JP2020112762A - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体距離全般にわたり、特に近距離撮像においても、高い光学性能を有し、しかも全系の小型化が容易な光学系を得る。【解決手段】物体側から像側に順に配置された、フォーカシングに際して移動する前群Ｌ1と、フォーカシングに際して不動の後群Ｌ２からなり、後群は負の屈折力を有し、前群は開口絞りと、最も物体側に正レンズを有し、開口絞りより物体側には２枚以上の負レンズが配置されており、開口絞りより物体側に配置されている負レンズの材料のｄ線に対するアッべ数の平均値をａｖｅνｄとするとき、２０．０＜ａｖｅνｄ＜４５．０、なる条件式を満足する。【選択図】図１

Description

本発明は、光学系およびそれを有する撮像装置に関し、たとえば、デジタルスチルカメ
ラ、デジタルビデオカメラ、ＴＶカメラ、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。

撮像装置に用いられる光学系（撮像光学系）には、明るく、しかも撮像倍率の絶対値が、例えば０．３倍以上の近距離撮像が容易なこと、迅速なフォーカシング（合焦）が容易で、物体距離全般にわたり、高い光学性能を有すること等が要望されている。従来、最大撮像倍率が大きく、光学系が小型となるフォーカス（合焦）方式として、正の屈折力を有する前群と負の屈折力を有する後群からなる光学系において、フォーカシングに際して、後群を不動とし、前群を移動させる方式が知られている（特許文献１、２）。

特許文献１では、物体側から像側へ順に正の屈折力の第１レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第２レンズ群、第３レンズ群からなる撮像レンズを開示している。そしてフォーカシングに際して第３レンズ群を不動とし、第１レンズ群、開口絞り、第２レンズ群を一体として移動させる方法を開示している。

特許文献２では、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レンズ群からなり、フォーカシングに際して第１レンズ群のみが移動する方法を開示している。また、光学系の一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることで、防振時における像ぶれの補正の方法を開示している。

一方近年では、光学系として最大撮像倍率の向上に加えて、光学系の大口径化が要望されている。

特開２０１６−６１９１９号公報 特開２０１３−２１０６０４号公報 特開２０１７−１２２８７１号公報

光学系全体の小型化を図りつつ、無限遠から撮像倍率が０．３倍以上の近距離撮像まで物体距離全域にわたり高い光学性能を得るためには、レンズ構成、特にフォーカスタイプを適切に設定することが重要になる。

例えば、中望遠型の光学系は、焦点距離を長くするにつれてレンズ系全体が大型化及び高重量化してくる。このため中望遠型の光学系においてフォーカシングを小型軽量のレンズ群で行い、しかもフォーカシングに際しての収差変動が少なくし、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、光学系のレンズ構成を適切に設定することが重要になる。

特許文献１、２ではＦｎｏが２．８程度の光学系を開示している。しかしながらＦｎｏをさらに小さくすると、諸収差の補正、特に球面収差と軸上色収差の補正が困難となり、高い光学性能を得るのが困難になる。

本発明は、全物体距離にわたり高い光学性能を有し、小型で明るい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、物体側から像側に順に配置された、フォーカシングに際して移動する前群と、フォーカシングに際して不動の負の屈折力の後群からなり、
前記前群は、最も物体側に配置された正レンズと、開口絞りと、前記開口絞りより物体側に配置された複数の負レンズを有し、
前記開口絞りより物体側に配置されている負レンズの材料のｄ線に対するアッべ数の平均値をａｖｅνｄとするとき、
２０．０＜ａｖｅνｄ＜４５．０
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、全物体距離全般にわたり高い光学性能を有し、小型で明るい光学系が得られる。

実施例１の光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図 実施例１の光学系の無限遠にフォーカスしているときの収差図 実施例２の光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図 実施例２の光学系の無限遠にフォーカスしているときの収差図 実施例３の光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図 実施例３の光学系の無限遠にフォーカスしているときの断面図 実施例４の光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図 実施例４の光学系の無限遠にフォーカスしているときの収差図 実施例５の光学系の無限遠フォーカスしているときのレンズ断面図 実施例５の光学系の無限遠にフォーカスしているときの収差図 実施例６の光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図 実施例６の光学系の無限遠にフォーカスしているときの収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明の光学系は物体側から像側に順に配置された、フォーカシングに際して移動する前群と、フォーカシングに際して像面に対して不動の負の屈折力の後群から構成されている。

従来、撮像倍率の絶対値が０．３倍以上の近距離撮像を行うことを主目的とした撮像光学系におけるフォーカシング方式としては、前群繰り出し方式やインナーフォーカス方式など様々なフォーカスタイプが知られている。一般に、フォーカシング時の際に、最も像側に配置したレンズ群を像面に対して不動とし前群を繰り出す、前群繰り出し方式を用いると、インナーフォーカス方式と比べてレンズ枚数が少なく、全系の小型化が容易となる。

本発明の光学系は、後群が負の屈折力を有する。後群が負の屈折力を有することで、前群でのフォーカスに際しての移動量を軽減している。また、前群で発生した正のペッツバール和を打ち消すことで、像面湾曲を良好に補正することが容易となる。

図１は本発明の実施例１の光学系において無限遠にフォーカスしているとき（合焦時）のレンズ断面図である。レンズ断面図において、ＯＬは光学系である。Ｌ１は前群、Ｌ２は後群である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．０２倍のときと、結像倍率−０．５倍のときの収差図である。

図３は本発明の実施例２の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．０２倍のときと、結像倍率−０．５倍のときの収差図である。

図５は本発明の実施例３の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．０２倍のときと、結像倍率−０．５倍のときの収差図である。

図７は本発明の実施例４の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例４の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．０２倍のときと、結像倍率−０．５倍のときの収差図である。

図９は本発明の実施例５の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例５の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．０２倍のときと、結像倍率−０．５倍のときの収差図である。

実施例１乃至５において光学系ＯＬは物体側から像側へ順に配置された前群Ｌ１と後群Ｌ２から構成されている。

図１１は本発明の実施例６の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。光学系ＯＬは物体側から像側へ順に、前群Ｌ１と後群Ｌ２から構成されている。そして前群Ｌ１は、物体側から像側に順に配置された、レンズ群Ｌ１１とレンズ群Ｌ１２から構成され、レンズ群Ｌ１１とレンズ群Ｌ１２はフォーカシング時に独立に（異なった軌跡で）物体側へ移動する。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例６の光学系ＯＬにおいて無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．０２倍のときと、結像倍率−１．０倍のときの収差図である。

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および固定の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、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。

図１３は、本発明の光学系ＯＬを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例の光学系ＯＬ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ＯＬ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。

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。

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。

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、光線追跡値による画角である。球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、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実線のΔＳはｄ線におけるサジタル像面、点線の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。

本発明の光学系ＯＬでは、最も物体側に、正の屈折力を有するレンズを配置している。本発明の大口径で中望遠型の光学系ＯＬは、最も物体側に、正の屈折力を有するレンズを配置することで、軸上光束を収斂させ、像側のレンズの有効径を小さくしている。これにより、光学系ＯＬ全系の小型化を図っている。

光学系ＯＬの大口径化と高画質化を図るためには、前群Ｌ１のレンズ構成を適切に設定することが重要である。本発明の光学系ＯＬにおいて、前群Ｌ１は最も物体側に正レンズを有する。さらに前群Ｌ１は開口絞りＳＰを有し、開口絞りＳＰより物体側に複数の負レンズを有している。

光学系ＯＬの大口径比化を図ると、諸収差の補正、特に軸上色収差や球面収差、像面湾曲の補正が困難となる。一般に大口径比で中で望遠型の光学系ＯＬでは、高画質化のための色収差の補正として、１次の色消しに加え、２次スペクトルが良好に補正されていることが望まれる。

２次のスペクトルを抑制するためには、軸上光束の高さが高くなる開口絞りＳＰより物体側のレンズ系で補正することが重要である。開口絞りＳＰより物体側に配置される少なくとも１枚の負レンズに低分散かつ異常分散性の小さい材料を用いることで、１次の色消しに加えて、２次スペクトルを良好に補正することが容易となる。

各実施例では開口絞りＳＰより物体側に配置される２枚以上の負レンズの、材料のｄ線に対するアッべ数の平均値をａｖｅνｄとするとき、
２０．０＜ａｖｅνｄ＜４５．０・・・（１）
なる条件式を満足している。

次に前述の条件式（１）の技術的意味について説明する。条件式（１）は、開口絞りＳＰより物体側に配置された２枚以上の負レンズの、材料のｄ線に対するアッべ数の平均値を規定している。条件式（１）の上限値を超えると、前群Ｌ１を構成する正レンズの材料とのアッべ数比が小さくなるため、１次の色消しが困難となる。条件式（１）の下限値を超えると、負レンズの屈折力が弱くなり（負の屈折力の絶対値が小さくなり）、色収差の補正が困難となる。

以上のように前群Ｌ１のレンズ構成を適切にし、条件式（１）を満たすことにより、全体が小型でありながら高画質で最大撮像倍率の大きい大口径の中望遠型の光学系を得ている。

更に好ましくは条件式（１）は、次の数値範囲を満足するのが良い。

２４．０＜ａｖｅνｄ＜４４．５ ・・・（１ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、前群Ｌ１に配置される少なくとも２枚の負レンズの材料のアッべ数の平均値がより適正となり、色収差をより効果的に補正することが容易となる。更に好ましく更に好ましくは条件式（１ａ）は、次の数値範囲を満足するのが良い。

２７．０＜ａｖｅνｄ＜４４．０ ・・・（１ｂ）
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良い。

開口絞りＳＰより物体側に配置されている負レンズのうち少なくとも１枚の負レンズは、材料のｄ線に対するアッべ数をνｄ、ｇ線とＦ線に対する部分分散比をθｇＦとする。光学系ＯＬの焦点距離をｆ、後群Ｌ２の焦点距離をｆＬ２とする。無限遠に合焦しているときの開口絞りＳＰから像面までの光軸上における距離をＤａ、無限遠に合焦しているときの光学系ＯＬの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離（レンズ全長）をＤＬとする。

後群Ｌ２は少なくとも１つのレンズ要素Ｌ２ａを有し、レンズ要素Ｌ２ａを像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を含む方向に移動する。ここでレンズ要素とは単レンズや複数のレンズを接合した接合レンズであり、一体的に形成されたレンズをいう。そしてレンズ要素Ｌ２ａは少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズを有する。後群Ｌ２は１枚の正レンズと２枚の負レンズを有する。このときレンズ要素Ｌ２ａの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離をＤＬ２ａとする。

ここで、距離ＤＬ２ａは最終レンズ面から像面までの間にフェースプレート、光学フィルター等の平行平板よりなる光学材料が配置されているときは光学材料の厚さは空気換算した値を用いる。前群Ｌ１の焦点距離をｆＬ１とする。無限遠に合焦しているときの最終レンズから像面までの空気換算での距離（バックフォーカス）をｓｋとする。最至近物体にフォーカスしているときの像倍率をβとする。レンズ要素Ｌ２ａの焦点距離をｆＬ２ａ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。

−０．０１＜θｇＦ−０．６４３８＋０．００１６８２×νｄ＜０．００・・・（２）
−１０．０＜ｆＬ２／ｆ＜−０．１ ・・・（３）
０．５＜Ｄａ／ＤＬ＜０．９ ・・・（４）
０．４＜ＤＬ２ａ／ＤＬ＜０．８ ・・・（５）
−０．７０＜ｆＬ１／ｆＬ２＜−０．０５ ・・・（６）
０．０１＜ｓｋ／ＤＬ＜０．４０ ・・・（７）
｜β｜＞０．３ ・・・（８）
０．０５＜｜ｆＬ２ａ／ｆＬ２｜＜０．５０ ・・・（９）
０．４５＜ｆＬ１／ｆ＜１．２０ ・・・（１０）
０．９５＜ＤＬ／ｆ＜１．５０ ・・・（１１）
０．５０＜｜ｆＬ２ａ／ｆ｜＜０．９０ ・・・（１２）
次に前述の条件式の技術的意味について説明する。

条件式（２）は、開口絞りＳＰより物体側に配置される少なくとも１枚の負レンズの材料の部分分散比を規定する。各実施例では、開口絞りＳＰより物体側に配置される少なくとも１枚の負レンズに条件式（２）を満足する材料で構成することで、二次スペクトルを良好に補正している。条件式（２）の上限値を超えると、二次スペクトルが補正不足となり好ましくない。条件式（２）の下限値を超えると、二次スペクトルが補正過剰となり好ましくない。

尚、各実施例の光学系に用いるレンズの材料の部分分散比とアッべ数は次の通りである。ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。アッべ数νｄ、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦは次の通りである。

νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
条件式（３）は、光学系ＯＬの焦点距離ｆに対する、後群Ｌ２の焦点距離ｆＬ２を規定している。条件式（３）の上限値を超えると、後群Ｌ２の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎるため、後群Ｌ２で発生する歪曲収差や倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。条件式（３）の下限値を超えると、後群Ｌ２の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎるため、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。

条件式（４）は、無限遠に合焦しているときの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離ＤＬに対する、無限遠に合焦しているときの開口絞りＳＰから像面までの光軸上における距離Ｄａを規定している。条件式（４）の上限値を超えると、軸上光束の入射高さが高くなり、開放絞りＳＰの有効径が大きくなりすぎるため好ましくない。条件式（４）の下限値を超えると、無限遠から近距離まで、絞り込んだ時も十分な光量を確保した光学系を得ることが困難となるため好ましくない。

条件式（５）は、無限遠に合焦しているときの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離ＤＬに対する、レンズ要素Ｌ２ａの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離ＤＬ２ａを規定している。条件式（５）の上限値を超えて物体側にレンズ要素Ｌ２ａが位置すると、軸上光束の入射高（の絶対値）が高くなり、レンズ要素Ｌ２ａのレンズ有効径が大きくなるため好ましくない。条件式（５）の下限値を超えて像側にレンズ要素Ｌ２ａが位置すると、軸外光束の入射高（の絶対値）が高くなり、レンズ要素Ｌ２ａのレンズ有効径が大きくなるため好ましくない。

条件式（６）は、後群Ｌ２の焦点距離ｆＬ２に対する、前群Ｌ１の焦点距離ｆＬ１を規定している。条件式（６）の上限値を超えると、前群Ｌ１の正の屈折力が大きくなりすぎるため、フォーカス時の収差変動を軽減することが困難となり好ましくない。条件式（６）の下限値を超えると、前群Ｌ１の正の屈折力が小さくなりすぎるため、フォーカシングに際して前群Ｌ１の繰り出し量が大きくなるため好ましくない。

条件式（７）は、無限遠に合焦しているときの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離ＤＬに対する、バックフォーカスｓｋを規定している。条件式（７）の上限値を超えて、バックフォーカスが長くなると光学系ＯＬが長くなり、光学系ＯＬの小型化が困難となるため好ましくない。条件式（７）の下限値を超えると、最も像側に配置されたレンズの有効径が大きくなり、光学系ＯＬの小型化が困難となるため好ましくない。

条件式（８）は、最至近の物点にフォーカスしたときの像倍率（横倍率）を規定したものである。条件式（８）を外れると、電子ズーム等による拡大により補うことも考えられるが、高精度な収差補正が要求されるため好ましくない。

条件式（９）は、後群Ｌ２の焦点距離ｆＬ２に対する、レンズ要素Ｌ２ａの焦点距離ｆＬ２ａを規定している。条件式（９）の上限値を超えると、レンズ要素Ｌ２ａの屈折力が弱くなりすぎるため、像ぶれ補正のための移動量が大きくなり、防振機構が大きくなる。そのため全系が大型化するため良くない。条件式（９）の下限値を超えると、レンズ要素Ｌ２ａの屈折力が強くなりすぎるため、像ぶれ補正の際の収差、特に偏心コマ収差とメリジオナル像面の片ボケが増大し、これらを補正することが困難となるため好ましくない。

条件式（１０）は、光学系ＯＬの焦点距離ｆに対する、前群Ｌ１の焦点距離ｆＬ１を規定している。条件式（１０）の上限値を超えると、前群Ｌ１の正の屈折力が弱くなりすぎるため、フォーカシングに際しての繰り出し量が大きくなり、光学系ＯＬの小型化が困難となる。条件式（１０）の下限値を超えると、前群Ｌ１の正の屈折力が大きくなりすぎるため、フォーカシングに際しての収差変動を抑制することが困難となる。

条件式（１１）は、光学系ＯＬの焦点距離ｆに対する、無限遠にフォーカスした時の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離ＤＬを規定している。条件式（１１）の上限値を超えると、レンズ全長が増大し、光学系ＯＬが大型化するので好ましくない。条件式（１１）の下限値を超えると、光学系ＯＬの小型化には有利となるが、諸収差、特に球面収差と軸上色収差の補正が困難となる。

条件式（１２）は、光学系ＯＬの焦点距離ｆに対する、レンズ要素Ｌ２ａの焦点距離ｆＬ２ａを規定している。条件式（１２）の上限値を超えると、レンズ要素Ｌ２ａの負の屈折力が弱くなりすぎるため、像ぶれ補正のための移動量が大きくなり、防振機構が大きくなる。そのため光学系ＯＬ全系が大型化するため良くない。条件式（１２）の下限値を超えると、レンズ要素Ｌ２ａの負の屈折力が強くなりすぎるため、像ぶれ補正の際の収差、特に偏心コマ収差とメリジオナル像面の片ボケが増大し、これらを補正することが困難となる。

以上のように本発明によれば、光学系ＯＬが小型でありながら高画質で最大撮像倍率の大きい大口径の望遠型の光学系が得られる。

好ましくは条件式（２）乃至（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−０．００８＜θｇＦ−０．６４３８＋
０．００１６８２×νｄ＜−０．００１・・・（２ａ）
−９．０＜ｆＬ２／ｆ＜−０．５ ・・・（３ａ）
０．５５＜Ｄａ／ＤＬ＜０．８５ ・・・（４ａ）
０．５＜ＤＬ２ａ／ＤＬ＜０．７ ・・・（５ａ）
−０．６５＜ｆＬ１／ｆＬ２＜−０．０８ ・・・（６ａ）
０．０５＜ｓｋ／ＤＬ＜０．３０ ・・・（７ａ）
｜β｜＞０．４０ ・・・（８ａ）
０．０６＜｜ｆＬ２ａ／ｆＬ２｜＜０．４７ ・・・（９ａ）
０．５＜ｆＬ１／ｆ＜１．１ ・・・（１０ａ）
１．０２＜ＤＬ／ｆ＜１．４０ ・・・（１１ａ）
０．５２＜｜ｆＬ２ａ／ｆ｜＜０．８５ ・・・（１２ａ）
更に好ましくは条件式（２）乃至（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−０．００７０＜θｇＦ−０．６４３８＋
０．００１６８２×νｄ＜−０．００１５ ・・・（２ｂ）
−８．０＜ｆＬ２／ｆ＜−１．０ ・・・（３ｂ）
０．６０＜Ｄａ／ＤＬ＜０．８０ ・・・（４ｂ）
０．５１＜ＤＬ２ａ／ＤＬ＜０．６０ ・・・（５ｂ）
−０．６０＜ｆＬ１／ｆＬ２＜−０．１０ ・・・（６ｂ）
０．１２＜ｓｋ／ＤＬ＜０．２５ ・・・（７ｂ）
｜β｜＞０．４５ ・・・（８ｂ）
０．０７＜｜ｆＬ２ａ／ｆＬ２｜＜０．４５ ・・・（９ｂ）
０．６０＜ｆＬ１／ｆ＜０．９０ ・・・（１０ｂ）
１．０５＜ＤＬ／ｆ＜１．３０ ・・・（１１ｂ）
０．５５＜｜ｆＬ２ａ／ｆ｜＜０．８２ ・・・（１２ｂ）
以上により各実施例によれば、Ｆｎｏが小さい光学系で、無限遠から撮像倍率が０．３倍以上の近距離撮像までの物体距離全般にわたり高い光学性能を有する光学系が得られる。

各実施例において更に好ましくは、後群は少なくとも１つのレンズ要素Ｌ２ａを有し、レンズ要素Ｌ２ａを光軸と垂直方向の成分を持つ方向へ移動させることで振動時の像ぶれの補正を行うことが良い。

各実施例において更に好ましくは、レンズ要素Ｌ２ａは少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズを有することが好ましい。これより、像ぶれ補正の際の諸収差の抑制が容易となる。

各実施例において更に好ましくは、後群Ｌ２は１枚の正レンズと２枚の負レンズを有することが好ましい。これにより、前群Ｌ１で発生したペッツバール和や球面収差の補正が容易となり、大口径化と高画質化が容易となる。

各実施例において更に好ましくは、前群Ｌ１は開口絞りＳＰより像側に１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有することが好ましい。これにより、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、球面収差や像面湾曲の補正が容易となる。

次に、各実施例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１３を用いて説明する。図１３において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至６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、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。１３は撮像装置（光学機器）である、レンズ装置１３は撮像光学系１１を有する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以下に、実施例１から実施例６に各々対応する数値実施例１乃至数値実施例６を示す。各数値実施例において、ｒｉは物体側から数えた第ｉ番目の光学面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面間のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。

ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは撮像半画角を示し、近軸計算による画角を示す。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を示している。

また、前述の各条件式に関するパラメータ及び各条件式に対応する各数値実施例との関係を表１に示す。

（数値実施例１）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd vd
1 73.766 4.71 1.65160 58.5
2 -528.923 0.15
3 37.929 4.41 1.65160 58.5
4 83.831 0.15
5 36.661 6.39 1.49700 81.5
6 -1551.111 1.70 1.74951 35.3
7 38.801 1.66
8 75.477 1.40 1.56732 42.8
9 23.992 7.13
10(絞り) ∞ 4.98
11 -30.717 1.30 1.56732 42.8
12 59.395 5.13 1.77250 49.6
13 -45.665 0.15
14 256.095 2.46 1.72916 54.7
15 -85.846 (可変)
16 -3653.604 2.69 1.84666 23.8
17 -48.458 1.10 1.76200 40.1
18 42.602 11.55
19 42.392 10.29 1.51633 64.1
20 -90.047 13.98
21 -47.291 2.00 1.84666 23.8
22 -113.432 13.98
像面 ∞

焦点距離 83.19
Fナンバー 2.06
半画角（度） 14.58
像高 21.64
レンズ全長 99.57
BF 13.98

結像倍率 無限遠 -0.02倍 -0.5倍
d15 2.30 3.38 29.30

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 67.02
2 16 -149.59

レンズ要素Ｌ２ａ
始面 終面 焦点距離
16 18 -61.13


（数値実施例２）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd vd
1 74.368 3.71 1.72916 54.7
2 239.680 0.15
3 54.409 5.28 1.59522 67.7
4 320.328 0.15
5 32.415 8.00 1.49700 81.5
6 534.282 1.80 1.61340 44.3
7 46.957 1.75
8 100.308 1.50 1.57501 41.5
9 24.611 7.40
10(絞り) ∞ 4.21
11 -44.182 1.50 1.84666 23.8
12 94.820 3.83 1.91082 35.3
13 -62.609 0.15
14 149.926 2.41 2.00100 29.1
15 -126.245 (可変)
16 -164.715 2.61 1.92286 20.9
17 -40.979 1.10 1.72047 34.7
18 38.337 7.69
19 42.231 10.66 1.51633 64.1
20 -59.357 7.27
21 -39.936 1.80 1.69895 30.1
22 256.365 3.98 2.00100 29.1
23 -97.885 19.99
像面 ∞

焦点距離 82.50
Fナンバー 1.85
半画角（度） 14.69
像高 21.64
レンズ全長 99.22
BF 19.99

結像倍率 無限遠 -0.02倍 -0.5倍
d15 2.29 3.37 29.30

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 66.75
2 16 -623.41

レンズ要素Ｌ２ａ
始面 終面 焦点距離
16 18 -51.10


（数値実施例３）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd vd
1 84.459 4.68 1.77250 49.6
2 944.955 0.15
3 51.409 4.62 1.61997 63.9
4 117.578 0.15
5 35.404 9.30 1.49700 81.5
6 614.029 1.80 1.72047 34.7
7 37.916 2.29
8 61.383 1.50 1.60342 38.0
9 27.355 7.73
10(絞り) ∞ 5.20
11 -37.418 1.50 1.84666 23.8
12 -52.798 0.56
13 146.376 5.90 1.83481 42.7
14 -65.451 (可変)
15 -337.414 2.67 1.92286 20.9
16 -50.934 1.10 1.74951 35.3
17 41.119 14.01
18 46.563 7.42 1.51633 64.1
19 -104.945 17.46
20 -53.976 2.00 1.63980 34.5
21 -175.434 16.16
像面 ∞

焦点距離 100.00
Fナンバー 2.06
半画角（度） 12.21
像高 21.64
レンズ全長 108.50
BF 16.16

結像倍率 無限遠 -0.02倍 -0.5倍
d14 2.30 3.38 29.30

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 73.49
2 15 -133.27

レンズ要素Ｌ２ａ
始面 終面 焦点距離
15 16 -56.79


（数値実施例４）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd vd
1 60.313 4.49 1.91082 35.3
2 408.351 0.15
3 47.594 5.64 1.49700 81.5
4 ∞ 1.50 1.84666 23.8
5 120.864 0.15
6 30.384 4.95 1.49700 81.5
7 41.181 1.98
8 101.077 1.40 1.72047 34.7
9 25.381 7.53
10(絞り) ∞ 4.70
11 -33.938 1.30 1.84666 23.8
12 -312.080 3.97 1.91082 35.3
13 -48.053 0.15
14 163.057 3.71 1.91082 35.3
15 -75.107 (可変)
16 -341.404 2.37 1.92286 20.9
17 -51.836 1.10 1.72047 34.7
18 38.890 9.05
19 41.492 9.10 1.51633 64.1
20 -127.346 18.50
21 -43.139 2.00 1.60342 38.0
22 -87.590 13.51
像面 ∞

焦点距離 83.54
Fナンバー 2.06
半画角（度） 14.52
像高 21.64
レンズ全長 99.54
BF 13.51

結像倍率 無限遠 -0.02倍 -0.5倍
d15 2.30 3.38 29.30

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 67.17
2 16 -162.66

レンズ要素Ｌ２ａ
始面 終面 焦点距離
16 18 -57.61


（数値実施例５）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd vd
1 51.533 4.20 1.91082 35.3
2 666.320 0.15
3 29.622 6.85 1.49700 81.5
4 -303.654 1.50 1.80518 25.4
5 64.055 2.53
6 88.354 1.50 1.72047 34.7
7 24.199 5.27
8(絞り) ∞ 4.70
9 -27.509 1.30 1.72825 28.5
10 193.534 3.54 1.91082 35.3
11 -42.645 0.44
12 278.655 2.63 1.91082 35.3
13 -62.795 (可変)
14 -421.185 2.33 1.92286 20.9
15 -48.252 1.10 1.72047 34.7
16 36.868 2.79
17 37.008 9.00 1.51633 64.1
18 -45.403 1.50 1.70154 41.2
19 -78.285 14.60
20 -41.377 2.00 1.68893 31.1
21 72.902 5.09 1.91082 35.3
22 -127.151 13.44
像面 ∞

焦点距離 70.30
Fナンバー 2.06
半画角（度） 17.11
像高 21.64
レンズ全長 88.74
BF 13.44

結像倍率 無限遠 -0.02倍 -0.5倍
d13 2.30 3.38 29.30

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 61.61
2 14 -254.95

レンズ要素Ｌ２ａ
始面 終面 焦点距離
14 16 -56.97


（数値実施例６）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd vd
1 80.946 2.47 1.77250 49.6
2 161.534 11.08
3 90.944 3.97 1.77250 49.6
4 -292.357 0.15
5 37.650 7.86 1.49700 81.5
6 -89.001 1.70 1.72047 34.7
7 139.428 1.67
8 -167.791 1.40 1.51742 52.4
9 33.257 (可変)
10(絞り) ∞ 3.01
11 -86.574 1.30 1.84666 23.8
12 99.296 6.66 1.91082 35.3
13 -66.846 0.15
14 103.952 2.66 1.72916 54.7
15 -127.877 (可変)
16 -108.022 2.70 1.92286 20.9
17 -32.830 1.10 1.72047 34.7
18 31.741 11.96
19 40.831 8.89 1.51633 64.1
20 -50.738 8.84
21 -40.452 2.00 1.64769 33.8
22 100.000 3.00 1.84666 23.8
23 -507.626 16.76
像面 ∞

焦点距離 82.50
Fナンバー 2.06
半画角（度） 14.69
像高 21.64
レンズ全長 106.15
BF 16.76

結像倍率 無限遠 -0.02倍 -1.0倍
d 9 4.52 4.50 10.01
d15 2.30 3.00 37.30

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 116.60
2 10 55.20
3 16 -91.22

レンズ要素Ｌ２ａ
始面 終面 焦点距離
16 18 -39.51

ＯＬ 光学系 Ｌ１ 前群 Ｌ２ 後群

Claims (18)

1. 物体側から像側に順に配置された、フォーカシングに際して移動する前群と、フォーカシングに際して不動の負の屈折力の後群からなり、
   前記前群は、最も物体側に配置された正レンズと、開口絞りと、前記開口絞りより物体側に配置された複数の負レンズを有し、
   前記開口絞りより物体側に配置されている負レンズの材料のｄ線に対するアッべ数の平均値をａｖｅνｄとするとき、
   ２０．０＜ａｖｅνｄ＜４５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記開口絞りより物体側に配置されている負レンズのうち、少なくとも１枚の負レンズは、材料のｄ線に対するアッべ数をνｄ、ｇ線とＦ線に対する部分分散比をθｇＦとするとき、
   −０．０１＜θｇＦ−０．６４３８＋０．００１６８２×νｄ＜０．００
   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. 前記光学系の焦点距離をｆ、前記後群の焦点距離をｆＬ２とするとき、
   −１０．０＜ｆＬ２／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または２に記載の光学系。
4. 無限遠に合焦しているときの前記開口絞りから像面までの光軸上における距離をＤａ、無限遠に合焦しているときの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における距離をＤＬとするとき、
   ０．５＜Ｄａ／ＤＬ＜０．９
   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. 前記後群に含まれる少なくとも１つのレンズ要素は、像ぶれ補正に際して光軸に対して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４のいずれか１項に記載の光学系。
6. 前記レンズ要素は少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズを有することを特徴とする請求項５に記載の光学系。
7. 前記後群は１枚の正レンズと２枚の負レンズを有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. 無限遠に合焦しているときの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における距離をＤＬ、前記レンズ要素の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上における距離をＤＬ２ａとするとき、
   ０．４＜ＤＬ２ａ／ＤＬ＜０．８
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系。
9. 前記前群の焦点距離をｆＬ１、前記後群の焦点距離をｆＬ２とするとき、
   −０．７０＜ｆＬ１／ｆＬ２＜−０．０５
   なる条件式を満足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. 無限遠に合焦しているときの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における距離をＤＬ、無限遠に合焦しているときの最終レンズから像面までの距離をｓｋとするとき、
    ０．０１＜ｓｋ／ＤＬ＜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９のいずれか１項に記載の光学系。
11. 最至近物体にフォーカスしているときの像倍率をβとするとき、
    ｜β｜＞０．３
    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１項に記載の光学系。
12. 前記後群の焦点距離をｆＬ２、前記レンズ要素の焦点距離をｆＬ２ａとするとき、
    ０．０５＜｜ｆＬ２ａ／ｆＬ２｜＜０．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項５、６又は８のいずれか１項に記載の光学系。
13. 前記前群の焦点距離をｆＬ１、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．４５＜ｆＬ１／ｆ＜１．２０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系。
14. 無限遠に合焦しているときの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における距離をＤＬ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．９５＜ＤＬ／ｆ＜１．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系。
15. 前記前群は、前記開口絞りより像側に１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光学系。
16. 前記レンズ要素の焦点距離をｆＬ２ａ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．５０＜｜ｆＬ２ａ／ｆ｜＜０．９０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項５、６、８又は１２のいずれか１項に記載の光学系。
17. 前記前群は物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズ群Ｌ１１、正の屈折力のレンズ群Ｌ１２より構成され、フォーカシングに際して前記レンズ群Ｌ１１と前記レンズ群Ｌ１２は異なった軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光学系。
18. 請求項１乃至１７のいずれか１項の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。