JP2014048359A

JP2014048359A - 結像光学系及びそれを備えた撮像装置

Info

Publication number: JP2014048359A
Application number: JP2012189519A
Authority: JP
Inventors: Masaru Morooka; 優諸岡
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-17
Also published as: US9703080B2; US20140063624A1; US8982484B2; US20150153547A1

Abstract

【課題】明るさと適度な画角を確保しつつ、収差を低減しやすい結像光学系を提供する。また、合焦動作のためのメカ機構を単純な構造にしやすい結像光学系を提供する。
【解決手段】物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、明るさ絞りＳ、及び正屈折力の第２レンズ群Ｇ₂、からなり、第１レンズ群Ｇ₁は、物体側から順に、正屈折力の第１サブレンズ群Ｇ_Ｓ1、負屈折力の第２サブレンズ群Ｇ_Ｓ2、及び正屈折力の第３サブレンズ群Ｇ_Ｓ3の３つのサブレンズ群からなり、以下の条件式（１）及び（２）を満足する。４＜（ＬＴＬ＋ｆＢ）／ｆＢ＜１５（１）、０．３＜Ｄ１２／ＩＨ＜４（２）ただし、ｆＢは、第２レンズ群の像側面から像面までの光軸上での空気換算距離、ＬＴＬは、第１レンズ群の物体側面から第２レンズ群の像側面までの光軸上の距離、Ｄ１２は、第１レンズ群の像側面から第２レンズ群の物体側面までの光軸上長さ、ＩＨは、最大像高、である。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影光学系等に用いられる結像光学系に関するものである。さらには、結像光学系を用いたデジタルスチルカメラ等の撮像装置に関するものである。

従来から、大口径の結像光学系として、特許文献１のような結像光学系が知られている。

特開２００９−２５１３９８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された結像光学系は、全画角が３０°程度であり、バックフォーカスを維持しつつ画角を広げるために、明るさ絞りよりも像側のレンズ群の屈折力を高くしていくと、球面収差やコマ収差が発生しやすくなる。また、特許文献１の結像光学系は、複数のレンズ群を動かすことで、合焦動作を行っているが、メカ機構が複雑になりやすい。

本願発明は、明るさと適度な画角を確保しつつ、収差を低減しやすい結像光学系を提供する。また、合焦動作のためのメカ機構を単純な構造にしやすい結像光学系を提供する。さらに、そのような結像光学系を備えた撮像装置を提供する。

本発明にかかる第１の側面の結像光学系は、
物体側から像側へ順に、
正屈折力の第１レンズ群、明るさ絞り、及び正屈折力の第２レンズ群、
を有し、
第１レンズ群及び第２レンズ群以外に他のレンズ群を含まず、
第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１サブレンズ群、負屈折力の第２サブレンズ群、及び正屈折力の第３サブレンズ群の３つのサブレンズ群からなることを基本構成とする。

本発明にかかる結像光学系の基本構成は、明るさ絞りを挟んで正の屈折力の第１レンズ群と、第２レンズ群とを配置することで、大口径化と収差低減の両立に有利な構成としている。第１レンズ群の収斂作用により、第２レンズ群での光線高を低く抑えられ、明るさを確保しても第２レンズ群の径の小型化を可能としている。

また、全画角が４０°を上回るような焦点距離にてバックフォーカスを確保するためには、結像光学系全体のうち像側に正の屈折力を集中させることが好ましい。このとき、第２レンズ群の屈折力を高めて、像側に正の屈折力を集中させる構成とする場合、第２レンズ群で発生する球面収差、像面湾曲が発生しやすくなる。

そのため本発明では、明るさ絞りの直前に、正屈折力の第３サブレンズ群を配置している。この構成により、第２レンズ群の屈折力負担を軽減でき、収差の発生を低減できる。すなわち、明るさ絞りよりも物体側のレンズ構成は、物体から像側へ順に、正の第１サブレンズ群、負の第２サブレンズ群、そして、第２レンズ群での諸収差の発生を抑えるための正の第３サブレンズ群を配置する構成とし、結像光学系の収差低減や明るさの確保等に有利としている。

このような基本構成にて、以下の条件式（１）及び（２）を満足することが好ましい。
４＜（ＬＴＬ＋ｆＢ）／ｆＢ＜１５（１）
０．３＜Ｄ１２／ＩＨ＜４（２）
ただし、
ｆＢは、無限遠物体合焦時の第２レンズ群の像側面から像面までの光軸上での空気換算距離、
ＬＴＬは、第１レンズ群の物体側面から第２レンズ群の像側面までの光軸上の距離、
Ｄ１２は、無限遠物体合焦時の第１レンズ群の像側面から第２レンズ群の物体側面までの光軸上長さ、
ＩＨは、最大像高、
である。

条件式（１）に関して、下限値を下回らないようにして、第２レンズ群の像側面を像面に近づけることで、第２レンズ群のレンズ配置スペースの確保による収差低減に有利となる。それと共に、第２レンズ群の有効径を小さくでき、明るさの確保と小型化の両立に有利となる。

また、条件式（１）の上限値を上回らないようにすることで、結像光学系を交換レンズとして使用した際のカメラ本体との干渉リスクを低減できる。

条件式（２）に関して、下限値を下回らないようにして、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を確保することで、明るさ絞りのメカ機構を配置するスペースが確保できる。

また、条件式（２）の上限値を上回らないようにすることで、第１レンズ群の有効径を小さくでき、明るさの確保と小型化の両立に有利となる。

結像光学系は、無限遠物体から至近距離物体への合焦動作の際に、第１レンズ群が静止し、第２レンズ群が物体側に移動することが好ましい。

前述のように、本発明では、第２レンズ群で発生する諸収差の発生を小さくできる。そのため、第２レンズ群を合焦時に移動するレンズ群とすることで、合焦動作時の収差変動が少ない結像光学系となる。また、合焦動作時に移動するレンズ群数を少なくすることができるため、省エネルギー化につながる。さらに、全長が一定のインナーフォーカスとなるので、合焦動作に際してのゴミの侵入や、合焦動作時の音漏れの低減にも有利となる。

結像光学系は、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
１．２＜ｆ１／ｆ２＜２．５（３）
ただし、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
である。

条件式（３）にて、第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離比を規定することで、大口径化としても結像光学系全系の諸収差を抑えることにいっそう有利となる。

条件式（３）の下限値を下回らないようにして第２レンズ群の屈折力を確保することで、バックフォーカスの確保に有利となる。

条件式（３）の上限値を上回らないようにして第２レンズ群の屈折力を抑えることで、明るさ絞り前後の各レンズ群の屈折力配置の対称性の確保につながり、大口径化したときの結像光学系全系のコマ収差等の補正に有利となる。

本発明にかかる第２の側面の結像光学系は、
物体側から像側へ順に、
正屈折力の第１レンズ群、明るさ絞り、及び正屈折力の第２レンズ群、
を有し、
第１レンズ群及び第２レンズ群以外に他のレンズ群を含まず、
第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１サブレンズ群、負屈折力の第２サブレンズ群、及び正屈折力の第３サブレンズ群の３つのサブレンズ群からなり、
無限遠物体から至近距離物体への合焦動作の際に、第１レンズ群が静止し、第２レンズ群が物体側に移動し、
以下の条件式（３）を満足する。
１．２＜ｆ１／ｆ２＜２．５（３）
ただし、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
である。

前述したように、バックフォーカスの確保と画角、明るさの確保、光学性能の確保に有利となり、加えて、合焦動作にも有利となる。

上述の何れかの結像光学系にて、以下の構成の１つ、更には複数を同時に満足することがより好ましい。

第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、第４サブレンズ群、正屈折力の第５サブレンズ群からなり、
第４サブレンズ群は、第４サブレンズ群中で最も物体側に位置するレンズである負レンズを有し、
第５サブレンズ群は、複数の正レンズを有することが好ましい。

明るさ絞りより像側の第２レンズ群は、最も物体側に負レンズを配置し、その像側に正の第５サブレンズ群を配置して、ガウスタイプに近い構成とすることで、大口径化と収差低減の両立にいっそう有利となる。また、第２レンズ群は全体として正の屈折力をもつため、大口径化に伴う球面収差の低減のために、第５サブレンズ群中に複数の正レンズを配置することで球面収差、コマ収差の低減に有利となる。

第４サブレンズ群と第５サブレンズ群は、各々非球面のレンズ面を有することが好ましい。

第２レンズ群単独で球面収差、非点収差、コマ収差を低減できる。そのため、結像光学系全体の全合焦状態での性能向上と大口径化の両立にいっそう有利となる。

第４サブレンズ群は、負レンズと正レンズを含む１つの接合レンズからなることが好ましい。

負レンズによる発散作用を維持しつつその負レンズを正レンズと接合させることで、色収差の低減、レンズの偏心による画像劣化の低減、小型化に有利となる。

第５サブレンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズ成分、正レンズ成分、負レンズ成分の３つのレンズ成分からなることが好ましい。
ここで、レンズ成分は、光軸上にて空気と接する屈折面が物体側面と像側面の２つのみとなるレンズブロックである。

第５サブレンズ群の正屈折力の確保と収差の低減に有利となる。

第３サブレンズ群は、負レンズと、負レンズよりも像側に配置された正レンズを有することが好ましい。

上記構成とすることで、第３サブレンズ群が、物体より順に負レンズ、正レンズのレトロフォーカスタイプとなるため、バックフォーカス確保のためにより好ましい。

第１サブレンズ群は、非球面のレンズ面を有することが好ましい。

上記構成とすることで、大口径化した場合に発生する球面収差、非点収差の補正にいっそう有利となる。

第１サブレンズ群は、１つの正レンズ成分からなり、
第２サブレンズ群は、１つの負レンズ成分からなり、
第３サブレンズ群は、１つの正レンズ成分からなる
ことが好ましい。
ここで、レンズ成分は、光軸上にて空気と接する屈折面が物体側面と像側面の２つのみとなるレンズブロックである。

上記構成とすることで、低コスト化や小型化に有利となる。

第３サブレンズ群は、正レンズと負レンズを含む１つの接合レンズからなることが好ましい。

上記構成とすることで、色収差の低減、レンズの偏心による画像劣化の低減、小型化に有利となる。

結像光学系は、以下の条件式（４）及び（５）のうち少なくとも１つを満足することが好ましい。
０．８０＜ φ／ｆ＜１．５（４）
４０° ＜２×ω ＜７０° （５）
ただし、
φは、結像光学系の入射瞳の最大直径、
ｆは、結像光学系の焦点距離、
ωは、結像光学系の最大撮影半画角、
である。

条件式（４）の下限値を下回らないように入射瞳の最大直径を確保しつつ結像光学系の焦点距離を小さくすることで十分な明るさの確保につながる。

条件式（４）の上限値を上回らないように入射瞳の最大直径を適度に抑えることで、結像光学系のサイズの低減につながる。

条件式（５）の下限値を下回らないように画角を確保し、条件式（５）の上限値を上回らないように画角を適度に抑えることで、コスト低減、収差低減、明るさ確保の両立に有利な画角となり結像光学系の小型化につながる。

なお、条件式（４）と条件式（５）は、それぞれ個別に特定してもよい。

上述のいずれかの結像光学系と、
結像光学系の像側に配置された撮像素子と、
を有する撮像装置とすることで、
明るさの確保と光学性能の確保の両立に有利な結像光学系による撮像が行える。

上述の構成は複数同時に満足することがより好ましい。

各条件式について、以下のようにすることが、その機能をより確実にでき好ましい。

条件式（１）について、
下限値を５、さらには６とすることがより好ましい。
上限値を１１、さらには７とすることがより好ましい。

条件式（２）について、
下限値を０．５、さらには０．７とすることがより好ましい。
上限値を２．５、さらには１とすることがより好ましい。

条件式（３）について、
下限値を１．５、さらには１．８とすることがより好ましい。
上限値を２．４、さらには２．３とすることがより好ましい。

条件式（４）について、
下限値を０．８５、さらには０．９０とすることがより好ましい。
上限値を１．３、さらには１．１とすることがより好ましい。

条件式（５）について、
下限値を４２°、さらには４４°とすることがより好ましい。
上限値を６０°、さらには５０°とすることがより好ましい。

本発明に係る結像光学系は、明るさと適度な画角を確保しつつ、収差を低減しやすい結像光学系を提供することが可能となる。また、合焦動作のためのメカ機構を単純な構造にしやすい結像光学系を提供することが可能となる。さらに、そのような結像光学系を備えた撮像装置を提供することが可能となる。

実施例１の結像光学系の断面図である。実施例２の結像光学系の断面図である。実施例１の結像光学系の収差図である。実施例２の結像光学系の収差図である。一実施形態のデジタルカメラの構成を示す模式的な横断面図である。一実施形態のデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。一実施形態のデジタルカメラの外観を示す後方斜視図である。一実施形態のデジタルカメラの制御構成を示すブロック図である。

本実施形態の結像光学系について図を用いて説明する。

本実施形態の結像光学系は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、明るさ絞りＳ、正屈折力の第２レンズ群Ｇ₂を有し、第１レンズ群Ｇ₁、第２レンズ群Ｇ₂以外に他のレンズ群を含まず、第１レンズ群Ｇ₁は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１サブレンズ群Ｇ_S1と、負屈折力の第２サブレンズ群Ｇ_S2と、正屈折力の第３サブレンズ群Ｇ_S3の３つのサブレンズ群からなる構成を基本構成としている。

本実施形態の実施例１及び２の結像光学系は、いずれも第２レンズ群のみが物体側に移動して、無限遠から至近への合焦動作を行う。

実施例１及び２の撮像面直前の平板Ｃは、撮像素子のカバーガラス、ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ、埃除去フィルタをまとめて、光学的に等価な平行平板としたものである。また、カバーガラスＣの物体側の平板は、赤外カットフィルタＦである。また、Ｉは像面を示している。

図１は、実施例１の結像光学系の断面図である。

実施例１の結像光学系は、図１に示すように物体側から像側へ順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、明るさ絞りＳ、正屈折力の第２レンズ群Ｇ₂にて構成されている。

第１レンズ群Ｇ₁は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１サブレンズ群Ｇ_S1、負屈折力の第２サブレンズ群Ｇ_S2、正屈折力の第３サブレンズ群Ｇ_S3、からなる。

第１サブレンズ群Ｇ_S1は、１枚の両凸正レンズＬ₁₁からなる。

第２サブレンズ群Ｇ_S2は、１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₂からなる。

第３サブレンズ群Ｇ_S3は、両凹負レンズＬ₁₃と両凸正レンズＬ₁₄の接合レンズＳＵ₁₁からなる。

第２レンズ群Ｇ₂は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第４サブレンズ群Ｇ_S4、負屈折力の第５サブレンズ群Ｇ_S5からなる。

第４サブレンズ群Ｇ_S4は、両凹負レンズＬ₂₁と両凸正レンズＬ₂₂の接合レンズＳＵ₂₁からなる。

第５サブレンズ群Ｇ_S5は、両凸正レンズＬ₂₃と、両凸正レンズＬ₂₄と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₂₅と、からなる。

第１レンズ群Ｇ₁と第２レンズ群Ｇ₂の間には、明るさ絞りＳが配置される。

非球面は、第１レンズ群Ｇ₁の第１サブレンズ群Ｇ_S1の両凸正レンズＬ₁₁の両面ｒ₁，ｒ₂、第２レンズ群Ｇ₂の第４サブレンズ群Ｇ_S4の接合レンズＳＵ₂₁の最も像側の面ｒ₁₁、及び第２レンズ群Ｇ₂の第５サブレンズ群Ｇ_S5の像側の両凸正レンズＬ₂₄の両面ｒ₁₄，ｒ₁₅のあわせて５面である。

図２は、実施例２の結像光学系の断面図である。

実施例２の結像光学系は、図２に示すように物体側から像側へ順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、明るさ絞りＳ、正屈折力の第２レンズ群Ｇ₂にて構成されている。

第１サブレンズ群Ｇ_S1は、１枚の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₁₁からなる。

以下に上記実施例１及び２の各種数値データ（面データ、各種データ、フォーカスデータ及び各群焦点距離）を示す。

面データには、面番号毎に各レンズ面（光学面）の曲率半径ｒ、面間隔ｄ、各レンズ（光学媒質）のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率ｎｄ、各レンズ（光学媒質）のｄ線のアッベ数νｄが示されている。曲率半径ｒ、面間隔ｄの単位はいずれもミリメートル（ｍｍ）である。面データ中、曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。

非球面データには、面データ中、非球面形状としたレンズ面に関するデータが示されている。非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ4ｙ⁴＋Ａ6ｙ⁶＋Ａ8ｙ⁸＋Ａ10ｙ¹⁰…

ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。なお、記号“ｅ”は、それに続く数値が１０を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「１．０ｅ−５」は「１．０×１０^-5」であることを意味している。

フォーカスデータには、焦点距離、Ｆナンバー（ＦＮＯ）、画角２ω（°）、可変する面間隔ｄ、バックフォーカス（in air）、全長（in air）、及び像高が示されている。単位は、Ｆナンバー及び画角を除き、いずれもミリメートル（ｍｍ）である。

撮像素子の有効撮像領域は、矩形形状としている。最大像高の値は、各実施例ともに有効撮像領域における最大像高であり、半画角ωは、その有効撮像領域の最大像高に至る光線の半画角である。

各群焦点距離データには、各レンズ群における焦点距離ｆ１及びｆ２が示されている。単位はいずれもミリメートル（ｍｍ）である。

数値実施例１

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1(非球面) 201.143 2.08 1.77250 49.60
2(非球面) -42.609 0.10
3 8.969 1.77 1.83481 42.73
4 6.436 4.25
5 -13.214 0.80 1.59551 39.24
6 9.000 3.99 1.83481 42.73
7 -14.935 0.40
8(絞り) ∞ D8
9 -8.000 0.50 1.74077 27.79
10 14.356 4.00 1.77377 47.17
11(非球面) -9.703 0.10
12 12.420 3.00 1.88300 40.76
13 -56.605 0.61
14(非球面) 66.859 1.60 1.77377 47.17
15(非球面) -40.043 0.10
16 17.768 0.80 1.75211 25.05
17 6.000 D17
18 ∞ 0.30 1.51633 64.14
19 ∞ 0.50
20 ∞ 0.50 1.51633 64.14
21 ∞ 0.62
像面 ∞

非球面係数
第1面
K = 0.000
A4 =-1.23767e-04
A6 =-6.24020e-07
A8 = 1.52562e-08
第2面
K = 0.000
A4 =-8.62813e-05
A6 =-1.54319e-07
A8 = 1.34452e-08
第11面
K = 0.000
A4 = 3.29284e-04
A6 =-4.77699e-06
A8 = 5.58840e-08
第14面
K = 0.000
A4 = 5.34065e-04
A6 =-2.45866e-05
A8 = 2.32076e-07
第15面
K = 0.000
A4 = 6.34365e-04
A6 =-2.10055e-05
A8 = 2.07520e-07
A10= 3.38694e-10

フォーカスデータ
無限横倍率1/85 物像距離500mm
D8 3.44 3.29 3.15
D17 3.54 3.69 3.83

各種データ
焦点距離 10.92
ＦＮＯ． 1.00
画角２ω（°） 46.48
像高 4.63
fb (in air) 5.19
全長 (in air) 32.73

各群焦点距離
ｆ１ 27.42
ｆ２ 12.84

数値実施例２

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1(非球面) -1000.000 2.00 1.77250 49.60
2(非球面) -36.817 0.10
3 9.522 2.00 1.83481 42.73
4 6.701 4.02
5 -14.827 0.80 1.59551 39.24
6 9.000 4.02 1.83481 42.73
7 -14.818 0.40
8(絞り) ∞ D8
9 -8.000 0.80 1.74077 27.79
10 15.623 4.00 1.77377 47.17
11(非球面) -9.653 0.20
12 11.560 3.00 1.88300 40.76
13 -68.803 0.10
14(非球面) 38.580 1.60 1.77377 47.17
15(非球面) -90.247 0.10
16 20.625 0.80 1.75211 25.05
17 6.049 D17
18 ∞ 0.30 1.51633 64.14
19 ∞ 0.50
20 ∞ 0.50 1.51633 64.14
21 ∞ 0.62
像面 ∞

非球面係数
第1面
K = 0.000
A4 =-1.28950e-04
A6 =-6.04265e-07
A8 = 1.82841e-08
第2面
K = 0.000
A4 =-7.52687e-05
A6 =-3.16039e-07
A8 = 1.80123e-08
第11面
K = 0.000
A4 = 3.42708e-04
A6 =-5.42091e-06
A8 = 6.23910e-08
第14面
K = 0.000
A4 = 4.82612e-04
A6 =-1.88400e-05
A8 = 1.52772e-07
第15面
K = 0.000
A4 = 5.18759e-04
A6 =-1.12303e-05
A8 =-1.41020e-08
A10= 2.09877e-09

フォーカスデータ
無限横倍率1/85 物像距離500mm
D8 3.41 3.25 3.10
D17 3.73 3.89 4.04

各種データ
焦点距離 10.92
ＦＮＯ． 1.00
画角２ω（°） 47.18
像高 4.63
fb (in air) 5.38
全長 (in air) 32.73

各群焦点距離
ｆ１ 25.46
ｆ２ 13.01

図３及び図４は、実施例１及び実施例２における（ａ）無限遠、（ｂ）横倍率１／８５倍時、（ｃ）物像距離５００ｍｍでの諸収差図である。

これら諸収差図において、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差を示す。球面収差ＳＡは、５８７．６ｎｍ（ｄ線：実線）、４３５．８ｎｍ（ｇ線：一点鎖線）、６５６．３ｎｍ（Ｃ線：破線）の各波長について示されている。また、倍率色収差ＣＣは、ｄ線を基準としたときの４３５．８ｎｍ（ｇ線：一点鎖線）、６５６．３ｎｍ（Ｃ線：破線）の各波長について示されている。また、非点収差ＡＳは、実線がサジタル像面、破線がメリジオナル像面のものを示している。なお、ＦＮＯはＦナンバーを示す。また、ＦＩＹは像高を示す。

上記実施例１及び実施例２について、各要素値及び条件式（１）〜（５）の値を下記に示しておく。

要素実施例１実施例２
ＬＴＬ 27.54 27.35
ｆＢ 5.19 5.38
Ｄ１２ 3.84 3.81
ＩＨ 4.63 4.63
ｆ１ 27.42 25.46
ｆ２ 12.84 13.01
φ 10.92 10.92
ｆ 10.92 10.92

条件式実施例１実施例２
（１）（ＬＴＬ＋ｆＢ）／ｆＢ 6.31 6.08
（２）Ｄ１２／ＩＨ 0.83 0.82
（３）ｆ１／ｆ２ 2.14 1.96
（４）φ／ｆ 1.00 1.00
（５）２×ω（°） 46.48 47.18

図５は、本実施形態の結像光学系を用い、撮像素子として小型のＣＣＤ又はＣＭＯＳなどを用いた撮像装置としての一眼ミラーレスカメラの断面図である。図５において、３１は一眼ミラーレスカメラ、３２は鏡筒内に配置された撮像レンズ系、３３は撮像レンズ系３２を一眼ミラーレスカメラ３１に着脱可能とする鏡筒のマウント部であり、スクリュータイプやバヨネットタイプ等のマウントが用いられる。この例では、バヨネットタイプのマウントを使用している。また、３４は撮像素子面、３５はバックモニターである。

このような構成の一眼ミラーレスカメラ３１の撮像レンズ系３２として、例えば上記実施例１及び２に示した本実施形態のズームレンズが用いられる。

図６、図７は、結像光学系を撮影光学系４１に組み込んだ、本実施形態の撮像装置の構成の概念図を示す。図６は撮像装置としてのデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図７は同背面斜視図である。

この実施形態のデジタルカメラ４０は、撮影用光路４２上に位置する撮影光学系４１、シャッターボタン４５、液晶表示モニター４７等を含み、デジタルカメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のレンズ系を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が結像面近傍に設けられた撮像素子（光電変換面）上に形成される。この撮像素子で受光された物体像は、処理手段によって電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、撮影された電子画像は記録手段に記録することができる。

図８は、本実施形態のデジタルカメラ４０の主要部の内部回路を示すブロック図である。なお、以下の説明では、前述した処理手段５１は、例えば、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４、一時記憶メモリ１７、画像処理部１８等で構成され、記憶手段５２は、記憶媒体部等で構成される。

デジタルカメラ４０は、操作部１２と、この操作部１２に接続された制御部１３と、この制御部１３の制御信号出力ポートにバス１４及び１５を介して接続された撮像駆動回路１６並びに一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１を備えている。

上記の一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１は、バス２２を介して相互にデータの入力、出力が可能とされている。また、撮像駆動回路１６には、ＣＣＤ４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部２４が接続されている。

操作部１２は、各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する。制御部１３は、例えばＣＰＵなどからなる中央演算処理装置であって、不図示のプログラムメモリを内蔵し、プログラムメモリに格納されているプログラムに従って、デジタルカメラ４０全体を制御する。

ＣＣＤ４９は、撮像駆動回路１６により駆動制御され、撮像光学系４１を介して形成された物体像の画素ごとの光量を電気信号に変換し、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４に出力する撮像素子である。

ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４は、ＣＣＤ４９から入力される電気信号を増幅し、かつ、アナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時メモリ１７に出力する回路である。
一時記憶メモリ１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４から出力されるＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１８は、一時記憶メモリ１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１３にて指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。

記憶媒体部１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記憶媒体を着脱自在に装着して、これらのフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１８で画像処理された画像データを記録して保持する。

表示部２０は、液晶表示モニター４７などにて構成され、撮影したＲＡＷデータ、画像データや操作メニューなどを表示する。設定情報記憶メモリ部２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、操作部１２の入力操作によってＲＯＭ部から読み出された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。

このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮像光学系４１として本発明のズームレンズを採用することで、小型で動画撮像に適した撮像装置とすることが可能となる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１２…操作部
１３…制御部
１４、１５…バス
１６…撮像駆動回路
１７…一時記憶メモリ
１８…画像処理部
１９…記憶媒体部
２０…表示部
２１…設定情報記憶メモリ部
２２…バス
２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
３１…レンズ交換式カメラ
３２…撮像レンズ系
３３…マウント部
３４…撮像素子面
３５…バックモニター
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４５…シャッターボタン
４７…液晶表示モニター

Claims

物体側から像側へ順に、
正屈折力の第１レンズ群、明るさ絞り、及び正屈折力の第２レンズ群、
を有し、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群以外に他のレンズ群を含まず、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１サブレンズ群、負屈折力の第２サブレンズ群、及び正屈折力の第３サブレンズ群の３つのサブレンズ群からなり、
以下の条件式（１）及び（２）を満足する
ことを特徴とする結像光学系。
４＜（ＬＴＬ＋ｆＢ）／ｆＢ＜１５（１）
０．３＜Ｄ１２／ＩＨ＜４（２）
ただし、
ｆＢは、無限遠物体合焦時の前記第２レンズ群の像側面から像面までの光軸上での空気換算距離、
ＬＴＬは、前記第１レンズ群の物体側面から前記第２レンズ群の像側面までの光軸上の距離、
Ｄ１２は、無限遠物体合焦時の前記第１レンズ群の像側面から前記第２レンズ群の物体側面までの光軸上長さ、
ＩＨは、最大像高である。
である。
無限遠物体から至近距離物体への合焦動作の際に、前記第１レンズ群が静止し、前記第２レンズ群が物体側に移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
以下の条件式（３）を満足する
ことを特徴とする請求項１又は２結像光学系。
１．２＜ｆ１／ｆ２＜２．５（３）
ただし、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
である。
物体側から像側へ順に、
正屈折力の第１レンズ群、明るさ絞り、及び正屈折力の第２レンズ群、
を有し、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群以外に他のレンズ群を含まず、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、正屈折力の第１サブレンズ群、負屈折力の第２サブレンズ群、及び正屈折力の第３サブレンズ群の３つのサブレンズ群からなり、
無限遠物体から至近距離物体への合焦動作の際に、前記第１レンズ群が静止し、前記第２レンズ群が物体側に移動し、
以下の条件式（３）を満足する
ことを特徴とする結像光学系。
１．２＜ｆ１／ｆ２＜２．５（３）
ただし、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
である。
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、第４サブレンズ群、正屈折力の第５サブレンズ群からなり、
前記第４サブレンズ群は、前記第４サブレンズ群中で最も物体側に位置するレンズである負レンズを有し、
前記第５サブレンズ群は、複数の正レンズを有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の結像光学系。
前記第４サブレンズ群と前記第５サブレンズ群は、各々非球面のレンズ面を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の結像光学系。
前記第４サブレンズ群は、負レンズと正レンズを含む１つの接合レンズからなる
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の結像光学系。
前記第５サブレンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズ成分、正レンズ成分、負レンズ成分の３つのレンズ成分からなる
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の結像光学系。
ここで、レンズ成分は、光軸上にて空気と接する屈折面が物体側面と像側面の２つのみとなるレンズブロックである。
前記第３サブレンズ群は、負レンズと、前記負レンズよりも像側に配置された正レンズを有する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の結像光学系。
前記第１サブレンズ群は、非球面のレンズ面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の結像光学系。
前記第１サブレンズ群は、１つの正レンズ成分からなり、
前記第２サブレンズ群は、１つの負レンズ成分からなり、
前記第３サブレンズ群は、１つの正レンズ成分からなる
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の結像光学系。
ここで、レンズ成分は、光軸上にて空気と接する屈折面が物体側面と像側面の２つのみとなるレンズブロックである。
前記第３サブレンズ群は、正レンズと負レンズを含む１つの接合レンズからなる
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の結像光学系。
以下の条件式（４）及び（５）を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の結像光学系。
０．８０＜ φ／ｆ＜１．５（４）
４０° ＜２×ω ＜７０° （５）
ただし、
φは、前記結像光学系の入射瞳の最大直径、
ｆは、前記結像光学系の焦点距離、
ωは、前記結像光学系の最大撮影半画角、
である。
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の結像光学系と、
前記結像光学系の像側に配置された撮像素子と、
を有する
ことを特徴とする撮像装置。