JP2021081531A - 光学系および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フォーカシングに際して移動するレンズ群を小型軽量化しつつ高い光学性能を得る。【解決手段】光学系は、物体側から像側に順に配置され、フォーカシングの際に互いの間隔が変化する正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２および正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３からなる。該光学系は、その焦点距離をｆ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、該光学系の光学全長をＯＴＬ、第３レンズ群における最も像側のレンズ面から像面までの空気換算距離をｓｋとするとき、０．５１≦ｆ１／ｆ≦０．９３および０．０１≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６なる条件を満足する。【選択図】図１
Description
本発明は、撮像装置に好適な光学系に関する。
デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置において、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の多画素化が進んだ結果、撮像素子上に被写体像を形成する光学系は高い光学性能を有することが求められている。
また、Ｆナンバーが小さい大口径レンズは、特許文献１および特許文献２に開示されているように、フォーカシングに際して移動するレンズ群を小型軽量化して高速で移動させることが求められる。
レンズ群を小型軽量化するためには、該レンズ群を構成するレンズの枚数を減らしたりレンズの径を小さくしたりすることが必要となる。しかしながら、レンズの枚数を減らすと、フォーカシングによって像面湾曲や色収差が大きく変動して光学性能の低下を招く。またレンズの径を小さくするためには、そのレンズに入射する光束の径を小さくする必要があり、そのためには該レンズを含むレンズ群よりも物体側に高い屈折力を有するレンズ群を配置する必要がある。この結果、球面収差や軸上色収差が増加する。
本発明は、フォーカシングに際して移動するレンズ群を小型軽量化しつつ高い光学性能が得られるようにした光学系およびこれを有する撮像装置を提供する。
本発明の一側面としての光学系は、物体側から像側に順に配置され、フォーカシングの際に互いの間隔が変化する正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群および正の屈折力の第３レンズ群からなる。該光学系は、その全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、全系の光学全長をＯＴＬ、第３レンズ群における最も像側のレンズ面から像面までの空気換算距離をｓｋとするとき、
０．５１≦ｆ１／ｆ≦０．９３
０．０１≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記光学系を用いた撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。
０．５１≦ｆ１／ｆ≦０．９３
０．０１≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記光学系を用いた撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。
本発明によれば、フォーカシングに際して移動するレンズ群を小型軽量化しつつ高い光学性能を得ることができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１、図３および図５はそれぞれ、本発明の実施例から１から３の光学系の無限遠合焦状態での断面を示す。図２、図４および図６はそれぞれ、実施例１〜３の光学系の無限遠合焦状態での諸収差を示す。 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、監視用カメラ、車載カメラ等の撮像装置や交換レンズを含む各種光学機器に用いられる。
光学系の断面図において、左側が物体側（前側）であり、右側が像側（後側）である。各実施例の光学系は、物体側から像側に順に配置され、フォーカシングの際に互いの間隔が変化する正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３とからなる。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する絞りであり、各実施例とも第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間に配置されている。ＩＰは光学系の像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の撮像面またはフィルムカメラのフィルム面（感光面）が配置される。ＧＢは光学フィルタ等のガラスブロックを示している。
また収差図において、ＦｎｏはＦナンバーを、ωは近軸計算による半画角（°）を示す。球面収差図においてｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の球面収差を、ｇはｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）の球面収差を示している。非点収差図において、ΔＳはｄサジタル像面でのｄ線の非点収差を、ΔＭはメリディオナル像面でのｄ線の非点収差を示している。歪曲収差はｄ線のものを示している。倍率色収差はｇ線のものを示している。
光学系の全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、無限遠合焦状態における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上での長さ（光学全長）をＯＴＬ、無限遠合焦状態における最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での空気換算距離（以下、バックフォーカスという）をｓｋとするとき、以下の式（１）、（２）の条件を満足する。
０．５１≦ｆ１／ｆ ≦ ０．９３ （１）
０．０１≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６ （２）
これらの条件を満足するように、全系の焦点距離に対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を適切に設定することで、全系の小型化とフォーカシングに際して移動するレンズ群（以下、フォーカシング群という）の小型軽量化が可能となる。フォーカシング群を小型化した結果、無限遠から最至近までのフォーカシング時に諸収差、特に像面湾曲や色収差の変動が大きくなる。バックフォーカスを短くしたこと、で像面に近い位置にレンズを配置することができ、主に軸外光線によって生じる諸収差を補正することが可能となる。このとき、各レンズ群の焦点距離を適切に設定することで、フォーカシング群の小型軽量化と諸収差発生の抑制とを両立させることが可能となる。
０．５１≦ｆ１／ｆ ≦ ０．９３ （１）
０．０１≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６ （２）
これらの条件を満足するように、全系の焦点距離に対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を適切に設定することで、全系の小型化とフォーカシングに際して移動するレンズ群（以下、フォーカシング群という）の小型軽量化が可能となる。フォーカシング群を小型化した結果、無限遠から最至近までのフォーカシング時に諸収差、特に像面湾曲や色収差の変動が大きくなる。バックフォーカスを短くしたこと、で像面に近い位置にレンズを配置することができ、主に軸外光線によって生じる諸収差を補正することが可能となる。このとき、各レンズ群の焦点距離を適切に設定することで、フォーカシング群の小型軽量化と諸収差発生の抑制とを両立させることが可能となる。
式（１）の条件は、無限遠合焦状態における光学系の全系の焦点距離ｆに対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１に関する条件である。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離の全系の焦点距離に対する比率を適切に設定することで、第２レンズ群Ｌ２に入射する光束径が小さくなり、フォーカシング群の小型軽量化が可能となる。ｆ１／ｆが式（１）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなって第２レンズ群Ｌ２に入射する光束径が大きくなるため、フォーカシング群の小型軽量化が困難となる。また適切に光束を集光できないため、全系のレンズ全長（光学系における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の長さ）が増大するため、好ましくない。ｆ１／ｆが式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなってフォーカシング群の小型軽量化や全系の全長の短縮には有利であるが、球面収差や色収差の補正が困難となり、低画質化を招くので、好ましくない。
式（２）の条件は、無限遠合焦状態における全系の光学全長ＯＴＬに対するバックフォーカスｓｋに関する条件である。ｓｋを適切に設定することで、フォーカシング群の小型化軽量化によって困難となった、物体距離の変化に応じた像面湾曲や色収差の変動を抑制することが可能となる。ｓｋ／ＯＴＬが式（２）の上限を上回ると、バックフォーカスｓｋが増大して像面ＩＰに近い位置にレンズを配置できなくなるため、像面湾曲や倍率色収差の改善が困難となり、結果として低画質化を招くため、好ましくない。ｓｋ／ＯＴＬが式（２）の下限を下回ると、バックフォーカスｓｋが短くなってより像面ＩＰに近い位置にレンズを配置することができるために像面湾曲や倍率色収差の改善は有利であるが、シャッタや光学フィルタ等の配置が難しくなるため、好ましくない。
式（１），（２）の数値範囲を、以下の式（１ａ），（２ａ）のように設定することがより好ましい。
０．５３≦ｆ１／ｆ ≦ ０．９２ （１ａ）
０．０５≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６ （２ａ）
式（１），（２）の数値範囲を、以下の式（１ｂ），（２ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
０．５５≦ｆ１／ｆ ≦ ０．９０ （１ｂ）
０．１０≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６ （２ｂ）
このように式（１），（２）の条件を満足することにより、Ｆナンバーが小さい大口径の光学系において、フォーカシング群を小型軽量化し、かつ高い光学性能を実現することができる。
０．５３≦ｆ１／ｆ ≦ ０．９２ （１ａ）
０．０５≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６ （２ａ）
式（１），（２）の数値範囲を、以下の式（１ｂ），（２ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
０．５５≦ｆ１／ｆ ≦ ０．９０ （１ｂ）
０．１０≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６ （２ｂ）
このように式（１），（２）の条件を満足することにより、Ｆナンバーが小さい大口径の光学系において、フォーカシング群を小型軽量化し、かつ高い光学性能を実現することができる。
各実施例の光学系は、以下の式（３）〜（１３）の条件のうち少なくとも１つを満足するとより好ましい。ここでは、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。前述した最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の長さであるレンズ全長をＴＬとする。第１レンズ群Ｌ１における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の長さであるレンズ群厚をＤ１、第３レンズ群Ｌ３のレンズ群厚をＤ３とする。第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズ面から第３レンズ群Ｌ３の最も物体側のレンズ面までの光軸上の長さであるレンズ群間隔をＤ１３とする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力のレンズの屈折力の平均をＮｄ１ｐ、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負の屈折力のレンズの屈折力の平均をＮｄ１ｎとする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズのアッベ数の平均をνｄ１ｐ、負レンズのアッベ数の平均をνｄ１ｎとする。第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの屈折力の平均をＮｄ３ｐ、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負レンズの屈折力の平均をＮｄ３ｎとする。
−０．９≦ｆ２／ｆ≦−０．３ （３）
０．１≦ｆ３／ｆ≦０．９ （４）
０＜Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．１ （５）
０．１≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．４ （６）
０．４≦Ｄ３／ＴＬ≦０．６ （７）
０．１≦Ｄ１／ＴＬ≦０．４ （８）
１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．５ （９）
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．５ （１０）
−０．２０≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．０５ （１１）
２５．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３８．０ （１２）
０．０１≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．２ （１３）
式（３）の条件は、第２レンズ群Ｌ２がフォーカシング群として移動する際における全系の焦点距離ｆに対する第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２に関する条件である。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を適正化することで、フォーカシング時の第２レンズ群Ｌ２の移動量を抑え、レンズ全長を短縮することができる。ｆ２／ｆが式（３）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなるためにフォーカシング時の球面収差や像面湾曲の変動を抑えることができるが、フォーカシング時の第２レンズ群Ｌ２の移動量が増加してレンズ全長が長くなるため、好ましくない。ｆ２／ｆが式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなるためにレンズ全長の短縮には有利であるが、フォーカシング時の球面収差や像面湾曲の変動が大きくなるため、好ましくない。
−０．９≦ｆ２／ｆ≦−０．３ （３）
０．１≦ｆ３／ｆ≦０．９ （４）
０＜Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．１ （５）
０．１≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．４ （６）
０．４≦Ｄ３／ＴＬ≦０．６ （７）
０．１≦Ｄ１／ＴＬ≦０．４ （８）
１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．５ （９）
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．５ （１０）
−０．２０≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．０５ （１１）
２５．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３８．０ （１２）
０．０１≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．２ （１３）
式（３）の条件は、第２レンズ群Ｌ２がフォーカシング群として移動する際における全系の焦点距離ｆに対する第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２に関する条件である。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を適正化することで、フォーカシング時の第２レンズ群Ｌ２の移動量を抑え、レンズ全長を短縮することができる。ｆ２／ｆが式（３）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなるためにフォーカシング時の球面収差や像面湾曲の変動を抑えることができるが、フォーカシング時の第２レンズ群Ｌ２の移動量が増加してレンズ全長が長くなるため、好ましくない。ｆ２／ｆが式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなるためにレンズ全長の短縮には有利であるが、フォーカシング時の球面収差や像面湾曲の変動が大きくなるため、好ましくない。
式（４）の条件は、全系の焦点距離ｆに対する第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３に関する条件である。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を適正化することで、主に軸外光線によって発生する諸収差の抑制とレンズ全長の短縮とを両立することができる。ｆ３／ｆが式（４）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなるために諸収差の発生抑制には有利であるが、レンズ全長が増加するため、好ましくない。ｆ３／ｆが式（４）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなるためにレンズ全長の短縮には有利であるが、像面湾曲や倍率色収差の補正が困難となり、低画質化を招くため、好ましくない。
式（５）の条件は、光学系の光学全長ＯＴＬに対する第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１とバックフォーカスｓｋに関する条件である。Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２が式（５）の上限を上回ると、光学全長に対する第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１とバックフォーカスｓｋのうち少なくとも一方が長くなるために主に軸上光線によって発生する球面収差やコマ収差の補正には有利であるが、主に軸外光線によって発生する像面湾曲や歪曲収差の補正が困難となるため、好ましくない。Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２が式（５）の下限を下回ると、光学全長ＯＴＬに対する第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１とバックフォーカスｓｋのうち少なくとも一方が短くなるために主に軸外光線によって発生する像面湾曲や歪曲収差の補正には有利であるが、主に軸上光線によって発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となるため、好ましくない。
式（６）の条件は、光学系の光学全長ＯＴＬに対する第１レンズ群Ｌ１と前記第３レンズ群Ｌ３間のレンズ群間隔Ｄ１３に関する条件である。Ｄ１３／ＯＴＬが式（６）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の移動距離が長くなるためにフォーカシングによる収差変動の抑制には有利であるが、レンズ全長の増加を招くため、好ましくない。Ｄ１３／ＯＴＬが式（６）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の移動距離が短くなるためにレンズ全長ＯＴＬの短縮には有利であるが、フォーカシング時の球面収差や像面湾曲の変動が大きくなるため、好ましくない。
式（７）の条件は、光学系のレンズ全長ＴＬに対する第３レンズ群Ｌ３のレンズ群厚Ｄ３に関する条件である。Ｄ３／ＴＬが式（７）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｌ３のレンズ群厚Ｄ３が長くなるために主に軸外光線によって発生する像面湾曲や歪曲収差の補正には有利であるが、レンズ全長ＴＬの増加を招くため、好ましくない。Ｄ３／ＴＬが式（７）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｌ３のレンズ群厚Ｄ３が短くなるためにレンズ全長ＯＴＬの短縮には有利であるが、主に軸外光線によって発生する像面湾曲や歪曲収差の補正が困難となるため、好ましくない。
式（８）の条件は、光学系のレンズ全長ＴＬに対する第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１に関する条件である。Ｄ１／ＴＬが式（８）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１が長くなるために主に軸上光線によって発生する球面収差やコマ収差の補正には有利であるが、レンズ全長ＴＬの増加を招くため、好ましくない。Ｄ１／ＴＬが式（８）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１が短くなるためにレンズ全長ТＬの短縮には有利であるが、主に軸上光線によって発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となるため、好ましくない。
式（９）の条件は、第１レンズ群Ｌ１のレンズ群厚Ｄ１に対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１に関する条件である。ｆ１／Ｄ１が式（９）の上限を上回ると、レンズ群厚Ｄ１に対する焦点距離ｆ１が長くなって適切な屈折力を有することなく光線が通過してしまうため、レンズ群厚Ｄ１の増加やフォーカシング群の大型化を招くため、好ましくない。ｆ１／Ｄ１が式（９）の下限を下回ると、レンズ群厚Ｄ１に対する焦点距離ｆ１が短くなって屈折力が強くなるために第１レンズ群Ｌ１の小型化には有利であるが、主に軸上光線によって発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となるため、好ましくない。
式（１０）の条件は、第３レンズ群Ｌ３のレンズ群厚Ｄ３に対する第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３に関する条件である。ｆ３／Ｄ３が式（１０）の上限を上回ると、レンズ群厚Ｄ３に対する焦点距離ｆ３が長くなって適切な屈折力を有することなく光線が通過してしまうため、レンズ群厚Ｄ３の増加を招くため、好ましくない。ｆ３／Ｄ３が式（１０）の下限を下回ると、レンズ群厚Ｄ３に対する焦点距離ｆ３が短くなって屈折力が強くなることで第３レンズ群Ｌ３の小型化には有利であるが、主に軸外光線によって発生する像面湾曲や歪曲収差の補正が困難となるため、好ましくない。
式（１１）の条件は、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの屈折力の平均Ｎｄ１ｐと負レンズの屈折力の平均Ｎｄ１ｎとの差に関する条件である。Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎが式（１１）の上限を上回ると、上記差が大きくなるために像面湾曲の補正には有利であるが、球面収差やコマ収差の抑制が困難となるため、好ましくない。Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎが式（１１）の下限を下回ると、上記差が小さくなるために球面収差やコマ収差の抑制には有利であるが、像面湾曲の補正が困難となるため、好ましくない。
式（１２）の条件は、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズのアッベ数の平均νｄ１ｐと負レンズのアッベ数の平均νｄ１ｎとの差に関する条件である。νｄ１ｐ−νｄ１ｎが式（１２）の上限を上回ると、上記差が大きくなるために色収差の補正には有利であるが、球面収差やコマ収差の抑制が困難となるため、好ましくない。νｄ１ｐ−νｄ１ｎが式（１２）の下限を下回ると、上記差が小さくなるために球面収差やコマ収差の抑制には有利であるが、色収差の補正が困難となるため、好ましくない。
式（１３）の条件は、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの屈折力の平均Ｎｄ３ｐと負レンズの屈折力の平均Ｎｄ３ｎとの差に関する条件である。Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎが式（１３）の上限を上回ると、上記差が大きくなるために像面湾曲の補正には有利であるが、倍率色収差の補正が困難となるため、好ましくない。Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎが式（１３）の下限を下回ると、上記差が小さくなるために倍率色収差の補正には有利であるが、像面湾曲の補正が困難となるため、好ましくない。
式（３）〜（１３）の数値範囲を、以下の式（３ａ）〜（１３ａ）のように設定することがより好ましい。
−０．７５≦ｆ２／ｆ≦−０．３４ （３ａ）
０．４≦ｆ３／ｆ≦０．８ （４ａ）
０＜Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．１ （５ａ）
０．０７≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．２ （６ａ）
０．４３≦Ｄ３／ＴＬ≦０．５８ （７ａ）
０．２０≦Ｄ１／ＴＬ≦０．３６ （８ａ）
１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．４ （９ａ）
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．４ （１０ａ）
−０．１９≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．０７ （１１ａ）
２７．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３６．０ （１２ａ）
０．０２≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．１６ （１３ａ）
式（３）〜（１３）の数値範囲を、以下の式（３ｂ）〜（１３ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
−０．６６≦ｆ２／ｆ≦−０．３７ （３ｂ）
０．６５≦ｆ３／ｆ≦０．７５ （４ｂ）
０．０２≦Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．０５ （５ｂ）
０．１５≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．２ （６ｂ）
０．４５≦Ｄ３／ＴＬ≦０．５５ （７ｂ）
０．２７≦Ｄ１／ＴＬ≦０．３１ （８ｂ）
１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．２ （９ｂ）
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．２ （１０ｂ）
−０．１８≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．１０ （１１ｂ）
２９．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３４．５ （１２ｂ）
０．０３≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．１１ （１３ｂ）
さらに、各実施例の光学系は、以下の構成のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。まず、フォーカシング群として移動するレンズ群は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３のうち少なくとも一方であることが望ましい。また、無限遠距離から最至近距離にフォーカシングする際に、第２レンズ群Ｌ２が物体側から像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側から物体側に移動することが望ましい。これにより、フォーカシング時の諸収差の変動を効率的に抑制することが可能となる。
−０．７５≦ｆ２／ｆ≦−０．３４ （３ａ）
０．４≦ｆ３／ｆ≦０．８ （４ａ）
０＜Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．１ （５ａ）
０．０７≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．２ （６ａ）
０．４３≦Ｄ３／ＴＬ≦０．５８ （７ａ）
０．２０≦Ｄ１／ＴＬ≦０．３６ （８ａ）
１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．４ （９ａ）
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．４ （１０ａ）
−０．１９≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．０７ （１１ａ）
２７．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３６．０ （１２ａ）
０．０２≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．１６ （１３ａ）
式（３）〜（１３）の数値範囲を、以下の式（３ｂ）〜（１３ｂ）のように設定することがさらに好ましい。
−０．６６≦ｆ２／ｆ≦−０．３７ （３ｂ）
０．６５≦ｆ３／ｆ≦０．７５ （４ｂ）
０．０２≦Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．０５ （５ｂ）
０．１５≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．２ （６ｂ）
０．４５≦Ｄ３／ＴＬ≦０．５５ （７ｂ）
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１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．２ （９ｂ）
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．２ （１０ｂ）
−０．１８≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．１０ （１１ｂ）
２９．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３４．５ （１２ｂ）
０．０３≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．１１ （１３ｂ）
さらに、各実施例の光学系は、以下の構成のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。まず、フォーカシング群として移動するレンズ群は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３のうち少なくとも一方であることが望ましい。また、無限遠距離から最至近距離にフォーカシングする際に、第２レンズ群Ｌ２が物体側から像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側から物体側に移動することが望ましい。これにより、フォーカシング時の諸収差の変動を効率的に抑制することが可能となる。
また、フォーカシングの際に、第１レンズ群Ｌ１は固定されている（不動である）ことが望ましい。これによりフォーカシングの操作性を向上させることができる。
また、第２レンズ群Ｌ２が２枚のレンズにより構成されていることが望ましい。これによりフォーカシング群の小型軽量化とフォーカシングによる収差の変動の抑制とを両立させることが可能となる。
また、第１レンズ群Ｌ１において最も物体側に位置するレンズの屈折力は正であることが望ましい。これにより、軸外光線により発生する球面収差を効率良く補正することが可能となる。
また、第１レンズ群Ｌ１は、３枚以上の正レンズと、１枚以上の負レンズを含むことが望ましい。これにより、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離の適正化と球面収差や色収差等の諸収差の良好な補正とを両立させることが可能となる。
また、第３レンズ群Ｌ３は、３枚以上の正レンズと３枚以上の負レンズとを含むことが望ましい。これにより、像面湾曲や色収差を効率良く補正することが可能となる。
また、第３レンズ群Ｌ３の一部のレンズを光軸に直交する方向に移動させる（光軸に直交する平面内で平行移動させる又は光軸上の１点を中心として円弧状に移動させる）ことにより、光学系により形成される光学像を光軸に対して直交する方向に変位させて防振（像振れ補正）を行うことが望ましい。これにより、撮像時において手振れ等の振動が生じた場合に像振れを補正することが可能となる。
以下に、上記実施例１〜３に対応する数値例１〜３の諸数値を示す。各数値例の面データにおいて、面番号ｉは物体側から数えたときのｉ番目の面を示す。ｒはｉ番目の面の曲率半径（mm）、ｄはｉ番目と（ｉ＋１）番目の面間のレンズ厚または空気間隔（mm）、ｎｄはｉ番目の光学部材の材料のｄ線における屈折率である。νｄはｉ番目の光学部材の材料のｄ線を基準としたアッベ数である。アッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）で表される。
面番号に付された「＊」は、その面が非球面形状を有する面であることを意味する。非球面形状は、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６およびＡ８を非球面係数とするとき、以下の式で表される。
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］
＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋Ａ８・ｈ8＋Ａ１０・ｈ10
各非球面係数における「ｅ±ＸＸＸ」は「×１０±ＸＸＸ」を意味する。
＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋Ａ８・ｈ8＋Ａ１０・ｈ10
各非球面係数における「ｅ±ＸＸＸ」は「×１０±ＸＸＸ」を意味する。
また、各種データには、焦点距離（mm）、Fナンバー、半画角（°）、像高（mm）、レンズ全長(mm)およびバックフォーカスsk(mm)を示す。
さらに数値例１〜３における式（１）〜（１３）の値を表１にまとめて示す。
（数値例１）
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 83.030 5.57 2.00100 29.1
2 256.257 0.15
3 55.377 9.54 1.49700 81.5
4 -1562.618 2.10 1.88300 40.8
5 157.784 0.15
6 48.262 5.24 1.49700 81.5
7 110.153 2.00 1.74077 27.8
8 32.826 1.79
9 41.561 7.22 1.53775 74.7
10 731.529 1.99
11(絞り) ∞ 2.20
12 -800.577 2.28 1.92286 18.9
13 -167.395 2.00 1.64000 60.1
14 33.920 13.59
15 -1618.230 2.00 1.67270 32.1
16 30.098 3.79 2.00069 25.5
17 47.606 1.40
18 44.072 7.06 1.77250 49.6
19 -82.524 2.00 1.72825 28.5
20 46.850 0.15
21 42.101 2.00 1.92286 20.9
22 26.733 12.26 1.69680 55.5
23 -117.997 1.90
24 -54.665 2.00 1.53172 48.8
25 37.574 12.86 2.00100 29.1
26 -74.410 7.77
27* -48.385 2.50 1.76802 49.2
28 -200.196 11.66
29 ∞ 1.50 1.51633 64.1
30 ∞ 0.35
像面 ∞
非球面データ
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.78251e-006 A 6= 3.50939e-009 A 8=-1.05473e-011 A10= 1.32171e-014
各種データ
焦点距離 82.87
Ｆナンバー 1.45
半画角 14.63
像高 21.64
レンズ全長 126.50
BF 13.00
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 68.40
2 11 -54.52
3 15 58.91
4 29 ∞
（数値例２）
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 84.993 4.95 2.00100 29.1
2 202.416 0.15
3 64.164 9.64 1.49700 81.5
4 -318.125 2.10 1.72000 43.7
5 221.142 0.15
6 44.553 6.17 1.49700 81.5
7 114.119 2.00 1.72151 29.2
8 33.254 2.07
9 44.079 6.85 1.48749 70.2
10 572.213 1.99
11(絞り) ∞ 2.00
12 ∞ 2.18 1.92286 18.9
13 -250.097 0.70
14 -206.496 2.00 1.64000 60.1
15 37.733 14.76
16 5598.365 2.00 1.67270 32.1
17 30.558 3.79 2.00069 25.5
18 47.606 1.10
19 42.007 6.85 1.88300 40.8
20 -114.771 0.50
21 -108.194 2.00 1.72825 28.5
22 53.452 0.49
23 61.357 2.00 1.92286 20.9
24 26.750 11.05 1.72916 54.7
25 -168.388 1.91
26 -60.234 2.00 1.56732 42.8
27 33.668 14.14 2.00100 29.1
28 -62.938 3.32
29* -59.800 2.50 1.76802 49.2
30 -1001.556 15.79
31 ∞ 1.50 1.51633 64.1
32 ∞ 0.35
像面 ∞
非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.99383e-006 A 6= 2.04264e-009 A 8=-9.55132e-012 A10= 1.30188e-014
各種データ
焦点距離 82.86
Ｆナンバー 1.45
半画角 14.63
像高 21.64
レンズ全長 128.50
BF 17.13
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 74.01
2 11 -61.34
3 16 57.80
4 31 ∞
（数値例３）
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 97.050 5.69 1.91082 35.3
2 808.610 0.15
3 68.009 5.40 1.88300 40.8
4 161.282 0.15
5 58.276 9.34 1.49700 81.5
6 -171.384 2.00 1.92286 18.9
7 125.448 0.10
8 88.179 4.07 1.72916 54.7
9 618.713 2.06
10(絞り) ∞ 2.22
11 -707.487 4.60 1.98612 16.5
12 -56.353 2.00 1.91082 35.3
13 28.743 9.18
14 -345.236 2.00 1.64769 33.8
15 29.434 3.79 2.00069 25.5
16 47.606 1.00
17* 36.642 2.00 2.00100 29.1
18 22.542 12.76 1.49700 81.5
19 -80.204 0.15
20 -854.942 6.19 1.80400 46.5
21 -42.105 1.50 1.89286 20.4
22 -112.460 0.15
23 84.665 9.81 2.00100 29.1
24 -49.304 2.00 1.48749 70.2
25 -398.028 4.75
26* -37.257 2.50 1.59270 35.3
27 -961.002 16.82
28 ∞ 1.50 1.51633 64.1
29 ∞ 0.35
像面 ∞
非球面データ
第17面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.32169e-006 A 6= 4.54064e-009 A 8=-2.16254e-012
第26面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.71639e-006 A 6= 3.40498e-009 A 8=-1.36079e-011 A10= 1.36420e-014
各種データ
焦点距離 82.64
Ｆナンバー 1.45
半画角 14.67
像高 21.64
レンズ全長 113.70
BF 18.16
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.25
2 10 -31.40
3 14 57.48
4 28 ∞
（数値例１）
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 83.030 5.57 2.00100 29.1
2 256.257 0.15
3 55.377 9.54 1.49700 81.5
4 -1562.618 2.10 1.88300 40.8
5 157.784 0.15
6 48.262 5.24 1.49700 81.5
7 110.153 2.00 1.74077 27.8
8 32.826 1.79
9 41.561 7.22 1.53775 74.7
10 731.529 1.99
11(絞り) ∞ 2.20
12 -800.577 2.28 1.92286 18.9
13 -167.395 2.00 1.64000 60.1
14 33.920 13.59
15 -1618.230 2.00 1.67270 32.1
16 30.098 3.79 2.00069 25.5
17 47.606 1.40
18 44.072 7.06 1.77250 49.6
19 -82.524 2.00 1.72825 28.5
20 46.850 0.15
21 42.101 2.00 1.92286 20.9
22 26.733 12.26 1.69680 55.5
23 -117.997 1.90
24 -54.665 2.00 1.53172 48.8
25 37.574 12.86 2.00100 29.1
26 -74.410 7.77
27* -48.385 2.50 1.76802 49.2
28 -200.196 11.66
29 ∞ 1.50 1.51633 64.1
30 ∞ 0.35
像面 ∞
非球面データ
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.78251e-006 A 6= 3.50939e-009 A 8=-1.05473e-011 A10= 1.32171e-014
各種データ
焦点距離 82.87
Ｆナンバー 1.45
半画角 14.63
像高 21.64
レンズ全長 126.50
BF 13.00
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 68.40
2 11 -54.52
3 15 58.91
4 29 ∞
（数値例２）
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 84.993 4.95 2.00100 29.1
2 202.416 0.15
3 64.164 9.64 1.49700 81.5
4 -318.125 2.10 1.72000 43.7
5 221.142 0.15
6 44.553 6.17 1.49700 81.5
7 114.119 2.00 1.72151 29.2
8 33.254 2.07
9 44.079 6.85 1.48749 70.2
10 572.213 1.99
11(絞り) ∞ 2.00
12 ∞ 2.18 1.92286 18.9
13 -250.097 0.70
14 -206.496 2.00 1.64000 60.1
15 37.733 14.76
16 5598.365 2.00 1.67270 32.1
17 30.558 3.79 2.00069 25.5
18 47.606 1.10
19 42.007 6.85 1.88300 40.8
20 -114.771 0.50
21 -108.194 2.00 1.72825 28.5
22 53.452 0.49
23 61.357 2.00 1.92286 20.9
24 26.750 11.05 1.72916 54.7
25 -168.388 1.91
26 -60.234 2.00 1.56732 42.8
27 33.668 14.14 2.00100 29.1
28 -62.938 3.32
29* -59.800 2.50 1.76802 49.2
30 -1001.556 15.79
31 ∞ 1.50 1.51633 64.1
32 ∞ 0.35
像面 ∞
非球面データ
第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.99383e-006 A 6= 2.04264e-009 A 8=-9.55132e-012 A10= 1.30188e-014
各種データ
焦点距離 82.86
Ｆナンバー 1.45
半画角 14.63
像高 21.64
レンズ全長 128.50
BF 17.13
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 74.01
2 11 -61.34
3 16 57.80
4 31 ∞
（数値例３）
単位mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 97.050 5.69 1.91082 35.3
2 808.610 0.15
3 68.009 5.40 1.88300 40.8
4 161.282 0.15
5 58.276 9.34 1.49700 81.5
6 -171.384 2.00 1.92286 18.9
7 125.448 0.10
8 88.179 4.07 1.72916 54.7
9 618.713 2.06
10(絞り) ∞ 2.22
11 -707.487 4.60 1.98612 16.5
12 -56.353 2.00 1.91082 35.3
13 28.743 9.18
14 -345.236 2.00 1.64769 33.8
15 29.434 3.79 2.00069 25.5
16 47.606 1.00
17* 36.642 2.00 2.00100 29.1
18 22.542 12.76 1.49700 81.5
19 -80.204 0.15
20 -854.942 6.19 1.80400 46.5
21 -42.105 1.50 1.89286 20.4
22 -112.460 0.15
23 84.665 9.81 2.00100 29.1
24 -49.304 2.00 1.48749 70.2
25 -398.028 4.75
26* -37.257 2.50 1.59270 35.3
27 -961.002 16.82
28 ∞ 1.50 1.51633 64.1
29 ∞ 0.35
像面 ∞
非球面データ
第17面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.32169e-006 A 6= 4.54064e-009 A 8=-2.16254e-012
第26面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.71639e-006 A 6= 3.40498e-009 A 8=-1.36079e-011 A10= 1.36420e-014
各種データ
焦点距離 82.64
Ｆナンバー 1.45
半画角 14.67
像高 21.64
レンズ全長 113.70
BF 18.16
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.25
2 10 -31.40
3 14 57.48
4 28 ∞
図７は、実施例１〜３の光学系を使用したデジタルスチルカメラ（撮像装置）を示す。図７において、１０はカメラ本体、１１は実施例１〜３のいずれかで説明した光学系を用い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２１によって形成された被写体像を撮像するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。
なお、実施例１〜３のいずれかで説明した光学系を用いた撮像光学系を有する交換レンズも、他の実施例としての光学機器に含まれる。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Claims (19)
- 物体側から像側に順に配置され、フォーカシングの際に互いの間隔が変化する正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群および正の屈折力の第３レンズ群からなる光学系であって、
該光学系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記光学系の光学全長をＯＴＬ、前記第３レンズ群における最も像側のレンズ面から像面までの空気換算距離をｓｋとするとき、
０．５１≦ｆ１／ｆ≦０．９３
０．０１≦ｓｋ／ＯＴＬ≦０．１６
なる条件を満足することを特徴とする光学系。 - 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
−０．９≦ｆ２／ｆ≦−０．３
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
・ １≦ｆ３／ｆ≦０．９
なる条件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。 - 前記第１レンズ群における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の厚みをＤ１とするとき、
０＜Ｄ１・ｓｋ／ＯＴＬ２≦０．１
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第１レンズ群における最も像側のレンズ面から前記第３レンズ群における最も物体側のレンズ面までの光軸上の間隔をＤ１３とするとき、
・ １≦Ｄ１３／ＯＴＬ≦０．４
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の厚みをＤ３、前記第１レンズ群における最も物体側のレンズ面から前記第３レンズ群における最も像側のレンズ面までの光軸上の長さをＴＬとするとき、
０．４≦Ｄ３／ＴＬ≦０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第１レンズ群における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の厚みをＤ１、前記第１レンズ群における最も物体側のレンズ面から前記第３レンズ群における最も像側のレンズ面までの光軸上の長さをＴＬとするとき、
０．１≦Ｄ１／ＴＬ≦０．４
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第１レンズ群における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の厚みをＤ１とするとき、
１．７≦ｆ１／Ｄ１≦２．５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第３レンズ群における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の厚みをＤ３とするとき、
１．０≦ｆ３／Ｄ３≦１．５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群に含まれる正レンズの屈折力の平均をＮｄ１ｐ、該第３レンズ群に含まれる負レンズの屈折力の平均をＮｄ１ｎとするとき、
−０．２０≦Ｎｄ１ｐ−Ｎｄ１ｎ≦−０．０５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群に含まれる正レンズのアッベ数の平均をνｄ１ｐ、該第３レンズ群に含まれる負レンズのアッベ数の平均をνｄ１ｎとするとき、
２５．０≦νｄ１ｐ−νｄ１ｎ≦３８．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第３レンズ群に含まれる正レンズの屈折力の平均をＮｄ３ｐ、該第３レンズ群に含まれる負レンズの屈折力の平均をＮｄ３ｎとするとき、
０．０１≦Ｎｄ３ｐ−Ｎｄ３ｎ≦０．２
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学系。 - フォーカシングに際して前記第１レンズ群は不動であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第２レンズ群は、２枚のレンズにより構成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第１レンズ群における最も物体側のレンズは正レンズであることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第１レンズ群は、３枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第３レンズ群は、３枚以上の正レンズと３枚以上の負レンズを含むことを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の光学系。
- 像振れ補正に際して、前記第３レンズ群のうち少なくとも一枚のレンズが光軸に対して移動することを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の光学系。
- 請求項１から１８のいずれか一項に記載の光学系と、
該光学系からの光を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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