JP6949608B2 - 光学系およびそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学系に関し、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、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等に好適なものである。

焦点距離の長い望遠タイプの光学系における色収差を補正するために、回折光学素子を用いることが知られている。

特許文献１には、物体側から順に配置された第１レンズ群、フォーカシングに際して移動する第２レンズ群、第３レンズ群からなる望遠タイプの光学系が開示されている。特許文献１の光学系において、第１レンズ群は正レンズと該正レンズの像側に隣接して配置された回折光学素子から構成されており、正レンズと回折光学素子の間隔を広くすることで、回折光学素子の有効径を小さくしている。

特開２０１２−００２９９９号公報

しかしながら特許文献１の光学系では、回折光学素子の物体側に配置された正レンズのパワーが比較的小さく、像側に配置された回折光学素子を十分に小径化できていない。製造コストの低減や光学系の軽量化の観点から、回折光学素子のさらなる小径化が望まれる。

本発明の目的は、回折光学素子を含む光学系において、色収差をはじめとした諸収差を良好に補正しつつ回折光学素子を小径化することである。

本発明の光学系は、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、負の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群からなり、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
前記第１レンズ群は、回折光学素子と、該回折光学素子の物体側に配置された全てのレンズで構成される部分レンズ群とを備え、
前記回折光学素子は、像側に凸形状の回折面を有し、
前記部分レンズ群の焦点距離をｆ_１ａ、前記光学系の焦点距離をｆとしたとき、
０．２６＜ｆ_１ａ／ｆ＜０．４３
なる条件式を満足することを特徴とする。

また、本発明の他の光学系は、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、負の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群からなり、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、前記第１レンズ群は、正の屈折力の部分レンズ群と、前記部分レンズ群の像側に隣接して配置された回折光学素子を備え、前記回折光学素子は、像側に凸形状の回折面を有し、
前記部分レンズ群の焦点距離をｆ_１ａ、前記光学系の焦点距離をｆとしたとき、
０．２６＜ｆ_１ａ／ｆ＜０．４３
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、回折光学素子を含む光学系において、色収差をはじめとした諸収差を良好に補正しつつ回折光学素子を小径化することができる。

実施例１の光学系の無限遠合焦時の断面図および収差図である。 実施例２の光学系の無限遠合焦時の断面図および収差図である。 実施例３の光学系の無限遠合焦時の断面図および収差図である。 実施例４の光学系の無限遠合焦時の断面図および収差図である。 回折光学素子の好ましい形状を説明する図である。 撮像装置の概略図である。

以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について、添付の図面に基づいて説明する。各実施例の光学系は、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、負の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群からなる。また、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。なおレンズ群は１枚以上のレンズを有していれば良い。

図１（ａ）、２（ａ）、３（ａ）、４（ａ）は、それぞれ実施例１乃至４の光学系の無限遠合焦時における断面図である。各実施例の光学系はビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられる光学系である。

各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。また、Ｌ０は各実施例の光学系であり、Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３は第３レンズ群である。各実施例の光学系Ｌ０における第１レンズ群Ｌ１は、正の屈折力の部分レンズ群Ｌ１ａと、部分レンズ群Ｌ１ａの像側に隣接して配置された回折光学素子ＤＯＥを有する。部分レンズ群Ｌ１ａは、第１レンズ群Ｌ１において回折光学素子ＤＯＥよりも物体側に配置された全てのレンズから成るレンズ群である。

回折光学素子ＤＯＥは、回折面Ｄを備えて一体に構成された光学素子である。回折面Ｄは後に図５（ｂ）で示すように厳密には厚みを有する回折格子部によって構成される面であるが、本願明細書において「回折面」というときには厚みを無視することとする。

回折面Ｄは単レンズのレンズ面上に回折面Ｄを形成しても良いし、接合レンズの接合面に形成しても良い。単レンズに回折面Ｄを設ける場合、単レンズと回折面を合わせて回折光学素子と呼ぶ。また、接合レンズの接合面に回折面Ｄを設ける場合、接合レンズそのものを回折光学素子と呼ぶ。

回折面Ｄに入射した光は、光の回折作用により収斂される。すなわち、回折面Ｄは回折作用による正の光学的パワーを有する。

また、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面を表す。各実施例の光学系Ｌ０をビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として用いる際には像面ＩＰにＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）が配置される。各実施例の光学系Ｌ０を銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として用いる際にはフィルムが配置される。

図１（ｂ）、２（ｂ）、３（ｂ）、４（ｂ）は、それぞれ実施例１乃至４の光学系Ｌ０の無限遠合焦時における収差図である。球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差量を示している。非点収差図においてΔＳはサジタル像面における非点収差量、ΔＭ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。歪曲収差図においてｄ線に対する歪曲収差量を示している。色収差図ではｇ線における色収差量を示している。ωは撮像半画角（°）である。なお、各収差図はｍｍ（ミリメートル）を単位としている。

各実施例の光学系Ｌ０は、焦点距離がレンズ全長よりも長い所謂望遠レンズである。望遠レンズでは、光軸と瞳近軸光線の交わる点Ｐよりも物体側において、点Ｐから物体側に離れるほどレンズ面を通過する近軸軸上光線の光軸からの高さが高くなる。そのため、回折光学素子ＤＯＥは点Ｐから物体側に離れた位置に配置することが好ましい。これによって回折光学素子ＤＯＥに入射する光線の高さを高くすることができ、軸上色収差を補正する効果を大きくすることができる。

一方、回折光学素子ＤＯＥを第１レンズ群Ｌ１内において物体に近い位置に配置する場合、回折光学素子ＤＯＥに撮影画角外の光が入射しやすくなる。撮影画角外にある太陽光等の強い光が回折光学素子ＤＯＥに入射すると、フレアやゴーストを生じてしまう。そのため、回折光学素子ＤＯＥによって生じるフレアやゴーストを低減するためには、回折光学素子ＤＯＥを撮影画角外の光が入射しにくい位置に配置することが好ましい。

これらの事情を鑑み、各実施例の光学系Ｌ０では回折光学素子ＤＯＥを第１レンズ群Ｌ１内の部分レンズ群Ｌ１ａの像側に隣接して配置するようにしている。

また、各実施例の光学系Ｌ０は、このような構成において、以下の条件式（１）を満足している。
０．２６＜ｆ_１ａ／ｆ＜０．４３ （１）

式（１）において、ｆ_１ａは部分レンズ群Ｌ１ａの焦点距離であり、ｆは光学系Ｌ０の全系の焦点距離である。

式（１）は、回折光学素子ＤＯＥの有効径の小径化するための部分レンズ群Ｌ１ａの屈折力の条件に関する。部分レンズ群Ｌ１ａの正の屈折力を大きくするほど、部分レンズ群Ｌ１ａによって光を収斂させる効果が大きくなり、回折光学素子ＤＯＥの有効径を小さくすることができる。

式（１）の上限を上回るほどに部分レンズ群Ｌ１ａの屈折力が小さくなると、部分レンズ群Ｌ１ａによって光を収斂させる効果が小さくなり、回折光学素子ＤＯＥの有効径が大きくなってしまう。この場合、回折光学素子ＤＯＥの有効径が大きくなることによって製造コストが増大してしまう。また、光学系Ｌ０の重量を軽量化することが困難となる。

式（１）の下限値を下回るほど部分レンズ群Ｌ１ａの屈折力が大きくなると、部分レンズ群Ｌ１ａで生じる軸上色収差を良好に補正することが困難となる。

なお、式（１）の数値範囲を以下の式（１ａ）のように設定することがより好ましく、式（１ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
０．２８＜ｆ_１ａ／ｆ＜０．４２ （１ａ）
０．２９＜ｆ_１ａ／ｆ＜０．４１ （１ｂ）

次に、回折光学素子ＤＯＥの好ましい構成について図５を用いて説明する。

図５（ａ）に、回折光学素子ＤＯＥの一例として、正レンズ１２と負レンズ１３の接合面に回折格子部１４を設けて回折光学素子ＤＯＥを構成した場合の断面図を示す。回折格子部１４は回折光学素子ＤＯＥにおいて回折面Ｄを構成する部分である。

図５（ａ）におけるＯは光軸を示している。前述のように、回折光学素子ＤＯＥは部分レンズ群Ｌ１ａの像側に隣接して配置されるため、回折光学素子ＤＯＥには収斂光１８が入射する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に点線で示した領域を拡大して示した図である。図５（ｂ）に示すように、回折格子部１４は第１の回折格子１５と第１の回折格子１５よりも屈折率の大きな第２の回折格子１６と有する。第１の回折格子１５と第２の回折格子１６の界面は鋸刃状となっており、格子面１４ａと格子壁面１４ｂが交互に形成されている。すなわち、回折格子部１４はブレーズ型の回折格子である第１の回折格子１５および第２の回折格子１６によって構成されている。ブレーズ型の回折格子によって回折格子部１４を構成することで、特定の回折次数の回折光の回折効率を向上させることができる。

なお、格子面とは入射光を回折させて特定の次数の回折光を生じさせる面である。また、格子壁面とは、隣接する回折面の端部同士を繋いだ面である。第１の回折格子１５および第２の回折格子１６は共に光軸Ｏを中心とした同心円状の格子形状となっている。

図５（ｂ）に示すように、回折格子部１４の格子壁面１４ｂは光軸に平行な直線１７に対してθだけ傾いている。すなわち、格子壁面１４ｂの内径は物体側から像側に向かって小さくなっている。

このように格子壁面１４ｂを傾けることで、入射光１８が収斂光として回折格子部１４に入射する際に、入射光１８と格子壁面１４ｂの成す角度を小さくすることができる。これにより入射光のうち格子壁面１４ｂに入射する光の量を減らすことができ、格子壁面１４ｂに起因するフレアの発生を低減させることができる。

一般に回折格子は型を用いて樹脂等を成形することにより製造されるが、図５（ｂ）に示すように像側に凸形状のレンズ面上に回折格子部１４を設けることで、型を光軸に平行な方向に離型する際に型と回折格子が干渉しにくい形状とすることができる。また、格子面１４ａと格子壁面１４ｂの成す角を大きくすることができるため、回折格子の先端の成形が容易となる。このため、ＤＯＥ１０を製造する際の離型工程を容易に行うことができる。したがって、回折光学素子ＤＯＥの回折面Ｄは像側に凸形状のレンズ面上に設けられていることが好ましい。

また、回折面Ｄの防塵性、組立作業性、機械強度を向上させるためには、図５（ｂ）に示すように、正レンズと負レンズを接合した接合レンズの接合面に回折格子部１４を設けることが好ましい。

さらに、各実施例の光学系Ｌ０は以下の式（２）を満たすことが好ましい。
−５．２４＜ν_ｄ２Ｎ×ｆ_２／ｆ＜−２．２６ （２）

式（２）において、ｆ_２は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離である。また、ν_ｄ２Ｎは第２レンズ群Ｌ２に含まれる負レンズの中で最も屈折力の小さな負レンズのアッベ数である。ν_ｄ２Ｎは第２レンズ群Ｌ２に含まれる負レンズの中で最も負の屈折力の強い負レンズのアッベ数と言うこともできる。

なおアッベ数ν_ｄとは、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮ_Ｆ、Ｎ_Ｃ、Ｎ_ｄとしたとき、以下の式（３）で定義される値である。
ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ） （３）

式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の構成に関する。上述した式（１）を満たすように部分レンズ群Ｌ１ａの正の屈折力を大きくする場合、部分レンズ群Ｌ１ａにおける軸上色収差が増大してしまう。これらの収差を補正するために第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの枚数を増やそうとすると光学系Ｌ０の重量を十分に軽量化できない。そこで、第２レンズ群Ｌ２が式（２）を満たすことで、部分レンズ群Ｌ１ａで生じる軸上色収差を補正することができる。

式（２）の上限値を超える場合、第２レンズ群Ｌ２で発生する色収差が大きくなりすぎる。そのため、部分レンズ群Ｌ１ａで発生する軸上色収差を過剰に補正してしまうことになる。

式（２）の下限値を下回る場合、第２レンズ群Ｌ２で発生する色収差が小さくなる。そのため、部分レンズ群Ｌ１ａで発生する軸上色収差が補正することが困難となってしまう。

なお、式（２）の数値範囲を以下の式（２ａ）のように設定することがより好ましく、式（２ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
−５．１３＜ν_ｄ２Ｎ×ｆ_２／ｆ＜−２．５７ （２ａ）
−５．０５＜ν_ｄ２Ｎ×ｆ_２／ｆ＜−２．７０ （２ｂ）

さらに、各実施例の光学系Ｌ０は以下の式（４）を満たすことが好ましい。
−２．６１＜ｆ_１／ｆ_２＜−１．８７ （４）

式（４）において、ｆ_１は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離である。

式（４）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力に関する。式（４）の上限値を超える場合、第２レンズ群Ｌ２の屈折力に対して第１レンズ群Ｌ１の屈折力が大きくなりすぎる。そのため、第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差やコマ収差を第２レンズ群Ｌ２で十分に補正することが難しくなる。

式（４）の下限値を下回る場合、第２レンズ群Ｌ２の屈折力に対して第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなりすぎる。この場合、第１レンズ群Ｌ１によって光を収斂させる効果が小さくなり、第２レンズ群Ｌ２のレンズ径が大きくなるため、光学系Ｌ０を十分に軽量化することが難しくなる。

なお、式（４）の数値範囲を以下の式（４ａ）のように設定することがより好ましく式（４ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
−２．５４＜ｆ_１／ｆ_２＜−１．９０ （４ａ）
−２．５０＜ｆ_１／ｆ_２＜−１．９４ （４ｂ）

各実施例の光学系Ｌ０において、第２レンズ群Ｌ２は少なくとも１枚の正レンズを含んで構成しても良い。この場合、以下の式（５）を満たすことが好ましい。
−１２．０＜ν_ｄ２Ｐ−ν_ｄ２Ｎ＜−２．０ （５）

式（５）において、ν_ｄ２Ｐは第２レンズ群Ｌ２に含まれる正レンズの中で最も屈折力の大きな正レンズのアッベ数である。

式（５）は第２レンズ群Ｌ２における正レンズと負レンズのアッベ数差に関する。式（５）の上限値を超える場合、第２レンズ群Ｌ２に含まれる負レンズのアッベ数が正レンズのアッベ数に対して小さくなりすぎる。この場合、第２レンズ群Ｌ２において生じる色収差量が大きくなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１において生じる色収差の補正が過剰になってしまう。

式（５）の下限値を下回る場合、第２レンズ群Ｌ２に含まれる負レンズのアッベ数が正レンズのアッベ数に対して大きくなりすぎる。この場合、第２レンズ群Ｌ２において生じる色収差量が少なくなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１において生じる色収差を十分に補正することが難しくなる。

なお、式（５）の数値範囲を以下の式（５ａ）のように設定することがより好ましく、式（５ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
−１１．０＜ν_ｄ２Ｐ−ν_ｄ２Ｎ＜−２．５ （５）
−１０．０＜ν_ｄ２Ｐ−ν_ｄ２Ｎ＜−３．０ （５）

次に、部分レンズ群Ｌ１ａの好ましい構成について述べる。

各実施例の光学系Ｌ０において、部分レンズ群Ｌ１ａにおいて生じる球面収差を小さくするためには、部分レンズ群Ｌ１ａの正の屈折力を複数の正レンズに分担させることが好ましい。このため、部分レンズ群Ｌ１ａに複数の正レンズを設けることが好ましい。具体的には、部分レンズ群Ｌ１ａは最も物体側に配置された第１の正レンズと、第１の正レンズに隣接して配置された第２の正レンズを有することが好ましい。この場合、以下の式（６）を満たすことが好ましい。
０．１１＜Ｄ_１ａ／ＬＤ＜０．２５ （６）

式（６）においてＤ_１ａは第１の正レンズと第２の正レンズの光軸上の距離であり、ＬＤは光学系Ｌ０の全長である。光学系Ｌ０の全長とは、光学系Ｌ０の最も物体側のレンズ面から像面までの距離である。

式（６）の上限値を超えるほどに第１の正レンズと第２の正レンズの距離が大きくなると、部分レンズ群Ｌ１ａで生じる球面収差や色収差を部分レンズ群Ｌ１ａ以降のレンズで十分に補正することが難しくなる。

式（６）の下限値を下回るほどに第１の正レンズと第２の正レンズの距離が小さくなると、第２の正レンズの有効径が大きくなってしまい、光学系Ｌ０を十分に軽量化することが難しくなる。

なお、式（６）の数値範囲を以下の式（６ａ）のように設定することがより好ましく、式（６ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
０．１２＜Ｄ_１ａ／ＬＤ＜０．２３ （６ａ）
０．１３＜Ｄ_１ａ／ＬＤ＜０．２０ （６ｂ）

なお、第１の正レンズを物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとし、第２の正レンズを両凸レンズとすることが好ましい。これによって、球面収差を良好に補正することができる。また、球面収差をより良好に補正するためには、部分レンズ群Ｌ１ａの物体側に配置されるメニスカスレンズの像側の面を非球面とすることが好ましい。

また、光学系Ｌ０を軽量化するためには、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの枚数は少ない方が好ましい。このため、部分レンズ群Ｌ１ａは第１の正レンズと第２の正レンズから構成されていることが好ましい。

また、第２レンズ群Ｌ２を移動させることによってフォーカシングを行うことが好ましい。小型かつ軽量な第２レンズ群Ｌ２を移動してフォーカシングを行うことで、レンズを駆動する駆動装置を小型に構成することができる。また、フォーカシングを素早く行うことができる。

次に、実施例１から４に対応する数値実施例１から４を示す。各実施例の回折面は、第１の回折格子（屈折率ｎ_ｄ＝１．４９９、アッベ数ν_ｄ＝５４）と、第１の回折格子の像側に密着して積層された第２の回折格子（屈折率ｎ_ｄ＝１．５９８、アッベ数ν_ｄ＝２８）で形成されている。

各数値実施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、ν_ｄは光学部材のアッベ数を表わしている。

また各数値実施例の面データにおいて、非球面形状の光学面については面番号の後に（非球面）を付している。また、非球面データには各非球面の非球面係数を示している。光学面の非球面形状は、光軸方向における面頂点からの変位量をＸ、光軸方向に垂直な方向における光軸からの高さをＨ、近軸曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、非球面係数をＡ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０とするとき、以下の式（７）により表される。

なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（°）は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。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。レンズ全長（光学系Ｌ０の全長ＬＤ）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。

また各数値実施例の面データにおいて、回折面となる光学面については面番号の後に（回折）を付している。光軸からの高さＨの位置における回折面の位相Φ（Ｈ）は、回折次数をｍ、基準波長をλ_０、位相係数をＣ_２ｎ（ｎは１以上の整数）としたとき、以下の式（８）で与えられる。
Φ（Ｈ）＝（２π×ｍ／λ_０）×（Ｃ_２×Ｈ^２＋Ｃ_４×Ｈ^４＋・・・＋Ｃ_２ｎ×Ｈ^２ｎ） （８）

また、回折面の基準波長λ_０における近軸的な一次回折光（ｍ＝１）の光学的パワーφ_Ｄは、φ_Ｄ＝−２Ｃ_２と表される。これより回折光学素子ＤＯＥの回折光学部の回折成分のみによる焦点距離ｆ_ＤＯＥは以下の式（９）で与えられる。
ｆ_ＤＯＥ＝１／φ_Ｄ＝−１／（２×Ｃ_２） （９）

なお、非球面係数および位相係数における「ｅ±Ｂ」は「×１０^±Ｂ」を意味している。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 141.462 20.36 1.48749 70.2 141.19
2(非球面) 1260.312 57.02 139.59
3 505.639 11.12 1.43387 95.1 114.68
4 -351.744 47.64 113.47
5 115.120 13.25 1.43875 94.7 71.79
6(回折) -156.499 3.43 1.67300 38.1 69.25
7 400.099 24.57 64.79
8 308.518 3.76 1.84666 23.9 46.00
9 -152.837 2.18 1.95375 32.3 45.43
10 70.295 33.66 42.36
11(絞り) ∞ 2.50 34.96
12 -478.306 1.71 1.78470 26.3 34.43
13 107.627 4.47 1.58313 59.4 34.08
14 -88.521 0.10 33.97
15 113.890 1.64 1.65412 39.7 32.91
16 47.615 3.90 1.48749 70.2 31.85
17 511.504 3.20 31.44
18 118.840 4.76 1.80810 22.8 29.85
19 -51.258 1.48 1.78470 26.3 29.28
20 66.235 2.08 27.50
21 -214.255 1.39 1.88300 40.8 27.45
22 85.799 3.20 27.17
23 76.536 1.40 1.90366 31.3 27.53
24 39.305 4.29 1.69895 30.1 27.22
25 -368.213 43.63 27.42
26 154.638 10.53 1.61340 44.3 39.65
27 -37.670 2.09 1.49700 81.5 39.88
28 43.165 0.13 39.57
29 43.496 18.10 1.58144 40.8 39.63
30 -49.022 1.75 1.52417 51.5 38.93
31 -36.175 0.10 1.60401 20.8 38.92
32 -48.827 2.04 1.59522 67.7 38.85
33 155.614 62.79 38.53
34(像面) ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A₄= 4.06937e-008 A₆= 2.72351e-015 A₈= 1.90048e-017
A₁₀= 8.44440e-022

第6面(回折面)
C₂=-5.65522e-005 C₄= 3.25134e-009 C₆= 6.64756e-013 C₈= 3.83272e-016
C₁₀=-4.27150e-019

各種データ
焦点距離 582.00
Ｆナンバー 4.12
半画角(°) 2.13
像高 21.64
レンズ全長 394.25
ＢＦ 62.79

入射瞳位置 931.14
射出瞳位置 -123.00
前側主点位置 -491.13
後側主点位置 -536.00

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 189.79 43.20 -103.98
L2 8 -87.61 3.87 0.69
L3 11 1208.78 199.85 133.22

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 130.319 11.62 1.50848 63.8 98.25
2(非球面) 2026.851 58.66 97.45
3 261.301 7.24 1.45969 89.8 76.31
4 -283.638 41.36 75.67
5 102.757 7.12 1.44754 92.6 45.90
6(回折) -125.758 2.29 1.65822 30.2 44.41
7 452.380 6.51 42.25
8 471.766 4.88 1.88441 24.6 37.68
9 -58.607 1.80 1.87997 28.4 37.08
10 54.742 36.20 34.03
11(絞り) ∞ 2.50 27.50
12 -945.187 1.37 1.82774 36.8 27.03
13 59.212 6.72 1.71760 55.2 26.75
14 -120.130 3.20 26.44
15 127.617 2.07 1.80809 22.8 25.15
16 -221.115 1.28 1.50217 55.9 24.88
17 58.830 1.80 23.96
18 -193.516 1.23 1.96261 31.5 23.91
19 105.857 5.21 23.73
20 82.903 5.26 1.64355 31.2 25.53
21 -323.397 43.63 26.29
22 -1286.186 8.97 1.83209 36.3 37.59
23 -74.773 2.05 1.43974 94.4 38.60
24 34.039 0.23 39.15
25 34.447 12.55 1.50642 54.4 39.33
26 -88.263 1.75 1.52417 51.5 39.30
27 -51.876 0.10 1.60401 20.8 39.29
28 -72.161 2.08 1.67669 58.8 39.34
29 -879.833 50.46 39.62
30(像面) ∞

非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A₄= 7.16138e-008 A₆=-1.19504e-013 A₈= 2.08188e-017
A₁₀= 1.92779e-020

第6面(回折面)
C₂=-7.95330e-005 C₄= 6.23724e-009 C₆=-2.30293e-011 C₈= 7.17216e-014
C₁₀=-6.70511e-017

各種データ
焦点距離 405.00
Ｆナンバー 4.12
半画角(°) 3.06
像高 21.64
レンズ全長 330.16
ＢＦ 50.46

入射瞳位置 685.39
射出瞳位置 -123.00
前側主点位置 119.88
後側主点位置 -358.99

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 143.57 52.60 -82.65
L2 8 -71.34 4.06 0.48
L3 11 250.83 84.02 7.78

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 130.775 22.57 1.48749 70.2 141.19
2(非球面) 1058.133 65.09 139.18
3 3145.907 9.68 1.43875 94.9 108.57
4 -306.479 36.16 107.01
5 114.468 15.01 1.43875 94.7 74.16
6(回折) -125.762 3.43 1.70154 41.2 71.63
7 445.594 29.43 67.01
8 167.671 4.17 1.80810 22.8 46.00
9 -185.455 2.18 2.00100 29.1 45.39
10 71.424 36.06 42.47
11(絞り) ∞ 2.50 34.55
12 -446.825 1.71 1.68893 31.1 34.02
13 77.631 4.81 1.61340 44.3 33.59
14 -93.662 0.10 33.45
15 75.253 1.64 1.69895 30.1 32.15
16 33.219 6.14 1.51823 58.9 30.66
17 138.889 3.20 29.58
18 94.962 4.62 1.80810 22.8 28.18
19 -162.744 1.48 1.74400 44.8 27.11
20 55.828 2.13 25.77
21 -195.292 1.39 2.00330 28.3 25.71
22 92.934 3.20 25.48
23 92.067 2.42 1.80518 25.5 26.31
24 -1079.272 43.63 26.53
25 124.799 10.56 1.57501 41.5 38.92
26 -37.603 2.09 1.49700 81.5 39.12
27 41.244 0.94 39.06
28 42.136 19.24 1.53172 48.8 39.64
29 -47.348 1.75 1.52417 51.5 39.38
30 -35.609 0.10 1.60401 20.8 39.38
31 -47.490 2.04 1.49700 81.5 39.44
32 174.637 54.79 39.26
33(像面) ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A₄= 3.52000e-008 A₆=-3.20922e-014 A₈= 2.14605e-017
A₁₀= 3.12673e-022

第6面(回折面)
C₂=-5.82267e-005 C₄= 5.81674e-009 C₆= 6.87292e-013 C₈=-1.28177e-015
C₁₀= 2.16558e-019

各種データ
焦点距離 582.00
Ｆナンバー 4.12
半画角(°) 2.13
像高 21.64
レンズ全長 394.25
ＢＦ 54.79

入射瞳位置 986.67
射出瞳位置 -123.00
前側主点位置 -435.60
後側主点位置 -536.00

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 207.45 30.27 -110.38
L2 8 -99.90 5.00 1.52
L3 11 1028.47 178.89 102.35

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 164.561 17.34 1.48749 70.2 141.97
2(非球面) 1157.643 82.55 140.70
3 432.215 11.14 1.43875 94.7 111.27
4 -351.967 67.08 110.23
5 98.650 10.54 1.43875 94.7 61.40
6(回折) -177.331 2.99 1.66565 35.6 59.37
7 415.537 13.14 56.17
8 186.189 5.53 1.80810 22.8 45.79
9 -319.436 2.12 2.00100 29.1 44.03
10 59.987 66.60 41.08
11(絞り) ∞ 2.50 29.06
12 -162.608 1.45 1.80400 46.5 28.70
13 160.254 3.38 1.59282 68.6 28.63
14 -73.698 0.10 28.63
15 92.433 1.42 1.71736 29.5 27.99
16 46.831 3.58 1.49700 81.6 27.34
17 -693.850 3.20 27.02
18 107.870 3.39 1.80810 22.8 25.55
19 -66.350 1.29 1.80100 35.0 25.12
20 53.325 1.88 23.93
21 -222.111 1.23 2.00100 29.1 23.90
22 99.780 3.95 23.81
23 90.894 1.26 2.00100 29.1 24.47
24 43.262 3.51 1.76182 26.5 24.35
25 -285.739 43.63 24.38
26 153.761 9.47 1.62299 58.2 37.49
27 -38.193 1.99 1.49700 81.6 37.77
28 40.427 0.45 37.73
29 41.719 14.57 1.61340 44.3 37.93
30 -58.755 1.75 1.52417 51.5 37.48
31 -39.552 0.10 1.60401 20.8 37.47
32 -51.990 1.98 1.59522 67.7 37.41
33 154.496 105.13 37.06
34(像面) ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A₄= 2.99769e-008 A₆= 1.33833e-013 A₈= 6.67068e-018
A₁₀= 5.88577e-022

第6面(回折面)
C2=-5.58903e-005 C₄= 2.94306e-009 C₆=-2.30162e-012 C₈= 2.53813e-015
C₁₀=-1.33064e-018

各種データ
焦点距離 795.00
Ｆナンバー 5.60
半画角(°) 1.56
像高 21.64
レンズ全長 490.24
ＢＦ 105.13

入射瞳位置 1665.91
射出瞳位置 -123.00
前側主点位置 -378.80
後側主点位置 -695.44

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 195.34 92.53 -119.31
L2 8 -79.02 5.58 1.36
L3 11 823.34 230.40 202.49

各数値実施例における種々の値を、以下の表１にまとめて示す。

［撮像装置］
次に、本発明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）の実施例について、図６を用いて説明する。図６において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至４で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された光学像を受光して光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。カメラ本体１０はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。

このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された撮像装置を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

たとえば、回折光学素子ＤＯＥは図５（ａ）、（ｂ）に示す形状に限定されず、例えば物体側に凸であるレンズ面上に回折面Ｄを設けても良い。

Ｌ０ 光学系
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ１ａ 部分レンズ群
ＤＯＥ 回折光学素子

Claims (12)

1. 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、負の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群からなり、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
   前記第１レンズ群は、回折光学素子と、該回折光学素子の物体側に配置された全てのレンズで構成される部分レンズ群とを備え、
   前記回折光学素子は、像側に凸形状の回折面を有し、
   前記部分レンズ群の焦点距離をｆ_１ａ、前記光学系の焦点距離をｆとしたとき、
   ０．２６＜ｆ_１ａ／ｆ＜０．４３
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記第２レンズ群は少なくとも１枚の負レンズを有し、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ _２ 、前記第２レンズ群に含まれる負レンズの中で最も屈折力の小さな負レンズのアッベ数をν _ｄ２Ｎ 、前記光学系の焦点距離をｆとしたとき、
   −５．２４＜ν _ｄ２Ｎ ×ｆ _２ ／ｆ＜−２．２６
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記回折面はブレーズ型の回折格子によって構成されており、
   前記回折格子の格子壁面の内径は、物体側から像側に向かって小さくなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
4. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ_１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_２、としたとき、
   −２．６１＜ｆ_１／ｆ_２＜−１．８７
   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のいずれか一項に記載の光学系。
5. 前記第２レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の１枚の正レンズを有し、
   前記第２レンズ群に含まれる負レンズの中で最も屈折力の小さな負レンズのアッベ数をν_ｄ２Ｎ、前記第２レンズ群に含まれる正レンズの中で最も屈折力の大きな正レンズのアッベ数をν_ｄ２Ｐとしたとき、
   −１２．０＜ν_ｄ２Ｐ−ν_ｄ２Ｎ＜−２．０
   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のいずれか一項に記載の光学系。
6. 前記部分レンズ群は、最も物体側に配置された第１の正レンズと前記第１の正レンズに隣接して配置された第２の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 前記第１の正レンズは物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであることを特徴とする請求項６に記載の光学系。
8. 前記第１の正レンズの像側のレンズ面は非球面であることを特徴とする請求項７に記載の光学系。
9. 前記第２の正レンズは両凸レンズであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光学系。
10. 前記第１の正レンズと前記第２の正レンズの光軸上の距離をＤ_１ａ、前記光学系の全長をＬＤとしたとき、
    ０．１１＜Ｄ_１ａ／ＬＤ＜０．２５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の光学系。
11. 前記第２レンズ群を移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学系。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学系と、前記光学系によって形成される光学像を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。

Images