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1. WO2020158622 - SYSTÈME OPTIQUE D'IMAGERIE, DISPOSITIF D'IMAGERIE UTILISANT LE SYSTÈME OPTIQUE D'IMAGERIE, ET SYSTÈME DE CAMÉRA

Document

明 細 書

発明の名称 撮像光学系と、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   0007   0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

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   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168   0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175   0176   0177   0178   0179   0180   0181   0182   0183   0184   0185   0186  

産業上の利用可能性

0187  

符号の説明

0188  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 撮像光学系と、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、高速なオートフォーカスができる単焦点撮像光学系と、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、レンズ交換式デジタルカメラシステムの大口径撮像レンズ系に適した撮像レンズ、およびそのような撮像レンズを備えた撮像装置を開示している。
[0003]
 特許文献2は、収差が抑制されたレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステムを開示している。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 国際公開第2017/138250号
特許文献2 : 特開2016-118770号公報

発明の概要

[0005]
 本開示は、大口径でありながら、無限遠から最短撮影距離まで良好な結像性能を有し、かつ高速なオートフォーカスができる撮像光学系と、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することを目的とする。
[0006]
 本開示における撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正パワーを有する前群と、開口絞りと、前記開口絞りに隣接し、負のパワーを有する単レンズ素子Fnと、最も像側に位置し、パワーを有する後群と、を備える。前群は、最物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子と、負のパワーを有する第2レンズ素子と、を備えるとともに、最像側に正のパワーを有するレンズ素子LG1Rと、を備える。後群は、最も像側に負のパワーを有するレンズ素子LGnRを備える。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、前群と後群は移動せず、単レンズ素子Fnは光軸に沿って像側に移動する。そして、fG1を前群の焦点距離、fG1Rをレンズ素子G1Rの焦点距離、としたとき、条件(0.38 < fG1R / fG1 < 1.75)を満足する。
[0007]
 また、本開示におけるカメラシステムは、前述の撮像光学系を含む交換レンズ装置と、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、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、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。
[0008]
 また、本開示における撮像装置は、物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行う撮像装置であって、物体の光学的な像を形成する前述の撮像光学系と、撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 図1は、実施の形態1に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間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に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間合焦状態の縦収差図である。
[図3] 図3は、実施の形態2に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間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に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間合焦状態の縦収差図である。
[図5] 図5は、実施の形態3に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間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3に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間合焦状態を示すレンズ配置図である。
[図8] 図8は、実施の形態3の数値実施例3に係る撮像光学系の無限遠合焦状態の縦収差図である。
[図9] 図9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10] 図10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

[0010]
 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。
[0011]
 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。
[0012]
 (本開示の基礎となった知見等)
 従来の大口径撮像光学系、では、入射瞳が大径であるために、その撮像光学系を構成するレンズ素子を通過する光線高は一様に高い。それらの光線を遮蔽することなく通過させるために、撮像光学系を構成するレンズ素子の直径は大型化することが避けられない。したがって、高速かつ静音なフォーカスを目的とし、フォーカス群軽量化のために、単レンズ1枚のみでフォーカシングする構成としても、やはり大重量の駆動が必要となってしまう。
[0013]
 また、各レンズを通過する光線高が高いことから、各レンズ面で発生する収差は一様に大きい。したがって、単レンズ1枚のみでのフォーカシングでは、フォーカス群内の収差補正が困難であるから、無限から近接領域までの性能変化は避けられず、合焦物体距離全域で良好に性能を保つことは困難である。
[0014]
 この課題の解決のため、光学系内に光線通過範囲の狭い箇所を意図的に作り、そこに配置したレンズ素子にフォーカス機能を与えるという着想にもとづき、大口径レンズであっても小径かつ単レンズでフォーカスできる光学系を発明した。本開示においてこの発明の詳細を説明する。
[0015]
 (実施の形態1から4)
 図1、図3、図5および図7は、実施の形態1から実施の形態4に係る撮像光学系のレンズ配置図およびその動作を示している。
[0016]
 図1、図3、図5および図7の(a)は、いずれも無限遠合焦状態にあるレンズ配置図を示す。各図の(d)は、中間合焦状態におけるレンズ配置図を示す。各図の(e)は、近接物体合焦状態におけるレンズ配置図を示す。各図の(a)、(d)、(e)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。そのため、これらの図面の左側は、物体側に相当する。さらに、像面Sと対向する最後段のレンズ群と、像面Sとの間には、例えばローパスフィルター又はカバーガラスなどの平行平板ガラスCGが配置される。なお、各図の(a)、(d)、(e)において、縦横比は一致している。
[0017]
 また、各図の(a)に示す、特定のレンズ素子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。
[0018]
 また、各図の(b)では、(a)に示す各レンズ群の位置に対応して各レンズ群に、G1からG3、またはG1からG4の符号を記している。各レンズ群(G1からG4)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。なお、特定のレンズ群の符号の下部に、無限遠合焦状態から近接合焦状態へのフォーカシングに伴う移動方向を表す矢印を付している。
[0019]
 さらに、各図の(c)に示す矢印は、上から順に、無限遠合焦状態(infinity in-focus:INF.)、中間合焦状態(middle-position in-focus:MID.)、近接物体合焦状態(close-object in-focus:CLO.)の各状態におけるレンズ群の位置を結んで示している。なお、矢印は、無限遠合焦状態と中間合焦状態との間、中間合焦状態と近接物体合焦状態との間を、便宜的に示している。
[0020]
 (実施の形態1)
 以下に、実施の形態1に係る撮像光学系について、図1を用いて、説明する。
[0021]
 図1は実施の形態1に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間合焦状態を示すレンズ配置図およびその動作を示している。
[0022]
 図1に示すように、本実施の形態の撮像光学系は、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、開口絞りAと、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、正のパワーを有する第3レンズ群G3と、負のパワーを有する第4レンズ群G4と、平行平板ガラスCGなどで構成される。第1レンズ群G1は、前群の例示である。第4レンズ群G4は、後群の例示である。
[0023]
 第1レンズ群G1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と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、正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と、負のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、で構成される。
[0024]
 第6レンズ素子L6と第7レンズ素子L7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、接合レンズを構成する。第8レンズ素子L8は、レンズ素子LG1Rの例示である。
[0025]
 第2レンズ群G2は、負のパワーを有する第9レンズ素子L9で構成される。第9レンズ素子L9は、単レンズ素子Fnの例示である。
[0026]
 第3レンズ群G3は、正のパワーを有する第10レンズ素子L10で構成される。第10レンズ素子L10は、単レンズ素子Fpまたは正レンズ素子Lpの例示である。
[0027]
 第4レンズ群G4は、負のパワーを有する第11レンズ素子L11で構成される。第11レンズ素子L11は、レンズ素子LGnRの例示である。
[0028]
 以下に、本実施の形態の撮像光学系の各レンズ群を構成する各レンズ素子について、説明する。
[0029]
 まず、第1レンズ群G1内における各レンズ素子について、説明する。
[0030]
 第1レンズ素子L1は、両凸レンズである。第2レンズ素子L2は、両凹レンズである。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り、その両面は非球面である。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、両凸レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。第7レンズ素子L7は、両凹レンズである。第8レンズ素子L8は、両凸レンズである。
[0031]
 つぎに、第2レンズ群G2内におけるレンズ素子について、説明する。
[0032]
 第9レンズ素子L9は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
[0033]
 つぎに、第3レンズ群G3内におけるレンズ素子について、説明する。
[0034]
 第10レンズ素子L10は、両凸レンズである。
[0035]
 さらに、第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。
[0036]
 第11レンズ素子L11は、像側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
[0037]
 そして、本実施の形態の撮像光学系において、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は移動せず、開口絞りAは移動せず、第2レンズ群G2を構成する第9レンズ素子L9は光軸に沿って像側に移動し、第3レンズ群G3を構成する第10レンズ素子L10は光軸に沿って物体側に移動し、第4レンズ群G4は移動しない。
[0038]
 すなわち、各レンズ群の間隔を変化させてフォーカシングを行う。
[0039]
 (実施の形態2)
 以下に、実施の形態2に係る撮像光学系について、図3を用いて、説明する。
[0040]
 図3は、実施の形態2に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態及びその中間合焦状態を示すレンズ配置図およびその動作を示している。
[0041]
 図3に示すように、本実施の形態の撮像光学系は、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、開口絞りAと、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、正のパワーを有する第3レンズ群G3と、負のパワーを有する第4レンズ群G4と、で構成される。第1レンズ群G1は、前群の例示である。第4レンズ群G4は、後群の例示である。
[0042]
 第1レンズ群G1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と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、正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と、負のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、で構成される。
[0043]
 第6レンズ素子L6と第7レンズ素子L7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、接合レンズを構成する。第8レンズ素子L8は、レンズ素子LG1Rの例示である。
[0044]
 第2レンズ群G2は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第9レンズ素子L9で構成される。第9レンズ素子L9は、単レンズ素子Fnの例示である。
[0045]
 第3レンズ群G3は、正のパワーを有する第10レンズ素子L10で構成される。第10レンズ素子L10は、単レンズ素子Fpまたは正レンズ素子Lpの例示である。
[0046]
 第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第11レンズ素子L11と、正のパワーを有する第12レンズ素子L12と、負のパワーを有する第13レンズ素子L13と、で構成される。第11レンズ素子L11と第12レンズ素子L12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、接合レンズを構成する。第13レンズ素子L13は、レンズ素子LGnRの例示である。
[0047]
 以下に、本実施の形態の撮像光学系の各レンズ群を構成する各レンズ素子について、説明する。
[0048]
 まず、第1レンズ群G1内におけるレンズ素子について、説明する。
[0049]
 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り、その両面は非球面である。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、両凸レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。第7レンズ素子L7は、両凹レンズである。第8レンズ素子L8は、両凸レンズである。
[0050]
 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。
[0051]
 第9レンズ素子L9は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。
[0052]
 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。
[0053]
 第10レンズ素子L10は、両凸レンズである。
[0054]
 さらに、第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。
[0055]
 第11レンズ素子L11は、両凹レンズである。第12レンズ素子L12は、両凸レンズである。第13レンズ素子L13は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
[0056]
 そして、本実施の形態の撮像光学系において、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は移動せず、開口絞りAは移動せず、第2レンズ群G2を構成する第9レンズ素子L9は光軸に沿って像側に移動し、第3レンズ群G3を構成する第10レンズ素子L10は光軸に沿って物体側に移動し、第4レンズ群G4は移動しない。
[0057]
 すなわち、各レンズ群の間隔を変化させてフォーカシングを行う。
[0058]
 (実施の形態3)
 以下に、実施の形態3に係る撮像光学系について、図5を用いて、説明する。
[0059]
 図5は、実施の形態3に係る撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図およびその動作を示している。
[0060]
 図5に示すように、本実施の形態の撮像光学系は、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、開口絞りAと、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、正のパワーを有する第3レンズ群G3と、負のパワーを有する第4レンズ群G4と、で構成される。第1レンズ群G1は、前群の例示である。第4レンズ群G4は、後群の例示である。
[0061]
 第1レンズ群G1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と、負のパワーを有する第3レンズ素子L3と、正のパワーを有する第4レンズ素子L4と、正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と、負のパワーを有する第7レンズ素子L7と、正のパワーを有する第8レンズ素子L8と、で構成される。
[0062]
 第6レンズ素子L6と第7レンズ素子L7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、接合レンズを構成する。第8レンズ素子L8は、レンズ素子LG1Rの例示である。
[0063]
 第2レンズ群G2は、負のパワーを有する第9レンズ素子L9で構成される。
[0064]
 第9レンズ素子L9は、単レンズ素子Fnの例示である。
[0065]
 第3レンズ群G3は、正のパワーを有する第10レンズ素子L10で構成される。第10レンズ素子L10は、単レンズ素子Fpまたは正レンズ素子Lpの例示である。
[0066]
 第4レンズ群G4は、物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第11レンズ素子L11と、正のパワーを有する第12レンズ素子L12と、負のパワーを有する第13レンズ素子L13と、で構成される。
[0067]
 第11レンズ素子L11と第12レンズ素子L12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、接合レンズを構成する。第13レンズ素子L13は、レンズ素子LGnRの例示である。
[0068]
 以下に、本実施の形態の撮像光学系の各レンズ群を構成する各レンズ素子について、説明する。
[0069]
 まず、第1レンズ群G1内におけるレンズ素子を説明する。
[0070]
 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、両凹レンズである。第3レンズ素子L3は、両凹レンズである。第4レンズ素子L4は、両凸レンズであり、その両面は非球面である。第5レンズ素子L5は、両凸レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。第7レンズ素子L7は、両凹レンズである。第8レンズ素子L8は、両凸レンズである。
[0071]
 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。
[0072]
 第9レンズ素子L9は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズである。
[0073]
 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。
[0074]
 第10レンズ素子L10は、両凸レンズである。
[0075]
 さらに、第4レンズ群G4内におけるレンズ素子を説明する。
[0076]
 第11レンズ素子L11は、両凹レンズである。第12レンズ素子L12は、両凸レンズである。第13レンズ素子L13は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
[0077]
 そして、本実施の形態の撮像光学系において、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は移動せず、開口絞りAは移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って像側に移動し、第3レンズ群G3は光軸に沿って物体側に移動し、第4レンズ群G4は移動しない。
[0078]
 すなわち、各レンズ群の間隔を変化させてフォーカシングを行う。
[0079]
 (実施の形態4)
 以下に、実施の形態4に係る撮像光学系について、図7を用いて、説明する。
[0080]
 図7は、実施の形態4に係る撮像光学系の無限遠合焦状態を示すレンズ配置図およびその動作を示している。
[0081]
 図7に示すように、本実施の形態の撮像光学系は、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、開口絞りAと、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、正のパワーを有する第3レンズ群G3と、で構成される。第1レンズ群G1は、前群の例示である。第3レンズ群G3は、後群の例示である。
[0082]
 第1レンズ群G1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と、負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、正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と、正のパワーを有する第7レンズ素子L7と、負のパワーを有する第8レンズ素子L8と、正のパワーを有する第9レンズ素子L9と、で構成される。
[0083]
 第4レンズ素子L4と第5レンズ素子L5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、接合レンズを構成する。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8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、接合レンズを構成する。第9レンズ素子L9は、レンズ素子LG1Rの例示である。
[0084]
 第2レンズ群G2は、負のパワーを有する第10レンズ素子L10で構成される。
[0085]
 第10レンズ素子L10は、単レンズ素子Fnの例示である。
[0086]
 第3レンズ群G3は、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第11レンズ素子L11と、負のパワーを有する第12レンズ素子L12と、で構成される。第11レンズ素子L11は、正レンズ素子Lpの例示である。第12レンズ素子L12は、レンズ素子LGnRの例示である。
[0087]
 以下に、本実施の形態の撮像光学系の各レンズ群を構成する各レンズ素子について、説明する。
[0088]
 まず、第1レンズ群G1内におけるレンズ素子を説明する。
[0089]
 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り、その両面は非球面である。第4レンズ素子L4は、物体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、両凸レンズである。第6レンズ素子L6は、両凸レンズである。第7レンズ素子L7は、両凸レンズである。第8レンズ素子L8は、両凹レンズである。第9レンズ素子L9は、両凸レンズである。
[0090]
 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。
[0091]
 第10レンズ素子L10は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであり、その両面は非球面である。
[0092]
 さらに、第3レンズ群G3内におけるレンズ素子を説明する。
[0093]
 第11レンズ素子L11は、両凸レンズである。第12レンズ素子L12は、両凹レンズであり、その両面は非球面である。
[0094]
 そして、本実施の形態の撮像光学系において、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は移動せず、開口絞りAは移動せず、第2レンズ群G2は光軸に沿って像側に移動し、第3レンズ群G3は移動しない。
[0095]
 すなわち、各レンズ群の間隔を変化させてフォーカシングを行う。
[0096]
 (条件及び効果等)
 以下、実施の形態1から実施の形態4に係る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。
[0097]
 つまり、各実施の形態に係る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撮像光学系の構成が最も効果的である。
[0098]
 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撮像光学系を得ることも可能である。
[0099]
 例えば、実施の形態1から実施の形態4に係る撮像光学系は、物体側から像側へと順に、正パワーを有する前群と、開口絞りと、前記開口絞りに隣接し、負のパワーを有する単レンズ素子Fnと、最も像側に位置し、パワーを有する後群と、を備える。前群は、最物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第1レンズ素子と、負のパワーを有する第2レンズ素子と、を備えるとともに、最像側に正のパワーを有するレンズ素子LG1Rと、を備える。後群は、最も像側に負のパワーを有するレンズ素子LGnRを備える。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、前群と後群は移動せず、単レンズ素子Fnは光軸に沿って像側に移動する。そして、以下の条件(1)を満足することが望ましい。
[0100]
  0.38 < fLG1R / fG1 < 1.75・・・(1)
 ここで、
  fG1  :前群の焦点距離、
  fLG1R:レンズ素子LG1Rの焦点距離、
 である。
[0101]
 条件(1)は、前群の焦点距離と、レンズ素子LG1Rの焦点距離との関係を規定する条件である。fLG1R/fG1が条件(1)の下限(0.38)以下になると、球面収差の補正が困難となり、良好な結像性能が得られない。逆にfLG1R/fG1が条件(1)の上限(1.75)以上になると、レンズ素子LG1Rの光線収束効果が弱まるため、フォーカスレンズの軽量化が困難となる。
[0102]
 好ましくは、以下の条件(1a)、(1b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0103]
  0.63 < fLG1R / fG1 ・・・(1a)
  fLG1R / fG1 < 1.5  ・・・(1b)
 より好ましくは、以下の条件(1c)、(1d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0104]
  0.79 < fLG1R / fG1 ・・・(1c)
  fLG1R / fG1 < 1.0  ・・・(1d)
 また、撮像光学系は、例えば、単レンズ素子Fnとの像側に隣接し、かつ後群の物体側に隣接する、正のパワーを有する単レンズ素子Fpをさらに有し、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、単レンズ素子Fpは光軸に沿って物体側に移動するのが望ましい。
[0105]
 これにより、単レンズ素子Fnのフォーカシングで発生した収差、特に像面湾曲を、単レンズ素子Fpの移動により打ち消すことができる。このため、無限から近接域まで良好な結像性能をえることができる。
[0106]
 また、例えば、撮像光学系は、以下の条件(2)を満足することが望ましい。
[0107]
  0.02 < Lsff / fw < 1.1 ・・・(2)
 ここで、
  Lsff:開口絞りAから、フォーカシングの際に移動する単レンズ素子のうち像側にある単レンズ素子の像側の面までの光軸における距離、
  fw  :撮像光学系全系の焦点距離、
 である。
[0108]
 条件(2)は、開口絞りAから、フォーカシングの際に移動する単レンズ素子のうち像側にある単レンズ素子の像側の面までの光軸における距離と、撮像光学系全系の焦点距離との関係を規定する条件である。Lsff/fwが条件(2)の下限(0.02)以下になると、フォーカスレンズ保持枠と絞りユニットの距離が近接しすぎるため、鏡筒構成が困難となる。逆にLsff/fwが条件(2)の上限(1.1)以上になると、フォーカスレンズを通過する軸外光線高が高くなり、フォーカスレンズが大型化してしまう。さらに、フォーカシングに伴う性能変化がおおきくなるため、無限から近接域まで良好な性能を保証できない。
[0109]
 好ましくは、以下の条件(2a)、(2b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0110]
  0.04  < Lsff / fw ・・・(2a)
  Lsff / fw < 0.83  ・・・(2b)
 より好ましくは、以下の条件(2c)、(2d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0111]
  0.046  < Lsff / fw ・・・(2c)
  Lsff / fw < 0.066  ・・・(2d)
 また、例えば、撮像光学系は、以下の条件(3)を満足することが望ましい。
[0112]
  0.029 < Lg1rnf / fw < 0.1 ・・・(3)
 ここで、
  Lg1rnf:レンズ素子LG1Rの後面から、フォーカシングの際に移動する単レンズ素子のうち像側にある単レンズ素子の物体側の面までの光軸における距離、
 である。
[0113]
 Lg1rnf/fwが条件(3)の下限(0.029)以下になると、レンズ素子LG1Rの光線収束効果が十分に得られないため、フォーカスレンズの小径化が困難となり、したがってフォーカスレンズ軽量化が困難となる。逆にLg1rnf/fwが条件(3)の上限(0.1)以上になると、フォーカスレンズ素子の倍率の絶対値が小さくなりすぎるため、フォーカス繰り出し感度が低下し、フォーカシングが困難となる。
[0114]
 好ましくは、以下の条件(3a)、(3b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0115]
  0.039 < Lg1rnf / fw ・・・(3a)
  Lg1rnf / fw < 0.061 ・・・(3b)
 より好ましくは、以下の条件(3c)、(3d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0116]
  0.046 < Lg1rnf / fw ・・・(3c)
  Lg1rnf / fw < 0.056 ・・・(3d)
 また、例えば、撮像光学系は、以下の条件(4)を満足することが望ましい。
[0117]
  -2.0 < fFn / fw < -0.5 ・・・(4)
 ここで、
  fFn:単レンズ素子Fnの焦点距離、
  fw :撮像光学系全系の焦点距離、
 である。
[0118]
 fFn/fwが条件(4)の下限(-2.0)以下になると、フォーカス群の倍率の絶対値が小さくなりすぎるため、フォーカス群移動による像面移動感度が小さくなりすぎ、フォーカスが困難となる。逆にfFn/fwが条件(4)の上限(-0.5)以上になると、フォーカス移動による収差変化、特に像面湾曲変化が大きくなりすぎるため、無限から近接まで良好な解像性能を保つことが困難となる。
[0119]
 好ましくは、以下の条件(4a)、(4b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0120]
  -1.8 < fFn / fw ・・・(4a)
  fFn / fw < -0.8 ・・・(4b)
 より好ましくは、以下の条件(4c)、(4d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0121]
  -1.7 < fFn / fw ・・・(4c)
  fFn / fw < -1.3 ・・・(4d)
 また、例えば、撮像光学系において、前群は、以下の条件(5)を満たす非球面レンズ素子を少なくとも一つ有することが望ましい。
[0122]
  0.6 <  |fLG1a/fG1|  < 6.0 ・・・(5)
 ここで、
  fLG1a:非球面レンズの焦点距離、
  fG1  :前群の焦点距離、
 である。
[0123]
 |fLG1a/fG1|が条件(5)の下限(0.6)を下回ると、球面成分から発生する収差発生が過大となり、非球面成分による選択的な高次収差補正が困難となる。このため、収差補正、特に高次球面収差を選択的に補正することが困難となるため、結像性能及びアウトフォーカス時の画質を良好に保つことが困難となる。逆に|fLG1a/fG1|が条件(5)の上限(6.0)を上回ると、非球面レンズのパワーが弱くなりすぎるため、光学全長が増大してしまう。
[0124]
 好ましくは、以下の条件(5a)、(5b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0125]
  1.1 <  |fLG1a/fG1| ・・・(5a)
  |fLG1a/fG1|  < 5.5 ・・・(5b)
 より好ましくは、以下の条件(5c)、(5d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0126]
  1.7 <  |fLG1a/fG1| ・・・(5c)
  |fLG1a/fG1|  < 2.2 ・・・(5d)
 また、例えば、撮像光学系において、前群は、第2レンズ素子L2とレンズ素子LG1Rの間に、以下の条件(6)を満足する正パワーのレンズ素子LG1edを少なくとも1枚有することが望ましい。
[0127]
  0.015 < LG1ed_dPgf ・・・(6)
 ここで、
  LG1ed_dPgf:レンズ素子LG1edの異常分散性、
 である。
[0128]
 LG1ed_dPgfが条件(6)の下限(0.015)以下になると、特に軸上色収差の二次スペクトルの補正が困難となる。
[0129]
 また、例えば、撮像光学系は、以下の条件(7)を満足することが望ましい。
[0130]
  2.7 < Fno / fw × L < 6.0 ・・・(7)
 ここで、
  Fno:レンズ系のFナンバー(解放F値)、
  fw :撮像光学系全系における焦点距離、
  L  :撮像光学系における第1レンズ素子の物体側の面から像面までの距離である光学全長、
 である。
[0131]
 Fno/fw×Lが条件(7)の下限(2.7)以下になると、各レンズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差の補正が困難となる。逆にFno/fw×Lが条件(7)の上限(6.0)以上になると、光学全長が長くなりすぎるため、小型化困難。またレンズ径が大型化するため球面収差補正が困難となる。
[0132]
 好ましくは、以下の条件(7a)、(7b)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0133]
  3.4 < Fno / f × L ・・・(7a)
  Fno / f × L < 5.2 ・・・(7b)
 より好ましくは、以下の条件(7c)、(7d)のいずれか1つを満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0134]
  4.3 < Fno / f × L ・・・(7c)
  Fno / f × L < 4.6 ・・・(7d)
 また、例えば、撮像光学系は、単レンズ素子Fnよりも像側に、条件(8)を満足する正レンズ素子Lpを少なくとも1つ含むのが望ましい。
[0135]
  Lp_νd < 35・・・(8)
 ここで、
  Lp_νd:正レンズ素子Lpのd線におけるアッベ数、
 である。
[0136]
 Lp_νdが条件(8)の上限(35)を上回ると、諸収差、特に倍率色収差の補正が困難となる。
[0137]
 好ましくは、以下の条件(8a)を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0138]
  Lp_νd < 25・・・(8a)
 より好ましくは、以下の条件(8b)を満足することにより、前述の効果をさらに奏功させることができる。
[0139]
  Lp_νd < 20・・・(8b)
 これらの効果は、特にFナンバーが2以下である大口径の撮像光学系おいて特に効果を奏し、Fナンバーが1.6以下においては、その効果をさらに奏功させることができる。
[0140]
 (実施の形態1を適用した撮像装置の概略構成)
 図9は、実施の形態1に係る撮像光学系を適用した撮像装置の概略構成を示す。なお、本実施の形態2から4に係る撮像光学系を撮像装置に適用することも可能である。
[0141]
 撮像装置100は、筐体104と、撮像素子102と、実施の形態1に係る撮像光学系101と、で構成されている。撮像装置100の具体例はデジタルカメラである。
[0142]
 鏡筒302は、撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りAを保持する。
[0143]
 撮像素子102は、本実施の形態1に係る撮像光学系における像面Sの位置に配置されている。
[0144]
 撮像光学系101には、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3がフォーカシングの際に移動するように、筐体104に含まれるアクチュエータ及びレンズ枠が取り付け又は結合されている。
[0145]
 これにより、諸収差を良好に補正できる撮像装置を実現することができる。
[0146]
 なお、以上説明した実施の形態1に係る撮像光学系をデジタルカメラに適用した例を示したが、監視カメラ、スマートフォン等に適用することもできる。
[0147]
 (実施の形態1を適用したカメラシステムの概略構成)
 図10は、実施の形態1に係る撮像光学系を適用したカメラシステムの概略構成を示す。なお、本実施の形態2乃至4に係る撮像光学系をカメラシステムに適用することも可能である。
[0148]
 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とを備える。
[0149]
 カメラ本体201は、交換レンズ装置300の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撮像素子202と、撮像素子202によって変換された画像信号を表示するモニタ203と、画像信号を記憶するメモリ(図示せず)と、カメラマウント部204と、ファインダ205と、を含む。
[0150]
 交換レンズ装置300の撮像光学系は、実施の形態1に係る撮像光学系である。
[0151]
 鏡筒302は、撮像光学系101の各レンズ群と、開口絞りAを保持し、カメラ本体201のカメラマウント部204に接続されるレンズマウント部304とを含む。
[0152]
 カメラマウント部204及びレンズマウント部304は、物理的な接続のみならず、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)とを電気的に接続し、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も機能する。
[0153]
 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、から構成される撮像光学系101には、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3がフォーカシングの際に移動するように、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が構成されている。
[0154]
 (他の実施の形態)
 以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1から4を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、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。
[0155]
 実施の形態1~4に係る撮像光学系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子(すなわち、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)のみで構成されているが、これに限定されるものではない。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、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等で、各レンズ群を構成してもよい。特に、屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子において、屈折率の異なる媒質の界面に回折構造を形成すると、回折効率の波長依存性が改善されるので、好ましい。これにより、諸収差の良好なカメラを実現することができる。
[0156]
 実施の形態1~4では、撮像光学系の一例として、単焦点レンズ系を説明した。撮像光学系は、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に撮像光学系が形成する光学像を結像できるものであればよい。したがって、撮像光学系は、単焦点光学系に限定されない。撮像光学系を構成するレンズ素子、または複数のレンズ素子からなるレンズ群の全て、または一部を広角端から望遠端へのズーミング時に移動させても良い。
[0157]
 また、実施の形態1~3では、単レンズ素子Fn、および単レンズ素子Pnのフォーカスレンズ移動量を適宜調整し、バックフォーカスを変えずに球面収差量を制御することでアウトフォーカスの画質を制御してもよい。
[0158]
 (数値実施例)
 以下、実施の形態1~4に係る撮像光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「mm」であり、画角の単位はすべて「°」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、dPgFはg線とF線の異常分散性である。また、各数値実施例において、*印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
[0159]
[数1]


[0160]
 ここで、
  Z: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:光軸からの高さ、
  r:頂点曲率半径、
  κ:円錐定数、
  An:n次の非球面係数
である。
[0161]
 図2、図4、図6および図8は、各々実施例1~4に係る撮像光学系の無限遠合焦状態、近接物体合焦状態、およびその中間合焦状態の縦収差図を示している。
[0162]
 図2、図4、図6および図8の(a)は、いずれも無限遠合焦状態の縦収差図を示す。各図の(b)は、中間合焦状態の縦収差図を示す。各図の(c)は、近接物体合焦状態の縦収差図を示す。
[0163]
 各縦収差図は、左側から順に、球面収差(SA(mm))、非点収差(AST(mm))、歪曲収差(DIS(%))を示す。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)の特性である。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)の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Hで示す)を表す。
[0164]
 (数値実施例1)
 数値実施例1の撮像光学系は、図1に示した実施の形態1に対応する。数値実施例1の撮像光学系の面データを表1Aに、非球面データを表1Bに、無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データを表1Cに、単レンズデータを表1Dに示す。
[0165]
  (表1A:面データ)
面番号 r d nd vd dPgF
物面 ∞ 可変
1 85.24530 9.73870 1.92286 20.9 0.0282
2 -542.64600 0.20000
3 -1123.81230 1.50000 1.51680 64.2
4 27.40460 20.97930
5* -26.27500 4.20000 1.80998 40.9
6* -34.68100 3.96420
7 -44.68930 8.51470 1.49700 81.6 0.0375
8 -33.04770 0.20000
9 183.55220 12.02720 1.59282 68.6 0.0194
10 -47.11710 0.20000
11 80.91750 8.92840 1.80420 46.5
12 -130.56610 1.50000 2.05090 26.9
13 39.47510 2.00740
14 44.45970 13.02980 1.72916 54.7
15 -58.09230 1.00000
16(絞り) ∞ 可変
17* 58.20670 2.26310 1.68948 31.0
18* 24.19210 可変
19 680.75690 5.35000 1.94595 18.0 0.0386
20 -50.71870 可変
21* -35.11240 2.00000 1.68948 31.0
22* -214.69990 13.60000
23 ∞ 2.10000 1.51680 64.2
24 ∞ BF
像面 ∞
[0166]
  (表1B:非球面データ)
第5面
K= 0.00000E+00, A4= 1.44712E-05, A6=3.68006E-08, A8=-1.27668E-10
A10= 1.32464E-13
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 1.86289E-05, A6=3.06573E-08, A8=-8.63542E-11
A10= 7.01394E-14
第17面
K= 0.00000E+00, A4= 4.72563E-06,A6=-2.20286E-08, A8= 4.33723E-11
A10=-3.23551E-14
第18面
K= 0.00000E+00, A4= 5.57353E-06,A6=-2.51083E-08, A8= 4.01273E-11
A10=-3.22271E-14
第21面
K= 0.00000E+00, A4= 9.01876E-06, A6=1.26236E-08, A8=-1.21882E-11
A10= 1.30783E-14
第22面
K= 0.00000E+00, A4=-6.87644E-08, A6=1.41500E-09, A8= 0.00000E+00
A10= 0.00000E+00
  (無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データ)
[0167]
   (表1C:各種データ)
無限遠 -.035倍 -0.15倍(近接物体)
焦点距離 49.0004 47.8581 44.2577
Fナンバー 1.47031 1.48529 1.53402
画角 25.5276 25.0778 23.6157
像高 21.6300 21.6300 21.6300
レンズ全長 145.0000 145.0012 145.0023
BF 1.00014 1.00070 1.00088
d0 ∞ 1355.0000 291.3811
d16 1.5000 2.4906 5.9610
d18 19.2683 18.0594 13.9548
d20 9.9288 10.1477 10.7828
入射瞳位置 53.7399 53.7399 53.7399
射出瞳位置 -46.1234 -45.8347 -44.7561
前側主点位置 51.7883 50.8680 47.9251
後側主点位置 95.9996 95.4565 94.1058
[0168]
  (表1D:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 80.4288
2 3 -51.7424
3 5 -172.3782
4 7 205.3851
5 9 64.4961
6 11 63.3117
7 12 -28.7131
8 14 36.4950
9 17 -61.7184
10 19 50.0773
11 21 -61.1608
[0169]
 (数値実施例2)
 数値実施例2の撮像光学系は、図3に示した実施の形態2に対応する。数値実施例2の撮像光学系の面データを表2Aに、非球面データを表2Bに、無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データを表2Cに、単レンズデータを表2Dに示す。
[0170]
  (表2A:面データ)
面番号 r d nd vd dPgF
物面 ∞ 可変
1 74.85820 8.19570 1.92286 20.9 0.0282
2 3077.26230 1.25360
3 483.06550 1.50000 1.51680 64.2
4 27.31690 16.80910
5* -29.41500 4.15000 1.80755 40.9
6* -43.00520 5.39250
7 -39.21720 7.00000 1.72916 54.7
8 -36.09520 1.54930
9 107.07870 10.85730 1.59282 68.6 0.0194
10 -56.53950 0.30000
11 76.95830 9.58660 1.59282 68.6 0.0194
12 -66.32730 1.51000 1.85478 24.8
13 40.54460 3.73820
14 49.77850 10.03520 1.83481 42.7
15 -76.52000 1.00000
16(絞り) ∞ 可変
17 65.45880 1.40000 1.80610 33.3
18 28.33510 可変
19 203.74010 5.00780 1.94595 18.0 0.0386
20 -67.16290 可変
21 -329.70410 1.51000 1.56732 42.8
22 49.70350 8.93930 1.55032 75.5 0.0277
23 -58.24610 6.25680
24* -29.13770 2.00000 1.68822 31.1
25* -215.58860 13.42000
26 ∞ 2.10000 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
[0171]
  (表2B:非球面データ)
非球面データ
第5面
K= 0.00000E+00, A4= 1.63582E-05, A6=4.90963E-09, A8=-4.42369E-11
A10= 5.16463E-14
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 1.77232E-05, A6=5.86926E-09, A8=-3.44143E-11
A10= 3.24554E-14
第24面
K= 0.00000E+00, A4= 1.43195E-05, A6=1.87688E-08, A8=-6.26576E-11
A10= 8.75135E-14
第25面
K= 0.00000E+00, A4= 1.82970E-06, A6=1.40500E-08, A8=-4.86998E-11
A10= 5.83021E-14
 (無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データ)
[0172]
   (表2C:各種データ)
INF -.03533倍 -.15000倍(近接物体)
焦点距離 49.0013 48.0631 45.0299
Fナンバー 1.47047 1.49087 1.55908
画角 25.7988 25.2949 23.6694
像高 21.6300 21.6300 21.6300
レンズ全長 148.0044 148.0044 148.0062
BF 1.00429 1.00427 1.00407
d0 ∞ 1355.0000 295.4248
d16 1.5000 2.5388 6.1878
d18 19.9887 18.6081 13.9936
d20 2.0000 2.3418 3.3093
入射瞳位置 53.6882 53.6882 53.6882
射出瞳位置 -48.8173 -48.4578 -47.1973
前側主点位置 54.4950 53.3871 49.7953
後側主点位置 99.0031 98.2431 96.2216
[0173]
  (表2D:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 83.0291
2 3 -56.0891
3 5 -133.4737
4 7 319.6268
5 9 63.9968
6 11 61.6270
7 12 -29.2475
8 14 37.4821
9 17 -63.0413
10 19 53.8823
11 21 -76.0242
12 22 50.2080
13 24 -49.1691
[0174]
 (数値実施例3)
 数値実施例3の撮像光学系は、図5に示した実施の形態3に対応する。数値実施例3の撮像光学系の面データを表3Aに、非球面データを表3Bに、無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データを表3Cに、単レンズデータを表3Dに示す。
[0175]
  (表3A:面データ)
面番号 r d nd vd dPgF
物面 ∞ 可変
1 66.06050 9.22360 1.92286 20.9 0.0282
2 485.59910 3.52250
3 -5608.83060 1.50000 1.51680 64.2
4 24.46390 16.10840
5 -42.31610 1.50000 1.58144 40.9
6 200.32300 3.62650
7* 249.44970 9.00000 1.80755 40.9
8* -75.21600 0.20000
9 81.98150 10.71540 1.59282 68.6 0.0194
10 -53.43840 0.30000
11 114.34700 7.73320 1.59282 68.6 0.0194
12 -52.05410 1.51000 1.85478 24.8
13 41.41260 6.68530
14 65.48720 10.06350 1.80420 46.5
15 -53.81850 1.00000
16(絞り) ∞ 可変
17 64.14180 1.40000 1.71736 29.5
18 29.20250 可変
19 147.42070 5.10000 1.94595 18.0 0.0386
20 -72.65390 可変
21 -154.23060 1.51000 1.56732 42.8
22 45.80270 9.05540 1.55032 75.5 0.0277
23 -55.28670 6.53900
24* -30.72590 2.00000 1.68822 31.1
25* -215.58860 13.42000
26 ∞ 2.10000 1.51680 64.2
27 ∞ BF
像面 ∞
[0176]
  (表3B:非球面データ)
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 4.04714E-07, A6=2.58016E-09, A8= 4.51006E-12
A10=-1.10997E-14
第8面
K= 0.00000E+00, A4= 3.87260E-06, A6=1.87609E-09, A8= 7.45815E-12
A10=-1.12514E-14
第24面
K= 0.00000E+00, A4= 1.32764E-05, A6=9.38299E-09, A8=-5.00850E-11
A10= 7.82519E-14
第25面
K= 0.00000E+00, A4= 3.61044E-06, A6=5.93299E-09, A8=-4.07704E-11
A10= 5.45033E-14
 (無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データ)
[0177]
   (表3C:各種データ)
INF -.03523倍 -.1500倍(近接物体)
焦点距離 49.0004 48.1279 45.2315
Fナンバー 1.47045 1.49207 1.56494
画角 25.6892 25.1505 23.4000
像高 21.6300 21.6300 21.6300
レンズ全長 148.0040 148.0039 148.0055
BF 1.00419 1.00421 1.00398
d0 ∞ 1355.0000 291.4803
d16 1.5000 2.8321 7.5963
d18 19.6870 18.0208 12.3145
d20 2.0000 2.3340 3.2779
入射瞳位置 59.0757 59.0757 59.0757
射出瞳位置 -49.3285 -48.9491 -47.5201
前側主点位置 60.3727 59.2052 55.2913
後側主点位置 99.0036 98.1804 95.9892
[0178]
  (表3D:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 81.9886
2 3 -47.1276
3 5 -59.9494
4 7 72.4602
5 9 56.2268
6 11 61.4010
7 12 -26.7827
8 14 38.1687
9 17 -76.0047
10 19 52.0357
11 21 -62.0792
12 22 47.0135
13 24 -52.2966
[0179]
 (数値実施例4)
 数値実施例4の撮像光学系は、図7に示した実施の形態4に対応する。数値実施例4の撮像光学系の面データを表4Aに、非球面データを表4Bに、無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データを表4Cに、単レンズデータを表4Dに示す。
[0180]
  (表4A:面データ)
面番号 r d nd vd dPgF
物面 ∞ 可変
1 73.47370 8.46310 1.94595 18.0 0.0386
2 358.71170 0.20000
3 197.77560 1.50000 1.48749 70.4
4 26.33210 25.41840
5* -27.85560 3.98660 1.80998 40.9
6* -45.27860 0.20000
7 142.50030 1.50000 1.80610 33.3
8 46.11490 13.89700 1.49700 81.6 0.0375
9 -51.18110 0.20000
10 106.37920 11.68610 1.80420 46.5
11 -61.12090 0.20000
12 459.03070 8.03010 1.80420 46.5
13 -58.37700 1.00000 1.72825 28.3
14 35.79480 1.44130
15 44.50540 9.60600 1.72916 54.7
16 -95.33910 1.00000
17(絞り) ∞ 可変
18* 59.43430 2.07710 1.68948 31.0
19* 22.25110 可変
20 1728.20520 5.15230 1.94595 18.0 0.0386
21 -47.90030 9.34320
22* -33.71630 2.00000 1.80998 40.9
23* -81.79960 15.24000
24 ∞ 1.41000 1.51680 64.2
25 ∞ BF
像面 ∞
[0181]
  (表4B:非球面データ)
第5面
K= 0.00000E+00, A4= 2.11365E-05,A6=-1.07669E-08, A8=-1.28093E-11
A10= 2.06627E-14
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 2.14007E-05,A6=-8.32835E-09, A8=-1.37409E-11
A10= 1.42535E-14
第18面
K= 0.00000E+00, A4=-6.10967E-06, A6=1.04431E-08, A8=-2.68757E-11
A10= 2.51332E-14
第19面
K= 0.00000E+00, A4=-6.72047E-06, A6=3.20264E-09, A8=-2.33140E-11
A10=-6.19077E-14
第22面
K= 0.00000E+00, A4= 1.72156E-05, A6=4.25337E-09, A8=-7.21220E-12
A10= 4.76474E-15
第23面
K= 0.00000E+00, A4= 8.65688E-06,A6=-3.14887E-09, A8= 0.00000E+00
A10= 0.00000E+00
  (無限遠合焦状態、中間合焦状態、および近接物体合焦状態での各種データ)
[0182]
   (表4C:各種データ)
INF -.03661倍 -.14840倍(近接物体)
焦点距離 51.0000 49.9734 46.7777
Fナンバー 1.47033 1.48989 1.54665
画角 24.0651 23.5463 22.0566
像高 21.6300 21.6300 21.6300
レンズ全長 144.9989 145.0010 145.0017
BF 0.99888 0.99929 1.00028
d0 ∞ 1360.0000 310.0000
d17 1.5000 2.5667 5.9877
d19 18.9488 17.8838 14.4625
入射瞳位置 56.6422 56.6422 56.6422
射出瞳位置 -49.4921 -49.3165 -48.4887
前側主点位置 56.1281 55.1096 51.9910
後側主点位置 93.9989 93.1982 91.2822
[0183]
  (表4D:単レンズデータ)
レンズ 始面 焦点距離
1 1 96.2909
2 3 -62.4912
3 5 -99.5689
4 7 -85.1695
5 8 51.2390
6 10 49.8182
7 12 64.8487
8 13 -30.3334
9 15 42.8530
10 18 -52.7880
11 20 49.3414
12 22 -72.1578
[0184]
 (条件の対応値)
 以下、条件(1)~条件(8)の対応値を表1に示す。
[0185]
[表1]


[0186]
 以上説明したように、本開示によれば、大口径でありながら、無限遠から最短撮影距離まで良好な結像性能を有し、かつ高速なオートフォーカスができる撮像光学系と、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。

産業上の利用可能性

[0187]
 本開示に係る撮像光学系は、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、産業用カメラ等に適用可能である。特に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といった高画質が要求される撮影光学系に好適である。

符号の説明

[0188]
 G1  第1レンズ群
 G2  第2レンズ群
 G3  第3レンズ群
 G4  第4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
 L9  第9レンズ素子
 L10 第10レンズ素子
 L11 第11レンズ素子
 L12 第12レンズ素子
 L13 第13レンズ素子
 CG  平行平板ガラス
 A   開口絞り
 S   像面
 100 撮像装置
 101 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
 202 撮像素子
 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前群と、
  開口絞りと、
  前記開口絞りに隣接し、負のパワーを有する単レンズ素子Fnと、
  最も像側に位置し、パワーを有する後群と、
 を備え、
 前記前群は、最も物体側から像側へと順に、
  正のパワーを有する第1レンズ素子と、
  負のパワーを有する第2レンズ素子と、
 を備えるとともに、
  最像側に正のパワーを有するレンズ素子LG1Rと、
 を備え、
 前記後群は、最も像側に負のパワーを有するレンズ素子LGnRを備え、
 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、前記前群と前記後群は移動せず、前記単レンズ素子Fnは光軸に沿って像側に移動し、
 下記の条件(1)を満足し、
  0.38 < fLG1R / fG1 < 1.75  ・・・(1)
 ここで、
  fG1  :前記前群の焦点距離、
  fLG1R:前記レンズ素子LG1Rの焦点距離、
 である、
撮像光学系。
[請求項2]
 前記単レンズ素子Fnとの像側に隣接し、かつ前記後群の物体側に隣接する、正のパワーを有する単レンズ素子Fpをさらに有し、
 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、前記単レンズ素子Fpは光軸に沿って物体側に移動する、
請求項1に記載の撮像光学系。
[請求項3]
 下記の条件(2)を満足し、
  0.02 < Lsff / fw < 1.1  ・・・(2)
 ここで、
  Lsff:前記開口絞りから、前記フォーカシングの際に移動する単レンズ素子のうち像側にある単レンズ素子の像側の面までの光軸における距離、
  fw  :撮像光学系全系の焦点距離、
 である、
請求項1または2に記載の撮像光学系。
[請求項4]
 下記の条件(3)を満足し、
  0.029 < Lg1rnf / fw < 0.1 ・・・(3)
 ここで、
  Lg1rnf:前記レンズ素子LG1Rの像面側の面から、前記フォーカシングの際に移動する単レンズ素子のうち像側にある単レンズ素子の物体側の面までの光軸における距離、
  fw    :撮像光学系全系の焦点距離、
 である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像光学系。
[請求項5]
 下記の条件(4)を満足し、
  -2.0 < fFn / fw < -0.5 ・・・(4)
 ここで、
  fFn:前記単レンズ素子Fnの焦点距離、
  fw :撮像光学系全系の焦点距離、
 である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像光学系。
[請求項6]
 前記前群は、以下の条件(5)を満足する非球面レンズ素子を少なくとも1つ有し、
  0.6 < |fLG1a/fG1| < 6.0 ・・・(5)
 ここで、
  fLG1a:前記非球面レンズ素子の焦点距離、
  fG1  :前記前群の焦点距離、
 である、
請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像光学系。
[請求項7]
 前記前群は、前記第2レンズ素子と前記レンズ素子LG1Rの間に、下記の条件(6)を満たす正パワーのレンズ素子LG1edを少なくとも1枚有し、
  0.015 < LG1ed_dPgf ・・・(6)
 ここで、
  LG1ed_dPgF:前記レンズ素子LG1edの異常分散性、
 である、
請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像光学系。
[請求項8]
 下記の条件(7)を満足し、
  2.7 < Fno / fw × L < 6.0 ・・・(7)
 ここで、
  Fno:撮像光学系のFナンバー、
  fw :撮像光学系全系における焦点距離、
  L  :撮像光学系における前記第1レンズ素子の物体側の面から像面までの距離である光学全長、
 である、
請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像光学系。
[請求項9]
 前記単レンズ素子Fnよりも像側に、下記の条件(8)を満たす正レンズ素子Lpを少なくとも1つ含み、
  Lp_νd < 35 ・・・(8)
 ここで、
  Lp_νd:前記正レンズ素子Lpのd線におけるアッベ数、
 である、
請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像光学系。
[請求項10]
 請求項1から9のいずれか1項に記載の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11]
 物体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行う撮像装置であって、
 物体の光学的な像を形成する請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像光学系と、
 前記撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な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]

[ 図 9]

[ 図 10]