JP2015215494A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無限遠物体から近距離物体までの全物体距離にわたり良好なる光学性能が容易に得られる光学系を得ること。【解決手段】 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群より構成され、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に、第１レンズ群と第２レンズ群は、双方のレンズ群の間隔が広がるようにいずれも物体側へ移動し、全系の焦点距離ｆ、第３レンズ群の焦点距離ｆ３を各々適切に設定する。【選択図】 図１

Description

本発明は光学系に関し、例えばスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラそして監視用カメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

従来、撮影倍率が等倍程度の近距離撮影を主目的とした撮像光学系にマクロレンズがある。マクロレンズは、無限遠物体から撮影倍率が等倍程度の近距離までの撮影範囲のうち近距離の撮影時（マクロ撮影時）に高い光学性能が得られるようにレンズ系が設計されている。

一般に、マクロレンズを含む多くの撮像光学系においては撮影倍率が大きくなるにつれて、フォーカシングに伴う諸収差の変動が大きくなり、光学性能が低下してくる。従来フォーカシングの際に複数のレンズ群を独立に移動させ、フォーカシングに際しての諸収差の変動を補正する、所謂フローティング方式を採用した撮像光学系が知られている（特許文献１，２）。

フローティング方式を用いると、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際しての収差変動が少なく、撮影倍率が−１．０倍程度の近接撮影においても良好な光学性能が容易に得られる。

特許文献１の撮影レンズでは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群より構成している。そして無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させながらいずれも物体側へ移動している。

特開２０１１−１４５４３６号公報 特開２０１２−１２３３４０号公報

多くの撮像光学系においては、撮影倍率が−１．０倍程度の近距離撮影になると、球面収差等の諸収差が増大してくる。このため、フォーカシングに際して２つ以上のレンズ群を移動させるフローティング方式は近距離撮影の際の収差変動を軽減するのに大変有効である。

しかしながらフォーカシングに際して収差変動を軽減し、全物体距離において高い光学性能を得るには、適切なフローティング方式を用いること、かつレンズ構成全体を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、全系が大型化し、又、フォーカシングに伴う諸収差の変動が増大し、全物体距離及び画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。

本発明は、無限遠物体から近距離物体までの全物体距離にわたり良好なる光学性能が容易に得られる光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群より構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がるように、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が物体側へ移動し、
全系の焦点距離をｆ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．５＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．５
なる条件式を満たすことを特徴としている。

本発明によれば、無限遠物体から近距離物体までの全物体距離にわたり良好なる光学性能が容易に得られる光学系が得られる。

（Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−０．５倍のときと、結像倍率−１．０倍のときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１の光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．５倍のときと、結像倍率−１．０倍のときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例２の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−０．５倍のときと、結像倍率−１．０倍のときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例２の光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．５倍のときと、結像倍率−１．０倍のときの収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例３の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−０．５倍のときと、結像倍率−１．０倍のときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例３の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−０．５倍のときと、結像倍率−１．０倍のときの収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の光学系は、デジタルカメラ、ＴＶカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系として好適なものである。

本発明の光学系は、物体側より像側へ順に、正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の第３レンズ群より構成されている。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群は、双方のレンズ群の間隔が広くなるようにいずれも物体側へ移動する。

図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本発明の実施例１の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときと、結像倍率が−１．０倍のときのレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例１の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときと、結像倍率が−１．０倍のときの収差図である。実施例１は開口比３．５、半画角２３．７７度程度の光学系である。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本発明の実施例２の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときと、結像倍率が−１．０倍のときのレンズ断面図である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例２の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときと、結像倍率が−１．０倍のときの収差図である。実施例２は開口比３．５、半画角２０．０４度程度の光学系である。

図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本発明の実施例３の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときと、結像倍率が−１．０倍のときのレンズ断面図である。図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例３の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときと、結像倍率が−１．０倍のときの収差図である。実施例３は開口比３．５、半画角２４．０１度程度の光学系である。図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。

レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｂｉは第ｉレンズ群を示す。レンズ断面図において、ＬＡは光学系である。Ｂ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｂ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は負の屈折力の第３レンズ群である。

ＳＰは開放Ｆナンバーの光束を決定（制限）する開口絞りである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、光学系ＬＡをデジタルカメラやＴＶカメラ等の撮像装置用の撮像光学系として使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラ等の撮像装置用の撮像光学系として使用する際には、フィルム面に相当する。矢印は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング（合焦）に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。

各実施例の光学系ＬＡでは、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の間隔が広がるように、第１レンズ群Ｂ１及び第２レンズ群Ｂ２が物体側へ移動する。ここで、レンズ群は、フォーカシングに際して一体的に移動するレンズ要素であり、１枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。

収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ｈｇｔは像高であり、光線追跡値による像高である。球面収差図において、実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、２点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図で実線はｄ線におけるサジタル像面、点線はｄ線におけるメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図において２点鎖線はｇ線である。尚、以下の各実施例において無限遠物体に合焦した状態と結像倍率が−１．０倍の状態は合焦用の第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのフォーカス位置をいう。

一般に撮像光学系（マクロレンズ）においては、撮影倍率βの変化に伴い、実行ＦナンバーＦｅｆが、
Ｆｅｆ＝（１−β）・Ｆｎｏ
の式に従って変化していく。

ここで、Ｆｎｏは、撮像光学系の無限状態におけるＦナンバーである。各実施例では撮影倍率の変化に対する軸上光線の変化に伴い、開口絞りＳＰの開口径を変化させて、絞り開口径を小さくすることにより、不要な光線をカットしている。最至近物体に合焦（フォーカス）したときの像倍率をβとしたとき、以下の条件式を満たすことが望ましい。
（−β）≧０．５

上記条件式は、最至近の物点に合焦したときの像倍率を規定したものである。この条件式の下限値を下回ると、撮像光学系としての効果が十分発揮できなくなるため好ましくない。また、各実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を０．７５にすることが好ましい。また、本発明の各実施例では、
（−β）＝１．０
としている。

所定の結像倍率を確保し、諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｂ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｂ３を有するレンズ構成としている。第１レンズ群Ｂ１と、第２レンズ群Ｂ２が正の屈折力を有し、第３レンズ群Ｂ３が負の屈折力を有するレンズ構成とすることによって、レンズ全長の短いコンパクトな光学系を得ている。また、各レンズ群の屈折力配置を適切に設定することで全系のバックフォーカスの長さが適正な値となるようにしている。

さらに、第１レンズ群Ｂ１を物体側から像側へ順に、負レンズＧ１Ｆｎと正レンズＧ１Ｆｐの２枚のレンズにより構成することで、全体をよりコンパクトな構成にしている。
ここでレンズ成分とは、単一のレンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズを意味する。

実施例１，２では無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２を双方の間隔が広くなるようにいずれも物体側へ移動している。尚、実施例３ではフォーカシングに際して第１レンズ群Ｂ１乃至第３レンズ群Ｂ３が移動する。

これにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に第２レンズ群Ｂ２に入射する光線の入射高さを低く抑えている。それと同時に、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２を一体で繰り出す方式に比べて、第２レンズ群Ｂ２に入射する光線の入射角度を小さくすることが容易となり、これによって諸収差、特にコマ収差を効率よく補正している。

また、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２を一体で繰り出した場合、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、球面収差がマイナス方向に増大する。このため、近距離物体へのフォーカシングに関しては、良好なる光学性能を得ることが困難になる。これに対して各実施例では第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２のレンズ群間隔を変化させるフローティング方式を採用している。これにより、第１レンズ群Ｂ１より発生する球面収差を第２レンズ群Ｂ２より発生する逆符号の球面収差により効果的に打ち消すことで第２レンズ群Ｂ２より発生する球面収差を良好に補正している。

フォーカシングに際して、第２レンズ群Ｂ２が開口絞りＳＰと共に（一体的に）移動する構成とし、近距離物体にフォーカシングする際、絞り込みによる周辺照度の低下防いでいる。さらに、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の間隔が広がるように双方を物体側へ移動させることで、近距離物体にフォーカスしたときに画面周辺部で発生する（下線）フレアを効果的に抑制している。

そして、フォーカシングに際し、実施例１，２では第３レンズ群Ｂ３を撮像面に対して固定として、鏡筒構造の簡素化を図り、堅牢性を向上させつつ、機構部品の簡素化を図っている。尚、実施例３では無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側に凸状の軌跡で移動する。

各実施例において、全系の焦点距離をｆ、第３レンズ群Ｂ３の焦点距離をｆ３とする。このとき、
０．５＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．５ ・・・（１）
なる条件式を満たす。

条件式（１）は、第３レンズ群Ｂ３の焦点距離ｆ３を、全系の焦点距離ｆで規定した式である。ここで、全系の焦点距離ｆは、無限遠物体にフォーカスしているときの値である。条件式（１）の上限を超えて第３レンズ群Ｂ３の負の屈折力が弱くなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）が長くなり、全系が大型化してくる。さらに、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、球面収差の変動が大きくなってくる。

条件式（１）の下限を超えて第３レンズ群Ｂ３の負の屈折力が強くなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）、レンズ全長は短縮されるが、近距離物体へのフォーカシングに際して像面湾曲が大きくなる、また、糸巻き型の歪曲収差が増大してくる。各実施例において更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．０＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．４ ・・・（１ａ）

条件式（１ａ）を満たすと、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、球面収差の発生を軽減し、かつ像面湾曲の変動を軽減しつつ、レンズ全長の短縮を図ることが容易となる。更に好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．５＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．２ ・・・（１ｂ）

以上のように各レンズ群のレンズ構成を適切にしつつ、条件式（１）を満たすことにより、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が得られ、しかも近距離物体において高い光学性能を有する光学系を得ている。

各実施例において更に好ましくは次の条件式を満足するのが良い。第１レンズ群Ｂ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｂ２の焦点距離をｆ２とする。第１レンズ群Ｂ１は物体側から像側へ順に、負レンズＧ１Ｆｎ、正レンズＧ１Ｆｐよりなり、負レンズＧ１Ｆｎの焦点距離をｆ１ｎ、正レンズＧ１Ｆｐの焦点距離をｆ１ｐとする。第３レンズ群Ｂ３の焦点距離をｆ３とする。

第３レンズ群Ｂ３は物体側から像側へ順に正レンズＧ３Ｆｐ、負レンズＧ３Ｆｎよりなり、正レンズＧ３Ｆｐの焦点距離をｆ３ｐ、負レンズＧ３Ｆｎの焦点距離をｆ３ｎとする。無限遠物体にフォーカスしているときの第３レンズ群Ｂ３の横倍率をβ３とする。負レンズＧ３Ｆｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ３２とする。光学系は開口絞りＳＰを有し、光学系の結像倍率が−０．５倍のときのレンズ全長をＴＬｈ、光学系の結像倍率が−０．５倍のときの開口絞りＳＰから像面までの距離をＤＳＰｈとする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

１．１＜ｆ１／ｆ２＜３．０ ・・・（２）
０．８＜ｆ１／ｆ＜２．２ ・・・（３）
０．２＜｜ｆ１ｐ／ｆ１ｎ｜＜０．７ ・・・（４）
０．１＜ｆ３ｎ／ｆ３＜０．７ ・・・（５）
１．４＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜２．２ ・・・（６）
１．１＜｜β３｜＜１．７ ・・・（７）
−２．０＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜−０．８ ・・・（８）
０．６＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．９ ・・・（９）

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。第１レンズ群Ｂ１は、最も物体側に、物体側に比べ像側の面の曲率が大きい（曲率半径が小さい）負レンズ（負レンズ成分）を配置している。第１レンズ群Ｂ１は、軸外主光線を開口絞りＳＰの中心に瞳結像させる役割を持っており、特に軸外主光線の屈折力が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。

そこで各実施例では、通常の広画角の撮影レンズと同様、最も物体側のレンズの有効径の増大を軽減することができるように負レンズＧ１Ｆｎを配置している。さらに、負レンズＧ１Ｆｎのレンズ形状を適切に設定することにより、非点収差と歪曲収差をバランス良く補正し、全系の小型化を図っている。第３レンズ群Ｂ３は、最も像側に負レンズＧ３Ｆｎを配置することが望ましい。

第３レンズ群Ｂ３の最も像側の負レンズＧ３Ｆｎは、像側に凸形状のメニスカス形状とするのが良く、これにより、無限遠物体にフォーカスしているときの歪曲収差等の軸外収差を良好に補正し、かつ全系の小型化を図りつつ高い光学性能を得ている。さらに第３レンズ群Ｂ３は、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズの２枚のレンズ構成とすることでフォーカシングに伴う像面湾曲の変動や非点収差を軽減している。そして、第３レンズ群Ｂ３の主点位置を像側へ近づけて、レンズ全長の短縮を容易にしている。

条件式（２）は、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１を第２レンズ群Ｂ２の焦点距離ｆ２で規定したもので、フォーカス用のレンズ群の移動量とフォーカシングに際しての球面収差の変動を適正化したものである。条件式（２）の上限を超えると、第１レンズ群Ｂ１の正の屈折力が弱くなり、近距離物体へフォーカシングする際、第１レンズ群Ｂ１の移動量が増大する。また第２レンズ群Ｂ２の正の屈折力が強くなり、球面収差が増大し、その補正が難しくなる。条件式（２）の下限を超えると、無限遠物体にフォーカスしているとき球面収差および像面湾曲の補正が難しくなる。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１を全系の焦点距離ｆで規定したもので、フォーカス用の第１レンズ群Ｂ１の屈折力に対する第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３よりなる後群の拡大倍率を適正化している。条件式（３）の上限を超えると、後群の拡大倍率が大きくなり、フォーカシングによる収差変動が増大してくる。条件式（３）の下限を超えると、近距離物体へフォーカシングする際の球面収差が増大してくる。

条件式（４）は、第１レンズ群Ｂ１の最も像側の正レンズＧ１Ｆｐの焦点距離ｆ１ｐを第１レンズ群Ｂ１の最も物体側の負レンズＧ１Ｆｎの焦点距離ｆ１ｎで規定したもので、第１レンズ群Ｂ１中の屈折力配分を規定している。条件式（４）の上限を超えると、正レンズＧ１Ｆｐの正の屈折力が相対的に弱くなり、高い撮影倍率を得る際、全系が大型化してくる。条件式（４）の下限を超えると、正レンズＧ１Ｆｐの正の屈折力が相対的に強くなり、近距離物体へフォーカシングする際、軸外の主光線より下側の光線（下線）でコマ収差が多く発生してくる。

条件式（５）は、第３レンズ群Ｂ３の最も像側の負レンズＧ３Ｆｎの焦点距離ｆ３ｎを第３レンズ群Ｂ３の焦点距離ｆ３で規定したもので、第３レンズ群Ｂ３中の屈折力配分を規定している。条件式（５）の上限を超えて、負レンズＧ３Ｆｎの負の屈折力が相対的に弱くなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）、レンズ全長が増大してくる。条件式（５）の下限を超えて、負レンズＧ３Ｆｎの負の屈折力が相対的に強くなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）、歪曲収差と像面湾曲を良好に補正することが難しくなる。

条件式（６）は、第３レンズ群Ｂ３の最も物体側の正レンズＧ３Ｆｐの焦点距離ｆ３ｐを第３レンズ群Ｂ３の最も像側の負レンズＧ３Ｆｎの焦点距離ｆ３ｎで規定したもので、第３レンズ群Ｂ３中の屈折力配分を規定している。条件式（６）の上限を超えて、負レンズＧ３Ｆｎの負の屈折力が相対的に強くなると、像面湾曲がオーバーへ倒れてくる。条件式（６）の下限を超えて、負レンズＧ３Ｆｎの負の屈折力が相対的に弱くなると、歪曲収差と倍率色収差を良好に補正することが難しくなる。

条件式（７）は、無限遠物体にフォーカスしているときの第３レンズ群Ｂ３の横倍率β３を規定したものである。条件式（７）の上限を超えると、第１ンズ群Ｂ１および第２レンズ群Ｂ２の収差分担が増え、近距離物体へフォーカシングする際、収差変動が増加してくる。条件式（７）の下限を超えると、第３レンズ群Ｂ３に入射する軸外光線の入射高さが高くなり、レンズ外径が大型化してくる。

条件式（８）は、第３レンズ群Ｂ３の最も像側の負レンズＧ３Ｆｎのレンズ形状（シェープファクタ）を規定した式であり、主に、像面湾曲と歪曲を良好に補正するためのものである。条件式（８）の上限を超えると、負レンズＧ３Ｆｎの物体側のレンズ面の曲率半径が大きくなり、像面湾曲を補正するのが困難になる。条件式（８）の下限を超えると、負レンズＧ３Ｆｎの像側のレンズ面の曲率半径が大きくなり、第１レンズ群Ｂ１より発生する歪曲収差を補正するのが難しくなり、これを補正するには、レンズ枚数を増加しなければならず、全系が大型化してくる。

条件式（９）は、結像倍率が−０．５倍のときにおける開口絞りの位置を適正化したものである。広画角化を図った際、前玉（第１レンズ群Ｂ１）の径方向の増大が課題となるが、条件式（９）を満たすことにより、周辺画角の光束の中心が開口絞りの中心近傍を通らない所謂片絞り状態を招かずに、前玉の径方向の小型化と広画角化を容易にしてくる。条件式（９）の上限を超えると、入射瞳位置が前玉に近くなり、第３レンズ群Ｂ３の径方向が大型化してくる。

条件式（９）の下限を超えると、近距離物体にフォーカシングしたときに第１レンズ群Ｂ１に入射する軸外光束が光軸から離れ、第１レンズ群Ｂ１が径方向に増大してくる。更に好ましくは条件式（２）乃至（９）は、次の数値範囲を満足するのが良い。

１．２＜ｆ１／ｆ２＜２．８ ・・・（２ａ）
０．９＜ｆ１／ｆ＜２．０ ・・・（３ａ）
０．３＜｜ｆ１ｐ／ｆ１ｎ｜＜０．６ ・・・（４ａ）
０．２＜ｆ３ｎ／ｆ３＜０．６ ・・・（５ａ）
１．５＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜２．０ ・・・（６ａ）
１．２＜｜β３｜＜１．６ ・・・（７ａ）
−１．７＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜−１．０ ・・・（８ａ）
０．７０＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．８５・・・（９ａ）

条件式（２ａ）を満たすことにより、第２レンズ群Ｂ２の屈折力分担がより適正となり、近距離物体にフォーカシングしたときの球面収差のを増大を軽減することが容易になる。条件式（３ａ）を満たすことにより、後群の拡大倍率がより適正となり、撮影倍率を高めた際、球面収差と像面湾曲のフォーカシングに際しての変動を軽減するのが容易になる。条件式（４ａ）を満たすことにより、高い撮影倍率を維持しつつレンズ全長の短縮が容易になる。

条件式（５ａ）を満たすことにより、レンズ全長の短縮と像面湾曲の補正が容易になる。条件式（６ａ）を満たすことにより、広画角化を図った際の倍率色収差の補正が容易になる。条件式（７ａ）を満たすことにより、第３レンズ群Ｂ３のレンズ外径の増大を軽減しつつ、近距離物体にフォーカシングしたときの像面湾曲の増大を軽減するのが容易になる。条件式（８ａ）を満たすことにより、バックフォーカスの長さを適正に保つことが容易となり、また、像面湾曲のフォーカシングに際しての変動を少なくすることができる。

条件式（９ａ）を満たすことにより、前玉有効径の大型化を防止しつつ、周辺光量の低下を抑えることが容易になる。さらに、好ましくは条件式（２ａ）乃至（９ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．３＜ｆ１／ｆ２＜２．６ ・・・（２ｂ）
１．０＜ｆ１／ｆ＜１．９ ・・・（３ｂ）
０．３５＜｜ｆ１ｐ／ｆ１ｎ｜＜０．５８ ・・・（４ｂ）
０．２２＜ｆ３ｎ／ｆ３＜０．４５ ・・・（５ｂ）
１．６＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜１．９ ・・・（６ｂ）
１．２４＜｜β３｜＜１．４５ ・・・（７ｂ）
−１．２＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜−１．１ ・・・（８ｂ）
０．７４＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．７９ ・・・（９ｂ）

各実施例において、第１レンズ群Ｂ１は物体側から像側へ順に、負レンズ成分、正レンズ成分より構成されている。また、第２レンズ群Ｂ２は物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズ、開口絞り、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成されている。これにより、全系の光学性能を良好に維持しつつ、フォーカシングに際しての収差変動を軽減している。また、像ぶれ補正に際して、第２レンズ群Ｂ２に含まれる正レンズの中で最も物体側に配置された正レンズが、光軸に対して垂直成分を持つ方向に移動する。これにより、迅速なる像ぶれ補正を容易にしている。

次に本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルカメラの実施例を図７を用いて説明する。図７において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至３で説明したいずれかの光学系によって構成された撮像光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。尚、各実施例の光学系は投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。

次に本発明の光学系の実施例１乃至３に対応する数値実施例１乃至３を示す。数値実施例において、ｉは物体側から数えた面番号を示す。ｒｉは物体側より順に、第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目のレンズ厚又は空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは第ｉ番目のレンズの材質のｄ線の屈折率とアッベ数である。間隔が可変のところは物体距離（撮像倍率）が変化したときの値である。

又前述の各条件式と実施例１から３の関係をそれぞれ表１に示す。（絞り）は光束を制限する部材を意味している。焦点距離とＦナンバーを示す。又画角は半画角を示し、光線追跡値による画角を示す。ＢＦはバックフォーカスである。レンズ全長は無限遠物体にフォーカスしているときの第１レンズ面から像面までの距離である。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 17.070 1.20 1.72000 50.2
2 11.793 0.91
3 17.593 2.38 1.88300 40.8
4 316.161 (可変)
5 -149.095 1.00 1.60311 60.6
6 15.929 2.09
7 45.274 1.46 1.48749 70.2
8 -33.522 2.23
9(絞り) ∞ 2.50
10 -12.956 1.00 1.84666 23.8
11 66.538 0.41
12 -95.604 3.63 1.88300 40.8
13 -14.810 2.20
14 61.507 4.09 1.62299 58.2
15 -18.951 (可変)
16 -36.208 2.35 1.83481 42.7
17 -18.485 2.40
18 -15.780 1.50 1.71300 53.9
19 -200.000 18.44
像面 ∞

各種データ

焦点距離 31.01
Fナンバー 3.50
半画角（度） 23.77
像高 13.66
レンズ全長 54.98
BF 18.44

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 4 1.34 2.47 4.13
d15 3.87 12.69 22.11
d19 18.44 5.19 -4.95

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 33.58
2 5 25.25
3 16 -58.79

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 10.252 0.70 1.72000 50.2
2 6.838 1.27
3 12.959 1.92 1.83481 42.7
4 91.475 (可変)
5 101.999 0.60 1.60311 60.6
6 9.157 2.11
7 48.244 1.17 1.48749 70.2
8 -23.290 1.40
9(絞り) ∞ 1.45
10 -12.047 0.60 1.80518 25.4
11 101.344 2.62 1.77250 49.6
12 -9.527 0.20
13 55.617 1.58 1.58313 59.4
14 -21.780 (可変)
15 -21.494 1.77 1.83481 42.7
16 -11.753 1.79
17 -9.907 0.80 1.71300 53.9
18 -116.000 14.25
像面 ∞

各種データ

焦点距離 21.77
Fナンバー 3.50
半画角（度） 20.04
像高 7.94
レンズ全長 39.45
BF 14.25

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 4 1.82 2.49 3.24
d14 3.38 8.86 14.52

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.28
2 5 16.39
3 15 -34.22

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 26.026 1.80 1.72000 50.2
2 17.546 3.78
3 25.355 3.15 1.80400 46.6
4 119.256 (可変)
5 -67.128 1.00 1.60311 60.6
6 20.751 2.24
7 52.038 2.45 1.48749 70.2
8 -27.833 3.57
9(絞り) ∞ 4.50
10 -19.073 1.50 1.69895 30.1
11 114.855 5.60 1.77250 49.6
12 -20.605 0.20
13 336.507 3.87 1.59522 67.7
14 -45.879 (可変)
15 -64.240 2.84 1.83481 42.7
16 -30.450 4.14
17 -24.892 2.00 1.69680 55.5
18 -320.000 (可変)
像面 ∞

各種データ

焦点距離 48.58
Fナンバー 3.50
半画角（度） 24.01
像高 21.64
レンズ全長 85.71
BF 27.79

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 4 5.93 7.74 9.87
d14 9.35 26.21 41.80
d18 27.79 26.13 27.12

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 74.36
2 5 45.03
3 15 -102.77

Ｂ１ 第１レンズ群 Ｂ２ 第２レンズ群 Ｂ３ 第３レンズ群
Ｇ１Ｆｎ 第１レンズ群に含まれる負レンズ Ｇ１Ｆｐ 第１レンズ群に含まれる正レンズ ＬＡ 光学系 ＳＰ 開口絞り

Claims (15)

1. 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群より構成され、
   無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がるように、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が物体側へ移動し、
   全系の焦点距離をｆ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   ０．５＜｜ｆ３｜／ｆ＜２．５
   なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
2. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   １．１＜ｆ１／ｆ２＜３．０
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．８＜ｆ１／ｆ＜２．２
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
4. 前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に、負レンズＧ１Ｆｎ、正レンズＧ１Ｆｐよりなり、前記負レンズＧ１Ｆｎの焦点距離をｆ１ｎ、前記正レンズＧ１Ｆｐの焦点距離をｆ１ｐとするとき、
   ０．２＜｜ｆ１ｐ／ｆ１ｎ｜＜０．７
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。
5. 前記第３レンズ群は最も像側に負レンズＧ３Ｆｎを有し、該負レンズＧ３Ｆｎの焦点距離をｆ３ｎとするとき、
   ０．１＜ｆ３ｎ／ｆ３＜０．７
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
6. 前記第３レンズ群は物体側から像側へ順に正レンズＧ３Ｆｐ、負レンズＧ３Ｆｎよりなり、前記正レンズＧ３Ｆｐの焦点距離をｆ３ｐ、前記負レンズＧ３Ｆｎの焦点距離をｆ３ｎとするとき、
   １．４＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜２．２
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
7. 無限遠物体にフォーカスしているときの前記第３レンズ群の横倍率をβ３とするとき、
   １．１＜｜β３｜＜１．７
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
8. 前記第３レンズ群は最も像側に負レンズＧ３Ｆｎを有し、該負レンズＧ３Ｆｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ３２とするとき、
   −２．０＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜−０．８
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
9. 前記光学系は開口絞りを有し、前記光学系の結像倍率が−０．５倍のときのレンズ全長をＴＬｈ、前記光学系の結像倍率が−０．５倍のときの前記開口絞りから像面までの距離をＤＳＰｈとするとき、
   ０．６＜ＤＳＰｈ／ＴＬｈ＜０．９
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
10. 前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に、単一の負レンズ又は複数のレンズを接合した負の接合レンズ、単一の正レンズ又は複数のレンズを接合した正の接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
11. フォーカシングに際して前記第２レンズ群と一体的に移動する開口絞りが、前記第２レンズ群に含まれることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系。
12. 前記第２レンズ群は物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズ、開口絞り、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
13. 前記第２レンズ群に含まれる正レンズの中で最も物体側に配置された正レンズが、像ぶれ補正に際して、光軸に対して垂直成分を持つ方向に移動することを特徴とする請求項１２に記載の光学系。
14. 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第３レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光学系と、該光学系によって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。