(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】P2024062005
(43)【公開日】2024-05-09
(54)【発明の名称】結像光学系
(51)【国際特許分類】
G02B 13/04 20060101AFI20240430BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20240430BHJP
【FI】
G02B13/04 D
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022169724
(22)【出願日】2022-10-24
(71)【出願人】
【識別番号】000131326
【氏名又は名称】株式会社シグマ
(72)【発明者】
【氏名】田之上 大地
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA02
2H087KA03
2H087LA03
2H087MA07
2H087PA08
2H087PA09
2H087PA17
2H087PA18
2H087PB09
2H087PB10
2H087QA02
2H087QA06
2H087QA17
2H087QA22
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA39
2H087QA41
2H087QA46
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA32
2H087RA42
2H087RA43
2H087RA44
(57)【要約】
【課題】ミラーレス一眼カメラに好適な小型の超広角レンズに適用可能な結像光学系を提供する。
【解決手段】本発明の結像光学系は、物体側から順に、正または負の屈折力を有する第1レンズ群G1、開口絞りS、正の屈折力を有する第2レンズ群G2、負の屈折力を有する第3レンズ群G3から構成され、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第2レンズ群G2が物体側へ移動し、第1レンズ群G1、開口絞りS、第3レンズ群G3は固定であり、第2レンズ群G2は正レンズ2枚と負レンズ1枚を有し、所定の条件式を満足することを特徴とする。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に、正または負の屈折力を有する第1レンズ群G1、開口絞りS、正の屈折力を有する第2レンズ群G2、負の屈折力を有する第3レンズ群G3から構成され、
無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第2レンズ群G2が物体側へ移動し、前記第1レンズ群G1、前記開口絞りS、前記第3レンズ群G3は固定であり、
前記第2レンズ群G2は正レンズ2枚と負レンズ1枚を有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする結像光学系。
(1)-3.20<fG3/f<-1.80
(2)νd2p>70.0
fG3:前記第3レンズ群G3の焦点距離
f:無限遠合焦時の結像光学系全体の焦点距離
νd2p:前記第2レンズ群G2が有する正レンズの最大アッベ数
【請求項2】
前記第1レンズ群G1は最も物体側から順に連続して配置された2枚の負レンズを有することを特徴とする請求項1に記載の結像光学系。
【請求項3】
前記第1レンズ群G1は最も像側に、像側に凸形状のレンズ面を有し、
以下の条件を満たす請求項1、または請求項2に記載の結像光学系。
(3)-2.5<RG1R/f<-0.7
RG1R:前記1レンズ群G1の最も像側のレンズ面の曲率半径
【請求項4】
以下の条件式を満たす請求項1、または請求項2に記載の結像光学系。
(4)-0.25<f/fG1<0.30
fG1:前記第1レンズ群G1の焦点距離
【請求項5】
以下の条件式を満たす請求項1、または請求項2に記載の結像光学系。
(5)3.0<LT/f<5.0
LT:無限遠合焦時の結像光学系の最も物体側の面から像面までの距離
【請求項6】
以下の条件式を満たす請求項1、または請求項2に記載の結像光学系。
(6)2ω>85.0°
2ω:無限遠合焦時の結像光学系の画角
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどに用いられる撮影用レンズに好適な結像光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
近年のレンズ交換式カメラは、ミラーレス一眼カメラが主流となり、従来の主流であった一眼レフカメラからミラーが取り除かれたことで、大型の撮影素子を使用しながらカメラボディの小型化がなされている。そのため、カメラボディに合わせて、撮影用レンズにおいても小型化が望まれている。
【0003】
またミラーが取り除かれたことで、撮影用レンズの最も像側の面から撮影素子までの距離、いわゆるバックフォーカスを従来の一眼レフカメラより短くすることが可能となった。これにより、特に焦点距離が短い超広角レンズは、焦点距離に対してバックフォーカスの確保が容易となったため、ミラーレス一眼カメラに適した撮影用レンズが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許5691854号公報
【特許文献2】特許6587052号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載の撮影レンズは、バックフォーカスが長いためミラーレス一眼カメラ用に適していない。そのため撮像素子の大きさに対して光学全長が長く、小型化が不十分である。
【0006】
特許文献2に記載のインナーフォーカス式レンズは、バックフォーカスが短い超広角レンズの光学系である。しかし第3レンズ群の屈折力が弱いため、第3レンズ群よりも前の像を第3レンズ群で増倍することができず、短いバックフォーカスにもかかわらず小型化が十分に行われていない。
【0007】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ミラーレス一眼カメラに好適な小型の超広角レンズに適用可能な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】
【0008】
前述の課題を解決するために、本発明の結像光学系は、物体側から順に、正または負の屈折力を有する第1レンズ群G1、開口絞りS、正の屈折力を有する第2レンズ群G2、負の屈折力を有する第3レンズ群G3から構成され、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第2レンズ群G2が物体側へ移動し、第1レンズ群G1、開口絞りS、第3レンズ群G3は固定であり、第2レンズ群G2は正レンズ2枚と負レンズ1枚を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
(1)-3.20<fG3/f<-1.80
(2)νd2p>70.0
fG3:第3レンズ群G3の焦点距離
f:無限遠合焦時の結像光学系全体の焦点距離
νd2p:第2レンズ群G2が有する正レンズの最大アッベ数
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ミラーレス一眼カメラに好適な小型の超広角レンズに適用可能な結像光学系を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の結像光学系の実施例1に係るレンズ構成図である。
【
図2】実施例1の結像光学系の撮影距離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125mmにおける縦収差図である。
【
図4】実施例1の結像光学系の撮影距離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125mm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に係るレンズ構成図である。
【
図7】実施例2の結像光学系の撮影距離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126mmにおける縦収差図である。
【
図9】実施例2の結像光学系の撮影距離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126mm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に係るレンズ構成図である。
【
図12】実施例3の結像光学系の撮影距離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118mmにおける縦収差図である。
【
図14】実施例3の結像光学系の撮影距離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118mm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に係るレンズ構成図である。
【
図17】実施例4の結像光学系の撮影距離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123mmにおける縦収差図である。
【
図19】実施例4の結像光学系の撮影距離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123mm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に係るレンズ構成図である。
【
図22】実施例5の結像光学系の撮影距離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126mmにおける縦収差図である。
【
図24】実施例5の結像光学系の撮影距離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126mm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に係るレンズ構成図である。
【
図27】実施例6の結像光学系の撮影距離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126mmにおける縦収差図である。
【
図29】実施例6の結像光学系の撮影距離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126mm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に係るレンズ構成図である。
【
図32】実施例7の結像光学系の撮影距離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126mmにおける縦収差図である。
【
図34】実施例7の結像光学系の撮影距離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126mmにおける横収差図である。
【
図36】本発明の結像光学系の実施例8に係るレンズ構成図である。
【
図37】実施例8の結像光学系の撮影距離無限遠における縦収差図である。
【
図38】実施例8の結像光学系の撮影距離130mmにおける縦収差図である。
【
図39】実施例8の結像光学系の撮影距離無限遠における横収差図である。
【
図40】実施例8の結像光学系の撮影距離130mmにおける横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の結像光学系は、
図1、
図6、
図11、
図16、
図21、
図26、
図31、
図36の各実施例のレンズ構成図に示される通り、物体側から順に、正または負の屈折力を有する第1レンズ群G1、開口絞りS、正の屈折力を有する第2レンズ群G2、負の屈折力を有する第3レンズ群G3から構成され、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第2レンズ群G2が物体側へ移動し、第1レンズ群G1、開口絞りS、第3レンズ群G3は固定であり、第2レンズ群G2は正レンズ2枚と負レンズ1枚を有し、以下の条件式を満足することを特徴としている。
(1)-3.20<fG3/f<-1.80
(2)νd2p>70.0
fG3:第3レンズ群G3の焦点距離
f:無限遠合焦時の結像光学系全体の焦点距離
νd2p:第2レンズ群G2内の正レンズの最大アッベ数
【0012】
フォーカス群である第2レンズ群G2の像側に、固定群として負の屈折力を持つ第3レンズ群G3を配置することで、フォーカス敏感度が大きくなり、合焦時に必要なフォーカス群の移動量を小さくすることができ、小型化が可能となる。
【0013】
第2レンズ群G2が有する正レンズと負レンズは、それぞれ単レンズで構成される。単レンズは、単一の球面レンズや、非球面レンズ、空気間隔を介することなく1枚の単レンズと樹脂とが一体化した複合レンズとが含まれる。また、第2レンズ群G2内の正レンズと負レンズは接合されていてもよい。
【0014】
第2レンズ群G2は正の屈折力を有し、正レンズを2枚有することで正の屈折力を分担し、球面収差とコマ収差を良好に補正することに有利となる。また第2レンズ群G2に負レンズを1枚有することで、フォーカシングによる軸上色収差、および倍率色収差の変動の抑制に有利となる。
【0015】
条件式(1)は、第3レンズ群G3の焦点距離と無限遠合焦状態における結像光学系全体の焦点距離の比を規定するものである。条件式(1)を満足することで、良好に収差補正をしつつ小型化を達成することが可能となる。
【0016】
条件式(1)の上限を越えて第3レンズ群G3の負の屈折力が強くなると、光学系全体の焦点距離に対して第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の合成焦点距離を短くする必要があるため、第2レンズ群G2までの残存収差が発生しやすくなり、かつ残存収差が拡大されやすくなるので、好ましくない。条件式(1)の下限を越えて第3レンズ群G3の負の屈折力が弱くなると、像面湾曲の補正に不利となる。またフォーカス敏感度が下がり、フォーカス群の移動量が増加するため小型化に不利となる。さらに第3レンズ群G3の増倍作用が小さくなるため、小型化が困難になる。
【0017】
なお、上述した条件式(1)について、その上限値を-2.00、下限値を-3.00に限定することで、上述の効果をより確実にすることが可能となるため、より望ましい。
【0018】
条件式(2)は、第2レンズ群G2が有する正レンズの最大アッベ数を規定するものである。条件式(2)の値を適切に設定することで、軸上色収差および倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
【0019】
条件式(2)の下限値を超えてアッベ数が小さくなると、軸上色収差および倍率色収差の補正が困難となる。
【0020】
なお、上述した条件式(2)について、その下限値を75.0に限定することで、上述の効果をより確実にすることが可能となるため、より望ましい。
【0021】
さらに本発明の結像光学系において、第1レンズ群G1は最も物体側から順に連続して配置された2枚の負レンズを有する構成とすることが望ましい。これにより、光学系の物体側の屈折力を負とすることで、光学全長に対して焦点距離を短くすることができる、いわゆるレトロフォーカスの構成となり、超広角レンズとするために有利となる。
【0022】
また本発明の結像光学系では、以下の構成を伴うことがより効果的である。
【0023】
第1レンズ群G1において最も物体側から順に連続して配置された2枚の負レンズは、2枚ともに物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズとすることが望ましい。負レンズを物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズとすることで、像面湾曲、非点収差の補正に有利となる。また凹メニスカスレンズを2枚連続して配置することで、負の屈折力を分担することができ、軸外光線との成す角度を徐々に小さくすることができ、諸収差の発生を抑えつつ第1レンズ群G1の径を小さくすることができる。
【0024】
さらに本発明の結像光学系では、第1レンズ群G1は最も像側に、像側に凸形状のレンズ面を有し、下記の条件式を満足することが望ましい。
(3)-2.5<RG1R/f<-0.7
RG1R:第1レンズ群G1の最も像側のレンズ面の曲率半径
【0025】
条件式(3)は、第1レンズ群G1の最も像側のレンズ面の曲率半径と無限遠合焦状態における結像光学系全体の焦点距離の比を規定するものである。条件式(3)を満足することで、第1レンズ群G1がレトロフォーカスの構成となることにより、小型かつ超広角化が可能となる。
【0026】
条件式(3)の上限を超えて、第1レンズ群G1の最も像側の面の正の屈折力が大きくなると、第1レンズ群G1によって軸外光束が大きく曲げられることで、第2レンズ群G2への入射する軸外マージナル光線の光軸からの高さが大きくなり、第2レンズ群G2の径を大きくする必要があるため、小型化が困難となる。条件式(3)の下限を超えて、第1群レンズ群G1の像側での正の屈折力が弱くなると、第1レンズ群G1内でのレトロフォーカスの効果が小さくなり、結像光学系の超広角化に不利となる。
【0027】
なお、上述した条件式(3)について、その下限値をさらに-2.2に、また上限値を-0.9に限定することで、上述の効果をより確実にすることが可能となるため、より望ましい。
【0028】
さらに本発明の結像光学系では、下記の条件式を満足することが望ましい。
(4)-0.25<f/fG1<0.30
fG1:第1レンズ群の焦点距離
【0029】
条件式(4)は、無限遠合焦状態における結像光学系全体の焦点距離と第1レンズ群G1の焦点距離の比を規定するものである。条件式(4)を満足することで、バックフォーカスを確保した上での超広角化と小型化の観点から好ましい。
【0030】
条件式(4)の上限を超えて、第1レンズ群G1の正の屈折力が強くなると、レトロフォーカスの構成の効果が弱まり、必要なバックフォーカスを維持したまま超広角化を行うことに不利となる。条件式(4)の下限を超えて、第1レンズ群G1の負の屈折力が強くなると、第2レンズ群G2に入射する軸外マージナル光線の高さが大きくなり、第2レンズ群G2の径を大きくしなければならないため小型化が困難となる。また第2レンズ群G2以降の屈折力を強くする必要があるため、収差補正が困難となる。
【0031】
なお、上述した条件式(4)について、その上限値をさらに0.15 、その下限値をさらに-0.20に限定することで、上述の効果をより確実にすることが可能となるため、より望ましい。
【0032】
さらに本発明の結像光学系では、下記の条件式を満足することが望ましい。
(5)3.0<LT/f<5.0
LT:無限遠合焦時の結像光学系の最も物体側の面から像面までの距離
【0033】
条件式(5)は、結像光学系の光学全長と無限遠合焦状態における結像光学系全体の焦点距離の比を規定するものである。条件式(5)を満足することで、良好に非点収差の補正をしつつ小型化を達成することが可能となる。
【0034】
条件式(5)の上限を超えて、焦点距離に対する光学全長が長くなると、光学系の小型化がなされているとは言えない。条件式(5)の下限を超えて、焦点距離に対する光学全長が短くなると、非点収差の補正が困難となる。
【0035】
なお、上述した条件式(5)について、その上限値をさらに3.5、その下限値を4.5に限定することで、上述の効果をより確実にすることが可能となるため、より望ましい。
【0036】
さらに本発明の結像光学系では、下記の条件式を満足することが望ましい。
(6)2ω>85.0°
2ω:無限遠合焦時の結像光学系の画角
【0037】
条件式(6)は、結像光学系の画角を規定するものである。条件式(6)を満足することで、超広角化を達成することが可能となる。
【0038】
条件式(6)の下限値を超えて、画角が小さくなると、超広角レンズとして画角が不足するため好ましくない。
【0039】
なお、上述した条件式(6)について、その下限値をさらに95.0°に限定することで、上述の効果をより確実にすることが可能となるため、より望ましい。
【0040】
次に、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番で記載する。
【実施例0041】
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。
【0042】
物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群G1、開口絞りS、正の屈折力の第2レンズ群G3、負の屈折力の第3レンズ群G3、から構成される。
【0043】
無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第2レンズ群G2が物体側へ移動し、第1レンズ群G1、開口絞りS、第3レンズ群G3は固定されている。
【0044】
第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた両面が非球面の凹メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと、両凸レンズから構成される。
【0045】
第2レンズ群G2は、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズと物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる接合レンズと、両面が非球面の両凸レンズから構成される。
【0046】
第3レンズ群G3は、両面が非球面の両凹レンズから構成される。
第1レンズ群G1は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた両面が非球面の凹メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと、両凸レンズから構成される。
第2レンズ群G2は、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズと物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる接合レンズと、両面が非球面の両凸レンズから構成される。