JP2019032391A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

光学系及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】迅速なフォーカシングが容易で、かつフォーカシングに際して色収差を含めた諸収差の補正が容易で、高い光学性能が得られる小型、軽量の光学系を提供する。【解決手段】物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、フォーカシングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３から構成され、フォーカシングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、前記第１レンズ群は最も物体側に正レンズＧ１Ｐを有し、前記第２レンズ群は１枚の負レンズＧ２Ｎからなり、前記光学系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬＤ、前記光学系の焦点距離をｆ、前記負レンズＧ２Ｎの材料の屈折率をｎｄＧ２Ｎ、前記負レンズＧ２Ｎの材料のアッベ数をνｄＧ２Ｎを各々適切に設定すること。【選択図】図１

Description

本発明は光学系及びそれを有する撮像装置に関し、例えば撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像光学系として好適なものである。
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる光学系には、焦点距離が長くＦナンバーが小さい大口径で望遠型の光学系が要望されている。この他、迅速なフォーカシングが容易で諸収差、特に光学性能に大きく影響する色収差を良好に補正した高い光学性能を有する光学系であること等が要望されている。
従来このような要望を満足する光学系が知られている。例えば、物体側から像側へ順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群よりなり、フォーカシングに際して第２レンズ群を移動させるインナーフォーカス式を用いた光学系が知られている（特許文献１）。
この他、物体側から像側へ順に正の屈折力の第１レンズ群、正又は負の屈折力の第２レンズ群、正又は負の屈折力の第３レンズ群よりなりフォーカシングに際して第２レンズ群を移動させるインナーフォーカス方式を用いた光学系が知られている（特許文献２）。
特開２０１６−２１８２７６号公報 特開２０１２−１８９６７９号公報
大口径で望遠型の光学系はレンズの有効径が大きくなり、レンズ系全体が大型化及び高重量化してくる。例えばフォーカスレンズ群の質量が大きくなると、駆動するメカ機構が大型化し、光学系全体が大型化してくる。これに対してフォーカシングに際して第１レンズ群以降のレンズ群で行うインナーフォーカス方式は比較的、小型軽量のレンズ群でフォーカシングすることができ、迅速なるフォーカシングが容易である。
しかしながら一般に、第１レンズ群又は光学系全体を移動させるフォーカス方式に対し、インナーフォーカス方式では、フォーカスレンズ群を移動させたときの収差変動が大きくなり、物体距離全域にわたり良好に収差補正を行うことが困難になってくる。
このため、望遠型の光学系において、インナーフォーカス方式を用いて物体距離全般にわたり、高い光学性能を得るには、光学系を構成する各レンズ群の光学的配置や、各レンズ群の屈折力、レンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。例えば、フォーカシングに際しての諸収差の変動、特に色収差の変動を軽減するには、フォーカス用のレンズ群の選定及びレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。
本発明は、迅速なフォーカシングが容易で、かつフォーカシングに際して色収差を含めた諸収差の補正が容易で、高い光学性能が得られる小型、軽量の光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、フォーカシングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、第３レンズ群から構成され、フォーカシングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
前記第１レンズ群は最も物体側に正レンズＧ１Ｐを有し、
前記第２レンズ群は１枚の負レンズＧ２Ｎからなり、
前記光学系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬＤ、前記光学系の焦点距離をｆ、前記負レンズＧ２Ｎの材料の屈折率をｎｄＧ２Ｎ、前記負レンズＧ２Ｎの材料のアッベ数をνｄＧ２Ｎとするとき、
ＬＤ／ｆ＜１．０
１．５８＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．８０
５０＜νｄＧ２Ｎ＜７５
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、迅速なフォーカシングが容易で、かつフォーカシングに際して色収差を含めた諸収差の補正が容易で、高い光学性能が得られる小型、軽量の光学系が得られる。
（Ａ）、（Ｂ） 本発明の実施例１の光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明の実施例２の光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明の実施例３の光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明の実施例４の光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明の実施例５の光学系の物体距離無限遠時におけるレンズ断面図と収差図 本発明の撮像装置の説明図
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説明する。本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群およびの第３レンズ群から構成される。フォーカシングに際して第２レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。ここでレンズ群とは、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って、１枚以上のレンズを有していればよく、複数枚のレンズを有していなくてもよい。
図１（Ａ）乃至図５（Ａ）は本発明の実施例１乃至５の光学系のレンズ断面図である。図１（Ｂ）乃至図５（Ｂ）は実施例１乃至５の光学系の収差図である。図６は本発明の光学系を有する一眼レフカメラシステム（撮像装置）の要部概略図である。
実施例１はＦナンバー２．９、撮像半画角４．２度の望遠型の光学系である。実施例２はＦナンバー２．９、撮像半画角３．２度の望遠型の光学系である。実施例３はＦナンバー４．１、撮像半画角２．５度の望遠型の光学系である。実施例４はＦナンバー４．１、撮像半画角２．１度の望遠型の光学系である。実施例５はＦナンバー５．８、撮像半画角１．６度のテレフォト型の光学系である。
各実施例の光学系はビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮像光学系である。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。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。
各レンズ断面図において、Ｌ０は光学系である。光学系Ｌ０は正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正又は負の第３レンズ群Ｌ３を有している。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、不動の正の屈折力の第１部分群Ｌ３Ａ、像ぶれ補正に際して光軸に対し垂直方向の成分を含む方向に移動する像ぶれ補正用の負の屈折力の第２部分群Ｌ３Ｂ、不動の第３部分群Ｌ３Ｃを有する。
ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りであり、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間に配置されている。Ｇは光学フィルター等のガラスブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。フォーカスに関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。
また、各実施例の光学系では、第３レンズ群Ｌ３の一部のレンズを防振用の部分群として、像ぶれを補正している。尚、像ぶれの補正は第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３のいずれかのレンズ群で行っても良い。また、特定のレンズ群に含まれる一部のレンズを防振用の部分群としても良い。
収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは撮像半画角（度）であり、近軸計算による画角である。球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）、ＣはＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）、ＦはＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）である。
非点収差図においてΔＳはｄ線におけるサジタル像面、ΔＭ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ｇはｇ線、ＣはＣ線、ＦはＦ線である。
多くの光学系では、レンズ全長（物体側の第１レンズ面から最終レンズ面までの距離に空気換算でのバックフォーカスの長さを加えた値）を短縮し、光学系全体の小型化を図るほど諸収差、特に軸上色収差及び倍率色収差などの色収差が多く発生してくる。また光学性能が低下してくる。
特にレンズ全長の短縮化を図った望遠型の光学系では、焦点距離が長くなるにつれて色収差の発生が多くなってくる。また、焦点距離が長くなるにつれて、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群の有効径が大型化しやすくなる。このため全系の小型化を図るには第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ構成を適切にすることが重要となる。
さらに、望遠型の光学系では物体側のレンズほど有効径が大きくなるため、Ｆナンバーが小さくなれば物体側のレンズの有効径も増大し、それに伴ってレンズ外径も増大し、その略３乗でレンズの質量が増加する。そのため、フォーカシングを第２レンズ群で行い、第２レンズ群の小型化、軽量化を図るには第２レンズ群のレンズ構成及び第２レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率、アッベ数、比重、二次分散等を適切に設定することが非常に重要になってくる。
本発明の光学系Ｌ０は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、フォーカシングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３から構成され、フォーカシングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
第２レンズ群Ｌ２は１枚の負レンズＧ２Ｎからなる。光学系Ｌ０の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（フィルター等の平行平板を除去したときのレンズ全長）をＬＤとする。光学系Ｌ０の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｌ１は最も物体側に正レンズＧ１Ｐを有し、負レンズＧ２Ｎの材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄＧ２Ｎ、νｄＧ２Ｎとする。このとき、
ＬＤ／ｆ＜１．０ ・・・（１）
１．５８＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．８０ ・・・（２）
５０＜νｄＧ２Ｎ＜７５ ・・・（３）
なる条件式を満足する。
なお、材料のアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦはフラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｇとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、レンズ全長ＬＤが光学系全系の焦点距離ｆよりも短いことを示している。
レンズ全長を大幅に短縮しようとすると、開口絞りＳＰよりも物体側の前方レンズ群だけでは軸上色収差と倍率色収差をバランス良く補正することが困難となる。このため、例えば、開口絞りＳＰよりも像側の後方レンズ群でも色収差を補正することが必要となってくる。条件式（１）の上限を超えると、収差補正は容易となるが、光学系が大型化し、光学系を保持する鏡筒が大型化してくる。
条件式（２）、（３）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズＧ２Ｎのｄ線における屈折率と、アッベ数を規定し、主にレンズ全長を短縮しつつ、フォーカス用の第２レンズ群Ｌ２の小型軽量化を図るためのものである。
条件式（２）の上限を超えると、全系の小型化は容易となるが、屈折力が高くなりすぎ、球面収差を補正する際、正レンズＧ１Ｐのメニスカス形状が強くなり、軸外のコマ収差の補正が難しくなる。条件式（２）の下限を超えると、負レンズＧ２Ｎとして必要な屈折力を得るためにレンズ面の曲率が強くなり、その結果フォーカシングによる球面収差の変動が増大してくる。
条件式（３）の上限を超えると、軸上色収差の補正は容易となるが、光学材料の特性上、アッベ数が大きくなるにつれて、屈折率が小さくなり、球面収差やコマ収差の補正が困難になる。条件式（３）の下限を超えて、アッベ数が小さくなると、軸上色収差と倍率色収差の補正が難しくなってくる。
各実施例では以上説明したように、条件式（１）乃至（３）を満足するように各要素を適切に設定している。これにより全系が軽量であり、かつ色収差等の諸収差が良好に補正された高い光学性能の光学系を得ている。
各実施例において更に好ましくは条件式（２）及び（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．５８５＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．７００ ・・・（２ａ）
５５＜νｄＧ２Ｎ＜７２ ・・・（３ａ）
更に好ましくは条件式（２ａ）及び（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．５９＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．６５ ・・・（２ｂ）
５８＜νｄＧ２Ｎ＜７０ ・・・（３ｂ）
以上のように各レンズ群の構成を適切にし、条件式（１）乃至（３）を満たすことにより、広画角で大口径比を実現し、色収差を良好に補正した高い結像性能を有す光学系を得ている。各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのがよい。
負レンズＧ２Ｎの材料の部分分散比をθｇＦＧ２Ｎとする。負レンズＧ２Ｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１Ｇ２Ｎ、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２Ｇ２Ｎとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。第１レンズ群Ｌ１は複数の負レンズを有し、正レンズＧ１Ｐと第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズのうち、最も物体側に位置する負レンズＧ１Ｎとの光軸上の距離をｄＧ１ＰＮとする。
負レンズＧ２Ｎの像側のレンズ面頂点から像面までの光軸上の距離ｄＦ２とする。負レンズＧ２Ｎのヌープ硬度をＨＫＧ２Ｎとする。ここでヌープ硬度は、工業材料の硬さを表す尺度の一つであり、押込み硬さの一種である。また、ヌープ硬度ＨＫは、
Ｌ2＝圧痕表面積（単位mm2）
Ｃp＝補正係数0.070279
Ｐ＝加重（単位kgf）
とするとき、圧痕表面積で試験荷重を割って算出される。
ＨＫ＝Ｐ／ＣpＬ2
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。
０．５３４＜θｇＦＧ２Ｎ＜０．５６０ ・・・（４）
−２．０＜（Ｒ２Ｇ２Ｎ＋Ｒ１Ｇ２Ｎ）／（Ｒ２Ｇ２Ｎ−Ｒ１Ｇ２Ｎ）＜−０．５
・・・（５）
−２．８＜ｆ１／ｆ２＜−１．２ ・・・（６）
０．１７＜ｄＧ１ＰＮ／ｆ＜０．４５ ・・・（７）
−０．５＜ｆ２／ｆ＜−０．１ ・・・（８）
０．２＜ｄＦ２／ＬＤ＜０．５ ・・・（９）
３５０＜ＨＫＧ２Ｎ＜６００ ・・・（１０）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は、負レンズＧ２Ｎの材料の部分分散比を規定し、主にフォーカシングに際しての倍率色収差と軸上色収差を始めとする諸収差をバランスを良く補正するためのものである。
条件式（４）の上限を超えると、フォーカシングに際しての軸上色収差が変動し、また球面収差の波長ごとのばらつきが増え好ましくない。条件式（４）の下限を超えると、負レンズＧ２Ｎの軸上色収差の補正効果が弱くなり、第１レンズ群Ｌ１の収斂作用を強め、第２レンズ群Ｌ２へ入射する光線の入射高さを抑える必要性が高くなる。そのため、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を強める必要があり、構成レンズ枚数が増加するので好ましくない。
条件式（５）は、負レンズＧ２Ｎのレンズ形状を規定し、主にフォーカシングに際しての球面収差とコマ収差の変動を適切に補正するためのものである。条件式（５）の上限を超えると、負レンズＧ２Ｎのメニスカス形状が強くなり、近距離物体へフォーカシングする際、至近領域において球面収差が多く発生しやすくなり好ましくない、また、レンズの製造が難しくなる。条件式（５）の下限を超えると、フォーカシングに際しての歪曲収差の変動が増大してくる。
条件式（６）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比を規定し、主にフォーカシングに際しての球面収差の変動を適切に補正するためのものである。
条件式（６）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短く、屈折力が強くなると、第２レンズ群の入射する光束の収斂性が強くなる。そのため、フォーカシングに際して諸収差の変動を軽減しようとすると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くする必要があり、製造誤差に対する球面収差の敏感度が高くなるため好ましくない。条件式（６）の下限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が強くなると、レンズ全長の短縮化は容易となるが、フォーカシングによる軸上色収差の変動が大きくなり、好ましくない。
条件式（７）は、レンズ全系の焦点距離ｆに対する、最も物体側に位置する正レンズＧ１Ｐと負レンズＧ２Ｎとの光軸上の距離ｄＧ１ＰＮとの比を規定している。
条件式（７）の上限を超えて、距離ｄＧ１ＰＮが長くなると、負レンズＧ１Ｎに入射する軸上光線の入射高さが低くなり、フォーカス用の第２レンズ群Ｌ２の小型軽量化は容易となるが、所定の敏感度を確保することが難しくなり、好ましくない。条件式（７）の下限値を超えて、距離ｄＧ１ＰＮが短くなると、正レンズＧ１Ｐと負レンズＧ１Ｎの距離が短くなり過ぎて、負レンズＧ１Ｎの有効径が大きくなり負レンズＧ１Ｎの質量が増大してくるので、好ましくない。
条件式（８）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と全系の焦点距離ｆの比を規定している。条件式（８）の上限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負の焦点距離ｆ２が短くなると、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が強くなり過ぎて、フォーカシングに際して軸上色収差や球面収差等の諸収差の変動が増大してくる。条件式（８）の下限を超えて、第２レンズＬ２の負の焦点距離ｆ２が長くなると、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が弱くなり、フォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が増加し、レンズ全長が増大してくる。
条件式（９）は、レンズ全長に対する第２レンズ群Ｌ２の光軸上の位置を規定し、主にフォーカシングによる収差変動と第２レンズ群の小型軽量化を図るためのものである。条件式（９）の上限を超えて、距離ｄＦ２が長くなると、第２レンズ群Ｌ２に入射する光線の入射高さが高くなり、フォーカシングによる球面収差の変動が大きくなる。また、偏芯によるコマ収差の劣化が大きくなり、好ましくない。条件式（９）の下限値を超えて、距離ｄＦ２が短くなると、所望の位置敏感度を確保することが難しくなり、フォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が増加してくる。
条件式（１０）は負レンズＧ２Ｎのヌープ硬度ＨＫＧ２Ｎを規定している。ヌープ硬度ＨＫＧ２Ｎは、３５０〜６００程度であることが好ましい。ヌープ硬度ＨＫＧ２Ｎがこのような値を満足すると、光学部品の耐薬品性がさらに高くなる。また、光学部品の表面を劣化させないように研磨することも容易となる。
更に好ましくは条件式（４）乃至（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．５３４＜θｇＦＧ２Ｎ＜０．５５０ ・・・（４ａ）
−１．６＜（Ｒ２Ｇ２Ｎ＋Ｒ１Ｇ２Ｎ）／（Ｒ２Ｇ２Ｎ−Ｒ１Ｇ２Ｎ）＜−０．６
・・・（５ａ）
−２．５＜ｆ１／ｆ２＜−１．５ ・・・（６ａ）
０．１８＜ｄＧ１ＰＮ／ｆ＜０．４０ ・・・（７ａ）
−０．４０＜ｆ２／ｆ＜−０．１５ ・・・（８ａ）
０．２４＜ｄＦ２／ＬＤ＜０．４９ ・・・（９ａ）
３８０＜ＨＫＧ２Ｎ＜５９０ ・・・（１０ａ）
更に好ましくは条件式（４ａ）乃至（１０ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．５３５＜θｇＦＧ２Ｎ＜０．５４５ ・・・（４ｂ）
−１．４＜（Ｒ２Ｇ２Ｎ＋Ｒ１Ｇ２Ｎ）／（Ｒ２Ｇ２Ｎ−Ｒ１Ｇ２Ｎ）＜−０．７
・・・（５ｂ）
−２．３＜ｆ１／ｆ２＜−１．６ ・・・（６ｂ）
０．１９＜ｄＧ１ＰＮ／ｆ＜０．３６ ・・・（７ｂ）
−０．２８＜ｆ２／ｆ＜−０．１７ ・・・（８ｂ）
０．２６＜ｄＦ２／ＬＤ＜０．４８ ・・・（９ｂ）
３８５＜ＨＫＧ２Ｎ＜５８０ ・・・（１０ｂ）
各実施例の光学系は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間に開口絞りＳＰを有すことが望ましい。
第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１部分群Ｌ３Ａ、負の屈折力の第２部分群Ｌ３Ｂ、第３部分群Ｌ３Ｃからなる構成とするのが良い。そして第２部分群Ｌ３Ｂを光軸に対して垂直方向の成分を含む方向に移動させ像ぶれの補正を行うことが望ましい。これによれば、像ぶれ補正用の部分群の径小化が容易となる。
第３レンズ群Ｌ３は最も物体側に、負レンズと正レンズを接合した接合レンズからなる構成とするこがことが好ましい。これによれば、軸外のコマ収差の補正と球面収差の補正が容易になる。
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スチルカメラ（撮像装置）の実施例を図６を用いて説明する。図６において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至５に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、撮像光学系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センサ等の撮像素子（光電変換素子）である。
以下に本発明の実施例１乃至５に対応する数値データを示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉとνｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。無限遠物体にフォーカスしたときの全系の焦点距離、Ｆナンバー、画角（度）を示す。ＢＦは空気換算値（フィルター等の平行平板を除去したときの距離）でのバックフォーカスである。
各数値データにおいて最も像側の２つの面はフィルター等のガラスブロックである。表１に前述の各条件式と実施例における諸数値との関係を示す。

［数値データ１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 142.636 10.36 1.61800 63.40 0.5395
2 803.414 87.02
3 64.050 11.52 1.43387 95.10 0.5373
4 -4275.797 0.53
5 -789.539 1.20 1.80610 33.27 0.5881
6 61.251 0.25
7 55.129 9.48 1.43387 95.10 0.5373
8 293.161 5.47
9 67.158 3.97 1.89286 20.36 0.6393
10 114.029 0.15
11 47.312 1.40 1.83481 42.74 0.5648
12 30.444 10.09 1.43875 94.66 0.5340
13 113.939 5.13
14(絞り) ∞ 3.69
15 567.430 1.20 1.60300 65.44 0.5401
16 43.779 16.52
17 93.335 1.20 1.89286 20.36 0.6393
18 58.681 4.90 1.49700 81.54 0.5375
19 -115.284 5.67
20 80.365 4.02 1.85025 30.05 0.5979
21 -65.106 1.20 1.62299 58.16 0.5458
22 28.801 4.48
23 -49.796 1.20 1.77250 49.60 0.5520
24 83.318 3.95
25 94.977 2.93 1.69895 30.13 0.6030
26 -154.696 5.82
27 59.250 1.20 1.94595 17.98 0.6544
28 40.611 6.51 1.66565 35.64 0.5824
29 -262.154 4.96
30 ∞ 2.20 1.51633 64.14 0.5353
31 ∞ 58.94
像面 ∞
各種データ

焦点距離 294.00
Fナンバー 2.91
半画角（度） 4.21
像高 21.64
レンズ全長 276.40
BF 65.35

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 132.30
2 15 -78.74
3 17 341.78
［数値データ２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 154.557 14.23 1.59522 67.74 0.5442
2 679.875 120.54
3 94.858 14.30 1.43700 95.10 0.5326
4 -305.077 0.17
5 -287.520 1.50 1.80610 33.27 0.5881
6 74.517 2.79
7 74.499 11.84 1.43700 95.10 0.5326
8 ∞ 17.88
9 67.131 5.78 1.89286 20.36 0.6393
10 126.369 1.51
11 70.332 2.00 1.83400 37.16 0.5776
12 40.254 10.32 1.43700 95.10 0.5326
13 136.354 6.96
14(絞り) ∞ 5.00
15 -565.896 1.60 1.61800 63.40 0.5395
16 60.047 36.49
17 100.609 1.40 1.89286 20.36 0.6393
18 65.898 7.56 1.51742 52.43 0.5564
19 -93.940 1.00
20 93.498 5.02 1.80610 33.27 0.5881
21 -121.171 1.20 1.53775 74.70 0.5392
22 36.544 5.43
23 -82.448 1.20 1.72916 54.68 0.5444
24 68.589 3.01
25 137.981 4.68 1.65412 39.68 0.5737
26 -1080.069 6.25
27 71.025 10.18 1.72047 34.71 0.5834
28 -58.624 1.50 1.80810 22.76 0.6307
29 -358.198 7.77
30 ∞ 2.20 1.51633 64.14 0.5353
31 ∞ 60.70
像面 ∞
各種データ

焦点距離 392.00
Fナンバー 2.90
半画角（度） 3.16
像高 21.64
レンズ全長 371.25
BF 69.92

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 187.63
2 15 -87.76
3 17 246.94
［数値データ３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 239.937 10.05 1.59349 67.00 0.5361
2 7608.704 143.66
3 92.480 11.58 1.43387 95.10 0.5373
4 -608.676 0.07
5 -572.992 1.85 1.80610 33.27 0.5881
6 110.750 0.15
7 80.486 7.96 1.43387 95.10 0.5373
8 268.516 29.41
9 74.048 3.77 1.92286 18.90 0.6495
10 114.076 0.15
11 81.966 2.10 1.83481 42.74 0.5648
12 40.684 10.10 1.43700 95.10 0.5326
13 211.722 13.05
14(絞り) ∞ 3.76
15 454.394 1.60 1.59522 67.74 0.5442
16 67.563 42.53
17 250.115 1.30 1.89286 20.36 0.6393
18 41.548 4.42 1.80610 33.27 0.5881
19 -259.897 2.39
20 69.730 4.44 1.66680 33.05 0.5957
21 -54.212 1.30 1.59522 67.74 0.5442
22 42.897 3.59
23 -112.462 1.10 1.77250 49.60 0.5520
24 66.134 4.10
25 75.201 2.95 1.76182 26.52 0.6136
26 -469.229 31.57
27 64.591 4.29 1.66565 35.64 0.5824
28 519.783 1.50 1.92286 20.88 0.6391
29 117.158 4.99
30 ∞ 2.20 1.51633 64.14 0.5353
31 ∞ 59.59
像面 ∞
各種データ

焦点距離 490.00
Fナンバー 4.12
半画角（度） 2.53
像高 21.64
レンズ全長 410.77
BF 66.03

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 215.15
2 15 -133.54
3 17 7321.08
［数値データ４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 285.176 12.69 1.59349 67.00 0.5361
2 -4767.657 161.04
3 122.017 15.58 1.43387 95.10 0.5373
4 -233.175 0.00
5 -238.384 1.60 1.80610 33.27 0.5881
6 141.021 0.15
7 93.182 10.34 1.43387 95.10 0.5373
8 377.979 45.03
9 80.811 5.76 1.84666 23.88 0.6218
10 182.524 0.15
11 120.397 2.00 1.80420 46.50 0.5572
12 44.703 13.45 1.43700 95.10 0.5326
13 642.625 15.35
14(絞り) ∞ 3.49
15 491.750 1.60 1.59349 67.00 0.5361
16 62.367 38.06
17 325.083 1.50 1.89286 20.36 0.6393
18 59.275 4.64 1.73800 32.26 0.5899
19 -214.466 1.00
20 74.220 4.00 1.80518 25.46 0.6156
21 -119.987 1.30 1.59349 67.00 0.5361
22 41.290 4.13
23 -102.097 1.30 1.81600 46.62 0.5568
24 85.886 3.79
25 68.860 5.13 1.85478 24.80 0.6122
26 2687.062 30.08
27 99.601 9.53 1.66565 35.64 0.5824
28 -56.296 1.50 1.89286 20.36 0.6393
29 979.304 5.25
30 ∞ 2.20 1.51633 64.14 0.5353
31 ∞ 73.90
像面 ∞
各種データ

焦点距離 588.00
Fナンバー 4.12
半画角（度） 2.11
像高 21.64
レンズ全長 474.78
BF 80.59

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 237.94
2 15 -120.51
3 17 -47873.47
［数値データ５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 240.726 12.89 1.61800 63.40 0.5395
2 ∞ 138.98
3 114.535 12.87 1.43387 95.10 0.5373
4 -359.087 0.18
5 -332.929 1.50 1.80610 33.27 0.5881
6 117.700 0.64
7 87.931 10.17 1.43387 95.10 0.5373
8 505.314 44.59
9 82.410 4.12 1.89286 20.36 0.6393
10 139.657 0.15
11 102.973 2.00 1.77250 49.60 0.5520
12 44.474 10.25 1.43387 95.10 0.5373
13 164.169 10.67
14(絞り) ∞ 3.94
15 2771.562 1.50 1.60311 60.64 0.5415
16 81.493 45.55
17 135.371 1.20 1.89286 20.36 0.6393
18 36.458 7.13 1.63980 34.46 0.5922
19 -142.839 3.59
20 92.151 4.92 1.76182 26.52 0.6136
21 -64.477 1.20 1.72916 54.68 0.5444
22 44.366 4.67
23 -78.668 1.20 1.76385 48.51 0.5587
24 401.999 2.82
25 54.724 4.09 1.67270 32.10 0.5988
26 -248.815 66.28
27 -46.725 1.20 1.43875 94.66 0.5340
28 39.037 8.98 1.59551 39.24 0.5803
29 -31.547 1.30 1.92286 20.88 0.6391
30 -78.510 8.46
31 ∞ 2.20 1.51633 64.14 0.5353
32 ∞ 66.02
像面 ∞
各種データ

焦点距離 784.00
Fナンバー 5.80
半画角（度） 1.58
像高 21.64
レンズ全長 484.53
BF 75.94

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 269.42
2 15 -139.24
3 17 -439.91

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ０ 光学系 Ｇ１Ｐ 正レンズ Ｇ１Ｎ 負レンズ Ｇ２Ｎ 負レンズ
本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、第３レンズ群から構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
前記第１レンズ群は、前記第１レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを有し、
前記第２レンズ群は、第１負レンズからなり、かつフォーカシングに際して移動し、
前記光学系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬＤ、前記光学系の焦点距離をｆ、前記第１負レンズの材料の屈折率をｎｄＧ２Ｎ、前記第１負レンズの材料のアッベ数をνｄＧ２Ｎとするとき、
ＬＤ／ｆ＜１．０
１．５８＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．８０
５０＜νｄＧ２Ｎ＜７５
なる条件式を満足することを特徴としている。
ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りであり、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間に配置されている。Ｇは光学フィルター等のガラスブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。フォーカスに関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。フォーカスに関する矢印の如く、第３レンズ群L３はフォーカスに際して不動である。
第２レンズ群Ｌ２は１枚の負レンズＧ２Ｎ（第１負レンズ）からなる。光学系Ｌ０の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（フィルター等の平行平板を除去したときのレンズ全長）をＬＤとする。光学系Ｌ０の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ群Ｌ１の最も物体側に配置された正レンズＧ１Ｐを有し、負レンズＧ２Ｎの材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄＧ２Ｎ、νｄＧ２Ｎとする。このとき、
ＬＤ／ｆ＜１．０ ・・・（１）
１．５８＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．８０ ・・・（２）
５０＜νｄＧ２Ｎ＜７５ ・・・（３）
なる条件式を満足する。
また、好ましくは条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
５８＜νｄＧ２Ｎ＜７５ ・・・（３ｃ）
各実施例において更に好ましくは条件式（２）及び（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．５８５＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．７００ ・・・（２ａ）
５５＜νｄＧ２Ｎ＜７２ ・・・（３ａ）
負レンズＧ２Ｎの材料の部分分散比をθｇＦＧ２Ｎとする。負レンズＧ２Ｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１Ｇ２Ｎ、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２Ｇ２Ｎとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。第１レンズ群Ｌ１は複数の負レンズを有し、正レンズＧ１Ｐと第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズのうち、最も物体側に位置する負レンズＧ１Ｎ（第２負レンズ）との光軸上の距離をｄＧ１ＰＮとする。
後述する数値データやレンズ断面図に示すように各実施例において第１レンズ群Ｌ１は開口絞りＳＰを含んでいる。また開口絞りＳＰは第１レンズ群Ｌ１の最も像側に配置されている。

Claims (10)

  1. 物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、フォーカシングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、第３レンズ群から構成され、フォーカシングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
    前記第１レンズ群は最も物体側に正レンズＧ１Ｐを有し、
    前記第２レンズ群は１枚の負レンズＧ２Ｎからなり、
    前記光学系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬＤ、前記光学系の焦点距離をｆ、前記負レンズＧ２Ｎの材料の屈折率をｎｄＧ２Ｎ、前記負レンズＧ２Ｎの材料のアッベ数をνｄＧ２Ｎとするとき、
    ＬＤ／ｆ＜１．０
    １．５８＜ｎｄＧ２Ｎ＜１．８０
    ５０＜νｄＧ２Ｎ＜７５
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  2. 前記負レンズＧ２Ｎの材料の部分分散比をθｇＦＧ２Ｎとするとき、
    ０．５３４＜θｇＦＧ２Ｎ＜０．５６０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
  3. 前記負レンズＧ２Ｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１Ｇ２Ｎ、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２Ｇ２Ｎとするとき、
    −２．０＜（Ｒ２Ｇ２Ｎ＋Ｒ１Ｇ２Ｎ）／（Ｒ２Ｇ２Ｎ−Ｒ１Ｇ２Ｎ）＜−０．５
    なる条件式を満足する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、
    −２．８＜ｆ１／ｆ２＜−１．２
    なる条件式を満足する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１レンズ群は複数の負レンズを有し、前記正レンズＧ１Ｐと、前記第１レンズ群に含まれる負レンズのうち最も物体側に位置する負レンズＧ１Ｎとの光軸上の距離をｄＧ１ＰＮとするとき、
    ０．１７＜ｄＧ１ＰＮ／ｆ＜０．４５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
  6. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    −０．５＜ｆ２／ｆ＜−０．１
    なる条件式を満足する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. 前記負レンズＧ２Ｎの像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離ｄＦ２とするとき、
    ０．２＜ｄＦ２／ＬＤ＜０．５
    なる条件式を満足する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. 前記負レンズＧ２Ｎのヌープ硬度をＨＫＧ２Ｎとするとき、
    ３５０＜ＨＫＧ２Ｎ＜６００
    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. 前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、第１部分群、第２部分群、第３部分群を有し、前記第１部分群と前記第３部分群はフォーカシング及び像ぶれの補正に際して不動であり、前記第２部分群は像ぶれの補正に際して光軸に対し垂直方向の成分を含む方向に移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
  10. 請求項１乃至９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。
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