JP5409841B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は光学系及びそれを有する撮像装置に関し、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩写真用カメラ、放送用テレビカメラ等の撮影装置に用いられる撮影光学系として好適なものである。
一眼レフカメラ等の撮像装置では、撮影光学系の焦点距離を変化させる方式として、光路中に倍率変換光学群(エクステンダ)を挿入することにより全系の焦点距離を変化させるコンバータ方式が知られている。例えば、一眼レフカメラ用の交換レンズでは、交換レンズとカメラボディ側のレンズマウントの間にリアコンバータを装着して、交換レンズの焦点距離を長焦点化することができる(特許文献1)
また、コンパクトカメラ等では、撮影光学系物体側にフロントコンバータを装着することにより、全系の焦点距離を長焦点化することができる
一方、コンバータの挿入の前後でレンズ全長(第1レンズ面から像面までの距離)が変化しない方式として、ズームレンズのリレー部において、内蔵されている倍率変換光学群を挿脱する方式が知られている。テレビカメラ用のズームレンズでは、ズームレンズのリレー部のうち比較的前方にアフォーカル部を設け、このアフォーカル部に倍率変換光学群(エクステンダ(以後EXTと称す))を挿脱している(特許文献2)。
特許文献2のズームレンズは、物体側より像側へ順に、ズーミングの際に不動の第1レンズ群、ズーミングに際して像面側へ単調に移動する第2レンズ群、ズーミングに伴う像面変動を補正するために移動する第3レンズ群、ズーミングの際に不動の第4レンズ群よりなる。そして、第4レンズ群の最も空気間隔が広い光路に対してエクステンダを挿脱させて全系の焦点距離範囲を変化させている。
また、ズームレンズが振動したときの画像の振れを補正する防振機能を有するズームレンズとして、ズームレンズを構成する一部のレンズ群を光軸に対して垂直な方向に偏心させて撮影画像のブレを補正するズームレンズが知られている(特許文献3)。特許文献3のズームレンズは、ズーミングの際に不動の第1レンズ群と、ズーム部(変倍部)である第2レンズ群、ズーミングに伴い変動する像面を補正する第3レンズ群、ズーミングの際に不動の第4レンズ群より構成されている。そして、第4レンズ群の最も物体側に防振用のレンズ群を備えている。
特開2011−112725号公報 特開2010−186179号公報 特開2001−281546号公報
光学系の一部に倍率変換光学群を内蔵するコンバータ方式は、倍率変換光学群を挿入することにより、レンズ全長を変化させずに全系の焦点距離範囲を長焦点距離側へ変化させることができる。しかしながら、倍率変換光学群を小型化するためには、倍率変換光学群を光路中の適切な位置において挿入する必要がある。
本発明は、全系の焦点距離を容易に変化させることができ、倍率変換光学群を小型にすることができる光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の光学系は、光学系の焦点距離を変化させるために、前記光学系の開口絞りと像面との間の位置において挿脱される倍率変換光学群を有する光学系であって、
前記倍率変換光学群は、該倍率変換光学群における最も大きな空気間隔を隔てて、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群、負の屈折力の後方レンズ群より構成され、
前記倍率変換光学群の挿入の前後において前記光学系のレンズ全長は一定であり、前記光学系の開口絞りから像面までの光軸上の距離をLp、前記倍率変換光学群を挿入したときの前記倍率変換光学群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をLe、前記後方レンズ群の焦点距離をfn、前記倍率変換光学群の焦点距離をfeとするとき、
0.40<Le/Lp<0.74
0.34≦fn/fe<0.6
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、全系の焦点距離を容易に変化させることができ、倍率変換光学群を小型にすることができる光学系を実現することができる。
本発明の実施例1の倍率変換光学群未挿入状態でのレンズ断面図 (A),(B) 実施例1の倍率変換光学群未挿入状態での広角端と望遠端における縦収差図 本発明の実施例1の倍率変換光学群挿入状態でのレンズ断面図 (A),(B) 実施例1の倍率変換光学群挿入状態での広角端と望遠端における縦収差図 (A),(B) 本発明の実施例2の倍率変換光学群未挿入状態でのレンズ断面図と縦収差図 (A),(B) 本発明の実施例2の倍率変換光学群挿入状態でのレンズ断面図と縦収差図 本発明の実施例3の倍率変換光学群未挿入状態でのレンズ断面図 (A),(B) 実施例3の倍率変換光学群未挿入状態での広角端と望遠端における縦収差図 本発明の実施例3の倍率変換光学群挿入状態でのレンズ断面図 (A),(B) 実施例3の倍率変換光学群挿入状態での広角端と望遠端における縦収差図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の光学系はズームレンズや単焦点レンズである。本発明の光学系は、レンズ全長を一定に維持しつつ、光学系の焦点距離を変化させるために、光学系の開口絞りと像面との間の軸上光束が収束する光路に対して挿脱される倍率変換光学群を有している。
図1は、本発明の実施例1の光学系において、光路中に倍率変換光学群が挿入されていないときの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)は本発明の実施例1の光学系において、光路中に倍率変換光学挿入されていないときの広角端と望遠端(長焦点距離端)における縦収差図である。図3は本発明の実施例1の光学系において、光路中に倍率変換光学群を挿入したときの広角端におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)は本発明の実施例1の光学系において光路中に倍率変換光学群を挿入したときの広角端と望遠端における縦収差図である。
図5(A)、(B)は本発明の実施例2の光学系において、光路中に倍率変換光学群が挿入されていないときのレンズ断面図と縦収差図である。図6(A)、(B)は本発明の実施例2の光学系において光路中に倍率変換光学群を挿入したときのレンズ断面図と縦収差図である。
図7は本発明の実施例3の光学系において、光路中に倍率変換光学群が挿入されていないときの広角端におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)は本発明の実施例3の光学系において、光路中に倍率変換光学部が挿入されていないときの広角端と望遠端における縦収差図である。図9は本発明の実施例3の光学系において光路中に倍率変換光学群を挿入したときの広角端におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)は本発明の実施例3の光学系において光路中に倍率変換光学群を挿入したときの広角端と望遠端における縦収差図である。
レンズ断面図及び縦収差図は全て無限遠物体に合焦しているときを示している。図11は本発明の光学系を有する撮像装置の要部概略図である。実施例1、3の光学系はズームレンズである。実施例2の光学系は望遠型の単焦点レンズ(望遠レンズ)である。
各実施例の光学系はビデオカメラやデジタルカメラ、そして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、OLは光学系である。iは物体側からレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。LZはズーム部(変倍部)である。SPは開放Fナンバー(Fno)光束を決定(制限)する開口絞りの作用をするFナンバー決定部材(以下「開口絞り」と呼ぶ)である。
ISは防振レンズ群であり、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して、結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させている。即ち、光学系が振動したときに生ずる画像ぶれを補正している。EXTは、光路に対して挿脱される負の屈折力の倍率変換光学群(内蔵エクステンダー)であり、各実施例において変換倍率(焦点距離の拡大率)Mは1.4である。倍率変換光学群EXTは、光学系のうち、軸上光束が収斂(収束)する位置において挿脱される。このとき挿入の前後でレンズ全長は一定である。
IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当し、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての移動軌跡を示している。収差図においてd,g,は順にd線,g線である。ΔM、ΔSはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はg線によって表している。ωは撮影半画角(度)、FnoはFナンバーである。
尚、以下の実施例1、3において広角端と望遠端は各レンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
実施例1および実施例3の光学系(ズームレンズ)について説明する。図1および図3(実施例1)、図7および図9(実施例3)の各レンズ断面図において、L1はズーミングに際して不動の正の屈折力の第1レンズ群である。第1レンズ群L1を光軸方向に移動することにより、フォーカスを行っている。LZはズーミングのためのレンズ群を含むズーム部(変倍部)である。ズーム部LZは広角端から望遠端へのズーミングの際に像側へ直線的に移動する負の屈折力の第2レンズ群L2を有する。更にズーミングに伴う像面位置の変動を補正するために像側に凸状の軌跡を描いて移動する正の屈折力の第3レンズ群を有している。
第3レンズ群L3は、広角端から望遠端への変倍に際して、第2レンズ群L2の移動に連動して光軸上を移動している。L4はズーミングに際して不動の第4レンズ群である。第4レンズ群L4は正の屈折力の第41レンズ群L41、開口絞りSP、負の屈折力の第42レンズ群、正の屈折力の第43レンズ群L43、正の屈折力の第44レンズ群L44を有している。第42レンズ群L42は光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる防振レンズ群ISである
また、全系の焦点距離範囲を変化させるために、第43レンズ群L43と第44レンズ群L44の間において挿脱可能な倍率変換光学群EXTを有している。
図3、図9は倍率変換光学群EXTを挿入した状態を示している。倍率変換光学群EXTは最も大きな空気間隔を隔てて、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群EXTa、負の屈折力の後方レンズ群EXTbよりなっている
実施例2の光学系(望遠型の単焦点レンズ)について説明する。図5(A)、図6(A)において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、SPは開口絞り、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、L4は正の屈折力の第4レンズ群である。
第3レンズ群L3は光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる防振レンズ群ISよりなっている。また、全系の焦点距離を変化させるために、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間において挿脱可能な倍率変換光学群EXTを有している。
図6(A)は第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に倍率変換光学群EXTを挿入した状態を示している。倍率変換光学群EXTは最も大きな空気間隔を隔てて物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群EXTa、負の屈折力の後方レンズ群EXTbよりなっている
各実施例の光学系OLにおける倍率変換光学群EXTは、光学系のうち、軸上光束が収斂する位置において挿脱される。各実施例において光学系OLの開口絞りSPから像面IPまでの光軸上の距離をLp、倍率変換光学群EXTを光学系OLに挿入したときの倍率変換光学群EXTの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をLeとする。このとき、
0.40<Le/Lp<0.74 ・・・(1)
なる条件式を満足している。
条件式(1)は、倍率変換光学群EXTの光学系における挿脱位置を規定している。条件式(1)を満足することで、倍率変換光学群EXTの小型化が容易となる。条件式(1)の下限を超えると、倍率変換光学群EXTの挿脱位置が像面IPと近くなりすぎ、倍率変換光学群EXTを通過する軸外光線の入射高さが高くなりすぎるため、倍率変換光学群EXTの小型化が困難となる。
条件式(1)の上限を超えると、倍率変換光学群EXTの挿脱位置が開口絞りSPと近くなりすぎ、倍率変換光学群EXTを通過する軸上光線の入射高さが高くなりすぎるため、倍率変換光学群EXTの小型化が困難となる。更に好ましくは条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.60<Le/Lp<0.74 ・・・(1a)
次に各実施例において好ましい構成について説明する。
倍率変換光学群EXTは、最も大きな空気間隔を隔てて、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群EXTa、負の屈折力の後方レンズ群EXTbを有するのが良い。そして後方レンズ群EXTbは、2以上の負レンズと1以上の正レンズを含む構成とするのが良い。
各実施例の光学系では、倍率変換光学群EXTを開口絞りSPから離して配置することで、倍率変換光学群EXTの小型化を容易にしている。しかし、倍率変換光学群EXTを開口絞りSPから離して配置することで、負の屈折力の後方レンズ群EXTbを通過する軸外光線の入射高さが高くなり、像面湾曲の補正が困難となる。そこで後方レンズ群EXTbに、2以上の負レンズと1以上の正レンズを含む構成とすることで、ペッツバール和が過剰に負の値になることを抑制し、像面湾曲を良好に補正している。
ここで、倍率変換光学群EXTの屈折力配置について説明する。倍率変換光学群EXTを光路中へ挿入したとき、負の屈折力の後方レンズ群EXTbの後側主点から像面IPまでの距離をSkとする。また、正の屈折力の前方レンズ群EXTaと負の屈折力の後方レンズ群EXTbとの間隔をeとする。倍率変換光学群EXTが光路中に挿入されていないときの光学系の全系の焦点距離fとする。
さらに倍率変換光学群EXTが光路中に挿入されているときの光学系の全系の焦点距離f’とする。そして焦点距離f’と焦点距離fとの比(f’/f)を変換倍率βと定義する。このとき、後方レンズ群EXTbの焦点距離をfnとすれば、
1/fn=(1−β)(1/Sk+1/e)
なる関係が成り立つ。
上式から、距離Skと主点間隔eが正で、変換倍率βが1を超えるとき(すなわち、増倍のとき)に、焦点距離fnは常に負の値となる。さらに、主点間隔eと変換倍率βが一定であれば、距離Skが大きいほど焦点距離fnの絶対値は大きくなる。すなわち、倍率変換光学群EXTを像面IPから離して配置すれば、負の屈折力の後方レンズ群EXTbの焦点距離fnの絶対値を大きくすることができて、光学性能に有利となる。しかし、倍率変換光学群EXTを像面IPから離して配置すれば、倍率変換光学群EXTと開口絞りSPとの距離が近くなるため、倍率変換光学群EXTが大型化してしまう。
各実施例において、倍率変換光学群EXTは、最も大きな空気間隔を隔てて、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群EXTa、負の屈折力の後方レンズ群EXTbより構成され、後方レンズ群EXTbの焦点距離をfn,倍率変換光学群EXTの焦点距離をfeとしたとき、
0.34≦fn/fe<0.6 ・・・(2)
なる条件を満足するのが良い。
条件式(2)は、倍率変換光学群EXTの焦点距離を規定している。条件式(2)を満足することで、倍率変換光学群EXTの小型化と高性能化が容易となる。条件式(2)の上限を超えると、後方レンズ群EXTbの焦点距離の絶対値が大きくなり、光学性能には有利であるが、倍率変換光学群EXTが大型化してしまう。条件式(2)の下限を超えると、後方レンズ群EXTbの焦点距離の絶対値が小さくなり、倍率変換光学群EXTの小型化には有利であるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、非点収差の補正が困難になる。更に好ましくは条件式(2)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.34≦fn/fe<0.5 ・・・(2a)
以上のように各実施例によれば、光学系全体の大きさと良好な光学性能を維持したまま全系の焦点距離を変化させることができる光学系を得ることができる。
各実施例において、光学系OLは、倍率変換光学群EXTが挿入される位置よりも物体側に、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力のレンズ群を備えるのが良い。これによれば、防振敏感度が増大することがなく、防振を効果的に行うことが容易になる。
実施例1、3光学系(ズームレンズ)においては、望遠端において光学系の倍率変換光学群EXTが挿入される位置よりも物体側の前方光学系の望遠端における焦点距離をfFt、望遠端における全系の焦点距離をftとする。このとき、
0.3<ft/fFt≦1.0 ・・・(3)
なる条件式を満足するのが良い。
また、実施例2光学系(単焦点レンズ)においては、倍率変換光学群EXTが挿入される位置よりも物体側の前方光学系の焦点距離をfFaとする。光学系の全系の焦点距離をfaとする。このとき、
0.3<fa/fFa≦1.0 ・・・(3X)
なる条件式を満足するのが良い。
条件式(3)は光学系がズームレンズのときに満足することが好ましい条件式であり、条件式(3X)は光学系が単焦点レンズのときに満足することが好ましい条件式であり、技術的内容は同じである。条件式(3),(3X)は、倍率変換光学群EXTに入射する軸上光線の入射角度を規定している。条件式(3),(3X)を満足することで、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に用いるときの射出瞳条件が画面周辺光量を十分確保することができるようになる。本発明者は条件式(3),(3X)を満足することが画面周辺画角に向かう光線の入射高さを適切に設定することができることを見出した。
条件式(3),(3X)の下限を超えると、倍率変換光学群EXTに入射する光線がアフォーカルに近づき、倍率変換光学群EXTを通過する軸上光線の入射高さが高くなりすぎるため、倍率変換光学群EXTの小型化が困難となる。条件式(3),(3X)の上限を超えると、倍率変換光学群EXTに入射する光線が収斂し、倍率変換光学群EXTの小型化に有利ではあるが、倍率変換光学群EXTの挿入位置に対する像面位置の敏感度が高くなりすぎ、製造が困難となる。更に好ましくは条件式(3),(3X)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.4<ft/fFt<0.9 ・・・(3a)
0.4<fa/fFa≦0.9 ・・・(3Xa)
以上のように各実施例によれば、光学系全体の大きさと良好な光学性能を維持したまま全系の焦点距離を変化させることができる光学系を得ることができる。
以下に本発明の実施例1乃至3に対応する数値実施例1乃至3を示す。各数値実施例においていずれも、iは物体側からの面の順序を示す。riは物体側より第i番目の面の曲率半径、diは物体側より第i番目と第i+1番目の間隔、ndi、νdiは第i番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。BFはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離である。
倍率変換光学群EXTに関する数値実施例は、倍率変換光学群EXTを光路中に挿入する物体側直前のレンズ面(数値実施例1,3では41面、数値実施例2では24面)から示している。また表1に数値実施例1乃至3における各条件式に対応する数値を示す。
[数値実施例1] <倍率変換光学系未挿入状態での撮影レンズ>

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 304.970 8.16 1.48749 70.2 100.06
2 -999.267 0.30 99.55
3 299.609 3.55 1.80610 33.3 97.75
4 127.050 0.11 94.89
5 127.907 12.03 1.43387 95.1 94.90
6 3844.966 0.60 94.24
7 121.044 11.08 1.49700 81.5 91.58
8 942.757 (可変) 90.13
9 156.356 6.56 1.90366 31.3 48.10
10 -98.955 2.30 1.69680 55.5 47.35
11 80.378 3.14 43.00
12 488.480 2.10 1.69680 55.5 42.64
13 50.627 5.43 1.90366 31.3 40.64
14 299.399 2.12 39.91
15 -162.580 2.00 1.83481 42.7 39.75
16 89.993 5.17 38.58
17 -74.380 1.95 1.83481 42.7 38.56
18 1006.217 (可変) 39.59
19 -1013.600 4.23 1.49700 81.5 41.74
20 -100.198 0.15 42.42
21 162.423 4.43 1.49700 81.5 43.43
22 -274.369 0.15 43.59
23 82.585 2.20 1.90366 31.3 43.76
24 53.309 6.69 1.49700 81.5 42.87
25 1003.667 (可変) 42.71
26 -65.984 2.00 1.76182 26.5 39.89
27 -97.801 17.75 40.56
28 102.573 5.96 1.59282 68.6 42.27
29 -127.044 4.25 42.05
30(絞り) ∞ 22.15 39.75
31 139.420 3.17 1.80610 33.3 31.01
32 -139.420 1.55 1.51633 64.1 30.84
33 57.943 3.27 30.01
34 -131.673 1.50 1.65160 58.5 30.01
35 71.997 3.68 30.35
36 81.168 4.07 1.62299 58.2 31.95
37 -120.665 0.15 32.10
38 174.462 3.04 1.62299 58.2 32.11
39 -122.981 1.10 32.03
40 -65.541 1.60 1.80610 33.3 31.98
41 431.470 45.38 32.27
42 67.652 7.37 1.57501 41.5 41.71
43 -105.478 2.00 1.88300 40.8 41.48
44 435.743 68.49 41.34
像面 ∞
各種データ
ズーム比 1.90

焦点距離 205.00 389.99
Fナンバー 4.12 4.12
半画角(度) 6.02 3.18
像高 21.64 21.64
レンズ全長 389.84 389.84
BF 68.49 68.49

d 8 43.02 78.02
d18 25.57 3.10
d25 38.33 25.80


ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 191.69
2 9 -41.40
3 19 81.43
4 26 214.58
41 26 132.25
42 31 -67.82
43a 36 97.67

41群は第41レンズ群L41,42群は第42レンズ群L42,43a群は第43レンズ群L43と第44レンズ群L44の合成に相当する。
<倍率変換光学系挿入状態での撮影レンズ>
※面番号1〜40は未挿入状態時の撮影レンズと同一

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径

41 431.470 1.99 32.27
42 27.767 5.24 1.54072 47.2 25.43
43 1022.861 0.30 24.41
44 31.864 4.64 1.60342 38.0 22.73
45 -158.238 1.15 1.90366 31.3 21.12
46 23.190 9.85 19.05
47 98.723 0.95 1.88300 40.8 18.25
48 18.019 6.40 1.72047 34.7 18.16
49 -39.070 0.95 1.88300 40.8 18.39
50 51.545 0.54 18.72
51 35.033 6.01 1.61340 44.3 19.32
52 -26.415 1.05 1.59282 68.6 19.64
53 60.435 6.31 20.03
54 67.652 7.37 1.57501 41.5 41.71
55 -105.478 2.00 1.88300 40.8 41.48
56 435.743 68.46 41.34
像面 ∞
各種データ
ズーム比 1.90
広角 中間
焦点距離 287.00 545.98
Fナンバー 5.77 5.77
半画角(度) 4.31 2.27
像高 21.64 21.64
レンズ全長 389.84 389.84
BF 68.49 68.49

d 8 43.02 78.02
d18 25.57 3.10
d25 38.33 25.80


ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 191.69
2 9 -41.40
3 19 81.43
4 26 1422.63
41 26 132.25
42 31 -67.82
43 36 125.87
EXT 42 -176.38
44 54 265.82

41群は第41レンズ群L41,42群は第42レンズ群L42,43群は第43レンズ群L43,EXT群は倍率変換光学群EXT,44群は第44レンズ群L44に相当する。
[数値実施例2]
<倍率変換光学系未挿入状態での撮影レンズ>

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 231.936 19.37 1.49700 81.5 142.02
2 -832.138 42.11 140.91
3 150.208 14.22 1.49700 81.5 117.55
4 2233.737 2.67 115.91
5 -937.909 5.90 1.83481 42.7 115.80
6 242.160 39.21 110.65
7 114.021 14.31 1.43387 95.1 98.37
8 5076.068 0.50 96.76
9 83.383 5.00 1.51633 64.1 87.89
10 64.570 45.77 81.76
11 542.338 5.22 1.80518 25.4 64.66
12 -259.855 3.30 1.83481 42.7 63.88
13 131.034 88.42 60.92
14(絞り) ∞ 10.55 42.70
15 129.417 2.00 1.84666 23.9 40.10
16 67.394 11.02 1.60311 60.6 39.23
17 -398.893 11.22 37.63
18 98.335 3.79 1.84666 23.9 33.76
19 -615.504 1.65 1.60311 60.6 33.34
20 48.880 3.88 32.21
21 -153.840 1.60 1.80400 46.6 32.22
22 107.741 1.29 32.62
23 101.203 3.00 1.72000 43.7 33.27
24 -655.824 42.00 33.43
25 71.399 4.27 1.74950 35.0 40.81
26 676.944 1.90 1.84666 23.9 40.55
27 104.236 83.15 40.00
像面 ∞

焦点距離 585.10
Fナンバー 4.12
半画角(度) 2.12
像高 21.64
レンズ全長 467.32
BF 83.15


レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 585.11
<倍率変換光学系挿入状態での撮影レンズ>
※面番号1〜23は未挿入状態時の撮影レンズと同一

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径

24 -655.824 1.94 33.43
25 28.242 6.02 1.54072 47.2 31.05
26 1347.418 0.30 30.47
27 39.358 4.94 1.60342 38.0 28.66
28 -126.324 1.15 1.90366 31.3 27.66
29 26.021 8.88 25.00
30 88.933 0.95 1.88300 40.8 24.75
31 17.394 8.40 1.72047 34.7 24.01
32 -35.054 0.95 1.88300 40.8 24.02
33 63.988 0.17 24.33
34 32.424 4.64 1.61340 44.3 25.09
35 -120.846 1.05 1.59282 68.6 25.04
36 45.785 2.61 24.92
37 71.399 4.27 1.74950 35.0 40.81
38 676.944 1.90 1.84666 23.9 40.55
39 104.236 83.15 40.00
像面 ∞

焦点距離 819.00
Fナンバー 5.77
半画角(度) 1.51
像高 21.64
レンズ全長 467.32
BF 83.15


レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 801.87
2 25 -187.35
3 37 355.69

1群は第1レンズ群L1,第2レンズ群L2,第3レンズ群L3の合成に相当する。2群は倍率変換光学群EXTに相当する。3群は第4レンズ群L4に相当する。

[数値実施例3]
<倍率変換光学系未挿入状態での撮影レンズ>

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 145.014 11.48 1.48749 70.2 99.49
2 -1333.836 0.30 99.07
3 180.986 3.55 1.90366 31.3 96.05
4 97.490 1.07 92.03
5 105.938 9.71 1.43387 95.1 92.03
6 450.929 0.60 91.64
7 118.185 9.10 1.49700 81.5 89.70
8 750.636 (可変) 88.99
9 174.712 7.53 1.90366 31.3 64.29
10 -204.573 2.30 1.69680 55.5 63.24
11 99.246 2.65 57.67
12 249.936 2.10 1.69680 55.5 57.64
13 50.981 7.19 1.90366 31.3 53.91
14 240.231 1.46 53.39
15 5349.687 2.00 1.83481 42.7 53.36
16 66.245 9.53 50.31
17 -72.103 1.95 1.83481 42.7 50.31
18 -321.471 (可変) 51.72
19 560.513 4.95 1.49700 81.5 52.64
20 -166.896 0.15 53.07
21 142.101 5.23 1.49700 81.5 53.71
22 -627.922 0.15 53.63
23 120.487 2.20 1.90366 31.3 53.25
24 67.178 6.47 1.49700 81.5 52.05
25 -4634.016 (可変) 51.92
26 -180.130 2.00 1.76182 26.5 44.22
27 -226.825 0.20 44.23
28 58.729 4.35 1.51633 64.1 43.46
29 85.121 55.10 42.43
30(絞り) ∞ 19.72 27.80
31 127.332 3.73 1.80610 33.3 23.41
32 -127.332 1.55 1.51633 64.1 23.25
33 63.359 1.43 22.92
34 -192.972 1.50 1.75500 52.3 22.92
35 65.062 5.54 23.11
36 63.797 3.47 1.57099 50.8 25.46
37 -69.738 0.15 25.56
38 71.251 3.86 1.51633 64.1 25.43
39 286.976 1.57 24.95
40 -62.222 1.60 1.91082 35.3 24.95
41 247.077 41.72 25.24
42 86.326 5.44 1.63980 34.5 37.18
43 -128.802 2.00 1.91082 35.3 37.16
44 2392.470 75.70 37.28
像面 ∞
各種データ
ズーム比 1.90
広角 望遠
焦点距離 307.50 585.00
Fナンバー 5.88 5.88
半画角(度) 4.02 2.12
像高 21.64 21.64
レンズ全長 405.00 405.00
BF 75.70 75.70

d 8 18.39 37.89
d18 47.25 1.00
d25 17.06 43.81


ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 165.18
2 9 -54.12
3 19 102.91
4 26 -4228.60
41 26 494.13
42 31 -68.54
43a 36 106.43

41群は第41レンズ群L41,42群は第42レンズ群L42,43a群は第43レンズ群L43と第44レンズ群L44の合成に相当する。

<倍率変換光学系挿入状態での撮影レンズ>
※面番号1〜40は未挿入状態時の撮影レンズと同一

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径

41 247.077 1.95 25.24
42 27.472 5.94 1.54072 47.2 22.83
43 -203.434 0.30 22.16
44 40.006 5.73 1.60342 38.0 21.36
45 -52.616 1.15 1.90366 31.3 19.86
46 26.481 6.12 18.68
47 179.589 0.95 1.88300 40.8 19.07
48 20.072 6.40 1.72047 34.7 19.05
49 -30.181 0.95 1.88300 40.8 19.28
50 120.462 4.05 19.71
51 107.240 6.11 1.61340 44.3 21.51
52 -18.463 1.05 1.59282 68.6 21.87
53 131.089 1.02 22.73
54 86.326 5.44 1.63980 34.5 37.18
55 -128.802 2.00 1.91082 35.3 37.16
56 2392.470 75.70 37.28
像面 ∞
各種データ
ズーム比 1.90
広角 望遠
焦点距離 427.00 812.33
Fナンバー 8.16 8.17
半画角(度) 2.90 1.53
像高 21.64 21.64
レンズ全長 405.00 405.00
BF 75.70 75.70

d 8 18.39 37.89
d18 47.25 1.00
d25 17.06 43.81


ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 165.18
2 9 -54.12
3 19 102.91
4 26 -123.88
41 26 494.13
42 31 -68.54
43 36 158.84
EXT 42 -217.54
44 54 200.41

41群は第41レンズ群L41,42群は第42レンズ群L42,43群は第43レンズ群L43,EXT群は倍率変換光学群EXT,44群は第44レンズ群L44に相当する。
次に本発明の光学系を撮影光学系として用いた実施例を図11を用いて説明する。図11において、10は一眼レフカメラ本体、11は本発明による光学系を搭載した交換レンズである。12は光学系11を通して得られる被写体像を記録する銀塩フィルムや被写体像を受光する固体撮像素子(光電変換素子)などの感光面である。13は光学系11からの被写体像を観察するファインダー光学系、14は光学系11からの被写体像を感光面12とファインダー光学系13に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。
ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー14を介してピント板15に結像した被写体像をペンタプリズム16で正立像としたのち、接眼光学系17で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー14が矢印方向に回動して被写体像は感光面記録手段12に形成される結像して記録される。
このように本発明の光学系を一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないSLR(Single lens Reflex)カメラにも同様に適用することができる。尚、本発明の光学系はビデオカメラにも同様に適用することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
OL:光学系 IS:防振レンズ群 EXT:倍率変換光学群
L1:第1レンズ群 L2:第2レンズ群 L3:第3レンズ群
L4:第4レンズ群 SP:開口絞り IP:像面

Claims (9)

  1. 光学系の焦点距離を変化させるために、前記光学系の開口絞りと像面との間の位置において挿脱される倍率変換光学群を有する光学系であって、
    前記倍率変換光学群は、該倍率変換光学群における最も大きな空気間隔を隔てて、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群、負の屈折力の後方レンズ群より構成され、
    前記倍率変換光学群の挿入の前後において前記光学系のレンズ全長は一定であり、前記光学系の開口絞りから像面までの光軸上の距離をLp、前記倍率変換光学群を挿入したときの前記倍率変換光学群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をLe、前記後方レンズ群の焦点距離をfn、前記倍率変換光学群の焦点距離をfeとするとき、
    0.40<Le/Lp<0.74
    0.34≦fn/fe<0.6
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  2. 前記後方レンズ群は、2以上の負レンズと1以上の正レンズを有することを特徴とする請求項1に記載の光学系。
  3. 前記光学系は、前記倍率変換光学群が挿脱される位置より物体側に、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力のレンズ群を有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。
  4. 前記光学系はズームレンズであって、前記光学系の前記倍率変換光学群が挿入される位置よりも物体側に配置された前方光学系の望遠端における焦点距離をfFt、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    0.3<ft/fFt≦1.0
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学系。
  5. 前記光学系はズームレンズであって、物体側から像側へ順に、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第1レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第4レンズ群より構成されるズームレンズであり、
    前記第4レンズ群は、物体側から像側へ順に、第41レンズ群、開口絞り、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力の第42レンズ群、第43レンズ群、第44レンズ群より構成され、前記倍率変換光学群は、前記第43レンズ群と前記第44レンズ群の間に挿脱されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。
  6. 前記光学系は単焦点レンズであって、前記光学系の前記倍率変換光学群が挿入される位置よりも物体側に配置された前方光学系の焦点距離をfFa、前記光学系の全系の焦点距離をfaとするとき、
    0.3<fa/fFa≦1.0
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。
  7. 前記光学系は単焦点レンズであって、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、開口絞り、第2レンズ群、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力の第3レンズ群、第4レンズ群より構成され、前記倍率変換光学群は前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間に挿脱されることを特徴とする請求項1乃至4、6のいずれか1項に記載の光学系。
  8. 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学系。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光学系と、該光学系によって形成された像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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