JP7504448B2

JP7504448B2 - 結像光学系

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Publication number: JP7504448B2
Application number: JP2020169465A
Authority: JP
Inventors: 仁村上
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2024-06-24
Anticipated expiration: 2040-10-07
Also published as: JP2022061515A

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる結像光学系に関するものである。

近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置が普及している。

その中で、結像光学系と撮像素子の間にファインダー光学系へ光線を導くためのミラーを有するものが広く知られている。しかし近年、そのミラー部分を取り除き、結像光学系と撮像素子の間隔を短くした撮像装置がある。

その中で、撮像素子は大型のものを使用しつつ撮像装置は小型化させたものが普及している。小型化された撮像装置に対して、結像光学系も全長や外径の小型化が要求されている。

また撮像素子の画素小型化に伴い、結像光学系に高い性能が要求されている。

またフォーカスレンズ群に軽量化が要求されている。フォーカスレンズ群の重量が大きくなると、フォーカス駆動の速度が低下したり、フォーカス駆動時の騒音が大きくなったりして好ましくない。またレンズを移動させるためのアクチュエータが大型化してしまい、鏡筒が大型化してしまうという問題がある。

特開２０１７－１４６４７８特開平７－１９９０６６

特許文献１では、物体側から順に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、第３レンズ群からなる結像光学系が開示されている。

しかし上述した光学系ではフォーカシングに際して第１レンズ群と、絞りと、第２レンズ群を駆動しており、フォーカスレンズの重量が大きくなるという課題がある。

特許文献２では、物体側から順に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、正の屈折力を有する第３レンズ群からなる大口径中望遠レンズが公開されている。

しかし、上述した光学系ではフォーカスレンズの枚数が５枚程度であり、フォーカスレンズ群の重量が大きくなるという課題がある。また、撮像素子サイズに対してレンズ全長が十分に短いとは言えない。

本発明は、デジタルカメラやビデオ用のレンズで、諸収差が良好に補正された、静粛かつ迅速なフォーカスを有する、小型の結像光学系を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段である第１の発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなり、合焦に際して前記開口絞りＳは不動であり、同時に前記第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、前記第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズは物体側に凹面を向けた負レンズであり、前記第２レンズ群Ｌ２は１枚の正レンズと１枚の負レンズを含み、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）－０．９０＜ｆ１／ｆ２３＜０．３０
（２）０．６０＜ｆ１／ｆ＜１．３０
（７）０．００１＜ΔＰｇＦ１ｐ＜０．０４０
ｆ１：前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の無限遠時の合成焦点距離
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離
ΔＰｇＦ１ｐ：前記第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常分散性の平均値

また、第２の発明は、第１の発明において、さらに前記第１レンズ群の最も像側の面が像側に凹面を向けたレンズであることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、さらに前記第１レンズ群の最も像側の負レンズから前記第１レンズ群の最も像側のレンズまでの部分系Ｅ１が無限遠状態において負の合成屈折力を有することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、さらに前記第１レンズ群Ｌ１と前記第３レンズ群Ｌ３が合焦に際して不動であることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（３）０．６０＜ＬＴ／ｆ＜１．３０
ＬＴ：結像光学系の光学全長
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（４）１．００＜ＬＴ／Ｙ＜４．５０
ＬＴ：結像光学系の光学全長
Ｙ：結像光学系の最大像高

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明のいずれかにおいて、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（５）０．６０＜Ｙ／ＢＦ＜１．６０
Ｙ：結像光学系の最大像高
ＢＦ：結像光学系のバックフォーカス

また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（６）０．１０＜ＥＮＰ／ｆ＜０．８０
ＥＮＰ：結像光学系の入射瞳位置
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離

また、第９の発明は、第１乃至第８の発明のいずれかにおいて、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（８）２２＜Δν３
Δν３＝ν３ｎ－ν３ｐ
ν３ｎ：前記第３レンズ群Ｌ３に含まれる負レンズのアッベ数の平均値
ν３ｐ：前記第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数の平均値

また、第１０の発明は、第１乃至第９の発明のいずれかにおいて、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（９）０．１０＜｜ｆ３／ｆ｜＜１．００
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離

本発明によれば、デジタルカメラやビデオ用のレンズで、諸収差が良好に補正された、静粛かつ迅速なフォーカスを有する、小型の結像光学系が得られる。

本発明の結像光学系の実施例１に係るレンズ構成図である。実施例１の結像光学系の無限遠状態合焦時の縦収差図である。実施例１の結像光学系の無限遠状態合焦時の横収差図である。実施例１の結像光学系の近距離物体状態合焦時の縦収差図である。実施例１の結像光学系の近距離物体状態合焦時の横収差図である。本発明の結像光学系の実施例２に係るレンズ構成図である。実施例２の結像光学系の無限遠状態合焦時の縦収差図である。実施例２の結像光学系の無限遠状態合焦時の横収差図である。実施例２の結像光学系の近距離物体状態合焦時の縦収差図である。実施例２の結像光学系の近距離物体状態合焦時の横収差図である。本発明の結像光学系の実施例３に係るレンズ構成図である。実施例３の結像光学系の無限遠状態合焦時の縦収差図である。実施例３の結像光学系の無限遠状態合焦時の横収差図である。実施例３の結像光学系の近距離物体状態合焦時の縦収差図である。実施例３の結像光学系の近距離物体状態合焦時の横収差図である。本発明の結像光学系の実施例４に係るレンズ構成図である。実施例４の結像光学系の無限遠状態合焦時の縦収差図である。実施例４の結像光学系の無限遠状態合焦時の横収差図である。実施例４の結像光学系の近距離物体状態合焦時の縦収差図である。実施例４の結像光学系の近距離物体状態合焦時の横収差図である。本発明の結像光学系の実施例５に係るレンズ構成図である。実施例５の結像光学系の無限遠状態合焦時の縦収差図である。実施例５の結像光学系の無限遠状態合焦時の横収差図である。実施例５の結像光学系の近距離物体状態合焦時の縦収差図である。実施例５の結像光学系の近距離物体状態合焦時の横収差図である。

以下に、本発明に係る結像光学系の実施例について詳細に説明する。なお、以下の実施例の説明は本発明の結像光学系の一例を説明したものであり、本発明はその要旨を逸脱しない範囲において本実施例に限定されるものではない。

本発明の結像光学系は、図１、図６、図１１、図１６、図２１に示すレンズ構成図からわかるように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなり、合焦に際して前記開口絞りＳは不動であり、同時に前記第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、前記第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズは物体側に凹面を向けた負レンズであり、前記第２レンズ群Ｌ２は１枚の正レンズと１枚の負レンズを含み、以下の条件式を満足する。
（１）－０．９０＜ｆ１／ｆ２３＜０．３０
（２）０．６０＜ｆ１／ｆ＜１．３０
ｆ１：前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の合成焦点距離
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離

条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と第２レンズ群Ｌ２以降の合成焦点距離の比を規定するものである。条件式（１）を満足することで、光学系を小さくコンパクトにするとともに諸収差を良好に補正することができる。

条件式（１）の上限値を超え第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が小さくなると、第１レンズ群Ｌ１から射出される光線高さが大きくなるため、絞りの径が大きくなり鏡筒を小型化するのが難しくなる。また第２レンズ群Ｌ２への光線入射高さが大きくなるため、第２レンズ群Ｌ２が大きくなりフォーカスレンズ群の重量が大きくなるため好ましくない。または第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の正の合成屈折力が大きくなる。これに伴い第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が大きくなるため、光学系の全長の大型化を招く。または光学全長を小さく保ったまま第２レンズ群Ｌ２或いは第３レンズ群Ｌ３のいずれかのレンズを配置しようとすると、第２レンズ群Ｌ２の駆動スペースが小さくなるため敏感度が大きくなりすぎ、フォーカシング時の性能変動が大きくなる。または第３レンズ群Ｌ３を像面側に配置すると、軸外光線は像面に近いほど高くなるため、第３レンズ群Ｌ３が巨大化する。

条件式（１）の下限値を超え第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の負の合成屈折力が大きくなると、第３レンズ群Ｌ３の負の屈折力が大きくなり、非点収差を抑制するのが困難となる。または第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が小さくなり、フォーカシングの際に第２レンズ群Ｌ２を駆動させるためのスペースが大きくなるため、光学系の全長が大きくなる。または第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が大きくなり、前述したように開口絞りＳや第２レンズ群Ｌ２の径が増大するため、鏡筒の大型化やフォーカスレンズ群の重量増加を招く。

本発明の効果をさらに確実なものにするためには、条件式（１）の上限値を０．１０、下限値を－０．７０とすることが好ましい。

条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（２）を満足することで、球面収差やコマ収差などの諸収差を良好に補正し、鏡筒の小型化を達成することが可能となる。

条件式（２）の上限値を超え第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなると、第１レンズ群Ｌ１から射出される光線高さが大きくなり、前述したように鏡筒の大型化やフォーカスレンズ群の重量増加を招く。

条件式（２）の下限値を超え第１レンズ群Ｌ１の屈折力が大きくなると、第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差やコマ収差が大きくなり好ましくない。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（２）の上限値を１．１０、下限値を０．８０とすることが好ましい。

開口絞りＳを第２レンズ群Ｌ２の先頭面よりも物体側に配置することで、入射瞳位置を物体側に配置することができ第１レンズ群Ｌ１の物体側のレンズ径が大型化することを避けることができる。また開口絞りＳを第１レンズ群Ｌ１の外側の最も像側近傍に配置することで、開口絞りＳの高さが抑えられ、かつ機構を簡略化できるため、開口絞りＳが大型化することを避けることができる。また合焦に際し不動とすることで、機構を簡略化することができるため、鏡筒が大型化することを避けることができる。

第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面を開口絞りＳに対しコンセントリックなレンズ形状とすることにより、軸外主光線の各面への入射角を小さくして非点収差やコマ収差を抑制することができる。また、第１レンズＬ１から射出される軸上光束は像面に向かって収斂しているが、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズが正の屈折力を有すると、さらに軸上光束が収斂し、球面収差が大きく補正不足となる。第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズを負の屈折力にすることにより、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズから射出される光束を負レンズの発散作用により緩くすることができ、全系の球面収差が大きく補正不足になることを抑制することができる。また、第２レンズ群Ｌ２の敏感度を小さくすることができるため、ガタによる性能低下を小さく抑えることができる。

第２レンズ群Ｌ２に正レンズと負レンズを含むことで、フォーカシングの際の軸上色収差や倍率色収差の変動を抑制することができる。

本発明の結像光学系は、さらに前記第１レンズ群Ｌ１の最も像側の面が像側に凹面を向けたレンズであることを特徴とする。

第１レンズ群Ｌ１の最も像面側の面を像側に凹面を向けたレンズとすることにより、この面で発生するペッツバール値が第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズで発生するペッツバール値を打ち消す方向となるため、第１レンズ群Ｌ１のペッツバール和を小さくでき、第１レンズ群Ｌ１で発生する像面湾曲を抑制することができる。

本発明の結像光学系は、前記第１レンズ群Ｌ１の最も像側の負レンズから前記第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズまでの部分系Ｅ１が無限遠状態において負の合成屈折力を有することを特徴とする。

第１レンズ群Ｌ１の最も像側の部分系を負の合成屈折力にすることにより、第１レンズ群Ｌ１から射出される軸上光束を緩くすることができるため、第２レンズ群Ｌ２で発生する球面収差を小さくすることができる。

本発明の結像光学系は、さらに前記第１レンズ群Ｌ１と前記第３レンズ群Ｌ３が合焦に際して不動であることを特徴とする。

合焦時に駆動する群を第２レンズ群Ｌ２に限定することで、フォーカシングの機構を簡略化することができ、レンズ鏡筒を小型化することができる。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする。
（３）０．６０＜ＬＴ／ｆ＜１．３０
ＬＴ：光学全長
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離

条件式（３）は、光学全長と全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（３）を満足することで、全長の小さい光学系を得ることができる。

条件式（３）の上限値を超え全系の光学全長が大きくなると、全長の小型化が困難となる。

条件式（３）の下限値を超え全系の光学全長が小さくなると、小型化のためには第３レンズ群Ｌ３の拡大倍率を大きくする必要があるため、特に軸上色収差や倍率色収差の補正が難しくなる。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（３）の上限値を１．１０、下限値を０．８０とすることが好ましい。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする。
（４）１．００＜ＬＴ／Ｙ＜４．５０
ＬＴ：結像光学系の光学全長
Ｙ：結像光学系の最大像高

条件式（４）は、光学全長と最大像高の比を規定したものである。条件式（４）を満足することで、光学系の小型化と、良好な周辺光量を得ることが可能となる。

条件式（４）の上限値を超え、最大像高に対する全系の光学全長が大きくなると、大型の撮像素子に対しては光学系が大型化するため好ましくない。

条件式（４）の下限値を超え、最大像高に対する全系の光学全長が小さくなると、軸上光線と軸外光線で発生する収差を共に小さくすることが困難となる。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（４）の上限値を４．１０、下限値を２．００とすることが好ましい。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（５）０．６０＜Ｙ／ＢＦ＜１．６０
Ｙ：結像光学系の最大像高
ＢＦ：結像光学系のバックフォーカス

条件式（５）は、最大像高とバックフォーカスの比を規定するものである。条件式（５）を満足することで、光学系の小型化と、良好な周辺光量を得ることが可能となる。

条件式（５）の上限値を超え、バックフォーカスが小さくなると、撮像素子に入射する光線角度が大きくなり、撮像素子の量子効率が著しく低下するため好ましくない。また、第３レンズ群Ｌ３の径が大きくなり、光学系の大型化を招く。

上限値式（５）の下限値を超え、バックフォーカスが大きくなると、光学全長を小さくすることが困難となる。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（５）の上限値を１．３０、下限値を０．８０とすることが好ましい。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする。
（６）０．１０＜ＥＮＰ／ｆ＜０．８０
ＥＮＰ：結像光学系の入射瞳位置

条件式（６）は、入射瞳位置と全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（６）を満足することにより、光学系をコンパクトに保ちつつ良好な周辺光量を得ることができる。

条件式（６）の上限値を超え、入射瞳位置が大きくなると、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ径が大きくなり、光学系の大型化を招くため好ましくない。

条件式（６）の下限値を超え、入射瞳位置が小さくなると、開口絞りＳを光線高の大きな物体側に配置することになるため、絞り機構が大きくなり鏡筒の巨大化を招く。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（６）の上限値を０．５０、下限値を０．１５とすることが好ましい。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする。
（７）０．００１＜ΔＰｇＦ１ｐ＜０．０４０
ΔＰｇＦ１ｐ：前記第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常分散性の平均値

条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの硝材の異常分散性を規定するものである。条件式（７）を満足することにより、２次スペクトルを良好に補正することが可能となる。

条件式（７）の上限値を超え、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常分散性の平均値が大きくなると、２次スペクトル補正が過剰になり、軸上色収差や倍率色収差を良好に補正するのが困難となるため、好ましくない。

条件式（７）の下限値を超え、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常分散性の平均値が小さくなると、２次スペクトルが補正不足になるため、好ましくない。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（７）の上限値を０．０３６、下限値を０．０１０とすることが好ましい。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする。
（８）２２＜Δν３
Δν３＝ν３ｎ－ν３ｐ
ν３ｎ：前記第３レンズ群Ｌ３に含まれる負レンズのアッベ数の平均値
ν３ｐ：前記第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数の平均値

条件式（８）は、第３レンズ群Ｌ３に使用される負レンズと正レンズのアッベ数差を規定するものである。第３レンズ群Ｌ３では軸外光線高が大きくなるため、使用する正レンズと負レンズのアッベ数差を大きくとることで、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（８）を満足することで、全系の倍率色収差を良好に補正することが可能となる。

条件式（８）の下限値を超え、第３レンズ群Ｌ３に使用する負レンズと正レンズのアッベ数差が小さくなると、第３レンズ群Ｌ３で発生する倍率色収差が増大し、全系の倍率色収差が大きくなるため好ましくない。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（８）の下限値を２５とすることが好ましい。

本発明の結像光学系は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする。
（９）０．１０＜｜ｆ３／ｆ｜＜１．００
ｆ３：前記第３レンズ群Ｌ３の焦点距離
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離

条件式（９）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（９）を満足することで、光学全長をコンパクトに保ちつつ、非点収差や歪曲収差の良好な補正が可能となる。

条件式（９）の上限値を超え、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が大きくなると、非点収差を補正することが困難となる。

条件式（９）の下限値を超え、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が小さくなると、軸外の光線を跳ね上げる効果が不足する。そのためバックフォーカスの増大を招き、全長を小さくすることが困難となる。

本発明の効果をさらに確実にするためには、条件式（９）の上限値を０．８０、下限値を０．３０とすることが好ましい。

次に、本発明の結像光学系に係る実施例のレンズ構成について説明する。なお、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。

［面データ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面または開口絞りＳの番号、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面の間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数、θｇＦはｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）とＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）の部分分散比を示している。

面番号に付した＊（アスタリスク）は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、ＢＦはバックフォーカス、物面の距離は被写体からレンズ第１面までの距離を示している。

面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りＳが位置していることを示している。平面又は開口絞りＳに対する曲率半径には∞（無限大）を記入している。

［非球面データ］には、［面データ］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数の値を示している。非球面の形状は、下記の式で表される。以下の式において、光軸に直交する方向への光軸からの変位をｙ、非球面との光軸の交点から光軸方向への変位（ザグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫで表している。また、３、４、５、６、７、８次の非球面係数をそれぞれＡ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８で表している。

［各種データ］には、各撮影距離合焦状態における焦点距離等の値を示している。

［可変間隔データ］には、各種撮影距離合焦状態における可変間隔およびＢＦの値を示している。

［レンズ群データ］には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号および群全体の合成焦点距離を示している。

また、各実施例に対応する収差図において、ｄ、ｇ、Ｃはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線を表しており、△Ｓ、△Ｍはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。
なお、以下のすべての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄ、その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小におい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。

図１は、本発明の実施例１の結像光学系のレンズ構成図である。

実施例１は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなる。また、フォーカシングの際に、第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｌ３は像面に対し不動である。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズからなる。また、部分系Ｅ１は最も像側の負メニスカスレンズからなる。

第２レンズ群Ｌ２は、両凹レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズからなる。

第３レンズ群Ｌ３は、両凹レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズからなる。

以下に実施例１に係る結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例1
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd ΔPgF
物面 ∞ (d0)
1 38.3837 3.3041 1.76385 48.49 -0.0022
2 95.0663 0.1500
3 25.5261 6.7160 1.49700 81.61 0.0373
4 172.1963 0.6366
5 46.6803 3.8749 1.43700 95.10 0.0564
6 1282.1427 0.9000 1.80610 40.73
7 23.2525 5.1841
8(絞り) ∞ (d8)
9 -29.9945 0.8000 1.68893 31.16
10 197.4429 0.1502
11 23.0771 2.8699 1.59349 67.00
12 38.4102 1.4798
13* 46.3945 3.6000 1.69350 53.20
14* -27.7276 (d14)
15 -104.3277 0.8000 1.59282 68.62
16 26.8495 8.8115
17 -24.1931 1.9999 1.48749 70.44
18 -107.5161 2.0448
19 93.7454 3.3478 1.80518 25.46
20 -112.2531 21.4645
像面

[非球面データ]
13面 14面
K 0.00000 0.00000
A4 -2.67372E-05 9.76175E-06
A6 -7.27561E-08 -7.78960E-08
A8 5.81169E-10 7.03174E-10

[各種データ]
INF 最短撮影距離
焦点距離 87.30 81.33
Fナンバー 2.90 2.91
全画角2ω 26.37 26.35
像高Y 21.63 21.63
レンズ全長 80.02 80.02

[可変間隔データ]
INF 最短撮影距離
d0 ∞ 1725.6600
d8 9.7858 8.2908
d14 2.1000 3.5950

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 81.00
L2 9 39.26
L3 15 -41.29
E1 6 -29.39

図６は、本発明の実施例２の結像光学系のレンズ構成図である。

実施例２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなる。また、フォーカシングの際に、第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｌ３は像面に対し不動である。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズからなる。また、部分系Ｅ１は最も像側の接合レンズからなる。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凸レンズからなる。

第３レンズ群Ｌ３は、両凹レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。

以下に実施例２に係る結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd ΔPgF
物面 ∞ (d0)
1 73.6714 2.5626 1.76385 48.49 -0.0022
2 350.6480 0.1500
3 23.1394 4.9119 1.49700 81.61 0.0373
4 51.7673 2.4376
5 42.7801 3.8338 1.49700 81.61 0.0373
6 -462.3536 0.5415
7 725.9010 0.9000 1.80610 40.73
8 24.2502 2.2864 1.55032 75.50 0.0274
9 34.5911 4.4180
10(絞り) ∞ (d10)
11 -28.2098 0.8000 1.78590 43.93
12 -383.4162 0.1500
13* 34.3981 3.6000 1.49700 81.54
14* -63.5176 2.5399
15 180.1576 3.0884 1.72916 54.67
16 -28.7965 (d16)
17 -257.6219 0.8000 1.61997 63.88
18 22.4073 7.9380
19 -16.4709 2.0000 1.48749 70.44
20 -47.0356 1.0308
21 61.7600 2.8755 1.85451 25.15
22 1000.0000 19.1295
像面

[非球面データ]
13面 14面
K 0.00000 0.00000
A4 -1.29381E-05 2.61465E-05
A6 -3.89236E-08 -1.34328E-08
A8 -2.08711E-10 -2.13221E-10

[各種データ]
INF 最短撮影距離
焦点距離 87.30 79.77
Fナンバー 2.90 2.89
全画角2ω 26.37 26.51
像高Y 21.63 21.63
レンズ全長 78.02 78.02

[可変間隔データ]
INF 最短撮影距離
d0 ∞ 1715.0000
d10 9.9260 8.5353
d16 2.1000 3.4907

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 73.67
L2 11 35.90
L3 17 -28.49
E1 8 -39.13

図１１は、本発明の実施例３の結像光学系のレンズ構成図である。

実施例３は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなる。また、フォーカシングの際に、第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｌ３は像面に対し不動である。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズからなる。また、部分系Ｅ１は最も像側の負メニスカスレンズからなる。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。

第３レンズ群Ｌ３は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズ、両凸レンズからなる。

以下に実施例３に係る結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例3
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd ΔPgF
物面 ∞ (d0)
1 53.5810 2.8564 1.76385 48.49 -0.0022
2 205.2894 1.4296
3 24.4544 6.2116 1.49700 81.61 0.0373
4 289.3526 0.1558
5 77.2714 2.8665 1.43700 95.10 0.0564
6 451.2919 0.9000 1.80610 40.73 -0.0080
7 27.6138 5.1545
8(絞り) ∞ (d8)
9 -32.6945 0.8000 1.72342 37.99
10 307.3999 0.1500
11* 44.8803 3.6000 1.55332 71.68
12* -57.0769 3.1432
13 -1512.7473 2.8349 1.72916 54.67
14 -29.6439 (d14)
15 115.1248 1.0000 1.55332 71.68
16 23.6455 7.8002
17 -22.5713 2.0000 1.48749 70.44
18 102.7224 4.2113
19 88.4246 4.1000 1.83400 37.34
20 -89.7618 23.3161
像面

[非球面データ]
11面 12面
K 0.00000 0.00000
A4 -1.13345E-05 1.61259E-05
A6 -5.58140E-09 2.18413E-10
A8 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF 最短撮影距離
焦点距離 87.30 81.85
Fナンバー 2.90 2.93
全画角2ω 26.37 26.37
像高Y 21.63 21.63
レンズ全長 84.42 84.42

[可変間隔データ]
INF 最短撮影距離
d0 ∞ 1728.0400
d8 9.7907 8.2918
d14 2.1000 3.5990

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 81.87
L2 9 42.63
L3 15 -45.84
E1 6 -36.52

図１６は、本発明の実施例４の結像光学系のレンズ構成図である。

実施例４は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなる。また、フォーカシングの際に、第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｌ３は像面に対し不動である。

第３レンズ群Ｌ３は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズからなる。

以下に実施例４に係る結像光学系の諸元値を示す。
数値実施例4
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd ΔPgF
物面 ∞ (d0)
1 27.9663 2.9589 1.77250 49.62 -0.0088
2 48.9955 0.1500
3 34.1703 3.9078 1.49700 81.61 0.0373
4 162.2720 0.1500
5 18.5473 4.8546 1.49700 81.61 0.0373
6 123.2883 0.9000 1.80610 40.73
7 16.0593 6.1412
8(絞り) ∞ (d8)
9 -27.0618 0.8000 1.72342 37.99
10 258.8315 0.1500
11 31.7261 2.6295 1.72916 54.67
12 68.1437 2.4329
13* 46.2786 3.5399 1.69350 53.20
14* -27.8492 (d14)
15* 252.0488 1.0000 1.61881 63.85
16* 25.6582 5.3920
17 -17.9054 2.0000 1.48749 70.44
18 -55.8032 0.1500
19 84.2179 4.1000 1.91082 35.25
20 -226.2011 19.0200
像面

[非球面データ]
13面 14面 15面 16面
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A4 -2.03748E-05 1.09491E-05 1.19589E-05 8.30670E-06
A6 -1.42223E-08 -2.84315E-08 -7.49895E-08 -5.42264E-08
A8 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF 最短撮影距離
焦点距離 72.10 66.91
Fナンバー 2.90 2.90
全画角2ω 31.67 31.76
像高Y 21.63 21.63
レンズ全長 70.44 70.44

[可変間隔データ]
INF 最短撮影距離
d0 ∞ 1419.3900
d8 8.1662 6.3447
d14 2.0000 3.8216

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 71.98
L2 9 39.23
L3 15 -42.19
E1 6 -22.99

図２１は、本発明の実施例５の結像光学系のレンズ構成図である。

実施例５は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなる。また、フォーカシングの際に、第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｌ３は像面に対し不動である。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズからなる。また、部分系Ｅ１は最も像側の接合レンズからなる。

第２レンズ群Ｌ２は、両凹レンズ、両凸レンズ、両凸レンズからなる。

以下に実施例５に係る結像光学系の諸元値を示す。

以上の上記の各実施例に対応する条件式対応値を示す。
数値実施例5
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd ΔPgF
物面 ∞ (d0)
1 88.2267 2.4173 1.76385 48.49 -0.0022
2 233.6925 0.1500
3 28.6565 5.8195 1.49700 81.61 0.0373
4 71.6137 0.8917
5 31.4975 5.1441 1.49700 81.61 0.0373
6 172.7152 1.7124
7 123.3193 0.9000 1.80610 40.73
8 23.1208 2.6220 1.55032 75.50 0.0274
9 31.9343 5.0932
10(絞り) ∞ (d10)
11 -41.6186 0.8000 1.78590 43.93
12 125.5799 0.1517
13* 34.9106 3.6000 1.49700 81.54
14* -101.7203 2.1688
15 1200.8034 3.6000 1.72916 54.67
16 -31.7330 (d16)
17 -47.6097 0.8000 1.61997 63.88
18 34.0210 8.6396
19 -20.1629 2.0000 1.48749 70.44
20 -36.0241 0.5125
21 115.3253 4.1000 1.85451 25.15
22 -129.9366 22.1813
像面

[非球面データ]
13面 14面
K 0.00000 0.00000
A4 -9.52702E-06 1.71799E-05
A6 2.36262E-09 1.36683E-08
A8 -3.73475E-10 -3.41166E-10

[各種データ]
INF 最短撮影距離
焦点距離 102.00 93.47
Fナンバー 2.90 2.89
全画角2ω 22.67 22.83
像高Y 21.63 21.63
レンズ全長 87.72 87.72

[可変間隔データ]
INF 最短撮影距離
d0 ∞ 2000.8300
d10 11.6660 9.3968
d16 2.7465 5.0157

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
L1 1 75.40
L2 11 51.79
L3 17 -41.69
E1 7 -45.88

以下に上記の各実施例に対応する条件式対応値を示す。
[条件式対応値]
条件式実施例１実施例２実施例３
[1] －０．９０＜ｆ１／ｆ２３＜０．３０ -0.03 -0.48 0.01
[2] ０．６０＜ｆ１／ｆ＜１．３０ 0.93 0.84 0.94
[3] ０．６０＜ＬＴ／ｆ＜１．３０ 0.92 0.89 0.97
[4] １．００＜ＬＴ／Ｙ＜４．５０ 3.70 3.61 3.90
[5] ０．６０＜Ｙ／ＢＦ＜１．６０ 1.01 1.13 0.93
[6] ０．１０＜ＥＮＰ／ｆ＜０．８０ 0.30 0.32 0.26
[7]０．００１＜ΔＰｇＦ１ｐ＜０．０４０ 0.030 0.025 0.030
[8] ２２＜Δν３ 44.08 42.01 33.72
[9] ０．１０＜｜ｆ３／ｆ｜＜１．００ 0.47 0.33 0.53

条件式実施例４実施例５
[1] －０．９０＜ｆ１／ｆ２３＜０．３０ 0.07 -0.50
[2] ０．６０＜ｆ１／ｆ＜１．３０ 1.00 0.74
[3] ０．６０＜ＬＴ／ｆ＜１．３０ 0.98 0.86
[4] １．００＜ＬＴ／Ｙ＜４．５０ 3.26 4.05
[5] ０．６０＜Ｙ／ＢＦ＜１．６０ 1.14 0.98
[6] ０．１０＜ＥＮＰ／ｆ＜０．８０ 0.35 0.31
[7]０．００１＜ΔＰｇＦ１ｐ＜０．０４０ 0.022 0.025
[8] ２２＜Δν３ 31.90 42.01
[9] ０．１０＜｜ｆ３／ｆ｜＜１．００ 0.59 0.41

Ｓ：開口絞り
Ｉ：像面
Ｌ１：第１レンズ群
Ｌ２：第２レンズ群
Ｌ３：第３レンズ群
Ｅ１：部分系

Claims

物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、
開口絞りＳと、
正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、
負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３からなり、
合焦に際して前記開口絞りＳは不動であり、同時に前記第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、
前記第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズは物体側に凹面を向けた負レンズであり、
前記第２レンズ群Ｌ２は１枚の正レンズと１枚の負レンズを含み、
以下の条件を満足することを特徴とする結像光学系。
（１）－０．９０＜ｆ１／ｆ２３＜０．３０
（２）０．６０＜ｆ１／ｆ＜１．３０
（７）０．００１＜ΔＰｇＦ１ｐ＜０．０４０
ｆ１：前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離
ｆ２３：前記第２レンズ群Ｌ２と前記第３レンズ群Ｌ３の合成焦点距離
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離
ΔＰｇＦ１ｐ：前記第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常分散性の平均値
前記第１レンズ群の最も像側の面が像側に凹面を向けたレンズであることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
前記第１レンズ群の最も像側の負レンズから前記第１レンズ群の最も像側のレンズまでの部分系Ｅ１が無限遠状態において負の合成屈折力を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
前記第１レンズ群Ｌ１と前記第３レンズ群Ｌ３が合焦に際して不動であることを特徴とする請求項１又は請求項３のいずれかに記載の結像光学系。
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項４のいずれかに記載の結像光学系。
（３）０．６０＜ＬＴ／ｆ＜１．３０
ＬＴ：結像光学系の光学全長
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の結像光学系。
（４）１．００＜ＬＴ／Ｙ＜４．５０
ＬＴ：結像光学系の光学全長
Ｙ：結像光学系の最大像高
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の結像光学系。
（５）０．６０＜Ｙ／ＢＦ＜１．６０
Ｙ：結像光学系の最大像高
ＢＦ：結像光学系のバックフォーカス
本発明は、さらに以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の結像光学系。
（６）０．１０＜ＥＮＰ／ｆ＜０．８０
ＥＮＰ：結像光学系の入射瞳位置
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離
本発明は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の結像光学系。
（８）２２＜Δν３
Δν３＝ν３ｎ－ν３ｐ
ν３ｎ：前記第３レンズ群Ｌ３に含まれる負レンズのアッベ数の平均値
ν３ｐ：前記第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数の平均値
本発明は、さらに以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の結像光学系。
（９）０．１０＜｜ｆ３／ｆ｜＜１．００
ｆ３：前記第３レンズ群Ｌ３の焦点距離
ｆ：全系の無限遠時の焦点距離