(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】2024-03-21
(45)【発行日】2024-03-29
(54)【発明の名称】撮像光学系、撮像装置、カメラシステム
(51)【国際特許分類】
G02B 15/20 20060101AFI20240322BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20240322BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
(21)【出願番号】P 2020164074
(22)【出願日】2020-09-29
【審査請求日】2023-01-25
(31)【優先権主張番号】P 2019199520
(32)【優先日】2019-11-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】北田 高博
【審査官】瀬戸 息吹
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/078887(WO,A1)
【文献】特開2007-010914(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2018/0100995(US,A1)
(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】
複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、
負のパワーを有する第1レンズ群と、
正のパワーを有する第2レンズ群と、
負のパワーを有する第3レンズ群と、
パワーを有する第4レンズ群と、
からなり、
撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記複数のレンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、
負レンズ素子L1aと、
負レンズ素子L1bと、
像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである負レンズ素子L1cと、
を備え、
前記第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含み、
前記第4レンズ群は、少なくとも1枚のレンズ素子を備え、前記少なくとも1枚のレンズ素子のうち最も像側のレンズ素子として、負レンズ素子LG4Rnを備え、
無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、前記第3レンズ群が光軸に沿って移動
し、
下記の条件(3)を満足し、
1.8 < n_LG4Rn・・・(3)
ここで、
n_LG4Rnは、前記第4レンズ群の前記負レンズ素子LG4Rnのd線に対する屈折率、
である、
撮像光学系。
【請求項2】
複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、
負のパワーを有する第1レンズ群と、
正のパワーを有する第2レンズ群と、
負のパワーを有する第3レンズ群と、
負のパワーを有する第4レンズ群と、
からなり、
撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記複数のレンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、
負レンズ素子L1aと、
負レンズ素子L1bと、
像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである負レンズ素子L1cと、
を備え、
前記第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含み、
無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、前記第3レンズ群が光軸に沿って移動する、
撮像光学系。
【請求項3】
複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、
負のパワーを有する第1レンズ群と、
正のパワーを有する第2レンズ群と、
負のパワーを有する第3レンズ群と、
パワーを有する第4レンズ群と、
からなり、
撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、少なくとも前記第1レンズ群が移動し、かつ前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が増大することで、前記複数のレンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、
負レンズ素子L1aと、
負レンズ素子L1bと、
像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである負レンズ素子L1cと、
を備え、
前記第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含み、
無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、前記第3レンズ群が光軸に沿って移動する、
撮像光学系。
【請求項4】
複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、
負のパワーを有する第1レンズ群と、
正のパワーを有する第2レンズ群と、
負のパワーを有する第3レンズ群と、
パワーを有する第4レンズ群と、
からなり、
撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、少なくとも前記第1レンズ群が移動し、かつ前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔は前記広角端に比べて前記望遠端の方が大きくなることで、前記複数のレンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、
負レンズ素子L1aと、
負レンズ素子L1bと、
像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである負レンズ素子L1cと、
を備え、
前記第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含み、
無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、前記第3レンズ群が光軸に沿って移動する、
撮像光学系。
【請求項5】
前記第4レンズ群は、少なくとも1枚のレンズ素子を備え、前記少なくとも1枚のレンズ素子のうち最も像側のレンズ素子として、負レンズ素子LG4Rnを備え、
下記の条件(3)を満足し、
1.8 < n_LG4Rn・・・(3)
ここで、
n_LG4Rnは、前記第4レンズ群の前記負レンズ素子LG4Rnのd線に対する屈折率、
である、
請求項
2または3に記載の撮像光学系。
【請求項6】
前記負レンズ素子L1bは、物体側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである、
請求項1から5のいずれかに記載の撮像光学系。
【請求項7】
前記負レンズ素子L1cは下記条件(1)を満足し、
0.05 < R1_L1c/R2_L1c < 0.8・・・(1)
ここで、
R1_L1cは、前記負レンズ素子L1cの物体側面の曲率半径、
R2_L1cは、前記負レンズ素子L1cの像側面の曲率半径、
である、
請求項1から6のいずれかに記載の撮像光学系。
【請求項8】
前記第2レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、
正のパワーを有するレンズ群G2Fと、
開口絞りと、
正のパワーを有するレンズ群G2Rと、
を備え、
前記レンズ群G2Rは、少なくとも1枚の正レンズ素子LG2Rpを有し、
下記の条件(2)を満足し、
ν_LG2Rp > 65・・・(2)
ここで、
ν_LG2Rpは、前記レンズ群G2Rの前記正レンズ素子LG2Rpのd線に対するアッベ数、
である、
請求項1から7のいずれかに記載の撮像光学系。
【請求項9】
前記第3レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズ素子LG3pを備え、
下記の条件(4)を満足し、
14 < ν_LG3p <35・・・(4)
ここで、
ν_LG3pは、前記第3レンズ群の前記正レンズ素子LG3pのd線に対するアッベ数、
である、
請求項1から8のいずれかに記載の撮像光学系。
【請求項10】
請求項1から9のいずれかに記載の撮像光学系を含む交換レンズ装置と、
前記撮像光学系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、カメラマウント部と、を含み、前記カメラマウント部を介して前記交換レンズ装置に着脱自在に接続されるカメラ本体と、
を備える、カメラシステムであって、
前記交換レンズ装置は、物体の光学的な像を前記撮像素子に形成する、
カメラシステム。
【請求項11】
物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行う撮像装置であって、
物体の光学的な像を形成する請求項1から9のいずれかに記載の撮像光学系と、
前記撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と、
を備える、
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複数のレンズ群を備える撮像光学系、及びその撮像光学系を用いる撮像装置と、カメラシステムと、に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群と、からなり、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、第3レンズ群を光軸に沿って移動させてフォーカシングを行うズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、フォーカシング時の画角変化を抑制しつつ諸収差を良好に補正できる撮像光学系、及びその撮像光学系を用いる撮像装置と、カメラシステムと、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】
【0005】
本開示における撮像光学系は、複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、パワーを有する第4レンズ群と、からなる。撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、複数のレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、負レンズ素子L1aと、負レンズ素子L1bと、負レンズ素子L1cと、を備える。負レンズ素子L1cは、像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである。第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含む。第4レンズ群は、少なくとも1枚のレンズ素子を備え、少なくとも1枚のレンズ素子のうち最も像側のレンズ素子として、負レンズ素子LG4Rnを備える。無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、第3レンズ群が光軸に沿って移動する。撮像光学系は、下記の条件(3)を満足し、1.8 < n_LG4Rn・・・(3)ここで、n_LG4Rnは、第4レンズ群の負レンズ素子LG4Rnのd線に対する屈折率、である。
本開示における撮像光学系は、複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、負のパワーを有する第4レンズ群と、からなる。撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、複数のレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、負レンズ素子L1aと、負レンズ素子L1bと、負レンズ素子L1cと、を備える。負レンズ素子L1cは、像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである。第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含む。無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、第3レンズ群が光軸に沿って移動する。
本開示における撮像光学系は、複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、パワーを有する第4レンズ群と、からなる。撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、少なくとも第1レンズ群が移動し、かつ第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が増大することで、複数のレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、負レンズ素子L1aと、負レンズ素子L1bと、負レンズ素子L1cと、を備える。負レンズ素子L1cは、像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである。第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含む。無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、第3レンズ群が光軸に沿って移動する。
本開示における撮像光学系は、複数のレンズ群として、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、負のパワーを有する第3レンズ群と、パワーを有する第4レンズ群と、からなる。撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、少なくとも第1レンズ群が移動し、かつ第3レンズ群と第4レンズ群との間隔は広角端に比べて望遠端の方が大きくなることで、複数のレンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群は、物体側から像側へと順に並んだ、負レンズ素子L1aと、負レンズ素子L1bと、負レンズ素子L1cと、を備える。負レンズ素子L1cは、像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである。第3レンズ群は、少なくとも2枚のレンズ素子を含む。無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、第3レンズ群が光軸に沿って移動する。
【0006】
本開示におけるカメラシステムは、撮像光学系を含む交換レンズ装置と、カメラ本体と、を備える。カメラ本体は、撮像素子と、カメラマウント部と、を含み、カメラマウント部を介して交換レンズ装置に着脱自在に接続される。撮像素子は、撮像光学系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する。交換レンズ装置は、物体の光学的な像を撮像素子に形成する。
【0007】
本開示における撮像装置は、物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行う。撮像装置は、物体の光学的な像を形成する撮像光学系と、撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、フォーカシング時の画角変化を抑制しつつ諸収差を良好に補正できる撮像光学系、及びその撮像光学系を用いる撮像装置と、カメラシステムと、を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】実施の形態1(数値実施例1)に係る撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図
【
図2】数値実施例1に係る撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図
【
図3】実施の形態2(数値実施例2)に係る撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図
【
図4】数値実施例2に係る撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図
【
図5】実施の形態3(数値実施例3)に係る撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図
【
図6】数値実施例3に係る撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図
【
図7】実施の形態4(数値実施例4)に係る撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図
【
図8】数値実施例4に係る撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図
【
図9】実施の形態1に係るデジタルカメラの概略構成図
【
図10】実施の形態1に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既に良く知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【0011】
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【0012】
(実施の形態1~4)
図1、
図3、
図5、
図7は、各々実施の形態1~4に係る撮像光学系のレンズ配置図であり、いずれも無限遠合焦状態にある撮像光学系を表している。
【0013】
図1、
図3、
図5、
図7において、(a)図は広角端(最短焦点距離状態:焦点距離fW)のレンズ構成、(b)図は中間位置(中間焦点距離状態:焦点距離fM=√(fW*fT))のレンズ構成、(c)図は望遠端(最長焦点距離状態:焦点距離fT)のレンズ構成をそれぞれ表している。(a)図、(b)図、(c)図において、縦横比は一致している。
【0014】
また
図1、
図3、
図5、
図7において、(a)図と(b)図との間に設けられた折れ線の矢印は、上から順に、広角端(Wide)、中間位置(Mid)、望遠端(Tele)の各状態におけるレンズ群の位置を結んで得られる直線である。各図において、広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群の動きとは異なる。
【0015】
さらに
図1、
図3、
図5、
図7において、レンズ群に付された矢印は、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングを表す。なお、これら
図1、
図3、
図5、
図7では、(a)図における各レンズ群の位置の下部に各レンズ群の符号が記載されているため、便宜上、この各レンズ群の符号の下部にフォーカシングを表す矢印を付しているが、フォーカシングの際に各レンズ群が移動する方向は、実施の形態ごとに後に具体的に説明する。
【0016】
なお
図1、
図3、
図5、
図7において、特定の面に付されたアスタリスク*は、該面が非球面であることを示している。各レンズ群に含まれるレンズ素子において、アスタリスク*が付されていない面は、球面である。また
図1、
図3、
図5、
図7において、各レンズ群の符号に付された記号(+)及び記号(-)は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。また
図1、
図3、
図5、
図7において、最も右側に記載された直線は、像面S(撮像素子のうち物体側の面)の位置を表す。
【0017】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る撮像光学系を表している。
【0018】
撮像光学系は、負のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、負のパワーを有する第4レンズ群G4と、を備える。物体側から像側へと順に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が並んでいる。第1~第4レンズ群G1~G4はそれぞれ、レンズ群である。すなわち、撮像光学系は、複数のレンズ群を備える。本実施形態では、複数のレンズ群は、第1~第4レンズ群G1~G4で構成される。各レンズ群は、少なくとも1つのレンズ素子を備える。
【0019】
第1レンズ群G1は、負のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、を備える。本実施形態では、第1レンズ群G1は、第1~第4レンズ素子L1~L4で構成される。物体側から像側へと順に、第1レンズ素子L1、第2レンズ素子L2、第3レンズ素子L3及び第4レンズ素子L4が並んでいる。
【0020】
第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第5レンズ素子L5と、開口絞りA1と、負のパワーを有する第6レンズ素子L6と、正のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、を備える。本実施形態では、第2レンズ群G2は、第5~第8レンズ素子L5~L8と、開口絞りA1と、で構成される。物体側から像側へと順に、第5レンズ素子L5、開口絞りA1、第6レンズ素子L6、第7レンズ素子L7及び第8レンズ素子L8が並んでいる。
【0021】
第3レンズ群G3は、正のパワーを有する第9レンズ素子L9と、負のパワーを有する第10レンズ素子L10と、を備える。本実施形態では、第3レンズ群G3は、第9レンズ素子L9及び第10レンズ素子L10で構成される。物体側から像側へと順に、第9レンズ素子L9及び第10レンズ素子L10が並んでいる。
【0022】
第4レンズ群G4は、正のパワーを有する第11レンズ素子L11と、負のパワーを有する第12レンズ素子L12と、を備える。本実施形態では、第4レンズ群G4は、第11レンズ素子L11及び第12レンズ素子L12で構成される。物体側から像側へと順に、第11レンズ素子L11及び第12レンズ素子L12が並んでいる。
【0023】
各レンズ素子を説明する。
【0024】
第1レンズ群G1内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側は樹脂層Pが接着されてなる非球面である。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第4レンズ素子L4は、両凸レンズである。第1レンズ素子L1は、負レンズ素子L1aの例示である。第2レンズ素子L2は、負レンズ素子L1bの例示である。第3レンズ素子L3は、負レンズ素子L1cの例示である。本開示において、「負レンズ素子」とは、負のパワーを有するレンズ素子を意味する。
【0025】
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第5レンズ素子L5は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第6レンズ素子L6は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第7レンズ素子L7は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第6レンズ素子L6と第7レンズ素子L7とは接着材などで接着される接合レンズである。第8レンズ素子L8は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第5レンズ素子L5は、レンズ群G2Fの例示である。第6レンズ素子L6、第7レンズ素子L7及び第8レンズ素子L8は、レンズ群G2Rの例示である。レンズ群G2Rは、トータルとして負のパワーを有する。第7レンズ素子L7は、後述の条件(2)を満足する正レンズ素子LG2Rpの例示である。本開示において、「正レンズ素子」とは、正のパワーを有するレンズ素子を意味する。
【0026】
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第9レンズ素子L9は、両凸レンズである。第10レンズ素子L10は、両凹レンズである。第9レンズ素子L9と第10レンズ素子L10とは接着材などで接着される接合レンズである。第9レンズ素子L9は、後述の条件(4)を満足する正レンズ素子LG3pの例示である。
【0027】
第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。第11レンズ素子L11は、両凸レンズである。第12レンズ素子L12は、両凹レンズである。第11レンズ素子L11と第12レンズ素子L12とは接着材などで接着される接合レンズである。第12レンズ素子L12は、後述の条件(3)を満足する負レンズ素子LG4Rnの例示である。
【0028】
複数のレンズ群の各々において、レンズ群に含まれる複数のレンズ素子は、一体となって移動する。例えば、第1レンズ群G1に含まれる第1~第4レンズ素子L1~L4は、一体となって移動する。
【0029】
撮像光学系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は像側に凸の軌跡を描くように移動し、第2レンズ群G2の複数のレンズ素子は開口絞りA1と一体となって、物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に移動し、第4レンズ群G4は物体側へ移動する。また、ズーミングに際して、複数のレンズ群の間隔が変化する。より詳細には、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増加するように、各レンズ群が光軸に沿って移動する。
【0030】
撮像光学系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って像面S側へ移動する。
【0031】
(実施の形態2)
図3は、実施の形態2に係る撮像光学系を表している。
【0032】
実施の形態2に係る撮像光学系は、第2レンズ素子L2に樹脂層Pが接着されていない点で、実施の形態1に係る撮像光学系と相違する。また、複数のレンズ群間の距離等の、撮像光学系の特性を決めるパラメータが、実施の形態1と相違する。各パラメータについては、数値実施例2で挙げる。その他の構成は、実施の形態1と共通である。以下、実施の形態1と共通の構成については、適宜説明を省略する。
【0033】
撮像光学系は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、負のパワーを有する第4レンズ群G4と、で構成される。
【0034】
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、で構成される。
【0035】
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第5レンズ素子L5と、開口絞りA1と、負のパワーを有する第6レンズ素子L6と、正のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、で構成される。
【0036】
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第9レンズ素子L9と、負のパワーを有する第10レンズ素子L10と、で構成される。
【0037】
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第11レンズ素子L11と、負のパワーを有する第12レンズ素子L12と、で構成される。
【0038】
各レンズ素子を説明する。
【0039】
第1レンズ群G1内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側は非球面である。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第4レンズ素子L4は、両凸レンズである。第1レンズ素子L1は、負レンズ素子L1aの例示である。第2レンズ素子L2は、負レンズ素子L1bの例示である。第3レンズ素子L3は、負レンズ素子L1cの例示である。
【0040】
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第5レンズ素子L5は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第6レンズ素子L6は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第7レンズ素子L7は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第6レンズ素子L6と第7レンズ素子L7とは接着材などで接着される接合レンズである。第8レンズ素子L8は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第5レンズ素子L5は、レンズ群G2Fの例示である。第6レンズ素子L6、第7レンズ素子L7及び第8レンズ素子L8は、レンズ群G2Rの例示である。第7レンズ素子L7は、後述の条件(2)を満足する正レンズ素子LG2Rpの例示である。
【0041】
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第9レンズ素子L9は、両凸レンズである。第10レンズ素子L10は、両凹レンズである。第9レンズ素子L9と第10レンズ素子L10とは接着材などで接着される接合レンズである。第9レンズ素子L9は、後述の条件(4)を満足する正レンズ素子LG3pの例示である。
【0042】
第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。第11レンズ素子L11は、両凸レンズである。第12レンズ素子L12は、両凹レンズである。第11レンズ素子L11と第12レンズ素子L12とは接着材などで接着される接合レンズである。第12レンズ素子L12は、後述の条件(3)を満足する負レンズ素子LG4Rnの例示である。
【0043】
撮像光学系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は像側に凸の軌跡を描くように移動し、第2レンズ群G2の複数のレンズ素子は開口絞りA1と一体となって、物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に移動し、第4レンズ群G4は物体側へ移動する。また、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増加するように、各レンズ群が光軸に沿って移動する。
【0044】
撮像光学系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って像面S側へ移動する。
【0045】
(実施の形態3)
図5は、実施の形態3に係る撮像光学系を表している。
【0046】
実施の形態3に係る撮像光学系は、第2レンズ素子L2に樹脂層Pが接着されていない点で、実施の形態1に係る撮像光学系と相違する。また、第4レンズ群G4が正のパワーを有する点でも、実施の形態1と相違する。また、第2レンズ群G2において、開口絞りA1よりも物体側に、2つのレンズ素子が配置されている点でも、実施の形態1と相違する。また、複数のレンズ群間の距離等の、撮像光学系の特性を決めるパラメータが、実施の形態1と相違する。各パラメータについては、数値実施例3で挙げる。以下、実施の形態1と共通の構成については、適宜説明を省略する。
【0047】
撮像光学系は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、正のパワーを有する第4レンズ群G4と、で構成される。
【0048】
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、で構成される。
【0049】
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第5レンズ素子L5と、正のパワーを有する第6レンズ素子L6と、開口絞りA1と、負のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、正のパワーを有する第9レンズ素子L9と、で構成される。
【0050】
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第10レンズ素子L10と、負のパワーを有する第11レンズ素子L11と、で構成される。
【0051】
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第12レンズ素子L12と、負のパワーを有する第13レンズ素子L13と、で構成される。
【0052】
各レンズ素子を説明する。
【0053】
第1レンズ群G1内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側は非球面である。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第4レンズ素子L4は、両凸レンズである。第1レンズ素子L1は、負レンズ素子L1aの例示である。第2レンズ素子L2は、負レンズ素子L1bの例示である。第3レンズ素子L3は、負レンズ素子L1cの例示である。
【0054】
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第5レンズ素子L5は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズであり、その像側は非球面である。第5レンズ素子L5と第6レンズ素子L6とは接着材などで接着される接合レンズである。第7レンズ素子L7は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第8レンズ素子L8は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8とは接着材などで接着される接合レンズである。第9レンズ素子L9は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第5レンズ素子L5および第6レンズ素子L6は、レンズ群G2Fの例示である。レンズ群G2Fは、トータルとして正のパワーを有する。第7レンズ素子L7、第8レンズ素子L8及び第9レンズ素子L9は、レンズ群G2Rの例示である。第8レンズ素子L8は、後述の条件(2)を満足する正レンズ素子LG2Rpの例示である。
【0055】
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第10レンズ素子L10は、両凸レンズである。第11レンズ素子L11は、両凹レンズである。第10レンズ素子L10と第11レンズ素子L11とは接着材などで接着される接合レンズである。第10レンズ素子L10は、後述の条件(4)を満足する正レンズ素子LG3pの例示である。
【0056】
第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。第12レンズ素子L12は、両凸レンズである。第13レンズ素子L13は、両凹レンズである。第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13とは接着材などで接着される接合レンズである。第13レンズ素子L13は、後述の条件(3)を満足する負レンズ素子LG4Rnの例示である。
【0057】
撮像光学系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は像側に凸の軌跡を描くように移動し、第2レンズ群G2の複数のレンズ素子は開口絞りA1と一体となって、物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に移動し、第4レンズ群G4は物体側へ移動する。また、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は広角端から中間位置まで減少し、中間位置から望遠端まで増加するように、各レンズ群が光軸に沿って移動する。
【0058】
撮像光学系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って像面S側へ移動する。
【0059】
(実施の形態4)
図7は、実施の形態4に係る撮像光学系を表している。
【0060】
実施の形態4に係る撮像光学系は、第2レンズ素子L2に樹脂層Pが接着されていない点で、実施の形態1に係る撮像光学系と相違する。また、第1レンズ素子L1の像側が非球面である点でも、実施の形態1と相違する。また、第4レンズ群G4が正のパワーを有する点でも、実施の形態1と相違する。また、第12レンズ素子L12がメニスカスレンズである点でも、実施の形態1と相違する。また、複数のレンズ群間の距離等の、撮像光学系の特性を決めるパラメータが、実施の形態1と相違する。各パラメータについては、数値実施例4で挙げる。以下、実施の形態1と共通の構成については、適宜説明を省略する。
【0061】
撮像光学系は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、正のパワーを有する第4レンズ群G4と、で構成される。
【0062】
第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に並んだ、負のパワーを有する第1レンズ素子L1と、負のパワーを有する第2レンズ素子L2と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、で構成される。
【0063】
第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第5レンズ素子L5と、開口絞りA1と、負のパワーを有する第6レンズ素子L6と、正のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、で構成される。
【0064】
第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第9レンズ素子L9と、負のパワーを有する第10レンズ素子L10と、で構成される。
【0065】
第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に並んだ、正のパワーを有する第11レンズ素子L11と、負のパワーを有する第12レンズ素子L12と、で構成される。
【0066】
各レンズ素子を説明する。
【0067】
第1レンズ群G1内におけるレンズ素子を説明する。第1レンズ素子L1は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側は非球面である。第2レンズ素子L2は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その像側は非球面である。第3レンズ素子L3は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第4レンズ素子L4は、両凸レンズである。第1レンズ素子L1は、負レンズ素子L1aの例示である。第2レンズ素子L2は、負レンズ素子L1bの例示である。第3レンズ素子L3は、負レンズ素子L1cの例示である。
【0068】
第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第5レンズ素子L5は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第6レンズ素子L6は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第7レンズ素子L7は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。第6レンズ素子L6と第7レンズ素子L7とは接着材などで接着される接合レンズである。第8レンズ素子L8は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第5レンズ素子L5は、レンズ群G2Fの例示である。第6レンズ素子L6、第7レンズ素子L7及び第8レンズ素子L8は、レンズ群G2Rの例示である。第7レンズ素子L7は、後述の条件(2)を満足する正レンズ素子LG2Rpの例示である。
【0069】
第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第9レンズ素子L9は、両凸レンズである。第10レンズ素子L10は、両凹レンズである。第9レンズ素子L9と第10レンズ素子L10とは接着材などで接着される接合レンズである。第9レンズ素子L9は、後述の条件(4)を満足する正レンズ素子LG3pの例示である。
【0070】
第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。第11レンズ素子L11は、両凸レンズである。第12レンズ素子L12は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第12レンズ素子L12は、後述の条件(3)を満足する負レンズ素子LG4Rnの例示である。
【0071】
撮像光学系において、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、第1レンズ群G1は像側に凸の軌跡を描くように移動し、第2レンズ群G2の複数のレンズ素子は開口絞りA1と一体となって、物体側に移動し、第3レンズ群G3は物体側に移動し、第4レンズ群G4は物体側へ移動する。また、ズーミングに際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は広角端から中間位置まで減少し、中間位置から望遠端まで増加し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が増加するように、各レンズ群が光軸に沿って移動する。
【0072】
撮像光学系では、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングの際に、第3レンズ群G3が光軸に沿って像面S側へ移動する。
【0073】
(条件及び効果等)
以下、例えば実施の形態1から4に係る撮像光学系が満足することが可能な条件を説明する。なお、実施の形態1から4に係る撮像光学系に対して、複数の可能な条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足する撮像光学系の構成が最も効果的である。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する撮像光学系を得ることも可能である。
【0074】
例えば実施の形態1~4に係る撮像光学系のように、本開示における撮像光学系は、負のパワーを有する第1レンズ群G1と、正のパワーを有する第2レンズ群G2と、負のパワーを有する第3レンズ群G3と、パワーを有する第4レンズ群G4と、からなる。撮影時の広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群の間隔が変化する。第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負レンズ素子L1a(第1レンズ素子L1)と、負レンズ素子L1b(第2レンズ素子L2)と、像側に凸面を有し負のパワーを有するメニスカスレンズである負レンズ素子L1c(第3レンズ素子L3)と、を備える。第3レンズ群G3は、2枚のレンズ素子からなる。そして、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに際し、第3レンズ群G3が光軸に沿って移動する。これにより、第3レンズ群G3に対して入射する光束の平均的な屈折角を弱めることができる。そのため、小型な広角ズームレンズでありながら、フォーカシング時の画角変化を抑制しつつ諸収差を良好に補正できる撮像光学系を実現できる。
【0075】
また、例えば、撮像光学系において、負レンズ素子L1bは、物体側に凸面を有するメニスカスレンズが望ましい。これにより、負レンズ素子L1bに入射する光束の屈折角を弱めることできる。そのため、諸収差、特に像面湾曲を抑制できる。
【0076】
また、例えば、撮像光学系において、第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負レンズ素子L1aと、負レンズ素子L1bと、像側に凸面を有する負レンズ素子L1c(第3レンズ素子L3)と、を備え、下記の条件(1)を満足するのが望ましい。
【0077】
0.05 < R1_L1c/R2_L1c < 0.8・・・(1)
ここで、
R1_L1cは、負レンズ素子L1cの物体側面の曲率半径、
R2_L1cは、負レンズ素子L1cの像側面の曲率半径、
である。
【0078】
条件(1)は、負レンズ素子L1cの曲率半径の比を規定する条件である。条件(1)の下限を下回ると、球面収差の補正が困難となる。逆に、条件(1)の上限を上回ると、負レンズ素子に高屈折率の材料を使用しなければならず、倍率色収差、軸上色収差の補正が困難となる。
【0079】
好ましくは、以下の条件(1a)、条件(1b)の少なくとも一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0080】
0.2 < R1_L1c/R2_L1c・・・(1a)
R1_L1c/R2_L1c < 0.6 ・・・(1b)
より好ましくは、以下の条件(1c)、条件(1d)の少なくとも一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0081】
0.4 < R1_L1c/R2_L1c・・・(1c)
R1_L1c/R2_L1c < 0.5 ・・・(1d)
また、例えば、第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有するレンズ群G2Fと、開口絞りA1と、負のパワーを有するレンズ群G2Rと、からなり、負のパワーを有するレンズ群G2Rは、少なくとも1枚の正レンズ素子LG2Rpを有し、下記の条件(2)を満足するのが望ましい。また、下記の条件(2’)を満足するのが更に望ましい。
【0082】
65 < ν_LG2Rp・・・(2)
ν_LG2Rp < 95・・・(2’)
ここで、
ν_LG2Rpは、正レンズ素子LG2Rpのd線に対するアッベ数、
である。
【0083】
条件(2)、(2’)は、負のパワーを有するレンズ群G2Rにおける、正レンズ素子LG2Rpのアッベ数を規定する条件である。条件(2)の下限を下回ると、軸上色収差の補正が困難となる。逆に、条件(2’)の上限を上回ると、正のパワーを有するレンズ素子に低屈折率の材料を使用しなければならず、球面湾曲の補正が困難となる。
【0084】
好ましくは、以下の条件(2a)及び(2b)の少なくとも一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0085】
75 < ν_LG2Rp・・・(2a)
ν_LG2Rp < 90 ・・・(2b)
より好ましくは、以下の条件(2c)及び(2d)の少なくとも一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0086】
80 < ν_LG2Rp・・・(2c)
ν_LG2Rp < 85 ・・・(2d)
また、例えば、第4レンズ群G4は、少なくとも1枚のレンズ素子を備え、上記少なくとも1枚のレンズ素子のうち最も像側のレンズ素子として、下記の条件(3)を満足する負レンズ素子LG4Rnを備えることが望ましい。
【0087】
1.8 < n_LG4Rn・・・(3)
ここで、
n_LG4Rnは、負レンズ素子LG4Rnのd線に対する屈折率、
である。
【0088】
条件(3)は、負レンズ素子LG4Rnのd線に対する屈折率を規定する条件である。条件(3)の下限を下回ると、球面収差及び像面湾曲の補正が困難となる。
【0089】
好ましくは、以下の条件(3a)を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0090】
1.85 < n_LG4Rn・・・(3a)
より好ましくは、以下の条件(3b)を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0091】
1.91 < n_LG4Rn・・・(3b)
また、例えば、撮像光学系において、第3レンズ群G3は、少なくとも1枚の正レンズ素子LG3pを備え、下記の条件(4)を満足するのが望ましい。
【0092】
14 < ν_LG3p <35・・・(4)
ここで、
ν_LG3pは、正レンズ素子LG3pのd線に対するアッベ数、
である。
【0093】
条件(4)は、正レンズ素子LG3pのd線に対するアッベ数を規定する条件である。条件(4)の下限を下回ると、軸上色収差、倍率色収差の補正が困難となる。逆に、条件(4)の上限を上回ると、球面収差及び像面湾曲の補正が困難となる。
【0094】
好ましくは、以下の条件(4a)及び(4b)の少なくとも一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0095】
16 < ν_LG3p・・・(4a)
ν_LG3p < 30 ・・・(4b)
より好ましくは、以下の条件(4c)及び(4d)の少なくとも一方を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
【0096】
17 < ν_LG3p・・・(4c)
ν_LG3p < 25 ・・・(4d)
(実施の形態1を適用した撮像装置の概略構成)
図9は、実施の形態1に係る撮像光学系101を適用した撮像装置100の概略構成を示す。なお、実施の形態2、3及び4に係る撮像光学系を撮像装置100に適用することも可能である。
【0097】
撮像装置100は、物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行う。撮像装置100は、筐体104と、撮像素子102と、撮像光学系101と、を備える。撮像光学系101は、物体の光学的な像を形成する。撮像素子102は、撮像光学系101により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する。筐体104は、撮像素子102及び撮像光学系101を収容する。撮像装置100の具体例はデジタルカメラである。
【0098】
撮像光学系101は、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、を備える。
【0099】
第2レンズ群G2は、開口絞りA1を備える。
【0100】
筐体104は、鏡筒302を備える。鏡筒302は、撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りA1を保持する。
【0101】
撮像素子102は、実施の形態1に係る撮像光学系101における像面Sの位置に配置されている。
【0102】
撮像光学系101において、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、の間隔がズーミングの際に変化するように、筐体104に含まれるアクチュエータやレンズ枠が構成されている。
【0103】
これにより、諸収差を良好に補正できる撮像装置100を実現することができる。
【0104】
なお、以上説明した実施の形態1に係る撮像光学系101をデジタルカメラに適用した例を示したが、撮像光学系101は、監視カメラ、またはスマートフォン等に適用することもできる。
【0105】
(実施の形態1を適用したカメラシステムの概略構成)
図10は、実施の形態1に係る撮像光学系301を適用したカメラシステム200の概略構成を示す。なお、実施の形態2、3及び4に係る撮像光学系をカメラシステム200に適用することも可能である。
【0106】
カメラシステム200は、カメラ本体201と、カメラ本体201に着脱自在に接続される交換レンズ装置300とを備える。
【0107】
カメラ本体201は、交換レンズ装置300の撮像光学系によって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子202と、撮像素子202によって変換された画像信号を表示するモニタ203と、画像信号を記憶するメモリと、カメラマウント部204と、ファインダ205と、を含む。
【0108】
交換レンズ装置300は、撮像光学系301を含む。すなわち、交換レンズ装置300は、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、を備える。交換レンズ装置300は、物体の光学的な像を撮像素子202に形成する。
【0109】
第2レンズ群G2は、開口絞りA1を備える。
【0110】
交換レンズ装置300は、鏡筒302を備える。鏡筒302は、撮像光学系301の各レンズ群のレンズ素子と、開口絞りA1と、を保持する。鏡筒302は、カメラ本体201のカメラマウント部204に接続されるレンズマウント部304を含む。
【0111】
カメラ本体201は、カメラマウント部204を介して交換レンズ装置300に着脱自在に接続される。すなわち、カメラマウント部204が、交換レンズ装置300のレンズマウント部304に接続されることで、カメラ本体201が交換レンズ装置300に接続される。また、カメラマウント部204が、交換レンズ装置300のレンズマウント部304から分離されることで、カメラ本体201が交換レンズ装置300から分離される。
【0112】
このように、カメラマウント部204及びレンズマウント部304は、物理的に接続される。さらに、カメラマウント部204及びレンズマウント部304は、カメラ本体201内のコントローラと交換レンズ装置300内のコントローラとを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。
【0113】
カメラシステム200は、鏡筒302が保持する各レンズ群と、カメラ本体201と、を少なくとも備える。撮像光学系301の第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4との間隔がズーミングの際に変化するように、カメラシステム200は、交換レンズ装置300内のコントローラによって制御されるアクチュエータ及びレンズ枠等を備えている。
【0114】
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1から4を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
【0115】
実施の形態1~4に係る撮像光学系は、全てのズーミング域を使用する必要はない。すなわち、所望のズーミング域に応じて、光学性能が確保されている範囲を切り出し、後述の対応する数値実施例1~4で説明する撮像光学系よりも低倍率の撮像光学系として使用してもよい。また、所望のズーミング位置に応じて、光学性能が確保されている焦点距離を切り出し、単焦点の撮像光学系として使用してもよい。
【0116】
実施の形態2~4に係る撮像光学系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子(すなわち、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ素子)のみで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、実施の形態1の第2レンズ素子L2のようにガラス硝材と非球面形状を持たせた樹脂層との組み合わせによる複合非球面レンズ素子、または、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等で、各レンズ群を構成してもよい。特に、屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子において、屈折率の異なる媒質の界面に回折構造を形成すると、回折効率の波長依存性が改善されるので、好ましい。これにより、諸収差の良好なカメラを実現することができる。
【0117】
(数値実施例)
以下、実施の形態1~4に係る撮像光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線に対する屈折率、νd(vdとも記す)はd線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は[数1]で定義している。また、各数値実施例において、絞り径は、各ズームポジションにおける有効な開放絞り径である。
【0118】
【0119】
ここで、
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
h:光軸からの高さ、
r:頂点曲率半径、
κ:円錐定数、
An:n次の非球面係数
である。
【0120】
図2、
図4、
図6、
図8は、各々実施の形態1~4に係る撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
【0121】
各縦収差図において、(a)図は広角端における各収差、(b)図は中間位置における各収差、(c)図は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、Fで示す)を表し、実線はd線(d-line)、短破線はF線(F-line)、長破線はC線(C-line)の特性である。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、mで示す)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表す。
【0122】
(数値実施例1)
数値実施例1の撮像光学系は、
図1、
図2に示した実施の形態1に対応する。数値実施例1の撮像光学系の面データを表1に、非球面データを表2に、無限遠合焦状態での各種データを表3A~表3Dに示す。d9、d17、d20は、互いに隣り合う2つのレンズ群の間隔である(
図1参照)。
【0123】
(表1:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 61.30310 2.30000 1.69144 53.6
2 18.88490 9.30000
3 41.15000 1.75000 1.71181 52.5
4 20.27860 0.07000 1.51122 59.6
5* 14.43700 11.04000
6 -30.46170 1.20000 1.48749 70.4
7 -42.83070 0.23000
8 49.24800 3.90000 1.72960 26.2
9 -2541.07380 可変
10* 22.90210 5.80000 1.57469 56.0
11* -51.31830 2.83000
12(絞り) ∞ 4.75000
13 64.06090 0.80000 1.90698 30.3
14 10.55530 5.00000 1.49700 81.6
15 96.12580 3.55000
16* 269.41210 4.20000 1.58133 46.5
17* -16.90070 可変
18 57.29830 3.25000 1.84666 23.8
19 -39.69610 1.00000 1.81040 33.1
20 24.86950 可変
21 35.85280 6.00000 1.48749 70.4
22 -47.91560 1.20000 1.91082 35.2
23 132.45750 BF
像面 ∞
(表2:非球面データ)
第5面
K=-8.60744E-01, A4=-1.09058E-05, A6=-3.39948E-08, A8=-7.35568E-11
A10= 1.89948E-13, A12=-8.19926E-16, A14= 0.00000E+00
第10面
K=0.00000E+00, A4=-1.01233E-05, A6=-8.60053E-08, A8= 2.86697E-09
A10=-2.94258E-11, A12= 1.68258E-13, A14= 0.00000E+00
第11面
K=0.00000E+00, A4= 1.58943E-05, A6= 2.92108E-08, A8=-5.38824E-10
A10= 3.70371E-11, A12=-4.51108E-13, A14= 2.42691E-15
第16面
K=0.00000E+00, A4=-2.35150E-05, A6= 1.19948E-07, A8=-3.24297E-09
A10= 1.40767E-11, A12= 2.15242E-13, A14=-2.59066E-15
第17面
K=0.00000E+00, A4=-1.50992E-05, A6=-8.96894E-08, A8=-2.74366E-09
A10= 2.94693E-11, A12=-3.11976E-13, A14= 0.00000E+00
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表3A:各種データ)
ズーム比 2.04660
広角 中間 望遠
焦点距離 16.5534 24.1174 33.8782
Fナンバー 4.12005 4.10925 4.12028
画角 53.5677 42.3525 33.1898
像高 20.0000 21.0000 21.6330
レンズ全長 122.3559 115.3042 118.0974
BF 17.50941 25.97712 37.66432
d9 27.6237 11.5454 1.9767
d17 1.0000 0.9291 0.1511
d20 8.0528 8.6826 10.1353
入射瞳位置 20.7261 19.0009 17.5676
射出瞳位置 -27.7570 -28.2502 -29.1643
前側主点位置 31.2261 32.3922 34.2715
後側主点位置 105.8025 91.1869 84.2193
(表3B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -40.3670
2 3 -58.1978
3 4 -98.4319
4 6 -223.4817
5 8 66.2587
6 10 28.3634
7 13 -14.0335
8 14 23.4039
9 16 27.5046
10 18 28.1291
11 19 -18.7375
12 21 43.0795
13 22 -38.5099
(表3C:ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -26.85740 29.79000 1.84601 1.76778
2 10 29.71996 26.93000 15.77166 10.40926
3 18 -63.32840 4.25000 4.66809 6.44489
4 21 -813.00731 7.20000 55.15937 54.46837
(表3D:ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 10 -0.43352 -0.56635 -0.69264
3 18 1.47574 1.62821 1.84292
4 21 0.96340 0.97381 0.98819
(数値実施例2)
数値実施例2の撮像光学系は、
図3、
図4に示した実施の形態2に対応する。数値実施例2の撮像光学系の面データを表4に、非球面データを表5に、無限遠合焦状態での各種データを表6A~表6Dに示す。d8、d17、d20は、互いに隣り合う2つのレンズ群の間隔である(
図3参照)。
【0124】
(表4:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 61.36080 2.30000 1.73211 51.4
2 20.21040 9.30000
3 32.99360 1.75000 1.69350 53.2
4* 15.02310 11.54230
5 -34.80090 1.20000 1.48749 70.4
6 -77.93000 0.23000
7 55.96520 3.90000 1.81442 28.7
8 -391.78130 可変
9 ∞ 0.00000
10* 21.76050 5.80000 1.58313 59.5
11* -51.51400 2.83000
12(絞り) ∞ 4.75000
13 106.42610 0.80000 1.88918 33.3
14 11.24310 5.00000 1.45650 90.3
15 110.23880 3.55000
16* 201.24730 4.20000 1.58313 59.5
17* -18.04810 可変
18 54.05760 3.25000 1.84666 23.8
19 -47.98780 1.00000 1.79760 32.7
20 26.25620 可変
21 49.09860 6.00000 1.48749 70.4
22 -49.84570 1.20000 1.91082 35.2
23 290.52440 BF
像面 ∞
(表5:非球面データ)
第4面
K=-6.62672E-01, A4=-4.85018E-06, A6=-1.57316E-08, A8=-1.73943E-11
A10=-7.96227E-14, A12=-2.66404E-16, A14= 0.00000E+00
第10面
K=0.00000E+00, A4=-7.80041E-06, A6=-4.95898E-08, A8= 2.80819E-09
A10=-3.03672E-11,A12= 2.00667E-13, A14= 0.00000E+00
第11面
K=0.00000E+00, A4= 1.97685E-05, A6= 7.68505E-08, A8=-2.12196E-09
A10= 7.97474E-11, A12=-9.23597E-13, A14= 4.62551E-15
第16面
K=0.00000E+00, A4=-1.80577E-05, A6=-2.96295E-08, A8= 8.34680E-10
A10=-2.49845E-11, A12= 2.72120E-13, A14=-1.27452E-15
第17面
K=0.00000E+00, A4=-1.34366E-05, A6=-1.29693E-07, A8=-6.12064E-10
A10= 2.97024E-12, A12=-1.00392E-13, A14= 0.00000E+00
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表6A:各種データ)
ズーム比 2.04660
広角 中間 望遠
焦点距離 16.5535 23.4446 33.8784
Fナンバー 4.12043 4.10949 4.12027
画角 53.5671 43.0630 32.9759
像高 20.0000 21.0000 21.6330
レンズ全長 125.2774 117.6844 118.2830
BF 17.50960 25.97727 37.66455
d8 30.5709 14.7379 2.8685
d17 1.4035 1.0200 0.7500
d20 7.1911 7.3469 8.3977
入射瞳位置 21.7685 20.0953 18.3182
射出瞳位置 -28.7924 -28.7619 -29.5415
前側主点位置 32.4040 33.4987 35.1185
後側主点位置 108.7239 94.2398 84.4047
(表6B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -42.1599
2 3 -41.4244
3 5 -130.1780
4 7 60.3645
5 10 27.0226
6 13 -14.1940
7 14 26.9986
8 16 28.6050
9 18 30.4699
10 19 -21.1507
11 21 51.7677
12 22 -46.6333
(表6C:ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -27.91775 30.22230 2.12816 2.55010
2 9 31.20106 26.93000 14.68938 9.16925
3 18 -79.34889 4.25000 5.43795 7.17245
4 21 -813.02109 7.20000 39.78868 40.66764
(表6D:ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 9 -0.44797 -0.57977 -0.74383
3 18 1.35010 1.46192 1.62306
4 21 0.98037 0.99079 1.00516
(数値実施例3)
数値実施例3の撮像光学系は、
図5、
図6に示した実施の形態3に対応する。数値実施例3の撮像光学系の面データを表7に、非球面データを表8に、無限遠合焦状態での各種データを表9A~表9Dに示す。d8、d17、d20は、互いに隣り合う2つのレンズ群の間隔である(
図5参照)。
【0125】
(表7:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 43.55380 2.50000 1.77497 49.6
2 19.95370 4.86980
3 31.25770 2.60000 1.59387 61.1
4* 12.44090 12.99230
5 -29.49750 1.51460 1.49700 81.6
6 -410.12640 0.95380
7 65.01730 3.66390 1.87952 29.4
8 -144.94070 可変
9 19.22580 0.85000 1.95375 32.3
10 12.50190 6.88370 1.70523 41.0
11* -548.22890 3.57430
12(絞り) ∞ 2.00000
13 50.57430 0.80000 1.90366 31.3
14 11.03950 4.40210 1.59283 68.6
15 82.32480 7.66270
16* 35.89930 5.27380 1.52250 62.2
17* -21.24610 可変
18 79.83540 3.96610 1.92286 20.9
19 -37.98500 0.80000 1.90366 31.3
20 22.20920 可変
21 28.35840 6.45190 1.51742 52.1
22 -66.05830 1.20000 2.00100 29.1
23 148.09760 0.00000
24 ∞ BF
像面 ∞
(表8:非球面データ)
第4面
K=-4.22185E-01, A4=-1.87704E-05, A6= 3.97883E-08, A8=-1.36860E-09
A10= 7.00329E-12, A12=-2.05342E-14
第11面
K=0.00000E+00, A4= 1.06752E-05, A6=-4.94800E-08, A8= 5.02457E-10
A10=-3.90915E-12, A12=-4.06204E-24
第16面
K=0.00000E+00, A4=-2.00079E-05, A6=-4.55351E-08, A8= 4.52795E-10
A10=-1.80063E-12, A12= 0.00000E+00
第17面
K=0.00000E+00, A4= 6.17489E-06, A6=-9.32563E-08, A8= 3.00285E-10
A10=-1.52687E-12, A12= 0.00000E+00
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表9A:各種データ)
ズーム比 2.04740
広角 中間 望遠
焦点距離 16.5645 22.3687 33.9142
Fナンバー 4.12335 4.11303 4.12447
画角 53.5820 44.0413 33.5683
像高 20.0000 20.5000 21.6330
レンズ全長 117.8912 114.7592 120.8264
BF 16.42340 24.94933 37.78378
d8 22.0155 11.3658 1.0000
d17 1.9469 1.1930 0.5000
d20 4.5464 4.2921 8.5836
入射瞳位置 20.6147 19.5008 18.0449
射出瞳位置 -27.2151 -26.7401 -31.4704
前側主点位置 30.8916 32.1894 35.3511
後側主点位置 101.3267 92.3905 86.9122
(表9B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -49.8216
2 3 -36.6883
3 5 -64.0356
4 7 51.4520
5 9 -39.9456
6 10 17.4205
7 13 -15.7793
8 14 21.0225
9 16 26.3800
10 18 28.3482
11 19 -15.4119
12 21 39.2606
13 22 -45.5087
(表9C:ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -24.84394 29.09440 3.26791 4.48821
2 9 28.28092 31.44660 21.35059 12.94865
3 18 -36.41760 4.76610 3.64040 5.81886
4 21 188.50216 7.65190 -12.07254 -8.27111
(表9D:ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 9 -0.43822 -0.52483 -0.64984
3 18 1.83662 2.19049 2.93762
4 21 0.82840 0.78317 0.71509
(数値実施例4)
数値実施例4の撮像光学系は、
図7、
図8に示した実施の形態4に対応する。数値実施例4の撮像光学系の面データを表10に、非球面データを表11に、無限遠合焦状態での各種データを表12A~表12Dに示す。d8、d16、d19は、互いに隣り合う2つのレンズ群の間隔である(
図7参照)。
【0126】
(表10:面データ)
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 78.85350 2.50000 1.77200 50.0
2* 17.29520 4.88590
3 30.15520 2.60000 1.59349 67.0
4* 17.04410 13.12020
5 -36.34440 1.51460 1.49700 81.6
6 -389.24000 1.10400
7 67.85670 4.12120 1.90007 31.6
8 -196.54000 可変
9* 24.39890 5.75660 1.67731 51.2
10* -80.57650 7.03970
11(絞り) ∞ 2.00000
12 51.85170 0.80000 1.90534 28.5
13 9.90300 4.47650 1.55032 75.5
14 48.12540 3.87680
15* 35.05930 3.84250 1.52250 62.2
16* -22.71020 可変
17 80.32400 3.96610 1.94595 18.0
18 -29.74490 0.80000 1.91197 29.0
19 25.93380 可変
20 93.13990 6.45190 1.51742 52.1
21 -20.00270 0.57330
22 -20.91850 1.20000 2.00100 29.1
23 -48.47550 BF
像面 ∞
(表11:非球面データ)
第2面
K=-3.58267E-01, A4=-9.15352E-06, A6=-3.04869E-08, A8= 5.17656E-11
A10=-5.83730E-14, A12= 0.00000E+00
第4面
K=-6.81848E-01,A4= 1.18647E-05, A6= 6.02074E-08, A8=-1.64779E-10
A10= 3.41275E-13, A12=-1.18051E-15
第9面
K=0.00000E+00, A4=-1.59737E-05, A6= 4.22899E-09, A8=-1.12452E-09
A10=9.68970E-12, A12=-5.21763E-14
第10面
K=0.00000E+00, A4=-3.92901E-06, A6=-5.04988E-09, A8=-7.84222E-10
A10= 6.21383E-12, A12=-3.81477E-14
第15面
K=0.00000E+00, A4=-2.67730E-05, A6=-1.61366E-07, A8= 1.37044E-09
A10=-1.70621E-11, A12= 0.00000E+00
第16面
K=0.00000E+00, A4=-2.47175E-05, A6=-3.01029E-07, A8= 1.48213E-09
A10=-2.91517E-11, A12= 0.00000E+00
(無限遠合焦状態での各種データ)
(表12A:各種データ)
ズーム比 2.18344
広角 中間 望遠
焦点距離 15.5281 22.9443 33.9047
Fナンバー 4.12286 4.11167 4.12323
画角 55.3379 43.2568 32.7326
像高 20.0000 21.0000 21.6330
レンズ全長 124.6809 116.3088 118.3052
BF 16.41731 24.94077 37.76484
d8 30.9559 13.0941 1.0000
d16 0.5539 0.7541 0.9646
d19 6.1245 6.8905 7.9465
入射瞳位置 19.5962 18.1945 16.8479
射出瞳位置 -27.1420 -28.1875 -29.6068
前側主点位置 29.5889 31.2299 33.6901
後側主点位置 109.1528 93.3645 84.4005
(表12B:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -29.2143
2 3 -71.3188
3 5 -80.7744
4 7 56.4583
5 9 28.2766
6 12 -13.6443
7 13 21.7528
8 15 26.9940
9 17 23.3562
10 18 -15.0884
11 20 32.4551
12 22 -37.5795
(表12C:ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -25.80417 29.84590 0.35382 0.78954
2 9 29.45458 27.79210 14.23877 8.68738
3 17 -47.08094 4.76610 3.95588 6.15011
4 20 203.31103 8.22520 -1.16179 1.66835
(表12D:ズームレンズ群倍率)
群 始面 広角 中間 望遠
1 1 0.00000 0.00000 0.00000
2 9 -0.41720 -0.55850 -0.72468
3 17 1.62615 1.88394 2.31854
4 20 0.88700 0.84508 0.78200
(条件の対応値)
以下、条件(1)~条件(4)の対応値を表13に示す。
【0127】
【産業上の利用可能性】
【0128】
本開示に係る撮像光学系は、デジタルスチルカメラ、交換レンズ式デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器のカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)のカメラ、スマートフォンのカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Webカメラ、車載カメラ等に適用可能である。特にデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される撮影光学系に好適である。
【符号の説明】
【0129】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
L1 第1レンズ素子
L2 第2レンズ素子
L3 第3レンズ素子
L4 第4レンズ素子
L5 第5レンズ素子
L6 第6レンズ素子
L7 第7レンズ素子
L8 第8レンズ素子
L9 第9レンズ素子
L10 第10レンズ素子
L11 第11レンズ素子
L12 第12レンズ素子
L13 第13レンズ素子
P 樹脂層
A1 開口絞り
S 像面
100 撮像装置
101 撮像光学系
102 撮像素子
104 筐体
200 カメラシステム
201 カメラ本体
202 撮像素子
203 モニタ
204 カメラマウント部
205 ファインダ
300 交換レンズ装置
302 鏡筒
304 レンズマウント部