(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】P2023098248
(43)【公開日】2023-07-10
(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 13/00 20060101AFI20230703BHJP
【FI】
G02B13/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】24
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021214887
(22)【出願日】2021-12-28
(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)】
2H087KA01
2H087LA01
2H087MA04
2H087MA07
2H087NA07
2H087PA05
2H087PA06
2H087PA07
2H087PA19
2H087PA20
2H087PB07
2H087PB08
2H087PB09
2H087PB10
2H087QA02
2H087QA06
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA22
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA32
2H087QA34
2H087QA37
2H087QA41
2H087QA42
2H087QA45
2H087QA46
2H087RA32
2H087RA42
2H087RA43
2H087RA44
2H087RA46
2H087UA01
(57)【要約】
【課題】全てのレンズ面を球面で形成しても、小型化を実現しつつ、良好な光学性能を有する光学系、光学機器及び光学系の製造方法を提供する。
【解決手段】カメラ1等の光学機器に用いられる光学系OL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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有し、第1レンズ群G1と後群GRとは、開口絞りSより物体側の最大の空気間隔で隔てられており、後群GRは、少なくとも1つの回折光学素子Lpfを有し、所定の条件を満足する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズ群と、
正の屈折力を有し、絞りを有する後群と、を有し、
前記第1レンズ群と前記後群とは、前記絞りより物体側の最大の空気間隔で隔てられており、
前記後群は、少なくとも1つの回折光学素子を有し、
次式の条件を満足する光学系。
10.0 < fpf/f < 100.0
但し、
fpf:前記回折光学素子の回折光学面の焦点距離
f:前記光学系の全系の焦点距離
【請求項2】
前記後群は、物体側から順に、
正の屈折力を有し、前記絞りを有する第2レンズ群と、
負の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とは、前記絞りより像側の最大の空気間隔で隔てられている請求項1に記載の光学系。
【請求項3】
前記後群は、物体側から順に、
正の屈折力を有し、前記絞りを有する第2レンズ群と、
負の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、
正の屈折力を有し、前記絞りを有する第2Aレンズ群と、
正の屈折力を有し、無限遠から近距離物体への合焦時に物体側に移動する第2Bレンズ群と、を有する請求項1に記載の光学系。
【請求項4】
前記回折光学素子は、前記絞りに隣接するレンズ成分のレンズ面又は接合面に配置されている請求項1~3のいずれか一項に記載の光学系。
【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 < Dpf/TL < 0.50
但し、
Dpf:前記絞りから前記回折光学素子の回折光学面までの光軸上の距離
TL:前記光学系の光学全長
【請求項6】
前記後群は、前記絞りの物体側及び像側に少なくとも1つずつの接合レンズを有し、
前記接合レンズの各々は、少なくとも1つの正レンズ及び負レンズを有し、
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。
0.10 < n1-n2
n3-n4 < -0.10
但し、
n1:前記絞りの物体側に配置された接合レンズのうち、最も像側に配置された接合レンズの最も物体側に配置された正レンズの媒質のd線に対する屈折率
n2:前記絞りの物体側に配置された接合レンズのうち、最も像側に配置された接合レンズの最も像側に配置された負レンズの媒質のd線に対する屈折率
n3:前記絞りの像側に配置された接合レンズのうち、最も物体側に配置された接合レンズの最も物体側に配置された正レンズの媒質のd線に対する屈折率
n4:前記絞りの像側に配置された接合レンズのうち、最も物体側に配置された接合レンズの最も像側に配置された負レンズの媒質のd線に対する屈折率
【請求項7】
前記後群は、
前記絞りより物体側に少なくとも1つの正の屈折力を有する接合レンズを有し、
前記絞りより像側に少なくとも1つの正の屈折力を有する接合レンズを有する請求項1~6のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項8】
次式の条件を満足する請求項1~7のいずれか一項に記載の光学系。
SAG < 0.50[mm]
但し、
SAG:前記回折光学素子の回折光学面が形成されている面の有効径内でのサグ量の絶対値の最大値
【請求項9】
球面レンズのみからなる請求項1~8のいずれか一項に記載の光学系。
【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。
25.0[°] < ω
但し、
ω:前記光学系の半画角
【請求項11】
単焦点レンズである請求項1~10のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項12】
前記回折光学素子を1つだけ有する請求項1~11のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項13】
物体側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズ群と、
正の屈折力を有し、絞りを有する第2レンズ群と、
負の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とは、前記絞りより物体側の最大の空気間隔で隔てられており、
次式の条件を満足する光学系。
1.70 < f/BF < 2.85
0.75 < f2/f < 1.10
但し、
f:前記光学系の全系の焦点距離
f2:前記第2レンズ群の焦点距離
BF:前記光学系のバックフォーカス
【請求項14】
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とは、前記絞りより像側の最大空気間隔で隔てられている請求項13に記載の光学系。
【請求項15】
次式の条件を満足する請求項13または14に記載の光学系。
1.40 < Y/BF < 2.50
但し、
Y:前記光学系の最大像高
BF:前記光学系のバックフォーカス
【請求項16】
次式の条件を満足する請求項13~15のいずれか一項に記載の光学系。
6.00 < TL/BF < 7.00
但し、
TL:前記光学系の光学全長
BF:前記光学系のバックフォーカス
【請求項17】
最も物体側のレンズは、負メニスカスレンズである請求項13~16のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項18】
最も物体側から2番目のレンズは、負メニスカスレンズである請求項13~17のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項19】
前記第3レンズ群は、少なくとも1つの像側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有する請求項13~18のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項20】
前記第2レンズ群は、前記絞りの物体側及び像側に少なくとも1つずつの接合レンズを有する請求項13~19のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項21】
次式の条件を満足する請求項13~20のいずれか一項に記載の光学系。
40.0[mm] < TL < 80.0[mm]
但し、
TL:前記光学系の光学全長
【請求項22】
前記第2レンズ群は、物体側から順に、
正の屈折力を有し、前記絞りを有する第2Aレンズ群と、
正の屈折力を有し、無限遠から近距離物体への合焦時に物体側に移動する第2Bレンズ群と、を有し、
次式の条件を満足する請求項13~21のいずれか一項に記載の光学系。
0.70 < f2A/f < 1.20
但し、
f2A:前記第2Aレンズ群の焦点距離
f:前記光学系の全系の焦点距離
【請求項23】
請求項1~22のいずれか一項に記載の光学系を有する光学機器。
【請求項24】
物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有し、絞りを有する後群と、を有する光学系の製造方法であって、
前記後群に、少なくとも1つの回折光学素子を配置し、
前記第1レンズ群と前記後群とを、前記絞りより物体側の最大の空気間隔で隔てられているように配置し、
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。
10.0 < fpf/f < 100.0
但し、
fpf:前記回折光学素子の回折光学面の焦点距離
f:前記光学系の全系の焦点距離
【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、負正負の対称型の屈折力配置を用いたいわゆるビオゴン型のレンズ構成により、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、このタイプの光学系では、画角が大きくなるにつれて波長毎の像面湾曲の差が大きくなり易い傾向にあり、特許文献1に記載の光学系は、さらなる光学性能の向上が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【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、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有し、絞りを有する後群と、を有し、前記第1レンズ群と前記後群とは、前記絞りより物体側の最大の空気間隔で隔てられており、前記後群は、少なくとも1つの回折光学素子を有し、次式の条件を満足する。
10.0 < fpf/f < 100.0
但し、
fpf:前記回折光学素子の回折光学面の焦点距離
f:前記光学系の全系の焦点距離
【0005】
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第1レンズ群と、正の屈折力を有し、絞りを有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、を有し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とは、前記絞りより物体側の最大の空気間隔で隔てられており、次式の条件を満足する。
1.70 < f/BF < 2.85
0.75 < f2/f < 1.10
但し、
f:前記光学系の全系の焦点距離
f2:前記第2レンズ群の焦点距離
BF:前記光学系のバックフォーカス
【0006】
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第1レンズ群と、正の屈折力を有し、絞りを有する後群と、を有する光学系の製造方法であって、前記後群に、少なくとも1つの回折光学素子を配置し、前記第1レンズ群と前記後群とを、前記絞りより物体側の最大の空気間隔で隔てられているように配置し、次式の条件を満足するように配置する。
10.0 < fpf/f < 100.0
但し、
fpf:前記回折光学素子の回折光学面の焦点距離
f:前記光学系の全系の焦点距離
【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】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断面図である。
【
図8】第4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9】第5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10】第5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11】第6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12】第6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13】第7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14】第7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15】第8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16】第8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17】上記光学系を搭載するカメラの断面図である。
【
図18】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。
【0009】
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る光学系OLは、
図1に示すように、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有し、第1レンズ群G1と後群GRとは、開口絞りSより物体側の最大の空気間隔で隔てられている。また、後群GRは、少なくとも1つの回折光学素子Lfpを有している。このように構成することにより、この光学系OLの小型化を実現しつつ、良好な光学性能を得ることができる。
【0010】
ここで、回折光学素子Lfpは、鋸刃状またはスリット状の格子構造が同心円状に形成された回折光学面を備え、この回折光学面に入射した光を格子ピッチ(回折格子溝の間隔)と入射光の波長によって定まる方向へ回折する性質を有している。また、回折光学素子Lfp(回折光学面)は、負の分散値(アッベ数=-3.453)を有し、分散が大きく、また異常分散性(部分分散比(ng-nF)/(nF-nC)=0.2956)が強いため、強力な色収差補正能力を有している。光学ガラスのアッベ数は、通常30~80程度であるが、回折光学素子Lfpのアッベ数は負の値を持っている。換言すると、回折光学素子Lfpの回折光学面は分散特性が通常のガラス(屈折光学素子)とは逆で光の波長が短くなるに伴い屈折力が小さくなり、長い波長の光ほど大きく曲がる性質を有している。そのため、通常の屈折光学素子と組み合わせることにより、大きな色消し効果が得られる。したがって回折光学素子Lfpを利用することで、色収差を良好に補正することが可能になる。
【0011】
本実施形態における回折光学素子Lfpは、各々に回折格子溝が形成された異なる光学材料からなる2つの回折素子要素を、その回折格子溝が対向するように接合している、いわゆる「密着複層型回折光学素子」である。そのため、この回折光学素子は、g線からC線を含む広波長域において回折効率を高くすることができる。したがって、本実施形態に係る光学系OLは広波長域において利用することが可能となる。なお、回折効率は、透過型の回折光学素子において1次回折光を利用する場合、入射強度I0と一次回折光の強度I1との割合η(=I1/I0×100[%])を示す。
【0012】
また、密着複層型回折光学素子は、回折格子溝が形成された2つの回折素子要素をこの回折格子溝同士が対向するように近接配置してなるいわゆる分離複層型回折光学素子に比べて製造工程を簡素化することができるため、量産効率がよく、また光線の入射角に対する回折効率が良いという長所を備えている。したがって、密着複層型回折光学素子を利用した本実施形態に係る光学系OLでは、製造が容易となり、また回折効率も良くなる。
【0013】
なお、監視カメラ等、特定の波長でしか使用しない機器においては、回折光学素子をレンズ成分のレンズ面に配置する構成、具体的には、1つの回折素子要素をそのレンズ面に設け、回折素子要素の空気側の面に回折格子溝を形成した、いわゆる単層型回折光学素子としてもよい。
【0014】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1-1)を満足することが望ましい。
【0015】
10.0 < fpf/f < 100.0 (1-1)
但し、
fpf:回折光学素子Lfpの回折光学面の焦点距離
f:光学系OLの無限遠合焦時の全系の焦点距離
【0016】
条件式(1-1)は、光学系OLの全系の焦点距離に対する回折光学素子Lfpの回折光学面の焦点距離の比を規定している。この条件式(1-1)の下限値を下回ると、回折光学素子Lfpの回折光学面の屈折力が強くなりすぎ、軸上色収差が補正過剰となるため好ましくない。なお、条件式(1-1)の効果を確実なものとするために、条件式(1-1)の下限値を15.0、20.0、21.5、23.0、更に24.0とすることがより望ましい。また、条件式(1-1)の上限値を上回ると、軸上色収差が補正不足となり、回折光学素子Lfpによる光学性能の向上、光学系OLの小型化等の効果を十分に得ることができず好ましくない。なお、条件式(1-1)の効果を確実なものとするために、条件式(1-1)の上限値を90.0、80.0、70.0、60.0、50.0、45.0、40.0、38.5、37.0、35.5、更に34.0とすることがより望ましい。
【0017】
また、第1の実施形態に係る光学系OLにおいて、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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、を有し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とは、開口絞りSより像側の最大の空気間隔で隔てられていることが望ましい。このように構成することにより、光学系OLの全てのレンズ面を球面で形成しても、この光学系OLの小型化を実現しつつ、良好な光学性能を得ることができる。なお、空気間隔が合焦時に変化するときは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との境界は、近距離物体合焦時の最大の空気間隔とする。
【0018】
また、第1の実施形態に係る光学系OLにおいて、無限遠から近距離物体への合焦時に、光学系OL全体を物体側に移動させる(いわゆる「全体繰り出し」の構成にする)ことが望ましい。このように構成することにより、合焦時の像面の変動が少なくなり、良好な光学性能を得ることができる。
【0019】
また、第1の実施形態に係る光学系OLにおいて、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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、を有し、さらに、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する第2Aレンズ群G2Aと、正の屈折力を有する第2Bレンズ群G2Bと、を有することが望ましい。この構成の場合、無限遠から近距離物体への合焦は、全体繰り出しではなく、第2Bレンズ群G2Bを物体側に移動させる。このように構成することにより、合焦時の像面の変動が少なくなり、良好な光学性能を得ることができる。また、開口絞りSとその物体側及び像側に配置された接合レンズからなる第2Aレンズ群G2Aと第3レンズ群G3との間に、正の屈折力を有するレンズ群(又はレンズ成分)である第2Bレンズ群G2Bを配置し、この第2Bレンズ群G2Bを光軸方向に移動させて合焦することにより、合焦時に移動するレンズ群が小さくなり、合焦のための機構の小型化と光学性能を両立させることができる。
【0020】
また、第1の実施形態に係る光学系OLにおいて、回折光学素子Lpfは、開口絞りSに隣接するレンズ成分のレンズ面又は接合面に配置されていることが望ましい。このように構成することで、光軸外の倍率色収差への影響を抑えながら、軸上色収差を良好に補正することができる。回折光学素子Lpfが開口絞りSから離れて配置されると、倍率色収差と軸上色収差とのバランスを取ることが難しくなるため好ましくない。回折光学素子Lpfが開口絞りSから離れて配置された状態で、倍率色収差及び軸上色収差を補正しようとすると、複数の回折光学素子や非球面レンズが必要となり、また、上述したような負の屈折力を有する第1レンズ群G1、正の屈折力を有する第2レンズ群G2及び負の屈折力を有する第3レンズ群G3を有する負正負の対称型の屈折力配置の光学系を採用することが困難になり、同等の性能を得るためには光学系OLの大型化やコストアップにつながるため好ましくない。
【0021】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1-2)を満足することが望ましい。
【0022】
-0.50 < Dpf/TL < 0.50 (1-2)
但し、
Dpf:開口絞りSから回折光学素子Lpfの回折光学面までの光軸上の距離(開口絞りSの像面側に回折光学面があるときを正とする)
TL:光学系OLの無限遠合焦時の光学全長
【0023】
条件式(1-2)は、光学系OLの光学全長に対する開口絞りSから回折光学素子Lpfの回折光学面までの光軸上の距離の比を規定している。このように構成することで、光軸外の倍率色収差への影響を抑えながら、軸上色収差及び軸外での波長毎の像面湾曲の差を良好に補正することができる。なお、この条件式(1-2)の効果を確実なものとするために、条件式(1-2)の上限値を0.40、0.30、0.20、更に0.10とすることがより望ましい。また、条件式(1-2)の効果を確実なものとするために、条件式(1-2)の下限値を-0.40、-0.30、-0.20、-0.10、更に0.00とすることがより望ましい。
【0024】
また、第1の実施形態に係る光学系OLにおいて、後群GRは、開口絞りSの物体側及び像側に少なくとも1つずつの接合レンズを有し、接合レンズの各々は、少なくとも1つの正レンズ及び負レンズを有していることが望ましい。この光学系OLにおいて、開口絞りSの物体側に配置された接合レンズは全体として正の屈折力を有する。これにより色収差だけでなく、コマ収差、像面湾曲、及びペッツバール和を補正することができる。また、開口絞りSの像側に配置された接合レンズは、接合面の負の屈折力の作用により、球面収差や色収差を補正することができる。
【0025】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1-3)を満足することが望ましい。
【0026】
0.10 < n1-n2 (1-3)
但し、
n1:開口絞りSの物体側に配置された接合レンズのうち、最も像側に配置された接合レンズCLFの最も物体側に配置された正レンズの媒質のd線に対する屈折率
n2:開口絞りSの物体側に配置された接合レンズのうち、最も像側に配置された接合レンズCLFの最も像側に配置された負レンズの媒質のd線に対する屈折率
【0027】
条件式(1-3)は、開口絞りSの物体側に配置された接合レンズのうち、最も像側に配置された接合レンズ、すなわち、開口絞りSの物体側であって、この開口絞りSの最も近くに配置された接合レンズCLFの正レンズ及び負レンズの屈折率の差を規定している。この条件式(1-3)を満足することにより、負レンズの屈折率よりも正レンズの屈折率の方が大きくなり、像面の平坦性と球面収差の補正を両立することができる。条件式(1-3)の下限値を下回ると、コマ収差や像面湾曲、ペッツバール和の補正が難しくなるため好ましくない。なお、条件式(1-3)の効果を確実なものとするために、条件式(1-3)の下限値を0.13、更に0.15とすることがより望ましい。また、条件式(1-3)の効果をより確実なものとするために、条件式(1-3)の上限値を0.25(すなわち、n1-n2<0.25)、更に0.23とすることがより望ましい。
【0028】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1-4)を満足することが望ましい。
【0029】
n3-n4 < -0.10 (1-4)
但し、
n3:開口絞りSの像側に配置された接合レンズのうち、最も物体側に配置された接合レンズCLRの最も物体側に配置された正レンズの媒質のd線に対する屈折率
n4:開口絞りSの像側に配置された接合レンズのうち、最も物体側に配置された接合レンズCLRの最も像側に配置された負レンズの媒質のd線に対する屈折率
【0030】
条件式(1-4)は、開口絞りSの像側に配置された接合レンズのうち、最も物体側に配置された接合レンズ、すなわち、開口絞りSの像側であって、この開口絞りSの最も近くに配置された接合レンズCLRの正レンズ及び負レンズの屈折率の差を規定している。この条件式(1-4)を満足することにより、正レンズの屈折率よりも負レンズの屈折率が大きくなり、諸収差、特に球面収差と軸上色収差を良好に補正することができる。条件式(1-4)の上限値を上回ると、球面収差や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(1-4)の効果を確実なものとするために、条件式(1-4)の上限値を-0.13、更に-0.15とすることがより望ましい。また、条件式(1-4)の効果をより確実なものとするために、条件式(1-4)の下限値を-0.55(すなわち、-0.55<n3-n4)、-0.53、更に-0.50とすることがより望ましい。
【0031】
また、第1の実施形態に係る光学系OLにおいて、後群GRは、開口絞りSより物体側に少なくとも1つの正の屈折力を有する接合レンズを有し、開口絞りSより像側に少なくとも1つの正の屈折力を有する接合レンズを有することが望ましい。なお、後群GRを第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とで構成する場合は、第2レンズ群G2がこれらの接合レンズを有することが望ましい。さらに、第2レンズ群G2を第2Aレンズ群G2Aと第2Bレンズ群G2Bとで構成する場合は、第2Aレンズ群G2Aがこれらの接合レンズを有することが望ましい。光学系OLにおいて、開口絞りSを挟んで接合レンズを配置することにより、像面の平坦性と、球面収差の補正とを両立することができる。このような構成としないと、収差補正に必要なレンズ面の曲率半径が小さく(曲率がきつく)なりすぎてしまい、製造が難しくなるため好ましくない。また、無理に曲率を緩くすると光学系OLが大型化してしまう。
【0032】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1-5)を満足することが望ましい。
【0033】
SAG < 0.50[mm] (1-5)
但し、
SAG:回折光学素子Lpfの回折光学面が形成されている面の有効径内でのサグ量の絶対値の最大値
【0034】
条件式(1-5)は、回折光学素子Lpfの回折光学面が形成されている面の有効径内でのサグ量の絶対値の最大値を規定している。ここで、サグ量とは、光軸に垂直な方向の高さにおける各球面の頂点の接平面から各球面までの光軸に沿った距離のことをいう。この条件式(1-5)を満足することにより、回折光学素子Lpfにおける回折光学面が形成されている面を平面、又は略平面とみなせるような緩い曲率とすることができ、回折光学素子Lpfの製造コストを抑えることができる。なお、条件式(1-5)の効果を確実なものとするために、条件式(1-5)の上限値を0.45[mm]、0.40[mm]、0.35[mm]、更に0.30[mm]とすることがより望ましい。なお、条件式(1-5)の効果をより確実なものとするために、条件式(1-5)の下限値を0.00[mm]とすることがより望ましい。
【0035】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、球面レンズのみからなることが望ましい。球面レンズのみで構成することにより、非球面レンズを用いることによる製造コストの増加や、レンズ面の精度の悪化を回避することができる。
【0036】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(1-6)を満足することが望ましい。
【0037】
25.0[°] < ω (1-6)
但し、
ω:光学系OLの半画角
【0038】
条件式(1-6)は、光学系OLの半画角を規定している。この条件式(1-6)の下限値を下回ると、収差補正に占める軸外光よりも軸上光の比率が大きくなり、上述したような対称型のレンズ構成では、球面収差や軸上色収差の補正が不十分となるので好ましくない。なお、条件式(1-6)の効果を確実なものとするために、条件式(1-6)の下限値を26.5[°]、28.0[°]、更に30.0[°]とすることがより望ましい。
【0039】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、単焦点レンズであることが望ましい。ズームレンズでは変倍時にレンズ群の間隔が変化するため、上述したような対称型のレンズ構成においては対称性が崩れ、回折光学素子Lpfによる色収差補正能力に過不足が生じるため好ましくない。また、無理に対称型のまま光学性能を維持しようとしてレンズ枚数を増やしたり、変倍時のレンズ群の移動軌跡を制約したりすると、光学系OLが大型化し、製造コストが増えるため好ましくない。
【0040】
また、第1の実施形態に係る光学系OLは、回折光学素子Lpfを1つだけ有していることが望ましい。上述した構成によると、1つの回折光学素子Lpfで良好な光学性能を得ることができ、製造コストを抑えることができる。また、回折光学素子の数が増えると、回折フレアが増えて画質を損なうため好ましくない。
【0041】
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る光学系OLは、
図1に示すように、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有し、開口絞りS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、を有し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とは、開口絞りSより物体側の最大の空気間隔で隔てられている。このように構成することにより、光学系OLの全てのレンズ面を球面で形成しても、この光学系OLの小型化を実現しつつ、良好な光学性能を得ることができる。
【0042】
また、第2の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2-1)を満足することが望ましい。
【0043】
1.70 < f/BF < 2.85 (2-1)
但し、
f:光学系OLの無限遠合焦時の全系の焦点距離
BF:光学系OLの無限遠合焦時のバックフォーカス
【0044】
条件式(2-1)は、光学系OLのバックフォーカスに対する全系の焦点距離の比を規定している。この条件式(2-1)の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなるとともに、撮像素子の入射角度特性を満たすことが難しくなるため好ましくない。なお、この条件式(2-1)の効果を確実なものとするために、条件式(2-1)の下限値を1.73、1.75、1.78、更に1.80とすることがより望ましい。また、条件式(2-1)の上限値を上回ると、光学系OLが大型化するため好ましくない。なお、条件式(2-1)の効果を確実なものとするために、条件式(2-1)の上限値を2.80、2.75、更に2.70とすることがより望ましい。
【0045】
また、第2の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2-2)を満足することが望ましい。
【0046】
0.50 < f2/f < 2.00 (2-2)
但し、
f2:無限遠合焦時の第2レンズ群G2の焦点距離
f:光学系OLの無限遠合焦時の全系の焦点距離
【0047】
条件式(2-2)は、光学系OLの全系の焦点距離に対する第2レンズ群G2の焦点距離の比を規定している。この条件式(2-2)の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなるとともに、撮像素子の入射角度特性を満たすことが難しくなるため好ましくない。なお、条件式(2-2)の効果を確実なものとするために、条件式(2-2)の下限値を0.60、0.70、更に0.75とすることがより望ましい。また、条件式(2-2)の上限値を上回ると、光学系OLが大型化するため好ましくない。なお、条件式(2-2)の効果を確実なものとするために、条件式(2-2)の上限値を1.80、1.50、1.30、1.20、更に1.10とすることがより望ましい。
【0048】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とは、開口絞りSより像側の最大空気間隔で隔てられていることが望ましい。このように構成することにより、光学系OLの全てのレンズ面を球面で形成しても、この光学系OLの小型化を実現しつつ、良好な光学性能を得ることができる。なお、空気間隔が合焦時に変化するときは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との境界は、近距離物体合焦時の最大の空気間隔とする。
【0049】
また、第2の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2-3)を満足することが望ましい。
【0050】
1.40 < Y/BF < 2.50 (2-3)
但し、
Y:光学系OLの最大像高
BF:光学系OLの無限遠合焦時のバックフォーカス
【0051】
条件式(2-3)は、光学系OLのバックフォーカスに対する最大像高の比を規定している。この条件式(2-3)の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなるとともに、撮像素子の入射角度特性を満たすことが難しくなるため好ましくない。なお、条件式(2-3)の効果を確実なものとするために、条件式(2-3)の下限値を1.45、1.50、1.53、1.55、更に1.58とすることがより望ましい。また、条件式(2-3)の上限値を上回ると、光学系OLが大型化するため好ましくない。なお、条件式(2-3)の効果を確実なものとするために、条件式(2-3)の上限値を2.45、2.40、2.20、更に2.00とすることがより望ましい。
【0052】
また、第2の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2-4)を満足することが望ましい。
【0053】
6.00 < TL/BF < 7.00 (2-4)
但し、
TL:光学系OLの無限遠合焦時の光学全長
BF:光学系OLの無限遠合焦時のバックフォーカス
【0054】
条件式(2-4)は、光学系OLのバックフォーカスに対する光学全長の比を規定している。この条件式(2-4)の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなるとともに、撮像素子の入射角度特性を満たすことが難しくなるため好ましくない。なお、条件式(2-4)の効果を確実なものとするために、条件式(2-4)の下限値を6.20、6.35、更に6.50とすることがより望ましい。また、条件式(2-4)の上限値を上回ると、光学系OLが大型化するため好ましくない。なお、条件式(2-4)の効果を確実なものとするために、条件式(2-4)の上限値を6.85、6.80、6.75、更に6.70とすることがより望ましい。
【0055】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、最も物体側のレンズL1は、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ことにより、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正することができる。最も物体側のレンズL1が負メニスカスレンズでない場合、光学系OLが大型化するため好ましくない。
【0056】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、最も物体側から2番目のレンズL2は、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ことにより、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正することができる。最も物体側から2番目のレンズL2が負メニスカスレンズでない場合、光学系OLが大型化するため好ましくない。
【0057】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、第3レンズ群G3は、少なくとも1つの像側に凸面を向けた負メニスカスレンズLn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、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正することができる。第3レンズ群G3に像側に凸面を向けた負メニスカスレンズLnが含まれていない場合、光学系OLが大型化するため好ましくない。
【0058】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、第2レンズ群G2は、開口絞りSの物体側及び像側に少なくとも1つずつの接合レンズを有していることが望ましい。開口絞りSを挟んで物体側及び像側に少なくとも1つずつの接合レンズを配置した構成とすることにより、像面の平坦性と球面収差の補正を両立することができる。このように構成しないと、収差補正に必要なレンズ面の曲率半径が小さく(曲率きつく)なりすぎていまい、製造が難しくなるため好ましくない。また、無理に曲率を緩くすると、光学系OLが大型化してしまい好ましくない。
【0059】
また、第2の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2-5)を満足することが望ましい。
【0060】
40.0[mm] < TL < 80.0[mm] (2-5)
但し、
TL:光学系OLの無限遠合焦時の光学全長
【0061】
条件式(2-5)は、光学系OLの光学全長を規定している。この条件式(2-5)の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなるとともに、撮像素子の入射角度特性を満たすことが難しくなるので好ましくない。なお、この条件式(2-5)の効果を確実なものとするために、条件式(2-5)の下限値を45.0[mm]、50.0[mm]、更に58.0[mm]とすることがより望ましい。また、条件式(2-5)の上限値を上回ると、光学系OLが大型化するため好ましくない。なお、この条件式(2-5)の効果を確実なものとするために、条件式(2-5)の上限値を75.0[mm]、70.0[mm]、更に67.0[mm]とすることがより望ましい。
【0062】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、無限遠から近距離物体への合焦時に、光学系OL全体を物体側に移動させること(全体繰り出し)が望ましい。このように構成することにより、合焦時の像面の変動が少なくなり、良好な光学性能を得ることができる。
【0063】
また、第2の実施形態に係る光学系OLにおいて、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する第2Aレンズ群G2Aと、正の屈折力を有する第2Bレンズ群G2Bと、を有することが望ましい。この構成の場合、無限遠から近距離物体への合焦は、全体繰り出しではなく、第2Bレンズ群G2Bを物体側に移動させる。このように構成することにより、合焦時の像面の変動が少なくなり、良好な光学性能を得ることができる。また、開口絞りSとその物体側及び像側に配置された接合レンズからなる第2Aレンズ群G2Aと第3レンズ群G3との間に、正の屈折力を有するレンズ群(又はレンズ成分)である第2Bレンズ群G2Bを配置し、この第2Bレンズ群G2Bを光軸方向に移動させて合焦することにより、合焦時に移動するレンズ群が小さくなり、合焦のための機構の小型化と光学性能を両立させることができる。
【0064】
また、第2の実施形態に係る光学系OLは、以下に示す条件式(2-6)を満足することが望ましい。
【0065】
0.70 < f2A/f < 1.20 (2-6)
但し、
f2A:第2Aレンズ群G2Aの焦点距離
f:光学系OLの無限遠合焦時の全系の焦点距離
【0066】
条件式(2-6)は、光学系OLの全系の焦点距離に対する第2Aレンズ群G2Aの焦点距離の比を規定している。この条件式(2-6)の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなるとともに、撮像素子の入射角度特性を満たすことが難しくなるため好ましくない。なお、条件式(2-6)の効果を確実なものとするために、条件式(2-6)の下限値を0.75、更に0.80とすることがより望ましい。また、条件式(2-6)の上限値を上回ると、光学系OLが大型化するため好ましくない。なお、条件式(2-6)の効果を確実なものとするために、条件式(2-6)の上限値を1.15、1.10、1.05、更に1.02とすることがより望ましい。
【0067】
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。
【0068】
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17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ー)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(撮像素子)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ー)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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
本実施形態では、2群又は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、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、特に境界を指定しない限りは、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。
【0072】
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群としても良い。この場合、合焦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、光学系OL全体または第2レンズ群G2の少なくとも一部を合焦群とし、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、合焦群は単レンズ又は1つのレンズ成分から構成するのが好ましい。
【0073】
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群としてもよい。
【0074】
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。
【0075】
開口絞りSは、第2レンズ群G2内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。
【0076】
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。
【0077】
以下、本実施形態に係る光学系OLの製造方法の概略を、
図18を参照して説明する。まず、負の屈折力を有する第1レンズ群G1、及び、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRを準備する(ステップS100)。次に、後群GRに、少なくとも1つの回折光学素子Lpfを配置し(ステップS200)、第1レンズ群G1と後群GRとを、開口絞りSより物体側の最大の空気間隔で隔てられているように配置する(ステップS300)。そして、これらのレンズ群を、所定の条件(例えば、上述した条件式(1-1)や条件式(2-1))を満たすように配置する(ステップS400)。
【0078】
上述したように、従来、負正負の対称型の屈折力配置を用いたいわゆるビオゴン型の光学系が知られている。この光学系を用いると、少ないレンズ枚数で広い画角にわたって良好な結像性能を得ることができるが、小型化すると焦点距離に対してバックフォーカスを確保することが難しいため、ミラーボックスを有する一眼レフカメラにおいてはあまり積極的に採用されず、レトロフォーカス型の光学系を用いることが一般的であった。しかしながら、昨今のミラーレスカメラ用のレンズにおいてはバックフォーカスを短くすることができるため、再び対称型のレンズ構成が注目されつつある。
【0079】
いわゆるビオゴン型の光学系では、その対称性を利用して、主に絞りを含む中央の正の屈折力を有するレンズ群で軸上収差を、その前後の負の屈折力を有するレンズ群で軸外の収差を補正することが一般的である。この際、中央の正の屈折力を有するレンズ群で曲率半径が小さく屈折力の強い接合面を用いることで軸上色収差の補正を行うと、画角の大きい光束に対しては接合面への光線入射角が軸上の光束とは大きく異なるため、特に瞳の周辺に行くにしたがって色収差補正が不十分となり、波長ごとに像面の傾きが異なる現象が発生する。
【0080】
これに対し、回折光学面を有する回折レンズ(回折光学素子Lpf)は任意の曲率のレンズ面に形成することができ、正の屈折力を持ちながらもアッベ数相当値としては-3.453という強い負レンズの色消し効果を持つ。したがって、本実施形態にかかる光学系OLは、開口絞りSの近傍の正の屈折力を有するレンズ群に略平面上に形成された回折光学面を配置することで、上述した回折レンズの性質と対称型の光学配置の組み合わせにより、主にミラーレスカメラ用の小型広角レンズとして、小型で簡略なレンズ構成でありながら極めて優れた像面平坦性と色収差補正を実現するものである。
【0081】
以上より、全てのレンズ面を球面で形成しても、小型化を実現しつつ、良好な光学性能を有する光学系、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0082】
【0083】
各実施例において、回折光学素子Lpfの回折光学面の位相形状ψは、次式(a)によって表される。
【0084】
ψ(h,n)
= (2π/(n×λ0))×(C2h2+C4h4+C6h6) (a)
但し、
h:光軸に対する垂直方向の高さ
n:回折光の次数
λ0:設計波長
Ci:位相係数(i=2,4,6)
【0085】
また、任意の波長λ、任意の回折次数nに対する式(a)で表される回折光学面の屈折力φDは、最も低次の位相係数C2を用いて、次式(b)のように表される。
【0086】
φD(λ,n) = -2×C2×n×λ/λ0 (b)
【0087】
なお、各実施例の表中において、回折光学面には面番号の右側に*印を付している。
【0088】
また、各実施例において、「E-n」は「×10-n」を示す。
【0089】
[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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。
【0090】
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11(L1)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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21(L2)、両凸正レンズL22と両凹負レンズL23とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、及び、回折光学素子Lpfと物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL24と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL25とを接合した接合正レンズCLRで構成されている。また、第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31(Ln)で構成されている。このように、この第1実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2レンズ群G2に含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する正メニスカスレンズL24の物体側のレンズ面に配置されている。
【0091】
この光学系OL1は、無限遠から近距離物体への合焦時に、光学系OL1全体を物体側に移動させるように構成されている。
【0092】
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は光学全長、及び、BFはバックフォーカスであって、無限遠合焦時の値を表している。ここで、光学全長TLは、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、最も像側のレンズ面(第13面)から像面Iまでの光軸上の距離を示している。なお、光学全長TL及びバックフォーカスBFの値は、空気換算長である。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、第6欄Er(回折光学面の値のみ示す)は有効径を示している。また、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、回折光学素子Lpfは回折光学面の情報のみを示している。なお、レンズ群焦点距離は第1~第3レンズ群G1~G3各々の始面の番号と焦点距離を示している。
【0093】
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。
【0094】
(表1)第1実施例
[全体諸元]
f = 23.981
FNO = 2.871
ω[°] = 30.987
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 59.023
BF(空気換算長)= 8.978
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 16.03861 1.200 1.67790 50.67
2 10.94624 8.099
3 12.21850 1.200 1.67000 57.35
4 9.90966 6.512
5 25.31860 4.928 1.78590 44.17
6 -11.52570 1.200 1.60342 38.03
7 124.95862 1.124
8 ∞ 3.651 開口絞りS
9* -57.25408 6.452 1.69680 55.52 5.230
10 -8.03258 1.200 1.85026 32.35
11 -15.36411 13.279
12 -12.08909 1.200 1.48749 70.32
13 -25.71286 BF
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G1 1 -56.208
後群GR 3 21.740
第2レンズ群G2 3 20.486
第3レンズ群G3 12 -48.195
【0095】
この光学系OL1において、第9面は回折光学面である。以下の表2に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0096】
(表2)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
9 546.1 1 -6.89587E-04 1.78844E-05 -1.78350E-07
【0097】
また、この光学系OL1において、バックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表3に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。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、fは焦点距離、βは倍率を示している。この説明は、以降の実施例においても同様である。
【0098】
(表3)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 23.981 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 731.885 245.138
BF 8.978 9.769 11.373
【0099】
この光学系OL1の無限遠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、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の最大値を示し、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)、FはF線(λ=486.1nm)、CはC線(λ=656.3nm)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。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。
【0100】
[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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。
【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負メニスカスレンズL11(L1)、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12(L2)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と両凹負レンズL22とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、及び、物体側に凹面を向けた平凹負レンズL23と回折光学素子Lpfと像側に凸面を向けた平凸正レンズL24と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL25とを接合した接合正レンズCLR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、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31(Ln)、及び、両凸正レンズL32で構成されている。このように、この第2実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2レンズ群G2に含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する平凹負レンズL23と平凸正レンズL24との接合面に配置されている。
【0102】
この光学系OL2は、無限遠から近距離物体への合焦時に、光学系OL2全体を物体側に移動させるように構成されている。
【0103】
以下の表4に、光学系OL2の諸元の値を掲げる。
【0104】
(表4)第2実施例
[全体諸元]
f = 23.984
FNO = 2.874
ω[°] = 31.481
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 59.030
BF(空気換算長)= 8.980
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 19.88343 1.500 1.48749 70.32
2 10.40841 4.831
3 12.07334 1.500 1.48749 70.32
4 9.37509 7.742
5 24.38560 4.999 1.79952 42.09
6 -11.51863 1.500 1.59270 35.27
7 237.61201 1.065
8 ∞ 1.327 開口絞りS
9 -41.05505 1.500 1.65844 50.83
10* ∞ 5.324 1.65844 50.83 5.124
11 -8.42080 1.200 2.00100 29.12
12 -13.84080 13.962
13 -11.33895 1.500 1.62588 35.72
14 -24.64630 0.100
15 269.00940 2.000 2.00100 29.12
16 -101.84874 BF
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G1 1 -30.759
後群GR 4 18.782
第2レンズ群G2 4 18.278
第3レンズ群G3 13 -71.479
【0105】
この光学系OL2において、第10面は回折光学面である。以下の表5に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0106】
(表5)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
10 587.6 1 -8.51119E-04 1.13845E-05 -1.14338E-07
【0107】
また、この光学系OL2において、バックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表6に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0108】
(表6)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 23.984 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 731.393 244.584
BF 8.980 9.771 11.376
【0109】
この光学系OL2の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
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。
【0110】
[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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。更に、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する第2Aレンズ群G2Aと、正の屈折力を有する第2Bレンズ群G2Bとで構成されている。
【0111】
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(L1)、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12(L2)で構成されている。また、第2Aレンズ群G2Aは、物体側から順に、両凸正レンズL21と両凹負レンズL22とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、及び、回折光学素子Lpfと両凸正レンズL23と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とを接合した接合正レンズCLRで構成されている。また、第2Bレンズ群G2Bは、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL25で構成されている。また、第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31(Ln)で構成されている。このように、この第3実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2Aレンズ群G2Aに含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する両凸正レンズL23の物体側のレンズ面に配置されている。
【0112】
この光学系OL3は、無限遠から近距離物体への合焦時に、第2Bレンズ群G2Bを物体側に移動させるように構成されている。
【0113】
以下の表7に、光学系OL3の諸元の値を掲げる。
【0114】
(表7)第3実施例
[全体諸元]
f = 23.988
FNO = 4.050
ω[°] = 31.380
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 58.983
BF(空気換算長)= 8.983
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 21.36199 1.500 1.48749 70.32
2 10.05274 1.469
3 11.41554 1.500 1.48749 70.32
4 9.64234 9.540
5 26.02343 5.040 1.80440 39.61
6 -11.02102 1.500 1.63980 34.55
7 59.58547 1.146
8 ∞ 4.122 開口絞りS
9* 295.87946 5.821 1.51823 58.82 4.821
10 -8.00000 1.200 2.00100 29.12
11 -11.87330 D11
12 -110.05544 1.973 2.00100 29.12
13 -47.98308 D13
14 -15.48090 1.500 1.51742 52.20
15 -176.87577 BF
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G1 1 -31.687
後群GR 5 18.228
第2レンズ群G2 5 19.888
第2Aレンズ群G2A 5 19.868
第2Bレンズ群G2B 12 83.660
第3レンズ群G3 14 -32.894
【0115】
この光学系OL3において、第9面は回折光学面である。以下の表8に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0116】
(表8)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
9 546.1 1 -7.42734E-04 1.37826E-05 -2.86196E-07
【0117】
また、この光学系OL3において、第2Aレンズ群G2Aと第2Bレンズ群G2Bとの軸上空気間隔D11、第2Bレンズ群G2Bと第3レンズ群G3Bとの軸上空気間隔D13、及び、バックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表9に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0118】
(表9)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 23.988 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 709.099 223.276
D11 8.955 7.287 4.391
D13 4.736 6.404 9.299
BF 8.983 8.991 9.006
【0119】
この光学系OL3の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
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。
【0120】
[第4実施例]
図7は、第4実施例に係る光学系OL4の構成を示す図である。この光学系OL4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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。更に、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する第2Aレンズ群G2Aと、正の屈折力を有する第2Bレンズ群G2Bとで構成されている。
【0121】
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(L1)、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12(L2)で構成されている。また、第2Aレンズ群G2Aは、物体側から順に、両凸正レンズL21と両凹負レンズL22とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、及び、回折光学素子Lpfと物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とを接合した接合正レンズCLRで構成されている。また、第2Bレンズ群G2Bは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL25と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL26とを接合した接合正レンズで構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31(Ln)、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL32で構成されている。このように、この第4実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2Aレンズ群G2Aに含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する正メニスカスレンズL23の物体側のレンズ面に配置されている。
【0122】
この光学系OL4は、無限遠から近距離物体への合焦時に、第2Bレンズ群G2Bを物体側に移動させるように構成されている。
【0123】
以下の表10に、光学系OL4の諸元の値を掲げる。
【0124】
(表10)第4実施例
[全体諸元]
f = 23.988
FNO = 4.215
ω[°] = 31.442
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 58.983
BF(空気換算長)= 8.983
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 21.24797 1.500 1.55041 63.30
2 9.12680 2.063
3 12.74601 1.500 1.48749 70.32
4 11.16905 7.354
5 26.10580 4.158 1.79791 34.93
6 -10.44097 1.500 1.64417 30.27
7 85.60711 1.107
8 ∞ 4.052 開口絞りS
9* -308.44886 5.668 1.59902 59.56 4.812
10 -8.00000 1.200 2.00100 29.12
11 -12.45555 D11
12 -124.00125 1.518 1.48749 70.32
13 -124.02496 1.899 1.95743 31.05
14 -52.55027 D14
15 -15.04770 1.500 1.75500 52.34
16 -40.53560 0.100
17 791.75533 1.501 1.75500 52.34
18 928.14834 BF
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G1 1 -26.168
後群GR 5 16.935
第2レンズ群G2 5 18.894
第2Aレンズ群G2A 5 18.625
第2Bレンズ群G2B 12 93.515
第3レンズ群G3 15 -32.655
【0125】
この光学系OL4において、第9面は回折光学面である。以下の表11に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0126】
(表11)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
9 546.1 1 -6.26395E-04 1.24962E-05 -2.29715E-07
【0127】
また、この光学系OL4において、第2Aレンズ群G2Aと第2Bレンズ群G2Bとの軸上空気間隔D11、第2Bレンズ群G2Bと第3レンズ群G3Bとの軸上空気間隔D14、及び、バックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表12に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0128】
(表12)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 23.988 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 712.061 226.190
D11 8.692 7.098 4.363
D14 4.688 6.321 9.147
BF 8.983 8.989 9.003
【0129】
この光学系OL4の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
図8に示す。これらの各収差図より、この光学系OL4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。
【0130】
[第5実施例]
図9は、第5実施例に係る光学系OL5の構成を示す図である。この光学系OL5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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。更に、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する第2Aレンズ群G2Aと、正の屈折力を有する第2Bレンズ群G2Bとで構成されている。
【0131】
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(L1)、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12(L2)で構成されている。また、第2Aレンズ群G2Aは、物体側から順に、両凸正レンズL21と両凹負レンズL22とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、及び、回折光学素子Lpfと両凸正レンズL23と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とを接合した接合正レンズCLRで構成されている。また、第2Bレンズ群G2Bは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL25と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL26とを接合した接合正レンズで構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31、及び、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32(Ln)で構成されている。このように、この第5実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2Aレンズ群G2Aに含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する両凸正レンズL23の物体側のレンズ面に配置されている。
【0132】
この光学系OL5は、無限遠から近距離物体への合焦時に、第2Bレンズ群G2Bを物体側に移動させるように構成されている。
【0133】
以下の表13に、光学系OL5の諸元の値を掲げる。
【0134】
(表13)第5実施例
[全体諸元]
f = 18.293
FNO = 4.002
ω[°] = 39.062
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 58.989
BF(空気換算長)= 8.989
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 17.96245 1.125 1.81437 42.33
2 10.16460 3.568
3 24.56861 1.125 1.48749 70.32
4 13.76218 7.884
5 28.10367 6.309 2.00100 29.12
6 -12.39694 1.125 1.80089 22.94
7 209.32730 3.028
8 ∞ 4.094 開口絞りS
9* 233.13868 6.087 1.48749 70.32 4.881
10 -8.00000 0.900 1.88875 25.36
11 -15.07175 D11
12 -356.60228 2.631 2.00100 29.12
13 -25.92059 2.087 1.48749 70.32
14 -18.92698 D14
15 87.06521 1.125 1.48749 70.32
16 23.51537 5.579
17 -10.56837 1.500 1.95757 27.65
18 -15.79295 BF
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G1 1 -20.092
後群GR 5 16.448
第2レンズ群G2 5 17.531
第2Aレンズ群G2A 5 19.748
第2Bレンズ群G2B 12 23.634
第3レンズ群G3 15 -23.718
【0135】
この光学系OL5において、第9面は回折光学面である。以下の表14に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0136】
(表14)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
9 546.1 1 -8.15028E-04 1.49786E-05 -4.57919E-07
【0137】
また、この光学系OL5において、第2Aレンズ群G2Aと第2Bレンズ群G2Bとの軸上空気間隔D11、第2Bレンズ群G2Bと第3レンズ群G3Bとの軸上空気間隔D14、及び、バックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表15に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0138】
(表15)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 18.293 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 542.354 171.140
D11 0.874 0.612 0.100
D14 0.959 1.261 1.863
BF 8.989 8.993 9.002
【0139】
この光学系OL5の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
図10に示す。これらの各収差図より、この光学系OL5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。
【0140】
[第6実施例]
図11は、第6実施例に係る光学系OL6の構成を示す図である。この光学系OL6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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。更に、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する第2Aレンズ群G2Aと、正の屈折力を有する第2Bレンズ群G2Bとで構成されている。
【0141】
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(L1)、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12(L2)で構成されている。また、第2Aレンズ群G2Aは、物体側から順に、両凸正レンズL21と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL22とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、及び、回折光学素子Lpfと像側に凸面を向けた平凸正レンズL23と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とを接合した接合正レンズCLRで構成されている。また、第2Bレンズ群G2Bは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL25と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL26とを接合した接合正レンズで構成されている。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31、及び、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32(Ln)で構成されている。このように、この第6実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2Aレンズ群G2Aに含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する平凸正レンズL23の物体側のレンズ面に配置されている。
【0142】
この光学系OL6は、無限遠から近距離物体への合焦時に、第2Bレンズ群G2Bを物体側に移動させるように構成されている。
【0143】
以下の表16に、光学系OL6の諸元の値を掲げる。
【0144】
(表16)第6実施例
[全体諸元]
f = 16.496
FNO = 3.982
ω[°] = 41.989
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 58.991
BF(空気換算長)= 8.991
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 17.95551 1.500 1.90366 31.27
2 9.45663 3.974
3 30.53518 1.500 1.75500 52.33
4 14.24498 4.706
5 24.53863 9.521 2.00100 29.12
6 -10.81292 1.500 1.80809 22.74
7 -80.96594 3.487
8 ∞ 3.240 開口絞りS
9* ∞ 5.332 1.51680 64.13 4.000
10 -8.00000 1.200 1.90200 25.26
11 -16.62411 D11
12 -217.69362 2.216 2.00100 29.12
13 -30.90633 2.178 1.75500 52.33
14 -19.04082 D14
15 41.88173 1.500 1.60311 60.69
16 22.19367 5.631
17 -9.53474 1.500 1.80809 22.74
18 -13.81902 BF
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G1 1 -13.537
後群GR 5 14.761
第2レンズ群G2 5 17.613
第2Aレンズ群G2A 5 16.089
第2Bレンズ群G2B 12 23.208
第3レンズ群G3 15 -28.393
【0145】
この光学系OL6において、第9面は回折光学面である。以下の表17に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0146】
(表17)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
9 546.1 1 -9.28322E-04 2.02885E-05 -7.96094E-07
【0147】
また、この光学系OL6において、第2Aレンズ群G2Aと第2Bレンズ群G2Bとの軸上空気間隔D11、第2Bレンズ群G2Bと第3レンズ群G3Bとの軸上空気間隔D14、及び、バックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表18に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0148】
(表18)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 16.496 - -
β - -0.032 -0.100
D0 ∞ 500.000 154.218
D11 0.915 0.645 0.100
D14 0.100 0.404 1.028
BF 8.991 8.994 9.002
【0149】
この光学系OL6の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
図12に示す。これらの各収差図より、この光学系OL6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。
【0150】
[第7実施例]
図13は、第7実施例に係る光学系OL7の構成を示す図である。この光学系OL7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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。
【0151】
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(L1)、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12(L2)、及び、物体側に凸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と両凹負レンズL22とを接合した接合正レンズCLF、開口絞りS、回折光学素子Lpfと物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とを接合した接合正レンズCLRで構成されている。また、第3レンズ群G3は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31(Ln)で構成されている。このように、この第7実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2レンズ群G2に含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する正メニスカスレンズL23の物体側のレンズ面に配置されている。
【0152】
この光学系OL7は、無限遠から近距離物体への合焦時に、光学系OL7全体を物体側に移動させるように構成されている。
【0153】
以下の表19に、光学系OL7の諸元の値を掲げる。
【0154】
(表19)第7実施例
[全体諸元]
f = 23.976
FNO = 4.006
ω[°] = 42.857
Y = 21.6
TL(空気換算長)= 59.034
BF(空気換算長)= 8.974
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 40.87493 1.200 1.68893 31.07
2 12.55162 3.939
3 16.61277 1.200 1.75500 52.33
4 11.88168 2.197
5 18.93858 2.521 2.00100 29.12
6 31.94129 5.922
7 27.45496 4.189 1.74100 52.76
8 -13.20340 1.200 1.53996 59.52
9 469.28604 1.025
10 ∞ 2.876 開口絞りS
11* -71.41699 5.782 1.56384 60.71 5.091
12 -8.00000 1.200 2.00100 29.12
13 -12.44706 15.610
14 -12.73486 1.200 1.83400 37.18
15 -21.65004 BF
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G1 1 -33.304
後群GR 7 18.813
第2レンズ群G2 7 19.495
第3レンズ群G3 14 -39.499
【0155】
この光学系OL7において、第11面は回折光学面である。以下の表20に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0156】
(表20)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
11 546.1 1 -7.75911E-04 1.42453E-05 -2.83676E-07
【0157】
また、この光学系OL7においてバックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表21に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0158】
(表21)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 23.976 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 730.000 250.000
BF 8.974 9.772 11.367
【0159】
この光学系OL7の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
図14に示す。これらの各収差図より、この光学系OL7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。
【0160】
[第8実施例]
図15は、第8実施例に係る光学系OL8の構成を示す図である。この光学系OL8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、正の屈折力を有し、開口絞りSを有する後群GRと、を有して構成されている。また、後群GRは、物体側から順に、正の屈折力を有し、開口絞りS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とで構成されている。
【0161】
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11(L1)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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21(L2)、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ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CLF、開口絞りS、物体側に凹面を向けた平凹負レンズL25と回折光学素子Lpfと物体側に凸面を向けた平凸正レンズL26と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL27とを接合した接合正レンズCLR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、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL31(Ln)、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。このように、この第8実施例において回折光学素子Lpfは、後群GRを構成する第2レンズ群G2に含まれる接合レンズであって、開口絞りSの像側に隣接する接合正レンズCLRを構成する平凹負レンズL25と平凸正レンズL26との接合面に配置されている。
【0162】
この光学系OL8は、無限遠から近距離物体への合焦時に、光学系OL8全体を物体側に移動させるように構成されている。
【0163】
以下の表22に、光学系OL8の諸元の値を掲げる。
【0164】
(表22)第8実施例
[全体諸元]
f = 23.994
FNO = 2.104
ω[°] = 31.750
Y = 14.4
TL(空気換算長)= 65.988
BF(空気換算長)= 9.987
[レンズデータ]
m r d nd νd Er
物面 ∞ D0
1 19.57950 1.500 1.64687 54.08
2 12.11150 9.004
3 13.60580 1.500 1.80809 22.74
4 10.67270 1.643
5 15.41970 1.547 2.00100 29.12
6 14.62640 4.307
7 27.42500 6.145 1.96647 30.61
8 -12.20390 1.500 1.69840 26.86
9 108.97430 1.246
10 ∞ 1.469 開口絞りS
11 -51.78240 1.500 1.65844 50.83
12* ∞ 7.334 1.65844 50.83 6.860
13 -9.06798 1.200 1.88192 25.13
14 -16.39399 12.506
15 -12.27896 1.500 1.59406 35.11
16 -21.46146 0.100
17 -616.69357 2.000 2.00100 29.12
18 -70.29584 BF
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G1 1 -53.293
後群GR 3 23.920
第2レンズ群G2 3 21.907
第3レンズ群G3 15 -168.822
【0165】
この光学系OL8において、第12面は回折光学面である。以下の表23に回折光学面データ、すなわち設計波長λ0、次数n並びに各位相係数C2、C4、C6の値を示す。
【0166】
(表23)
[回折光学面データ]
m λ0 n C2 C4 C6
12 587.6 1 -7.68732E-04 8.84819E-06 -1.01108E-07
【0167】
また、この光学系OL8においてバックフォーカスBFは合焦時に変化する。次の表24に、無限遠合焦時、中間距離物体合焦時及び近距離物体合焦時における可変間隔を示す。
【0168】
(表24)
[可変間隔データ]
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
f 23.994 - -
β - -0.033 -0.100
D0 ∞ 727.075 239.044
BF 9.987 10.777 12.384
【0169】
この光学系OL8の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を
図16に示す。これらの各収差図より、この光学系OL8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。
【0170】
[条件式対応値]
第1実施例~第8実施例における条件式(1-1)~(1-6)、(2-1)~(2-6)の対応値を以下の表25に示す。
【0171】
(表25)
(1-1)fpf/f
(1-2)Dpf/TL
(1-3)n1-n2
(1-4)n3-n4
(1-5)SAG
(1-6)ω
(2-1)f/BF
(2-2)f2/f
(2-3)Y/BF
(2-4)TL/BF
(2-5)TL
(2-6)f2A/f
第1実施例 第2実施例 第3実施例 第4実施例
fpf 673.862 587.462 625.644 741.844
Dpf 3.651 2.827 4.122 4.052
(1-1) 28.100 24.494 26.082 30.925
(1-2) 0.062 0.048 0.070 0.069
(1-3) 0.182 0.207 0.165 0.154
(1-4) -0.153 -0.343 -0.483 -0.402
(1-5) 0.239 0.000 0.039 0.037
(1-6) 30.987 31.481 31.380 31.442
(2-1) 2.671 2.671 2.670 2.670
(2-2) 0.854 0.762 0.829 0.788
(2-3) 1.604 1.604 1.603 1.603
(2-4) 6.572 6.570 6.568 6.568
(2-5) 59.023 59.030 58.983 58.983
(2-6) - - 0.828 0.776
第5実施例 第6実施例 第7実施例 第8実施例
fpf 570.149 500.567 598.892 650.422
Dpf 4.094 3.240 2.876 2.969
(1-1) 31.168 30.345 24.979 27.101
(1-2) 0.069 0.055 0.049 0.045
(1-3) 0.200 0.192 0.201 0.268
(1-4) -0.401 -0.383 -0.437 -0.223
(1-5) 0.051 0.000 0.174 0.000
(1-6) 39.062 41.989 42.857 31.750
(2-1) 2.035 1.835 2.672 2.400
(2-2) 0.958 1.068 0.813 0.913
(2-3) 1.602 1.602 2.407 1.440
(2-4) 6.564 6.562 6.575 6.600
(2-5) 58.989 58.991 59.034 65.988
(2-6) 1.080 0.975 - -