JP2016161650A

JP2016161650A - 光学系及び撮像装置

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Publication number: JP2016161650A
Application number: JP2015038267A
Authority: JP
Inventors: 山中　久幸; Hisayuki Yamanaka; 久幸山中; 圭介岡田; Keisuke Okada; 隆彦坂井; Takahiko Sakai; 岩澤　嘉人; Yoshito Iwazawa; 嘉人岩澤
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: CN105929525A; CN105929525B; JP6462415B2; US20160252706A1; US9645353B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することにある。【解決手段】上記課題を解決するため、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成され、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に固定し、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、所定の条件を満足させた光学系とする。【選択図】図１

Description

本件発明は、光学系及び撮像装置に関し、特に、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像装置に好適な光学系及び当該光学系を備えた撮像装置に関する。

従来より、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。特に、近年の撮像光学系の高性能化、小型化等に伴い、小型の撮像システムの普及が急速に進んでいる。

このような小型の撮像システムでは、より一層の高性能化及び小型化が求められると共に、特に、単焦点光学系では大口径化に対する要望が大きい。例えば、特許文献１には、至近性能の良好な小型のＦｎｏが２．８より小さい大口径単焦点光学系が開示されている。

特開平７−１９９０６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光学系では、色収差の補正が不十分であり、高性能化が十分であるとはいえない。
そこで、本発明の課題は、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本件発明に係る光学系は、物体側から順に、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レンズ群とから構成され、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群を光軸方向固定し、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、下記条件を満足することを特徴とする。

１．９０＜Ｎｄ１・・・（１）
０＜Ｃｒ１ｆ／ｆ・・・（２）

但し、
Ｎｄ１：前記第１レンズ群において最も物体側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
Ｃｒ１ｆ：前記第１レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
ｆ：当該光学系全系の焦点距離
である。

また、本件発明の撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像面側に、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。

本件発明によれば、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することができる。

本件発明の実施例１の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。実施例１の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例２の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。実施例２の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例３の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。実施例３の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例４の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。実施例４の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例５の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。実施例５の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例６の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。実施例６の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

以下、本件発明に係る光学系及び撮像装置の実施の形態を説明する。

１．光学系
１−１．光学系の構成
本件発明に係る光学系は、物体側から順に、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レンズ群とから構成され、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群を光軸方向に固定し、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、後述する条件式（１）及び条件式（２）で表される条件を満足することを特徴とする。まず、本件発明に係る光学系の光学系の構成について説明する。

本件発明に係る光学系は、物体側から順に、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レンズ群とから構成され、像面側に配置される第２レンズ群と第３レンズ群とにより光束を集光することができるため、大口径化を図ることができる。

また、本件発明では、第１レンズ群と第３レンズ群とを光軸方向に固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行う。当該光学系を構成する第１レンズ群から第３レンズ群のうち、一部のレンズ群である第２レンズ群のみを移動させるため、合焦群の小型化及び軽量化を図り、当該光学系の鏡筒構成を含めた全体の小型化及び軽量化を図ることができる。また、合焦群を移動させるための負荷を小さくすることができ、迅速な合焦動作を行わせることができる。

以下、各レンズ群の構成について説明する。

（１）第１レンズ群
第１レンズ群は、後述する条件式（１）及び条件式（２）を満足する限り、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。本件発明において、第１レンズ群の屈折力は正でも良く、負でも良い。本件発明において、第１レンズ群の屈折力が正及び負のいずれであっても、本件発明の効果を得ることができる。なお、条件式に関する事項、より好ましいレンズ構成等については後述する。他のレンズ群についても同様である。

（２）第２レンズ群
第２レンズ群は、正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではないが、負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。正の屈折力を有する第２レンズ群内に、負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚配置することにより、合焦時における第２レンズ群の移動に伴う色収差の変動を抑制することができ、被写体との距離によらず優れた結像性能を得ることができる。

（３）第３レンズ群
第３レンズ群は、正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではないが、負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。正の屈折力を有する第３レンズ群内に、負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚配置することにより、第３レンズ群における色収差発生を抑制することができ、良好な結像性能を実現することができる。

また、第３レンズ群において、最も像面側に配置される面が、像面側に凸の形状を有することが好ましい。当該光学系における最終面を像面側に凸の形状とすることにより、最終面において光束を集光させることができ、当該光学系のレンズ径を大きくすることなく、大口径化を実現することができる。

（４）防振群
本件発明に係る光学系において、上述した第１レンズ群〜第３レンズ群のうち、いずれかのレンズ群の全体又は一部を光軸に垂直方向に移動させて、撮像時の振動等に起因する回転ブレ等を補正する防振群として用いてもよい。

１−２．条件式
次に、本件発明に係る光学系が満足すべき条件、又は、満足することが好ましい条件について説明する。

まず、本件発明に係る光学系は、以下の条件式（１）及び条件式（２）で表される条件を満足するものとする。

但し、
Ｎｄ１：第１レンズ群において最も物体側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
Ｃｒ１ｆ：第１レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
ｆ：当該光学系全系の焦点距離
である。

１−２−１．条件式（１）
上記条件式（１）は、第１レンズ群において最も物体側に配置されるレンズ（材料）のｄ線における屈折率を規定する式である。条件式（１）を満足する場合、第１レンズ群において最も物体側に配置されるレンズの屈折率が適切な値となり、像面湾曲を良好に補正することができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系を得ることができる。

これに対して、条件式（１）の数値が下限値以下になると、第１レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの屈折率が小さく、像面湾曲を補正することが困難になるため、好ましくない。

これらの効果を得る上で、第１レンズ群において、最も物体側に配置されるレンズが、下記の条件式（１）’を満足することが好ましく、条件式（１）’’を満足することがより好ましく、条件式（１）’’’を満足することがさらに好ましい。

１．９２＜Ｎｄ１・・・（１）’
１．９４＜Ｎｄ１・・・（１）’’
１．９５＜Ｎｄ１・・・（１）’’’

１−２−２．条件式（２）
本件発明に係る光学系では、第１レンズ群において、最も物体側に配置される面が下記条件を満足することが好ましい。

０＜Ｃｒ１ｆ／ｆ・・・（２）
但し、
Ｃｒ１ｆ：第１レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
である。

条件式（２）は、第１レンズ群において、最も物体側に配置される面の曲率半径を規定する式である。条件式（２）を満足する場合、第１レンズ群において、最も物体側に配置される面が物体側に凸の形状となり、少ないレンズ枚数で歪曲収差や像面湾曲の補正を良好に行うことができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系を得ることができる。

これに対して、条件式（２）を満足しない場合、すなわち、第１レンズ群において最も物体側に配置される面が平面又は物体側に凹の形状となる場合、少ないレンズ枚数で歪曲収差や像面湾曲の補正が困難になるため、好ましくない。

これらの効果を得る上で、第１レンズ群において最も物体側に配置される面が、下記の条件式（２）’を満足することが好ましく、条件式（２）’’を満足することがより好ましく、条件式（２）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（２）’’’’を満足することが最も好ましい。

０．２＜Ｃｒ１ｆ／ｆ＜２０．０・・・（２）’
０．３＜Ｃｒ１ｆ／ｆ＜１０．０・・・（２）’’
０．４＜Ｃｒ１ｆ／ｆ＜５．０・・・（２）’’’
０．５＜Ｃｒ１ｆ／ｆ＜３．０・・・（２）’’’’

１−２−３．条件式（３）
本件発明に係る光学系では、第１レンズ群において、最も像面側に配置される面が下記条件を満足することが好ましい。

０＜Ｃｒ１ｒ／ｆ・・・（３）
但し、
Ｃｒ１ｒ：第１レンズ群において、最も像面側に配置される面の曲率半径
である。

条件式（３）は、第１レンズ群において、最も像面側に配置される面の曲率半径を規定する式である。条件式（３）を満足する場合、第１レンズ群において、最も像面側に配置される面が物体側に凸の形状となり、像面湾曲の補正を良好に行うことができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系を得ることがより容易になる。

これに対して、条件式（３）を満足しない場合、第１レンズ群において最も像面側に配置される面が平面又は物体側に凹の形状となり、像面湾曲の補正が困難になり、光学系の小型化も困難になる。

これらの効果を得る上で、第１レンズ群において最も像面側に配置される面が、下記の条件式（３）’を満足することが好ましく、条件式（３）’’を満足することがより好ましく、条件式（３）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（３）’’’’を満足することが最も好ましい。

０．１０＜Ｃｒ１ｒ／ｆ＜３．００・・・（３）’
０．２０＜Ｃｒ１ｒ／ｆ＜１．６０・・・（３）’’
０．２５＜Ｃｒ１ｒ／ｆ＜１．２０・・・（３）’’’
０．２５＜Ｃｒ１ｒ／ｆ＜０．８０・・・（３）’’’’

１−２−４．条件式（４）
本件発明に係る光学系において、第２レンズ群が下記条件を満足することが好ましい。

０．４＜ｆ２／ｆ＜３．０・・・（４）
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
である。

条件式（４）は、当該光学系全系の焦点距離に対する第２レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（４）を満足する場合、合焦時の第２レンズ群の移動量を小さくすることができ、光学全長方向における当該光学系の小型化を図ることができる。また、条件式（４）を満足する場合、第２レンズ群の焦点距離、すなわち屈折力が適正な範囲内となり、合焦時における第２レンズ群の位置変化に伴う収差変動を抑制することができ、より少ないレンズ枚数で物体距離によらず良好な結像性能を実現することができる。

これに対して、条件式（４）の数値が上限値以上になると、すなわち第２レンズ群の焦点距離が大きく、すなわち、第２レンズ群の屈折力が小さく、合焦時における第２レンズ群の移動量が大きくなる。このため、光学全長が大きくなり、好ましくない。また、条件式（４）の数値が下限値以下になると、第２レンズ群の焦点距離が小さく、すなわち、第２レンズ群の屈折力が大きく、合焦時における第２レンズ群の位置変化に伴う収差変動が大きく、収差発生量も大きくなる。このため、良好な結像性能を得るには、収差補正のためのレンズ枚数を要し、光学全長が大きくなるため、好ましくない。

これらの効果を得る上で、第２レンズ群が下記の条件式（４）’を満足することが好ましく、条件式（４）’’を満足することがより好ましく、条件式（４）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（４）’’’’を満足することが最も好ましい。

０．５＜ｆ２／ｆ＜２．０・・・（４）’
０．５＜ｆ２／ｆ＜１．２・・・（４）’’
０．５＜ｆ２／ｆ＜１．１・・・（４）’’’
０．５＜ｆ２／ｆ＜１．０・・・（４）’’’’

１−２−５．条件式（５）
本件発明に係る光学系において、第２レンズ群において最も物体側に配置される面が下記条件を満足することが好ましい。

０＜Ｃｒ２ｆ／ｆ・・・（５）
但し、
Ｃｒ２ｆ：第２レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
ｆ：当該光学系全系の焦点距離
である。

条件式（５）は、当該光学系全系の焦点距離に対する第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径の比を規定する式である。条件式（５）を満足する場合、第２レンズ群の最も物体側の面が物体側に凸の形状となり、球面収差や像面湾曲の補正を良好に行うことができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系を得ることがより容易になる。

これに対して、条件式（５）を満足しない場合、すなわち第２レンズ群において最も物体側に配置される面が平面又は物体側に凹の形状となり、少ないレンズ枚数で球面収差や像面湾曲の補正が困難になるため、好ましくない。

これらの効果を得る上で、第２レンズ群において最も物体側に配置される面が、下記の条件式（５）’を満足することが好ましく、条件式（５）’’を満足することがより好ましく、条件式（５）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（５）’’’’を満足することが最も好ましい。

０．１０＜Ｃｒ２ｆ／ｆ＜３．００・・・（５）’
０．２０＜Ｃｒ２ｆ／ｆ＜１．００・・・（５）’’
０．２５＜Ｃｒ２ｆ／ｆ＜０．８０・・・（５）’’’
０．２５＜Ｃｒ２ｆ／ｆ＜０．６０・・・（５）’’’’

１−２−６．条件式（６）
本件発明に係る光学系では、第１レンズ群において、最も像側に配置される面と、第２レンズ群において最も物体側に配置される面とが下記条件を満足することが好ましい。

０．６５＜Ｃｒ２ｆ／Ｃｒ１ｒ＜２．００・・・（６）
但し、
Ｃｒ１ｒ：第１レンズ群において最も像側に配置される面の曲率半径
Ｃｒ２ｆ：第２レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
である。

上記条件式（６）は、第１レンズ群において最も像面側に配置される面の曲率半径に対する第２レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径の比を規定する式である。条件式（６）を満足する場合、少ないレンズ枚数で球面収差やコマ収差、サジタルフレアの補正をより良好に行うことができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系をより容易に得ることができる。

これに対して、条件式（６）を満足しない場合、少ないレンズ枚数で、球面収差やコマ収差、サジタルフレアを補正することが困難になり、良好な結像性能を得るには収差補正に要するレンズ枚数が増加し、当該光学系の大型化につながるため好ましくない。

これらの効果を得る上で、物体側群の最も物体側の面と、物体側群の最も像面側の面とが条件式（６）’を満足することが好ましく、条件式（６）’’を満足することがより好ましい。

０．６５＜Ｃｒ２ｆ／Ｃｒ１ｒ＜１．３０・・・（６）’’
０．７０＜Ｃｒ２ｆ／Ｃｒ１ｒ＜１．２０・・・（６）’’’

１−２−７．条件式（７）
本件発明に係る光学系において、第２レンズ群は、負の屈折力を有するレンズを少なくとも一枚含み、当該負の屈折力を有するレンズが下記条件を満足することが好ましい。

０．５０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜５．００・・・（７）
但し、
Ｒ１：第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ２：第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの像面側の面の曲率半径
である。

本件発明に係る光学系において、第２レンズ群は負の屈折力を有するレンズを含むことが好ましく、条件式（７）は当該負の屈折力を有するレンズの形状を規定する式である。条件式（７）を満足する場合、第２レンズ群には、物体側の面より像面側の面の方が曲率半径が小さい負の屈折力を有するレンズが含まれることになる。この場合、軸上色収差の発生を抑制し、球面収差の補正を良好に行うことができる。

これに対して、条件式（７）の数値が下限値以下になると、当該負の屈折力を有するレンズの物体側の面に対して像面側の面の方が曲率半径が小さくなり過ぎるため、軸上色収差の発生量が大きくなるため、好ましくない。また、条件式（７）の数値が上限値以上になると、当該負の屈折力を有するレンズの像面側の面の曲率半径が大きくなり過ぎ、球面収差の補正が不十分となり、好ましくない。

これらの効果を得る上で、第２レンズ群が負の屈折力を有するレンズを含む場合、当該負の屈折力を有するレンズは、条件式（７）’を満足することが好ましく、条件式（７）’’を満足することがより好ましい。

０．６５＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜３．００・・・（７）’
０．７８＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜２．９５・・・（７）’’

１−２−８．条件式（８）
本件発明に係る光学系において、上記第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズが下記条件を満足することが好ましい。

νｄ２ｎ＜４５．０・・・（８）
但し、
νｄ２ｎ：第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数
である。

条件式（８）は、第２レンズ群が負の屈折力を有するレンズを含む場合、当該負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数を規定する式である。条件式（８）を満足する場合、色収差補正を良好に行うことができ、小型、且つ、高性能の光学系を得ることがより容易になる。

これに対して、条件式（８）を満足しない場合、第２レンズ群において色収差補正を十分に行うことができず、焦時における第２レンズ群の位置変化に伴う色収差の変動が大きく、収差発生量も大きくなる。このため、良好な結像性能を得るには、収差補正のためのレンズ枚数を要し、光学全長が大きくなるため、好ましくない。

これらの効果を得る上で、第２レンズ群が負の屈折力を有するレンズを含む場合、当該負の屈折力を有するレンズは、条件式（８）’を満足することが好ましく、条件式（８）’’を満足することがより好ましい。

νｄ２ｎ＜４０．０・・・（８）’
νｄ２ｎ＜３５．０・・・（８）’’

１−２−９．条件式（９）
本件発明に係る光学系において、第１レンズ群は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも一枚含み、当該正の屈折力を有するレンズが下記条件を満足することが好ましい。

０．００９＜ ΔＰｇＦ１・・・（９）
但し、
ΔＰｇＦ１：第１のレンズ群に含まれる正の屈折力を有するレンズのＣ７（部分分散比：０．５３９３、νｄ：６０．４９）及びＦ２（部分分散比：０．５８２９、νｄ：３６．３０）の部分分散比とνｄの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差
である。

ここで、ｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対するガラスの屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとすると、アッベ数νｄ、部分分散比ＰｇＦは次のように表すことができる。

νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
ＰｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）

上記条件式（９）は、第１レンズ群に含まれる正の屈折力を有するレンズの異常分散性を規定する式である。第１レンズ群が条件式（９）を満足する異常分散性を示す正の屈折力を有するレンズを備えることにより、軸上色収差の諸収差の補正を良好に行うことができる。

これに対して、条件式（９）を満足しない場合、第１レンズ群に含まれる正の屈折力を有するレンズの異常分散性が小さくなると、軸上色収差の補正が困難となり好ましくはない。

これらの効果を得る上で、第１レンズ群において、正の屈折力を有するレンズが、下記条件式（９）’を満足することが好ましい。

０．０１５＜ ΔＰｇＦ１・・・（９）’

１−２−１０．条件式（１０）
上記条件式（１０）は、当該光学系全系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。本件発明に係る光学系において、上述したとおり、第１レンズ群の屈折力は正でも負でもよく、いずれの場合も条件式（１０）を満足することにより、第１レンズ群において色収差の発生量を小さくすることができる。また、条件式（１０）を満足させることにより、第１レンズ群が正の屈折力を有する場合における収束作用を適正な範囲内とすることができ、合焦時に第２レンズ群の位置が変化した場合も、第２レンズ群に入射する光束径の変動を抑制することができる。このため、合焦時における球面収差の変動を抑制することができ、少ないレンズ枚数で良好な結像性能を実現することができる。また、第１レンズ群が負の屈折力を有する場合もその発散作用を適正な範囲内とすることができ、第２レンズ群に入射する光束径が大きくなるのを抑制することができる。このため、合焦群である第２レンズ群の小型化及び軽量化を図ることができ、当該光学系の鏡筒構成を含めた全体の小型化及び軽量化を図ることができる。また、迅速な合焦動作を行わせることが容易になる。

これに対して、条件式（１０）の数値が下限値以下になると、すなわち第１レンズ群の焦点距離が小さくなると、第１レンズ群における色収差の発生量を小さくすることが困難となる。また、第１レンズ群が正の屈折力を有する場合における収束作用が強くなり過ぎるため、合焦時における第２レンズ群の位置変化に伴う球面収差の変動が大きくなる。これらのことから、少ないレンズ枚数で高性能な光学系を得ることが困難になる。また、第１レンズ群が負の屈折力を有する場合に条件式（１０）の数値が下限値以下になると、第１レンズ群での発散作用が強くなり過ぎるため、合焦群である第２レンズ群の外径を大きくする必要がある。この場合、鏡筒構成含めた光学系全体の小型化が困難となり、迅速な合焦動作を行わせることが困難になる。

これらの効果を得る上で、第１レンズ群が、条件式（１０）’を満足することが好ましく、条件式（１０）’’を満足することがより好ましい。

３．１＜｜ｆ１｜／ｆ・・・（１０）’
３．３＜｜ｆ１｜／ｆ・・・（１０）’’

１−２−１１．条件式（１１）
本件発明に係る光学系において、第２レンズ群は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも一枚含み、当該正の屈折力を有するレンズが下記条件を満足することが好ましい。

０．００９＜ ΔＰｇＦ３・・・（１１）
但し、
ΔＰｇＦ３：第２レンズ群に含まれる正レンズのＣ７（部分分散比：０．５３９３、νｄ：６０．４９）及びＦ２（部分分散比：０．５８２９、νｄ：３６．３０）の部分分散比とνｄの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差
である。

本件発明に係る光学系において、第２レンズ群は正の屈折力を有するレンズを含むことが好ましく、上記条件式（１１）は当該正の屈折力を有するレンズの異常分散性を規定する式である。第２レンズ群が条件式（１１）を満足する正の屈折力を有するレンズを含む場合、軸上色収差の補正を良好に行うことができ、合焦時の色収差の変動を抑制することができ、好ましい。

これに対して、条件式（１１）を満足しない場合、すなわち第２レンズ群に含まれる正の屈折力を有するレンズの異常分散性が小さくなると、軸上色収差の補正が困難となり、好ましくはない。また、合焦時における第２レンズ群の位置変化に伴う色収差の変動が大きくなり、好ましくない。

これらの効果を得る上で、当該正の屈折力を有するレンズが、条件式（１１）’を満足することが好ましい。

０．０１５＜ ΔＰｇＦ３・・・（１１）’

１−２−１２．条件式（１２）
当該光学系が防振群を備える場合、防振群が以下の条件を満足することが好ましい。この場合、防振時の収差変動を抑制することができ、当該光学系を小型に維持しつつ、防振時も高い結像性能を得ることができる。

０．１＜｜（１−βｖｃ）×βｒ｜＜０．８・・・・（１２）
但し、
防振群とは、光軸に対して垂直方向に移動可能なレンズ群をいうものとし、
βｖｃ：無限遠合焦時における防振群の横倍率
βｒ：防振群より像面側に位置する全レンズの無限遠合焦時における合成横倍率
である。

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像面側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。

次に、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系である。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像面側である。

（１）光学系の構成
図１は、本件発明に係る実施例１の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２及び負の屈折力を有するレンズＬ３を接合した接合レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ４とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ５と、像側に強い曲率の凹面を有し負の屈折力を有するレンズＬ６及び正の屈折力を有するレンズＬ７を接合した接合レンズとから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズＬ８と、開口絞りＳと、正の屈折力を有するレンズＬ９と、負の屈折力を有するレンズＬ１０と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ１１及び正の屈折力を有するレンズＬ１２を接合した接合レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ１３とから構成される。

当該実施例１の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３中のレンズＬ９を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。

なお、図１において、第３レンズ群Ｇ３中に示す「Ｓ」は開口絞りである。また、第３レンズ群Ｇ３の像面側に示す「ＣＧ」はローパスフィルターやカバーガラス等を示す。また、「ＣＧ」の像面側に示す「ＩＭＧ」は像面であり、具体的にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの固体撮像装置の撮像面、あるいは銀塩フィルムのフィルム面等を示す。これらの符号等は以下の実施例で示す各レンズ断面図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該光学系のレンズデータを示す。表１（１−１）において、「面Ｎｏ．」は物体側から数えたレンズ面の順番（面番号）、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」はレンズ面の光軸上の間隔、「Ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、「νｄ」はｄ線に対するアッベ数を指名している。また、ΔＰｇｆはレンズのＣ７（部分分散比：０．５３９３、νｄ：６０．４９）及びＦ２（部分分散比：０．５８２９、νｄ：３６．３０）の部分分散比とνｄの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差であり、上述のΔＰｇＦ１〜ΔＰｇＦ３のいずれかに対応する。また、表１（１−２）は、表１（１−１）に示した光軸上の可変間隔である。なお、各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。これらの事項は以下の実施例でも同じであるため、以下では説明を省略する。また、表７に条件式（１）〜条件式（１２）の数値を示す。

図２は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図をそれぞれ示す。縦収差図は、図面に向かって左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を表している。球面収差を表す図では、縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線（波長λ=587.6ｎｍ）、破線がＣ線（波長λ=656.3ｎｍ）、一点鎖線がｇ線（波長λ=435.8ｎｍ）における球面収差を表す。非点収差を表す図では、縦軸は像高、横軸にデフォーカスをとり、実線がサジタル面、破線がメリジオナル面での非点収差を表す。歪曲収差を表す図では、縦軸は像高、横軸に％をとり、歪曲収差を表す。これらの縦収差図に関する事項は以下の実施例で示す各縦収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

また、当該光学系の焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）は以下のとおりである。

ｆ＝８４．３６４
Ｆｎｏ＝１．８３７
ω ＝１４．３６８

（１）光学系の構成
図３は、本件発明に係る実施例２の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２及び負の屈折力を有するレンズＬ３とを接合した接合レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ４とから構成される。

当該実施例２の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３中のレンズＬ１０を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表２（２−１）は、当該光学系のレンズデータであり、表２（２−２）は、表２（２−１）に示した光軸上の可変間隔である。また、表７に条件式（１）〜条件式（１２）の数値を示す。さらに、図４は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

ｆ＝８５．３８３
Ｆｎｏ＝１．８３５
ω ＝１４．３１３

（１）光学系の構成
図５は、本件発明に係る実施例３の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

当該実施例３の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３中のレンズＬ９を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表３（３−１）は、当該光学系のレンズデータであり、表３（３−２）は、表３（３−１）に示した光軸上の可変間隔である。また、表７に条件式（１）〜条件式（１２）の数値を示す。さらに、図６は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

ｆ＝８５．９５９
Ｆｎｏ＝１．８３８
ω ＝１４．１５７

（１）光学系の構成
図７は、本件発明に係る実施例４の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズＬ８と、開口絞りと、正の屈折力を有するレンズＬ９と、負の屈折力を有するレンズＬ１０と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ１１及び正の屈折力を有するレンズＬ１２を接合した接合レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ１３とから構成される。

当該実施例４の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３中のレンズＬ９を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表４（４−１）は、当該光学系のレンズデータであり、表４（４−２）は、表４（４−１）に示した光軸上の可変間隔である。また、表７に条件式（１）〜条件式（１２）の数値を示す。さらに、図８は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

ｆ＝８６．８７５
Ｆｎｏ＝１．８３６
ω ＝１３．９５８

（１）光学系の構成
図９は、本件発明に係る実施例５の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２と、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ３とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ４と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ５及び像側に強い曲率の凹面を有し負の屈折力を有するレンズＬ６を接合した接合レンズと、開口絞りＳと、負の屈折力を有する両凹レンズＬ７及び正の屈折力を有するレンズＬ８を接合した接合レンズと、正の屈折力を有するレンズＬ９とから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズＬ１０と、正の屈折力を有するレンズＬ１１とから構成される。

当該実施例５の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表５（５−１）は、当該光学系のレンズデータであり、表５（５−２）は、表５（５−１）に示した光軸上の可変間隔である。また、表７に条件式（１）〜条件式（１２）の数値を示す。さらに、図１０は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

ｆ＝１１２．１０９
Ｆｎｏ＝１．４４５
ω ＝１０．７５９

（１）光学系の構成
図１１は、本件発明に係る実施例６の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

当該実施例６の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３中のレンズＬ９を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表６（６−１）は、当該光学系のレンズデータであり、表６（６−２）は、表６（６−１）に示した光軸上の可変間隔である。また、表７に条件式（１）〜条件式（１２）の数値を示す。さらに、図１２は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

ｆ＝８２．６００
Ｆｎｏ＝１．８３１
ω ＝１４．７２６

本件発明に係る光学系は、小型の撮像システムに好適であり、小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することができる。

Claims

物体側から順に、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レンズ群とから構成され、
前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群を光軸方向固定し、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、
下記条件を満足することを特徴とする光学系。
１．９０＜Ｎｄ１・・・（１）
０＜Ｃｒ１ｆ／ｆ・・・（２）
但し、
Ｎｄ１：前記第１レンズ群において最も物体側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
Ｃｒ１ｆ：前記第１レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
ｆ：当該光学系全系の焦点距離
である。
前記第１レンズ群において、最も像側に配置される面が下記条件を満足する請求項１に記載の光学系。
０＜Ｃｒ１ｒ／ｆ・・・（３）
但し、
Ｃｒ１ｒ：前記第１レンズ群において、最も像面側に配置される面の曲率半径
である。
前記第２レンズ群が下記条件を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．４＜ｆ２／ｆ＜３．０・・・（４）
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ：当該光学系全系の焦点距離
である。
前記第２レンズ群において最も物体側に配置される面が下記条件を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
０＜Ｃｒ２ｆ／ｆ・・・（５）
但し、
Ｃｒ２ｆ：前記第２レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
である。
前記第１レンズ群において、最も像側に配置される面と、前記第２レンズ群において最も物体側に配置される面とが下記条件を満足する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
０．６５＜Ｃｒ２ｆ／Ｃｒ１ｒ＜２．００・・・（６）
但し、
Ｃｒ１ｒ：前記第１レンズ群において最も像側に配置される面の曲率半径
Ｃｒ２ｆ：前記第２レンズ群において最も物体側に配置される面の曲率半径
である。
前記第２レンズ群は、負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚含み、
当該負の屈折力を有するレンズが下記条件を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
０．５０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜５．００・・・（７）
但し、
Ｒ１：前記第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ２：前記第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズの像側の面の曲率半径
前記第２レンズ群に含まれる負の屈折力を有するレンズが下記条件を満足する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
νｄ２ｎ＜５０．０・・・（８）
但し、
νｄ２ｎ：当該負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数
である。
前記第１レンズ群は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも一枚含み、
当該正の屈折力を有するレンズが下記条件を満足する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系。
０．００９＜ ΔＰｇＦ１・・・（９）
但し、
ΔＰｇＦ１：前記第１のレンズ群に含まれる正の屈折力を有するレンズのＣ７（部分分散比：０．５３９３、νｄ：６０．４９）及びＦ２（部分分散比：０．５８２９、νｄ：３６．３０）の部分分散比とνｄの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差。
である。
前記第３レンズ群は、負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
前記第１レンズ群が下記条件を満足する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学系。
２．６＜｜ｆ１｜／ｆ・・・（１０）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
である。
前記第２レンズ群は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも一枚含み、
当該正の屈折力を有するレンズが下記条件を満足する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系。
０．００９＜ ΔＰｇＦ３・・・（１１）
但し、
ΔＰｇＦ３：前記第２レンズ群に含まれる正の屈折力を有するレンズのＣ７（部分分散比：０．５３９３、νｄ：６０．４９）及びＦ２（部分分散比：０．５８２９、νｄ：３６．３０）の部分分散比とνｄの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差
である。
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系の像側に設けられた、前記光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。