WO2018216789A1 - 撮像用の光学系および撮像装置 - Google Patents

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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • the present invention relates to an imaging optical system suitable for an imaging apparatus such as a camera.
  • Document 1 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2013-104994 discloses an inner focus type large-aperture telephoto macro lens having an anti-vibration function capable of obtaining good optical performance while suppressing an increase in product outer diameter. Is provided.
  • the macro lens disclosed in this document 1 is an inner focus type large-aperture telephoto macro lens having an anti-vibration function, and a first lens group having a positive refractive power in order from the object side to the image plane side; A second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a positive refractive power, a fifth lens group having a negative refractive power, and a positive lens And a sixth lens group having a refractive power, and the fifth lens group is configured to be able to move an image by moving the fifth lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
  • the telephoto macro lens has a large number of lenses constituting the system.
  • the macro lens disclosed in Document 1 has a 19-lens configuration, which is long and heavy, easily shakes, and can be handled by autofocus (AF). If the number of lenses to be moved for focus adjustment increases, the AF load increases, which causes a reduction in the focus adjustment speed.
  • large-scale image sensors are being adopted in image pickup devices such as cameras. In an image pickup lens system (optical system) corresponding to the large image circle, the lens system becomes large in diameter and the lens size is large. Prone. For this reason, it is desired to realize a compact telescopic macro lens having a large image circle with a simple configuration.
  • One aspect of the present invention is an imaging optical system including a first refractive optical system disposed on the object side with an aperture stop interposed therebetween and a second refractive optical system disposed on the image plane side. is there.
  • the first refractive optical system includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power.
  • the second refractive optical system includes a fourth lens group having a positive refractive power, a fifth lens group having a positive refractive power, and a sixth lens group having a negative refractive power.
  • the first lens group, the third lens group, and the sixth lens group do not move with respect to the aperture stop, and the second lens group and the fourth lens group do not move.
  • the lens group moves to the object side.
  • This optical system is an optical system in which a telephoto type (telephoto type, reverse retrofocus type) optical system with positive-positive-negative power arrangement on the object side and image plane side across the aperture stop is connected.
  • Each telephoto type optical system is provided with a positive lens group that moves during focus adjustment.
  • focus adjustment is mainly performed by one positive lens group, and one positive lens group is performed by the other positive lens group.
  • Various aberrations due to the movement of can be corrected efficiently. For this reason, it is possible to provide an optical system in which focus adjustment is performed with a small number of lenses, and aberration can be corrected favorably with a small number of lens configurations from infinity to a short distance.
  • the sixth lens group which is the final lens group on the image plane side has a negative power, an optical system having a large image circle can be obtained by disposing a negative lens on the image plane side to widen the light flux to the imaging surface. Can be realized.
  • the first lens group includes one lens having a positive refractive power
  • the second lens group includes a pair of cemented lenses arranged from the object side and one positive lens.
  • the third lens group is composed of a pair of cemented lenses
  • the fourth lens group is composed of one lens with a positive refractive power
  • the fifth lens group is
  • the sixth lens group is composed of one set of cemented lenses, and is composed of one group of cemented lenses or one lens having a negative refractive power, and is a six-group ten-element or eleven-element optical system. .
  • Another aspect of the present invention is an image pickup apparatus having the above optical system and an image pickup element disposed on the image plane side of the optical system.
  • the optical system may be an interchangeable lens
  • the imaging device includes a digital camera, a video camera, a TV camera, and an action camera. Since a large-diameter and compact optical system can be provided, the imaging device can also be miniaturized.
  • summary in each imaging distance of the imaging device containing the optical system for imaging The figure which shows the lens data of the optical system shown in FIG. The figure which shows the numerical values in each imaging distance of the optical system shown in FIG. The figure which shows the various aberrations in each imaging distance of the optical system shown in FIG. The figure which shows the outline
  • the figure which shows the lens data of the optical system shown in FIG. The figure which shows the numerical values in each imaging distance of the optical system shown in FIG.
  • the figure which shows the lens data of the optical system shown in FIG. The figure which shows the numerical values in each imaging distance of the optical system shown in FIG.
  • the figure which shows the various aberrations in each imaging distance of the optical system shown in FIG. The figure which shows the outline
  • the figure which shows the lens data of the optical system shown in FIG. The figure which shows the numerical values in each imaging distance of the optical system shown in FIG.
  • FIG. 1 shows an example of an imaging apparatus provided with an optical system according to the present invention.
  • This imaging device (camera, camera device) 1 includes an optical system (imaging optical system, imaging optical system, lens system) 10 and an image plane side (image side, imaging side, imaging side) 12 of the optical system 10. It has the arranged image sensor (imaging device) 5.
  • the optical system 10 includes a first refractive optical system S1 disposed on the object side 11 with an aperture stop (stop) St interposed therebetween, and a second refractive optical system S2 disposed on the image plane side. This is an optical system for imaging.
  • the first refractive optical system S1 is arranged in order from the object side 11, and includes a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a negative refractive power. And a third lens group G3.
  • the second refractive optical system S2 includes, in order from the object side 11, a fourth lens group G4 having a positive refractive power, a fifth lens group G5 having a positive refractive power, and a negative refractive power. And a sixth lens group G6.
  • the optical system 10 is a telephoto type, for example, a macro lens having a focal length of about 120 mm, and the first lens group G1 and the third lens group G3 with respect to the aperture stop St during focusing from infinity to short distance.
  • the sixth lens group G6 is an inner focus type optical system 10 in which the second lens group G2 and the fourth lens group G4 move to the object side 11 without moving.
  • the first refractive optical system S1 includes positive-positive-negative power arrangements by lens groups G1, G2, and G3, and the second refractive optical system S2 includes lens groups G4, G5, and G6.
  • a positive-positive-negative power arrangement Accordingly, a telephoto type (telephoto type, reverse retrofocus type) optical system S1 and S2 having a positive-positive-negative power arrangement is connected to the object side 11 and the image plane side 12 with the aperture stop St interposed therebetween. It is a system.
  • positive lens groups G2 and G4 that move during focus adjustment are arranged in the telephoto type optical systems S1 and S2, respectively, and these positive lens groups G2 and G4 are adjusted during focus adjustment.
  • the lens group G2 has a three-lens configuration and the lens group G4 has a single-lens configuration. Furthermore, with a small number of lens configurations from infinity to a short distance, for example, in the optical system 10 of this example, although it is a telephoto type macro lens, it can correct aberrations satisfactorily with a total of 10 lenses, and the total length can be increased.
  • a light-weight optical system 10 with a compact size of around 120 mm can be provided.
  • the auto-focus type macro lens can reduce the load on the auto-focus mechanism, and has a highly sensitive and accurate auto-focus function. Can be provided.
  • the first lens group G1 and the sixth lens group G6 do not move during the focal length adjustment, and the total length AL of the optical system 10 is fixed. Therefore, it is possible to provide the optical system 10 that can easily adjust the shooting distance without changing the lens total length AL during macro shooting.
  • the final sixth lens group G6 on the image plane side 12 by disposing the negative lens L61, it is possible to provide the optical system 10 with a large image circle by spreading the light flux 16 to the imaging plane 5a.
  • the diameter of the image circle is 56 mm.
  • the optical system 10 typically, focus adjustment is performed mainly by the positive power lens group G4 of the second refractive optical system S2, and the positive power lens group G2 of the first refractive optical system S1.
  • the second lens group G2 includes the first cemented lens B1, and the movement amount PF1 when the second lens group G2 is focused and the fourth lens group G4 when the focusing is performed.
  • the movement amount PB1 satisfies the following condition (1).
  • the movement direction (movement distance) of the lens group is positive on the object side 11, and the second lens group G2 and the fourth lens group G4 are focused from an infinite shooting distance to a short distance.
  • a positive direction of movement that is, movement from the image plane side 12 to the object side 11. 1 ⁇ PB1 / PF1 ⁇ 8 (1)
  • the second lens group G2 moves mainly to correct chromatic aberration. If the lower limit of the condition (1) is not reached, aberration correction such as field curvature becomes excessive, and the second lens group G2 moves. It is difficult to make the optical system 10 compact because the amount is too large. If the upper limit of condition (1) is exceeded, the movement amount PF1 of the second lens group G2 becomes too small with respect to the movement amount PB1 of the fourth lens group G4 that moves during focus adjustment, making it difficult to correct aberrations. Become.
  • the lower limit of condition (1) may be 2, and the upper limit may be 5.
  • the movement amount PF1 of the second lens group G2 and the total length AL of the optical system 10 may satisfy the following condition (2). 0.05 ⁇ PF1 / AL ⁇ 0.15 (2) If the lower limit of the condition (2) is not reached, the movement amount PF1 of the second lens group G2 becomes too small to fully correct the variation in chromatic aberration with respect to the change in focal length. If the upper limit is exceeded, aberration correction such as field curvature is corrected. Becomes excessive, and it becomes difficult to realize a compact optical system 10.
  • the upper limit of condition (2) may be 0.12 or 0.10.
  • the first cemented lens B1 included in the second lens group G2 that mainly corrects fluctuations in chromatic aberration with respect to focal length fluctuations is a balsam lens, and has a positive refractive power lens L21 and a negative refractive power lens L22.
  • the refractive index nd21 and Abbe number ⁇ d21 of the lens L21 and the refractive index nd22 and Abbe number ⁇ d22 of the lens L22 may satisfy the following condition (3).
  • the surface on the image surface side 12 of the first cemented lens B1 is a concave surface on the image surface side 12
  • the second lens group G2 is an image of the first cemented lens B1 and the first cemented lens B1.
  • the lens L23 may be constituted by a lens L23 adjacent to the surface side with a minimum air gap, the surface of the object side 11 being a convex surface on the object side 11.
  • the movement amount PB1 of the fourth lens group G4 that moves mainly for focal length adjustment (focusing) and the total length AL of the optical system 10 may satisfy the following condition (4). 0.15 ⁇ PB1 / AL ⁇ 0.40 (4) If the lower limit of condition (4) is not reached, the movement amount PB1 of the fourth lens group G4 becomes too small and the focal length adjustment range becomes too narrow. On the other hand, when the upper limit of the condition (4) is exceeded, it is difficult to provide the compact optical system 10.
  • the lower limit of condition (3) may be 0.20, and the upper limit may be 0.35.
  • the fourth lens group G4 can be configured as a single lens L41 having a positive refractive power.
  • the fourth lens group G4 that moves for focal length adjustment into a single lens L41 that is the minimum configuration, the number of lenses constituting the optical system 10 can be reduced and the load on the autofocus mechanism can be reduced.
  • the optical system 10 having high focus adjustment capability (sensitivity and accuracy) can be provided.
  • the refractive index nd41 and the Abbe number ⁇ d41 of the lens L41 constituting the fourth lens group G4 may satisfy the following condition (5). 1.40 ⁇ nd41 ⁇ 1.60 70 ⁇ d41 ⁇ 90 (5)
  • the ED lens special low dispersion lens, anomalous dispersion lens
  • a cemented lens B3 may be disposed in the fifth lens group G5 and moved during focusing.
  • the fifth lens group G5 By moving another positive fifth lens group G5 included in the second refractive optical system S2 when adjusting the focal length, the fifth lens group G5 contributes to correction of chromatic aberration at macro magnification. It is possible to suppress the increase in the movement amount PF1 of the second lens group G2, and it is possible to provide a more compact optical system 10.
  • the fifth lens group G5 simply moves from the image plane side 12 to the object side 11 during focusing from infinity to short distance (at macro magnification). Alternatively, it may move in the reverse direction (minus direction, from the object side 11 to the image plane side 12), and the moving direction may change midway depending on the shooting distance.
  • the third lens group G3 can be composed of a set of cemented lenses B2, and the fifth lens group G5 can be composed of a set of cemented lenses B3.
  • the first lens group G1 can be composed of one lens having a positive refractive power
  • the sixth lens group G6 is composed of one pair of cemented lenses or one lens having a negative refractive power. Is possible. Therefore, the optical system 10 includes one first lens group G1, three second lens groups G2, two third lens groups G3, one fourth lens group G4, and fifth lenses.
  • the number of the lens group G5 is two and the number of the sixth lens group G6 is one or two, and the number of the lenses can be made as few as ten or eleven as a whole.
  • the optical system 10 shown in FIG. 1 includes a first refractive optical system S1 disposed on the object side 11 with an aperture stop (stop) St interposed therebetween, and a second refractive optical system S disposed on the image plane side 12. It consists of a lens group G2.
  • the first refractive optical system S1 includes a first lens group G1 having a positive power, a second lens group G2 having a positive power, and a negative lens group G1 arranged in order from the object side 11 along the optical axis 15. And a third lens group G3 having the same power.
  • the first lens group G1 is composed of a single biconvex positive lens L11
  • the second lens group G2 is a balsam lens (junction lens) composed of a biconvex positive lens L21 and a biconcave negative lens L22.
  • B1 is a three-lens configuration including a positive meniscus lens L23 that is convex on the object side 11, and the object side 11 surface of the meniscus lens L2 is adjacent to the concave surface on the image side 12 of the cemented lens B1 with a minimum air gap.
  • the third lens group G2 has a two-lens configuration including a balsam lens (junction lens) B2 including a positive meniscus lens L31 convex on the image plane side 12 and a negative biconcave lens L32.
  • the second refractive optical system S2 includes a fourth lens group G4 having a positive power, a fifth lens group G5 having a positive power, and a negative lens group G5 arranged in order from the object side 11 along the optical axis 15. And a sixth lens group G6 having the same power.
  • the fourth lens group G4 is composed of one biconvex positive lens L41
  • the fifth lens group G5 is a balsam lens (junction lens) including a biconcave negative lens L51 and a biconvex positive lens L52. It is a two-sheet configuration of B3.
  • the sixth lens group G6 has a single-piece configuration of a biconcave negative lens L61 in which the radius of curvature of the object side 11 surface is smaller than the radius of curvature of the image side 12 surface.
  • FIG. 1A shows the lens arrangement when the shooting distance is infinite
  • FIG. 1B shows the lens arrangement when the shooting distance from the image plane 5a is 2.0 m
  • FIG. The lens arrangement is shown when the shooting distance is minimum (short distance, specifically, the shooting distance is 0.43 m from the image plane 5a).
  • the lens arrangement shown in each of the following examples is the same.
  • FIG. 2 shows the data of each lens constituting the optical system 10.
  • the radius of curvature (Rdy) is the radius of curvature (mm) of each surface of each lens arranged in order from the object side 11, the distance Thi is the distance (mm) between the lens surfaces, and the effective diameter H * 2 is the effective of each lens surface.
  • the diameter (diameter, mm), the refractive index nd is the refractive index of each lens (d line), the Abbe number ⁇ d is the Abbe number of each lens (d line), the lens name, and the focal length of each group (synthetic focal length mm).
  • each lens which comprises this optical system 10 is a spherical lens as an example, an aspherical lens may be included. Further, the interval Thi between the surfaces indicates when the shooting distance is infinite.
  • FIG. 3 shows values of intervals Thi2, Thi7, Thi11, Thi13, and Thi16 that change when the shooting distance is infinite, 2.0 m and 0.43 m (near distance), and a combined focal length (mm) of the optical system 10. , FNo, magnification, shooting distance (mm), and angle of view. The same applies to the lens data shown below.
  • 4A, 4B, and 4C show spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system 10 at an infinite shooting distance, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m).
  • Spherical aberrations are as follows: wavelength 435.8340 nm (two-dot chain line), wavelength 486.1330 nm (long broken line), wavelength 546.0740 nm (solid line), wavelength 587.5620 nm (one-dot chain line), and 656.2730 nm (short dashed line). ).
  • Astigmatism indicates a tangential ray T and a sagittal ray S. The same applies to the aberration diagrams shown below.
  • Numerical values indicating the main performance of the optical system 10 are as follows. Image circle: ⁇ 56mm Overall lens length (LA): 119.07mm Focal length (infinity): 120mm Magnification (short distance): 0.5 Movement distance of second lens group G2 (PF1): 6.67 mm Movement distance (PB1) of fourth lens group G4: 27.64 mm Condition (1) (PB1 / PF1): 4.14 Condition (2) (PF1 / AL): 0.056 Condition (4) (PB1 / AL): 0.232
  • the imaging optical system 10 has a focal length of 120 mm and a short-distance magnification of 0.5, and has performance as a telephoto type macro lens.
  • This optical system 10 is a telephoto type in which positive-positive-negative power is arranged before and after the stop St.
  • the total length LA is constant, and the positive power inside the optical system is adjusted for focal length adjustment.
  • This is an inner focus type in which the second lens group G2, the fourth lens group G4, and the fifth lens group G5 move. Furthermore, the conditions (1), (2) and (4) described above are satisfied.
  • the cemented lens B1 of the second lens group G2 satisfies the condition (3), and the lens L41 of the fourth lens group G4 satisfies the condition (5). Therefore, while having a simple configuration of 10 lenses constituting the whole, it has the performance as a telephoto type macro lens, and furthermore, each aberration is well corrected at each shooting distance as shown in FIG.
  • An optical system 10 can be provided.
  • the entire image circle is a compact optical system 10 having a large image circle of ⁇ 56 mm, a total length LA of 120 mm or less, and a maximum lens diameter of 42 mm or less.
  • the fourth lens group G4 that moves greatly during macro photography has a single lens configuration
  • the accompanying second lens group G2 has a three-lens configuration including a cemented lens B1 and a positive lens.
  • the fifth lens group G5 that moves minutely in order to further improve the performance is a set of cemented lenses B3, that is, a two-lens configuration. Therefore, it is possible to provide the optical system 10 that can move the number of lenses at the time of macro photography, can easily adjust the focus, and can easily cope with fluctuations in the photographing distance, whether manually or using AF.
  • FIG. 5 shows an example of a camera 1 having a different imaging optical system 10. Similar to the optical system (lens system) of the first embodiment, this optical system 10 also has performance as a telephoto type macro lens.
  • the basic configuration of the optical system 10 is the same as that of the optical system of the first embodiment shown in FIG. 1, and a lens group having positive-positive-negative power on the object side 11 across the aperture stop (stop) St. G1 to G3 are disposed, and positive-positive-negative power lens groups G4 to G6 are disposed on the image plane side 12, and the internal positive lens groups G2, G4, and G5 are moved to adjust the focal length,
  • the optical system 10 is a focus type and has a constant overall length LA. Also, the optical system 10 has a simple configuration of 10 lenses as a whole, and realizes a compact and lightweight telephoto macro lens.
  • the fifth lens group G5 simply moved to the object side 11 in the optical system of Example 1 when moving the shooting distance from infinity to a short distance, whereas in the optical system 10, the fifth lens group G5 was moved to an intermediate distance ( The fifth lens group G5 moves to the image plane side 12 until the shooting distance is 2.0 m, then moves to the object side 11 to the short distance (shooting distance 0.43 m), and focuses from infinity to the short distance.
  • the movement amount PB2 is ⁇ 1.01 mm, and the object moves from the object side 11 to the image plane side 12 in the opposite direction to the second lens group G2 and the fourth lens group G4.
  • the movement amount PB2 of the fifth lens group G5 may satisfy the following condition (6). However, as described above, the amount of movement from the image plane side 12 to the object side 11 is positive. PB2 ⁇ 0 (6)
  • FIG. 6 shows the data of each lens constituting the optical system 10.
  • FIG. 7 shows the values of the intervals Thi2, Thi7, Thi11, Thi13, Thi16 and various values of the optical system 10 when the shooting distance is infinite, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m).
  • Show. 8A, 8B, and 8C show spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system 10 at an infinite shooting distance, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m). Show.
  • Numerical values indicating the main performance of the optical system 10 are as follows. Image circle: ⁇ 56mm Overall lens length (LA): 120.84 mm Focal length (infinity): 120mm Magnification (short distance): 0.5 Movement distance of second lens group G2 (PF1): 8.24 mm Moving distance (PB1) of the fourth lens group G4: 40.39 mm Condition (1) (PB1 / PF1): 4.90 Condition (2) (PF1 / AL): 0.068 Condition (4) (PB1 / AL): 0.334
  • this optical system 10 has a focal length of 120 mm and a short-distance magnification of 0.5, and has performance as a telephoto type macro lens.
  • the above conditions (1) and (2) ) And (4) are satisfied.
  • the cemented lens B1 of the second lens group G2 satisfies the condition (3), and the lens L41 of the fourth lens group G4 satisfies the condition (5).
  • An optical system 10 can be provided.
  • FIG. 9 shows an example of the camera 1 provided with a different imaging optical system 10. Similar to the optical system (lens system) of the first embodiment, this optical system 10 also has performance as a telephoto type macro lens.
  • the basic configuration of the optical system 10 is the same as that of the optical system of the first embodiment shown in FIG. 1, and a lens group having positive-positive-negative power on the object side 11 across the aperture stop (stop) St. G1 to G3 are arranged, and lens groups G4 to G6 having positive-positive-negative power are arranged on the image plane side 12.
  • the internal positive lens groups G2 and G4 move, and the fifth lens group G5 does not move, in order to adjust the focal length. Therefore, in this optical system 10, the fifth lens group G5, together with the sixth lens group G6, constitutes a non-moving lens group (fifth lens group) disposed on the most image surface side 12, and the lens.
  • the combined focal length of the group is ⁇ 130.39 mm, which is a negative power lens group.
  • this optical system can also be regarded as a positive-positive-negative-positive-negative five-group configuration, excluding the first lens group G1 having the positive power arranged closest to the object side 11.
  • the two positive power lens groups G2 and G4 move in synchronism with the object side 11 during focusing.
  • the optical system 10 is an inner focus type optical system 10 having a constant overall length LA, and has a simple configuration of 10 lenses as a whole. Further, the number of lens groups that move during focusing may be limited to two. it can. Therefore, it is possible to provide an optical system 10 which is a compact and lightweight telephoto macro lens, can be easily adjusted in focus, and can further reduce the load of AF.
  • FIG. 10 shows the data of each lens constituting the optical system 10.
  • FIG. 11 shows values of the intervals Thi2, Thi7, Thi11, Thi13 and various values of the optical system 10 when the shooting distance is infinite, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m).
  • Yes. 12A, 12B, and 12C show spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system 10 at an infinite shooting distance, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m). Show.
  • Numerical values indicating the main performance of the optical system 10 are as follows. Image circle: ⁇ 56mm Overall lens length (LA): 114.14mm Focal length (infinity): 120mm Magnification (short distance): 0.5 Movement distance of second lens group G2 (PF1): 10.52 mm Movement distance (PB1) of fourth lens group G4: 29.32 mm Condition (1) (PB1 / PF1): 2.79 Condition (2) (PF1 / AL): 0.092 Condition (4) (PB1 / AL): 0.257
  • this optical system 10 has a focal length of 120 mm and a short-distance magnification of 0.5, and has performance as a telephoto type macro lens.
  • the above conditions (1) and (2) ) And (4) are satisfied.
  • the cemented lens B1 of the second lens group G2 satisfies the condition (3), and the lens L41 of the fourth lens group G4 satisfies the condition (5).
  • An optical system 10 can be provided.
  • FIG. 13 shows an example of the camera 1 provided with a different imaging optical system 10. Similar to the optical system (lens system) of the first embodiment, this optical system 10 also has performance as a telephoto type macro lens.
  • the basic configuration of the optical system 10 is the same as that of the optical system of the first embodiment shown in FIG. 1, and a lens group having positive-positive-negative power on the object side 11 across the aperture stop (stop) St. G1 to G3 are arranged, and lens groups G4 to G6 having positive-positive-negative power are arranged on the image plane side 12.
  • the first lens group G1 has a single lens configuration of a positive meniscus lens L11 convex toward the object side 11, and the second lens group G2 is arranged in order from the object side 11, and is positive toward the object side 11.
  • the image surface of the cemented lens B1 is composed of three lenses, a balsam lens (junction lens) B1 composed of a meniscus lens L21 and a negative meniscus lens L22 convex on the object side 11, and a positive meniscus lens L23 convex on the object side 11.
  • the object side 11 surface of the meniscus lens L2 is adjacent to the concave surface on the side 12 with a minimum air spacing.
  • the third lens group G2 includes two balsam lenses (junction lenses) B2 arranged in order from the object side 11 and including a positive meniscus lens L31 convex on the image side 12 and a negative lens L32 biconcave. It is.
  • the fourth lens group G4 has a single lens configuration of a positive meniscus lens L41 convex toward the image plane side 12, and the fifth lens group G5 is arranged in order from the object side 11 and is convex positive toward the object side 11.
  • the balsam lens (junction lens) B3 is composed of a meniscus lens L51 and a negative meniscus lens L52 convex toward the object side 11.
  • the sixth lens group G6 has a two-lens configuration including a balsam lens (junction lens) B4 including a biconcave negative lens L61 and a biconvex positive lens L62, which are sequentially arranged from the object side 11. Therefore, the optical system 10 is composed of a total of eleven lenses arranged along the optical axis 15.
  • the optical system 10 can also be regarded as a positive-positive-negative-positive-negative five-group configuration, and has a positive power disposed on the most object side 11.
  • the two positive power lens groups G2 and G4 except the first lens group G1 move in synchronism with the object side 11 during focusing.
  • the optical system 10 is an inner focus type optical system 10 having a constant overall length LA, and has a simple configuration of 11 lenses as a whole. Further, the number of lens groups that move during focusing may be limited to two. it can. Therefore, it is possible to provide an optical system 10 which is a compact and lightweight telephoto macro lens, can be easily adjusted in focus, and can further reduce the load of AF.
  • FIG. 14 shows the data of each lens constituting the optical system 10.
  • FIG. 15 shows values of the intervals Thi2, Thi7, Thi11, Thi13 and various values of the optical system 10 when the shooting distance is infinite, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m).
  • Yes. 16A, 16B, and 16C show spherical aberration, astigmatism, and distortion of the optical system 10 at an infinite shooting distance, intermediate (2.0 m), and short distance (0.43 m). Show.
  • Numerical values indicating the main performance of the optical system 10 are as follows. Image circle: ⁇ 56mm Overall lens length (LA): 115.59 mm Focal length (infinity): 120mm Magnification (short distance): 0.5 Movement distance (PF1) of the second lens group G2: 13.65 mm Moving distance (PB1) of fourth lens group G4: 31.01 mm Condition (1) (PB1 / PF1): 2.41 Condition (2) (PF1 / AL): 0.118 Condition (4) (PB1 / AL): 0.268
  • this optical system 10 has a focal length of 120 mm and a short-distance magnification of 0.5, and has performance as a telephoto type macro lens.
  • the above conditions (1), (2 ) And (4) are satisfied.
  • the cemented lens B1 of the second lens group G2 satisfies the condition (3), and the lens L41 of the fourth lens group G4 satisfies the condition (5).
  • it has a simple configuration of 11 lenses constituting the whole, it has performance as a telephoto type macro lens, and further aberration can be obtained by arranging the cemented lens B4 in the sixth lens group G6.
  • the optical system 10 in which each aberration is satisfactorily corrected at each shooting distance can be provided.
  • the optical system (lens system) 10 disclosed above is related to the imaging optical device and the digital device, and the interchangeable lens digital camera, the video camera, the TV camera, and the action camera that captures the scenery and the subject into the imaging device.
  • This is a large-diameter and compact optical system 10 suitable for the above.
  • it is suitable as a lens system with a large image circle to be used for the large image sensor 5 and has a performance as a telephoto type macro lens with a simple configuration of 10 or 11 lenses, and has a short overall length LA.

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Abstract

撮像用の光学系（１０）は、開口絞り（Ｓｔ）を挟んで物体側に配置された第１の屈折光学系（Ｓ１）と、像面側に配置された第２の屈折光学系（Ｓ２）とから構成される。第１の屈折光学系（Ｓ１）は、物体側（１１）から順に配置された、正の屈折力の第１のレンズ群（Ｇ１）と、正の屈折力の第２のレンズ群（Ｇ２）と、負の屈折力の第３のレンズ群（Ｇ３）とを含み、第２の屈折光学系（Ｓ２）は、物体側（１１）から順に配置された、正の屈折力の第４のレンズ群（Ｇ４）と、正の屈折力の第５のレンズ群（Ｇ５）と、負の屈折力の第６のレンズ群（Ｇ６）とを含み無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、第２のレンズ群（Ｇ２）および第４のレンズ群（Ｇ４）が物体側（１１）へ移動する。

Description

撮像用の光学系および撮像装置
　本発明は、カメラなどの撮像装置に好適な撮像用の光学系に関するものである。
　日本国特開２０１３－１０４９９４号公報（以降では文献１）には、製品外径の拡大を抑えながら、良好な光学性能を得ることが可能な防振機能を有するインナーフォーカス式大口径望遠マクロレンズを提供することが記載されている。この文献１に開示されているマクロレンズは、防振機能を有するインナーフォーカス式大口径望遠マクロレンズであって、物体側から像面側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負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レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群とを有し、前記第５レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで像を移動することが可能な構成としたものである。
　望遠のマクロレンズはシステムを構成するレンズ枚数が多く、例えば、文献１のマクロレンズでは１９枚構成であり、全長が長く、重くなり、手振れしやすく、オートフォーカス（ＡＦ）で対応するにしても、焦点調整用に動かすレンズ枚数が増えるとＡＦの負荷が大きくなり、焦点調整の対応速度が低下する要因となる。特に、近年、カメラなどの撮像装置に大型の撮像素子が採用されつつあり、それに対応したイメージサークルの大きい撮像用のレンズシステム（光学系）においては、レンズシステムが大口径化し、レンズサイズが大きくなりやすい。このため、望遠タイプのマクロレンズであって、イメージサークルが大きな光学系を、簡易な構成で、コンパクトに実現することが要望されている。
　本発明の一態様は、開口絞りを挟んで物体側に配置された第１の屈折光学系と、像面側に配置された第２の屈折光学系とから構成された撮像用の光学系である。第１の屈折光学系は、正の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、負の屈折力の第３のレンズ群とを含む。第２の屈折光学系は、正の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群と、負の屈折力の第６のレンズ群とを含む。この光学系においては、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、開口絞りに対して第１のレンズ群、第３のレンズ群および第６のレンズ群は動かず、第２のレンズ群および第４のレンズ群が物体側へ移動する。
　この光学系は、開口絞りを挟んで物体側および像面側に正－正－負のパワー配置を持つ望遠タイプ（テレフォトタイプ、逆レトロフォーカスタイプ）の光学系が連結された光学系であり、それぞれのテレフォトタイプの光学系に、焦点調整の際に移動する正のレンズ群を配置している。これらの正のレンズ群を、焦点調整の際に、同じ方向に移動することにより、一方の正のレンズ群により主に焦点調整を行い、他方の正のレンズ群により、一方の正のレンズ群が移動したことによる諸収差の補正を効率よく行うことができる。このため、少ない枚数のレンズで焦点調整を行い、さらに、無限遠から近距離にかけて、少ない枚数のレンズ構成で、収差を良好に補正できる光学系を提供できる。さらに、像面側の最終のレンズ群である第６のレンズ群が負のパワーになるので、像面側に負レンズを配置することにより撮像面への光束を広げてイメージサークルの大きな光学系を実現することができる。
　この光学系の一例は、第１のレンズ群は、１枚の正の屈折力のレンズで構成され、第２のレンズ群は、物体側から配置された１組の接合レンズと１枚の正の屈折力のレンズで構成され、第３のレンズ群は１組の接合レンズで構成され、第４のレンズ群は１枚の正の屈折力のレンズで構成され、第５のレンズ群は、１組の接合レンズで構成され、第６のレンズ群は、１組の接合レンズまたは１枚の負の屈折力のレンズで構成されている、６群１０枚または１１枚構成の光学系である。
　本発明の他の態様の１つは、上記の光学系と、光学系の像面側に配置された撮像素子とを有する撮像装置である。光学系は交換用レンズであってもよく、撮像装置は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、アクションカメラを含む。大口径でコンパクトな光学系を提供できるので、撮像装置も小型化できる。
撮像用の光学系を含む撮像装置の各撮影距離における概要を示す図。 図１に示す光学系のレンズデータを示す図。 図１に示す光学系の各撮影距離における諸数値を示す図。 図１に示す光学系の各撮影距離における諸収差を示す図。 撮像用の異なる光学系を含む撮像装置の各撮影距離における概要を示す図。 図５に示す光学系のレンズデータを示す図。 図５に示す光学系の各撮影距離における諸数値を示す図。 図５に示す光学系の各撮影距離における諸収差を示す図。 撮像用のさらに異なる光学系を含む撮像装置の各撮影距離における概要を示す図。 図９に示す光学系のレンズデータを示す図。 図９に示す光学系の各撮影距離における諸数値を示す図。 図９に示す光学系の各撮影距離における諸収差を示す図。 撮像用のさらに異なる光学系を含む撮像装置の各撮影距離における概要を示す図。 図１３に示す光学系のレンズデータを示す図。 図１３に示す光学系の各撮影距離における諸数値を示す図。 図１３に示す光学系の各撮影距離における諸収差を示す図。
発明の実施の形態
　図１に、本発明に係る光学系を備えた撮像装置の一例を示している。この撮像装置（カメラ、カメラ装置）１は、光学系（撮像光学系、結像光学系、レンズシステム）１０と、光学系１０の像面側（画像側、撮像側、結像側）１２に配置された撮像素子（撮像デバイス）５とを有する。光学系１０は、開口絞り（絞り）Ｓｔを挟んで物体側１１に配置された、第１の屈折光学系Ｓ１と、像面側に配置された第２の屈折光学系Ｓ２とから構成された撮像用の光学系である。第１の屈折光学系Ｓ１は、物体側１１から順番に配置された、正の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３とを含む。第２の屈折光学系Ｓ２は、物体側１１から順番に配置された、正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４と、正の屈折力の第５のレンズ群Ｇ５と、負の屈折力の第６のレンズ群Ｇ６とを含む。
　この光学系１０は、望遠型、例えば、焦点距離が１２０ｍｍ前後のマクロレンズであり、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、開口絞りＳｔに対して第１のレンズ群Ｇ１、第３のレンズ群Ｇ３および第６のレンズ群Ｇ６は動かず、第２のレンズ群Ｇ２および第４のレンズ群Ｇ４が物体側１１へ移動するインナーフォーカス型の光学系１０である。
　この光学系１０は、第１の屈折光学系Ｓ１は、レンズ群Ｇ１、Ｇ２およびＧ３により正－正－負のパワー配置を含み、第２の屈折光学系Ｓ２は、レンズ群Ｇ４、Ｇ５およびＧ６により正－正－負のパワー配置を含む。したがって、開口絞りＳｔを挟んで物体側１１および像面側１２に、正－正－負のパワー配置の望遠タイプ（テレフォトタイプ、逆レトロフォーカスタイプ）の光学系Ｓ１およびＳ２が連結された光学系である。さらに、それぞれのテレフォトタイプの光学系Ｓ１およびＳ２に、焦点調整の際に移動する正のレンズ群Ｇ２およびＧ４を配置し、これらの正のレンズ群Ｇ２およびＧ４を、焦点調整の際に、同じ方向、すなわち、無限遠から近距離の際に物体側１１に移動する。この構成により、一方の正のレンズ群により主に焦点調整を行い、他方の正のレンズ群により、一方の正のレンズ群が移動したことによる諸収差の補正を効率よく行うことができる。
　このため、少ない枚数、たとえば、本例の光学系１０においてレンズ群Ｇ２は３枚構成、レンズ群Ｇ４は１枚構成で焦点調整を行うことができる。さらに、無限遠から近距離にかけて、少ない枚数のレンズ構成で、例えば、本例の光学系１０においては、望遠タイプのマクロレンズでありながら、全体が１０枚構成で収差を良好に補正でき、全長が１２０ｍｍ前後のコンパクトサイズで軽量な光学系１０を提供できる。
　このため、軽量で手振れなどを起こしにくい望遠型のマクロレンズを提供できる。また、焦点距離変動の際に動かすレンズの枚数を抑制できるので、オートフォーカスタイプのマクロレンズにおいては、オートフォーカス機構の負荷を低減でき、感度が高く、精度のよいオートフォーカス機能付きのマクロレンズを提供できる。また、この光学系１０は、焦点距離調整の際に、第１のレンズ群Ｇ１および第６のレンズ群Ｇ６は動かず、光学系１０の全長ＡＬは固定されている。このため、マクロ撮影時にレンズ全長ＡＬが変化せずに撮影距離の調整が容易な光学系１０を提供できる。
　さらに、像面側１２の最終の第６のレンズ群Ｇ６としては、負レンズＬ６１を配置することにより撮像面５ａへの光束１６を広げて、イメージサークルの大きな光学系１０を提供できる。本例の光学系１０においては、イメージサークルの直径は５６ｍｍである。
　この光学系１０において、典型的には、第２の屈折光学系Ｓ２の正のパワーのレンズ群Ｇ４により主に焦点調整を行い、第１の屈折光学系Ｓ１の正のパワーのレンズ群Ｇ２により、レンズ群Ｇ４が移動したことによる諸収差の補正を行うことができる。この光学系１０においては、第２のレンズ群Ｇ２は第１の接合レンズＢ１を含み、第２のレンズ群Ｇ２のフォーカシングの際の移動量ＰＦ１と、第４のレンズ群Ｇ４のフォーカシングの際の移動量ＰＢ１とは以下の条件（１）を満たす。なお、本明細書において、レンズ群の移動方向（移動距離）は、物体側１１を正とし、第２のレンズ群Ｇ２および第４のレンズ群Ｇ４は、撮影距離が無限大から近距離にフォーカシングする際に動く正の方向、すなわち、像面側１２から物体側１１へ移動する。
１＜ＰＢ１／ＰＦ１＜８・・・（１）
第２のレンズ群Ｇ２は、主に色収差を補正するために移動し、条件（１）の下限を下回ると像面湾曲などの収差補正が過剰になり、また、第２のレンズ群Ｇ２の移動量が多すぎて光学系１０をコンパクトにすることが難しくなる。条件（１）の上限を上回ると、焦点調整の際に移動する第４のレンズ群Ｇ４の移動量ＰＢ１に対して第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＰＦ１が小さくなりすぎて収差補正が困難になる。条件（１）の下限は、２であってもよく、上限は５であってもよい。
　さらに、第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＰＦ１と、光学系１０の全長ＡＬとは以下の条件（２）を満たしてもよい。
０．０５＜ＰＦ１／ＡＬ＜０．１５・・・（２）
条件（２）の下限を下回ると、第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＰＦ１が小さくなりすぎて焦点距離変化に対する色収差の変動を補正しきれなくなり、上限を上回ると、像面湾曲などの収差補正が過剰になりすぎ、また、コンパクトな光学系１０を実現することが難しくなる。条件（２）の上限は、０．１２であってもよく、０．１０であってもよい。
　焦点距離変動に対する色収差の変動を主に補正する第２のレンズ群Ｇ２に含まれる第１の接合レンズＢ１はバルサムレンズであって、正の屈折力のレンズＬ２１と負の屈折力のレンズＬ２２とを含み、レンズＬ２１の屈折率ｎｄ２１およびアッベ数νｄ２１と、レンズＬ２２の屈折率ｎｄ２２およびアッベ数νｄ２２とが以下の条件（３）を満たしてもよい。
１．４５＜ｎｄ２１＜１．６５
１．６５＜ｎｄ２２＜１．８５
６５＜νｄ２１＜８５
２０＜νｄ２２＜４０　　　　　・・・（３）
条件（３）を満たす色収差を効果的に補正可能なバルサムレンズＢ１を、焦点距離移動時に移動する第２のレンズ群Ｇ２に配置することにより、焦点距離変動に対する色収差の変動を効果的に補正できる。
　さらに、第１の接合レンズＢ１の像面側１２の面を像面側１２に凹の面とし、第２のレンズ群Ｇ２を、第１の接合レンズＢ１と、第１の接合レンズＢ１の像面側の面に最小空気間隔を設けて隣接したレンズＬ２３であって、物体側１１の面が物体側１１に凸の面であるレンズＬ２３とで構成してもよい。第２のレンズ群Ｇ２に、像面側１２に凹の接合レンズＢ１と、物体側１１に凸のレンズＬ２３との組み合わせを採用することにより、収差補正に効果的な面を短い空間に数多く配置できる。このため、フォーカス調整の際に移動するレンズ群Ｇ２を収差補正能力が高くコンパクトに構成できる。
　また、焦点距離調整（フォーカシング）を主な目的として移動する第４のレンズ群Ｇ４の移動量ＰＢ１と、光学系１０の全長ＡＬとは以下の条件（４）を満たしてもよい。
０．１５＜ＰＢ１／ＡＬ＜０．４０・・・（４）
条件（４）の下限を下回ると、第４のレンズ群Ｇ４の移動量ＰＢ１が小さくなりすぎて焦点距離の調整範囲が狭くなりすぎる。一方、条件（４）の上限を上回ると、コンパクトな光学系１０を提供することが難しくなる。条件（３）の下限は、０．２０であってもよく、上限は０．３５であってもよい。
　典型的には、第４のレンズ群Ｇ４は、正の屈折力のレンズＬ４１の一枚構成とすることが可能である。焦点距離調整のために移動する第４のレンズ群Ｇ４を最小構成であるレンズＬ４１の一枚構成とすることにより、光学系１０を構成するレンズ枚数を削減できるとともに、オートフォーカス機構の負荷を低減でき、焦点調整能力（感度、精度）の高い光学系１０を提供できる。
　第４のレンズ群Ｇ４を構成するレンズＬ４１の屈折率ｎｄ４１およびアッベ数νｄ４１は以下の条件（５）を満たしてもよい。
１．４０＜ｎｄ４１＜１．６０
７０＜νｄ４１＜９０　　　　・・・（５）
ＥＤレンズ（特殊低分散レンズ、異常分散レンズ）を焦点距離変更用に移動する第４のレンズ群Ｇ４に配置することで、焦点距離変動に対する色収差変動を、この第４のレンズ群Ｇ４においても効果的に補正できる。
　さらに、この光学系１０においては、第５のレンズ群Ｇ５に接合レンズＢ３を配置し、フォーカシングの際に移動するようにしてもよい。第２の屈折光学系Ｓ２に含まれる、もう１つの正の第５のレンズ群Ｇ５を焦点距離調整の際に移動することにより、マクロ倍率時の色収差の補正に第５のレンズ群Ｇ５を寄与させることができ、第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＰＦ１が増大するのを抑制でき、いっそうコンパクトな光学系１０を提供できる。第５のレンズ群Ｇ５は、他の正のレンズ群Ｇ２およびＧ４と同様に、無限遠から近距離へのフォーカシング（マクロ倍率時）の際に、像面側１２から物体側１１へ単純に移動してもよく、逆方向（マイナス方向、物体側１１から像面側１２）に動いてもよく、移動方向が撮影距離に応じて途中で変わってもよい。
　典型的には、この光学系１０は、第３のレンズ群Ｇ３は、１組の接合レンズＢ２で構成可能であり、第５のレンズ群Ｇ５は、１組の接合レンズＢ３で構成可能である。また、第１のレンズ群Ｇ１は、正の屈折力のレンズの一枚で構成可能であり、第６のレンズ群Ｇ６は、１組の接合レンズまたは負の屈折力のレンズの一枚で構成可能である。したがって、光学系１０を、第１のレンズ群Ｇ１が１枚、第２のレンズ群Ｇ２が３枚、第３のレンズ群Ｇ３が２枚、第４のレンズ群Ｇ４が１枚、第５のレンズ群Ｇ５が２枚、第６のレンズ群Ｇ６が１枚または２枚の、全体として１０枚または１１枚という数少ないレンズで構成可能である。
　実施例１
　図１に示した光学系１０は、開口絞り（絞り）Ｓｔを挟んで物体側１１に配置された第１の屈折光学系Ｓ１と、像面側１２に配置された第２の屈折光学系Ｓレンズ群Ｇ２とから構成されている。第１の屈折光学系Ｓ１は、光軸１５に沿って物体側１１から順番に配置された、正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１と、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ２と、負のパワーの第３のレンズ群Ｇ３とから構成されている。第１のレンズ群Ｇ１は、両凸の正レンズＬ１１の１枚構成で、第２のレンズ群Ｇ２は、両凸の正レンズＬ２１と両凹の負レンズＬ２２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ１と、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ２３の３枚構成で、接合レンズＢ１の像面側１２の凹面にメニスカスレンズＬ２の物体側１１の面が最小空気間隔で隣接している。第３のレンズ群Ｇ２は、像面側１２に凸の正のメニスカスレンズＬ３１と両凹の負レンズＬ３２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ２の２枚構成である。
　第２の屈折光学系Ｓ２は、光軸１５に沿って物体側１１から順番に配置された、正のパワーの第４のレンズ群Ｇ４と、正のパワーの第５のレンズ群Ｇ５と、負のパワーの第６のレンズ群Ｇ６とから構成されている。第４のレンズ群Ｇ４は、両凸の正レンズＬ４１の１枚構成で、第５のレンズ群Ｇ５は、両凹の負レンズＬ５１および両凸の正レンズＬ５２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ３の２枚構成である。第６のレンズ群Ｇ６は、物体側１１の面の曲率半径が像面側１２の面の曲率半径より小さな両凹の負レンズＬ６１の１枚構成である。
　図１（ａ）は撮影距離が無限大のときのレンズ配置を示し、図１（ｂ）は像面５ａからの撮影距離が２．０ｍのときのレンズ配置を示し、図１（ｃ）は撮影距離が最小（近距離、具体的には撮像距離が像面５ａから０．４３ｍ）のときのレンズ配置を示している。以降の各実施例において示すレンズ配置も同様である。
　図２に光学系１０を構成する各レンズのデータを示している。曲率半径（Ｒｄｙ）は物体側１１から順に並んだ各レンズの各面の曲率半径（ｍｍ）、間隔Ｔｈｉは各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、有効径Ｈ＊２は各レンズ面の有効径（直径、ｍｍ）、屈折率ｎｄは各レンズの屈折率（ｄ線）、アッベ数νｄは各レンズのアッベ数（ｄ線）と、レンズ名と、各群の焦点距離（合成焦点距離ｍｍ）を示している。なお、この光学系１０を構成する各レンズは一例として球面レンズであるが非球面レンズが含まれていてもよい。また、各面の間隔Ｔｈｉは、撮影距離が無限大のときを示す。
　この光学系１０においては、第２のレンズ群Ｇ２、第４のレンズ群Ｇ４および第５のレンズ群Ｇ５が撮影距離により焦点距離を調整するために移動し、他のレンズ群Ｇ１、Ｇ３、Ｇ６および絞りＳｔは移動しない。図３に、撮影距離が無限大、２．０ｍおよび０．４３ｍ（近距離）のときに変化する間隔Ｔｈｉ２、Ｔｈｉ７、Ｔｈｉ１１、Ｔｈｉ１３、Ｔｈｉ１６の値と、光学系１０の合成焦点距離（ｍｍ）と、ＦＮｏと、倍率と、撮影距離（ｍｍ）と、画角とを示している。以下に示すレンズデータにおいても同様である。
　図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）における光学系１０の球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。球面収差は、波長４３５．８３４０ｎｍ（二点鎖線）と、波長４８６．１３３０ｎｍ（長破線）と、波長５４６．０７４０ｎｍ（実線）と、波長５８７．５６２０ｎｍ（一点鎖線）と、６５６．２７３０ｎｍ（短破線）とを示している。非点収差はタンジェンシャル光線Ｔとサジタル光線Ｓとを示している。以下に示す収差図においても同様である。
　この光学系１０の主な性能を示す数値は以下の通りである。
イメージサークル：φ５６ｍｍ
全体のレンズ長（ＬＡ）：１１９．０７ｍｍ
焦点距離（無限大）：１２０ｍｍ
倍率（近距離）：０．５
第２のレンズ群Ｇ２の移動距離（ＰＦ１）：６．６７ｍｍ
第４のレンズ群Ｇ４の移動距離（ＰＢ１）：２７．６４ｍｍ
条件（１）（ＰＢ１／ＰＦ１）：４．１４
条件（２）（ＰＦ１／ＡＬ）：０．０５６
条件（４）（ＰＢ１／ＡＬ）：０．２３２
　この撮像光学系１０は、焦点距離が１２０ｍｍで近距離の倍率が０．５であり、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えている。この光学系１０は、絞りＳｔを挟んで前後に正－正－負のパワーが配置されたテレフォトタイプであり、全長ＬＡが一定で、焦点距離調整のために、光学系内部の正のパワーの第２のレンズ群Ｇ２、第４のレンズ群Ｇ４および第５のレンズ群Ｇ５が移動するインナーフォーカスタイプである。さらに、上述した条件（１）、（２）および（４）を満たす。また、第２のレンズ群Ｇ２の接合レンズＢ１は条件（３）を満たし、第４のレンズ群Ｇ４のレンズＬ４１は条件（５）を満たす。このため、全体を構成するレンズ枚数が１０枚という簡易な構成でありながら、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備え、さらに、図４に示すように、各撮影距離で各収差が良好に補正された光学系１０を提供できる。
　また、イメージサークルがφ５６ｍｍと大きく、全長ＬＡが１２０ｍｍ以下で、最大のレンズ径が４２ｍｍ以下という、全体がコンパクトな光学系１０となっている。このため、光学系１０により軽量の望遠マクロレンズを提供でき、手振れを少なくしやすい。また、マクロ撮影時に大きく移動する第４のレンズ群Ｇ４はレンズ１枚の構成であり、付随して移動する第２のレンズ群Ｇ２は接合レンズＢ１と正レンズとの３枚構成であり、収差性能をさらにアップするために微小に移動する第５のレンズ群Ｇ５は接合レンズＢ３の１組、すなわちレンズ２枚構成である。したがって、マクロ撮影時に動かすレンズ枚数が少なく、手動であっても、ＡＦを用いる場合であっても、焦点調整が容易で、撮影距離の変動に容易に対応できる光学系１０を提供できる。
　実施例２
　図５に、異なる撮像用の光学系１０を備えたカメラ１の例を示している。この光学系１０も、実施例１の光学系（レンズシステム）と同様に望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えている。この光学系１０の基本的な構成は、図１に示した実施例１の光学系と共通であり、開口絞り（絞り）Ｓｔを挟んで物体側１１に正－正－負のパワーのレンズ群Ｇ１～Ｇ３が配置され、像面側１２に正－正－負のパワーのレンズ群Ｇ４～Ｇ６が配置され、内部の正のレンズ群Ｇ２、Ｇ４およびＧ５が焦点距離調整のために動き、インナーフォーカスタイプで全長ＬＡが一定の光学系１０である。また、この光学系１０も全体が１０枚構成という簡易な構成であり、コンパクトで軽量の望遠マクロレンズを実現している。
　なお、第５のレンズ群Ｇ５は、撮影距離を無限遠から近距離に動かす際に、実施例１の光学系においては単純に物体側１１に移動したのに対し、この光学系１０では中間距離（撮影距離が２．０ｍ）まで像面側１２に動き、その後、近距離（撮影距離０．４３ｍ）まで物体側１１に移動し、無限遠から近距離にフォーカスする際の第５のレンズ群Ｇ５の移動量ＰＢ２は－１．０１ｍｍとなり、第２のレンズ群Ｇ２および第４のレンズ群Ｇ４とは逆に物体側１１から像面側１２に移動する。正のパワーの第５のレンズ群Ｇ５を逆方向に移動することにより、色収差などをさらに良好に補正でき、焦点距離調整のために物体側１１に移動する第４のレンズ群Ｇ４の移動量を確保することができる。したがって、第５のレンズ群Ｇ５の移動量ＰＢ２が以下の条件（６）を満たしてもよい。ただし、上述したように、像面側１２から物体側１１への移動量を正とする。
ＰＢ２＜０・・・（６）
　図６に光学系１０を構成する各レンズのデータを示している。図７に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）のときの各間隔Ｔｈｉ２、Ｔｈｉ７、Ｔｈｉ１１、Ｔｈｉ１３、Ｔｈｉ１６の値と、光学系１０の諸数値とを示している。図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）における光学系１０の球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。
　この光学系１０の主な性能を示す数値は以下の通りである。
イメージサークル：φ５６ｍｍ
全体のレンズ長（ＬＡ）：１２０．８４ｍｍ
焦点距離（無限大）：１２０ｍｍ
倍率（近距離）：０．５
第２のレンズ群Ｇ２の移動距離（ＰＦ１）：８．２４ｍｍ
第４のレンズ群Ｇ４の移動距離（ＰＢ１）：４０．３９ｍｍ
条件（１）（ＰＢ１／ＰＦ１）：４．９０
条件（２）（ＰＦ１／ＡＬ）：０．０６８
条件（４）（ＰＢ１／ＡＬ）：０．３３４
　上記に示すように、この光学系１０は、焦点距離が１２０ｍｍで近距離の倍率が０．５であり、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えており、上述した条件（１）、（２）および（４）を満たす。また、第２のレンズ群Ｇ２の接合レンズＢ１は条件（３）を満たし、第４のレンズ群Ｇ４のレンズＬ４１は条件（５）を満たす。このため、全体を構成するレンズ枚数が１０枚という簡易な構成でありながら、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備え、さらに、図８に示すように、各撮影距離で各収差が良好に補正された光学系１０を提供できる。
　実施例３
　図９に、さらに異なる撮像用の光学系１０を備えたカメラ１の例を示している。この光学系１０も、実施例１の光学系（レンズシステム）と同様に望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えている。この光学系１０の基本的な構成は、図１に示した実施例１の光学系と共通であり、開口絞り（絞り）Ｓｔを挟んで物体側１１に正－正－負のパワーのレンズ群Ｇ１～Ｇ３が配置され、像面側１２に正－正－負のパワーのレンズ群Ｇ４～Ｇ６が配置されている。
　この光学系１０においては、焦点距離調整のために、内部の正のレンズ群Ｇ２およびＧ４が動き、第５のレンズ群Ｇ５は移動しない。したがって、この光学系１０においては、第５のレンズ群Ｇ５は第６のレンズ群Ｇ６とともに、最も像面側１２に配置された移動しないレンズ群（第５のレンズ群）を構成し、そのレンズ群の合成焦点距離は、－１３０．３９ｍｍであり、負のパワーのレンズ群となる。このため、この光学系は、正－正－負－正－負の５群構成と捉えることも可能であり、最も物体側１１に配置された正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１を除く、２つの正のパワーのレンズ群Ｇ２およびＧ４がフォーカシングの際に物体側１１へ同期して移動する。
　したがって、この光学系１０は、インナーフォーカスタイプで全長ＬＡが一定の光学系１０であり、全体が１０枚構成という簡易な構成で、さらに、フォーカシング時に移動するレンズ群は２つに限定することができる。このため、コンパクトで軽量の望遠マクロレンズであって、焦点調整が容易であり、ＡＦの負荷をさらに低減できる光学系１０を提供できる。
　図１０に光学系１０を構成する各レンズのデータを示している。図１１に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）のときの各間隔Ｔｈｉ２、Ｔｈｉ７、Ｔｈｉ１１、Ｔｈｉ１３の値と、光学系１０の諸数値とを示している。図１２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）における光学系１０の球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。
　この光学系１０の主な性能を示す数値は以下の通りである。
イメージサークル：φ５６ｍｍ
全体のレンズ長（ＬＡ）：１１４．１４ｍｍ
焦点距離（無限大）：１２０ｍｍ
倍率（近距離）：０．５
第２のレンズ群Ｇ２の移動距離（ＰＦ１）：１０．５２ｍｍ
第４のレンズ群Ｇ４の移動距離（ＰＢ１）：２９．３２ｍｍ
条件（１）（ＰＢ１／ＰＦ１）：２．７９
条件（２）（ＰＦ１／ＡＬ）：０．０９２
条件（４）（ＰＢ１／ＡＬ）：０．２５７
　上記に示すように、この光学系１０は、焦点距離が１２０ｍｍで近距離の倍率が０．５であり、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えており、上述した条件（１）、（２）および（４）を満たす。また、第２のレンズ群Ｇ２の接合レンズＢ１は条件（３）を満たし、第４のレンズ群Ｇ４のレンズＬ４１は条件（５）を満たす。このため、全体を構成するレンズ枚数が１０枚という簡易な構成でありながら、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備え、さらに、図１２に示すように、各撮影距離で各収差が良好に補正された光学系１０を提供できる。
　実施例４
　図１３に、さらに異なる撮像用の光学系１０を備えたカメラ１の例を示している。この光学系１０も、実施例１の光学系（レンズシステム）と同様に望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えている。この光学系１０の基本的な構成は、図１に示した実施例１の光学系と共通であり、開口絞り（絞り）Ｓｔを挟んで物体側１１に正－正－負のパワーのレンズ群Ｇ１～Ｇ３が配置され、像面側１２に正－正－負のパワーのレンズ群Ｇ４～Ｇ６が配置されている。
　第１のレンズ群Ｇ１は、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ１１の１枚構成で、第２のレンズ群Ｇ２は、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ２１と物体側１１に凸の負のメニスカスレンズＬ２２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ１と、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ２３の３枚構成で、接合レンズＢ１の像面側１２の凹面にメニスカスレンズＬ２の物体側１１の面が最小空気間隔で隣接している。第３のレンズ群Ｇ２は、物体側１１から順に配置された、像面側１２に凸の正のメニスカスレンズＬ３１と両凹の負レンズＬ３２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ２の２枚構成である。
　第４のレンズ群Ｇ４は、像面側１２に凸の正のメニスカスレンズＬ４１の１枚構成で、第５のレンズ群Ｇ５は、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ５１および物体側１１に凸の負のメニスカスレンズＬ５２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ３の２枚構成である。また、第６のレンズ群Ｇ６は、物体側１１から順に配置された、両凹の負レンズＬ６１と両凸の正レンズＬ６２とからなるバルサムレンズ（接合レンズ）Ｂ４の２枚構成である。したがって、この光学系１０は、光軸１５に沿って配置された合計１１枚のレンズで構成されている。
　この光学系１０においては、実施例３の光学系と同様に、焦点距離調整のために、内部の正のレンズ群Ｇ２およびＧ４が動き、第５のレンズ群Ｇ５は移動しない。したがって、この光学系１０においては、第５のレンズ群Ｇ５は第６のレンズ群Ｇ６とともに、最も像面側１２に配置された移動しないレンズ群（第５のレンズ群）を構成し、レンズＬ５１、Ｌ５２、Ｌ６１およびＬ６２を含む移動しないレンズ群の合成焦点距離は、－６５３．５１ｍｍであり、負のパワーのレンズ群となる。このため、この光学系１０も実施例３の光学系と同様に、正－正－負－正－負の５群構成と捉えることも可能であり、最も物体側１１に配置された正のパワーの第１のレンズ群Ｇ１を除く、２つの正のパワーのレンズ群Ｇ２およびＧ４がフォーカシングの際に物体側１１へ同期して移動する。
　したがって、この光学系１０は、インナーフォーカスタイプで全長ＬＡが一定の光学系１０であり、全体が１１枚構成という簡易な構成で、さらに、フォーカシング時に移動するレンズ群は２つに限定することができる。このため、コンパクトで軽量の望遠マクロレンズであって、焦点調整が容易であり、ＡＦの負荷をさらに低減できる光学系１０を提供できる。
　図１４に光学系１０を構成する各レンズのデータを示している。図１５に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）のときの各間隔Ｔｈｉ２、Ｔｈｉ７、Ｔｈｉ１１、Ｔｈｉ１３の値と、光学系１０の諸数値とを示している。図１６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、撮影距離が無限大、中間（２．０ｍ）および近距離（０．４３ｍ）における光学系１０の球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。
　この光学系１０の主な性能を示す数値は以下の通りである。
イメージサークル：φ５６ｍｍ
全体のレンズ長（ＬＡ）：１１５．５９ｍｍ
焦点距離（無限大）：１２０ｍｍ
倍率（近距離）：０．５
第２のレンズ群Ｇ２の移動距離（ＰＦ１）：１３．６５ｍｍ
第４のレンズ群Ｇ４の移動距離（ＰＢ１）：３１．０１ｍｍ
条件（１）（ＰＢ１／ＰＦ１）：２．４１
条件（２）（ＰＦ１／ＡＬ）：０．１１８
条件（４）（ＰＢ１／ＡＬ）：０．２６８
　上記に示すように、この光学系１０は、焦点距離が１２０ｍｍで近距離の倍率が０．５であり、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えており、上述した条件（１）、（２）および（４）を満たす。また、第２のレンズ群Ｇ２の接合レンズＢ１は条件（３）を満たし、第４のレンズ群Ｇ４のレンズＬ４１は条件（５）を満たす。このため、全体を構成するレンズ枚数が１１枚という簡易な構成でありながら、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備えており、第６のレンズ群Ｇ６に接合レンズＢ４を配置することでさらに収差補正能力が向上し、図１６に示すように、各撮影距離で各収差が良好に補正された光学系１０を提供できる。
　このように、上記において開示した光学系（レンズシステム）１０はいずれも撮像光学装置およびデジタル機器に関連し、風景や被写体を撮像素子に取り込むレンズ交換式デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、アクションカメラなどに適した大口径でコンパクトな光学系１０である。特に、大型の撮像素子５に使用するイメージサークルの大きなレンズシステムとして適しており、１０枚または１１枚という簡易な構成でありながら、望遠タイプのマクロレンズとしての性能を備え、全長ＬＡが短く、かつ、広角で明るく、そして、良好に収差補正がされた光学系１０を提供できる。

Claims (13)

  1. 　開口絞りを挟んで物体側に配置された第１の屈折光学系と、像面側に配置された第２の屈折光学系とから構成された撮像用の光学系であって、
    　前記第１の屈折光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、負の屈折力の第３のレンズ群とを含み、
    　前記第２の屈折光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群と、負の屈折力の第６のレンズ群とを含み、
    　無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、前記開口絞りに対して前記第１のレンズ群、前記第３のレンズ群および前記第６のレンズ群は動かず、前記第２のレンズ群および前記第４のレンズ群が物体側へ移動する、光学系。
  2. 　請求項１において、
    　前記第２のレンズ群は第１の接合レンズを含み、前記第２のレンズ群の前記フォーカシングの際の移動量ＰＦ１と、前記第４のレンズ群の前記フォーカシングの際の移動量ＰＢ１とは以下の条件を満たす、光学系。
    　　１＜ＰＢ１／ＰＦ１＜８
  3. 　請求項２において、
    　前記移動量ＰＦ１と、当該光学系の全長ＡＬとは以下の条件を満たす、光学系。
    　　０．０５＜ＰＦ１／ＡＬ＜０．１５
  4. 　請求項２または３において、
    　前記第１の接合レンズは正の屈折力のレンズＬ２１と負の屈折力のレンズＬ２２とを含み、
    　前記レンズＬ２１の屈折率ｎｄ２１およびアッベ数νｄ２１と、前記レンズＬ２２の屈折率ｎｄ２２およびアッベ数νｄ２２とが以下の条件を満たす、光学系。
    　　１．４５＜ｎｄ２１＜１．６５
    　　１．６５＜ｎｄ２２＜１．８５
    　　　　６５＜νｄ２１＜８５
    　　　　２０＜νｄ２２＜４０
  5. 　請求項２ないし４のいずれかにおいて、
    　前記第１の接合レンズの像面側の面は像面側に凹の面であり、前記第２のレンズ群は、前記第１の接合レンズの像面側の面に最小空気間隔を設けて隣接し、物体側の面が物体側に凸の面であるレンズを含む、光学系。
  6. 　請求項２ないし５のいずれかにおいて、
    　前記移動量ＰＢ１と、当該光学系の全長ＡＬとは以下の条件を満たす、光学系。
    　　０．１５＜ＰＢ１／ＡＬ＜０．４０
  7. 　請求項１ないし６のいずれかにおいて、
    　前記第４のレンズ群は、正の屈折力のレンズＬ４１の一枚構成である、光学系。
  8. 　請求項７において、
    　前記レンズＬ４１の屈折率ｎｄ４１およびアッベ数νｄ４１は以下の条件を満たす、光学系。
    　　１．４０＜ｎｄ４１＜１．６０
    　　　　７０＜νｄ４１＜９０
  9. 　請求項１ないし８のいずれかにおいて、
    　前記第５のレンズ群は接合レンズを含み、前記フォーカシングの際に移動する、光学系。
  10. 　請求項１ないし９のいずれかにおいて、
    　前記第３のレンズ群は、１組の接合レンズで構成され、前記第５のレンズ群は、１組の接合レンズで構成されている、光学系。
  11. 　請求項１０において、
    　前記第１のレンズ群は、正の屈折力のレンズの一枚構成であり、前記第６のレンズ群は、１組の接合レンズまたは負の屈折力のレンズの一枚構成である、光学系。
  12. 　請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
    　前記第１のレンズ群は、１枚の正の屈折力のレンズで構成され、前記第２のレンズ群は、物体側から配置された１組の接合レンズと１枚の正の屈折力のレンズで構成され、前記第３のレンズ群は１組の接合レンズで構成され、前記第４のレンズ群は１枚の正の屈折力のレンズで構成され、前記第５のレンズ群は、１組の接合レンズで構成され、前記第６のレンズ群は、１組の接合レンズまたは１枚の負の屈折力のレンズで構成されている、光学系。
  13. 　請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学系と、
    　前記光学系の像面側に配置された撮像素子とを有する撮像装置。
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