収差の変動を抑えることができる。
【0014】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、合焦レンズ群Gfoの物体側に少なくとも1枚の正レンズ成分(例えば、図1における両凸正レンズL16)を有することが望ましい。このように構成すると、○○○○○。
【0015】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2)を満足することが望ましい。
【0016】
0.05 < (−fn123)/fp < 1.00 (2)
但し、
fn123:第1負メニスカスレンズL11、第2負メニスカスレンズL12及び第3負メニスカスレンズL13の合成焦点距離
fp:前群GFの合焦レンズ群Gfoの物体側に配置された正レンズ成分とこの正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離
【0017】
条件式(2)は、前群GFの合焦レンズ群Gfoの物体側に配置された正レンズ成分とこの正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離に対して、前群GFの最も物体側に配置された3枚の負メニスカスレンズの合成焦点距離を規定したものである。この条件式(2)を満足することにより、小型化を満足し、球面収差、軸上色収差、倍率色収差などを良好に補正しつつ、合焦に伴う収差変動を抑えることができる。条件式(2)の下限値を下回ると、倍率色収差や像面湾曲、歪曲収差の補正が困難なため好ましくない。なお、条件式(2)の効果を確実なものとするために、条件式(2)の下限値を0.10、更に0.15、0.20、0.25、0.28とすることがより望ましい。また、条件式(2)上限値を上回ると、合焦による収差変動を抑えることが困難なため好ましくない。なお、条件式(2)の効果を確実なものとするために、条件式(2)の上限値を0.90、更に0.85、0.80、0.75、0.70、0.65、0.60、0.55、0.50、0.45、0.42とすることがより望ましい。
【0018】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(3)を満足することが望ましい。
【0019】
0.50 < (−fn123)/f < 1.50 (3)
但し、
f:無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離
fn123:第1負メニスカスレンズL11、第2負メニスカスレンズL12及び第3負メニスカスレンズL13の合成焦点距離
【0020】
条件式(3)は、無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離に対して、第1レンズ群G1の最も物体側に配置された3枚の負メニスカスレンズの合成焦点距離を規定したものである。この条件式(3)を満足することにより、焦点距離に対して長大なバックフォーカスを確保しつつ、小型で、諸収差が良好に補正された光学系を得ることができる。条件式(3)の下限値を下回ると、倍率色収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(3)の効果を確実なものとするために、条件式(3)の下限値を0.55、更に0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.00とすることがより望ましい。また、条件式(3)上限値を上回ると、光学系が大型化し、無理に小型化すると像面湾曲や歪曲収差の補正が困難になるため好ましくない。なお、条件式(3)の効果を確実なものとするために、条件式(3)の上限値を1.45、更に1.40、1.35、1.30、1.25、1.20、1.15とすることがより望ましい。
【0021】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、負の屈折力を有し、後群GRは、正の屈折力を有することが望ましい。このように構成すると、収差が良好に補正でき、好ましい光学性能を確保できる。
【0022】
また、第1の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(4)を満足することが望ましい。
【0023】
0.20 < (−fF)/fR < 2.00 (4)
但し、
fF :無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離
fR :後群GRの焦点距離
【0024】
条件式(4)は、後群GRの焦点距離に対して、無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離を規定したものである。この条件式(4)を満足することにより、焦点距離に対して十分なバックフォーカスを確保しつつ、小型で、諸収差が良好に補正された光学系を得ることができる。条件式(4)の下限値を下回ると、後群GRが大型化し、無理に小型化しようとすると球面収差やコマ収差、倍率色収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(4)の効果を確実なものとするために、条件式(4)の下限値を0.25、更に0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75とすることがより望ましい。また、条件式(4)上限値を上回ると、十分なバックフォーカスを確保するために前群GFが大型化し、無理に小型化しようとすると像面湾曲や歪曲収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(4)の効果を確実なものとするために、条件式(3)の上限値を1.90、更に1.80、1.70、1.60、1.50、1.40、1.30、1.20、1.10、1.00、0.95、0.90、0.85とすることがより望ましい。
【0025】
また、第2の本実施形態に係る光学系OLは、物体側から順に、負の屈折力を有する前群GFと、開口絞りSと、正の屈折力を有する後群GRと、を有し、前群GFは、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群Gfoを有している。このように構成すると、像面湾曲、歪曲収差の発生を抑えつつ、合焦に伴う収差の変動が小さく、焦点距離に対して長大なバックフォーカスを備えた光学系を実現することができる。
【0026】
また、第2の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1)を満足することが望ましい。
【0027】
条件式(1)は、光学系OLの全画角を規定したものである。この条件式(1)を満足することにより、小型軽量でありながら、イメージサークルの全域にわたって良好な光学性能を得ることができる。条件式(1)の下限値を下回ると、球面収差及び軸上色収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(1)の効果を確実なものとするために、条件式(1)の下限値を85°、更に90°、95°、100°とすることがより望ましい。また、条件式(1)の効果を確実なものとするために、条件式(1)の上限値を175°、更に170°、165°、160°、150°とすることがより望ましい。
【0028】
また、第2の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(4)を満足することが望ましい。
【0029】
0.20 < (−fF)/fR < 2.00 (4)
但し、
fF :無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離
fR :後群GRの焦点距離
【0030】
条件式(4)は、後群GRの焦点距離に対して、無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離を規定したものである。この条件式(4)を満足することにより、焦点距離に対して十分なバックフォーカスを確保しつつ、小型で、諸収差が良好に補正された光学系を得ることができる。条件式(4)の下限値を下回ると、後群GRが大型化し、無理に小型化しようとすると球面収差やコマ収差、倍率色収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(4)の効果を確実なものとするために、条件式(4)の下限値を0.25、更に0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75とすることがより望ましい。また、条件式(4)上限値を上回ると、十分なバックフォーカスを確保するために前群GFが大型化し、無理に小型化しようとすると像面湾曲や歪曲収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(4)の効果を確実なものとするために、条件式(3)の上限値を1.90、更に1.80、1.70、1.60、1.50、1.40、1.30、1.20、1.10、1.00、0.95、0.90、0.85とすることがより望ましい。
【0031】
また、第2の本実施形態に係る光学系OLは、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦レンズ群Gfoが光軸に沿って物体側に移動することが望ましい。このように構成すると、合焦に伴う球面収差や軸上色収差の変動を抑えることができる。
【0032】
また、第2の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、最も物体側から順に、第1負レンズL11と、第2負レンズL12と、第3負レンズL13と、を有することが望ましい。このように構成すると、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正することができる。
【0033】
また、第2の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、合焦レンズ群Gfoの物体側に少なくとも1枚の正レンズ成分(例えば、図1における両凸正レンズL16)を有することが望ましい。このように構成すると、球面収差、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正することができる。
【0034】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(5)を満足することが望ましい。
【0035】
1.00 < bfa/f (5)
但し、
f:無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離
bfa:光学系OLの空気換算したバックフォーカス
【0036】
条件式(5)は、無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離に対して、光学系OLの空気換算したバックフォーカスを規定したものである。なお、バックフォーカスbfaは、無限遠合焦時の光学系OLの最も像面側のレンズ面から像面Iまでの光軸上の距離(空気換算長)を示している。この条件式(5)を満足することにより、広い画角を確保しつつ、ミラーボックスを備える一眼レフカメラに適した長いバックフォーカスを得ることができる。条件式(5)の下限値を下回ると、バックフォーカスの確保のために焦点距離を長くせざるを得ず、広い画角が確保できないため好ましくない。なお、条件式(5)の効果を確実なものとするために、条件式(5)の下限値を1,30、更に1.50、1.80、2.00、2.10、2.20、2.30とすることがより望ましい。
【0037】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、最も物体側に負メニスカスレンズ(例えば、図1における負メニスカスレンズL11)を有することが望ましい。このように構成すると、諸収差、特に像面湾曲と歪曲収差とを良好に補正することができる。
【0038】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(6)を満足することが望ましい。
【0039】
2.00 < (−fn)/f < 12.00 (6)
但し、
f:無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離
fn:前群GFの最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離
【0040】
条件式(6)は、無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離に対して、前群GFの最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離を規定したものである。この条件式(6)を満足することにより、小型でありながら十分な周辺光量があり、像面湾曲、歪曲収差を良好に補正した光学系を得ることができる。条件式(6)の下限値を下回ると、歪曲収差の補正が困難になるため好ましくない。なお、条件式(6)の効果を確実なものとするために、条件式(6)の下限値を2.30、更に2.50、2.80、3.00、3.10、3.20、3.30とすることがより望ましい。また、条件式(6)上限値を上回ると、像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。なお、条件式(6)の効果を確実なものとするために、条件式(6)の上限値を11.00、更に10.50、10.00、9.50、9.00、8.90、8.80、8.70とすることがより望ましい。
【0041】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(7)を満足することが望ましい。
【0042】
1.00 < fn/fF < 10.00 (7)
但し、
fF :無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離
fn:前群GFの最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離
【0043】
条件式(7)は、無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離に対して、前群GFの最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離を規定したものである。この条件式(7)を満足することにより、小型でありながら十分な周辺光量があり、像面湾曲、歪曲収差を良好に補正した光学系を得ることができる。条件式(7)の下限値を下回ると、歪曲収差の補正が困難になる。また、倍率色収差の補正も困難になる。なお、条件式(7)の効果を確実なものとするために、条件式(7)の下限値を1.10、更に1.20、1.30、1.40、1.45、1.50、1.55とすることがより望ましい。また、条件式(7)上限値を上回ると、像面湾曲の補正、周辺光量の確保が困難になる。なお、条件式(7)の効果を確実なものとするために、条件式(7)の上限値を9.00、更に8.00、7.50、7.00、6.50、6.00、5.50とすることがより望ましい。
【0044】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(8)を満足することが望ましい。
【0045】
1.00 < (−fF)/f < 5.00 (8)
但し、
f:無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離
fF :無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離
【0046】
条件式(8)は、無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離に対して、無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離を規定したものである。この条件式(8)を満足することにより、小型軽量でありながら、ミラーボックスを備えた一眼レフカメラに対して十分なバックフォーカスを確保し、諸収差が良好に補正された光学系を得ることができる。条件式(8)の下限値を下回ると、後群GRが大型化し、無理に小型化しようとすると球面収差やコマ収差、倍率色収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(8)の効果を確実なものとするために、条件式(8)の下限値を1.10、更に1.20、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55とすることがより望ましい。また、条件式(8)上限値を上回ると、十分なバックフォーカスを確保するために前群GFが大型化し、無理に小型化しようとすると像面湾曲や歪曲収差の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(8)の効果を確実なものとするために、条件式(8)の上限値を4.50、更に4.00、3.50、3.00、2.80、2.50、2.40、2.30、2.20とすることがより望ましい。
【0047】
1.00 < fp/f < 5.00 (9)
但し、
f:無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離
fp:前群GFの合焦レンズ群Gfoの物体側に配置された正レンズ成分とこの正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離
【0048】
条件式(9)は、無限遠合焦状態における光学系OLの全系の焦点距離に対して、前群GFの合焦レンズ群Gfoの物体側に配置された正レンズ成分とこの正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離を規定したものである。この条件式(9)を満足することにより、諸収差、特に像面湾曲と球面収差とを良好に補正することができる。条件式(9)の下限値を下回ると、球面収差の補正が困難になるため好ましくない。なお、条件式(9)の効果を確実なものとするために、条件式(9)の下限値を1.30、更に1.50、1.80、2.00、2.30、2.40、2.50、2.60、2.70とすることがより望ましい。また、条件式(9)上限値を上回ると、合焦に伴う収差変動が大きくなるため好ましくない。なお、条件式(9)の効果を確実なものとするために、条件式(9)の上限値を4.80、更に4.50、4.30、4.00、3.90、3.80、3.70、3.60とすることがより望ましい。
【0049】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLにおいて、合焦レンズ群Gfoは、負レンズと正レンズとが接合された接合レンズであることが望ましい。合焦レンズ群Gfoを正レンズと負レンズを接合した接合レンズとすることにより、合焦に伴う収差変動、特に軸上の変動を抑えることができる。
【0050】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLにおいて、前群GFは、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズ(例えば、図1における両凸正レンズL14と両凹負レンズL15とを接合した接合レンズCL1)を有することが望ましい。このように構成すると、諸収差、特に倍率色収差を抑えることができる。
【0051】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLにおいて、第1レンズ群G1は、最も物体側より、第1負レンズL11、第2負レンズL12、第3負レンズL13、正レンズL14及び第4負レンズL15を有することにより、像面湾曲と歪曲収差と倍率色収差とを良好に補正することができる。
【0052】
ここで、正レンズL14及び第4負レンズL15は、接合レンズとすることが望ましい。このように構成すると、諸収差、特に倍率色収差を抑えることができる。
【0053】
また、第1負レンズL11は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることが望ましい。このように構成すると、諸収差、特に像面湾曲と歪曲収差とを良好に補正することができる。
【0054】
また、第2負レンズL12は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることが望ましい。このように構成すると、諸収差、特に像面湾曲と歪曲収差とを良好に補正することができる。
【0055】
また、第3負レンズL13は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることが望ましい。このように構成すると、諸収差、特に像面湾曲と歪曲収差とを良好に補正することができる。
【0056】
また、第1及び第2の本実施形態に係る光学系OLは、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦レンズ群Gfoが光軸に沿って物体側に移動することが望ましい。このように構成すると、合焦に伴う球面収差や軸上色収差の変動を抑えることができる。
【0057】
なお、以上で説明した条件及び構成は、それぞれが上述した効果を発揮するものであり、全ての条件及び構成を満たすものに限定されることはなく、いずれかの条件又は構成、或いは、いずれかの条件又は構成の組み合わせを満たすものでも、上述した効果を得ることが可能である。
【0058】
図7に、上述の光学系OLを備える撮像装置として、一眼レフカメラ1(以後、単にカメラと記す)の略断面図を示す。このカメラ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(光学系OL)で集光されて、クイックリタ−ンミラ−3を介して焦点板4に結像される。そして、焦点板4に結像された光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へと導かれる。これにより、撮影者は、物体(被写体)像を、接眼レンズ6を介して正立像として観察することができる。
【0059】
また、撮影者によって不図示のレリ−ズボタンが押されると、クイックリタ−ンミラ−3が光路外へ退避し、撮影レンズ2で集光された不図示の物体(被写体)の光は撮像素子7上に被写体像を形成する。これにより、物体(被写体)からの光は、当該撮像素子7により撮像され、物体(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、撮影者は本カメラ1による物体(被写体)の撮影を行うことができる。なお、図7に記載のカメラ1は、撮影レンズ2を着脱可能に保持するものでも良く、撮影レンズ2と一体に成形されるものでも良い。また、カメラ1は、いわゆる一眼レフカメラでも良く、クイックリタ−ンミラ−等を有さないコンパクトカメラ若しくはミラ−レスの一眼レフカメラでも良い。
【0060】
以下、第2の実施形態に係る光学系OLを例にして、本実施形態に係る光学系OLの製造方法の概略を、図8を参照して説明する。まず、各レンズを配置して光学系OLの前群GF、開口絞りS及び後群GRを準備する(ステップS100)。また、前群GFに、合焦に際し光軸方向に移動する合焦レンズ群Gfoを配置する(ステップS200)。そして、所定の条件式(例えば、上述した条件式(1))による条件を満足するように各レンズ群及び開口絞りSを配置する(ステップS300)。
【0061】
具体的には、本実施形態では、例えば図1に示すように、光学系OLとして、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1負レンズL11、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第2負レンズL12、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3負レンズL13、両凸正レンズL14と両凹負レンズL15とを接合した接合レンズCL1、両凸正レンズL16、及び、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL21と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL22とを接合した接合レンズを配置して前群GFとし、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL36と両凸正レンズL37とを接合した接合レンズ、及び、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL38を配置して後群GRとする。なお、前群GFの物体側に凸面を向けた負レンズL21と物体側に凸面を向けた正レンズL22とを接合した接合レンズを合焦レンズ群Gfoとする。そして、このようにして準備した各レンズ群及び開口絞りSを上述した手順で配置して光学系OLを製造する。
【0062】
以上のような構成により、良好な結像性能を有する光学系、この光学系を有する光学機器及び光学系の製造方法を提供することができる。
【実施例】
【0063】
以下、本願の各実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図1図3、及び、図5は、各実施例に係る光学系OL(OL1〜OL3)の構成及び屈折力配分を示す断面図である。
【0064】
各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をrとし、円錐定数をKとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で表される。なお、以降の実施例において、「E−n」は「×10-n」を示す。
【0065】
S(y)=(y2/r)/{1+(1−K×y2/r21/2
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 (a)
【0066】
なお、各実施例において、2次の非球面係数A2は0である。また、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に*印を付している。
【0067】
[第1実施例]
図1は、第1実施例に係る光学系OL1の構成を示す図である。この光学系OL1は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群GFと、正の屈折力を有する後群GRとから構成される。また、前群GFは、物体側から順に、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とから構成される。
【0068】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1負レンズ(または第1負メニスカスレンズ)L11、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第2負レンズ(または第2負メニスカスレンズ)L12、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3負レンズ(または第3負メニスカスレンズ)L13、両凸正レンズL14と両凹負レンズL15とを接合した接合レンズCL1、及び、両凸正レンズL16で構成されている。
【0069】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL21と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL22とを接合した接合レンズで構成されている。
【0070】
後群GR(以下「第3レンズ群G3」と呼ぶ)は、物体側から順に、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL36と両凸正レンズL37とを接合した接合レンズ、及び、像面側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL38で構成されている。
【0071】
また、光学系OL1において、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間(前群GFと後群GRとの間)に開口絞りSが配置されている。また、光学系OL1において、第3レンズ群G3と像面Iとの間にフィルターFLが配置されている。
【0072】
また、この光学系OL1において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3を像面Iに対して固定とし、第2レンズ群G2である合焦レンズ群Gfoを光軸に沿って像面側から物体側に移動させることにより行われる。
【0073】
以下の表1に、光学系OL1の諸元の値を掲げる。この表1において、全体諸元に示すfは無限遠合焦状態の全系の焦点距離、FNOはFナンバー、ωは半画角[°]、Yは最大像高、及び、TLは全長の値を表している。ここで、全長TLは、無限合焦時の最も物体側のレンズ面(図1における第1面)から像面Iまでの光軸上の距離を示している。また、レンズデータにおける第1欄mは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序(面番号)を、第2欄rは、各レンズ面の曲率半径を、第3欄dは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄νd及び第5欄ndは、d線(λ=587.6nm)に対するアッベ数及び屈折率を示している。また、曲率半径0.00000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、レンズ群焦点距離は、前群GF、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3の各々の始面の面番号と焦点距離を示している(前群GFの焦点距離は無限遠合焦状態の値)。
【0074】
ここで、以下の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、その他長さの単位は一般に「mm」が使われるが、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ので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
【0075】
(表1)第1実施例
[全体諸元]
f = 14.36
FNO = 2.88
ω[°] = 56.4
Y = 21.60
TL = 159.9

[レンズデータ]
m r d νd nd
物面 ∞ D0
1 47.0219 2.5000 59.95 1.631835
2 26.9000 8.6766
3* 37.7100 2.5000 82.57 1.497820
4* 13.9470 16.4215
5 125.3586 2.3000 52.67 1.741000
6* 28.0288 7.9769
7 384.3276 6.4852 31.85 1.826164
8 -32.1222 3.0000 81.47 1.487469
9 32.0024 10.9635
10 84.4517 9.4797 91.37 1.456000
11 -25.7140 D1
12 152.3955 1.2000 33.60 1.862086
13 13.3320 4.3737 30.37 1.899345
14 40.8063 D2
15 0.0000 0.0500 開口絞りS
16 21.4627 5.6551 53.56 1.507742
17 -29.7782 1.0000 25.46 2.000690
18 39.2894 0.1000
19 24.3575 2.3131 23.94 1.768502
20 98.6099 0.1000
21 17.1858 1.0000 31.10 1.897498
22 12.1955 5.3161 70.32 1.487490
23 -53.4117 0.1592
24 2408.9184 1.0000 32.26 1.737999
25 11.7446 5.2963 26.87 1.659398
26 -45.7195 0.3474
27 -68.6279 1.2000 47.25 1.773870
28* -986.9537 38.0908
29 0.0000 2.0000 64.13 1.516800
30 0.0000 BF
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
前群GF 1 -26.6303
第1レンズ群G1 1 127.4216
第2レンズ群G2 12 -76.3989
第3レンズ群G3 16 33.6830
【0076】
この光学系OL1において、第3面、第4面、第6面及び第28面は非球面形状に形成されている。次の表2に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A10の値を示す。
【0077】
(表2)
[非球面データ]
面 K A4 A6 A8 A10
3 1.0000 -2.84128E-06 1.77032E-08 -1.78479E-11 1.20562E-14
4 0.1703 -1.57086E-06 8.88007E-09 9.96821E-11 -7.62152E-14
6 1.0000 2.01863E-05 1.95042E-08 2.45909E-11 -2.94950E-14
28 1.0000 3.93832E-05 5.20934E-08 8.66287E-10 -5.91381E-12
【0078】
この光学系OL1において、光学系OL1の最も物体側の面(第1面)から物体までの軸上間隔D0、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上間隔D1、第2レンズ群G2と開口絞りS(第3レンズ群G3)との軸上間隔D2、及び、フィルターFLと像面Iとの軸上間隔BFは、合焦に際して変化する。次の表3に、無限遠合焦状態及び近距離物体合焦状態での可変間隔を示す。なお、βは撮影倍率を示す。
【0079】
(表3)
[可変間隔データ]
無限遠 近距離
f 14.35999 −
β − -0.03330
D0 ∞ 392.93110
D1 18.06566 16.30623
D2 2.42023 4.15465
BF 0.00000 -0.00603
【0080】
次の表4に、この光学系OL1における各条件式対応値を示す。この表4において、2ωは光学系OL1の全画角を、fは無限遠合焦状態における光学系OL1の全系の焦点距離を、fFは無限遠合焦状態における前群GFの焦点距離を、fRは後群GRである第3レンズ群G3の焦点距離を、fpは前群GFの合焦レンズ群Gfoの物体側に配置された正レンズ成分 とこの正レンズ成分より物体側に連続して配置された正レンズ成分との合成焦点距離を、fn123は第1負メニスカスレンズL11、第2負メニスカスレンズL12及び第3負メニスカスレンズL13の合成焦点距離を、bfaは光学系OL1の空気換算したバックフォーカスを、fnは前群GFの最も物体側の負メニスカスレンズの焦点距離を、それぞれ表している。この符号の説明は、以降の実施例においても同様である。なお、この第1実施例において、fpは、両凸正レンズL16の焦点距離であり、fnは、第1負メニスカスレンズL11の焦点距離である。
【0081】
(表4)
fp=44.4254
fn123=-14.9537
bfa=39.4093
fn=-104.5181

(1)2ω=112.8
(2)(−fn123)/fp=0.337
(3)(−fn123)/f=1.041
(4)(−fF)/fR=0.791
(5)bfa/f=2.744
(6)(−fn)/f=7.278
(7)fn/fF=3.925
(8)(−fF)/f=1.854
(9)fp/f=3.094
【0082】
このように、光学系OL1は、上記条件式(1)〜(9)を全て満足している。
【0083】
この光学系OL1の、無限遠合焦状態のときの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図2に示す。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。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。dはd線(λ=587.6nm)、gはg線(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、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図において、実線はメリジオナルのコマを、破線はスキュー光線のY方向(メリジオナル)とZ方向(サジタル)をそれぞれ示す。また、以降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る。これらの各収差図より、光学系OL1は、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0084】
[第2実施例]
図3は、第2実施例に係る光学系OL2の構成を示す図である。この光学系OL2は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群GFと、正の屈折力を有する後群GRとから構成される。また、前群GFは、物体側から順に、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とから構成される。
【0085】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1負レンズ(または第1負メニスカスレンズ)L11、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第2負レンズ(または第2負メニスカスレンズ)L12、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3負レンズ(または第3負メニスカスレンズ)L13、両凸正レンズL14と両凹負レンズL15とを接合した接合レンズCL1、及び、両凸正レンズL16で構成されている。
【0086】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL21と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL22とを接合した接合レンズで構成されている。
【0087】
後群GR(以下「第3レンズ群G3」と呼ぶ)は、物体側から順に、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL36と両凸正レンズL37とを接合した接合レンズ、及び、両凹形状の負レンズL38で構成されている。
【0088】
また、光学系OL2において、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間(前群GFと後群GRとの間)に開口絞りSが配置されている。また、光学系OL2において、第3レンズ群G3と像面Iとの間にフィルターFLが配置されている。
【0089】
また、この光学系OL2において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3を像面Iに対して固定とし、第2レンズ群G2である合焦レンズ群Gfoを光軸に沿って像面側から物体側に移動させることにより行われる。
【0090】
以下の表5に、光学系OL2の諸元の値を掲げる。
【0091】
(表5)第2実施例
[全体諸元]
f = 12.36
FNO = 2.88
ω[°] = 61.2
Y = 21.60
TL = 165.6

[レンズデータ]
m r d νd nd
物面 ∞ D0
1* 123.6764 3.0000 43.81 1.837208
2 26.9000 10.8592
3* 34.1255 2.5000 87.13 1.468099
4* 17.5865 13.7281
5 72.2114 2.3000 40.66 1.883000
6* 28.0288 9.3790
7 209.6969 9.2128 26.90 1.755328
8 -29.5048 2.5559 84.24 1.477461
9 31.8373 8.9410
10 60.9536 12.1981 91.37 1.456000
11 -28.3539 D1
12 297.1761 1.0226 30.08 1.806044
13 12.2150 5.9179 28.04 1.813749
14 51.2545 D2
15 0.0000 0.0500 開口絞りS
16 22.5323 4.6551 56.39 1.500845
17 -33.5240 1.0000 25.38 1.994547
18 37.3510 0.1000
19 25.0529 2.1694 25.77 1.720823
20 90.6318 0.1000
21 17.7582 1.0000 33.75 1.865872
22 12.8125 5.0030 70.32 1.487490
23 -54.9085 0.9159
24 326.9572 1.0000 32.26 1.737999
25 11.6430 5.2310 26.87 1.659398
26 -50.9878 0.0500
27 -96.5889 1.1078 47.25 1.773870
28* 4697.2424 38.0937
29 0.0000 2.0000 64.13 1.516800
30 0.0000 BF
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
前群GF 1 -26.8417
第1レンズ群G1 1 89.3772
第2レンズ群G2 12 -81.0572
第3レンズ群G3 16 34.7892
【0092】
この光学系OL2において、第1面、第3面、第4面、第6面及び第28面は非球面形状に形成されている。次の表6に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A10の値を示す。
【0093】
(表6)
[非球面データ]
面 K A4 A6 A8 A10
1 2.9452 8.50155E-06 -6.55314E-09 2.83916E-12 -4.23824E-16
3 1.0000 -1.17482E-05 2.74323E-08 -1.86417E-11 -1.88477E-15
4 0.5619 -4.26615E-06 7.98631E-08 -2.70962E-10 1.56850E-13
6 1.0000 1.13709E-05 1.60615E-09 1.49741E-10 -3.77636E-13
28 1.0000 3.40787E-05 4.23370E-08 7.46077E-10 -4.31808E-12
【0094】
この光学系OL2において、光学系OL1の最も物体側の面(第1面)から物体までの軸上間隔D0、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上間隔D1、第2レンズ群G2と開口絞りS(第3レンズ群G3)との軸上間隔D2、及び、フィルターFLと像面Iとの軸上間隔BFは、合焦に際して変化する。次の表7に、無限遠合焦状態及び近距離物体合焦状態での可変間隔を示す。なお、βは撮影倍率を示す。
【0095】
(表7)
[可変間隔データ]
無限遠 近距離
f 12.36000 −
β − -0.02500
D0 ∞ 460.73750
D1 19.32015 17.66124
D2 2.21228 3.87119
BF 0.00000 -0.01285
【0096】
次の表8に、この光学系OL2における各条件式対応値を示す。なお、この第2実施例において、fpは、両凸正レンズL16の焦点距離であり、fnは、第1負メニスカスレンズL11の焦点距離である。
【0097】
(表8)
fp=44.3349
fn123=-13.1306
bfa=39.4122
fn=-41.6500

(1)2ω=122.4
(2)(−fn123)/fp=0.296
(3)(−fn123)/f=1.062
(4)(−fF)/fR=0.772
(5)bfa/f=3.189
(6)(−fn)/f=3.370
(7)fn/fF=1.552
(8)(−fF)/f=2.172
(9)fp/f=3.587
【0098】
このように、光学系OL2は、上記条件式(1)〜(9)を全て満足している。
【0099】
この光学系OL2の、無限遠合焦状態のときの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図4に示す。これらの各収差図より、光学系OL2は、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0100】
[第3実施例]
図5は、第3実施例に係る光学系OL3の構成を示す図である。この光学系OL3は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群GFと、正の屈折力を有する後群GRとから構成される。また、前群GFは、物体側から順に、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とから構成される。
【0101】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1負レンズ(または第1負メニスカスレンズ)L11、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第2負レンズ(または第2負メニスカスレンズ)L12、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第3負レンズ(または第3負メニスカスレンズ)L13、両凸正レンズL14と両凹負レンズL15とを接合した接合レンズCL1、及び、両凸正レンズL16で構成されている。
【0102】
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL21と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL22とを接合した接合レンズで構成されている。
【0103】
後群GR(以下「第3レンズ群G3」と呼ぶ)は、物体側から順に、両凸正レンズL31と両凹負レンズL32とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL33、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズL34と両凸正レンズL35とを接合した接合レンズ、両凹負レンズL36と両凸正レンズL37とを接合した接合レンズ、及び、両凹形状の負レンズL38で構成されている。
【0104】
また、光学系OL3において、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に開口絞りSが配置されている。また、光学系OL3において、第3レンズ群G3と像面Iとの間にフィルターFLが配置されている。
【0105】
また、この光学系OL3において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3を像面Iに対して固定とし、第2レンズ群G2である合焦レンズ群Gfoを光軸に沿って像面側から物体側に移動させることにより行われる。
【0106】
以下の表9に、光学系OL3の諸元の値を掲げる。
【0107】
(表9)第3実施例
[全体諸元]
f = 16.48
FNO = 2.88
ω[°] = 52.8
Y = 21.60
TL = 160.0

[レンズデータ]
m r d νd nd
物面 ∞ D0
1 39.6142 5.0000 52.34 1.755000
2 27.3858 8.5477
3* 33.2055 2.5000 82.57 1.497820
4* 13.1996 15.9987
5 83.3700 2.3000 52.67 1.741000
6* 28.0288 7.4882
7 903.1304 8.3689 30.08 1.911918
8 -41.4440 3.0000 80.65 1.490638
9 33.5455 10.7750
10 84.0718 10.1279 91.37 1.456000
11 -26.2853 D1
12 446.9940 1.2000 33.67 1.861126
13 15.7892 4.2607 29.37 1.922788
14 44.2919 D2
15 0.0000 0.0500 開口絞りS
16 22.0269 4.2536 53.81 1.507088
17 -35.1767 1.0000 25.32 1.989791
18 41.4549 0.1000
19 28.1065 2.5043 22.74 1.808090
20 464.3428 0.1000
21 17.9194 1.0000 30.30 1.908654
22 12.7733 5.3094 70.32 1.487490
23 -52.2422 1.5697
24 -75.1921 1.0000 32.26 1.737999
25 12.5296 5.1199 26.87 1.659398
26 -75.7013 0.1000
27 -2698.6076 1.2000 47.25 1.773870
28* 598.3062 38.3669
29 0.0000 2.0000 64.13 1.516800
30 0.0000 BF
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
前群GF 1 -26.3599
第1レンズ群G1 1 132.8313
第2レンズ群G2 12 -67.9699
第3レンズ群G3 16 32.6991
【0108】
この光学系OL3において、第3面、第4面、第6面及び第28面は非球面形状に形成されている。次の表10に、非球面のデータ、すなわち円錐定数K及び各非球面定数A4〜A10の値を示す。
【0109】
(表10)
[非球面データ]
面 K A4 A6 A8 A10
3 1.0000 -6.10454E-06 1.37878E-08 -1.88319E-11 1.07993E-14
4 0.3686 -4.34076E-06 -1.36341E-08 1.07882E-10 -2.38693E-13
6 1.0000 1.36143E-05 2.57728E-08 -9.18517E-12 2.04898E-13
28 1.0000 3.36113E-05 3.50988E-08 5.15560E-10 -3.38548E-12
【0110】
この光学系OL3において、光学系OL1の最も物体側の面(第1面)から物体までの軸上間隔D0、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上間隔D1、第2レンズ群G2と開口絞りS(第3レンズ群G3)との軸上間隔D2、及び、フィルターFLと像面Iとの軸上間隔BFは、合焦に際して変化する。次の表11に、無限遠合焦状態及び近距離物体合焦状態での可変間隔を示す。なお、βは撮影倍率を示す。
【0111】
(表11)
[可変間隔データ]
無限遠 近距離
f 16.48000 −
β − -0.03300
D0 ∞ 450.56370
D1 14.28467 12.81127
D2 2.47799 3.95140
BF 0.00000 -0.00671
【0112】
次の表12に、この光学系OL3における各条件式対応値を示す。なお、この第3実施例において、fpは、両凸正レンズL16の焦点距離であり、fnは、第1負メニスカスレンズL11の焦点距離である。
【0113】
(表8)
fp=45.2130
fn123=-17.9914
bfa=39.6855
fn=-142.5868

(1)2ω=105.6
(2)(−fn123)/fp=0.398
(3)(−fn123)/f=1.092
(4)(−fF)/fR=0.806
(5)bfa/f=2.408
(6)(−fn)/f=8.652
(7)fn/fF=5.409
(8)(−fF)/f=1.600
(9)fp/f=2.744
【0114】
このように、光学系OL3は、上記条件式(1)〜(9)を全て満足している。
【0115】
この光学系OL3の、無限遠合焦状態のときの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図6に示す。これらの各収差図より、光学系OL3は、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0116】
なお、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
【0117】
本実施形態では、3群構成の光学系OLを示したが、以上の構成条件等は、4群、5群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像面側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。具体的には、最も像面側に、変倍時又は合焦時に像面に対する位置を固定されたレンズ群を追加した構成が考えられる。また、レンズ群とは、変倍時又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。また、レンズ成分とは、単レンズ又は複数のレンズが接合された接合レンズをいう。
【0118】
また、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。この場合、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(超音波モータ等の)モータ駆動にも適している。特に、上述したように、第2レンズ群GRを合焦レンズ群Gfoとし、その他のレンズは合焦時に像面に対する位置を固定とするのが好ましい。モータにかかる負荷を考慮すると、合焦レンズ群は単レンズから構成するのが好ましい。
【0119】
また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に直交方向の変位成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動(揺動)させて、手振れによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第3レンズ群G3の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。
【0120】
また、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、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及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の非球面でも構わない。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。
【0121】
開口絞りSは、第3レンズ群G3の近傍または中に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。
【0122】
さらに、各レンズ面には、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よい。
【符号の説明】
【0123】
1 カメラ(光学機器) OL(OL1〜OL3) 光学系
GF 前群 G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群(Gfo 合焦レンズ群) S 開口絞り
G3 第3レンズ群(GR 後群)
L11 第1負メニスカスレンズ、第1負レンズ
L12 第2負メニスカスレンズ、第2負レンズ
L13 第3負メニスカスレンズ、第3負レンズ
L16 両凸正レンズ(正レンズ成分)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8