JP2019128526A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広画角で、しかも色収差を良好に補正し、画面全体にわたり高い光学性能を有する光学系を得ること。【解決手段】 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズ、複数のレンズを含む後群を有する光学系において、全系の焦点距離（光学系がズームレンズの場合は、広角端の焦点距離）をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆＬ１、前記第１レンズの材料のｄ線に対する屈折率をｎｄＬ１、部分分散比をθｇＦＬ１とするとき、−２０．０＜ｆＬ１／ｆ＜−１．５１．８＜ｎｄＬ１＜２．４０．６２１５＜θｇＦＬ１＜０．７０００なる条件式を満たすこと。【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する。

近年、デジタルカメラをはじめとする撮像光学系においては、広画角、大口径比で高い光学性能を有する小型の光学系であることが要望されている。

広角化（広画角化）に有利な光学系として、レトロフォーカス型（ネガティブリード型）の光学系が知られている。このレトロフォーカス型の光学系では、光学系の前方に全体として負の屈折力のレンズ群を配置し、後方に正の屈折力のレンズ群を配置している。これにより全系の広画角化を図りつつ、長いバックフォーカスを得ている。

レトロフォーカス型の光学系は、光学系全体が開口絞りに対して非対称な屈折力配置よりなっている。このため、諸収差の発生が多くなり、特に負の歪曲収差（樽型の歪曲収差）や倍率色収差、非点収差等が多く発生してくる。

従来、レトロフォーカス型の光学系において歪曲収差や倍率色収差を補正しつつ、全系の小型化を図った光学系が知られている（特許文献１、２）。

特開２０１５−１５２８１１号公報 特開２０１４−４８４８８号公報

レトロフォーカス型の光学系は、長いバックフォーカスを確保しつつ広画角化を図るのが比較的容易である。一般に、光学系において、色収差を補正するためには、蛍石のようなアッベ数の大きい低分散で部分分散比の高い材料を用いるのが有効である。しかしながらレトロフォーカス型の光学系において、単に低分散で高い部分分散比の材料を用いただけでは広画角化を図りつつ、倍率色収差等の色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るのは難しい。

また大口径比化を図ると球面収差の発生が多くなり、全系の小型化を図りつつ、高い光学性能を得るのが困難になってくる。

特許文献１、２では、最も物体側のレンズに高屈折率、低分散の材料を使用し、高い光学性能と小型化を図っているが、倍率色収差が残存する傾向があった。

レトロフォーカス型の光学系において、広画角化を図りつつ、色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るには、開口絞りよりも物体側に配置した各レンズのレンズ構成を適切に設定することが重要となってくる。この構成が不適切であると、広画角化を図りつつ色収差を良好に補正して画面全体で高い光学性能を得るのが困難になってくる。

本発明は、広画角で、しかも色収差を良好に補正し、画面全体にわたり高い光学性能を有する光学系の提供を目的とする。

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズ、複数のレンズを含む後群を有する光学系において、
全系の焦点距離（光学系がズームレンズの場合は、広角端の焦点距離）をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆＬ１、前記第１レンズの材料のｄ線に対する屈折率をｎｄＬ１、部分分散比をθｇＦＬ１とするとき、
−２０．０＜ｆＬ１／ｆ＜−１．５
１．８＜ｎｄＬ１＜２．４
０．６２１５＜θｇＦＬ１＜０．７０００
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、広画角で、しかも色収差を良好に補正し、画面全体にわたり高い光学性能を有する光学系が得られる。

本発明の実施例１の光学系のレンズ断面図 本発明の実施例１の無限遠での諸収差図 本発明の実施例２の光学系のレンズ断面図 本発明の実施例２の無限遠での諸収差図 本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図 本発明の実施例３の無限遠での諸収差図 本発明の実施例４の光学系（ズームレンズ）のレンズ断面図 本発明の実施例４の光学系（ズームレンズ）の収差図 本発明の撮像装置の構成図

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、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズ、複数のレンズを含む後群を有する。光学系は、単一の焦点距離の撮像光学系やズームレンズよりなっている。

図１は本発明の光学系の実施例１のレンズ断面図、図２は実施例１の光学系の無限合焦状態の収差図である。図３は本発明の光学系の実施例２のレンズ断面図、図４は実施例２の光学系の無限合焦状態の収差図である。図５は本発明の光学系の実施例３のレンズ断面図、図６は実施例３の光学系の無限合焦状態の収差図である。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図９は本発明の撮像装置の要部概略図である。

各実施例の光学系は、デジタルスチルカメラ、ビデオ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。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。尚、各実施例の光学系をプロジェクターなどの投射レンズとして用いても良い。このときは左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。

レンズ断面図において、Ｌ０は光学系である。ＬＡはフォーカシングに際して不動のレンズ系である。ＬＦはフォーカシングに際して移動するレンズ系である。ＳＰは開口絞りである。Ｌｉは第ｉレンズ、ＬＰは正レンズである。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センサなどの撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。

図１の実施例１、図３の実施例２、図５の実施例３の光学系Ｌ０は、単一焦点距離の撮像光学系である。レンズ系ＬＡは負の屈折力を有し、レンズ系ＬＦは正の屈折力を有する。フォーカシングはレンズ系ＬＦを移動させて行われる。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、レンズ系ＬＦは矢印のフォーカスで示す如く物体側へ移動する。

図７の実施例４の光学系Ｌ０はズームレンズである。図７において、Ｂ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｂ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、Ｂ４は負の屈折力の第４レンズ群である。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。

具体的には、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を縮小しつつ物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を縮小しつつ物体側へ移動している。第４レンズ群Ｂ４は第３レンズ群Ｂ３との間隔を拡大しつつ物体側へ移動している。

開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３と同じ軌跡で移動している。フォーカシングは第２レンズ群Ｌ２よりなるレンズ系ＬＦにより行っている。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、レンズ系ＬＦは矢印のフォーカスの如く像側へ移動する。

それぞれの縦収差図は、左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差を表している。球面収差と倍率色収差を示す図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、点線のＦはＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、一点鎖線のＣはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）を表している。また、非点収差を示す図において、実線のΔＳはｄ線のサジタル方向、破線のΔＭはｄ線のメリディオナル方向を表している。また、歪曲を示す図は、ｄ線における歪曲を表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは撮影画角の半画角（度）である。

各実施例の光学系Ｌ０は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、負の屈折力の第３レンズＬ３、複数のレンズを含む後群より構成されている。

全系の焦点距離（光学系がズームレンズの場合は、広角端の焦点距離）をｆ、第１レンズＬ１の焦点距離をｆＬ１、第１レンズＬ１の材料のｄ線に対する屈折率をｎｄＬ１、部分分散比をθｇＦＬ１とする。このとき、
−２０．０＜ｆＬ１／ｆ＜−１．５ ・・・（１）
１．８＜ｎｄＬ１＜２．４ ・・・（２）
０．６２１５＜θｇＦＬ１＜０．７０００ ・・・（３）
なる条件式を満たす。

各実施例において、フラウンホーファ線のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれ、Ｎｇ、Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣとする。材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとする。このとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。

従来、撮像画角が８０°を超える広画角で長いバックフォーカスを有する撮像光学系として、所謂レトロフォーカスタイプの撮像光学系が知られている。物体側（前方）に負の屈折力のレンズ群、像側（後方）に正の屈折力のレンズ群を配置した全体として非対称のレンズ構成よりなる撮像光学系は、歪曲収差、倍率色収差等の諸収差が多く発生しやすい。

そこで、各実施例の光学系では、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、負の屈折力の第３レンズＬ３、複数のレンズを含む後群より構成している。これによって、歪曲収差の発生を抑えている。また、負の屈折力の第１レンズＬ１に高屈折率かつ部分分散比の大きな材料を採用し、全系の小型化を図っている。

また、各実施例では物体側に配置される負の屈折力の第１レンズＬ１に非球面レンズを適用することにより、歪曲収差、非点収差、及び像面湾曲収差等を良好に補正している。

一般に撮像画角が８０°を超えると、焦点距離が比較的短くなり、長いバックフォーカスを確保することが困難となる。さらに、大口径比化を図るとレンズ厚が増大し、さらに長いバックフォーカスを確保するのが困難となる。

そこで、各実施例の光学系では後群の像側に正の屈折力を有するレンズを配置し、長いバックフォーカスを確保している。また、大口径比化を行うと、第１レンズＬ１から第３レンズＬ３までのレンズ系より諸収差が多く発生する。特に画角の大きな領域にてコマ収差の発生が増大する傾向がある。

そこで各実施例の光学系では、後群を球面収差、コマ収差を打ち消す（補正する）レンズ構成としている。

条件式（１）は、全系の焦点距離（ズームレンズの場合は、広角端の焦点距離）に対する、第１レンズＬ１の焦点距離の比を規定しており、主に全系の小型化を図りつつ、歪曲収差の発生を軽減するためのものである。

条件式（１）の上限を超えると、広画角化を図った際、第１レンズの負の焦点距離が短くなり（負の屈折力が強くなり）（負の屈折力の絶対値が大きくなり）、歪曲収差の補正が難しくなる。また、球面収差が発生しやすくなり、後群のレンズ枚数が増加するので、好ましくない。条件式（１）の下限を超えると、第２レンズの負の屈折力分担が大きくなり、広画角化を図りつつ、全系の小型化を図るのが難しくなる。

条件式（２）、（３）は、第１レンズＬ１の材料のｄ線に対する屈折率ｎｄＬ１と、部分分散比θｇＦＬ１を規定し、主に前玉有効径の小型化と倍率色収差の二次スペクトルを軽減す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、第１レンズＬ１のメニスカス形状が強くなり、歪曲収差と倍率色収差の抑制する際、双方を効果的に補正することが難しくなる。条件式（２）の下限を超えると、必要な負の屈折力を得るためにレンズ面の曲率が大きくなり、その結果、高次収差が大きく発生する。

条件式（３）の上限を超えると、倍率色収差の二次スペクトルは軽減されるが、材料の特性上、部分分散比が大きくなるにつれて、アッベ数が小さくなり、一次の色収差の補正が困難になる。条件式（３）の下限を超えて、部分分散比が小さくなると、前玉有効径の小型化を図りつつ、倍率色収差の二次スペクトルの補正が困難になる。

各実施例において更に好ましくは条件式（１）乃至（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−１０．０＜ｆＬ１／ｆ＜−２．０ ・・・（１ａ）
１．８２＜ｎｄＬ１＜２．２ ・・・（２ａ）
０．６２１６＜θｇＦＬ１＜０．６８００ ・・・（３ａ）

条件式（１ａ）を満たすことにより、歪曲収差の発生を抑えつつ、像面湾曲の抑制ができ、高い結像性能を確保することが容易となる。条件式（２ａ）、（３ａ）を満たすことにより、前玉径の小型化と波長毎の像面湾曲が抑制できる。

更に好ましくは条件式（１ａ）乃至（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−８．０＜ｆＬ１／ｆ＜−２．２ ・・・（１ｂ）
１．８４＜ｎｄＬ１＜２．００ ・・・（２ｂ）
０．６２１７＜θｇＦＬ１＜０．６６００ ・・・（３ｂ）

以上のように各要素を構成することにより、広画角、大口径比で、色収差を良好に補正した高い光学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つ以上を満足するのがよい。

第１レンズＬ１の材料のアッベ数をνｄＬ１とする。第２レンズＬ２の材料のアッベ数をνｄＬ２、部分分散比をθｇＦＬ２とする。第１レンズＬ１の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１Ｌ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２Ｌ１（但し曲率半径はレンズ面が非球面形状の場合は、基準となる２次曲面の半径）とする。

光学系Ｌ０は１枚以上の正レンズを有し、最も物体側に配置された正レンズＰ１の材料のアッベ数をνｄＰ１、部分分散比をθｇＦＰ１とする。第２レンズＬ２の焦点距離をｆＬ２、第３レンズＬ３の焦点距離をｆＬ３とする。光学系Ｌ０は、フォーカシングに際して移動するレンズ系ＬＦと、フォーカシングに際して不動のレンズ系ＬＡを有し、レンズ系ＬＡはレンズ系ＬＦより物体側に配置されており、レンズ系ＬＦの焦点距離をｆＦ、レンズ系ＬＡの焦点距離をｆＡとする。

バックフォーカス（光学系がズームレンズの場合は、広角端におけるバックフォーカス）をＢＦ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。

１４＜νｄＬ１＜３５ ・・・（４）
４０＜νｄＬ２＜９５ ・・・（５）
０．５１＜θｇＦＬ２＜０．５９ ・・・（６）
２．０＜（Ｒ２Ｌ１＋Ｒ１Ｌ１）／（Ｒ１Ｌ１−Ｒ２Ｌ１）＜１０．０ ・・・（７）
１．２＜νｄＬ２／νｄＬ１＜６．０・・・（８）
２２＜νｄＰ１＜３３ ・・・（９）
０．５６＜θｇＦＰ１＜０．６６ ・・・（１０）
１．０＜ｆＬ１／ｆＬ２＜４．５ ・・・（１１）
０．９＜ｆＬ１／ｆＬ３＜６．０ ・・・（１２）
−５．０＜ｆＦ／ｆＡ＜０．０ ・・・（１３）
０．２＜ｆ／ＢＦ＜０．６ ・・・（１４）

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、第１レンズＬ１の材料のアッベ数νｄＬ１を規定し、主に倍率色収差と軸上色収差等の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、軸上色収差の補正は容易となるが、第１レンズＬ１の負の屈折力が強くなり、歪曲収差が増大してくる。条件式（４）の下限を超えると、倍率色収差の補正は容易になるが、第１レンズＬ１の負の屈折力が弱くなり（負の屈折力の絶対値が小さくなり）、レンズ全長が増加してくるので、好ましくない。

条件式（５）、（６）は、第２レンズＬ２の材料のアッベ数と部分分散比を規定し、主に、倍率色収差の二次スペクトルを軽減し、第１レンズＬ１の色収差の補正不足を補うためのものである。条件式（５）、（６）の上限を超えると、倍率色収差の補正は容易となるが、材料として、所望の負の屈折力を確保することが難しくなる。条件式（５）、（６）の下限を超えると、軸上色収差と倍率色収差の二次スペクトルの軽減が難しいため、好ましくない。

条件式（７）は、第１レンズＬ１のシェープファクター（レンズ形状）を規定し、主に主点を適切な位置に定め、歪曲収差と像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（７）の上限を超えると、像面湾曲の補正は容易になるが、所定の画角を確保した際、像側のレンズ面の曲率が小さくなり、レンズの製造が難しくなる。条件式（７）の下限を超えると、歪曲収差が増大してくるので、好ましくない。

条件式（８）は、第１レンズＬ１の材料のアッベ数と第２レンズＬ２の材料のアッベ数を規定し、主に色収差を軽減しつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式（８）の上限を超えると、第１レンズの負の屈折力が増大し、倍率色収差の画角変動を軽減することが難しくなる。条件式（８）の下限を超えると、第２レンズＬ２の負の屈折力が増大し、像面湾曲の軽減が難しくなる。

条件式（９）、（１０）は、光学系が有する複数の正レンズのうち、最も物体側に配置された正レンズＰ１の材料のアッベ数と部分分散比を規定している。条件式（９）、（１０）を外れると、倍率色収差の二次スペクトルを軽減し、第１レンズＬ１から第３レンズＬ３までのレンズ系による色消しを効果的に行い、倍率色収差の二次スペクトルを軽減するのが困難になる。

条件式（１１）は、第２レンズＬ２の焦点距離と、第１レンズＬ１の焦点距離との比に関し、条件式（１２）は第３レンズＬ３の焦点距離と第１レンズＬ１の焦点距離の比に関する。条件式（１１）、（１２）は、所定の画角を確保し、球面収差とコマ収差の補正を良好に行うためのものである。条件式（１１）、（１２）の夫々の下限値を超えると、第１レンズＬ１の負の屈折力が弱くなり、前玉有効径が増大するとともに、レンズ全長が増大してくる。条件式（１１）、（１２）の夫々の上限値を超えると、像面湾曲と歪曲収差の補正が困難となる。

条件式（１３）は、近距離物体への合焦の際に発生する球面収差、コマ収差等を軽減するためのものである。条件式（１３）の上限を超えると、軸上光束がフォーカスレンズ系に収斂で入射し、コマ収差を軽減しつつ、長いバックフォーカスを確保することが難しくなる。条件式（１３）の下限を超えると、軸上光束がフォーカスレンズ系に強い発散で入射し、フォーカシングの際に球面収差の変動が増大し、好ましくない。

条件式（１４）は、バックフォーカスの長さ適切に規定している。一般的に一眼レフカメラでは、バックフォーカスを長くとる必要がある。条件式（１４）の上限を超えると、全系の焦点距離に対してバックフォーカスが短くなり、光学系の像側に硝子ブロックや光学素子等を配置することが困難になる。条件式（１４）の下限を下回ると、光学系の焦点距離に対するバックフォーカスが必要以上に長くなり、全系の小型化が困難になる。

以上のように本発明によれば、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が得られる。

更に好ましくは条件式（４）乃至（１４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１６＜νｄＬ１＜３０ ・・・（４ａ）
４０．２＜νｄＬ２＜８５．０ ・・・（５ａ）
０．５２＜θｇＦＬ２＜０．５８ ・・・（６ａ）
３．０＜（Ｒ２Ｌ１＋Ｒ１Ｌ１）／（Ｒ１Ｌ１−Ｒ２Ｌ１）＜７．０ ・・・（７ａ）
１．５＜νｄＬ２／νｄＬ１＜５．０ ・・・（８ａ）
２３＜νｄＰ１＜３２ ・・・（９ａ）
０．５７５＜θｇＦＰ１＜０．６４０ ・・・（１０ａ）
１．１＜ｆＬ１／ｆＬ２＜３．８ ・・・（１１ａ）
０．９５＜ｆＬ１／ｆＬ３＜５．５０ ・・・（１２ａ）
−４．０＜ｆＦ／ｆＡ＜−０．１ ・・・（１３ａ）
０．３０＜ｆ／ＢＦ＜０．５８ ・・・（１４ａ）

さらに好ましくは条件式（４ａ）乃至（１４ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１８＜νｄＬ１＜２５ ・・・（４ｂ）
４０．６＜νｄＬ２＜７５．０ ・・・（５ｂ）
０．５３＜θｇＦＬ２＜０．５７ ・・・（６ｂ）
３．４＜（Ｒ２Ｌ１＋Ｒ１Ｌ１）／（Ｒ１Ｌ１−Ｒ２Ｌ１）＜５．３ ・・・（７ｂ）
１．７＜νｄＬ２／νｄＬ１＜４．０ ・・・（８ｂ）
２４＜νｄＰ１＜３１ ・・・（９ｂ）
０．５９＜θｇＦＰ１＜０．６２ ・・・（１０ｂ）
１．２＜ｆＬ１／ｆＬ２＜３．１ ・・・（１１ｂ）
１．０＜ｆＬ１／ｆＬ３＜５．０ ・・・（１２ｂ）
−３．５０＜ｆＦ／ｆＡ＜−０．１５ ・・・（１３ｂ）
０．３４＜ｆ／ＢＦ＜０．５７ ・・・（１４ｂ）

各実施例において、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３のうちの少なくとも１つのレンズはレンズ中心からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有するのが良い。

実施例１乃至３の光学系Ｌ０は、物体側から像側へ順に配置された、フォーカシングに際して不動のレンズ系ＬＡ、開口絞りＳＰを有し、フォーカシングに際して移動するレンズ系ＬＦより構成される。そしてレンズ系ＬＡは、物体側から像側へ順に配置された、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、正レンズＬＰ、負レンズ、正レンズより構成される。

実施例４の光学系Ｌ０は、ズームレンズより構成される。実施例４の光学系Ｌ０は物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｂ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｂ４より構成される。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。そして第１レンズ群Ｂ１は物体側から像側へ順に配置された、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、負レンズ、正レンズＬＰより構成される。そしてフォーカシングに際して第２レンズ群Ｂ２が移動する。

図９は各実施例の光学系を用いたデジタルスチルカメラの要部概略図である。図９において１０はカメラ本体、１１は各実施例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１０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。

本実施例ではクイックリターンミラーのある一眼レフカメラやクイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラ、そしてレンズシャッターカメラ等の撮像装置等に適用できる。この他、プロジェクター等の光学機器にも同様に適用することができる。

以下に、実施例１乃至４に各々対応する数値データ１乃至４を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの順番を示し、ｒｉは各面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉厚又は空気間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。θｇＦは部分分散比である。ＢＦはバックフォーカスであり最終レンズ面から像面までの距離である。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各々非球面係数としたとき、

なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０^-xを意味している。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を表１に示す。

［数値データ１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 36.647 3.00 1.92286 18.9 0.6495
2 24.851 7.36
3 57.101 2.40 1.53775 74.7 0.5393
4* 12.931 14.12
5 -115.989 1.60 1.80400 46.6 0.5572
6 18.546 10.63 1.72825 28.5 0.6077
7 -113.161 1.00
8 27.544 1.50 1.89286 20.4 0.6394
9 18.586 5.56 1.69895 30.1 0.6029
10 175.505 5.16
11 44.443 4.55 1.49700 81.5 0.5374
12 -46.465 0.20
13 118.330 2.33 1.59522 67.7 0.5442
14 -101.953 1.20 1.85478 24.8 0.6122
15 125.469 4.50
16(絞り) ∞ 7.20
17 -15.572 1.50 1.83400 37.2 0.5775
18 53.753 3.90 1.59522 67.7 0.5442
19 -28.574 0.15
20 86.045 6.49 1.59522 67.7 0.5442
21 -22.952 0.22
22* -179.089 3.29 1.58313 59.4 0.5423
23 -44.019 35.64
像面 ∞

非球面データ
第4面
K =-1.58089e+000 A 4= 5.21909e-005 A 6=-2.87016e-008 A 8= 1.06097e-010 A10= 5.96439e-014

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.75718e-005 A 6= 5.39238e-010 A 8=-6.23426e-011

各種データ
焦点距離 18.50
Fナンバー 2.00
半画角（度） 49.47
像高 21.64
レンズ全長 123.50
BF 35.64

［数値データ２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 34.621 2.50 1.89286 20.4 0.6394
2 22.437 6.75
3 47.766 2.00 1.55332 71.7 0.5402
4* 14.372 11.55
5 -57.297 1.80 1.80400 46.6 0.5572
6 23.973 10.22 1.71736 29.5 0.6048
7 -64.313 1.20
8 30.262 1.50 1.84666 23.8 0.6205
9 19.806 6.90 1.67270 32.1 0.5988
10 -4424.455 5.93
11 39.604 5.33 1.59522 67.7 0.5442
12 -73.276 0.20
13 117.203 2.67 1.72916 54.7 0.5444
14 -148.598 1.20 1.85478 24.8 0.6122
15 63.225 4.30
16(絞り) ∞ 7.40
17 -17.494 1.50 1.83400 37.2 0.5775
18 41.803 4.72 1.59522 67.7 0.5442
19 -35.001 0.15
20 72.027 6.04 1.59522 67.7 0.5442
21 -24.851 0.22
22* -266.243 3.33 1.58313 59.4 0.5423
23 -49.082 36.21
像面 ∞

非球面データ
第4面
K =-1.69206e+000 A 4= 4.47772e-005 A 6=-4.43644e-008 A 8= 1.49812e-010 A10=-1.89013e-013

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.61216e-005 A 6=-1.83984e-009 A 8=-4.48394e-011

各種データ
焦点距離 20.50
Fナンバー 1.84
半画角（度） 46.54
像高 21.64
レンズ全長 123.62
BF 36.21

［数値データ３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 41.688 2.20 1.92286 20.9 0.6391
2 23.100 9.20
3* 49.337 1.80 1.55332 71.7 0.5402
4* 16.051 11.73
5 -60.405 1.50 1.49700 81.5 0.5374
6 55.572 1.03
7 53.355 7.24 1.78472 25.7 0.6161
8 -72.769 0.40
9 39.985 1.20 1.85478 24.8 0.6122
10 20.356 8.80 1.71736 29.5 0.6048
11 169.861 5.92
12 54.490 6.21 1.59522 67.7 0.5442
13 -61.330 0.20
14 110.532 2.98 1.59522 67.7 0.5442
15 -698.933 1.20 1.80518 25.4 0.6161
16 60.148 4.00
17(絞り) ∞ 6.50
18* -31.592 1.50 1.85025 30.1 0.5979
19 31.120 9.48 1.43875 94.9 0.5343
20 -40.433 0.15
21 155.974 8.98 1.59522 67.7 0.5442
22 -25.919 0.22
23* -1337.344 5.46 1.55332 71.7 0.5402
24* -50.902 36.81
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 1.04982e+000 A 4=-7.31006e-006 A 6=-8.49566e-010

第4面
K =-1.47614e+000 A 4= 1.40051e-005 A 6=-3.26412e-008 A 8= 2.43634e-011 A10=-1.25929e-014

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.83846e-005 A 6=-1.62899e-008

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.94254e-006 A 6=-1.77096e-008 A 8=-6.59994e-012

第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.54638e-007 A 6=-1.79417e-008

各種データ
焦点距離 20.50
Fナンバー 1.44
半画角（度） 46.54
像高 21.64
レンズ全長 134.70
BF 36.81

［数値データ４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 40.205 2.40 1.84666 23.9 0.6217
2 23.497 12.24
3* 48.667 2.00 1.80610 40.7 0.5687
4* 22.823 9.96
5 243.969 1.80 1.77250 49.6 0.5521
6 23.960 10.16
7 -34.643 1.40 1.49700 81.5 0.5374
8 -192.309 0.15
9 96.490 4.81 1.85025 30.1 0.5979
10 -65.116 (可変)
11 27.095 0.90 1.77250 49.6 0.5521
12 15.745 2.61 1.71736 29.5 0.6048
13 64.831 (可変)
14 ∞ 1.00
15 26.903 3.68 1.48749 70.2 0.5300
16 -14.153 0.90 1.75500 52.3 0.5476
17 -32.630 0.20
18 150.496 1.60 1.43875 94.9 0.5343
19 -83.795 0.50
20(絞り) ∞ (可変)
21 -30.098 0.90 1.80610 40.7 0.5670
22 11.765 4.03 1.49700 81.5 0.5374
23 47.672 0.40
24 20.897 4.60 1.59522 67.7 0.5442
25 -16.122 0.40
26* 84.863 1.00 1.85135 40.1 0.5695
27 14.387 3.26 1.43875 94.9 0.5343
28 -869.132 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.43514e-005 A 6=-5.61763e-008 A 8= 7.77586e-011 A10=-5.45246e-014

第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.41272e-005 A 6=-3.53353e-008 A 8=-6.15053e-011 A10=-8.58383e-014

第26面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.18418e-005 A 6=-7.00558e-008 A 8= 1.73256e-009 A10=-5.56308e-011

各種データ
ズーム比 1.91
広角 中間 望遠
焦点距離 12.40 18.00 23.64
Fナンバー 4.35 4.96 5.60
半画角（度） 60.18 50.25 42.47
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 142.18 132.82 131.14
BF 36.14 44.23 52.29

d10 27.74 10.06 0.95
d13 4.54 4.02 2.73
d20 2.86 3.62 4.28
d28 36.14 44.23 52.29

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -19.92
2 11 68.60
3 14 33.59
4 21 -137.40

Ｌ０ 光学系 ＬＡ レンズ系 ＬＦ レンズ系 ＳＰ 開口絞り
Ｌ１ 第１レンズ Ｌ２ 第２レンズ Ｌ３ 第３レンズ
ＬＰ 正レンズ

Claims (16)

1. 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、負の屈折力の第３レンズ、複数のレンズを含む後群を有する光学系において、
   全系の焦点距離（光学系がズームレンズの場合は、広角端の焦点距離）をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆＬ１、前記第１レンズの材料のｄ線に対する屈折率をｎｄＬ１、部分分散比をθｇＦＬ１とするとき、
   −２０．０＜ｆＬ１／ｆ＜−１．５
   １．８＜ｎｄＬ１＜２．４
   ０．６２１５＜θｇＦＬ１＜０．７０００
   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、前記第２レンズ、および前記第３レンズのうちの少なくとも１つのレンズは、レンズ中心からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有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レンズの材料のアッベ数をνｄＬ１とするとき、
   １４＜νｄＬ１＜３５
   なる条件式を満たす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レンズの材料のアッベ数をνｄＬ２、部分分散比をθｇＦＬ２とするとき、
   ４０＜νｄＬ２＜９５
   ０．５１＜θｇＦＬ２＜０．５９
   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１レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１Ｌ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２Ｌ１とするとき、
   ２．０＜（Ｒ２Ｌ１＋Ｒ１Ｌ１）／（Ｒ１Ｌ１−Ｒ２Ｌ１）＜１０．０
   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１レンズの材料のアッベ数をνｄＬ１、前記第２レンズの材料のアッベ数をνｄＬ２とするとき、
   １．２＜νｄＬ２／νｄＬ１＜６．０
   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. 前記光学系は１枚以上の正レンズを有し、最も物体側に配置された正レンズの材料のアッベ数をνｄＰ１、部分分散比をθｇＦＰ１とするとき、
   ２２＜νｄＰ１＜３３
   ０．５６＜θｇＦＰ１＜０．６６
   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２レンズの焦点距離をｆＬ２、前記第３レンズの焦点距離をｆＬ３とするとき、
   １．０＜ｆＬ１／ｆＬ２＜４．５
   ０．９＜ｆＬ１／ｆＬ３＜６．０
   なる条件式を満たす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、フォーカシングに際して移動するレンズ系ＬＦと、前記レンズ系ＬＦより物体側に配置された、フォーカシングに際して不動のレンズ系ＬＡを有し、
   前記レンズ系ＬＦの焦点距離をｆＦ、前記レンズ系ＬＡの焦点距離をｆＡとするとき、
   −５．０＜ｆＦ／ｆＡ＜０．０
   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. バックフォーカス（光学系がズームレンズの場合は、広角端におけるバックフォーカス）をＢＦとするとき、
    ０．２＜ｆ／ＢＦ＜０．６
    なる条件式を満たす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. 前記光学系は、物体側から像側へ順に配置された、前記レンズ系ＬＡ、開口絞り、前記レンズ系ＬＦより構成されることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
12. 前記レンズ系ＬＡは、物体側から像側へ順に配置された、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１１に記載の光学系。
13. 前記光学系は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであ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。
14. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、負レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１３に記載の光学系。
15. フォーカシングに際して前記第２レンズ群が移動することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光学系。
16. 請求項１乃至１５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。