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公開番号2025176168
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2025154177,2021146601
出願日2025-09-17,2021-09-09
発明の名称光学系及び撮像装置
出願人株式会社タムロン
代理人
主分類G02B 13/00 20060101AFI20251126BHJP(光学)
要約【課題】小型の撮像システムに好適な小型軽量、高性能、且つ、開放Fnoが2.0より明るい光学系及び撮像装置を提供する。
【解決手段】光学系は、物体側から順に合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群GFと、中央群GMと、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群GRとから構成され、中央群GMは、合焦時に光軸方向に移動する負の屈折力を有する負合焦レンズ群GNと合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する正合焦レンズ群GPとをそれぞれ少なくとも1つ有し、像側レンズ群GRは、物体側に凹面を向けたレンズを少なくとも1枚有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りSが物体側に凹面を向けたレンズより物体側に配置され、所定の条件式を満足する。また、当該光学系と、撮像素子とを備えた撮像装置とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物体側から順に、合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群と、中央群と、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群とから構成され、前記中央群は、合焦時に光軸方向に移動する負の屈折力を有する負合焦レンズ群と合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する正合焦レンズ群とをそれぞれ少なくとも１つ有し、前記像側レンズ群は、物体側に凹面を向けたレンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りが前記物体側に凹面を向けたレンズより物体側に配置され、前記物体側レンズ群の最も物体側に、物体側の面が物体側に凸面を向けたレンズを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）／（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
０．５０＜Ｄｒ／（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
０．６０＜ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ＜２．０２・・・（４）
０．１５＜ｆ／ｆｓ＜１．０５・・・（５）
但し、
ＦＢ：当該光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：当該光学系の無限遠合焦時の最小Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω ：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角
Ｆｎｏ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏ
Ｄｓ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける前記開口絞りの直径
Ｄｒ：前記物体側に凹面を向けたレンズの物体側面から結像面までの距離
ｆｓ：前記開口絞りより物体側に配置されるレンズの無限遠合焦時における合成焦点
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
物体側から順に、合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群と、中央群と、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群とから構成され、前記中央群は、合焦時に光軸方向に移動する負の屈折力を有する負合焦レンズ群と合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する正合焦レンズ群とをそれぞれ少なくとも１つ有し、前記像側レンズ群は、物体側に凹面を向けたレンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りが前記物体側に凹面を向けたレンズより物体側に配置され、前記物体側に凹面を向けたレンズの物体側に配置されるレンズが負の屈折力を有し、最も像側のレンズが、前記物体側に凹面を向けたレンズであり、前記物体側レンズ群の最も物体側に、物体側の面が物体側に凸面を向けたレンズを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）／（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
０．５０＜Ｄｒ／（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
０．６０＜ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ＜２．５０・・・（４）
但し、
ＦＢ：当該光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：当該光学系の無限遠合焦時の最小Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω ：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角
Ｆｎｏ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏ
Ｄｓ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける前記開口絞りの直径
Ｄｒ：前記物体側に凹面を向けたレンズの物体側面から結像面までの距離
【請求項３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の光学系。
０．００＜ｆ／ｆｓ＜１．２０・・・（５）
但し、
ｆｓ：前記開口絞りより物体側に配置されるレンズの無限遠合焦時における合成焦点距離
【請求項４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
１．２０＜ βＮ＜４．００・・・（６）
但し、
βＮ：前記負合焦レンズ群の無限遠合焦時の横倍率
【請求項５】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
－３．００＜ｆＮ／ｆ＜－０．３０・・・（７）
但し、
ｆＮ：前記負合焦レンズ群の焦点距離
【請求項６】
前記負合焦レンズ群が、最も像側の面が像側に凹の形状を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項７】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
０．４０＜ｆＰ／ｆ＜１０．００・・・（８）
但し、
ｆＰ：前記正合焦レンズ群の焦点距離
【請求項８】
前記像側レンズ群は負の屈折力の空気レンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系。
－０．５０＜（Ｃｒｆ＋Ｃｒｒ）/（Ｃｒｆ－Ｃｒｒ）＜４．５０・・・（２）
但し、
Ｃｒｆ：前記空気レンズの物体側面の曲率半径
Ｃｒｒ：前記空気レンズの像側面の曲率半径
【請求項９】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
－１．００＜ｆ／ｆｒ＜３．００・・・（９）
但し、
ｆｒ：前記像側レンズ群の焦点距離
【請求項１０】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学系。
０．５０＜ｆｆ／ｆ＜３．５０・・・（１０）
但し、
ｆｆ：前記物体側レンズ群の焦点距離
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本件発明は、光学系及び撮像装置に関し、特に、固体撮像素子等を用いた小型の撮像装置に好適な光学系及び撮像装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮影装置が普及している。これらの撮像装置に用いられる固体撮像素子の高画素化に伴い、光学系には小型軽量を維持しつつ、高い解像性能が求められるようになってきている。
【０００３】
また、固体撮像素子の大型化に伴い、大きなボケが求められるようになってきている。そのため、光学系には被写界深度の浅い、開放Ｆｎｏが２．０より明るい大口径レンズが求められている。
【０００４】
高い解像性能を有する大口径レンズとして、例えば、第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、Ｆｎｏが１．８より明るい光学系が提案されている（「特許文献１」参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－１６１６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示の撮像装置は高い光学性能を実現しているものの、特許文献１に開示の光学系では、フランジバックが長く、合焦群の重量も重いため、鏡筒全体を小型化する点で好ましくない。
【０００７】
本件発明の課題は、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、開放Ｆｎｏが２．０より明るい大口径の光学系及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る光学系は、物体側から順に、合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群と、中央群と、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群とから構成され、前記中央群は、合焦時に光軸方向に移動する負の屈折力を有する負合焦レンズ群と合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する正合焦レンズ群とをそれぞれ少なくとも１つ有し、前記像側レンズ群は、物体側に凹面を向けたレンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りが前記物体側に凹面を向けたレンズより物体側に配置され、前記物体側レンズ群の最も物体側に、物体側の面が物体側に凸面を向けたレンズを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）／（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
０．５０＜Ｄｒ／（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
０．６０＜ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ＜２．０２・・・（４）
０．１５＜ｆ／ｆｓ＜１．０５・・・（５）
但し、
ＦＢ：当該光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：当該光学系の無限遠合焦時の最小Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω ：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角
Ｆｎｏ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏ
Ｄｓ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける前記開口絞りの直径
Ｄｒ：前記物体側に凹面を向けたレンズの物体側面から結像面までの距離
ｆｓ：前記開口絞りより物体側に配置されるレンズの無限遠合焦時における合成焦点
また、上記課題を解決するため、本発明の他の態様に係る光学系は、物体側から順に、合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群と、中央群と、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群とから構成され、前記中央群は、合焦時に光軸方向に移動する負の屈折力を有する負合焦レンズ群と合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する正合焦レンズ群とをそれぞれ少なくとも１つ有し、前記像側レンズ群は、物体側に凹面を向けたレンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りが前記物体側に凹面を向けたレンズより物体側に配置され、前記物体側に凹面を向けたレンズの物体側に配置されるレンズが負の屈折力を有し、最も像側のレンズが、前記物体側に凹面を向けたレンズであり、前記物体側レンズ群の最も物体側に、物体側の面が物体側に凸面を向けたレンズを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）／（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
０．５０＜Ｄｒ／（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
０．６０＜ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ＜２．５０・・・（４）
但し、
ＦＢ：当該光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：当該光学系の無限遠合焦時の最小Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω ：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角
Ｆｎｏ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏ
Ｄｓ：前記光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける前記開口絞りの直径
Ｄｒ：前記物体側に凹面を向けたレンズの物体側面から結像面までの距離
【０００９】
また、上記課題を解決するため、本件発明に係る撮像装置は、上記記載の光学系と、当該光学系が形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、開放Ｆｎｏが２．０より明るい大口径の光学系及び撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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