特許第6784952号(P6784952)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】6784952
(24)【登録日】2020年10月28日
(45)【発行日】2020年11月18日
(54)【発明の名称】光学系及び光学機器
(51)【国際特許分類】
   G02B 13/04 20060101AFI20201109BHJP
   G02B 13/18 20060101ALI20201109BHJP
【FI】
   G02B13/04 D
   G02B13/18
【請求項の数】14
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2016-37595(P2016-37595)
(22)【出願日】2016年2月29日
(65)【公開番号】特開2017-156431(P2017-156431A)
(43)【公開日】2017年9月7日
【審査請求日】2019年1月25日
(73)【特許権者】
【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】小松原 陽子
【審査官】 岡田 弘
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2016/021228(WO,A1)
【文献】 特開2007−093976(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】
物体側から順に、
第1レンズ群と、
第2レンズ群と、
第3レンズ群との実質的に3個のレンズ群からなり、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、
負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を有し、
最も像側のレンズは負の屈折力を有し、
開口絞りを有し、
前記開口絞りは、前記第2レンズ群中に配置されており、
合焦時に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
合焦時に光軸上を移動するレンズ群において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、次式の条件を満足する特定正レンズであることを特徴とする光学系。
79.0 < νd
但し、
νd:前記特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
【請求項2】
物体側から順に、
第1レンズ群と、
第2レンズ群と、
第3レンズ群との実質的に3個のレンズ群からなり、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、
負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を有し、
最も像側のレンズは負の屈折力を有し、
合焦時に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
合焦時に光軸上を移動するレンズ群において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、次式の条件を満足する特定正レンズであり、
79.0 < νd
−2.00 < f/f1 < 0.30
但し、
νd:前記特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
f:全系の焦点距離
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
前記1枚目の正の屈折力を有するレンズと前記2枚目の正の屈折力を有するレンズとは隣り合うことを特徴とする光学系。
【請求項3】
物体側から順に、
第1レンズ群と、
第2レンズ群と、
第3レンズ群との実質的に3個のレンズ群からなり、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、
負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を有し、
最も像側のレンズは負の屈折力を有し、
合焦時に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
合焦時に光軸上を移動するレンズ群において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、次式の条件を満足する特定正レンズであり、
79.0 < νd
但し、
νd:前記特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
前記2枚目の正の屈折力を有するレンズは単レンズであることを特徴とする光学系。
【請求項4】
開口絞りを有し、
前記開口絞りは、前記第2レンズ群中に配置されていることを特徴とする請求項2または3に記載の光学系。
【請求項5】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学系。
Fno < 1.50
但し、
Fno:Fナンバー
【請求項6】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項1または3に記載の光学系。
−2.00 < f/f1 < 0.50
但し、
f:全系の焦点距離
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
【請求項7】
前記1枚目の正の屈折力を有するレンズと前記2枚目の正の屈折力を有するレンズとは隣り合うことを特徴とする請求項1または3に記載の光学系。
【請求項8】
前記2枚目の正の屈折力を有するレンズは単レンズであることを特徴とする請求項に記載の光学系。
【請求項9】
開口絞りを有し、
前記開口絞りに対向する像側のレンズ面が非球面形状を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項10】
開口絞りを有し、
次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学系。
0.10 < fs1/fs2 < 1.00
但し、
fs1:無限遠合焦状態における前記開口絞りより物体側の合成焦点距離
fs2:無限遠合焦状態における前記開口絞りより像側の合成焦点距離
【請求項11】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学系。
0.010 < Fno/νd < 0.018
但し、
Fno:Fナンバー
νd:前記特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
【請求項12】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学系。
20.0[°] < ω
但し、
ω:半画角
【請求項13】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学系。
0.15 < f/fed < 0.55
但し、
f:全系の焦点距離
fed:前記特定正レンズの焦点距離
【請求項14】
請求項1〜13のいずれか一項に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学系及び光学機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した変倍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】特開平11−211978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、物体側から順に、第1レンズ群と、第2レンズ群と、第3レンズ群との実質的に3個のレンズ群からなり、第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を有し、最も像側のレンズは負の屈折力を有し、開口絞りを有し、開口絞りは、前記第2レンズ群中に配置されており、合焦時に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、合焦時に光軸上を移動するレンズ群において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、次式の条件を満足する特定正レンズであることを特徴とする。
79.0 < νd
但し、
νd:特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
【0005】
本発明の第二の態様に係る光学系は、物体側から順に、第1レンズ群と、第2レンズ群と、第3レンズ群との実質的に3個のレンズ群からなり、第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を有し、最も像側のレンズは負の屈折力を有し、合焦時に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、合焦時に光軸上を移動するレンズ群において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、次式の条件を満足する特定正レンズであり、
79.0 < νd
−2.00 < f/f1 < 0.30
但し、
νd:前記特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
f:全系の焦点距離
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
1枚目の正の屈折力を有するレンズと2枚目の正の屈折力を有するレンズとは隣り合うことを特徴とする。
本発明の第三の態様に係る光学系は、物体側から順に、第1レンズ群と、第2レンズ群と、第3レンズ群との実質的に3個のレンズ群からなり、第1レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を有し、最も像側のレンズは負の屈折力を有し、合焦時に、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、合焦時に光軸上を移動するレンズ群において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、次式の条件を満足する特定正レンズであり、
79.0 < νd
但し、
νd:前記特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
2枚目の正の屈折力を有するレンズは単レンズであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1】第1実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図であって、(a)は無限遠合焦状態を示し、(b)は至近合焦状態を示す。
図2】第1実施例に係る光学系の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態を示し、(b)は至近合焦状態を示す。
図3】第2実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図であって、(a)は無限遠合焦状態を示し、(b)は至近合焦状態を示す。
図4】第2実施例に係る光学系の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態を示し、(b)は至近合焦状態を示す。
図5】第3実施例に係る光学系のレンズ構成を示す断面図であって、(a)は無限遠合焦状態を示し、(b)は至近合焦状態を示す。
図6】第3実施例に係る光学系の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦状態を示し、(b)は至近合焦状態を示す。
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】
【0007】
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、本実施形態に係る光学系OLは、物体側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成されている。また、この光学系OLにおいて、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負の屈折力を有する第1レンズ成分(例えば、図1における、負メニスカスレンズL11)と、負の屈折力を有する第2レンズ成分(例えば、図1における、両凹負レンズL12と正メニスカスレンズL13とを接合した接合負レンズ)と、を有して構成されている。また、最も像側のレンズ(例えば、図1における、両凹レンズ形状の非球面負レンズL31)は負の屈折力を有して構成されている。また、この光学系OLは、合焦時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化するように構成されている。このように構成することにより、明るい光学系を実現することができ、また、無限遠合焦状態から至近合焦状態に亘って優れた光学性能を得ることができる。
【0008】
また、本実施形態に係る光学系OLは、合焦時に光軸上を移動するレンズ群(以下、「合焦レンズ群」と呼ぶ)において、物体側から1枚目の正の屈折力を有するレンズ及び2枚目の正の屈折力を有するレンズのうち少なくとも一方は、以下に示す条件式(1)を満足する特定正レンズであることが望ましい。
【0009】
79.0 < νd (1)
但し、
νd:特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
【0010】
条件式(1)は、合焦レンズ群において、物体側から1枚目の正レンズまたは2枚目の正レンズの少なくとも一方として配置される特定正レンズの分散値を規定するものである。この条件式(1)を満足する特定正レンズを合焦レンズ群に配置することにより、色収差を良好に補正することができる。なお、この条件式(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80.0とすることが望ましい。また、この条件式(1)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80.5とすることが望ましい。また、この条件式(1)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81.0とすることが望ましい。また、この条件式(1)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82.0とすることが望ましい。
【0011】
また、本実施形態に係る光学系OLは、開口絞りSを有し、この開口絞りSに対向する像側のレンズ面が非球面形状を有することが望ましい。このように構成することにより、球面収差を良好に補正することができる。また、開口絞りSは、第2レンズ群G2中に配置されていることが望ましい。なお、第2レンズ群G2中とは、第2レンズ群G2の最も物体側のレンズと最も像側のレンズとの間に配置されていることを意味する。
【0012】
また、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。
【0013】
0.10 < fs1/fs2 < 1.00 (2)
但し、
fs1:無限遠合焦状態における開口絞りSより物体側の合成焦点距離
fs2:無限遠合焦状態における開口絞りSより像側の合成焦点距離
【0014】
条件式(2)は、この光学系OLにおいて、明るさを保ちつつ収差を良好に補正するための開口絞りSより物体側の合成焦点距離と像側の光学系の適切なパワーバランスを規定するものである。条件式(2)の上限値を上回ると、球面収差、コマ収差等が悪化するため好ましくない。なお、この条件式(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とすることが望ましく、さらに0.80とすることがより望ましい。また、条件式(2)の下限値を下回ると、歪曲収差、像面湾曲等が悪化するため好ましくない。なお、この条件式(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0.15とすることが望ましく、さらに0.20とすることがより望ましい。
【0015】
また、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。
【0016】
0.010 < Fno/νd < 0.018 (3)
但し、
Fno:Fナンバー
νd特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数
【0017】
条件式(3)は、この光学系OLにおけるFナンバーと特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数との比を規定するものである。この条件式(3)を満足することにより、明るい光学系を構成することができ、軸上色収差等を良好に補正することができる。なお、この条件式(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0.017とすることが望ましく、さらに0.016とすることがより望ましい。また、この条件式(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0.011とすることが望ましく、さらに0.012とすることがより望ましい。
【0018】
また、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。
【0019】
Fno < 1.50 (4)
但し、
Fno:Fナンバー
【0020】
条件式(4)は、この光学系OLのFナンバーを規定するものである。この条件式(4)を満足することで、明るい光学系を得ることができる。なお、この条件式(4)の効果を確実なものとするために、この条件式(4)の上限値を1.40とすることが望ましい。また、この条件式(4)の効果をさらに確実なものとするために、この条件式(4)の上限値を1.30とすることが望ましい。また、この条件式(4)の効果をさらに確実なものとするために、この条件式(4)の上限値を1.25とすることが望ましい。
【0021】
また、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。
【0022】
20.0[°] < ω (5)
但し、
ω:半画角
【0023】
条件式(5)は、この光学系OLの半画角の適切な値を規定するものである。この条件式(5)を満足することにより、中広角な光学系を得ることができる。なお、この条件式(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23.0[°]とすることが望ましい。また、この条件式(5)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26.0[°]とすることが望ましい。また、この条件式(5)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29.0[°]とすることが望ましい。
【0024】
また、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。
【0025】
−2.00 < f/f1 < 0.50 (6)
但し、
f:全系の焦点距離
f1:第1レンズ群G1の焦点距離
【0026】
条件式(6)は、全系の焦点距離と第1レンズ群G1の焦点距離との適切な値を規定するものである。この条件式(6)の範囲内であると、倍率色収差や歪曲収差の発生が小さくなるため好ましい。また、この光学系OLの小型化が図れる。なお、この条件式(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0.30とすることが望ましい。また、この条件式(6)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(6)の上限値を0.20とすることが望ましい。また、この条件式(6)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(6)の上限値を0.00とすることが望ましい。また、この条件式(6)の効果をさらに確実なものとするために、条件式(6)の上限値を−0.20とすることが望ましい。また、この条件式(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−1.50とすることが望ましい。
【0027】
また、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。
【0028】
0.15 < f/fed < 0.55 (7)
但し、
f:全系の焦点距離
fed:特定正レンズの焦点距離
【0029】
条件式(7)は、明るい光学系において、色収差と球面収差を良好に補正するための、合焦レンズ群における特定正レンズのパワーバランスを規定するものである。この条件式(7)を満足することにより、明るい光学系を構成することができ、軸上色収差等を良好に補正することができる。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0.52とすることが望ましく、さらに0.48とすることがより望ましい。また、この条件式(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0.18とすることが望ましく、さらに0.22とすることがより望ましい。
【0030】
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。
【0031】
次に、本実施形態に係る光学系OLを備えた光学機器であるカメラを図7に基づいて説明する。このカメラ1は、撮影レンズ2として本実施形態に係る光学系OLを備えたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。本カメラ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OLPF(Optical low pass filter: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EVF(Electronic view finder: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、EVF4を介して被写体を観察することができる。
【0032】
また、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。なお、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本実施形態に係る光学系OL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。
【0033】
以下、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第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3をそれぞれ準備する(ステップS100)。そして、第1レンズ群G1として、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第1レンズ成分と、負の屈折力を有する第2レンズ成分と、を配置し(ステップS200)、最も像側に、負の屈折力を有するレンズを配置する(ステップS300)。また、合焦時に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化するように配置する(ステップS400)。さらに、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配置する(ステップS500)。
【0034】
具体的には、本実施形態では、例えば図1に示すように、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L11、及び、両凹負レンズL12と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とを接合した接合負レンズを配置して第1レンズ群G1とし、両凸正レンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22、両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合正レンズ、開口絞りS、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ形状の負レンズL25、両凹負レンズL26と両凸正レンズL27とを接合した接合負レンズ、両凸正レンズL28、及び、両凸正レンズL29を配置して第2レンズ群G2とし、物体側のレンズ面及び像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹レンズ形状の負レンズL31を配置して第3レンズ群G3とする。このようにして準備した各レンズ群を上述した手順で配置して光学系OLを製造する。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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、第2レンズ群G2を合焦レンズ群とし、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。
【0038】
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2レンズ群G2の少なくとも一部、又は、第3レンズ群G3の少なくとも一部(第3レンズ群G3の最も像側のレンズ成分は除く)を防振レンズ群とするのが好ましい。
【0039】
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。
【0040】
開口絞りSは、第2レンズ群G2の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。
【0041】
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。
【0042】
以上のような構成により、良好な光学性能を有し、明るい光学系OL、この光学系OLを有する光学機器及び光学系OLの製造方法を提供することができる。
【実施例】
【0043】
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。また、これらの光学系OL1〜OL3の断面図の下部には、無限遠合焦状態から至近合焦状態に合焦する際に移動するレンズ群の光軸に沿った移動方向が矢印で示されている。
【0044】
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。
【0045】
S(y)=(y2/r)/{1+(1−K×y2/r21/2
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 (a)
【0046】
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。
【0047】
[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第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負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。
【0048】
この光学系OL1において、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負メニスカスレンズL11、及び、両凹負レンズL12と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とを接合した接合負レンズで構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22、両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合正レンズ、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ形状の負レンズL25、両凹負レンズL26と両凸正レンズL27とを接合した接合負レンズ、両凸正レンズL28、及び、両凸正レンズL29で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側のレンズ面及び像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹レンズ形状の負レンズL31で構成されている。また、開口絞りSは、第2レンズ群G2内の両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合正レンズの像側(両凹負レンズL24と非球面負レンズL25の間)に配置されている。また、この光学系OL1と像面Iとの間にはフィルター群FLが配置されている。なお、この第1実施例において、負メニスカスレンズL11が第1レンズ成分に相当し、両凹負レンズL12と正メニスカスレンズL13とを接合した接合負レンズが第2レンズ成分に相当する。
【0049】
また、この光学系OL1において、無限遠から至近物点への合焦は、第2レンズ群G2を、物体側に移動させることにより行うように構成されている。
【0050】
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、TLは全長、及び、BFはバックフォーカスの値を表している。ここで、全長TLは、無限合焦時の最も物体側のレンズ面(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、バックフォーカスBFは、無限遠合焦時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とその空気換算長を示している。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nd及び第5欄νdは、d線(λ=587.6nm)に対する屈折率及びアッベ数を示している。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。なお、レンズ群焦点距離は第1〜第3レンズ群G1〜G3の各々の始面の番号と焦点距離を示している。
【0051】
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。
【0052】
(表1)第1実施例
[全体諸元]
f = 35.98
FNo = 1.27
ω = 31.8
Y = 21.64
TL = 163.947
BF = 24.606
BF(空気換算長)= 23.924

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 216.86600 1.152 1.58913 61.2
2 35.11157 15.690
3 -125.44233 1.176 1.49782 82.6
4 45.20690 4.381 1.83400 37.2
5 59.40289 D5
6 63.75781 9.160 1.43385 95.2
7 -648.64355 10.892
8 53.15512 9.759 1.80400 46.6
9 2111.54700 10.028
10 62.88393 13.074 1.77250 49.6
11 -46.26170 1.803 1.79504 28.7
12 103.52264 6.003
13 0.00000 6.001 開口絞りS
14* -138.20036 2.515 1.58913 61.2
15 -3613.69650 3.274
16 -43.04113 1.500 1.60342 38.0
17 35.24270 11.340 1.49782 82.6
18 -40.21062 0.495
19 102.31995 9.383 1.49782 82.6
20 -48.33420 1.144
21 84.51525 7.893 1.80400 46.6
22 -92.66154 D22
23* -171.56086 1.410 1.49710 81.6
24* 27.97393 20.606
25 0.00000 2.000 1.51680 63.9
26 0.00000 2.000
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 -36.59
第2レンズ群 6 138.34
第3レンズ群 23 -48.27
【0053】
この光学系OL1において、第14面、第23面及び第24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。
【0054】
(表2)
[非球面データ]
面 K A4 A6 A8 A10
14 2.54314e+01 -1.41995e-05 -4.97141e-09 -1.06303e-11 4.20381e-14
23 -5.45042e+01 -4.90431e-06 1.58151e-08 -3.00219e-11 2.33168e-14
24 4.00700e-01 1.24797e-06 2.04323e-08 -2.36678e-11 4.57415e-14
【0055】
この光学系OL1において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D5、及び、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D22は、上述したように、合焦に際して変化する。次の表3に、無限遠物体合焦状態、並びに、至近合焦状態での可変間隔を示す。なお、D0は光学系OL1の最も物体側の面(第1面)から物体までの距離を示し、βは倍率を示す(以降の実施例においても同様である)。
【0056】
(表3)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
D0 ∞ 1047.01
β − -0.0333
f 35.98 −
D5 8.111 7.165
D22 3.158 4.103
【0057】
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、νdは特定正レンズの媒質のd線に対するアッベ数を、fは全系の焦点距離を、f1は第1レンズ群G1の焦点距離を、fs1は無限遠合焦状態における開口絞りSより物体側の合成焦点距離を、fs2は無限遠合焦状態における開口絞りSより像側の合成焦点距離を、fedは特定正レンズの焦点距離を、FnoはFナンバーを、ωは半画角を、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、第2レンズ群G2が合焦レンズ群に相当し、両凸正レンズL21が特定正レンズに相当する。
【0058】
(表4)
fs1=54.16
fs2=79.89
fed=134.33

[条件式対応値]
(1)νd=95.2
(2)fs1/fs2=0.68
(3)Fno/νd=0.013
(4)Fno=1.27
(5)ω=31.8[°]
(6)f/f1=-0.98
(7)f/fed=0.27
【0059】
このように、この光学系OL1は、上記条件式(1)〜(7)を全て満足している。
【0060】
この光学系OL1の、無限遠合焦状態及び至近合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図2に示す。各収差図において、FNOはFナンバー、NAは開口数、Yは像高を、H0は物体高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバー又は開口数の値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高または物体高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各像高または各物体高の値を示している。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している。また、歪曲収差図はd線の値を示している。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、この光学系OL1は、無限遠物体合焦状態から至近合焦状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0061】
[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第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負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。
【0062】
この光学系OL2において、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負メニスカスレンズL11、両凹負レンズL12、及び、両凸正レンズL13で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22、両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合正レンズ、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ形状の負レンズL25、両凹負レンズL26と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL27とを接合した接合負レンズ、及び、両凸正レンズL28で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、像側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ形状の負レンズL31、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32で構成されている。また、開口絞りSは、第2レンズ群G2内の両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合正レンズの像側(両凹負レンズL24と非球面負レンズL25の間)に配置されている。また、この光学系OL2と像面Iとの間にはフィルター群FLが配置されている。なお、この第2実施例において、負メニスカスレンズL11が第1レンズ成分に相当し、両凹負レンズL12が第2レンズ成分に相当する。
【0063】
また、この光学系OL2において、無限遠から至近物点への合焦は、第2レンズ群G2を、物体側に移動させることにより行うように構成されている。
【0064】
以下の表5に、光学系OL2の諸元の値を掲げる。
【0065】
(表5)第2実施例
[全体諸元]
f = 36.00
FNo = 1.25
ω = 32.1
Y = 21.64
TL = 164.184
BF = 25.831
BF(空気換算長)= 25.149

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 443.72218 1.946 1.58913 61.2
2 35.73308 18.770
3 -72.42718 2.183 1.49782 82.6
4 172.02993 1.783
5 323.51356 3.890 1.85026 32.4
6 -545.59824 D6
7 67.85477 13.876 1.43700 95.1
8 -154.53215 14.811
9 63.83458 9.036 1.80400 46.6
10 12725.01900 8.052
11 53.92791 10.971 1.80400 46.6
12 -69.28713 2.200 1.78472 25.6
13 58.02603 4.232
14 0.00000 3.254 開口絞りS
15* -250.25834 2.502 1.58913 61.2
16 -370.43111 1.312
17 -126.78831 2.000 1.64769 33.7
18 26.04125 4.986 1.49782 82.6
19 55.16858 2.296
20 57.86610 8.817 1.80400 46.6
21 -39.08717 D21
22 113.83637 2.003 1.49710 81.6
23* 38.16298 3.663
24 131.57375 3.017 1.80400 46.6
25 100.15309 22.655
26 0.00000 2.000 1.51680 63.9
27 0.00000 1.176
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 -45.54
第2レンズ群 7 55.12
第3レンズ群 22 -94.52
【0066】
この光学系OL2において、第15面及び第23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。
【0067】
(表6)
[非球面データ]
面 K A4 A6 A8 A10
15 1.60019e+01 -1.32925e-05 -6.69979e-09 5.97419e-12 2.41370e-15
23 1.28720e+00 4.11569e-06 3.34609e-09 -9.27537e-12 6.80301e-14
【0068】
この光学系OL2において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D6、及び、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D21は、上述したように、合焦に際して変化する。次の表7に、無限遠物体合焦状態、並びに、至近合焦状態での可変間隔を示す。
【0069】
(表7)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
D0 ∞ 1058.00
β − -0.0336
f 36.00 −
D6 11.753 10.582
D21 0.998 2.171
【0070】
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、第2レンズ群G2が合焦レンズ群に相当し、両凸正レンズL21が特定正レンズに相当する。
【0071】
(表8)
fs1=41.34
fs2=160.41
fed=109.98

[条件式対応値]
(1)νd=95.1
(2)fs1/fs2=0.26
(3)Fno/νd=0.013
(4)Fno=1.25
(5)ω=32.1[°]
(6)f/f1=-0.79
(7)f/fed=0.33
【0072】
このように、この光学系OL2は、上記条件式(1)〜(7)を全て満足している。
【0073】
この光学系OL2の、無限遠合焦状態及び至近合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図4に示す。これらの各収差図より、この光学系OL2は、無限遠物体合焦状態から至近合焦状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0074】
[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第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負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。
【0075】
この光学系OL3において、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負メニスカスレンズL11、両凹負レンズL12、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL13で構成されている。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22、両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合負レンズ、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ形状の正レンズL25、両凹負レンズL26と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL27とを接合した接合正レンズ、及び、両凸正レンズL28で構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、像側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹レンズ形状の負レンズL31、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL32で構成されている。また、開口絞りSは、第2レンズ群G2内の両凸正レンズL23と両凹負レンズL24とを接合した接合負レンズの像側(両凹負レンズL24と非球面正レンズL25の間)に配置されている。また、この光学系OL3と像面Iとの間にはフィルター群FLが配置されている。なお、この第3実施例において、負メニスカスレンズL11が第1レンズ成分に相当し、両凹負レンズL12が第2レンズ成分に相当する。
【0076】
また、この光学系OL3において、無限遠から至近物点への合焦は、第2レンズ群G2を、物体側に移動させることにより行うように構成されている。
【0077】
以下の表9に、光学系OL3の諸元の値を掲げる。
【0078】
(表9)第3実施例
[全体諸元]
f = 36.00
FNo = 1.22
ω = 32.6
Y = 21.64
TL = 163.998
BF = 16.999
BF(空気換算長)= 16.318

[レンズデータ]
m r d nd νd
物面 ∞
1 75.73216 3.300 1.58913 61.2
2 30.67931 21.022
3 -63.68313 2.300 1.49782 82.6
4 83.21307 7.612
5 -372.58811 3.995 1.85026 32.4
6 -123.98418 D6
7 77.15655 14.644 1.49782 82.6
8 -80.86736 1.531
9 72.79260 4.982 1.80400 46.6
10 151.08995 16.559
11 75.29964 10.250 1.80400 46.6
12 -63.20181 2.200 1.78472 25.6
13 141.24721 2.635
14 0.00000 3.743 開口絞りS
15* -307.16925 3.551 1.58913 61.2
16 -51.98224 1.000
17 -159.24039 2.000 1.64769 33.7
18 23.53453 5.543 1.49782 82.6
19 45.43478 6.800
20 62.62662 9.250 1.80400 46.6
21 -45.67417 D21
22 -104.76434 2.000 1.49710 81.6
23* 62.70339 4.000
24 -229.78348 3.800 1.80400 46.6
25 -600.00000 13.000
26 0.00000 2.000 1.51680 63.9
27 0.00000 1.999
像面 ∞

[レンズ群焦点距離]
レンズ群 始面 焦点距離
第1レンズ群 1 -47.75
第2レンズ群 7 58.09
第3レンズ群 22 -66.85
【0079】
この光学系OL3において、第15面及び第23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。
【0080】
(表10)
[非球面データ]
面 K A4 A6 A8 A10
15 -4.81470e+01 -9.68872e-06 -3.32220e-09 8.27942e-12 -6.24161e-15
23 1.29710e+00 3.57767e-06 -1.04658e-08 4.31698e-11 -4.07065e-14
【0081】
この光学系OL3において、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔D6、及び、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔D21は、上述したように、合焦に際して変化する。次の表11に、無限遠物体合焦状態、並びに、至近合焦状態での可変間隔を示す。
【0082】
(表11)
[可変間隔データ]
無限遠 至近
D0 ∞ 1057.03
β − -0.0333
f 36.00 −
D6 9.317 8.317
D21 4.965 5.965
【0083】
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、第2レンズ群G2が合焦レンズ群に相当し、両凸正レンズL21が特定正レンズに相当する。
【0084】
(表12)
fs1=46.16
fs2=148.03
fed=81.83

[条件式対応値]
(1)νd=82.6
(2)fs1/fs2=0.31
(3)Fno/νd=0.015
(4)Fno=1.22
(5)ω=32.6[°]
(6)f/f1=-0.75
(7)f/fed=0.44
【0085】
このように、この光学系OL3は、上記条件式(1)〜(7)を全て満足している。
【0086】
この光学系OL3の、無限遠合焦状態及び至近合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図6に示す。これらの各収差図より、この光学系OL3は、無限遠物体合焦状態から至近合焦状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【符号の説明】
【0087】
OL(OL1〜OL3) 光学系 G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群 G3 第3レンズ群
S 開口絞り 1 カメラ(光学機器)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8