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1. (WO2019009225) SINGLE FOCUS IMAGE PICKUP OPTICAL SYSTEM, AND IMAGE PICKUP DEVICE AND CAMERA SYSTEM USING SINGLE FOCUS IMAGE PICKUP OPTICAL SYSTEM
Document

明 細 書

発明の名称 単焦点撮像光学系と、単焦点撮像光学系を用いる撮像装置およびカメラシステム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

0005   0006  

図面の簡単な説明

0007  

発明を実施するための形態

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146  

産業上の利用可能性

0147  

符号の説明

0148  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 単焦点撮像光学系と、単焦点撮像光学系を用いる撮像装置およびカメラシステム

技術分野

[0001]
 本開示は、諸収差を良好に補正できる単焦点撮像光学系と、単焦点撮像光学系を用いる撮像装置およびカメラシステムに関する。

背景技術

[0002]
 特許文献1は、広角レンズを開示する。広角レンズは、撮影対象から見て定置にある正の、または負の屈折力の前群と、撮像面の側にある正の屈折力の後群と、前群と後群との間に位置固定で配置された開口絞りとを有する。後群は、開口絞りの側に設けられ、焦点合わせのために光軸線に沿って摺動可能な第1部分後群と、撮像面に対して定置にある第2部分後群とから構成される。
[0003]
 特許文献2は、結像光学系を開示する。結像光学系は、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G1と、開口絞りと、正の屈折力の第2レンズ群G2と、負の屈折力の第3レンズ群G3により構成される。結像光学系は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側へ移動する。そして、第2レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと像側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズDB2と両凸形状の正レンズのみから構成される。第3レンズ群は、最も物体側に負レンズ、最も像側に正レンズを有するように、少なくとも1枚ずつの正レンズと負レンズで構成される。さらに、結像光学系は、所定の条件式を満足するように構成される。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2015-191237号公報
特許文献2 : 特開2015-043104号公報

発明の概要

[0005]
 本開示における単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正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レンズ群とを含む。そして、単焦点撮像光学系は、フォーカシングに際して、第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動しないように構成される。
[0006]
 本開示によれば、諸収差を良好に補正できる単焦点撮像光学系と、単焦点撮像光学系を用いる撮像装置およびカメラシステムを提供できる。

図面の簡単な説明

[0007]
[図1] 図1は、実施の形態1に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
[図2] 図2は、実施の形態1の数値実施例1に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
[図3] 図3は、実施の形態2に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
[図4] 図4は、実施の形態2の数値実施例2に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
[図5] 図5は、実施の形態3に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
[図6] 図6は、実施の形態3の数値実施例3に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
[図7] 図7は、実施の形態1に係るデジタルカメラの概略構成図である。
[図8] 図8は、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である。

発明を実施するための形態

[0008]
 以下、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。
[0009]
 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および以下の説明を提供するのであって、これらにより、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。
[0010]
 (実施の形態1から実施の形態3)
 図1、図3および図5は、各実施の形態1から実施の形態3に係る単焦点撮像光学系のレンズ配置図である。なお、図1、図3および図5は、いずれも無限遠合焦状態にある単焦点撮像光学系を表している。
[0011]
 さらに、図1、図3および図5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、図1、図3および図5では、各レンズ群の位置の下部に各レンズ群の符号を記載しているため、便宜上、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。
[0012]
 各図において、特定の面に付されたアスタリスク*は、その面が非球面であることを示している。また、各図において、各レンズ群の符号に付された記号(+)および記号(-)は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。つまり、記号(+)は正のパワー、記号(-)は負のパワーを示す。また、各図において、最も右側に記載された直線は、像面S(後述する、撮像素子が配置される物体側の面に相当)の位置を表す。なお、図1、図3、図5および図7において、縦横比は一致している。
[0013]
 (実施の形態1)
 以下に、実施の形態1に係る単焦点撮像光学系について、図1を用いて、説明する。
[0014]
 図1は、実施の形態1に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
[0015]
 実施の形態1の単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正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などを含む。なお、物体側とは第1レンズ群G1側に対応し、像側とは、像面S側に対応する。
[0016]
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、開口絞りA、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bを含む。
[0017]
 第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正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を含む。
[0018]
 第1Bレンズ群G1Bは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第3レンズ素子L3と、負のパワーを有する第4レンズ素子L4と、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を含む。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4は、例えば紫外線硬化型樹脂などの接着材などで接着される接合レンズである。
[0019]
 第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第7レンズ素子L7で構成される。
[0020]
 第3レンズ群G3は、負のパワーを有する第8レンズ素子L8で構成される。
[0021]
 以下、各レンズ素子について、説明する。
[0022]
 まず、第1Aレンズ群G1A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る。第2レンズ素子L2の両面は、非球面である。
[0023]
 つぎに、第1Bレンズ群G1B内におけるレンズ素子を説明する。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、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第5レンズ素子L5は、両凹レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。
[0024]
 つぎに、第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第7レンズ素子L7は、像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の両面は、非球面である。
[0025]
 つぎに、第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第8レンズ素子L8は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。
[0026]
 そして、本開示の単焦点撮像光学系は、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1レンズ群G1および第3レンズ群G3は移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って物体側に移動する。すなわち、単焦点撮像光学系は、フォーカシング時において、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3との間隔が、変化する。
[0027]
 以上のように、本開示の単焦点撮像光学系は、構成され、動作する。
[0028]
 (実施の形態2)
 以下に、実施の形態2に係る単焦点撮像光学系について、図3を用いて、説明する。
[0029]
 図3は、実施の形態2に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
[0030]
 実施の形態2の単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正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などを含む。
[0031]
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、開口絞りA、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bと、で構成される。
[0032]
 第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正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を含む。
[0033]
 第1Bレンズ群G1Bは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第3レンズ素子L3と、負のパワーを有する第4レンズ素子L4と、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を含む。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4は、例えば紫外線硬化型樹脂などの接着材などで接着される接合レンズである。
[0034]
 第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第7レンズ素子L7で構成される。
[0035]
 第3レンズ群G3は、負のパワーを有する第8レンズ素子L8で構成される。
[0036]
 以下、各レンズ素子について、説明する。
[0037]
 まず、第1Aレンズ群G1A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る。
[0038]
 つぎに、第1Bレンズ群G1B内におけるレンズ素子を説明する。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3レンズ素子L3の像側の面は、非球面である。第4レンズ素子L4は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第5レンズ素子L5は、両凹レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。
[0039]
 つぎに、第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第7レンズ素子L7は、像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の両面は、非球面である。
[0040]
 つぎに、第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第8レンズ素子L8は、両凹レンズである。
[0041]
 そして、本開示の単焦点撮像光学系は、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1レンズ群G1および第3レンズ群G3は移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って物体側に移動する。すなわち、単焦点撮像光学系は、フォーカシング時において、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3との間隔が、変化する。
[0042]
 以上のように、本開示の単焦点撮像光学系は、構成され、動作する。
[0043]
 (実施の形態3)
 以下に、実施の形態2に係る単焦点撮像光学系について、図5を用いて、説明する。
[0044]
 図5は、実施の形態3に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図である。
[0045]
 実施の形態2の単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正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などを含む。
[0046]
 第1レンズ群G1は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、開口絞りA、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bを含む。
[0047]
 第1Aレンズ群G1Aは、物体側から像側へと順に、正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を含む。
[0048]
 第1Bレンズ群G1Bは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第3レンズ素子L3と、負のパワーを有する第4レンズ素子L4と、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を含む。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4は、例えば紫外線硬化型樹脂などの接着材などで接着される接合レンズである。
[0049]
 第2レンズ群G2は、正のパワーを有する第7レンズ素子L7で構成される。
[0050]
 第3レンズ群G3は、負のパワーを有する第8レンズ素子L8で構成される。
[0051]
 以下、各レンズ素子について、説明する。
[0052]
 まず、第1Aレンズ群G1A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る。第2レンズ素子L2の物体側の面は、非球面である。
[0053]
 つぎに、第1Bレンズ群G1B内におけるレンズ素子を説明する。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3レンズ素子L3の像側の面は、非球面である。第4レンズ素子L4は、像側に凸面を有するメニスカスレンズである。第5レンズ素子L5は、両凹レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。
[0054]
 つぎに、第2レンズ群G2内におけるレンズ素子を説明する。第7レンズ素子L7は、像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の両面は、非球面である。
[0055]
 つぎに、第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。第8レンズ素子L8は、両凹レンズである。
[0056]
 そして、本開示の単焦点撮像光学系は、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1レンズ群G1および第3レンズ群G3は移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って物体側に移動する。すなわち、単焦点撮像光学系は、フォーカシング時において、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3との間隔が、変化する。
[0057]
 以上のように、本開示の単焦点撮像光学系は、構成され、動作する。
[0058]
 (条件および効果等)
 以下、実施の形態1から実施の形態3に係る単焦点撮像光学系の構成を満足することが可能な条件について、説明する。
[0059]
 つまり、各実施の形態に係る単焦点撮像光学系に対しては、複数の可能な条件が規定される。この場合、複数の条件すべてを満足する単焦点撮像光学系の構成が最も効果的である。
[0060]
 しかしながら、以下で述べる個別の条件を満足することにより、それぞれに対応する効果を奏する単焦点撮像光学系を得ることも可能である。
[0061]
 実施の形態1から実施の形態3に係る単焦点撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正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などを含む。そして、単焦点撮像光学系は、フォーカシングの際に、第2レンズ群G2は光軸に沿って移動し、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3は移動しない。
[0062]
 これにより、単焦点撮像光学系の全長が変化することなく、フォーカシングが可能となる。
[0063]
 本開示の単焦点撮像光学系は、以下の条件(1)、(2)、及び(3)を満足することが望ましい。
[0064]
  2.3 < TL/Y’ < 3.0 ・・・(1)
  0.5 < TG/TL < 0.7 ・・・(2)
  1.5 < TL/FL < 2.5 ・・・(3)
 ここで、TLは光学全長(最物体側レンズ面から像面までの距離)、TGは光学系厚み(単焦点撮像光学系を構成する各レンズ素子の厚みの合計)、Y’は撮像面最大像高、FLは無限遠時の焦点距離、である。
[0065]
 つまり、条件(1)は、撮像面最大像高と、光学全長(最物体側レンズ面から像面までの距離)との関係を規定する。
[0066]
 条件(1)の下限値(2.3)以下の場合、光学全長が短くなり過ぎるため、十分な収差補正が困難になる。逆に、条件(1)の上限値(3.0)以上の場合、光学全長が長くなるため、小型化の達成が困難になる。
[0067]
 また、条件(2)は、光学全長(最物体側レンズ面から像面までの距離)と、光学系厚み(単焦点撮像光学系を構成する各レンズ素子の厚みの合計)との関係を規定する。
[0068]
 条件(2)の下限値(0.5)以下の場合、レンズ厚が薄くなりすぎるため、諸収差、特にコマ収差の補正が困難になる。逆に、条件(2)の上限値(0.7)以上の場合、十分なバックフォーカスを確保できない。そのため、単焦点撮像光学系において、例えば赤外線(IR)カットフィルタやローパスフィルタ(LPF)などのカメラ側光学素子を配置することが困難となる。
[0069]
 また、条件(3)は、無限遠時の焦点距離と、光学全長(最物体側レンズ面から像面までの距離)との関係を規定する。
[0070]
 条件(3)の下限値(1.5)以下の場合、光学全長が短くなりすぎるため、十分な諸収差、特にコマ収差、像面湾曲の補正が困難になる。逆に、条件(3)の上限値(2.5)以上の場合、光学全長が長くなりすぎるため、小型化の達成が困難となる。
[0071]
 このとき、条件(1)、(2)および(3)のそれぞれの範囲内で、以下の条件(1a)、(1b)、(2a)、(2b)、(3a)、(3b)のいずれか1つを満足すれば、より好ましい。
[0072]
  2.35 < TL/Y’ ・・・(1a)
  TL/Y’ < 2.8 ・・・(1b)
  0.53 < TG/TL ・・・(2a)
  TG/TL < 0.67 ・・・(2b)
  1.7 < TL/FL ・・・(3a)
  TL/FL < 2.3 ・・・(3b)
 これにより、前述の効果が、より向上する。
[0073]
 また、条件(1)、(2)および(3)のそれぞれの範囲内で、以下の条件(1c)、(1d)、(2c)、(2d)、(3c)、(3d)のいずれか1つを満足すれば、さらに好ましい。
[0074]
  2.4 < TL/Y’ ・・・(1c)
  TL/Y’ < 2.75 ・・・(1d)
  0.55 < TG/TL ・・・(2c)
  TG/TL < 0.65 ・・・(2d)
  1.9 < TL/FL ・・・(3c)
  TL/FL < 2.2 ・・・(3d)
 これにより、前述の効果が、さらに向上する。
[0075]
 また、本開示における単焦点撮像光学系は、第1レンズ群G1が、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1Aと、開口絞りAと、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bを含むことが望ましい。
[0076]
 これにより、第1レンズ群G1は、負のパワーを有する第1Aレンズ群G1A、正のパワーを有する第1Bレンズ群G1Bのレトロフォーカス型となる。そのため、単焦点撮像光学系は、広角レンズに適した構成となる。
[0077]
 また、本開示における単焦点撮像光学系は、第1Aレンズ群G1Aが、物体側から像側へと順に、正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を含むことが望ましい。
[0078]
 これにより、第1Aレンズ群G1Aは負のパワーを有しながら、第1レンズ素子L1が物体側に凸面を有する構成が可能となる。そのため、単焦点撮像光学系において、レンズ全長をより短くできる。
[0079]
 また、本開示における単焦点撮像光学系は、以下の条件(4)を満足することが望ましい。
[0080]
  1.0 < (1-β2G )β3G  < 1.5 ・・・(4)
 ここで、β2Gは第2レンズ群G2の横倍率、β3Gは第3レンズ群G3の横倍率、である。
[0081]
 つまり、条件(4)は、第2レンズ群G2の横倍率と、第3レンズ群G3の横倍率と、の関係を規定する。
[0082]
 条件(4)の下限値(1.0)以下の場合、フォーカスレンズの移動量が大きくなる。そのため、単焦点撮像光学系において、フォーカスのために十分な群間隔が必要となる。その結果、鏡筒全長を長くする必要がある。逆に、条件(4)の上限値(1.5)以上の場合、フォーカスレンズの移動量に対して、像面ピント移動量が大きくなる。そのため、高精度なフォーカス制御が必要となる。これにより、僅かなフォーカス制御誤差でもピントボケが発生しやすい。
[0083]
 このとき、条件(4)の範囲内で、以下の条件(4a)または(4b)のいずれか一方を満足すれば、より好ましい。
[0084]
  1.05 < (1-β2G )β3G  ・・・(4a)
  (1-β2G )β3G  < 1.4 ・・・(4b)
 これにより、前述の効果が、より向上する。
[0085]
 また、条件(4)の範囲内で、以下の条件(4c)または(4d)のいずれか一方を満足すれば、さらに好ましい。
[0086]
  1.1 < (1-β2G )β3G  ・・・(4c)
  (1-β2G )β3G  < 1.3 ・・・(4d)
 これにより、前述の効果が、さらに向上する。
[0087]
 また、本開示における単焦点撮像光学系は、第2レンズ群G2が正のパワーを有する単レンズ素子を含み、以下の条件(5)を満足することが望ましい。
[0088]
  1.70 < Nd2G < 1.85 ・・・(5)
 ここで、Nd2Gは第2レンズ群G2のd線に対する屈折率、である。
[0089]
 条件(5)は、第2レンズ群G2が備える、正レンズ素子のd線に対する屈折率を規定する。
[0090]
 条件(5)の下限値(1.70)以下の場合、像面湾曲、非点収差の補正が困難となる。逆に、条件(5)の上限値(1.85)以上の場合、色分散が大きい硝材となるため、色収差補正が困難になる。
[0091]
 このとき、条件(5)の範囲内で、以下の条件(5a)または(5b)のいずれか一方を満足すれば、より好ましい。
[0092]
  1.73< Nd2G ・・・(5a)
  Nd2G <1.80 ・・・(5b)
 これにより、前述の効果が、より向上する。
[0093]
 また、条件(5)の範囲内で、以下の条件(5c)または(5d)のいずれか一方を満足すれば、さらに好ましい。
[0094]
  1.75 < Nd2G ・・・(5c)
  Nd2G < 1.78 ・・・(5d)
 これにより、前述の効果が、さらに向上する。
[0095]
 (実施の形態1を適用した撮像装置の概略構成)
 以下、実施の形態1の単焦点撮像光学系を適用した撮像装置について、図7を用いて、説明する。撮像装置として、デジタルカメラを例に挙げて説明する。
[0096]
 図7は、本実施の形態1に係る単焦点撮像光学系を適用したデジタルカメラの概略構成図である。
[0097]
 なお、撮像装置において、本実施の形態2および実施の形態3のいずれかの単焦点撮像光学系を適用してもよい。
[0098]
 撮像装置の例示であるデジタルカメラ100は、筐体104と、撮像素子102と、単焦点撮像光学系101と、鏡筒302などで構成される。
[0099]
 単焦点撮像光学系101は、物体側から像側へと順に、正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を含む。第1レンズ群G1は、開口絞りAを備える。
[0100]
 鏡筒302は、単焦点撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りAを保持する。
[0101]
 撮像素子102は、図1に示す、実施の形態1の単焦点撮像光学系における像面Sの位置に配置される。
[0102]
 また、単焦点撮像光学系101には、筐体104に含まれるアクチュエータやレンズ枠などが配置される。アクチュエータやレンズ枠は、フォーカシングの際に、第2レンズ群G2を移動可能に構成される。
[0103]
 これにより、諸収差を良好に補正できるデジタルカメラ100を実現できる。
[0104]
 なお、上記では、実施の形態1の単焦点撮像光学系をデジタルカメラに適用した構成を例に説明したが、これに限られない。本開示の単焦点撮像光学系を、例えば監視カメラ、スマートフォンなどに適用してもよい。
[0105]
 (実施の形態1を適用したカメラシステムの概略構成)
 以下、実施の形態1の単焦点撮像光学系を適用したカメラシステムについて、図8を用いて、説明する。
[0106]
 図8は、本実施の形態1に係る単焦点撮像光学系を適用したカメラシステムの概略構成図である。
[0107]
 なお、カメラシステムにおいて、本実施の形態2および実施の形態3のいずれかの単焦点撮像光学系を適用してもよい。
[0108]
 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などを含む。
[0109]
 カメラ本体201は、撮像素子102と、モニタ203と、メモリ(図示せず)と、カメラマウント部204と、ファインダ205などを含む。撮像素子102は、交換レンズ装置300の単焦点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。モニタ203は、撮像素子102によって変換された画像信号を表示する。メモリは、画像信号を記憶する。
[0110]
 交換レンズ装置300は、物体側から像側へと順に、正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などを含む。第1レンズ群G1は、開口絞りAを備える。
[0111]
 鏡筒302は、単焦点撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りAを保持するレンズマウント部304とを含む。レンズマウント部304は、カメラ本体201のカメラマウント部204に接続される。
[0112]
 カメラマウント部204とレンズマウント部304とは、物理的に接続される。さらに、カメラマウント部204とレンズマウント部304とは、カメラ本体201内のコントローラ(図示せず)と交換レンズ装置300内のコントローラ(図示せず)とを電気的に接続する。つまり、カメラマウント部204とレンズマウント部304とは、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機能する。
[0113]
 単焦点撮像光学系101は、鏡筒302が保持する各レンズ群と、カメラ本体201と、から構成される。単焦点撮像光学系101には、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やレンズ枠などが配置される。アクチュエータやレンズ枠は、フォーカシングの際に、第2レンズ群G2を移動可能に構成される。
[0114]
 (他の実施の形態)
 以上、本出願に開示する技術について、実施の形態1から実施の形態3を例に説明した。
[0115]
 しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、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。
[0116]
 上記実施の形態1から実施の形態3に係る単焦点撮像光学系の各レンズ群を、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子のみで構成した例で説明したが、これに限られない。なお、屈折型レンズ素子とは、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を意味する。
[0117]
 レンズ群を、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、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子などで構成してもよい。さらに、レンズ群を、例えば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などで、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は、屈折率の異なる媒質の界面に回折構造を形成することが好ましい。これにより、屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子の回折効率の波長依存性が、改善される。これらにより、諸収差の良好なカメラシステムを実現できる。
[0118]
 (数値実施例)
 以下、実施の形態1から実施の形態3に係る単焦点撮像光学系の構成において、具体的に実施した数値実施例について、図2、図4および図6を参照しながら説明する。
[0119]
 なお、各数値実施例において、表中の長さの単位は「mm」で、画角の単位は「°」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。さらに、各数値実施例において、*印を付した面は非球面である。そして、非球面形状は、次式で定義される。
[0120]
[数1]


[0121]
 ここで、Zは光軸からの高さが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は光軸からの高さ、rは頂点曲率半径、κは円錐定数、Anはn次の非球面係数である。
[0122]
 図2、図4および図6は、実施の形態1から実施の形態3に対応する数値実施例1から数値実施例3に係る単焦点撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
[0123]
 各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA:Spherical Aberration(mm))、非点収差(AST:Astigmatism(mm))、歪曲収差(DIS:Distortion(%))を示している。
[0124]
 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)に対する特性を示している。
[0125]
 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)に対する特性を示している。
[0126]
 歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表している。
[0127]
 (数値実施例1)
 以下に、図1に示す実施の形態1に対応する単焦点撮像光学系の数値実施例1を示す。具体的には、
単焦点撮像光学系の数値実施例1として、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から表3B)に示す。
[0128]


[0129]


[0130]
 (無限遠合焦状態での各種データ)


[0131]


[0132]
 (数値実施例2)
 以下に、図4に示す実施の形態2に対応する単焦点撮像光学系の数値実施例2を示す。具体的には、
単焦点撮像光学系の数値実施例2として、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から表6B)に示す。
[0133]


[0134]


[0135]
 (無限遠合焦状態での各種データ)


[0136]


[0137]
 (数値実施例3)
 以下に、図6に示す実施の形態2に対応する単焦点撮像光学系の数値実施例3を示す。具体的には、
単焦点撮像光学系の数値実施例3として、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から表9B)に示す。
[0138]


[0139]


[0140]
 (無限遠合焦状態での各種データ)


[0141]


[0142]
 (条件の対応値)
 以上のように、実施の形態1から実施の形態3に係る単焦点撮像光学系について、数値実施例1から数値実施例3に基づいて、具体的に実施した。
[0143]
 以下に、各数値実施例における上記条件(1)から条件(5)に対応する値を、(表1)に示す。
[0144]
[表1]


[0145]
 (表1)に示すように、各数値実施例で実施した単焦点撮像光学系は、上記条件(1)から条件(5)を満たすことがわかる。
[0146]
 これにより、諸収差の良好な単焦点撮像光学系と、単焦点撮像光学系を備える撮像装置およびカメラシステムを提供できる。

産業上の利用可能性

[0147]
 本開示に係る単焦点撮像光学系は、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、車載カメラなどに適用可能である。特に、本開示は、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などの高画質が要求される単焦点撮像光学系に好適である。

符号の説明

[0148]
 G1  第1レンズ群
 G1A 第1Aレンズ群
 G1B 第1Bレンズ群
 G2  第2レンズ群
 G3  第3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
 A   開口絞り
 S   像面
 100 デジタルカメラ(撮像装置)
 101 単焦点撮像光学系
 102 撮像素子
 104 筐体
 200 カメラシステム
 201 カメラ本体
 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

請求の範囲

[請求項1]
 物体側から像側へと順に、
  正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、
 からなり、
 フォーカシングに際して、前記第2レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第1レンズ群と前記第3レンズ群は移動しない、
単焦点撮像光学系。
[請求項2]
 下記の条件(1)、(2)、(3)を満足し、
  2.3 < TL/Y’ < 3.0 ・・・(1)
  0.5 < TG/TL < 0.7 ・・・(2)
  1.5 < TL/FL < 2.5 ・・・(3)
 ここで、
  TL:光学全長 (最物体側レンズ面から像面までの距離)、
  TG:光学系厚み(最物体側レンズ面から最像面側レンズ面までの距離)、
  Y’:撮像面最大像高、
  FL:無限遠時の焦点距離、
 である、
請求項1に記載の単焦点撮像光学系。
[請求項3]
 前記第1レンズ群は、前記物体側から前記像側へと順に、
  負のパワーを有する第1Aレンズ群と、
  開口絞りAと、
  正のパワーを有する第1Bレンズ群と、
 からなる、
請求項1に記載の単焦点撮像光学系。
[請求項4]
 前記第1Aレンズ群は、前記物体側から前記像側へと順に、
  正のパワーを有する第1レンズ素子と、
  負のパワーを有する第2レンズ素子と、
からなる、
請求項3に記載の単焦点撮像光学系。
[請求項5]
 下記の条件(4)を満足し、
  1.0 < (1-β2G )β3G  < 1.5 ・・・(4)
 ここで、
  β2G:前記第2レンズ群の横倍率、
  β3G:前記第3レンズ群の横倍率、
 である、
請求項1に記載の単焦点撮像光学系。
[請求項6]
 前記第2レンズ群は、正のパワーを有する単レンズ素子からなり、
 下記の条件(5)を満足し、
  1.70 < Nd2G < 1.85 ・・・(5)
 ここで、
  Nd2G:前記第2レンズ群のd線に対する屈折率、
 である、請求項1に記載の単焦点撮像光学系。
[請求項7]
 請求項1に記載の単焦点撮像光学系を含む交換レンズ装置と、
 前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱自在に接続され、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を含むカメラ本体と、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8]
 物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された前記画像信号の表示および記憶の少なくとも一方を行う撮像装置であって、
 前記物体の光学的な像を形成する請求項1に記載の単焦点撮像光学系と、
 前記単焦点撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な前記画像信号に変換する撮像素子と、
を備える
撮像装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]