JP2019101182A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された光学系を得る。【解決手段】物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｂ１、フォーカシングに際して移動し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３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において、第１レンズ群は最も物体側に配置された正レンズＧ１を含み、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、無限遠合焦時の第２レンズ群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Ｌ、光学系の焦点距離をｆ、光学系のバックフォーカスをＢＦ、正レンズＧ１の焦点距離をｆＧ１としたとき、ＬＤ／ｆ＜１．００、０．１５＜Ｌ／ｆ＜０．４８、０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１＜０．１４なる条件式を満足する。【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、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。

焦点距離の長い撮影光学系として、物体側に正の屈折力の光学系を配置し、像側に負の屈折力の光学系を配置した、いわゆるテレフォトタイプの撮影光学系が知られている。テレフォトタイプの撮影光学系は、例えば単焦点の超望遠レンズに用いられている。

特許文献１は、物体側から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、正の屈折力の第３レンズ群から構成される撮影光学系を開示している。

特開２０１５−２１５５６１号公報

特許文献１に記載の撮影光学系では、フォーカシングに際して負の屈折力の第２レンズ群を移動させている。ここで、第２レンズ群は比較的第１レンズ群に近い位置に配置されており、フォーカス群の小型化及び軽量化を十分に実現できているとは言えない。

また、負の屈折力の第２レンズ群をフォーカシングに際して移動させると、第２レンズ群における光線の発散作用により第２レンズ群よりも像側に配置されたレンズの有効径が大きくなりやすい。その結果、撮影光学系の小型化及び軽量化が不十分となるおそれがある。また、軸上光線の高さが比較的高い位置にフォーカス群を配置することで、フォーカシングに際しての色収差の変動が大きくなりやすい。

本発明は、軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

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、正の屈折力の第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前記第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光学系であって、前記第１レンズ群は最も物体側に配置された正レンズＧ１を含み、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、無限遠合焦時の前記第２レンズ群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Ｌ、前記光学系の焦点距離をｆ、前記光学系のバックフォーカスをＢＦ、前記正レンズＧ１の焦点距離をｆＧ１としたとき、
ＬＤ／ｆ＜１．００
０．１５＜Ｌ／ｆ＜０．４８
０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１＜０．１４
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された光学系を得ることができる。

実施例１の光学系のレンズ断面図である。 実施例１の光学系の収差図である。 実施例２の光学系のレンズ断面図である。 実施例２の光学系の収差図である。 実施例３の光学系のレンズ断面図である。 実施例３の光学系の収差図である。 撮像装置の概略図である。

以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各実施例の光学系は、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、正の屈折力の第２レンズ群、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相対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、３、５は、それぞれ実施例１乃至３の光学系のレンズ断面図である。

各実施例の光学系はビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。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、ｊを物体側から像側へのレンズ群の順番とするとＢｊは第ｊレンズ群を示す。

各実施例の光学系において、第１レンズ群Ｂ１は最も物体側に配置された正レンズＧ１を有する。

各実施例において、ＳＰは開口絞りである。各実施例において、開口絞りＳＰは、第１レンズ群Ｂ１中に配置されている。

また、ＩＰは像面である。ビデオカメラやデジタルカメラの撮像光学系として各実施例の光学系を使用する際には、像面ＩＰにはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった固体撮像素子（光電変換素子）が配置される。銀塩フィルムカメラの撮像光学系として各実施例の光学系を使用する際には、像面ＩＰにはフィルムが配置される。

図２，４，６は、各実施例の光学系の収差図である。各図において、（ａ）は無限遠合焦時の収差図、（ｂ）は最至近距離に合焦している時の収差図である。球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差を示している。非点収差図においてＳはサジタル像面における非点収差量、Ｍはメリディオナル像面における非点収差量を示している。歪曲収差はｄ線について示している。色収差図ではｇ線における色収差を示している。ωは撮像半画角である。

各実施例では、レンズ断面図中の矢印で示すように、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第２レンズ群Ｂ２が物体側に移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。各実施例の光学系において第２レンズ群Ｂ２がフォーカス群に相当する。

また、各実施例の光学系では、光学系の一部のレンズを防振群として、防振群を光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより結像位置を変化させることができる。これにより像ぶれ補正を行うことができる。第１レンズ群Ｂ１、第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３のいずれかのレンズ群を防振群としても良いし、特定のレンズ群に含まれる一部のレンズを防振群としても良い。

各実施例の光学系は、比較的像側に配置された第２レンズ群Ｂ２をフォーカス群とし、第２レンズ群Ｂ２の配置を適切に設定することで、フォーカス群の小型化及び軽量化を実現し、さらに、フォーカシングに際しての色収差や球面収差の変動を低減させている。

最も物体側に配置された第１レンズ群Ｂ１に含まれるレンズは、軸上光束および軸外光束の径が大きいために、有効径が大きくなる。ゆえに、第１レンズ群Ｂ１をフォーカス群とすると、フォーカス群の大型化及び重量化を招く。

一方、最も像側に配置された第３レンズ群Ｂ３においては、軸上光束および軸外光束の径は比較的小さいものの、軸外光線が光軸から離れた領域を通過するために、第３レンズ群Ｂ３に含まれるレンズは有効径が大きくなりやすい。このことは、バックフォーカスの短い光学系において特に顕著である。

したがって、フォーカス群の小型化及び軽量化の観点では、第１レンズ群Ｂ１と第３レンズ群Ｂ３の間に配置される第２レンズ群Ｂ２をフォーカス群とすることが好ましい。

また、第２レンズ群Ｂ２においては、軸外光線及び軸上光線が光軸から比較的近い領域を通過するため、フォーカシングに際しての色収差をはじめとした諸収差の変動を小さくすることができる。つまり、フォーカシングに際しての収差変動を抑制するためにも、第２レンズ群Ｂ２をフォーカス群とすることが好ましい。

ここで、光学系における色収差の補正に関連するパラメータとして、アッベ数νｄが知られている。Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮＦ、ＮＣ、Ｎｄとするとき、アッベ数νｄはそれぞれ、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される。

各実施例の光学系は、以下の条件式を満足している。
ＬＤ／ｆ＜１．００ （１）
０．１５＜Ｌ／ｆ＜０．４８ （２）
０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１＜０．１４ （３）

ここで、光学系全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｂ１の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（以下、レンズ全長という）をＬＤ、無限遠合焦時の第２レンズ群Ｂ２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Ｌとする。また、光学系のバックフォーカスをＢＦ、第１レンズ群Ｂ１の最も物体側に配置された正レンズＧ１の焦点距離をｆＧ１とする。

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。一般に、レンズ全長の短縮化を図った望遠レンズに搭載される光学系は、焦点距離がレンズ全長ＬＤよりも長くなる。条件式（１）の上限値を上回ってレンズ全長ＬＤが長くなると、光学系が光軸方向に大型化してしまうため好ましくない。なお、ＬＤをｆに対して極端に短くすると、収差を十分に補正することが困難となる。ゆえに、後述する条件式（１ａ）、（１ｂ）に示すように、ＬＤ／ｆの値の範囲に下限値を定めても良い。

条件式（２）は、無限遠に合焦しているときにおける第２レンズ群Ｂ２の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離Ｌと、光学系全系の焦点距離ｆの比を規定した条件式である。条件式（２）の下限値を下回ると、フォーカス群である第２レンズ群Ｂ２と第１レンズ群Ｂ１の距離が長くなり過ぎる。その結果、第２レンズ群Ｂ２に入射する軸上光束の光軸からの高さは低くなるが、第２レンズ群Ｂ２に入射する軸外光束の光軸からの高さが高くなりやすい。その結果、第２レンズ群Ｂ２の有効径が大きくなり、光学系の光学系の重量の増大を招くため好ましくない。

また、条件式（２）の上限値を上回ると、フォーカス群である第２レンズ群Ｂ２と第１レンズ群Ｂ１の距離が短くなり過ぎる。その結果、第２レンズ群Ｂ２に入射する軸外光線及び軸上光線の光軸からの高さが高くなり、フォーカシングに際しての球面収差や軸上色収差の変動が増大するため好ましくない。

条件式（３）は、光学系のバックフォーカスと正レンズＧ１の焦点距離の関係を規定するものである。条件式（３）を満たすことで、全長の短い小型な光学系を実現できる。条件式（３）の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎる結果、光学系や光学系が装着される撮像装置が光軸方向に大型化してしまうため好ましくない。また、条件式（３）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎる。この場合、光学系の最も像側に配置されるレンズの径が大きくなりすぎ、撮像装置に光学系を装着するためのマウントの径が大型化してしまう。結果として、光学系や撮像装置を小型かつ軽量に構成することが困難となる。また、条件式（３）の下限値を下回るほどにバックフォーカスを小さくしつつ光学系の最終レンズの径を小さくしようとすると、撮像素子への光線入射角が大きくなる結果、特に画像の周辺で画質が低下しやすくなるため好ましくない。

各実施例では以上説明したように、条件式（１）乃至（３）を満足するように光学系の各要素を適切に設定している。これにより軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された光学系を得ることができる。

なお、各実施例において、好ましくは、条件式（１）乃至（３）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．７５＜ＬＤ／ｆ＜０．９９ （１ａ）
０．１８＜Ｌ／ｆ＜０．４７ （２ａ）
０．０４＜ＢＦ／ｆＧ１＜０．１２ （３ａ）

また、さらに好ましくは、条件式（１）乃至（３）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．７７＜ＬＤ／ｆ＜０．９６ （１ｂ）
０．２０＜Ｌ／ｆ＜０．４５ （２ｂ）
０．０６＜ＢＦ／ｆＧ１＜０．１０ （３ｂ）

さらに、各実施例において、次の条件式のうち１つ以上を満足することがより好ましい。
０．１０＜ＥＡ２／ＥＡ１＜０．３９ （４）
０．５０＜ｆ１／ｆ＜１．８０ （５）
０．１５＜ｆ２／ｆ＜０．７０ （６）
０．２０＜ｆＧ１／ｆ＜５．００ （７）
３０．０＜νｄＧ１ （８）
０．０５＜ＢＦ／ＩＨ＜２．２０ （９）
０．８０＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．５０ （１０）
０．１７＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．４０ （１１）

ここで、ＥＡ１は第１レンズ群Ｂ１の最も物体側のレンズ面の有効径、ＥＡ２は第２レンズ群Ｂ２の最も物体側のレンズ面の有効径である。また、ｆ１は第１レンズ群Ｂ１の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｂ２の焦点距離である。また、νｄＧ１は、正レンズＧ１のアッベ数である。ＩＨは最大像高である。最大像高ＩＨは、出力画像の形成に用いられる撮像素子の使用範囲の対角長の半分の長さを指す。また、ｆＧｋｐは第３レンズ群Ｂ３に含まれる正レンズの内最も像側に配置された正レンズの焦点距離、ｆＧｋｎは第３レンズ群Ｂ３に含まれる負レンズの内最も像側に配置された負レンズの焦点距離である。また、Ｄ１２は第１レンズ群Ｂ１において最も物体側に配置された正レンズＧ１の像側のレンズ面から、正レンズＧ１の像側に隣接して配置されたレンズＧ２の物体側の面までの光軸上の距離である。

条件式（４）は、第１レンズ群Ｂ１の最も物体側のレンズ面における有効径ＥＡ１と第２レンズ群Ｂ２の最も物体側のレンズ面における有効径ＥＡ２の比を規定した条件式である。条件式（４）の下限値を下回る程にＥＡ１が大きくなると、光学系を小型に構成するためには第１レンズ群Ｂ１における光線の収斂作用を強くする必要が生じる。その結果、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が強くなり過ぎて、第１レンズ群Ｂ１において球面収差や軸上色収差が多く発生するため好ましくない。また、条件式（４）の上限値を上回る程にＥＡ２が大きくなると、フォーカス群である第２レンズ群Ｂ２が大型化し、光学系の重量が増大するため好ましくない。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１と全系の焦点距離ｆの比を規定した条件式である。条件式（５）を満足することで、高い光学性能を維持しつつ光学系の全系を小型に構成することができる。条件式（５）の下限値を下回って第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１が短くなると、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、第１レンズ群Ｂ１において球面収差や軸上色収差が多く発生するため好ましくない。また、条件式（５）の上限値を上回って第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が弱くなり過ぎて、レンズ全長が増大するため好ましくない。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｂ２の焦点距離ｆ２と全系の焦点距離ｆの比を規定した条件式である。条件式（６）の下限値を下回って第２レンズ群Ｂ２の焦点距離ｆ２が短くなると、フォーカス群である第２レンズ群Ｂ２の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、フォーカシングに際しての球面収差や軸上色収差の変動を十分に低減させることが困難となり好ましくない。また、条件式（６）の上限値を上回って第２レンズ群Ｂ２の焦点距離ｆ２が長くなると、フォーカス群である第２レンズ群Ｂ２の屈折力が弱くなり過ぎて、フォーカシングに際しての第２レンズ群Ｂ２の移動量が増大する。その結果、光学系を十分に小型に構成することが困難となり好ましくない。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｂ１に含まれるレンズの中で最も物体側に配置された正レンズＧ１の焦点距離ｆＧ１と全系の焦点距離ｆの比を規定した条件式である。条件式（７）の下限値を下回って正レンズＧ１の焦点距離ｆＧ１が短くなると、正レンズＧ１の屈折力が強くなり過ぎる。その結果、正レンズＧ１において球面収差が多く発生するため好ましくない。また、条件式（７）の上限値を上回って正レンズＧ１の焦点距離ｆＧ１が長くなると、正レンズＧ１の屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、正レンズＧ１における光線の収斂作用が弱くなり、正レンズＧ１よりも像側に配置されるレンズの有効径が大きくなり、光学系を十分に小型に構成することが困難となるため好ましくない。

条件式（８）は、正レンズＧ１の材料のアッベ数νｄＧ１を規定した条件式である。条件式（８）の下限値を下回って正レンズＧ１の材料のアッベ数νｄＧ１が小さくなると、正レンズＧ１において軸上色収差や倍率色収差が多く発生するため好ましくない。

条件式（９）は、光学系のバックフォーカスＢＦと最大像高ＩＨの関係を規定した条件式である。条件式（９）の上限値を上回ると、全長が長くなりすぎて、光学系を保持するメカ部材（鏡筒等）の重量が大きくなってしまい、光学系の軽量化が困難になる。また、条件式（９）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎる。この場合、光学系の最も像側に配置されるレンズの径が大きくなりすぎ、撮像装置に光学系を装着するためのマウントの径が大型化してしまう。結果として、光学系や撮像装置を小型かつ軽量に構成することが困難となる。また、条件式（９）の下限値を下回るほどにバックフォーカスを小さくしつつ光学系の最終レンズの径を小さくしようとすると、撮像素子への光線入射角が大きくなる結果、特に画像の周辺で画質が低下しやすくなるため好ましくない。

条件式（１０）は、第３レンズ群Ｂ３の正レンズのうち、最も像側に位置する正レンズＧｋｐと、負レンズのうち、最も像側に位置する負レンズＧｋｎの焦点距離の関係を規定したものである。条件式（１０）を満足することで、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正しつつ、光学系のバックフォーカスを適正な長さにして光学系の全長を短縮することができる。

条件式（１０）の上限値を超える場合、光学系の全長の短縮には有利だが、歪曲収差や倍率色収差の補正が不十分となり易く好ましくない。

条件式（１０）の下限値を超えると、像面湾曲や歪曲収差が大きくなるため好ましくない。

条件式（１１）は、正レンズＧ１とレンズＧ２との距離Ｄ１２と光学系の全長ＬＤの関係を規定する条件式である。条件式（１１）の上限値を超える場合、光学系の軽量化には有利だが、正レンズＧ１で発生した球面収差や色収差を正レンズＧ１の像側に配置されたレンズで十分に補正することが困難となるため、好ましくない。条件式（１１）の下限値を下回る場合、正レンズＧ１よりも像側に配置されたレンズの径が大きくなり過ぎ、光学系を十分に軽量に構成することが困難となるため好ましくない。

好ましくは、条件式（４）〜（１０）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．１５＜ＥＡ２／ＥＡ１＜０．３８ （４ａ）
０．６０＜ｆ１／ｆ＜１．７０ （５ａ）
０．１７＜ｆ２／ｆ＜０．６５ （６ａ）
０．３０＜ｆＧ１／ｆ＜２．５０ （７ａ）
３２．０＜νｄＧ１ （８ａ）
０．９０＜ＢＦ／ＩＨ＜２．００ （９ａ）
０．８２＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．３０ （１０ａ）
０．２０＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．３５ （１１ａ）

さらに好ましくは、条件式（４）〜（１０）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．２７＜ＥＡ２／ＥＡ１＜０．３５ （４ｂ）
０．７０＜ｆ１／ｆ＜１．６０ （５ｂ）
０．２０＜ｆ２／ｆ＜０．５５ （６ｂ）
０．３５＜ｆＧ１／ｆ＜１．３０ （７ｂ）
３５．０＜νｄＧ１ （８ｂ）
１．２０＜ＢＦ／ＩＨ＜１．８０ （９ｂ）
０．８５＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．００ （１０ｂ）
０．２３＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．３０ （１１ｂ）

なお、フォーカシングに際して移動する第２レンズ群Ｂ２は、相対的に低分散な正レンズと相対的に高分散な負レンズを含むことが好ましい。これにより、フォーカシングに際しての色収差、特に軸上色収差の変動を抑制することができる。

また、第２レンズ群Ｂ２は、２枚以下のレンズから構成されることが好ましい。これによりフォーカス群を軽量化することができ、さらにフォーカス群である第２レンズ群Ｂ２を駆動させるためのメカ機構の小型化及び軽量化を実現することができる。

さらに、各実施例の光学系においては、フォーカシングに際して第１レンズ群Ｂ１が不動であることが好ましい。光学系を構成するレンズ群の中で最も物体側に配置される第１レンズ群Ｂ１は、有効径が大きくなり高重量である。重量の大きい第１レンズ群Ｂ１をフォーカシングに際して移動させるためには、大型の駆動機構が必要となり、光学系や光学系を含む撮像装置の高重量化を招くため好ましくない。

また、各実施例の光学系において、第３レンズ群Ｂ３は像面側から順に正レンズ、負レンズを有することが好ましい。すなわち、第３レンズ群Ｂ３は最も像側に配置された正レンズＧｋｐと、正レンズＧｋｐの物体側に隣接して配置された負レンズＧｋｎを有することが好ましい。光学系の最も像面側において、物体側から順に負レンズ、正レンズが配置された構成をとることによって、撮像面への入射角度を小さくすることが可能となる。これによって、撮像素子としてＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを用いる場合に問題となる画像周辺部での光量の低下や画質の低下を抑制できる。

また、各実施例の光学系において、第３レンズ群Ｂ３は負の屈折力を有することが好ましい。これによって、テレフォトタイプのパワー配置の傾向を強めることができ、光学系の全長をより短くすることができる。

また、各実施例の光学系において、光学系をより軽量に構成するためには、第１レンズ群Ｂ１を少ない枚数のレンズで構成することが好ましい。各実施例の光学系では、高い光学性能と光学系の軽量を両立するために、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＧ１、正レンズＧ２、負レンズＧ３、正レンズＧ４、正レンズＧ５、負レンズＧ６から第１レンズ群Ｂ１を構成している。このような構成を採ることにより、第１レンズ群Ｂ１に含まれるレンズの径を小さくしつつ、球面収差や色収差を良好に補正することが可能となる。なお、第１レンズ群Ｂ１は上述した正レンズＧ１乃至Ｇ６の他にレンズを含んでいても良い。

次に、実施例１から３にそれぞれ対応する数値実施例１から３を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。レンズ面の間隔変化に関しては、無限遠に合焦しているときのレンズ面の間隔と、最至近距離に合焦しているときのレンズ面の間隔を記載している。

各実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）は、光学系の最も像側の面から像面までの距離を、空気換算長により表したものである。

なお、各実施例において第１レンズ群Ｂ１の物体側に、レンズを保護するための保護ガラスを配置しても良い。また、最も像面側に配置されたレンズと像面の間に保護ガラスやローパスフィルタを配置しても良い。本願明細書において、光学系の最も物体側および最も像側に配置された保護ガラスやローパスフィルタなどの屈折力が極めて弱い光学部材は、光学系を構成するレンズとしては扱わないものとする。なお、「屈折力が極めて弱い」とは、焦点距離の絶対値が光学系全系の焦点距離の５倍以上である光学部材を言う。

なお、光学系と撮像素子の間に屈折力の極めて弱い光学部材が配置されている場合、上述したパラメータＢＦ、Ｌ、ＬＤの値は、光学系と撮像素子の間に配置された屈折力の極めて弱い光学部材を空気換算した際の値を用いる。

［数値実施例１］

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 273.587 14.64 1.53172 48.8 142.72
2 -1485.165 128.46 142.07
3 117.735 17.18 1.43700 95.1 94.43
4 -340.216 3.80 1.73800 32.3 92.37
5 113.761 0.50 86.85
6 87.350 13.20 1.43387 95.1 86.79
7 556.638 76.31 85.64
8(絞り) ∞ 1.50 53.23
9 81.222 13.94 1.80810 22.8 51.26
10 -94.963 1.50 1.90315 29.8 47.99
11 67.020 (可変) 44.38
12 131.816 1.99 1.80810 22.8 44.21
13 55.592 5.71 1.90366 31.3 43.05
14 250.974 (可変) 42.39
15 69.133 4.58 1.85478 24.8 26.10
16 -102.654 1.62 1.76385 48.5 25.04
17 43.635 2.75 23.25
18 -106.232 1.57 1.91082 35.3 23.05
19 154.026 8.63 23.26
20 -98.673 3.72 1.51633 64.1 26.50
21 -35.168 1.70 1.59282 68.6 27.22
22 -74.809 20.26 28.47
23 168.218 7.73 1.73800 32.3 37.90
24 -49.665 1.90 1.92286 18.9 38.28
25 -94.113 45.01 39.03
26 -91.270 2.00 1.85025 30.1 38.96
27 188.331 2.15 39.99
28 79.827 8.02 1.51742 52.4 42.25
29 -95.869 30.00 42.71
30(像面) ∞

各種データ
焦点距離 588.00
Fナンバー 4.12
画角 2.11
像高 21.64
レンズ全長 470.01
BF 30.00

結像倍率 0.00 -0.125
d11 41.89 6.53
d14 7.77 43.13

入射瞳位置 612.47
射出瞳位置 -262.22
前側主点位置 17.32
後側主点位置-558.00

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 492.40 271.02 -402.75 -340.34
2 12 230.08 7.70 -2.96 -6.96
3 15 -508.16 111.63 -161.78 -367.02

［数値実施例２］

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 243.219 12.51 1.53172 48.8 118.92
2 -1049.721 109.98 118.32
3 99.100 15.28 1.43700 95.1 78.72
4 -241.398 3.17 1.73800 32.3 76.74
5 102.594 0.42 72.41
6 70.724 12.37 1.43387 95.1 72.26
7 663.365 57.94 70.99
8(絞り) ∞ 1.25 42.84
9 61.227 10.52 1.80810 22.8 40.52
10 -71.520 1.25 1.90315 29.8 37.88
11 50.034 (可変) 34.32
12 96.155 1.50 1.80810 22.8 32.39
13 46.612 4.20 1.90366 31.3 31.57
14 153.371 (可変) 30.89
15 63.830 3.37 1.85478 24.8 20.65
16 -91.132 1.35 1.76385 48.5 20.42
17 37.323 2.47 19.96
18 -80.264 1.31 1.91082 35.3 20.04
19 142.995 7.04 20.54
20 -312.849 2.82 1.54814 45.8 24.15
21 -59.754 1.42 1.76385 48.5 24.82
22 -97.631 18.93 25.55
23 278.787 7.61 1.73800 32.3 35.45
24 -41.117 1.59 1.92286 18.9 36.07
25 -81.170 25.11 37.11
26 -111.040 1.67 1.67790 55.3 40.23
27 154.188 0.83 41.32
28 64.534 8.37 1.51823 58.9 43.16
29 -132.437 32.61 43.47
30(像面) ∞

各種データ
焦点距離 489.95
Fナンバー 4.12
画角 2.53
像高 21.64
レンズ全長 382.69
BF 32.61

結像倍率 0.00 -0.102
d11 31.40 5.48
d14 4.39 30.31

入射瞳位置 507.79
射出瞳位置 -271.05
前側主点位置 207.20
後側主点位置-457.34

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 357.96 224.69 -276.26 -252.50
2 12 211.65 5.70 -3.42 -6.35
3 15 -1399.88 83.91 -605.23 -1185.00

［数値実施例３］

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 219.712 14.09 1.69680 56.5 134.48
2 -22250.462 90.03 133.58
3 97.765 17.06 1.43700 95.1 87.89
4 -358.054 3.17 1.73800 32.3 85.38
5 78.272 0.50 78.08
6 72.132 13.13 1.43387 95.1 78.13
7 447.067 52.45 76.96
8(絞り) ∞ 1.25 55.00
9 68.523 9.59 2.00272 19.3 52.66
10 -1500.656 1.50 2.00069 25.5 50.23
11 53.294 (可変) 46.12
12 65.142 1.50 2.00272 19.3 42.35
13 53.418 5.96 1.65844 50.9 41.36
14 472.766 (可変) 40.50
15 201.708 2.83 2.00272 19.3 31.85
16 -495.946 1.35 1.77250 49.6 31.09
17 68.571 2.97 29.64
18 -122.374 1.31 1.53775 74.7 29.43
19 177.165 7.40 28.86
20 -284.467 7.64 1.54072 47.2 30.72
21 -24.365 1.42 1.67000 57.3 31.26
22 133.379 7.27 33.96
23 135.474 12.39 1.85026 32.3 39.94
24 -30.486 1.55 2.00272 19.3 40.72
25 -48.631 27.91 42.32
26 -40.218 1.67 2.00069 25.5 35.24
27 -510.475 0.80 37.18
28 66.206 8.64 1.51633 64.1 40.00
29 -107.458 30.61 40.66
30(像面) ∞

各種データ
焦点距離 390.00
Fナンバー 2.90
画角 3.18
像高 21.64
レンズ全長 360.00
BF 30.61

結像倍率 0.00 -0.172
d11 31.49 5.51
d14 2.50 28.48

入射瞳位置 435.81
射出瞳位置 -105.99
前側主点位置-287.65
後側主点位置-359.39

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 410.04 202.78 -285.73 -267.50
2 12 130.03 7.46 -1.42 -5.72
3 15 -126.99 85.15 -3.31 -67.65

各実施例における種々の数値を以下の表１に示す。

［撮像装置］
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）の実施例について、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影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系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。

このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された撮像装置を得ることができる。

Ｂ１ 第１レンズ群
Ｂ２ 第２レンズ群
Ｂ３ 第３レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面

Claims (16)

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、正の屈折力の第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前記第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光学系であって、
   前記第１レンズ群は最も物体側に配置された正レンズＧ１を含み、
   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、無限遠合焦時の前記第２レンズ群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Ｌ、前記光学系の焦点距離をｆ、前記光学系のバックフォーカスをＢＦ、前記正レンズＧ１の焦点距離をｆＧ１としたとき、
   ＬＤ／ｆ＜１．００
   ０．１５＜Ｌ／ｆ＜０．４８
   ０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１＜０．１４
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面における有効径をＥＡ１、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面における有効径をＥＡ２としたとき、
   ０．１０＜ＥＡ２／ＥＡ１＜０．３９
   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. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
   ０．５０＜ｆ１／ｆ＜１．８０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
4. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、
   ０．１５＜ｆ２／ｆ＜０．７０
   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のいずれか一項に記載の光学系。
5. ０．２０＜ｆＧ１／ｆ＜５．００
   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のいずれか一項に記載の光学系。
6. 前記正レンズＧ１の材料のアッベ数をνｄＧ１としたとき、
   ３０．０＜νｄＧ１
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の光学系。
7. 前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学系。
8. 前記第２レンズ群は、２枚のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群は物体側へ移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学系。
10. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、前記正レンズＧ１、正レンズＧ２、負レンズＧ３、正レンズＧ４、正レンズＧ５、負レンズＧ６を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学系。
11. 前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを含み、
    前記第３レンズ群に含まれる正レンズの内、最も像側に配置された正レンズの焦点距離をｆＧｋｐ、前記第３レンズ群に含まれる負レンズの内、最も像側に配置された負レンズの焦点距離をｆＧｋｎとしたとき、
    ０．８０＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学系。
12. 前記第３レンズ群は、最も像側に配置された正レンズＧｋｐと、前記正レンズＧｋｐの像側に隣接して配置された負レンズＧｋｎを有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学系。
13. 前記第３レンズ群は負の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学系。
14. 前記正レンズＧ１の像側のレンズ面から、前記正レンズＧ１の像側に隣接して配置されたレンズの物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ１２としたとき、
    ０．１７＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．４０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光学系。
15. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光学系と、該光学系によって形成される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。
16. 前記撮像装置における最大像高をＩＨとしたとき、
    ０．０５＜ＢＦ／ＩＨ＜２．２０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。

Images