特許 5827142 結像光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5827142

(24)【登録日】2015年10月23日

(45)【発行日】2015年12月2日

(54)【発明の名称】結像光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20151112BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20151112BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/00

   G02B13/18

【請求項の数】3

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2012-17449(P2012-17449)

(22)【出願日】2012年1月31日

(65)【公開番号】特開2013-156459(P2013-156459A)

(43)【公開日】2013年8月15日

【審査請求日】2014年10月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000131326

【氏名又は名称】株式会社シグマ

(72)【発明者】

【氏名】幸野 朋来

【審査官】 殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０６１７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２５００８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６１７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１８９８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭３７−０１３０３８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１１−１７５０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０２１７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００ − １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ − ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ − ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から像側に順に、正の屈折力を有した第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有した第２レンズ群Ｇ２より構成され、前記第１レンズ群Ｇ１は無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側へ移動し、前記第１レンズ群Ｇ１は、開口絞りＳより物体側に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳより像側に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとから構成され、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から像側に順に正レンズ及び像側に凹面を向けた負レンズ、並びに物体側から像側に順に正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズのふたつの要素からなる集合より選択されたひとつの要素から構成され、前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から像側に順に物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとの接合レンズを有し、以下に示す条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする結像光学系。

（１） ０．５４＜ｆ１／ｆ＜１．０９
（２） ０．５０＜ＢＦ／ｄＧ２＜０．９８

ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：結像光学系全系の焦点距離
ＢＦ：前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長
ｄＧ２：前記第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面から前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面までの軸上厚

【請求項2】

請求項１に記載の結像光学系であって、さらに以下に示す条件式（３）を満足することを特徴とする結像光学系。

（３） ０．５７＜ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜２．１４

ｆ１Ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離
ｆ１Ｂ：前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの焦点距離

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の結像光学系であって、さらに以下に示す条件式（４）を満足することを特徴とする結像光学系。

（４） −０．５９＜ｆ１／ｆ２＜−０．２０

ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズに好適な結像光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の普及に伴い、撮像素子の高画素化が急速に進んでいる。また、近年では、高画質を得るために大型の撮像素子を採用するカメラが増加している。同じ画素数ならば、大型の撮像素子は小型のものに比べて画素あたりの面積が大きいため、ノイズの少ない良好な画像を得ることができる。これに伴って、より高画質の結像光学系が求められている。

【0003】

しかし、これらの撮像装置に広く使用されている撮像素子は一般に入射角の大きな光に対して感度が低下するという特性を持つため、結像光学系には撮像素子の仕様に応じて一定の像側テレセントリック性が求められる。そのため、必然的に大型の撮像素子を使用する撮像装置においては、結像光学系全体の全長および径が大型化する傾向にある。大型の撮像素子に対応するための画角５０度程度のコンパクトな結像光学系としては、例えば、特許文献１乃至３に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−２４１０８４号公報

【特許文献2】特開２００９−２５８１５８号公報

【特許文献3】特開２０１０−１０１９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

結像光学系においては、十分な小型化が課題となっているが、特に大型の撮像素子に対応する結像光学系においては、小型化に伴う性能の低下を抑えることが必要になる。

【0006】

特許文献１および特許文献２に記載の結像光学系は、開口絞りより物体側の第１レンズ群内に物体側から像側に順に負レンズと正レンズを配置し、それらのレンズを近接して配置して合成屈折力を正とし、さらに開口絞りより像側の第２レンズ群を物体側の第１レンズ群よりも強い正の屈折力にすることでレンズ全長の小型化と光線射出角の抑制が達成されている。

【0007】

また、特許文献１および特許文献２に記載の結像光学系は、開口絞りよりも物体側の第１レンズ群では最も物体側の面を物体側に凸としつつ、最も像側の面を像側に凹とし、また逆に、開口絞りよりも像側の第２レンズ群では、最も物体側の面を物体側に凹としつつ、最も像側の面を像側に凸としている。

【0008】

一般に、上記のように開口絞りに対してコンセントリックなレンズ形状とすることによって、軸外主光線の各面への入射角を小さくし、各面での非点収差やコマ収差の発生を抑制できる。また、レンズの屈折力配置が開口絞りを中心として対称に近いと第１レンズ群と第２レンズ群との間で、コマ収差、歪曲収差、並びに倍率色収差を打ち消し合い、光学系全体として良好な収差補正を実現できる。

【0009】

しかしながら、このような第１レンズ群と第２レンズ群のみからなる構成の結像光学系では、フォーカシングに伴って、第２レンズ群を移動させることにより、屈折力配置が大きく変化し、コマ収差、歪曲収差や倍率色収差の変動が大きくなるため、近距離撮影での光学性能が不十分となる。また、これらの収差は画角が大きくなるほど大きく発生するため、その補正および変動の抑制が難しくなる。このため、この形式の結像光学系は対角線全画角が３０°程度の中望遠画角において主に使用されており、対角線全画角が５０度程度の標準画角に使用された例は少ない。

【0010】

一方、特許文献３に記載の結像光学系は、光学系の最も物体側に負のレンズエレメントが配置されたレトロフォーカス型の屈折力配置となっており、光線射出角を小さくしている。その反面、レトロフォーカス型の屈折力配置によりレンズ全長がやや長いという欠点がある。この光学系は開口絞りより物体側の群の合成屈折力を正としてレンズ全長の短縮を図っているが、最も物体側に位置する２枚の負レンズの屈折力が大きく、開口絞りより物体側の群だけで強いレトロフォーカス型屈折力配置となっているためにレンズ全長の短縮が難しい。

【0011】

また、フォーカス移動量に対する像面位置の光軸方向の変化量の比であるフォーカス敏感度が小さく、製造誤差等によって発生する像面位置ずれを、フォーカスレンズを移動させて補正する場合には、フォーカスレンズを大きく移動させなければならず、フォーカス移動のあそび量が多く必要になるので、フォーカス移動範囲を広く設定しなければならず、レンズ全長が長くなるという問題があった。

【0012】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、大型の撮像素子に対応しながら光線射出角を抑制し、フォーカシング時の収差変動が少ない、小型で光学性能が良好で、さらには画角が５０度程度の結像光学系を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、以下の手段によって上記課題を解決する。

【0014】

本発明の結像光学系における第１の発明は、物体側から像側に順に、正の屈折力を有した第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有した第２レンズ群Ｇ２より構成され、前記第１レンズ群Ｇ１は無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側へ移動し、前記第１レンズ群Ｇ１は、開口絞りＳより物体側に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳより像側に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとから構成され、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から像側に順に正レンズ及び像側に凹面を向けた負レンズ、並びに物体側から像側に順に正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズのふたつの要素からなる集合より選択されたひとつの要素から構成され、前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から像側に順に物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとの接合レンズを有し、以下に示す条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする結像光学系である。
（１） ０．５４＜ｆ１／ｆ＜１．０９
（２） ０．５０＜ＢＦ／ｄＧ２＜０．９８
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：結像光学系全系の焦点距離
ＢＦ：前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長
ｄＧ２：前記第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面から前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面までの軸上厚

【0015】

また、本発明の結像光学系における第２の発明は、本発明の結像光学系における第１の発明の結像光学系であって、さらに以下に示す条件式（３）を満足することを特徴とする結像光学系である。
（３） ０．５７＜ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜２．１４
ｆ１Ａ：前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離
ｆ１Ｂ：前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの焦点距離

【0016】

また、本発明の結像光学系における第３の発明は、本発明の結像光学系における第１の発明の結像光学系または第２の発明の結像光学系であって、さらに以下に示す条件式（４）を満足することを特徴とする結像光学系である。
（４） −０．５９＜ｆ１／ｆ２＜−０．２０
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、大型の撮像素子に対応しながら光線射出角を抑制し、フォーカシング時の収差変動が少ない、小型で光学性能が良好で、さらには画角が５０度程度の結像光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の結像光学系の実施例１に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図2】実施例１の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図3】実施例１の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図4】実施例１の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図5】実施例１の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【図6】本発明の結像光学系の実施例２に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図7】実施例２の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図8】実施例２の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図9】実施例２の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図10】実施例２の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【図11】本発明の結像光学系の実施例３に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図12】実施例３の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図13】実施例３の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図14】実施例３の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図15】実施例３の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【図16】本発明の結像光学系の実施例４に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図17】実施例４の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図18】実施例４の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図19】実施例４の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図20】実施例４の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【図21】本発明の結像光学系の実施例５に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図22】実施例５の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図23】実施例５の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図24】実施例５の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図25】実施例５の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【図26】本発明の結像光学系の実施例６に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図27】実施例６の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図28】実施例６の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図29】実施例６の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図30】実施例６の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【図31】本発明の結像光学系の実施例７に係る無限遠におけるレンズ構成図である。

【図32】実施例７の結像光学系の無限遠における縦収差図である。

【図33】実施例７の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける縦収差図である。

【図34】実施例７の結像光学系の無限遠における横収差図である。

【図35】実施例７の結像光学系の撮影距離１０００ｍｍにおける横収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の結像光学系は、図１、図６、図１１、図１６、図２１、図２６、及び図３１に示す本発明の結像光学系に係る実施例のレンズ構成図からわかるように、物体側から像側に順に、正の屈折力を有した第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有した第２レンズ群Ｇ２より構成され、前記第１レンズ群Ｇ１は無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側へ移動する構成となっている。

【0020】

また前記第１レンズ群Ｇ１は、開口絞りＳより物体側に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、開口絞りＳより像側に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｂとから構成され、前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から像側に順に正レンズ及び像側に凹面を向けた負レンズ、並びに物体側から像側に順に正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズのふたつの要素からなる集合より選択されたひとつの要素から構成され、前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂは物体側から像側に順に物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとの接合レンズを有している。

【0021】

まず、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の屈折力配置について説明する。従来の広角用写真レンズとしては、一眼レフカメラ用レンズによく用いられるレトロフォーカスタイプ、トリプレットタイプ、ダブルガウスタイプ、望遠タイプのものが知られている。

【0022】

そのうち、前群を負、後群を正の屈折力配置とするレトロフォーカスタイプでは、バックフォーカスが長くなるためレンズ全長のコンパクト化に向かず、トリプレットタイプではコンパクト化、大口径化を図ろうとすると像面湾曲の補正が難しくなり、高性能化の達成が困難であるといった欠点がある。また、ダブルガウスタイプは大口径化が可能で像面湾曲の補正が容易ではあるが、コンパクト化が困難である。そこで、本発明の結像光学系では、前群を正、後群を負の屈折力配置とする望遠タイプにより、レンズ全長のコンパクト化を実現した。

【0023】

また、本発明の結像光学系では、前記第１レンズ群Ｇ１において、開口絞りＳに対して対称となるようなレンズ構成を有することによって、前記第１レンズ群Ｇ１で発生する歪曲収差や倍率色収差の補正を容易にし、前記第２レンズ群Ｇ２で拡大される前記第１レンズ群Ｇ１の残存収差を小さくすることでレンズ全系の歪曲収差や倍率色収差の発生を抑えている。さらに、開口絞りＳに対して物体側と像側に、強い凹の面を開口絞りに対して対称に配置することによって、球面収差や像面湾曲の補正を可能にしている。

【0024】

しかし、前述したように本発明の結像光学系では、前群を正、後群を負の屈折力配置とする望遠タイプとしたが、本発明の結像光学系のように画角を５０度程度とした場合、望遠タイプは、撮像レンズから射出し、画面周辺に結像する光線の像面入射角度が大きくなり、撮像素子を用いた撮像装置の使用に適さない場合がある。

【0025】

そこで、本発明の結像光学系は、以下に示す条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする。
（１） ０．５４＜ｆ１／ｆ＜１．０９
（２） ０．５０＜ＢＦ／ｄＧ２＜０．９８
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：結像光学系全系の焦点距離
ＢＦ：前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長
ｄＧ２：前記第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面から前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面までの軸上厚

【0026】

条件式（１）は、光学系のレンズ全長とレンズからの光線射出角とを抑制するための好ましい範囲を規定するもので、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１とレンズ全系の焦点距離ｆの適切な比率を規定するものである。

【0027】

条件式（１）の下限値を超えると、相対的に第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなり、レンズ全長を短くすることは可能となるが、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなりすぎて第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差や非点収差の補正が困難となる他、第１レンズ群Ｇ１からの光線射出角がきつくなり、光学系全系での光線射出角を緩くすることが困難となり撮像素子を用いた撮像装置の使用に適さない。

【0028】

条件式（１）の上限値を超えると、相対的に第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり、第１レンズ群Ｇ１からの光線射出角が緩くなるので、光学系全系での光線射出角も緩くできて、撮像素子を用いた撮像装置の使用には適すが、レンズ全長が長くなりすぎる。また、第１レンズ群Ｇ１はフォーカスレンズ群であり、フォーカスレンズ群の焦点距離が相対的に長くなるのでフォーカシングに必要なフォーカスレンズ群の移動量が大きくなり、そのためフォーカシングによる収差変動が大きくなりやすい。

【0029】

なお、条件式（１）について、その下限値をさらに０．６５に、また、上限値をさらに０．９５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0030】

条件式（２）は、光学系のバックフォーカスと第２レンズ群Ｇ２の軸上厚の適切な比率を規定するものである。ここで、バックフォーカス（式中、ＢＦ）とは、第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面から像面までの空気換算光路長を指す。即ち、第２レンズ群Ｇ２の最も像側の面から像面までの間にある全ての物質（フィルタを含む）を空気に換算した場合を想定している。

【0031】

条件式（２）の下限値を超えると、バックフォーカスが短すぎるか、前記第２レンズ群の軸上厚が大きくなりすぎる。バックフォーカスが短い場合は、結像レンズと撮像素子の間に必要なフィルター類の配置が困難になる。前記第２レンズ群Ｇ２の軸上厚が大きすぎる場合には、レンズ全長を短縮することが困難となる。

【0032】

条件式（２）の上限値を超えると、前記第２レンズ群の軸上厚に比べバックフォーカスが長くなり、こちらも、レンズ全長を短縮することが困難となる。

【0033】

なお、条件式（２）について、上限値をさらに０．８５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0034】

さらに、レンズ全長を短縮し、光学系全系での光線射出角を緩くしつつ、第１レンズ群Ｇ１で発生する歪曲収差や倍率色収差を補正するフォーカシング時にも良好な性能を維持するために以下に示す条件式（３）を満足することを特徴とする。
（３） ０．５７＜ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜２．１４
ｆ１Ａ： 前記第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離
ｆ１Ｂ： 前記第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの焦点距離

【0035】

条件式（３）は、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離と第１レンズ群後群Ｇ１Ｂの焦点距離の比率を規定するものである。

【0036】

条件式（３）の下限値を超えると、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離が短くなりレンズ全長を短縮することは可能となるが、第１レンズ群Ｇ１からの光線射出角がきつくなり、光学系全系での光線射出角を緩くすることが困難となり撮像素子を用いた撮像装置の使用に適さない。さらに開口絞りを挟んだ対称性の維持が困難となり、第１レンズ群Ｇ１で発生する歪曲収差や倍率色収差を補正することが困難となる。

【0037】

条件式（３）の上限値を超えると、第１レンズ群前群Ｇ１Ｂの焦点距離が短くなるので、第１レンズ群Ｇ１からの光線射出角を緩くすることができて、光学系全系での光線射出角を緩くすることが可能であるが、開口絞りを挟んだ対称性の維持が困難となり、第１レンズ群Ｇ１で発生する歪曲収差や倍率色収差を補正することが困難となる。

【0038】

なお、上述した条件式（３）について、その下限値をさらに０．７０に、また、上限値をさらに１．９５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0039】

さらに、良好な像面特性を得るために以下に示す条件式（４）を満足することを特徴とする。
（４） −０．５９＜ｆ１／ｆ２＜−０．２０
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離

【0040】

条件式（４）は、レンズ全長短縮と良好な像面特性を両立するための、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２の適切な比率を規定するものである。

【0041】

条件式（４）の下限値を超えると、前記第２レンズ群Ｇ２の負屈折力が強くなり、全系のペッツバール和が負の値になり、良好な像面特性を得ることができない。

【0042】

条件式（４）の上限値を超えると、レンズ全長短縮には有利であるが、前記第１レンズ群Ｇ１の正屈折力が強くなり、第１レンズ群Ｇ１内での残像収差の像面への影響が無視できなくなる。

【0043】

なお、上述した条件式（４）について、その下限値をさらに−０．５０に、また、上限値をさらに−０．２５に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0044】

以下に、本発明の結像光学系に係る実施例のレンズ構成について説明する。なお、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順に記載する。

【0045】

また各数値実施例において、レンズ諸元中の番号は物体側からのレンズの面番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８９．３ｎｍ）の屈折率、ｖｄはｄ線のアッベ数、有効半径は光線高を示す。また、物面の距離は被写体からレンズ第１面までの距離を示す。図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリジオナル像面を示す。

【0046】

［非球面係数］は、［レンズ諸元］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える非球面係数を示している。非球面の形状は、光軸に直行する方向への光軸からの変位をｙ、非球面と光軸の交点から光軸方向への変位（サグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫ、４、６、８、１０次の非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０と置くとき、非球面の座標が以下の式で表されるものとする。

【実施例1】

【0047】

図１は、本発明の実施例１の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に正レンズのＬ１と負レンズのＬ２とから成る接合レンズで構成され全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ１の物体側レンズ面と、前記Ｌ５の像側レンズ面は、それぞれ所定の非球面形状となっている。
この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0048】

前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズのＬ８で構成されている。

【0049】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0050】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、例えば撮像素子の表面を示している。

【0051】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例１）を示す。

【0052】

数値実施例１
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1* 14.3700 3.4250 1.77250 49.46
2 -135.2200 0.8000 1.58144 40.89
3 15.8100 2.1770
4(開口絞り) ∞ 3.4960
5 -12.5200 0.8000 1.63980 34.57
6 13.5200 2.9330 1.77250 49.62
7 -102.7100 0.4080
8 41.0900 2.9810 1.77250 49.46
9* -19.9200 (d9)
10 333.3300 0.8000 1.49700 81.60
11 38.6900 4.1060
12 -14.9300 0.8000 1.51680 64.19
13 -58.2300 0.1500
14 35.9200 3.7170 1.77250 49.62
15 333.3300 1.0000
16 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
17 ∞ 5.0000
像面 ∞

[非球面データ]
1面 9面
K 0.0000 0.0000
A4 -1.18340E-06 6.63350E-05
A6 1.00030E-07 1.94330E-07
A8 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 29.78 29.39
Fナンバー 2.90 2.96
全画角2ω 51.90 50.91
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 39.84 40.46

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 959.536
d9 6.050 6.674

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 24.28
G2 10 -57.29
G1A 1 43.31
G1B 5 31.59

【実施例2】

【0053】

図６は、本発明の実施例２の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に正レンズのＬ１と負レンズのＬ２とから成る接合レンズで構成され全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ１の物体側レンズ面と、前記Ｌ５の像側レンズ面は、それぞれ所定の非球面形状となっている。この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0054】

前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と正のレンズのＬ８で構成されている。

【0055】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0056】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。

【0057】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例２）を示す。

【0058】

数値実施例２
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1* 15.9300 3.3000 1.77250 49.46
2 -148.2400 0.8000 1.51742 52.15
3 18.6700 2.4000
4(開口絞り) ∞ 3.4800
5 -17.0200 0.8000 1.71736 29.50
6 12.4100 3.1100 1.88300 40.80
7 -162.0200 1.0800
8 32.9300 3.2900 1.77250 49.46
9* -25.3400 (d9)
10 200.0000 0.9000 1.62004 36.30
11 40.9200 5.4000
12 -11.1200 0.8800 1.51823 58.96
13 -1000.0000 0.1500
14 61.7700 4.4200 1.91082 35.25
15 -47.5100 1.0000
16 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
17 ∞ 5.3300
像面 ∞

[非球面データ]
1面 9面
K 0.0000 0.0000
A4 -3.65330E-06 5.71110E-05
A6 2.04920E-08 6.19080E-08
A8 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 29.77 29.34
Fナンバー 2.92 2.97
全画角2ω 51.82 50.98
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 39.91 40.41

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 959.59
d9 2.37 2.87

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 21.83
G2 10 -46.63
G1A 1 39.10
G1B 5 27.79

【実施例3】

【0059】

図１１は、本発明の実施例３の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に正レンズのＬ１と負レンズのＬ２とから成る接合レンズで構成され全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ１の物体側レンズ面と、前記Ｌ５の像側レンズ面は、それぞれ所定の非球面形状となっている。この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0060】

前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズのＬ８で構成されている。

【0061】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0062】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。

【0063】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例３）を示す。

【0064】

数値実施例３
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1* 14.2600 3.6430 1.77250 49.46
2 -92.2900 1.0420 1.58144 40.89
3 14.1900 2.2550
4(開口絞り) ∞ 3.5550
5 -11.6600 0.8000 1.63980 34.57
6 14.9500 2.9090 1.77250 49.62
7 -67.1100 0.1500
8 64.0800 2.8570 1.77250 49.46
9* -17.6600 (d9)
10 333.3300 0.8000 1.49700 81.60
11 42.9000 3.2100
12 -23.9600 0.8000 1.51680 64.19
13 -921.4300 0.1500
14 35.3700 3.7300 1.77250 49.62
15 333.3300 1.0000
16 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
17 ∞ 5.0060
像面 ∞

[非球面データ]
1面 9面
K 0.0000 0.0000
A4 -3.06230E-06 6.24650E-05
A6 4.93510E-08 2.39480E-07
A8 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 29.93 29.66
Fナンバー 2.86 2.93
全画角2ω 51.67 50.61
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 41.01 41.73

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 958.272
d9 7.900 8.621

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 26.07
G2 10 -89.09
G1A 1 47.37
G1B 5 33.25

【実施例4】

【0065】

図１６は、本発明の実施例４の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に正レンズのＬ１と負レンズのＬ２とから成る接合レンズで構成され全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ５の像側レンズ面は、所定の非球面形状となっている。この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0066】

前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と正レンズのＬ８で構成されている。

【0067】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0068】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。

【0069】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例４）を示す。

【0070】

数値実施例４
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 15.3600 3.5000 1.88300 40.80
2 -151.1900 0.9000 1.67270 32.17
3 17.5000 2.4500
4(開口絞り) ∞ 3.5800
5 -15.4700 0.8000 1.69895 30.05
6 15.4700 3.1500 1.88300 40.80
7 -94.3500 0.6900
8 34.8200 3.3500 1.77250 49.47
9* -26.1800 (d9)
10 150.1500 0.9000 1.58144 40.89
11 43.8800 5.4600
12 -12.3800 0.9000 1.53172 48.84
13 -1000.0000 0.1500
14 63.8200 4.5500 1.91082 35.25
15 -49.1000 1.0000
16 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
17 ∞ 4.9300
像面 ∞

[非球面データ]
9面
K 0.0000
A4 5.92280E-05
A6 -9.44710E-09
A8 0.00000E+00
A10 0.00000E+00

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 29.60 29.26
Fナンバー 2.86 2.91
全画角2ω 52.05 51.12
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 39.83 40.39

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 959.61
d9 2.32 2.88

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 22.94
G2 10 -61.01
G1A 1 39.05
G1B 5 29.9

【実施例5】

【0071】

図２１は、本発明の実施例５の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に正レンズのＬ１と負レンズのＬ２とから成る接合レンズで構成され全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ５の像側レンズ面は、所定の非球面形状となっている。この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0072】

前記第２レンズ群Ｇ２は、負レンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と正レンズのＬ８で構成されている。

【0073】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0074】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。

【0075】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例５）を示す。

【0076】

数値実施例５
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 16.1800 3.8000 1.88300 40.80
2 -91.8000 1.8600 1.74077 27.76
3 22.9700 2.3500
4(開口絞り) ∞ 3.4600
5 -20.1400 2.3200 1.69895 30.05
6 20.1400 2.8800 1.88300 40.80
7 -508.4900 0.1500
8 38.5200 2.9900 1.77250 49.46
9* -28.9800 (d9)
10 -741.4600 0.9000 1.54072 47.20
11 33.8500 5.3100
12 -12.1800 0.9000 1.53172 48.84
13 -990.5200 0.1500
14 65.7100 4.8200 1.91082 35.25
15 -39.6600 1.0000
16 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
17 ∞ 4.9900
像面 ∞

[非球面データ]
9面
K 0.0000
A4 5.48520E-05
A6 1.23660E-07
A8 0.00000E+00
A10 0.00000E+00

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 33.29 32.77
Fナンバー 2.85 2.91
全画角2ω 45.46 44.53
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 41.48 42.10

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 957.90
d9 2.40 3.01

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 24.02
G2 10 -52.56
G1A 1 34.27
G1B 5 36.10

【実施例6】

【0077】

図２６は、本発明の実施例６の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に正レンズのＬ１と負レンズのＬ２とから成る接合レンズで構成され全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ５の像側レンズ面は、所定の非球面形状となっている。この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0078】

前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と正レンズのＬ８で構成されている。

【0079】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0080】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。

【0081】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例６）を示す。

【0082】

数値実施例６
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 16.6700 3.7500 1.88300 40.80
2 -81.7100 1.2800 1.67270 32.17
3 19.2400 2.4300
4(開口絞り) ∞ 3.5200
5 -13.2400 1.4000 1.69895 30.05
6 13.2400 3.7700 1.88300 40.80
7 -27.1000 0.3900
8 43.7600 3.0300 1.77250 49.46
9* -32.8900 (d9)
10 150.1500 0.9000 1.58144 40.89
11 34.3500 5.2500
12 -13.0400 0.9000 1.53172 48.84
13 -989.2700 0.1500
14 64.1800 4.4200 1.91082 35.25
15 -49.3700 1.0000
16 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
17 ∞ 4.9900
像面 ∞

[非球面データ]
9面
K 0.0000
A4 6.32050E-05
A6 -2.70690E-07
A8 5.55990E-09
A10 -2.02390E-11

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 26.86 26.59
Fナンバー 2.86 2.90
全画角2ω 56.58 55.86
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 39.38 39.81

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 960.19
d9 1.00 1.43

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 20.31
G2 10 -55.47
G1A 1 39.25
G1B 5 22.93

【実施例7】

【0083】

図３１は、本発明の実施例７の結像光学系のレンズ構成図である。前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に順に物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズのＬ１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ２で構成され、全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ａ、開口絞り、負レンズのＬ３と正レンズのＬ４とから成る接合レンズと正レンズのＬ５とで構成される全体として正の屈折力を有するレンズ群Ｇ１Ｂとで構成されている。また、前記Ｌ５の像側レンズ面は、所定の非球面形状となっている。この前記第１レンズ群Ｇ１は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して光軸に沿って物体側に移動する。

【0084】

前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのＬ６、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズのＬ７と正レンズのＬ８で構成されている。

【0085】

また、レンズ構成図において、最も像側に配置された平行平面板はフィルタＦであり、前記第２レンズ群Ｇ２には含めない。フィルタＦはＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の光学フィルタであり、本発明に係る結像光学系が適用される撮像装置に応じて、その特性が適宜選択される。

【0086】

また、レンズ構成図において、Ｉは像面であり、撮像素子の表面を示している。

【0087】

続いて、以下に本実施例に係る結像光学系の諸元値（数値実施例７）を示す。

【0088】

数値実施例７
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 15.9400 3.4900 1.77250 49.62
2 314.8300 0.6700
3 482.9800 0.8000 1.61293 36.96
4 22.0200 2.2900
5(開口絞り) ∞ 3.5600
6 -15.3800 0.8000 1.69895 30.05
7 15.3800 3.2400 1.88300 40.80
8 -55.5800 0.4100
9 35.8100 3.2300 1.77250 49.46
10* -26.9100 (d10)
11 150.1500 0.9000 1.58144 40.89
12 40.3800 5.6700
13 -10.7600 0.9000 1.53172 48.84
14 -998.8200 0.1500
15 60.2600 4.6800 1.91082 35.25
16 -46.3500 1.0000
17 ∞ 1.2000 1.52301 58.59
18 ∞ 4.9900
像面 ∞

[非球面データ]
10面
K 0.0000
A4 4.81520E-05
A6 -7.43330E-08
A8 0.00000E+00
A10 0.00000E+00

[各種データ]
INF 1000mm
焦点距離 29.82 29.39
Fナンバー 2.87 2.92
全画角2ω 51.74 50.85
像高Y 14.20 14.20
レンズ全長 39.99 40.50

[可変間隔データ]
INF 1000mm
d0 ∞ 959.50
d10 2.01 2.52

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 21.91
G2 11 -46.28
G1A 1 42.21
G1B 6 26.25

【0089】

また、これらの各実施例における条件式の対応値の一覧を示す。

【0090】

[条件式対応値]
条件式／実施例 1 2 3 4 5 6 7
(1) 0.54＜f1/f＜1.09 0.82 0.73 0.87 0.78 0.72 0.76 0.73
(2) 0.50＜BF/dG2＜0.98 0.71 0.61 0.78 0.56 0.56 0.58 0.55
(3) 0.57＜f1A/f1B＜2.14 1.37 1.41 1.42 1.31 0.95 1.71 1.61
(4)-0.59＜f1/f2＜-0.20 -0.42 -0.47 -0.29 -0.38 -0.46 -0.37 -0.47

【符号の説明】

【0091】

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１Ａ 第１レンズ群前群
Ｇ１Ｂ 第１レンズ群後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｆ フィルタ
Ｉ 像面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】