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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】
(24)【登録日】2024-02-09
(45)【発行日】2024-02-20
(54)【発明の名称】光学系および撮像装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 13/00 20060101AFI20240213BHJP
   G02B 13/04 20060101ALI20240213BHJP
   G02B 13/18 20060101ALN20240213BHJP
【FI】
G02B13/00
G02B13/04
G02B13/18
【請求項の数】 14
(21)【出願番号】P 2019223914
(22)【出願日】2019-12-11
(65)【公開番号】P2021092694
(43)【公開日】2021-06-17
【審査請求日】2022-12-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【弁理士】
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】畠田 隆弘
【審査官】殿岡 雅仁
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-246381(JP,A)
【文献】特開2013-003240(JP,A)
【文献】特開2011-107269(JP,A)
【文献】特開2004-333572(JP,A)
【文献】特開2015-111185(JP,A)
【文献】特開2015-166834(JP,A)
【文献】特開2015-028530(JP,A)
【文献】国際公開第2018/139160(WO,A1)
【文献】特開2020-016787(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】
複数のレンズ群を有し、全系の焦点距離が固定の光学系であって、
前記複数のレンズ群は、
最も物体側に配置された前レンズ群と、
最も像側に配置された負の屈折力の後レンズ群と、
前記前レンズ群と前記後レンズ群との間に配置され、1つ以上のレンズ群を含んで全体として正の屈折力の中間群とからなり、
フォーカシングに際して隣り合うレンズ群間の間隔が変化し、
前記前レンズ群は、最も物体側に配置された負レンズを有し、
前記後レンズ群は、2つ以上の正レンズと、負の屈折力の空気レンズを有しており、
前記光学系の全系の焦点距離をf、前記後レンズ群の焦点距離をfr、前記後レンズ群において最もアッベ数が大きい正レンズのアッベ数および焦点距離をそれぞれνdplおよびfpl、前記後レンズ群において最も屈折率が大きい正レンズの屈折率をndph、前記空気レンズの物体側の面の曲率半径をR1、像側の面の曲率半径をR2とするとき、
-0.40≦f/fr<0.00
65≦νdpl
0.00<|fpl/fr|≦0.60
1.85≦ndph≦2.10
-10.0≦(R1+R2)/(R1-R2)<0.0
なる条件を満足することを特徴とする光学系。
【請求項2】
前記中間群の焦点距離をfmとするとき、
1.0≦fm/f≦2.0
なる条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。
【請求項3】
前記前レンズ群の焦点距離をffとするとき
0.00<|f/ff|≦0.40
なる条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の光学系。
【請求項4】
前記光学系が無限遠物体に合焦した状態での該光学系のバックフォーカスをskとするとき
0.00<|sk/fr|≦0.20
なる条件を満足することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項5】
前記後レンズ群において最もアッベ数が小さい負レンズのアッベ数をνdnlとするとき
25≦νdnl≦50
なる条件を満足することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項6】
前記後レンズ群は、4つ以上のレンズを有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項7】
前記前レンズ群は、4つ以上のレンズを有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項8】
前記前レンズ群はフォーカシングに際して不動であることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項9】
前記後レンズ群はフォーカシングに際して不動であることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項10】
前記前レンズ群および前記後レンズ群はフォーカシングに際して不動であり、
前記中間群は、フォーカシングに際して移動するレンズ群を含むことを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項11】
前記フォーカシングに際して移動するレンズ群は無限遠から近距離へのフォーカシングに際して物体側へ移動することを特徴とする請求項1に記載の光学系。
【請求項12】
前記中間群は、フォーカシングに際して移動する1つのレンズ群からなることを特徴とする請求項1から1のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項13】
前記中間群は、フォーカシングに際して互いに異なる軌跡で移動する2つのレンズ群からなることを特徴とする請求項1から1のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項14】
請求項1から1のいずれか一項に記載の光学系と、
該光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系に好適な光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
上記のような光学系には、高画質化(高解像力化)と画像のぼけ味が良いこと、さらには色収差等の諸収差を良好に補正できることが要望される。特許文献1は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群とにより構成され、フォーカシングに際して第1レンズ群が移動する大口径比の光学系を開示している。また特許文献2は、物体側から像側へ順に配置された、正または負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群とにより構成され、フォーカシングに際して第2レンズ群が移動する大口径比の光学系を開示している。
【0003】
これらのような大口径比の光学系では、被写界深度が浅くなる。このため、軸上色収差、倍率色収差、球面収差、コマ収差および非点収差等の諸収差が画質に与える影響が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2019-74631号公報
【文献】特開2019-101180号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示された光学系では、第2レンズ群に高屈折率の材料が使用されているため、倍率色収差の補正が困難である。
【0006】
本発明は、大口径比でありながらも諸収差を良好に補正できるようにした光学系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一側面としての光学系は、複数のレンズ群を有し、全系の焦点距離が固定の光学系である。複数のレンズ群は、最も物体側に配置された前レンズ群と、最も像側に配置された負の屈折力の後レンズ群と、前レンズ群と後レンズ群との間に配置され、1つ以上のレンズ群を含んで全体として正の屈折力の中間群とからなり、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群間の間隔が変化する。前レンズ群は、最も物体側に配置された負レンズを有し、後レンズ群は、2つ以上の正レンズと、負の屈折力の空気レンズを有する。光学系の全系の焦点距離をf、後レンズ群の焦点距離をfr、後レンズ群において最もアッベ数が大きい正レンズのアッベ数および焦点距離をそれぞれνdplおよびfpl、後レンズ群において最も屈折率が大きい正レンズの屈折率をndph、空気レンズの物体側の面の曲率半径をR1、像側の面の曲率半径をR2とするとき、
-0.40≦f/fr<0.00
65≦νdpl
0.00<|fpl/fr|≦0.60
1.85≦ndph≦2.10
-10.0≦(R1+R2)/(R1-R2)<0.0
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記光学系を有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、大口径比でありながらも諸収差を良好に補正できる光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】実施例1の光学系の断面図。
図2】実施例1の光学系の無限遠合焦状態での縦収差図。
図3】実施例1の光学系の至近距離合焦状態での縦収差図。
図4】実施例2の光学系の断面図。
図5】実施例2の光学系の無限遠合焦状態での縦収差図。
図6】実施例2の光学系の至近距離合焦状態での縦収差図。実施例2の光学系の断面図である。
図7】実施例3の光学系の断面図。
図8】実施例3の光学系の無限遠合焦状態での縦収差図。
図9】実施例3の光学系の至近距離合焦状態での縦収差図。
図10】実施例4の光学系の断面図。
図11】実施例4の光学系の無限遠合焦状態での縦収差図。
図12】実施例4の光学系の至近距離合焦状態での縦収差図。
図13】撮像装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1図4図7および図10はそれぞれ、本発明の実施例1、実施例2、実施例3および実施例4の光学系の無限遠合焦状態での構成を示している。各実施例の光学系は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルムカメラおよび監視用カメラ等の撮像装置や交換レンズ等の光学機器に用いられる光学系である。
【0011】
上記各図において左側が物体側、右側が像側である。各実施例の光学系は、複数のレンズ群を有する。レンズ群とは、フォーカシングに際して一体的に移動または静止する(不動の)1つ以上のレンズのまとまりである。すなわち、各実施例の光学系では、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、互いに隣接するレンズ群間の間隔が変化する。レンズ群は、開口絞りを含んでいてもよい。
【0012】
各実施例の光学系は、物体側から像側に順に配置された、正または負の屈折力の前レンズ群Lf、正の屈折力の中間群Lmおよび負の屈折力の後レンズ群Lrからなる。中間群Lmは、前レンズ群Lfと後レンズ群Lrとの間に配置された全てのレンズ群からなる。中間群Lmを構成するレンズ群が2つ以上である場合は、それらのレンズ群の無限遠合焦時の合成焦点距離が正であればよい。後述するように、各実施例の光学系において中間群はフォーカシングに際して移動するレンズ群を含む。
【0013】
上記各図において、Liは光学系に含まれるレンズ群のうち物体側から数えてi番目(iは自然数)のレンズ群を表している。SPは開口絞りである。IPは像面であり、ここにはデジタルカメラにおけるCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面や銀塩フィルムカメラにおけるフィルム面(感光面)が配置される。
【0014】
図1図4および図7に示す実施例1~3の光学系において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は正の屈折力の第2レンズ群、L3は負の屈折力の第3レンズ群である。第1レンズ群L1は前レンズ群Lfに、第2レンズ群L2は中間群Lmに、第3レンズ群L3は後レンズ群Lrに相当する。また図10に示す実施例4の光学系において、L1は負の屈折力の第1レンズ群、L2は正の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の第3レンズ群、L4は負の屈折力の第4レンズ群である。第1レンズ群L1は前レンズ群Lfに、第2および第3レンズ群L2,L3は中間群Lmに、第4レンズ群L4は後レンズ群Lrに相当する。
【0015】
実施例1および実施例3の光学系では、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、図中に矢印で示すように第2レンズ群L2が物体側に移動し、第1レンズ群L1と第3レンズ群L3は不動である。実施例2の光学系では、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、図中に矢印で示すように第2レンズ群L2と第3レンズ群L3が互いに異なる軌跡を描くように物体側に移動し、第1レンズ群L1は不動である。実施例4の光学系では、無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、図中な矢印で示すように第2レンズ群L2と第3レンズ群L3が互いに異なる軌跡を描くように物体側に移動し、第1レンズ群L1と第1レンズ群L4は不動である。
【0016】
図2図5図8および図11はそれぞれ、実施例1、実施例2、実施例3および実施例4の光学系の無限遠合焦状態での収差図である。図3図6図9および図12はそれぞれ、施例1、実施例2、実施例3および実施例4の光学系の至近距離(0.28m)に合焦した状態での収差図である。球面収差図は、d線(波長587.6nm)とg線(波長435.8nm)に対する球面収差量を示している。FnoはFナンバーである。非点収差図において、dSはサジタル像面における非点収差量を、dMはメリディオナル像面における非点収差量を示している。歪曲収差図は、d線に対する歪曲収差量を示している。色収差図は、g線における色収差量を示している。ωは半画角(°)である。
【0017】
次に、各実施例の光学系の特徴的な構成について説明する。各実施例の光学系において、負の屈折力の後レンズ群Lrが2つ以上の正レンズを有することを特徴とする。2つ以上の正レンズを有し、各正レンズの屈折力および硝材を適切に設定することで、倍率色収差およびペッツバール和を良好に補正する。
【0018】
また各実施例の光学系全系の焦点距離をf、後レンズ群Lrの焦点距離をfr、後レンズ群Lrにおいて最もアッベ数が大きい正レンズGplのアッベ数をνdpl、該正レンズGplの焦点距離をfplとする。このとき、各実施例の光学系は、以下の式(1)~(3)で示す条件を満足する。
-0.40≦f/fr<0.00 (1)
65≦νdpl (2)
0.00<|fpl/fr|≦0.60 (3)
式(1)は、後レンズ群Lrの焦点距離frに関する条件を示している。この条件を満足することにより、フォーカシング時のコマ収差の変動を抑制することが可能となる。また後レンズ群Lrに負の屈折力を与えることで、光学系を絞りに対して対称に近い構成とすることが可能となり、コマ収差や倍率色収差の補正が容易となる。さらにメインフォーカス群となる中間群Lmの屈折力を強くすることが可能となり、中間群Lmのフォーカシング時の移動量を少なくすることができ、フォーカシング時のコマ収差の変動を抑制することができる。
【0019】
f/frが式(1)の下限を下回るように後レンズ群Lrの屈折力が強くなりすぎると、中間群Lmの屈折力が強くなりすぎて球面収差の補正が困難となる。また、入射瞳位置が像側に移動して、像面IPへの入射光束のテレセントリック性を確保することが困難となるため、好ましくない。f/frが式(1)の上限を上回るように後レンズ群Lrの屈折力が弱くなりすぎると、中間群Lmの屈折力が弱くなりすぎて中間群Lmのフォーカシング時の移動量が多くなる。この結果、光学系の全長の短縮が困難となり、好ましくない。
【0020】
式(2)は、後レンズ群Lrにおいて最もアッベ数が大きい正レンズGplのアッベ数に関する条件を示している。また式(3)は、上記正レンズGplの屈折力に関する条件である。これらの条件を満足することにより、軸上色収差や倍率色収差を良好に補正することが可能となる。|fpl/fr|が式(3)の下限を下回るように正レンズGplの屈折力が強くなりすぎると、後レンズ群Lr内の色収差の補正が困難となり、フォーカシング時の倍率色収差の変動が大きくなるため、好ましくない。|fpl/fr|が式(3)の上限を上回るように正レンズGplの屈折力が弱くなりすぎると、倍率色収差を良好に補正することが困難となるため、好ましくない。
【0021】
このように、式(1)~(3)の条件を満足することで、広角かつ大口径比でありながらも、倍率色収差等の諸収差を良好に補正できる小型の光学系を実現することができる。
【0022】
式(1)~(3)の数値範囲を、以下の式(1a)~(3a)に示す範囲とすることがより好ましい。
0.35≦f/fr≦0.05 (1a)
74≦νdpl (2a)
0.10≦|fpl/fr|≦0.55 (3a)
また式(1)~(3)の数値範囲を、以下の式(1b)~(3b)に示す範囲とすることがさらに好ましい。
0.30≦f/fr≦0.10 (1b)
80≦νdpl (2b)
0.20≦|fpl/fr|≦0.50 (3b)
次に、各実施例の光学系が満足することが好ましい構成について説明する。第1に、前レンズ群Lfは、その最も物体側に負レンズを有することが好ましい。最も物体側のレンズを負レンズとすることで、像面湾曲やサジタルコマフレアの補正が容易となる。また最も物体側のレンズの径を小さくすることができるため、光学系の小径化や軽量化が容易となる。
【0023】
第2に、後レンズ群Lrは、4つ以上のレンズを有することが好ましい。後レンズ群Lrが4つ以上のレンズを有することで、メインフォーカス群である中間群Lmのレンズ数を削減することができ、オートフォーカス時の迅速なフォーカシングが可能となる。また、軸外光線高さが高い箇所にレンズを多数配置することで、像面湾曲や歪曲収差の補正が容易となる。
【0024】
第3に、前レンズ群Lfは、4つ以上のレンズを有することが好ましい。前レンズ群Lfが4つ以上のレンズを有することで、メインフォーカス群である中間群Lmのレンズ数を削減することができ、オートフォーカス時の迅速なフォーカシングが可能となる。また、軸外光線高さが高い箇所にレンズを多数配置することで、像面湾曲や歪曲収差の補正が容易となる。
【0025】
次に、各実施例の光学系が満足することが好ましい条件について説明する。以下の説明において、後レンズ群Lrにおいて最も屈折率が大きい正レンズGphの屈折率をndphとする。中間群Lmの焦点距離をfmとする。中間群Lmが複数のレンズ群を含む場合には、fmの値は無限遠合焦時の中間群Lmを構成する全てのレンズ群の合成焦点距離である。前レンズ群Lfの焦点距離をffとする。無限遠物体に合焦した状態での光学系のバックフォーカスをskとする。後レンズ群Lrにおいて最もアッベ数が小さい負レンズGnlのアッベ数をνdnlとする。後レンズ群Lrは負の屈折力の空気レンズを有し、該空気レンズの物体側の面の曲率半径をR1、像側の面の曲率半径をR2とする。このとき各実施例の光学系は、以下の式(4)~(9)の条件のうち少なくとも1つを満足することが好ましい。
1.85≦ndpl≦2.10 (4)
1.0≦fm/f≦2.0 (5)
0.00<|f/ff|≦0.40 (6)
0.00<|sk/fr|≦0.20 (7)
25≦νdnl≦50 (8)
-10.0≦(R1+R2)/(R1-R2)<0.0 (9)
式(4)は、後レンズ群Lrにおいて最も屈折率が大きい正レンズGphの屈折率に関する条件を示している。この条件を満足することで像面湾曲の補正が容易となる。ndplが式(4)の下限を下回るように低くなりすぎると、ペッツバール和を小さくすることが困難となり、像面湾曲がアンダーとなり易くなるため、好ましくない。ndplが式(4)の上限を上回るように高くなりすぎると、後レンズ群Lr内の色収差補正のために後レンズ群Lr内の負レンズが高分散となり易く、二次分散が大きい硝材となる。この結果、倍率色収差の補正が困難となるため、好ましくない。
【0026】
式(5)は、中間群Lmの合成焦点距離に関する条件を示している。この条件を満足することで、フォーカシング時の収差変動を抑制することが可能となる。fm/fが式(5)の下限を下回るように中間群Lmの屈折力が強くなりすぎると、球面収差の補正が困難となり、好ましくない。fm/fが式(5)の上限を上回るように中間群Lmの屈折力が弱くなりすぎると、中間群Lmのフォーカシング時の移動量が多くなり、光学系の全長の短縮が困難となるため、好ましくない。
【0027】
式(6)は、前レンズ群Lfの屈折力に関する条件である。この条件を満足することで、フォーカス群に入射する軸上光線をアフォーカルに近づけることができ、フォーカシング時の収差変動を抑制することが可能となる。|f/ff|が式(6)の上限を上回るように前レンズ群Lfの屈折力が負側に強くなりすぎると、中間群Lmのレンズ径が大きくなりすぎてメインフォーカスレンズ群が重くなる。この結果、迅速なオートフォーカスが困難となるため、好ましくない。また軸上色収差や球面収差の補正が困難となるため、好ましくない。|f/ff|が式(6)の上限を上回るように前レンズ群Lfの屈折力が正側に強くなりすぎると、中間群Lmの屈折力が弱くなってフォーカシング時の移動量が大きくなり、光学系の全長の短縮が困難となるため、好ましくない。また軸上色収差や球面収差の補正が困難となるため、好ましくない。
【0028】
式(7)は、後レンズ群Lrの焦点距離と無限遠物体に合焦した状態での光学系のバックフォーカスskとの比に関する条件を示している。この条件を満足することで、フォーカシング時のコマ収差の変動を抑制することが可能となる。また後レンズ群Lrに負の屈折力を与えることで、光学系を絞りに対して対称に近い構成とすることが可能となり、コマ収差や倍率色収差の補正が容易となる。またメインフォーカス群となる中間群Lmの屈折力を強くすることが可能となり、中間群Lmのフォーカシング時の移動量を低減することができる。この結果、フォーカシング時のコマ収差の変動を抑制することが可能となる。
【0029】
|sk/fr|が式(7)の下限を下回るように後レンズ群Lrの屈折力が弱くなりすぎると、最も像側のレンズの径を小さくすることが困難となる。また光学系の屈折力配置の対称性が崩れて像面湾曲の補正が困難となるため、好ましくない。|sk/fr|が式(7)の上限回るように後レンズ群Lrの屈折力が強くなりすぎると、入射瞳位置が像側に移動し、像面IPへの入射光束のテレセントリック性を確保することが困難となるため、好ましくない。
【0030】
式(8)は、後レンズ群Lrにおいて最もアッベ数が小さい負レンズGnlのアッベ数に関する条件を示している。この条件を満足することで倍率色収差の補正が容易となる。νdnlが式(8)の下限を下回るように小さくなりすぎると、二次分散の大きい硝材となり、倍率色収差の補正が困難となるため、好ましくない。νdnlが式(8)の上限を上回るように大きくなりすぎると、倍率色収差補正のために二次分散の小さい硝材を選択する場合に比較的高屈折率の硝材を選択することになる。この結果、ペッツバール和を小さくすることが困難となり、像面湾曲がアンダーとなり易くなるため、好ましくない。
【0031】
式(9)は、後レンズ群Lrにおける負の屈折力の空気レンズのシェイプファクタに関する条件である。この条件を満足することで、像面湾曲とサジタルフレアを良好に補正することが可能となる。(R1+R2)/(R1-R2)が式(9)の下限を下回るように空気レンズの屈折力が弱くなりすぎると、ペッツバール和を小さくすることが困難となり、像面湾曲がアンダーとなり易くなるため、好ましくない。(R1+R2)/(R1-R2)が式(9)の上限を上回るように空気レンズの屈折力が強くなりすぎると、サジタルフレアの補正が困難となるため、好ましくない。
【0032】
式(4)~(9)の数値範囲を、以下の式(4a)~(9a)に示す範囲とすることがより好ましい。
1.88≦ndpl≦2.08 (4a)
1.1≦fm/f≦1.9 (5a)
0.01≦|f/ff|≦0.35 (6a)
0.02≦|sk/fr|≦0.17 (7a)
28≦νdnl≦47 (8a)
-9.0≦(R1+R2)/(R1-R2)≦-0.5 (9a)
また式(4)~(9)の数値範囲を、以下の式(4b)~(9b)に示す範囲とすることがさらに好ましい。
1.90≦ndpl≦2.06 (4b)
1.2≦fm/f≦1.8 (5b)
0.02≦|f/ff|≦0.30 (6b)
0.04≦|sk/fr|≦0.14 (7b)
30≦νdnl≦45 (8b)
-8.0≦(R1+R2)/(R1-R2)≦-1.0 (9b)
次に、各実施例の光学系をより具体的に説明する。
【実施例1】
【0033】
図1に示す実施例1の光学系は、物体側から像側に順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2および負の屈折力の第3レンズ群L3からなる。開口絞りSPは、第2レンズ群L2中に配置されている。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、第2レンズ群L2が物体側に移動する。
【0034】
本実施例の光学系は、広角かつ大口径比でありながらも、小型で、図2および図3の収差図に示すように全物体距離において諸収差を良好に補正することが可能な光学系である。
【実施例2】
【0035】
図4に示す実施例2の光学系は、物体側から像側に順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2および負の屈折力の第3レンズ群L3からなる。開口絞りSPは、第2レンズ群L2中に配置されている。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、第2レンズ群L2が物体側に移動し、第3レンズ群L3は第2レンズ群L2との間隔が大きくなるように物体側に移動する。
【0036】
本実施例の光学系は、広角かつ大口径比でありながらも、小型で、図5および図6の収差図に示すように全物体距離において諸収差を良好に補正することが可能な光学系である。
【実施例3】
【0037】
図7に示す実施例3の光学系は、物体側から像側に順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2および負の屈折力の第3レンズ群L3からなる。開口絞りSPは、第1レンズ群L1の像側に配置されている。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、第2レンズ群L2が物体側に移動する。
【0038】
本実施例の光学系は、広角かつ大口径比でありながらも、小型で、図8および図9の収差図に示すように全物体距離において諸収差を良好に補正することが可能な光学系である。
【実施例4】
【0039】
図10に示す実施例4の光学系は、物体側から像側に順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3および負の屈折力の第4レンズ群L4からなる。開口絞りSPは、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間に配置されている。無限遠物体から最至近距離物体へのフォーカシングに際して、第2レンズ群L2が物体側に移動し、第3レンズ群L3は第2レンズ群L2との間隔が小さくなるように物体側に移動する。
【0040】
本実施例の光学系は、広角かつ大口径比でありながらも、小型で、図11および図12の収差図に示すように全物体距離において諸収差を良好に補正することが可能な光学系である。
【0041】
以下、実施例1~4のそれぞれ対応する数値例1~4を示す。各数値例の面データにおいて、rは各光学面の曲率半径、d(mm)は第m面と第(m+1)面との間の軸上間隔(光軸上の距離)を表わしている。ただし、mは光入射側から数えた面の番号である。また、ndは各光学部材のd線に対する屈折率、νdは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、光学部材のアッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)、g線(波長435.8nm)における屈折率をNd、NF、NCとするとき、
νd=(Nd-1)/(NF-NC)
で表される。
【0042】
各数値例において、軸上間隔d(mm)、焦点距離(mm)、Fナンバーおよび半画角(°)は全て、光学系が無限遠物体に合焦した状態での値である。バックフォーカスBFは、最終レンズ面から像面までの距離である。光学系の全長を示すレンズ全長は、第1レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。
【0043】
また、光学面が非球面である場合は、その面番号の右側に*を付している。非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Rを近軸曲率半径、kを円錐定数、A4、A6、A8、A10、A12を各次数の非球面係数とするとき、
x=(h2/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)21/2 +A4×h4+A6×h6
+A8×h8+A10×h10+A12×h12
で表される。各非球面係数における「e±XX」は、「×10±XX」を意味する。
【0044】
また、各実施例(数値例)における式(1)~(9)の条件の値を、表1にまとめて示す。
[数値例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 125.457 3.00 1.58313 59.4 55.24
2* 26.747 19.23 44.84
3 -46.592 1.90 1.66565 35.6 44.18
4 110.744 8.76 2.05090 26.9 46.93
5 -64.565 3.12 47.18
6 -41.338 2.00 1.85478 24.8 47.03
7 -82.810 0.20 48.98
8 144.476 12.92 1.76385 48.5 49.70
9 -40.675 2.00 1.85478 24.8 49.50
10 -64.396 8.73 49.50
11 58.201 5.82 1.95375 32.3 46.25
12 685.542 0.15 45.54
13 39.004 9.23 1.43875 94.7 40.23
14 -124.064 1.70 1.73800 32.3 37.93
15 27.192 7.61 31.68
16(絞り) ∞ 7.49 30.86
17 -34.760 5.52 1.43875 94.7 29.51
18 -19.548 1.40 1.72047 34.7 29.66
19 -114.254 0.20 32.51
20 77.625 8.92 1.43875 94.7 34.11
21 -34.513 0.20 35.15
22* 170.198 6.40 1.85135 40.1 38.68
23 -58.632 1.20 39.56
24 66.386 4.84 1.95375 32.3 39.99
25 -497.270 1.70 1.61340 44.3 39.62
26 31.640 3.76 36.79
27 71.096 8.30 1.43875 94.7 36.88
28 -45.403 1.60 1.72047 34.7 36.95
29 2329.439 17.05 37.92
像面 ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.00450e-006 A 6=-1.32033e-009 A 8=-8.45871e-012 A10= 1.57614e-014 A12=-2.16397e-017

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.34292e-006 A 6= 5.62945e-010 A 8=-2.80610e-012 A10= 2.56213e-015 A12=-2.64844e-018

各種データ
焦点距離 34.00
Fナンバー 1.24
半画角 32.47
像高 21.64
レンズ全長 154.96
BF 17.05

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 209.90
2 11 55.88
3 24 -278.05


[数値例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 305.560 2.60 1.58313 59.4 48.78
2* 26.693 7.22 40.53
3 111.981 2.78 2.00100 29.1 40.42
4 1598.387 6.26 40.10
5 -41.621 1.70 1.54072 47.2 39.39
6 309.463 0.77 39.62
7 56.088 10.76 1.76385 48.5 40.08
8 -43.941 1.70 1.85478 24.8 39.47
9 -76.336 7.05 38.71
10 53.699 2.92 1.76385 48.5 32.16
11 184.069 0.15 31.81
12 27.287 3.94 1.91082 35.3 30.14
13 56.989 1.40 1.73800 32.3 29.08
14 19.071 9.30 25.38
15(絞り) ∞ 4.96 24.13
16 -25.785 6.78 1.49700 81.5 23.53
17 -15.125 1.20 1.72047 34.7 24.11
18 -56.302 0.20 26.55
19 67.909 10.53 1.43875 94.7 32.89
20 -28.975 0.20 34.85
21* 299.811 5.45 1.85135 40.1 37.38
22 -55.256 1.20 38.18
23 48.414 6.49 1.95375 32.3 38.48
24 -211.500 1.70 1.73800 32.3 37.83
25 25.843 6.03 33.67
26 191.537 8.12 1.49700 81.5 33.91
27 -35.708 1.60 1.61340 44.3 34.57
28 341.250 12.96 36.45
像面 ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.71577e-006 A 6=-2.69024e-009 A 8=-2.38740e-012 A10=-1.21757e-016 A12=-1.60572e-019

第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.07205e-006 A 6= 1.22182e-011 A 8=-5.33869e-012 A10= 6.11074e-015 A12=-1.22548e-017

各種データ
焦点距離 34.00
Fナンバー 1.45
半画角 32.47
像高 21.64
レンズ全長 125.96
BF 12.96

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 814.22
2 10 42.60
3 23 -126.84


[数値例3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 89.640 3.00 1.58313 59.4 51.79
2* 22.589 10.50 39.89
3 154.709 1.80 1.43875 94.7 39.58
4 51.963 2.45 38.09
5 137.008 4.99 2.05090 26.9 38.06
6 -80.946 1.90 1.60342 38.0 37.73
7 78.372 7.71 35.01
8 -31.876 2.00 1.84666 23.8 34.77
9 -53.441 0.20 36.23
10 206.499 11.57 1.80400 46.5 36.56
11 -25.972 2.00 1.67270 32.1 37.61
12 -68.758 3.54 39.52
13 84.804 4.83 2.05090 26.9 39.95
14 -182.815 0.15 39.65
15 58.378 7.41 1.43875 94.7 36.56
16 -63.460 1.70 1.73800 32.3 35.13
17 40.508 7.38 31.75
18(絞り) ∞ 9.21 31.00
19 -43.165 6.62 1.43875 94.7 29.83
20 -19.537 1.40 1.73800 32.3 30.05
21 -69.041 0.20 32.97
22 55.118 10.36 1.43875 94.7 35.84
23 -38.085 0.20 37.28
24* 305.015 5.39 1.85135 40.1 39.02
25 -60.849 1.20 39.70
26 79.861 6.81 2.05090 26.9 39.52
27 -73.677 1.70 1.73800 32.3 39.06
28 33.208 2.95 35.02
29 68.856 12.74 1.43875 94.7 35.05
30 -24.165 1.60 1.83400 37.2 34.84
31 -107.315 13.45 37.55
像面 ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.51278e-006 A 6=-4.93581e-009 A 8=-9.79334e-012 A10= 2.74976e-014 A12=-7.88423e-017

第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.43925e-006 A 6=-2.67844e-010 A 8= 1.15219e-012 A10=-1.07823e-014 A12= 1.07650e-017

各種データ
焦点距離 27.15
Fナンバー 1.24
半画角 38.55
像高 21.64
レンズ全長 146.96
BF 13.45

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 114.19
2 19 40.15
3 26 -182.13

[数値例4]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 65.059 3.00 1.58313 59.4 54.97
2* 26.502 5.44 44.28
3 47.172 1.80 1.65844 50.9 44.00
4 25.291 5.99 38.53
5 56.673 5.29 2.05090 26.9 38.36
6 -365.182 1.70 1.49700 81.5 37.55
7 28.121 9.81 31.64
8 -31.467 1.60 1.67270 32.1 31.14
9 -66.341 0.20 31.67
10 3316.110 1.70 1.71736 29.5 31.46
11 33.562 10.28 1.83481 42.7 35.05
12 -63.767 6.46 36.15
13 83.416 7.50 1.83481 42.7 39.04
14 -79.688 0.15 38.80
15 60.729 4.83 1.59522 67.7 35.56
16 -209.237 1.50 1.73800 32.3 34.66
17 39.046 5.25 31.62
18(絞り) ∞ 8.71 31.02
19 -34.967 6.32 1.43875 94.7 29.30
20 -18.606 1.40 1.73800 32.3 29.47
21 -55.555 0.20 32.32
22 48.077 11.14 1.43875 94.7 36.68
23 -39.194 0.20 37.95
24* 152.779 5.38 1.85135 40.1 39.20
25 -68.287 1.18 39.70
26 69.690 5.19 1.92286 20.9 39.01
27 -193.154 1.70 1.73800 32.3 38.54
28 26.395 2.09 34.95
29 34.751 12.93 1.43875 94.7 35.13
30 -39.169 1.60 1.83400 37.2 35.44
31 -655.657 13.45 36.96
像面 ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.05881e-006 A 6=-5.00184e-009 A 8=-2.62387e-012 A10= 8.51559e-015 A12=-2.42125e-017

第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.24099e-006 A 6=-7.48924e-010 A 8=-2.25523e-012 A10=-3.99031e-015 A12= 1.50873e-018

各種データ

焦点距離 24.74
Fナンバー 1.24
半画角 41.17
像高 21.64
レンズ全長 143.97
BF 13.45

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -98.85
2 13 40.10
3 26 -115.11
【0045】
【表1】
【0046】
図13は、各実施例の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ(撮像装置)を示している。該カメラは、カメラ本体10と、実施例1~4のうちいずれかの光学系によって構成された撮影光学系11とを有する。カメラ本体10には、撮影光学系11によって形成された光学像を撮像するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)12が内蔵されている。
【0047】
カメラ本体10は、クイックリターンミラーを有する一眼レフカメラでもよいし、クイックリターンミラーを有さないミラーレスカメラでもよい。
【0048】
各実施例の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置の撮像光学系として用いることにより、レンズ部(撮像光学系)が小型で光学性能が高い撮像装置を実現することができる。
【0049】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0050】
Lf 前レンズ群
Lm 中間群
Lr 後レンズ群
Gpl 正レンズ
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