(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】2024-09-17
(45)【発行日】2024-09-26
(54)【発明の名称】光学系および光学機器
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20240918BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20240918BHJP
【FI】
G02B13/00
G02B13/18
(21)【出願番号】P 2020096196
(22)【出願日】2020-06-02
【審査請求日】2023-04-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100113549
【氏名又は名称】鈴木 守
(74)【代理人】
【識別番号】100115808
【氏名又は名称】加藤 真司
(74)【代理人】
【識別番号】100092897
【氏名又は名称】大西 正悟
(74)【代理人】
【識別番号】100157417
【氏名又は名称】並木 敏章
(72)【発明者】
【氏名】古井田 啓吾
【審査官】殿岡 雅仁
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-195587(JP,A)
【文献】特開2013-061570(JP,A)
【文献】特開2011-209352(JP,A)
【文献】特開2019-200339(JP,A)
【文献】国際公開第2011/118554(WO,A1)
【文献】特開2019-090949(JP,A)
【文献】特開2013-186458(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2020/0166730(US,A1)
【文献】国際公開第2012/026070(WO,A1)
【文献】特開2012-234169(JP,A)
【文献】特開2012-181508(JP,A)
【文献】特開2014-145954(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】
光軸に沿って物体側から順に並んだ、正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
からなり、
合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
前記第1レンズ群は、1個のレンズ成分から構成され、
以下の条件式を満足する光学系。
0.90<{1-(β2)
2}×(β3)
2<1.50
9.00<(G1d+G2d)/G3d<16.00
Nmax<1.8500
但し、β2:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群の横倍率
β3:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の合成横倍率
G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
Nmax:前記光学系のうちd線に対する屈折率が最も高いレンズのd線に対する屈折率
【請求項2】
光軸に沿って物体側から順に並んだ、正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レンズ群とからなり、
合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、
以下の条件式を満足する光学系。
0.90<{1-(β2)
2
}×(β3)
2
<1.50
0.28<(G1d+G2d+G3d)/DT<0.43
7.00<G2d/G3d≦9.333
但し、β2:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群の横倍率
β3:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の合成横倍率
G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
DT:前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記光学系における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項3】
以下の条件式を満足する請求項1に記載の光学系。
0.28<(G1d+G2d+G3d)/DT<0.45
但し、G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
DT:前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記光学系における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項4】
以下の条件式を満足する請求項
1~3のいずれか一項に記載の光学系。
0.20<D12/DT<0.40
但し、D12:無限遠物体合焦時の前記第1レンズ群における最も像側のレンズ面から前記第2レンズ群における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
DT:前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記光学系における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項5】
以下の条件式を満足する請求項1~
4のいずれか一項に記載の光学系。
1.20<(D12+D23)/(G1d+G2d+G3d)<2.30
但し、D12:無限遠物体合焦時の前記第1レンズ群における最も像側のレンズ面から前記第2レンズ群における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
D23:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群における最も像側のレンズ面から前記第3レンズ群における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
【請求項6】
以下の条件式を満足する請求項
2~5のいずれか一項に記載の光学系。
9.00<(G1d+G2d)/G3d<16.00
但し、G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
【請求項7】
以下の条件式を満足する請求項
1、3~6のいずれか一項に記載の光学系。
7.00<G2d/G3d<11.00
但し、G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
【請求項8】
以下の条件式を満足する請求項1~
7のいずれか一項に記載の光学系。
0.18<Bf/TL<0.25
但し、Bf:前記光学系のバックフォーカス
TL:前記光学系の全長
【請求項9】
以下の条件式を満足する請求項1~
8のいずれか一項に記載の光学系。
0.70<f2/f<1.00
但し、f2:前記第2レンズ群の焦点距離
f:前記光学系の焦点距離
【請求項10】
以下の条件式を満足する請求項1~
9のいずれか一項に記載の光学系。
0.60<(-f3)/f<2.50
但し、f3:前記第3レンズ群の焦点距離
f:前記光学系の焦点距離
【請求項11】
以下の条件式を満足する請求項1~
10のいずれか一項に記載の光学系。
0.90<f1/f<2.50
但し、f1:前記第1レンズ群の焦点距離
f:前記光学系の焦点距離
【請求項12】
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間に、開口絞りが配置され、
以下の条件式を満足する請求項1~
11のいずれか一項に記載の光学系。
0.15<LsG2/DT<0.30
但し、LsG2:無限遠物体合焦時の前記開口絞りから前記第2レンズ群における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
DT:前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記光学系における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項13】
前記第1レンズ群は、1個のレンズ成分から構成される請求項
2~12のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項14】
前記第2レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負レンズと正レンズとが接合された接合レンズと、正レンズとから構成される請求項1~
13のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項15】
前記第3レンズ群は、1個の負レンズから構成される請求項1~
14のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項16】
以下の条件式を満足する請求項
15に記載の光学系。
0.90<(rR2+rR1)/(rR2-rR1)<2.00
但し、rR1:前記第3レンズ群の前記負レンズにおける物体側のレンズ面の曲率半径
rR2:前記第3レンズ群の前記負レンズにおける像側のレンズ面の曲率半径
【請求項17】
以下の条件式を満足する請求項
2~16のいずれか一項に記載の光学系。
Nmax<1.8500
但し、Nmax:前記光学系のうちd線に対する屈折率が最も高いレンズのd線に対する屈折率
【請求項18】
前記光学系のうちd線に対する屈折率が最も高いレンズは、前記第2レンズ群における最も像側のレンズである請求項
17に記載の光学系。
【請求項19】
以下の条件式を満足する請求項1~
18のいずれか一項に記載の光学系。
0.20<D23/DT<0.43
但し、D23:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群における最も像側のレンズ面から前記第3レンズ群における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
DT:前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記光学系における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項20】
以下の条件式を満足する請求項1~
19のいずれか一項に記載の光学系。
1.30<f/Ymax<3.00
但し、f:前記光学系の焦点距離
Ymax:前記光学系の最大像高
【請求項21】
以下の条件式を満足する請求項1~
20のいずれか一項に記載の光学系。
18.0°<ω<40.0°
但し、ω:前記光学系の半画角
【請求項22】
前記第1レンズ群を構成するレンズと、前記第2レンズ群を構成するレンズと、前記第3レンズ群を構成するレンズとが、合計で6個以下のレンズからなる請求項1~
21のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項23】
前記第1レンズ群を構成するレンズ成分と、前記第2レンズ群を構成するレンズ成分と、前記第3レンズ群を構成するレンズ成分とが、合計で4個のレンズ成分からなる請求項1~
22のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項24】
前記第2レンズ群は、2個のレンズ成分から構成される請求項1~
23のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項25】
合焦の際、前記第2レンズ群が光軸に沿って移動する請求項1~
24のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項26】
請求項1~
25のいずれか一項に記載の光学系を備えて構成される光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学系および光学機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、デジタルカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ等に適した光学系として、所謂インナーフォーカスレンズが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このような光学系においては、大口径で小型化することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【0004】
第1の発明に係る光学系は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正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レンズ群とからなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、前記第1レンズ群は、1個のレンズ成分から構成され、以下の条件式を満足する。
0.90<{1-(β2)2}×(β3)2<1.50
9.00<(G1d+G2d)/G3d<16.00
Nmax<1.8500
但し、β2:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群の横倍率
β3:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の合成横倍率
G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
Nmax:前記光学系のうちd線に対する屈折率が最も高いレンズのd線に対する屈折率
第2の発明に係る光学系は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正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レンズ群とからなり、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、以下の条件式を満足する。
0.90<{1-(β2)
2
}×(β3)
2
<1.50
0.28<(G1d+G2d+G3d)/DT<0.43
7.00<G2d/G3d≦9.333
但し、β2:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群の横倍率
β3:無限遠物体合焦時の前記第2レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の合成横倍率
G1d:前記第1レンズ群の光軸上の長さ
G2d:前記第2レンズ群の光軸上の長さ
G3d:前記第3レンズ群の光軸上の長さ
DT:前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記光学系における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0005】
本発明に係る光学機器は、上記光学系を備えて構成される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】第1実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図2】
図2(A)、
図2(B)はそれぞれ、第1実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図3】第2実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図4】
図4(A)、
図4(B)はそれぞれ、第2実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図5】第3実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図6】
図6(A)、
図6(B)はそれぞれ、第3実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図7】第4実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図8】
図8(A)、
図8(B)はそれぞれ、第4実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図9】第5実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図10】
図10(A)、
図10(B)はそれぞれ、第5実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図11】第6実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図12】
図12(A)、
図12(B)はそれぞれ、第6実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図13】第7実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。
【
図14】
図14(A)、
図14(B)はそれぞれ、第7実施例に係る光学系の無限遠合焦時、近距離合焦時の諸収差図である。
【
図15】本実施形態に係る光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
【
図16】本実施形態に係る光学系の製造方法を示す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、本発明に係る好ましい実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る光学系を備えたカメラ(光学機器)を
図15に基づいて説明する。このカメラ1は、
図15に示すように、本体2と、本体2に装着される撮影レンズ3により構成される。本体2は、撮像素子4と、デジタルカメラの動作を制御する本体制御部(不図示)と、液晶画面5とを備える。撮影レンズ3は、複数のレンズ群からなる光学系OLと、各レンズ群の位置を制御するレンズ位置制御機構(不図示)とを備える。レンズ位置制御機構は、レンズ群の位置を検出するセンサと、レンズ群を光軸に沿って前後に移動させるモータと、モータを駆動する制御回路などにより構成される。
【0009】
被写体からの光は、撮影レンズ3の光学系OLにより集光されて、撮像素子4の像面I上に到達する。像面Iに到達した被写体からの光は、撮像素子4により光電変換され、デジタル画像データとして不図示のメモリに記録される。メモリに記録されたデジタル画像データは、ユーザの操作に応じて液晶画面5に表示することが可能である。なお、このカメラは、ミラーレスカメラでも、クイックリターンミラーを有した一眼レフタイプのカメラであっても良い。また、
図15に示す光学系OLは、光学系を模式的に示したものであり、光学系OLのレンズ構成はこの構成に限定されるものではない。
【0010】
次に、本実施形態に係る光学系について説明する。本実施形態に係る光学系(撮影レンズ)OLの一例としての光学系OL(1)は、
図1に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。また、合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って移動することが望ましい。
【0011】
上記構成の下、本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(1)を満足する。
0.90<{1-(β2)2}×(β3)2<1.50 ・・・(1)
但し、β2:無限遠物体合焦時の第2レンズ群G2の横倍率
β3:無限遠物体合焦時の第2レンズ群G2よりも像側に配置されるレンズ群の合成横倍率
【0012】
本実施形態によれば、大口径で小型の光学系、およびこの光学系を備えた光学機器を得ることが可能になる。本実施形態に係る光学系OLは、
図3に示す光学系OL(2)でもよく、
図5に示す光学系OL(3)でもよく、
図7に示す光学系OL(4)でもよい。また、本実施形態に係る光学系OLは、
図9に示す光学系OL(5)でもよく、
図11に示す光学系OL(6)でもよく、
図13に示す光学系OL(7)でもよい。
【0013】
条件式(1)は、第2レンズ群G2により合焦(フォーカシング)を行うための条件式である。条件式(1)を満足することで、合焦の際の第2レンズ群G2の移動量を小さくして光学系OLを小型化することができ、像面湾曲および非点収差を良好に補正すること
ができる。なお、第2レンズ群G2よりも像側に配置されるレンズ群が第3レンズ群G3のみとなる場合、β3は、無限遠物体合焦時の第3レンズ群G3の横倍率となる。
【0014】
条件式(1)の対応値が上限値を上回ると、像面湾曲および非点収差を補正することが困難になる。条件式(1)の上限値を1.35に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、像面湾曲および非点収差を補正する一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(1)の下限値を0.95に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0015】
なお、条件式(1)は、合焦レンズ(第2レンズ群G2)の像面移動係数について適切な範囲を規定するものである。像面移動係数γzは、合焦レンズの移動量に対する像の変位量の割合であり、次式(A)で表される。
γz≡δz/Δz={1-(βF)2}×(βR)2 ・・・(A)
但し、Δz:合焦レンズの光軸方向の移動量
δz:像の光軸方向の変位量
βF:合焦レンズの横倍率
βR:合焦レンズよりも像側に配置される光学系の総合横倍率
【0016】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.28<(G1d+G2d+G3d)/DT<0.45 ・・・(2)
但し、G1d:第1レンズ群G1の光軸上の長さ
G2d:第2レンズ群G2の光軸上の長さ
G3d:第3レンズ群G3の光軸上の長さ
DT:光学系OLにおける最も物体側のレンズ面から光学系OLにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0017】
条件式(2)は、各レンズ群の光軸上の長さの総和と、光学系OLにおける最も物体側のレンズ面から光学系OLにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離との適切な関係を規定するものである。条件式(2)を満足することで、球面収差等の諸収差を良好に補正することができる。
【0018】
条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、光学系OLを小型化しつつ、球面収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(2)の上限値を0.43に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(2)の対応値が下限値を下回ると、球面収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(2)の下限値を0.29に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0019】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.20<D12/DT<0.40 ・・・(3)
但し、D12:無限遠物体合焦時の第1レンズ群G1における最も像側のレンズ面から第2レンズ群G2における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
DT:光学系OLにおける最も物体側のレンズ面から光学系OLにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0020】
条件式(3)は、第2レンズ群G2により合焦(フォーカシング)を行うための条件式である。条件式(3)を満足することで、最短撮影距離を短くすることができる。
【0021】
条件式(3)の対応値が上限値を上回ると、最短撮影距離を短くする一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(3)の上限値を0.38に設定することで、本
実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(3)の対応値が下限値を下回ると、最短撮影距離を短くすることが困難になる。条件式(3)の下限値を0.22に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0022】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
1.20<(D12+D23)/(G1d+G2d+G3d)<2.30 ・・・(4)
但し、D12:無限遠物体合焦時の第1レンズ群G1における最も像側のレンズ面から第2レンズ群G2における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
D23:無限遠物体合焦時の第2レンズ群G2における最も像側のレンズ面から第3レンズ群G3における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
G1d:第1レンズ群G1の光軸上の長さ
G2d:第2レンズ群G2の光軸上の長さ
G3d:第3レンズ群G3の光軸上の長さ
【0023】
条件式(4)は、各レンズ群同士の空気間隔の総和と、各レンズ群の光軸上の長さの総和との適切な関係を規定するものである。条件式(4)を満足することで、球面収差および像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。
【0024】
条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、各レンズ群の光軸上の長さが短くなるため、球面収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(4)の上限値を2.20に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、各レンズ群同士の空気間隔が短くなるため、像面湾曲等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(4)の下限値を1.30に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0025】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
9.00<(G1d+G2d)/G3d<16.00 ・・・(5)
但し、G1d:第1レンズ群G1の光軸上の長さ
G2d:第2レンズ群G2の光軸上の長さ
G3d:第3レンズ群G3の光軸上の長さ
【0026】
条件式(5)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の光軸上の長さと、第3レンズ群G3の光軸上の長さとの適切な関係を規定するものである。条件式(5)を満足することで、球面収差、コマ収差、像面湾曲等を良好に補正することができる。
【0027】
条件式(5)の対応値が上限値を上回ると、第3レンズ群G3の光軸上の長さが短くなるため、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(5)の上限値を15.00に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(5)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の光軸上の長さが短くなるため、球面収差、コマ収差等を補正することが困難になる。条件式(5)の下限値を9.10に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0028】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
7.00<G2d/G3d<11.00 ・・・(6)
但し、G2d:第2レンズ群G2の光軸上の長さ
G3d:第3レンズ群G3の光軸上の長さ
【0029】
条件式(6)は、第2レンズ群G2の光軸上の長さと、第3レンズ群G3の光軸上の長さとの適切な関係を規定するものである。条件式(6)を満足することで、球面収差、コ
マ収差、像面湾曲等を良好に補正することができる。
【0030】
条件式(6)の対応値が上限値を上回ると、第3レンズ群G3の光軸上の長さが短くなるため、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式(6)の上限値を10.50に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(6)の対応値が下限値を下回ると、第2レンズ群G2の光軸上の長さが短くなるため、球面収差、コマ収差等を補正することが困難になる。条件式(6)の下限値を7.50に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0031】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
0.18<Bf/TL<0.25 ・・・(7)
但し、Bf:光学系OLのバックフォーカス
TL:光学系OLの全長
【0032】
条件式(7)は、光学系OLの全長に対する、光学系OLのバックフォーカスの適切な関係を規定するものである。条件式(7)を満足することで、球面収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。なお、条件式(7)において、光学系OLのバックフォーカスの値と、光学系OLの全長の値は、空気換算長により表した値である。
【0033】
条件式(7)の対応値が上限値を上回ると、光学系OLを小型化しつつ、球面収差、像面湾曲等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(7)の上限値を0.24に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(7)の対応値が下限値を下回ると、像面に対する光の入射角が大きくなるため好ましくない。条件式(7)の下限値を0.19に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0034】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(8)を満足することが望ましい。
0.70<f2/f<1.00 ・・・(8)
但し、f2:第2レンズ群G2の焦点距離
f:光学系OLの焦点距離
【0035】
条件式(8)は、光学系OLの全系の焦点距離に対する、第2レンズ群G2の焦点距離の適切な関係を規定するものである。条件式(8)を満足することで、球面収差、コマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。
【0036】
条件式(8)の対応値が上限値を上回ると、球面収差、コマ収差等の諸収差を補正する一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(8)の上限値を0.98に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(8)の対応値が下限値を下回ると、球面収差、コマ収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(8)の下限値を0.72に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0037】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(9)を満足することが望ましい。
0.60<(-f3)/f<2.50 ・・・(9)
但し、f3:第3レンズ群G3の焦点距離
f:光学系OLの焦点距離
【0038】
条件式(9)は、光学系OLの全系の焦点距離に対する、第3レンズ群G3の焦点距離の適切な関係を規定するものである。条件式(9)を満足することで、非点収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。
【0039】
条件式(9)の対応値が上限値を上回ると、非点収差、像面湾曲等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(9)の上限値を2.47に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(9)の対応値が下限値を下回ると、非点収差、像面湾曲等の諸収差を補正する一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(9)の下限値を0.65に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0040】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(10)を満足することが望ましい。
0.90<f1/f<2.50 ・・・(10)
但し、f1:第1レンズ群G1の焦点距離
f:光学系OLの焦点距離
【0041】
条件式(10)は、光学系OLの全系の焦点距離に対する、第1レンズ群G1の焦点距離の適切な関係を規定するものである。条件式(10)を満足することで、球面収差、コマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。
【0042】
条件式(10)の対応値が上限値を上回ると、球面収差、コマ収差等の諸収差を補正する一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(10)の上限値を2.40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(10)の対応値が下限値を下回ると、球面収差、コマ収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(10)の下限値を0.92に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0043】
本実施形態に係る光学系OLは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に、開口絞りSが配置され、以下の条件式(11)を満足することが望ましい。
0.15<LsG2/DT<0.30 ・・・(11)
但し、LsG2:無限遠物体合焦時の開口絞りSから第2レンズ群G2における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
DT:光学系OLにおける最も物体側のレンズ面から光学系OLにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0044】
条件式(11)は、第2レンズ群G2により合焦(フォーカシング)を行うための条件式である。条件式(11)を満足することで、最短撮影距離を短くすることができる。
【0045】
条件式(11)の対応値が上限値を上回ると、最短撮影距離を短くする一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(11)の上限値を0.28に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(11)の対応値が下限値を下回ると、最短撮影距離を短くすることが困難になる。条件式(11)の下限値を0.17に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0046】
本実施形態に係る光学系OLにおいて、第1レンズ群G1は、1個のレンズ成分(正レンズ成分)から構成されることが望ましい。これにより、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コスト化することが可能になる。また、第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分から構成されるようにしてもよい。なお、本実施形態において、レンズ成分は、単レンズ又は接合レンズを示すものである。
【0047】
本実施形態に係る光学系OLにおいて、第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負レンズと正レンズとが接合された接合レンズと、正レンズとから構成されることが望ましい。これにより、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コ
スト化することが可能になる。また、第2レンズ群G2は、2個のレンズ成分から構成されるようにしてもよい。また、第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分と、正レンズとから構成されるようにしてもよい。
【0048】
本実施形態に係る光学系OLにおいて、第3レンズ群G3は、1個の負レンズから構成されることが望ましい。これにより、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コスト化することが可能になる。
【0049】
第3レンズ群G3が1個の負レンズから構成される場合、本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(12)を満足することが望ましい。
0.90<(rR2+rR1)/(rR2-rR1)<2.00 ・・・(12)
但し、rR1:第3レンズ群G3の負レンズにおける物体側のレンズ面の曲率半径
rR2:第3レンズ群G3の負レンズにおける像側のレンズ面の曲率半径
【0050】
条件式(12)は、第3レンズ群G3を構成する負レンズの適切なシェイプファクターを規定するものである。条件式(12)を満足することで、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コスト化することが可能になるので好ましい。また、像面湾曲の補正に有利となるので好ましい。条件式(12)の上限値を1.95に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(12)の下限値を0.92に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0051】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(13)を満足することが望ましい。
Nmax<1.8500 ・・・(13)
但し、Nmax:光学系OLのうちd線に対する屈折率が最も高いレンズのd線に対する屈折率
【0052】
条件式(13)は、光学系OLを構成するレンズの最大の屈折率を規定するものである。条件式(13)を満足することで、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コスト化することが可能になるので好ましい。また、像面湾曲の補正に有利となるので好ましい。条件式(13)の上限値を1.8400、さらには1.8360に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0053】
なお、光学系OLのうちd線に対する屈折率が最も高いレンズは、第2レンズ群G2における最も像側のレンズであることが望ましい。これにより、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コスト化することが可能になる。
【0054】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(14)を満足することが望ましい。
0.20<D23/DT<0.43 ・・・(14)
但し、D23:無限遠物体合焦時の第2レンズ群G2における最も像側のレンズ面から第3レンズ群G3における最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
DT:光学系OLにおける最も物体側のレンズ面から光学系OLにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0055】
条件式(14)は、第2レンズ群G2により合焦(フォーカシング)を行うための条件式である。条件式(14)を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができ、また、最短撮影距離を短くすることができる。
【0056】
条件式(14)の対応値が上限値を上回ると、像面湾曲を補正し、最短撮影距離を短くする一方で光学系OLが大型化するため好ましくない。条件式(14)の上限値を0.4
2に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(14)の対応値が下限値を下回ると、像面湾曲を補正し、最短撮影距離を短くすることが困難になる。条件式(14)の下限値を0.21に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0057】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(15)を満足することが望ましい。
1.30<f/Ymax<3.00 ・・・(15)
但し、f:光学系OLの焦点距離
Ymax:光学系OLの最大像高
【0058】
条件式(15)は、光学系OLの最大像高に対する、光学系OLの全系の焦点距離の適切な関係を規定するものである。条件式(15)を満足することで、球面収差、非点収差等の諸収差を良好に補正することができる。
【0059】
条件式(15)の対応値が上限値を上回ると、球面収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(15)の上限値を2.70に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(15)の対応値が下限値を下回ると、非点収差等の諸収差を補正することが困難になる。条件式(15)の下限値を1.40に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0060】
本実施形態に係る光学系OLは、以下の条件式(16)を満足することが望ましい。
18.0°<ω<40.0° ・・・(16)
但し、ω:光学系OLの半画角
【0061】
条件式(16)は、無限遠物体合焦時の光学系OLの半画角の適切な範囲を規定するものである。条件式(16)を満足することで、画角が広い光学系が得られるので好ましい。条件式(16)の上限値を38.0°に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式(16)の下限値を19.0°に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。
【0062】
本実施形態に係る光学系OLにおいて、第1レンズ群G1を構成するレンズと、第2レンズ群G2を構成するレンズと、第3レンズ群G3を構成するレンズとが、合計で6個以下のレンズからなることが望ましい。これにより、光学系OLを大口径化かつ小型化し、光学系OLを低コスト化することが可能になる。また、第1レンズ群G1を構成するレンズ成分と、第2レンズ群G2を構成するレンズ成分と、第3レンズ群G3を構成するレンズ成分とが、合計で4個のレンズ成分からなるようにしてもよい。
【0063】
続いて、
図16を参照しながら、本実施形態に係る光学系OLの製造方法について概説する。まず、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを配置する(ステップST1)。次に、合焦の際、隣り合う各レンズ群の間隔が変化するように構成する(ステップST2)。そして、少なくとも上記条件式(1)を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する(ステップST3)。このような製造方法によれば、合焦の際の画角変動が少ない光学系を製造することが可能になる。
【実施例】
【0064】
以下、各実施形態の実施例に係る光学系OLを図面に基づいて説明する。
図1、
図3、
図5、
図7、
図9、
図11、
図13は、第1~第7実施例に係る光学系OL{OL(1)~OL(7)}の構成及び屈折力配分を示す断面図である。第1~第7実施例に係る光学系OL(1)~OL(7)の断面図では、無限遠から近距離物体へ合焦する際の各レンズ
群の光軸に沿った移動方向を矢印で示している。
【0065】
これら
図1、
図3、
図5、
図7、
図9、
図11、
図13において、各レンズ群を符号Gと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Lと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。
【0066】
以下に表1~表7を示すが、この内、表1は第1実施例、表2は第2実施例、表3は第3実施例、表4は第4実施例、表5は第5実施例、表6は第6実施例、表7は第7実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、d線(波長λ=587.6nm)、g線(波長λ=435.8nm)を選んでいる。
【0067】
[全体諸元]の表において、fはレンズ全系の焦点距離、FNОはFナンバー、ωは半画角(最大入射角、単位は「°」)、Yは像高を示す。BF(air)は、光軸上でのレン
ズ最終面から像面Iまでの距離(バックフォーカス)を空気換算長により表したものを示す。TL(air)は、光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBF(air)を加えたものを示す。なお、参考データとして掲載するBFは、光軸上でのレンズ最終面から像面Iまでの距離を示す。TLは、光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にBFを加えた距離を示す。また、[全体諸元]の表において、β2は、無限遠物体合焦時の第2レンズ群の横倍率を示す。β3は、無限遠物体合焦時の第2レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の合成横倍率を示す。
【0068】
[レンズ諸元]の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Rは各光学面の曲率半径(曲率中心が像側に位置する面を正の値としている)、Dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔、ndは光学部材の材料のd線に対する屈折率、νdは光学部材の材料のd線を基準とするアッベ数をそれぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を、(絞りS)は開口絞りSをそれぞれ示す。空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。光学面が非球面であ
る場合には面番号に*印を付して、曲率半径Rの欄には近軸曲率半径を示している。
【0069】
[非球面データ]の表には、[レンズ諸元]に示した非球面について、その形状を次式(B)で示す。X(y)は非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離(サグ量)を、Rは基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)を、κは円錐定数を、Aiは第i次の非球面係数を示す。「E-n」は、「×10-n」を示す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。なお、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。
【0070】
X(y)=(y2/R)/{1+(1-κ×y2/R2)1/2}+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10+A12×y12 ・・・(B)
【0071】
[可変間隔データ]の表には、[レンズ諸元]の表において面間隔が(Di)となっている面番号iでの面間隔を示す。[可変間隔データ]の表において、fはレンズ全系の焦点距離を、βは撮影倍率をそれぞれ示す。
【0072】
[レンズ群データ]の表には、各レンズ群のそれぞれの始面(最も物体側の面)と焦点距離を示す。
【0073】
以下、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
の他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又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。
【0074】
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
【0075】
(第1実施例)
第1実施例について、
図1~
図2および表1を用いて説明する。
図1は、第1実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第1実施例に係る光学系OL(1)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。各レンズ群記号に付けている符号(+)もしくは(-)は各レンズ群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。
【0076】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL11と両凹形状の負レンズL12とが接合された正の屈折力を有する接合レンズから構成される。第1レンズ群G1の像側近傍に、開口絞りSが配置される。
【0077】
第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と両凸形状の正レンズL22とが接合された負の屈折力を有する接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23とから構成される。接合レンズにおける正レンズL22は、ガラス製レンズ本体の像側の面に樹脂層が設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層の像側の面が非球面であり、正レンズL22は複合型の非球面レンズである。後述の[レンズ諸元]において、面番号6がレンズ本体の物体側の面(負レンズL21との接合面)、面番号7がレンズ本体の像側の面および樹脂層の物体側の面(両者が接合する面)、面番号8が樹脂層の像側の面を示す。
【0078】
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL31から構成される。負メニスカスレンズL31は、ガラス製レンズ本体の物体側の面に樹脂層が設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層の物体側の面が非球面であり、負メニスカスレンズL31は複合型の非球面レンズである。後述の[レンズ諸元]において、面番号11が樹脂層の物体側の面、面番号12が樹脂層の像側の面およびレンズ本体の物体側の面(両者が接合する面)、面番号13がレンズ本体の像側の面を示す。
【0079】
第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。第3レンズ群G3と像面Iとの間には、光学フィルターFLが配設されている。光学フィルターFLとして、例えば、IRフィルター(赤外線カットフィルター)等が用いられる。
【0080】
以下の表1に、第1実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0081】
(表1)
[全体諸元]
f=58.200
FNO=2.88
ω=20.39
Y=21.63
TL=64.06
TL(air)=63.515
Bf=22.16
Bf(air)=21.615
β2=0.674
β3=1.567
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 23.5735 4.7 1.76684 46.78
2 -103.1318 0.8 1.72825 28.38
3 44.4043 3.35
4 ∞ (D4) (絞りS)
5 -20.843 0.8 1.8044 39.61
6 52.7621 2.8 1.603 65.44
7 -38.0513 0.1 1.56093 36.64
8* -34.5773 2.5
9 -255.4134 4.7 1.804 46.6
10 -19.5029 (D10)
11* -17 0.1 1.56093 36.64
12 -20.5 1.0 1.5168 63.88
13 -93.3177 20.0
14 ∞ 1.6 1.5168 63.88
15 ∞ 0.5602
[非球面データ]
第8面
κ=1.0000,A4=4.67265E-05,A6=3.04658E-08
A8=2.08843E-09,A10=-1.60600E-11,A12=0.00000E+00
第11面
κ=1.0000,A4=3.01788E-05,A6=1.16518E-07
A8=-6.20408E-10,A10=5.03903E-12,A12=-1.04840E-14
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=58.200 β=-1/10
D4 11.6500 10.2590
D10 9.3998 10.7908
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 55.127
G2 5 42.943
G3 11 -39.720
【0082】
図2(A)は、第1実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図2(B)は、第1実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。無限遠合焦時の各収差図において、FNOはFナンバー、Aは半画角をそれぞれ示す。近距離合焦時の各収差図において、NAは開口数、H0は物体高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーまたは開口数の値を示し、非点収差図および歪曲収差図では半画角または物体高のマイナス方向の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各半画角または各物体高の値を示す。dはd線(波長λ=587.6nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)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。なお、以下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、重複する説明は省略する。
【0083】
各諸収差図より、第1実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0084】
(第2実施例)
第2実施例について、
図3~
図4および表2を用いて説明する。
図3は、第2実施例に係る光学系のレンズ構成を示す図である。第2実施例に係る光学系OL(2)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。第2実施例において、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3は、第1実施例と同様に構成されるため、第1実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。
【0085】
以下の表2に、第2実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0086】
(表2)
[全体諸元]
f=49.210
FNO=2.07
ω=23.73
Y=21.63
TL=64.06
TL(air)=63.515
Bf=18.16
Bf(air)=17.615
β2=0.559
β3=1.296
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 27.1887 5.6 1.83481 42.73
2 -128.2314 0.8 1.72825 28.38
3 38.7634 2.45
4 ∞ (D4) (絞りS)
5 -18.9236 0.8 1.68893 31.16
6 60.8881 4.0 1.804 46.6
7 -39.8648 0.1 1.56093 36.64
8* -36.0682 2.2
9 -83.7134 4.6 1.83481 42.73
10 -21.5811 (D10)
11* -28 0.1 1.56093 36.64
12 -34.986 1.3 1.51742 52.2
13 -175.8055 16.0
14 ∞ 1.6 1.5168 63.88
15 ∞ 0.5599
[非球面データ]
第8面
κ=1.0000,A4=3.48075E-05,A6=5.46460E-08
A8=-1.02977E-10,A10=-2.41935E-13,A12=0.00000E+00
第11面
κ=1.0000,A4=9.79698E-06,A6=3.60589E-08
A8=-9.12318E-11,A10=9.21653E-14,A12=3.16065E-16
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=49.210 β=-1/10
D4 12.0000 10.6175
D10 11.9501 13.3326
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 68.006
G2 5 42.586
G3 11 -63.316
【0087】
図4(A)は、第2実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図4(B)は、第2実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第2実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0088】
(第3実施例)
第3実施例について、
図5~
図6および表3を用いて説明する。
図5は、本実施形態の第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図である。第3実施例に係る光学系OL(3)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。第3実施例において、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3は、第1実施例と同様に構成されるため、第1実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。
【0089】
以下の表3に、第3実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0090】
(表3)
[全体諸元]
f=44.500
FNO=2.06
ω=25.92
Y=21.63
TL=62.06
TL(air)=61.515
Bf=12.66
Bf(air)=12.115
β2=0.582
β3=1.214
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 29.016 4.9 1.83481 42.73
2 -98.0872 0.9 1.71736 29.57
3 46.5365 2.45
4 ∞ (D4) (絞りS)
5 -17.9966 0.9 1.7552 27.57
6 194.0417 4.55 1.804 46.6
7 -40.8503 0.1 1.56093 36.64
8* -36.8731 0.15
9 -220.589 6.76 1.83481 42.73
10 -22.1706 (D10)
11* -28.9928 0.1 1.56093 36.64
12 -34.986 1.3 1.51742 52.2
13 -287.2238 10.5
14 ∞ 1.6 1.5168 63.88
15 ∞ 0.5601
[非球面データ]
第8面
κ=1.0000,A4=3.09763E-05,A6=3.01743E-08
A8=1.12535E-10,A10=-1.01432E-12,A12=0.00000E+00
第11面
κ=1.0000,A4=9.11767E-06,A6=1.72651E-08
A8=-1.45741E-11,A10=-4.00449E-14,A12=1.72420E-16
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=44.500 β=-1/10
D4 11.2500 9.5828
D10 16.0400 17.7072
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 62.945
G2 5 42.433
G3 11 -61.461
【0091】
図6(A)は、第3実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図6(B)は、第3実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第3実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0092】
(第4実施例)
第4実施例について、
図7~
図8および表4を用いて説明する。
図7は、本実施形態の第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図である。第4実施例に係る光学系OL(4)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。第4実施例において、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2は、第1実施例と同様に構成されるため、第1実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。
【0093】
第4実施例の第3レンズ群G3は、両凹形状の負レンズL31から構成される。負レンズL31は、ガラス製レンズ本体の物体側の面に樹脂層が設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層の物体側の面が非球面であり、負レンズL31は複合型の非球面レンズである。後述の[レンズ諸元]において、面番号11が樹脂層の物体側の面、面番号12が樹脂層の像側の面およびレンズ本体の物体側の面(両者が接合する面)、面番号13がレンズ本体の像側の面を示す。
【0094】
第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。第3レンズ群G3と像面Iとの間には、光学フィルターFLが配設されている。光学フィルターFLとして、例えば、IRフィルター(赤外線カットフィルター)等が用いられる。
【0095】
以下の表4に、第4実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0096】
(表4)
[全体諸元]
f=41.194
FNO=2.04
ω=27.72
Y=21.63
TL=59.81
TL(air)=59.265
Bf=12.66
Bf(air)=12.113
β2=0.527
β3=1.238
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 28.7073 4.9 1.83481 42.73
2 -105.0698 0.9 1.71736 29.57
3 45.4688 2.45
4 ∞ (D4) (絞りS)
5 -16.5359 0.9 1.7552 27.57
6 105.5966 4.55 1.804 46.6
7 -33.838 0.1 1.56093 36.64
8* -31.0626 0.15
9 -397.823 6.76 1.83481 42.73
10 -21.5121 (D10)
11* -29.55 0.1 1.56093 36.64
12 -36.3 1.3 1.51742 52.2
13 1084.4056 10.5
14 ∞ 1.6 1.5168 63.88
15 ∞ 0.5596
[非球面データ]
第8面
κ=1.0000,A4=3.51503E-05,A6=5.19649E-08
A8=2.28989E-10,A10=-1.66287E-12,A12=0.00000E+00
第11面
κ=1.0000,A4=7.47127E-06,A6=2.62883E-08
A8=-6.53514E-11,A10=1.25069E-13,A12=-2.28970E-17
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=41.194 β=-1/10
D4 11.2500 10.0415
D10 13.7904 14.9989
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 63.157
G2 5 35.352
G3 11 -54.571
【0097】
図8(A)は、第4実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図8(B)は、第4実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第4実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0098】
(第5実施例)
第5実施例について、
図9~
図10および表5を用いて説明する。
図9は、本実施形態の第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図である。第5実施例に係る光学系OL(5)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。第5実施例において、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3は、第1実施例と同様に構成されるため、第1実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。
【0099】
第5実施例の第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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とが接合された正の屈折力を有する接合レンズから構成される。第1レンズ群G1の像側近傍に、開口絞りSが配置される。
【0100】
以下の表5に、第5実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0101】
(表5)
[全体諸元]
f=36.000
FNO=2.85
ω=31.64
Y=21.63
TL=56.38
TL(air)=55.834
Bf=12.16
Bf(air)=11.615
β2=0.502
β3=1.213
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 62.0551 0.8 1.60342 38.03
2 15.8875 3.4 1.83481 42.73
3 108.4416 2.45
4 ∞ (D4) (絞りS)
5 -14.6792 0.8 1.7552 27.57
6 55.7482 5.0 1.7725 49.62
7 -29.6592 0.1 1.56093 36.64
8* -27.5052 0.15
9 -519.4014 6.8 1.83481 42.73
10 -20.3921 (D10)
11* -29.5 0.1 1.56093 36.64
12 -35 1.3 1.51742 52.2
13 -598.618 10.0
14 ∞ 1.6 1.5168 63.88
15 ∞ 0.5598
[非球面データ]
第8面
κ=1.0000,A4=4.15807E-05,A6=9.38165E-08
A8=1.10398E-10,A10=-1.78446E-12,A12=0.00000E+00
第11面
κ=1.0000,A4=9.64311E-06,A6=4.87109E-09
A8=-1.92406E-11,A10=8.12701E-14,A12=-1.34000E-16
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=36.000 β=-1/10
D4 9.0000 7.9336
D10 14.3190 15.3854
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 59.164
G2 5 32.924
G3 11 -59.202
【0102】
図10(A)は、第5実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図10(B)は、第5実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第5実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0103】
(第6実施例)
第6実施例について、
図11~
図12および表6を用いて説明する。
図11は、本実施形態の第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図である。第6実施例に係る光学系OL(6)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。
【0104】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL11と両凹形状の負レン
ズL12とが接合された正の屈折力を有する接合レンズから構成される。第1レンズ群G1の像側近傍に、開口絞りSが配置される。
【0105】
第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と両凸形状の正レンズL22とが接合された負の屈折力を有する接合レンズと、両凸形状の正レンズL23とから構成される。正レンズL23は、像側のレンズ面が非球面である。
【0106】
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL31から構成される。負メニスカスレンズL31は、物体側のレンズ面が非球面である。
【0107】
第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。第3レンズ群G3と像面Iとの間には、光学フィルターFLが配設されている。光学フィルターFLとして、例えば、IRフィルター(赤外線カットフィルター)等が用いられる。
【0108】
以下の表6に、第6実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0109】
(表6)
[全体諸元]
f=31.000
FNO=2.89
ω=36.29
Y=21.63
TL=51.40
TL(air)=50.860
Bf=11.96
Bf(air)=11.415
β2=0.363
β3=1.164
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 27.7409 2.5 1.83481 42.73
2 -109.5074 0.7 1.58144 40.98
3 29.3918 2.5
4 ∞ (D4) (絞りS)
5 -11.5907 0.8 1.7552 27.57
6 47.8568 4.8 1.83481 42.73
7 -20.6584 0.1
8 207.2039 5.5 1.8208 42.71
9* -22.035 (D9)
10* -36.0681 1.2 1.68893 31.16
11 -118.0798 9.8
12 ∞ 1.6 1.5168 63.88
13 ∞ 0.5599
[非球面データ]
第9面
κ=1.0000,A4=1.70423E-05,A6=2.73461E-08
A8=-1.51036E-10,A10=1.22366E-12,A12=-3.30640E-15
第10面
κ=1.0000,A4=-2.85995E-06,A6=9.53891E-08
A8=-8.25145E-10,A10=2.97601E-12,A12=-4.12540E-15
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=31.000 β=-1/10
D4 7.2500 6.3839
D9 14.0947 14.9609
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 73.402
G2 5 28.265
G3 10 -75.831
【0110】
図12(A)は、第6実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図12(B)は、第6実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第6実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0111】
(第7実施例)
第7実施例について、
図13~
図14および表7を用いて説明する。
図13は、本実施形態の第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図である。第7実施例に係る光学系OL(7)は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動し、隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配設される。合焦の際、第1レンズ群G1、開口絞りS、および第3レンズ群G3は、像面Iに対して固定される。
【0112】
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11から構成される。第1レンズ群G1の像側近傍に、開口絞りSが配置される。
【0113】
第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズL21と両凸形状の正レンズL22とが接合された負の屈折力を有する接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23とから構成される。接合レンズにおける正レンズL22は、ガラス製レンズ本体の像側の面に樹脂層が設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層の像側の面が非球面であり、正レンズL22は複合型の非球面レンズである。後述の[レンズ諸元]において、面番号5がレンズ本体の物体側の面(負レンズL21との接合面)、面番号6がレンズ本体の像側の面および樹脂層の物体側の面(両者が接合する面)、面番号7が樹脂層の像側の面を示す。
【0114】
第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL31から構成される。負メニスカスレンズL31は、ガラス製レンズ本体の物体側の面に樹脂層が設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層の物体側の面が非球面であり、負メニスカスレンズL31は複合型の非球面レンズである。後述の[レンズ諸元]において、面番号10が樹脂層の物体側の面、面番号11が樹脂層の像側の面およびレンズ本体の物体側の面(両者が接合する面)、面番号12がレンズ本体の像側の面を示す。
【0115】
第3レンズ群G3の像側に、像面Iが配置される。第3レンズ群G3と像面Iとの間には、光学フィルターFLが配設されている。光学フィルターFLとして、例えば、IRフィルター(赤外線カットフィルター)等が用いられる。
【0116】
以下の表7に、第7実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
【0117】
(表7)
[全体諸元]
f=41.200
FNO=2.86
ω=27.73
Y=21.63
TL=59.84
TL(air)=59.296
Bf=12.66
Bf(air)=12.115
β2=0.443
β3=1.244
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 33.96016 2.0 1.62299 58.12
2 122.66012 2.0
3 ∞ (D3) (絞りS)
4 -14.48585 0.9 1.7552 27.57
5 96.66495 4.2 1.804 46.6
6 -28.28565 0.1 1.56093 36.64
7* -26.31989 0.15
8 -122.11753 5.5 1.83481 42.73
9 -19.87268 (D9)
10* -26.5 0.1 1.56093 36.64
11 -29.98597 1.3 1.48749 70.31
12 -8300.9945 10.5
13 ∞ 1.6 1.5168 63.88
14 ∞ 0.55999
[非球面データ]
第7面
κ=1.0000,A4=3.18572E-05,A6=5.25887E-08
A8=2.28318E-10,A10=-1.62715E-12,A12=0.00000E+00
第10面
κ=1.0000,A4=8.22944E-06,A6=-6.94662E-09
A8=9.06251E-11,A10=-4.04132E-13,A12=6.55200E-16
[可変間隔データ]
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f=41.200 β=-1/10
D3 11.7500 10.6634
D9 19.1811 20.2677
[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 74.735
G2 4 37.837
G3 10 -53.605
【0118】
図14(A)は、第7実施例に係る光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。
図14(
B)は、第7実施例に係る光学系の近距離合焦時の諸収差図である。各諸収差図より、第7実施例に係る光学系は、無限遠合焦時から近距離合焦時までの全域において、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。
【0119】
次に、[条件式対応値]の表を下記に示す。この表には、各条件式(1)~(14)に対応する値を、全実施例(第1~第7実施例)について纏めて示す。
条件式(1) 0.90<{1-(β2)2}×(β3)2<1.50
条件式(2) 0.28<(G1d+G2d+G3d)/DT<0.45
条件式(3) 0.20<D12/DT<0.40
条件式(4)
1.20<(D12+D23)/(G1d+G2d+G3d)<2.30
条件式(5) 9.00<(G1d+G2d)/G3d<16.00
条件式(6) 7.00<G2d/G3d<11.00
条件式(7) 0.18<Bf/TL<0.25
条件式(8) 0.70<f2/f<1.00
条件式(9) 0.60<(-f3)/f<2.50
条件式(10) 0.90<f1/f<2.50
条件式(11) 0.15<LsG2/DT<0.30
条件式(12)
0.90<(rR2+rR1)/(rR2-rR1)<2.00
条件式(13) Nmax<1.8500
条件式(14) 0.20<D23/DT<0.43
条件式(15) 1.30<f/Ymax<3.00
条件式(16) 18.0°<ω<40.0°
【0120】
[条件式対応値](第1~第4実施例)
条件式 第1実施例 第2実施例 第3実施例 第4実施例
(1) 1.340 1.155 0.974 1.108
(2) 0.418 0.425 0.398 0.417
(3) 0.358 0.315 0.277 0.293
(4) 1.394 1.354 1.513 1.398
(5) 14.909 12.929 13.043 13.043
(6) 9.909 8.357 8.900 8.900
(7) 0.340 0.277 0.197 0.204
(8) 0.738 0.865 0.954 0.858
(9) 0.682 1.287 1.381 1.325
(10) 0.947 1.382 1.414 1.533
(11) 0.278 0.261 0.228 0.239
(12) 1.446 1.379 1.225 0.941
(13) 1.8044 1.83481 1.83481 1.83481
(14) 0.224 0.260 0.325 0.290
(15) 2.691 2.275 2.057 1.904
(16) 20.39 23.73 25.92 27.72
[条件式対応値](第5~第7実施例)
条件式 第5実施例 第6実施例 第7実施例
(1) 1.100 1.177 1.243
(2) 0.417 0.395 0.302
(3) 0.259 0.247 0.291
(4) 1.397 1.529 2.311
(5) 12.179 12.000 9.179
(6) 9.179 9.333 7.750
(7) 0.208 0.224 0.204
(8) 0.915 0.912 0.918
(9) 1.644 2.446 1.301
(10) 1.643 2.368 1.814
(11) 0.204 0.184 0.249
(12) 1.104 1.880 1.006
(13) 1.83481 1.83481 1.83481
(14) 0.324 0.357 0.407
(15) 1.664 1.433 1.905
(16) 31.64 36.29 27.73
【0121】
上記各実施例によれば、大口径で小型、低コストの光学系を実現することができる。
【0122】
上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。
【0123】
以下の内容は、本実施形態の光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
【0124】
本実施形態の光学系の実施例として3群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成(例えば、4群等)の変倍光学系を構成することもできる。具体的には、本実施形態の光学系の最も物体側や最も像面側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、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。
【0125】
レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の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、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としても良い。
【0126】
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、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工およ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。
【0127】
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でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしても良い。
【0128】
開口絞りは第1レンズ群と第2レンズ群との間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良い。
【0129】
各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、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良い。
【符号の説明】
【0130】
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
I 像面 S 開口絞り