JP2023039482A

JP2023039482A - 光学系及び撮像装置

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Publication number: JP2023039482A
Application number: JP2021146600A
Authority: JP
Inventors: 嘉人岩澤; Yoshito Iwazawa
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-03-22
Also published as: CN115793186A

Abstract

【課題】小型の撮像システムに好適な小型軽量、高性能、且つ、開放Ｆｎｏが２．０より明るい光学系及び撮像装置を提供する。【解決手段】光学系は、物体側から順に合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群ＧＦと、合焦時に光軸方向に移動する１又は複数の合焦群（ＧＮ、ＧＰ）のみから構成される中央群ＧＭと、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群ＧＲとから構成され、合焦群の少なくとも１つが像側に移動することで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、像側レンズ群ＧＲは負の屈折力の空気レンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りＳが空気レンズより物体側に配置され、所定の条件式を満足する。また、当該光学系と、撮像素子とを備えた撮像装置とする。【選択図】図１

Description

本件発明は、光学系及び撮像装置に関し、特に、固体撮像素子等を用いた小型の撮像装置に好適な光学系及び撮像装置に関する。

従来より、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮影装置が普及している。これらの撮像装置に用いられる固体撮像素子の高画素化に伴い、光学系には小型軽量を維持しつつ、高い解像性能が求められるようになってきている。

また、固体撮像素子の大型化に伴い、大きなボケが求められるようになってきている。そのため、光学系には被写界深度の浅い、開放Ｆｎｏが２．０より明るい大口径レンズが求められている。

高い解像性能を有する大口径レンズとして、例えば、第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とで構成され、Ｆｎｏが１．８より明るい光学系が提案されている（「特許文献１」参照）。

特開２０１６－１６１６４６号公報

特許文献１に開示の撮像装置は高い光学性能を実現しているものの、特許文献１に開示の光学系では、フランジバックが長く、合焦群の重量も重いため、鏡筒全体を小型化する点で好ましくない。

本件発明の課題は、小型の撮像システムに好適な小型軽量、高性能、且つ、開放Ｆｎｏ２．０より明るい大口径の光学系及び撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学系は、物体側から順に合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群と、合焦時に光軸方向に移動する１又は複数の合焦群のみから構成される中央群と、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群とから構成され、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に、前記合焦群のうち少なくとも１つが像側に移動し、前記像側レンズ群は負の屈折力の空気レンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りが前記空気レンズより物体側に配置され、以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）/（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
０．０３＜（Ｃｒｆ＋Ｃｒｒ）/（Ｃｒｆ－Ｃｒｒ）＜４．５０・・・（２）
０．５０＜Ｄｒ/（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
但し、
ＦＢ：前記光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：無限遠合焦時の最小Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω：前記光学系の無限遠合焦時の最大画角
Ｃｒｆ：前記空気レンズの物体側面の曲率半径
Ｃｒｒ：前記空気レンズの像側面の曲率半径
Ｄｒ：前記空気レンズの像側面から像面までの距離

また、上記課題を解決するため、本件発明に係る撮像装置は、上記記載の光学系と、当該光学系が形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、小型の撮像システムに好適な小型軽量、高性能、且つ、開放Ｆｎｏが２．０より明るい大口径の光学系及び撮像装置を提供することができる。

本件発明の実施例１の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。本件発明の実施例１の無限遠被写体撮影時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例２の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。本件発明の実施例２の無限遠被写体撮影時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例３の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。本件発明の実施例３の無限遠被写体撮影時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。本件発明の実施例４の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。本件発明の実施例４の無限遠被写体撮影時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

以下、本発明に係る光学系及び撮像装置の実施の形態を説明する。

１．光学系
１－１．光学系の光学構成
まず、本発明に係る光学系の実施の形態を説明する。本実施の形態の光学系は、物体側から順に配置される、物体側レンズ群と、中央群と、像側レンズ群とから構成される。

当該光学系では、無限遠物体から有限距離物体への合焦を中央群で行う。また、物体側レンズ群と像側レンズ群は合焦時に光軸方向に固定とされる。大口径レンズの物体側に配置されるレンズは径が大きくなる傾向がある。また、像面に近いレンズも比較的径が大きくなる傾向がある。そのため、径の大きくなる傾向があるレンズ群は、合焦時に光軸方向固定とし、比較的径の小さな中央群で合焦を行う方が、当該光学系の鏡筒構成含めた全体の小型化及び軽量化を図ることが容易となる。

当該光学系では、像側レンズ群は負の屈折力の空気レンズを有する。従って、像側レンズ群には空気レンズを構成するため少なくとも２枚のレンズが配置される。また、空気レンズが負の屈折力を有するため、当該空気レンズは凸形状となる。像面に近い位置に配置される像側レンズ群が負の屈折力の空気レンズを有することで、光線を発散させる作用が得られ、像側レンズ群の径の小型化を実現することが容易となる。

当該光学系では、軸上光束の径を決定するための開口絞りが、像側レンズ群中の負の屈折力の空気レンズより物体側に配置される。それにより、開口絞りより像側で負の屈折力の空気レンズを有することとなり、射出瞳位置が像面に近くなるため、径の小型化を図ることが容易となる。

以下、当該光学系の光学構成に関してより詳細に説明する。

（１）物体側レンズ群
物体側レンズ群は、中央群より物体側に配置され、合焦時に光軸方向に固定とされる。物体側レンズ群全体の屈折力は正であってもよく、負であってもよい。正の屈折力を有する場合、中央群に集光した光線が入射することになるので、中央群の径の小型化が容易となる。また、負の屈折力を有する場合、物体側で拡散作用が生じて、入射瞳位置が物体側になることとなり、広角化と外径の小型化の両立を実現することが容易となる。

物体側レンズ群の具体的な構成は特に限定されないが、像側面が像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有し、負の屈折力を有するレンズの中で最も屈折力の強いレンズより物体側が、合成すると正の屈折力を有する構成とすることが好ましい。それにより、物体側レンズ群内でテレフォト系の構成とすることができる。その結果、望遠化と大口径化の両立を実現することが容易となる。

物体側レンズ群の最も物体側に正の屈折力を有するレンズを配置すると、光学系の最も物体側で集光作用を有することとなるため、光線高さを低くする作用が生じることとなる。その結果、製造誤差により発生する収差量を小さくすることが容易となり、光学系の良好な結像性能を実現することが容易となる。

物体側レンズ群の最も物体側に、物体側の面が物体側に凸面を向けたレンズを配置すると、光学系の最も物体側で集光作用が生じるため、光線高さを低くする作用が生じることとなる。その結果、製造誤差により発生する収差量を小さくすることが容易となり、光学系の良好な結像性能を実現することが容易となる。

（２）中央群
中央群は、物体側レンズ群と像側レンズ群の間に配置される。中央群全体の屈折力は正であってもよく、負であってもよい。中央群全体で正の屈折力を有する場合、中央群は集光作用を有するため、当該光学系の大口径化が容易となる。中央群全体で負の屈折力を有する場合、合焦時の移動量を小さくすることが容易となり、小型化の点で好ましい。

中央群は合焦時に光軸に沿って移動する１又は複数の合焦群のみから構成される。中央群には、合焦時に光軸方向に固定されるレンズ（レンズ群）は含まれないものとする。この点を除いて、中央群の具体的な構成は特に限定されない。中央群を構成する合焦群の数は限定されない。中央群を構成する合焦群が１つの場合、当該合焦群を合焦時に光軸に沿って移動させるためのメカ部品の点数が少なくなるため、低コスト化と小型軽量化を実現することが容易となる。中央群を構成する合焦群が２つ以上の場合、合焦時の収差変動を小さくすることが可能となり、高性能化を実現することが容易となる。なお、各合焦群は、合焦時の移動量及び移動の向きが同じ１又は複数のレンズから構成される。

中央群は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動する合焦群を少なくとも１つ有する。合焦群の横倍率をβＮ、合焦群より像側の合成横倍率をβＲとすると、合焦群のピント敏感度は、（１－βＮ^２）×βＲ^２と表すことができる。従って、合焦群が無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動する場合、その合焦群の横倍率は１より大きくなる。１よりも大きな横倍率を有する合焦群を用いて合焦することで、望遠化及び小型化が図られ、望遠比の小さな光学系を実現することが容易となる。

また、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動する合焦群より像側に位置するレンズの合成横倍率は１より小さいことが好ましい。上記像側に移動する合焦群より像側に配置されるレンズの合成横倍率が１より小さくなることで、光学系の像側で明るくする作用を有することとなり、大口径化を実現することが容易となる。

中央群を構成する合焦群が複数である場合、屈折力の符号が異なる合焦群を含むことが好ましい。すなわち中央群がすべて同じ符号の屈折力を有する合焦群により構成されるのではなく、正の屈折力を有する合焦群と負の屈折力を有する合焦群をそれぞれ少なくとも１つ含むことが好ましい。また、中央群を構成する合焦群が複数である場合、無限遠物体から有限距離物体へ合焦時に像側へ移動する合焦群だけでなく、物体側へ移動する合焦群を含むことが好ましい。このように符号の異なる屈折力を有する合焦群や符号の異なる移動方向に移動する合焦群により中央群を構成することで、合焦時における収差の打ち消しあいと移動量の削減の両立が可能となり、高性能化と小型化の両立が容易となる。

また、合焦群のうち少なくともいずれか１つは、最も像側の面が像側に凹の形状を有することが好ましい。また、合焦群のうち少なくともいずれか１つでは、最も物体側の面と最も像側の面で作られる形状がメニスカス形状であることが好ましい。すなわち、少なくとも１つの合焦群の最も物体側の面と最も像側の面が同じ符号の曲率半径を持つことを意味する。このとき曲率半径の符号が同じであれば、その符号はプラスでもマイナスでも限定はない。またさらに、最も物体側の面が物体側に凸の形状を有し、最も像側の面が像側に凹の形状を有することがさらに好ましい。このような形状のいずれかを有することで、合焦時の軸外の収差変動を小さくすることができるため、高性能化を実現することが容易となる。

中央群を構成する各合焦群のレンズ枚数に制限はないが、各合焦群（若しくは少なくとも１つの合焦群）は１つの単レンズユニットで構成されることが好ましい。ここで、単レンズユニットとは、１枚の単レンズ、或いは、複数の単レンズを空気間隔を介することなく一体化した接合レンズなどのレンズユニットをいう。すなわち、単レンズユニットは、複数の光学面を有する場合であっても、その最物体側面及び最像側面のみ空気と接し、その他の面は空気とは接していないものとする。また、当該明細書において、単レンズは、球面レンズ及び非球面レンズのいずれであってもよい。また、非球面レンズには、表面に非球面層が貼設されたいわゆる複合非球面レンズも含まれるものとする。このような構成をとることで、偏芯誤差や、単レンズ間の間隔の誤差等、種々の製造誤差を小さくすることができる。そのため、製造誤差に起因する光学性能の低下を小さくすることができ、製品毎の性能のバラツキを小さくすることができる。その結果、高性能化を実現することが容易となる。さらに好ましくは、合焦群は単レンズ、すなわち１枚の単レンズや１枚の非球面レンズで構成することで、製造誤差に起因する光学性能の低下をさらに小さくすることができ、高性能化を実現することが容易となる。

（３）像側レンズ群
像側レンズ群は、中央群より像側に配置され、合焦時に光軸方向に固定とされる。像側レンズ群全体の屈折力は正であってもよく、負であってもよい。正の屈折力を有する場合、最も像側が集光作用を有することとなり、大口径化が容易となる。また、負の屈折力を有する場合、当該光学系の像側で拡散作用が生じることとなり、射出瞳位置が像側になる。その結果、像側レンズ群の径方向の小型を実現することが容易となる。

像側レンズ群内の構成は限定されないが、少なくとも負の屈折力の空気レンズを有する。空気レンズを有するということは、像側レンズ群中にレンズを少なくとも２枚有するということであり、また、負の屈折力の空気レンズを有するということは、像側レンズ群中に凸形状の空気レンズを有するということである。像面に近い像側レンズ群中に負の屈折力の空気レンズを有することで、光線を発散させる作用が生じることとなり、像側レンズ群の径の小型化を実現することが容易となる。

また、光線を発散させる作用を有する負の屈折力の空気レンズから射出する軸外光線は、跳ね上げられる傾向にある。ここで、軸外コマ収差の抑制するためには、空気レンズの像側面は物体側に凹面を向けた形状が好ましい。

また、負の屈折力の空気レンズを形作る像側のレンズは、負の屈折力を有することが好ましい。像側のレンズが負の屈折力を有することで、軸外のコマ収差と像面湾曲の補正が容易となり、高性能化を実現することが容易となる。

また、負の屈折力の空気レンズを形作る物体側のレンズは、負の屈折力を有することが好ましい。物体側のレンズが負の屈折力を有することで、射出瞳位置が像側になる。その結果、像側レンズ群の径方向の小型を実現することが容易となる。

像側レンズ群内の構成は限定されないが、正の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。像側レンズ群に集束作用を有するレンズを配置することで、光学系を明るくする作用が像面側で生じることとなり、像側レンズ群より物体側の合成Ｆｎｏを暗くすることができる。その結果、像側レンズ群より物体側のレンズ枚数の削減が可能となり、低コスト化と大口径化の両立を実現することが容易となる。

像側レンズ群の具体的な構成は特に限定されないが、正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズが物体側から順に並んでいることが好ましい。さらには、２枚の負の屈折力を有するレンズで空気レンズが形成されることがさらに好ましい。このような構成を像側レンズ群内に有することで、大口径化と小型化の両立を実現することがさらに容易となる。

（４）開口絞り
当該光学系の開口絞りは、像側レンズ群中に設けられる負の屈折力の空気レンズより、物体側に配置される。負の屈折力の空気レンズより物体側に開口絞りを配置することで、開口絞りより像側に負の屈折力の空気レンズが位置し、射出瞳位置が像面に近くなるため、径の小型化を図ることが容易となる。

当該光学系の開口絞りは、合焦時に光軸方向に位置固定とされていることが好ましい。大口径レンズの開口絞りは径（直径）が大きいため、それを駆動させるためのメカ部材はさらに大型化する。よって、合焦時に光軸方向に位置固定とすることでメカ部品含めた径の小型化を実現することが容易となる。

当該光学系の開口絞りは、物体側レンズ群内に配置されることが好ましい。交換レンズの場合、レンズマウントや電子基盤、フォーカス駆動のための部材等が像面に近い位置に集まって配置されている。そのためメカ部品含めた配置の効率性の点から、開口絞りを物体側レンズ群内に配置することで、小型化を実現することが容易となる。

１－２．条件式
当該光学系では、上述した構成を採用すると共に、次に説明する条件式を満足することが好ましい。

１－２－１．条件式（１）
当該光学系は以下の条件式を満足することが好ましい。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）/（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
但し、
ＦＢ：光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角

上記条件式（１）は、当該光学系の最も像側面における開放Ｆｎｏ時の軸上光線高さと像面の高さの比を規定する式である。ここで、θｍは像面の垂線と軸上マージナル光線がなす角度であり、絶対値で表される。フランジバックが長い光学系で大口径化すると、像側レンズ群内の軸上光線高さが高くなってしまう。軸上光線高さが高い場合、軸外性能の補正を行うと軸上の性能にも影響が及ぶ。また、軸上光線高さが低すぎると大口径化が困難になる。そこで、像側レンズ群内の軸上光線高さをある範囲に規定することで、像面性の補正に対し、より効果的に大口径化が達成できる。ここで、条件式（１）を満足する場合、大口径化が達成されると共に軸外性能の高い光学系が達成できる。

これに対し、上記条件式（１）の数値が上限以上となると、像面の高さに対して最も像側面における軸上光線高さが高くなりすぎ像面湾曲やコマ収差の補正が不足となり、高性能化の点で好ましくない。上記条件式（１）の数値が下限以下となると、像面の高さに対して最も像側面における軸上光線高さが低くなりすぎ、大口径化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（１）の上限値は０．４８であることが好ましく、０．４６であることがより好ましく、０．４４であることがさらに好ましく、０．４２であることがよりさらに好ましく、０．４０であることが一層好ましい。また、上記条件式（１）の下限値は０．２４であることが好ましく、０．２５であることがより好ましく、０．２６であることがさらに好ましい。

１－２－２．条件式（２）
当該光学系は、像側レンズ群に含まれる負の屈折力の空気レンズが以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０３＜（Ｃｒｆ＋Ｃｒｒ）/（Ｃｒｆ－Ｃｒｒ）＜４．５０・・・（２）
但し、
Ｃｒｆ：上記空気レンズの物体側面の曲率半径
Ｃｒｒ：上記空気レンズの像側面の曲率半径
なお、曲率半径の符号は、そのレンズ面の頂点（レンズ面と光軸との交点）が、そのレンズ面の球面中心に対して物体側に位置する場合は正、像側に位置する場合は負とする。

上記条件式（２）は、像側レンズ群に含まれる負の屈折力の空気レンズの形状を規定する式である。空気レンズの形状が両凸に近い形状の場合、条件式（２）がゼロに近い値となり、条件式（２）が正の値である場合、物体側面の曲率半径の絶対値が像側面の曲率半径の絶対値より大きくなる。また条件式（２）が正の値である場合、空気レンズの像側面は物体側に凹面を向けた形状となる。ここで、負の屈折力の空気レンズは、像側レンズ群に光線を発散させる作用を有する。それにより、射出瞳位置が像面に近づく。その結果、像側レンズ群の径方向の小型に効果的である。また、負の屈折力の空気レンズから射出する軸外光線は、跳ね上げられる傾向にある。ここで、軸外コマ収差を抑制するためには、空気レンズの像側面は物体側に凹面を向けた形状が好ましい。ここで、負の屈折力の空気レンズの形状が条件式（２）を満足する場合、小型化と高性能な光学系の両立が達成できる。

これに対し、上記条件式（２）の数値が上限以上となると、すなわち空気レンズの像側面の曲率半径が大きくなる場合、軸外コマ収差が補正不足となるため、高性能化の点で好ましくない。さらに、空気レンズは負の屈折力が弱くなることになるので、射出瞳位置が像面から遠くなり、小型化の点で好ましくない。上記条件式（２）の数値が下限以下となると、すなわち空気レンズの物体側面の曲率半径が正の方向に大きくなる場合、物体側面の負の屈折力が強くなることになるため、軸外コマ収差が過補正となると共に、像面湾曲がオーバーに倒れるため、高性能化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（２）の上限値は４．２０であることが好ましく、３．９０であることがより好ましく、３．５０であることがさらに好ましく、３．１０であることがよりさらに好ましく、２．８０であることが一層好ましい。また、上記条件式（２）の下限値は０．０８であることが好ましく、０．１５であることがより好ましく、０．２３であることがさらに好ましく、０．３１であることがよりさらに好ましく、０．３６であることが一層好ましい。

１－２－３．条件式（３）
当該光学系は、像側レンズ群中に含まれる負の屈折力の空気レンズの像側の面が以下の条件式を満足することが好ましい。
０．５０＜Ｄｒ/（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
但し、
Ｄｒ：上記空気レンズの像側面から像面までの距離
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角

上記条件式（３）は、空気レンズの像側面から像面までの距離と像面の高さを規定する式である。すなわち空気レンズの像面からの距離を規定している。ここで、光学系の最も像側の面から像面までは空気換算長である。空気レンズが像面から遠くなると、射出瞳位置を像面に近づける効果が小さくなり、径の大型化を招くと共に、全長方向も小型化が困難となる。また、空気レンズが像面に近くなりすぎても、最も像側のレンズの径の大型化を招く。よって条件式（３）を満足すると、小型化が達成できる。

これに対し、上記条件式（３）の数値が上限以上となると、射出瞳位置を像面に近づける効果が小さくなり、径の大型化を招くと共に、全長方向も大型化を招くため、小型化の点で好ましくない。さらに、負の屈折力の空気レンズによる軸外コマ収差補正の効果が小さくなるため高性能化の点でも好ましくない。上記条件式（３）の数値が下限以下となると、最も像側のレンズの径の大型化を招くため、小型化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（３）の上限値は１．７０であることが好ましく、１．６０であることがより好ましく、１．４５であることがさらに好ましく、１．３０であることがよりさらに好ましく、１．２５であることが一層好ましい。また、上記条件式（３）の下限値は０．６０であることが好ましく、０．６５であることがより好ましく、０．７０であることがさらに好ましく、０．７５であることがよりさらに好ましく、０．８４であることが一層好ましい。

１－２－４．条件式（４）
当該光学系は以下の条件式を満足することが好ましい。
０．９２＜ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ＜２．５０・・・（４）
但し、
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
Ｆｎｏ：当該光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏ
Ｄｓ：当該光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける開口絞りの直径

上記条件式（４）は、当該光学系の入射瞳径と開口絞りの直径（絞り径）の比を規定する式である。ここで、条件式（４）を満足する位置に開口絞りを配置することで、絞り径の大きさと当該光学系の径方向の大きさのバランスが良くなり、小型化が達成できると共に、高性能化が達成される。

これに対し、上記条件式（４）の数値が上限以上となると、開口絞りより物体側の屈折力が強くなりすぎ、開口絞りより物体側で収差発生量が大きくなり、高性能化の点で好ましくない。上記条件式（４）の数値が下限以下となると、絞り径が大きくなるため、小型化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（４）の上限値は２．３０であることが好ましく、２．１２であることがより好ましく、２．０２であることがさらに好ましく、１．８９であることがよりさらに好ましく、１．７９であることが一層好ましい。また、上記条件式（４）の下限値は１．００であることが好ましく、１．１０であることがより好ましく、１．１５であることがさらに好ましく、１．２０であることがよりさらに好ましく、１．２５であることが一層好ましい。

１－２－５．条件式（５）
当該光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．００＜ｆ／ｆｓ＜１．２０・・・（５）
但し、
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ｆｓ：開口絞りより物体側のレンズの無限遠合焦時における合成焦点距離

上記条件式（５）は、当該光学系の焦点距離と、開口絞りより物体側のレンズの無限遠合焦時における合成焦点距離との比を規定する式である。開口絞りより物体側のレンズの合成焦点距離が無限の場合、開口絞りが製造上光軸方向にずれて配置されても、位置誤差によるＦｎｏ誤差は発生しない。一方、開口絞りより物体側のレンズの合成焦点距離が小さい場合、開口絞りが製造上光軸方向にずれて配置されると、位置誤差によるＦｎｏ誤差が大きくなる。また、絞り径を小型化するためには、開口絞りより物体側のレンズで集光作用を有することが好ましい。ここで、条件式（５）を満足する場合、製造によるＦｎｏ誤差が小さく、小型な光学系が達成できる。

これに対し、上記条件式（５）の数値が上限以上となると、開口絞りより物体側に配置されたレンズによる集光作用が強くなりすぎ、開口絞りが製造上光軸方向にずれて配置された場合に、開口絞りの光軸方向位置誤差によるＦｎｏ誤差が大きくなる点で好ましくない。上記条件式（５）の数値が下限以下となると、開口絞りに発散された光線が入射することとなり、絞り径の大型化を招くため、小型化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（５）の上限値は１．１０であることが好ましく、１．０５であることがより好ましく、１．００であることがさらに好ましく、０．９５であることがよりさらに好ましく、０．９０であることが一層好ましい。また、上記条件式（５）の下限値は０．０５であることが好ましく、０．１０であることがより好ましく、０．１５であることがさらに好ましく、０．１９であることがよりさらに好ましい。

１－２－６．条件式（６）
上記合焦群のうち少なくとも１つが以下の条件式を満足することが好ましい。
１．２０＜ βＮ＜４．００・・・（６）
但し、
βＮ：上記合焦群の無限遠合焦時の横倍率

上記条件式（６）は、当該合焦群の無限遠合焦時の横倍率を規定する式である。中央群を構成する合焦群が複数の場合、少なくとも１つが上記条件式（６）を満足することが好ましい。合焦群の横倍率をβＮ、合焦群より像側の合成横倍率をβＲとすると、合焦群のピント敏感度は、（１－βＮ^２）×βＲ^２と表すことができる。合焦群の横倍率が１より大きくなると、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に合焦群が像側に移動することを意味する。また、１より大きな横倍率を持つことで、焦点距離を伸ばし、全長を短縮することが可能となる。従って、合焦群が条件式（６）を満足する場合、合焦群の横倍率が適正な範囲となり、小型化が達成できる。また、この条件式（６）を満たす合焦群が、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に光軸方向において像側に移動するレンズ群であることが好ましい。

これに対し、上記条件式（６）の数値が上限以上となると、合焦群の無限遠合焦時の横倍率が大きくなり、最も物体側のレンズから合焦群までの合成Ｆｎｏが暗くなり、大口径化の点で好ましくない。一方、上記条件式（６）の数値が下限以下となると、合焦群の無限遠合焦時の横倍率が小さくなるため、望遠化と小型化を図ることが困難となる点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（６）の上限値は３．８０であることが好ましく、３．６０であることがより好ましく、３．５０であることがさらに好ましく、３．４０であることがよりさらに好ましく、３．３０であることが一層好ましい。また、上記条件式（６）の下限値は１．３０であることが好ましく、１．４０であることがより好ましく、１．５０であることがさらに好ましく、１．６０であることがよりさらに好ましく、１．７０であることが一層好ましい。

１－２－７．条件式（７）
上記合焦群のうち少なくとも１つが以下の条件式を満足することが好ましい。
－３．００＜ｆＮ／ｆ＜－０．３０・・・（７）
但し、
ｆＮ：上記合焦群の焦点距離
ｆ：当該光学系の焦点距離

上記条件式（７）は、合焦群の焦点距離と、当該光学系の焦点距離の比を規定する式である。中央群を構成する合焦群が複数の場合、少なくとも１つが上記条件式（７）を満足することが好ましい。この場合、条件式（７）を満足する合焦群は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時の移動方向は像側であってもよいし、物体側であってもよく移動方向に関する限定はない。合焦群が負の屈折力を有する場合、合焦群の横倍率を１より大きくすることが容易である。従って、合焦群が負の屈折力を有する場合、当該合焦群は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動させることが好ましい。条件式（７）を満足する場合、合焦群の屈折力が適正な範囲内となるため、合焦時の収差変動を抑制し、被写体との距離によらず、少ないレンズ枚数でも良好な結像性能を得ることができ、小型、且つ、高性能な光学系を得ることが容易になる。

これに対し、上記条件式（７）の数値が上限以上となると、合焦群の屈折力が強くなり、少ないレンズ枚数で良好な結像性能を得ることが困難となるため、当該光学系の低コスト化を図る上で好ましくない。さらには、合焦群を構成するレンズ枚数が増加すると、合焦群の重量が増えることとなり、合焦群を駆動するためのメカ部材も大型化し、小型化と軽量化を図ることが困難となる点で好ましくない。一方、上記条件式（７）の数値が下限以下となると、合焦群の屈折力が弱くなり、合焦時の移動量が大きくなるため、当該光学系の小型化を図ることが困難となる点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（７）の上限値は－０．４０であることが好ましく、－０．５０であることがより好ましく、－０．６０であることがさらに好ましく、－０．７０であることがよりさらに好ましく、－０．７５であることが一層好ましい。また、上記条件式（７）の下限値は－２．７５であることが好ましく、－２．６０であることがより好ましく、－２．３５であることがさらに好ましく、－２．１０であることがよりさらに好ましく、－１．９５であることが一層好ましい。

１－２－８．条件式（８）
中央群は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動する合焦群の他に、正の屈折力を有する合焦群を有し、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．４０＜ｆＰ／ｆ＜１０．００・・・（８）
但し、
ｆＰ：上記正の屈折力を有する合焦群の焦点距離
ｆ：当該光学系の焦点距離

上記条件式（８）は、正の屈折力を有する他の合焦群の焦点距離と、当該光学系の焦点距離の比を規定する式である。この正の屈折力を有する合焦群は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動する合焦群とは別の合焦群であり、無限遠物体から有限距離物体への合焦時の移動方向は問わないものとする。条件式（８）を満足することにより、上記正の屈折力を有する合焦群の移動量を小さくすることができ、光学全長方向における当該光学系の小型化を図ることができる。また、条件式（８）を満足する場合、上記正の屈折力を有する合焦群の焦点距離、すなわち屈折力が適正な範囲内となり、当該正の屈折力を有する合焦群の位置変化に伴う収差変動を抑制することができ、より少ないレンズ枚数で物体距離によらず良好な結像性能を実現することができる。

これに対し、上記条件式（８）の数値が上限以上となると、正の屈折力を有する合焦群の屈折力が弱くなる。その結果、当該正の屈折力を有する合焦群の合焦時における移動量が大きくなり、光学全長方向における当該光学系の小型化が困難となる。一方で上記条件式（８）の数値が下限以下になると、当該正の屈折力を有する合焦群の屈折力が強くなりすぎて、球面収差の補正が困難となると共に、少ないレンズ枚数で良好な結像性能を得ることが困難となるため、高性能化や低コスト化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（８）の上限値は８．００であることが好ましく、７．００であることがより好ましく、６．００であることがさらに好ましい。また、上記条件式（８）の下限値は０．４５であることが好ましく、０．４９であることがより好ましく、０．５２であることがさらに好ましく、０．５５であることがよりさらに好ましく、０．５９であることが一層好ましい。

１－２－９．条件式（９）
当該光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
－１．００＜ｆ／ｆｒ＜３．００・・・（９）
但し、
ｆｒ：像側レンズ群の焦点距離
ｆ：当該光学系の焦点距離

上記条件式（９）は、像側レンズ群の焦点距離と、当該光学系の焦点距離の比を規定する式である。条件式（９）を満足させることにより像側レンズ群の焦点距離が最適な範囲となり、大口径化と高性能化の両立を図ることが容易となる。

これに対し、上記条件式（９）の数値が上限以上となると、像側レンズ群の正の屈折力が強くなるため、大口径化は容易となるが、球面収差やコマ収差の発生量増大を招き、高性能化の点で好ましくない。一方で、上記条件式（９）の数値が下限以下となると、像側レンズ群の負の屈折力が強くなるため、光学系が暗くなり、大口径の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（９）の上限値は２．３０であることが好ましく、１．８０であることがより好ましく、１．４５であることがさらに好ましく、１．３９であることがよりさらに好ましく、１．２５であることが一層好ましい。また、上記条件式（９）の下限値は－０．９０であることが好ましく、－０．８０であることがより好ましく、－０．７２であることがさらに好ましく、－０．６０であることがよりさらに好ましく、－０．５０であることが一層好ましい。

１－２－１０．条件式（１０）
当該光学系は以下の条件式を満足することが好ましい。
０．５０＜ｆｆ／ｆ＜３．５０・・・（１０）
但し、
ｆｆ：物体側レンズ群の焦点距離
ｆ：当該光学系の焦点距離

上記条件式（１０）は、前記物体側レンズ群の焦点距離と、当該光学系の焦点距離の比を規定する式である。条件式（１０）を満足させることにより、物体側レンズ群の焦点距離が最適な範囲となり、当該光学系の小型化、高性能化、大口径化を図ることが容易となる。

これに対し、上記条件式（１０）の数値が上限以上となると、すなわち物体側レンズ群の焦点距離が当該光学系の焦点距離に対して大きくなりすぎ、光学全長方向における当該光学系の小型化が困難となる。上記条件式（１０）の数値が下限以下となると、すなわち物体側レンズ群の焦点距離が当該光学系の焦点距離に対して小さくなりすぎ、球面収差、軸上色収差、コマ収差の補正が困難となるため、高性能化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（１０）の上限値は２．９０であることが好ましく、２．６０であることがより好ましく、２．３０であることがさらに好ましく、１．９００であることがよりさらに好ましく、１．５０であることが一層好ましい。また、上記条件式（１０）の下限値は０．５５であることが好ましく、０．６０であることがより好ましく、０．６５であることがさらに好ましく、０．７０であることがよりさらに好ましく、０．７５であることが一層好ましい。

１－２－１１．条件式（１１）
当該光学系は以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３０＜ＣｒＬ１ｆ／ｆ・・・（１１）
但し、
ＣｒＬ１ｆ：当該光学系の最も物体側の面の曲率半径
ｆ：当該光学系の焦点距離

上記条件式（１１）は、当該光学系の最も物体側の面の曲率半径と、当該光学系の焦点距離の比を規定する式である。当該光学系の最も物体側の面は、物体側に凸面もしくは平面となる。条件式（１１）を満足させることにより、当該光学系の最も物体側の面が物体側に凸面もしくは平面となり、コマ収差や歪曲の発生を小さくすることが容易となり、結像性能の高い光学系が達成できる。

また、当該光学系に入射した光線が像面において反射し、その反射光が当該光学系の最も物体側の面で再反射し、その再反射光線が像面に到達するのをより有効に防ぐために、上記条件式（１１）に上限を設けることが好ましい。条件式（１１）’を満足させることにより、最も物体側の面の物体側曲率半径が最適な範囲となるため、コマ収差の発生を小さくすると共に、ゴースト光の発生を良好に抑制することが可能となる。
０．３０＜ＣｒＬ１ｆ／ｆ＜２０００．００・・・（１１）’
但し、
ＣｒＬ１ｆ：当該光学系の最も物体側の面の曲率半径
ｆ：当該光学系の焦点距離

これに対し、上記条件式（１１）’の数値が上限以上となると、当該光学系の最も物体側の面の曲率半径が平面に近くなり、像面で反射した光線が当該光学系の最も物体側の面で再反射し、像面で再結像するような共役の関係となり、ゴーストの発生を有効に抑制することが困難になる。一方で、上記条件式（１１）もしくは条件式（１１）’の数値が下限以下となると、当該光学系の最も物体側の面の曲率半径が小さくなりすぎて、コマ収差が増大し、高性能化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（１１）’の上限値は１０００．００であることが好ましく、２００．００であることがより好ましく、１００．００であることがさらに好ましく、１０．００であることがよりさらに好ましく、３．００であることが一層好ましい。また、上記条件式（１１）もしくは条件式（１１）’の下限値は０．３５であることが好ましく、０．４０であることがより好ましく、０．４５であることがさらに好ましく、０．５０であることがよりさらに好ましく、０．５５であることが一層好ましい。

１－２－１２．条件式（１２）
当該光学系は前記像側レンズ群が正の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有し、以下の条件式を満足することが好ましい。
１．７３＜Ｎｄｒｐ＜２．５０・・・（１２）
但し、
Ｎｄｒｐ：上記正の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率

上記条件式（１２）は、当該光学系の最も像側のレンズに含まれる正の屈折力を有するレンズの屈折率を規定する式である。像側レンズ群に集束作用を有するレンズを配置することで、光学系を明るくする作用が像面側で生じることとなり、像側レンズ群より物体側の合成Ｆｎｏを暗くすることができる。その結果、像側レンズ群より物体側のレンズ枚数の削減が可能となり、低コスト化と大口径化の両立を実現することが容易となる。上記条件式（１２）を満足させることにより、像側のレンズに含まれる正の屈折力を有するレンズの屈折率が最適な範囲となり、低コスト化と大口径化が達成される。

これに対し、上記条件式（１２）の数値が上限以上となると、正の屈折力を有するレンズが高価な材料となるため、低コスト化が困難となり好ましくない。一方で、上記条件式（１２）の数値が下限以下となると、正の屈折力を有するレンズの屈折力を強くするために曲率半径を小さくすることに繋がり、球面収差やコマ収差の補正が困難となり、好ましくない。また、レンズ枚数の増加につながり、低コスト化を図ることが困難となり、好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（１２）の上限値は２．２０であることが好ましく、２．１１であることがより好ましく、２．０６であることがさらに好ましく、２．０１であることがよりさらに好ましい。また、上記条件式（１２）の下限値は１．７６であることが好ましく、１．７８であることがより好ましく、１．８０であることがさらに好ましく、１．８２であることがよりさらに好ましい。

１－２－１３．条件式（１３）
当該光学系は以下の条件式を満足することが好ましい。
－１．２５＜Ｃｒｒ／ｆ＜－０．１０・・・（１３）
但し、
Ｃｒｒ：上記空気レンズの像側面の曲率半径
ｆ：当該光学系の焦点距離

上記条件式（１３）は、像側レンズ群に含まれる空気レンズの像側面の曲率半径と、当該光学系の焦点距離の比を規定する式である。上記条件式（１３）を満足させることにより、空気レンズの像側のレンズに入射する光線の入射角が最適となり、コマ収差の発生を小さくすることが容易となり、結像性能の高い光学系が達成できる。

これに対し、上記条件式（１３）の数値が上限以上となると、すなわち空気レンズの像側面の曲率半径が当該光学系の焦点距離に対して小さくなりすぎ、コマ収差が過補正となり高性能化が困難となる。上記条件式（１３）の数値が下限以下となると、すなわち空気レンズの像側面の曲率半径が当該光学系の焦点距離に対して大きくなりすぎ、コマ収差の補正が困難となるため、高性能化の点で好ましくない。

上記効果を得る上で、上記条件式（１３）の上限値は－０．１５であることが好ましく、－０．１８であることがより好ましく、－０．２１であることがさらに好ましく、－０．２４であることがよりさらに好ましく、－０．２８であることが一層好ましい。また、上記条件式（１３）の下限値は－１．１５であることが好ましく、－１．１０であることがより好ましく、－１．０５であることがさらに好ましく、－１．００であることがよりさらに好ましく、－０．９５であることが一層好ましい。

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系が形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする。

ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤセンサ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳセンサ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。

次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像側である。

（１）光学系のレンズ構成
図１は、本件発明に係る実施例１の光学系の構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に物体側レンズ群ＧＦ、中央群ＧＭ、像側レンズ群ＧＲで構成されている。物体側レンズ群ＧＦは物体側から順に、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凹面である両凹形状の第３レンズＬ３と、開口絞りＳと、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第４レンズＬ４とで構成されている。中央群ＧＭは、負の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凹面である両凹形状の第５レンズＬ５と、正の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凸面である両凸形状の第６レンズＬ６とで構成されている。像側レンズ群ＧＲは物体側から順に、負の屈折力を有する第７レンズＬ７と正の屈折力を有する第８レンズＬ８と負の屈折力を有する第９レンズＬ９とが接合された接合レンズと、負の屈折力を有し物体側面が物体側に凹面であるメニスカス形状の第１０レンズＬ１０とで構成されている。

ここで、中央群ＧＭに含まれる第５レンズＬ５は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に光軸方向において像側に移動する合焦群ＧＮである。第５レンズＬ５の像側面は、像側に凹の形状を有する。また、中央群ＧＭに含まれる第６レンズＬ６は、合焦群ＧＮとは別の正の屈折力を有する合焦群ＧＰである。正の屈折力を有する合焦群ＧＰである第６レンズＬ６は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に物体側に移動する。第３レンズＬ３が、物体側レンズ群ＧＦに含まれる像側面に像側に凹面の形状を有し負の屈折力を有するレンズに相当し、第３レンズＬ３の物体側に位置するレンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２であり、合成すると正の屈折力を有する。第８レンズＬ８が、像側レンズ群ＧＲに含まれる正の屈折力を有するレンズに相当する。

なお、図中の「ＩＭＧ」は像面を示す。上述した、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子の撮像面である。当該光学系の物体側から入射した光は、像面に結像する。固体撮像素子は受光した光学像を電気的画像信号に変換する。撮像装置等が備える画像処理部（画像処理プロセッサ等）により、撮像素子から出力された電気的画像信号に基づき、被写体の像に対応したデジタル画像が生成される。当該デジタル画像は、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｅｖｉｃｅ）やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することが可能である。なお、像面は、銀塩フィルムのフィルム面であってもよい。

また、図中の「ＣＧ」は像面を示す。光学ブロックである。当該光学ブロックＣＧは、光学フィルタや、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相
当する。これらの符号（ＩＭＧ、ＣＧ）は、他の実施例で示す各図においても同様のものを示すため、以下では説明を省略する。

（２）数値実施例
実施例１で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該撮像レンズのレンズデータを示す。表１において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の番号、「ｒ」はレンズ面の曲率半径（ｍｍ）（但し、ｒの値がＩＮＦである面は、その面が平面であることを示す。）、「ｄ」は物体側からｉ番目（ｉは自然数）のレンズ面と、ｉ＋１番目のレンズ面とのレンズ面の光軸上の間隔（ｍｍ）、「Ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、「νｄ」はｄ線に対するアッベ数、「ｈ」は有効半径（ｍｍ）、を示している。

表２に、当該光学系の諸データを示す。具体的には、当該撮像レンズの焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆ値）、半画角（°）、像高（ｍｍ）、レンズ全長（ｍｍ）、バックフォーカス（ＢＦ(in air)）（ｍｍ）を示している。ここで、レンズ全長は、第１レンズの物体側面から像面までの光軸上の距離である。また、バックフォーカスは最も像側に配置された第ｎレンズの像側面から像面までの光軸上の距離を空気換算した値である。

表３に、当該光学系の可変間隔データを示す。Ｄ０は被写体から最も物体側の面までの距離である。

表４に、当該光学系を構成する各レンズの焦点距離を示す。

表５に、当該光学系を構成する各レンズ群の焦点距離を示す。

また、表２１に当該光学系の各条件式の数値を示す。これらの各表に関する事項は、他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

図２に、当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。図２に示す縦収差図は、図面に向かって左側から順に、球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）である。球面収差を表す図において、縦軸は開放Ｆ値（Ｆｎｏ）を表す。実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における球面収差、点線はＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）における球面収差、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）における球面収差を示している。非点収差を表す図において、縦軸は半画角（°）を表す。実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）におけるサジタル方向（Ｓ）を示し、点線はｄ線におけるメリディオナル方向（Ｔ）を示している。歪曲収差を表す図において、縦軸に半画角（°）を取り、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における歪曲収差（％）を示している。これらの縦収差図に関する事項は、他の実施例で示す縦収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

［表１］
面番号 r d Nd vd h
1 62.0586 8.980 1.80420 46.50 26.900
2 893.0019 0.336 26.061
3 47.5037 4.330 1.72916 54.67 23.205
4 82.0672 6.440 22.531
5 -12299.2665 1.776 1.78472 25.72 20.709
6 39.2187 9.680 18.840
7 S INF 2.653 18.400
8 59.4538 4.616 1.80420 46.50 18.221
9 564.0375 D9 17.901
10 -2792.5999 1.220 1.48749 70.44 16.774
11 35.6836 D11 15.734
12 77.4054 5.588 1.72916 54.67 15.000
13 -76.7059 D13 15.433
14 -82.8462 1.492 1.78472 25.72 15.874
15 40.9008 13.464 1.98113 32.69 16.989
16 -36.2936 1.538 1.60026 45.25 17.512
17 -185.3912 3.979 17.484
18 -45.4182 1.335 1.85883 30.00 17.395
19 -124.0495 19.603 17.932
20 INF 2.500 1.51633 64.15 21.280
21 INF 1.000 21.542

［表２］
焦点距離 75.830
Ｆナンバー 1.458
半画角 16.269
像高 21.630
レンズ全長 111.780
ＢＦ（ｉｎａｉｒ） 22.252

［表３］
可変間隔データ
D0 INF 2519.137 1083.967 664.211
D9 2.573 5.073 9.084 13.783
D11 16.342 13.501 9.352 4.406
D13 2.336 2.678 2.816 3.063

［表４］
レンズ面番号焦点距離
L1 1-2 82.534
L2 3-4 146.926
L3 5-6 -49.816
L4 8-9 82.305
L5 10-11 -72.265
L6 12-13 53.658
L7L8L9 14-17 103.934
L10 18-19 -84.089

［表５］
群面番号焦点距離
GF 1-9 80.875
GM 10-13 105.923
GR 14-19 -442.481
GN 10-11 -72.265
GP 12-13 53.658

（１）光学系のレンズ構成
図３は、本件発明に係る実施例２の光学系の構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に物体側レンズ群ＧＦ、中央群ＧＭ、像側レンズ群ＧＲで構成されている。物体側レンズ群ＧＦは物体側から順に、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し両凸形状の第２レンズＬ２と負の屈折力を有し両凹形状の第３レンズＬ３とが接合された接合レンズと、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第４レンズＬ４と、負の屈折力を有し両凹形状の第５レンズＬ５と正の屈折力を有し両凸形状の第６レンズＬ６とが接合された接合レンズと、開口絞りＳとで構成されている。中央群ＧＭは、負の屈折力を有し像側面が像側に凹面であるメニスカス形状の第７レンズＬ７と、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第８レンズＬ８とで構成されている。像側レンズ群ＧＲは物体側から順に、正の屈折力を有する第９レンズＬ９と負の屈折力を有する第１０レンズＬ１０とが接合された接合レンズと、負の屈折力を有し物体側面が物体側に凹面であるメニスカス形状の第１１レンズＬ１１で構成されている。

ここで、中央群ＧＭに含まれる第７レンズＬ７は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に光軸方向において像側に移動する合焦群ＧＮである。第７レンズＬ７の像側面は、像側に凹の形状を有する。また、中央群ＧＭに含まれる第８レンズＬ８は、合焦群ＧＮとは別の正の屈折力を有する合焦群ＧＰである。正の屈折力を有する合焦群ＧＰである第８レンズＬ８は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に物体側に移動する。第３レンズＬ３が、物体側レンズ群ＧＦに含まれる像側面に像側に凹面の形状を有し負の屈折力を有するレンズに相当し、第３レンズＬ３の物体側に位置するレンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２であり、合成すると正の屈折力を有する。第９レンズＬ９が、像側レンズ群ＧＲに含まれる正の屈折力を有するレンズに相当する。

（２）数値実施例
次に実施例２で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表６～表１０に、当該光学系のレンズデータ、当該光学系の諸データ、可変間隔データ、各レンズの焦点距離、各レンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。また、図４に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

［表６］
面番号 r d Nd vd h
1 66.4384 5.022 1.80610 33.27 26.320
2 155.4249 0.840 25.885
3 59.0388 10.043 1.49700 81.61 24.987
4 -96.4986 1.500 1.69895 30.05 24.613
5 37.2272 1.651 22.070
6 42.0739 7.104 1.78800 47.49 22.172
7 114.0819 6.910 21.628
8 -61.0198 1.797 1.74950 35.04 21.449
9 206.6899 5.942 2.00100 29.13 21.847
10 -70.7550 4.500 21.896
11 S INF D11 19.880
12 82.8478 0.900 1.48749 70.44 18.500
13 33.7450 D13 17.512
14 35.6623 5.798 1.49700 81.61 16.441
15 204.3133 D15 15.880
16 104.0545 10.273 1.83481 42.72 18.023
17 -37.5664 1.874 1.48749 70.44 17.979
18 652.9120 5.774 16.992
19 -34.9682 1.426 1.92286 20.88 16.721
20 -221.7201 14.996 17.500
21 INF 2.500 1.51633 64.15 21.096
22 INF 1.000 21.468

［表７］
焦点距離 75.563
Ｆナンバー 1.443
半画角 16.366
像高 21.630
レンズ全長 112.239
ＢＦ（ｉｎａｉｒ） 17.645

［表８］
可変間隔データ
D0 INF 2416.705 1083.767 872.818
D11 2.566 4.650 4.923 5.626
D13 11.504 7.503 3.251 1.193
D15 8.318 10.235 14.214 15.569

［表９］
レンズ面番号焦点距離
L1 1-2 140.418
L2L3 3-5 -89.569
L4 6-7 81.066
L5L6 8-10 267.418
L7 12-13 -117.499
L8 14-15 85.948
L9L10 16-18 61.898
L11 19-20 -45.152

［表１０］
群面番号焦点距離
GF 1-10 97.486
GM 11-15 241.436
GR 16-20 -398.279
GN 12-13 -117.499
GP 14-15 85.948

（１）光学系のレンズ構成
図５は、本件発明に係る実施例３の光学系の構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に物体側レンズ群ＧＦ、中央群ＧＭ、像側レンズ群ＧＲで構成されている。物体側レンズ群ＧＦは物体側から順に、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凹面である両凹形状の第３レンズＬ３と、開口絞りＳと、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第４レンズＬ４とで構成されている。中央群ＧＭは、負の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凹面である両凹形状の第５レンズＬ５と、正の屈折力を有し像側面が像側に凸面であるメニスカス形状の第６レンズＬ６とで構成されている。像側レンズ群ＧＲは物体側から順に、正の屈折力を有する第７レンズＬ７と負の屈折力を有する第８レンズＬ８とが接合された接合レンズと、負の屈折力を有し物体側面が物体側に凹面であるメニスカス形状の第９レンズＬ９で構成されている。

ここで、中央群ＧＭに含まれる第５レンズＬ５は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に光軸方向において像側に移動する合焦群ＧＮである。第５レンズＬ５の像側面は、像側に凹の形状を有する。また、中央群ＧＭに含まれる第６レンズＬ６は、合焦群ＧＮとは別の正の屈折力を有する合焦群ＧＰである。正の屈折力を有する合焦群ＧＰである第６レンズＬ６は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に物体側に移動する。第３レンズＬ３が、物体側レンズ群ＧＦに含まれる像側面に像側に凹面の形状を有し負の屈折力を有するレンズに相当し、第３レンズＬ３の物体側に位置するレンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２であり、合成すると正の屈折力を有する。第７レンズＬ７が、像側レンズ群ＧＲに含まれる正の屈折力を有するレンズに相当する。

（２）数値実施例
次に実施例３で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１１～表１５に、当該光学系のレンズデータ、当該光学系の諸データ、可変間隔データ、各レンズの焦点距離、各レンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。また、図６に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

［表１１］
面番号 r d Nd vd h
1 59.9541 8.370 1.90201 42.58 26.400
2 685.6447 0.636 25.742
3 51.3779 5.000 1.74412 58.51 23.184
4 79.8054 6.296 21.978
5 -3878.5326 1.800 1.84666 23.78 20.072
6 36.9083 9.008 18.199
7 S INF 2.464 17.950
8 51.0456 5.019 1.80420 46.50 18.225
9 1038.2992 D9 18.091
10 -333.6868 1.130 1.48749 70.44 16.500
11 35.6367 D11 16.155
12 -379.5118 4.481 1.59349 67.00 17.000
13 -149.7005 D13 18.181
14 66.4021 13.160 1.99802 40.61 22.339
15 -46.7195 1.740 1.48890 31.50 22.361
16 -190.9183 4.203 21.164
17 -53.3536 1.800 1.84666 23.78 20.739
18 -1853.6962 19.532 20.880
19 INF 2.500 1.51633 64.15 21.560
20 INF 1.000 21.617

［表１２］
焦点距離 76.090
Ｆナンバー 1.461
半画角 16.175
像高 21.630
レンズ全長 114.314
ＢＦ（ｉｎａｉｒ） 22.181

［表１３］
可変間隔データ
D0 INF 2395.240 1081.545 640.062
D9 2.772 5.535 9.083 13.831
D11 20.981 17.886 13.863 7.717
D13 2.421 2.754 3.228 4.626

［表１４］
レンズ面番号焦点距離
L1 1-2 72.377
L2 3-4 180.302
L3 5-6 -43.173
L4 8-9 66.605
L5 10-11 -65.983
L6 12-13 413.541
L7L8 14-16 36.926
L9 17-18 -64.914

［表１５］
群面番号焦点距離
GF 1-9 76.595
GM 10-13 -84.769
GR 14-18 64.976
GN 10-11 -65.983
GP 12-13 413.541

（１）光学系のレンズ構成
図７は、本件発明に係る実施例４の光学系の構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に物体側レンズ群ＧＦ、中央群ＧＭ、像側レンズ群ＧＲで構成されている。物体側レンズ群ＧＦは物体側から順に、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凹面である両凹形状の第３レンズＬ３と、開口絞りＳと、正の屈折力を有し物体側面が物体側に凸面であるメニスカス形状の第４レンズＬ４とで構成されている。中央群ＧＭは、負の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凹面である両凹形状の第５レンズＬ５で構成されている。像側レンズ群ＧＲは物体側から順に、正の屈折力を有し物体側面と像側面がともに凸面である両凸形状の第６レンズＬ６と、負の屈折力を有する第７レンズＬ７と正の屈折力を有する第８レンズＬ８と負の屈折力を有する第９レンズＬ９とが接合された接合レンズと、負の屈折力を有し物体側面が物体側に凹面であるメニスカス形状の第１０レンズＬ１０で構成されている。

ここで、中央群ＧＭに含まれる第５レンズＬ５は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に光軸方向において像側に移動する合焦群ＧＮである。第５レンズＬ５の像側面は、像側に凹の形状を有する。第３レンズＬ３が、物体側レンズ群ＧＦに含まれる像側面に像側に凹面の形状を有し負の屈折力を有するレンズに相当し、第３レンズＬ３の物体側に位置するレンズは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２であり、合成すると正の屈折力を有する。第８レンズＬ８が、像側レンズ群ＧＲに含まれる正の屈折力を有するレンズに相当する。

（２）数値実施例
次に実施例４で採用した光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１６～表２０に、当該光学系のレンズデータ、当該光学系の諸データ、可変間隔データ、各レンズの焦点距離、各レンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。また、図８に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図を示す。

［表１６］
面番号 r d Nd vd h
1 61.5589 8.873 1.80420 46.50 26.900
2 785.0877 0.215 26.094
3 47.9893 4.340 1.72916 54.67 23.327
4 83.4360 6.581 22.647
5 -6985.5575 1.730 1.78472 25.72 20.739
6 39.2274 9.610 18.876
7 S INF 2.670 18.450
8 60.8077 4.590 1.80420 46.50 18.295
9 997.7238 D9 17.998
10 -1052.0018 1.131 1.48749 70.44 16.799
11 35.4148 D11 15.753
12 77.5735 5.508 1.72916 54.67 15.000
13 -79.5596 2.447 15.437
14 -81.5322 1.634 1.78472 25.72 15.808
15 40.2990 13.290 1.98001 32.71 17.011
16 -36.4388 1.630 1.57522 43.85 17.537
17 -204.3736 4.252 17.502
18 -44.1137 1.233 1.85883 30.00 17.418
19 -107.0057 19.587 17.957
20 INF 2.500 1.51633 64.15 21.280
21 INF 1.000 21.538

［表１７］
焦点距離 75.744
Ｆナンバー 1.455
半画角 16.317
像高 21.630
レンズ全長 111.825
ＢＦ（ｉｎａｉｒ） 22.236

［表１８］
可変間隔データ
D0 INF 2813.666 1080.509 663.967
D9 2.681 5.240 9.667 14.551
D11 16.323 13.764 9.338 4.454

［表１９］
レンズ面番号焦点距離
L1 1-2 82.608
L2 3-4 147.312
L3 5-6 -49.705
L4 8-9 80.345
L5 10-11 -70.257
L6 12-13 54.674
L7L8L9 14-17 102.745
L10 18-19 -88.192

［表２０］
群面番号焦点距離
GF 1-9 79.895
GM 10-11 -70.257
GR 12-19 87.949
GN 10-11 -70.257

［表２１］
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
（１）（ＦＢ×ｔａｎθｍ）/（ｆ×ｔａｎω） 0.367 0.294 0.365 0.367
（２）（Ｃｒｆ＋Ｃｒｒ）/（Ｃｒｆ－Ｃｒｒ） 1.649 0.898 1.776 1.551
（３）Ｄｒ/（ｆ×ｔａｎω） 1.066 0.859 1.087 1.058
（４）ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ 1.413 1.317 1.451 1.411
（５）ｆ／ｆｓ 0.315 0.775 0.224 0.310
（６） βＮ 3.035 2.215 3.174 3.145
（７）ｆＮ／ｆ -0.953 -1.555 -0.867 -0.928
（８）ｆＰ／ｆ 0.708 1.137 5.435 -
（９）ｆ／ｆｒ -0.171 -0.190 1.171 1.306
（１０）ｆｆ／ｆ 1.067 1.290 1.007 1.055
（１１）ＣｒＬ１ｆ／ｆ 0.818 0.879 0.788 0.813
（１２）Ｎｄｒｐ 1.981 1.835 1.998 1.980
（１３）Ｃｒｒ／ｆ -0.599 -0.463 -0.701 -0.582

実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
FB 22.252 17.645 22.181 22.236
θｍ 20.067 20.271 19.983 20.120
ｆ 75.830 75.563 76.090 75.744
ω 16.269 16.366 16.175 16.317
Ｃｒｆ -185.391 652.912 -190.918 -204.374
Ｃｒｒ -45.418 -34.968 -53.354 -44.114
Ｄｒ 23.587 19.071 23.981 23.469
Ｆｎｏ 1.458 1.443 1.461 1.455
Ｄｓ 36.800 39.760 35.900 36.900
ｆｓ 241.015 97.486 339.381 244.026
ｆＮ -72.265 -117.500 -65.983 -70.257
ｆＰ 53.658 85.948 413.541 -
ｆｒ -442.480 -398.279 64.976 58.001
ｆｆ 80.8747 97.486 76.595 79.895
ＣｒＬ１ｆ 62.059 66.438 59.954 61.559

ＧＦ・・・物体側レンズ群
ＧＭ・・・中央群
ＧＲ・・・像側レンズ群
ＧＮ・・・合焦群
ＧＰ・・・正の屈折力を有する合焦群
Ｌ１・・・第１レンズ
Ｌ２・・・第２レンズ
Ｌ３・・・第３レンズ
Ｌ４・・・第４レンズ
Ｌ５・・・第５レンズ
Ｌ６・・・第６レンズ
Ｌ７・・・第７レンズ
Ｌ８・・・第８レンズ
Ｌ９・・・第９レンズ
Ｌ１０・・・第１０レンズ
Ｓ・・・開口絞り
ＣＧ・・・光学ブロック
ＩＭＧ・・・像面

Claims

物体側から順に、合焦時に光軸方向に固定の物体側レンズ群と、合焦時に光軸方向に移動する１又は複数の合焦群のみから構成される中央群と、合焦時に光軸方向に固定の像側レンズ群とから構成され、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に、前記合焦群のうち少なくとも１つが像側に移動し、前記像側レンズ群は負の屈折力の空気レンズを有し、軸上光束の径を決定するための開口絞りが前記空気レンズより物体側に配置され、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
０．２３＜（ＦＢ×ｔａｎθｍ）／（ｆ×ｔａｎω）＜０．５０・・・（１）
０．０３＜（Ｃｒｆ＋Ｃｒｒ）／（Ｃｒｆ－Ｃｒｒ）＜４．５０・・・（２）
０．５０＜Ｄｒ／（ｆ×ｔａｎω）＜１．８０・・・（３）
但し、
ＦＢ：当該光学系の最も像側の面から像面までの空気換算長
θｍ：当該光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける軸上マージナル光線の像面への入射角度
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離
ω ：当該光学系の無限遠合焦時の最大画角
Ｃｒｆ：前記空気レンズの物体側面の曲率半径
Ｃｒｒ：前記空気レンズの像側面の曲率半径
Ｄｒ：前記空気レンズの像側面から像面までの距離
前記空気レンズの物体側面を構成するレンズが負の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
前記開口絞りが以下の条件式を満足する位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．９２＜ｆ／Ｆｎｏ／Ｄｓ＜２．５０・・・（４）
但し、
Ｆｎｏ：当該光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏ
Ｄｓ：当該光学系の無限遠合焦時の開放Ｆｎｏにおける前記開口絞りの直径
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
０．００＜ｆ／ｆｓ＜１．２０・・・（５）
但し、
ｆｓ：前記開口絞りより物体側に配置されるレンズの無限遠合焦時における合成焦点距離
前記合焦群のうち少なくとも１つが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
１．２０＜ βＮ＜４．００・・・（６）
但し、
βＮ：前記合焦群の無限遠合焦時の横倍率
前記合焦群のうち少なくとも１つが以下の条件式を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
－３．００＜ｆＮ／ｆ＜－０．３０・・・（７）
但し、
ｆＮ：前記合焦群の焦点距離
前記合焦群の少なくとも１つにおいて、最も像側の面が像側に凹の形状を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
前記中央群は、無限遠物体から有限距離物体への合焦時に像側に移動する前記合焦群の他に以下の条件式を満足する正の屈折力を有する合焦群を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系。
０．４０＜ｆＰ／ｆ＜１０．００・・・（８）
但し、
ｆＰ：前記正の屈折力を有する合焦群の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
－１．００＜ｆ／ｆｒ＜３．００・・・（９）
但し、
ｆｒ：前記像側レンズ群の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学系。
０．５０＜ｆｆ／ｆ＜３．５０・・・（１０）
但し、
ｆｆ：前記物体側レンズ群の焦点距離
前記物体側レンズ群は、像側面に像側に凹面の形状を有し負の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有し、前記負の屈折力を有するレンズの中で最も屈折力の強いレンズより物体側が正の屈折力を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学系。
０．３０＜ＣｒＬ１ｆ／ｆ・・・（１１）
但し、
ＣｒＬ１ｆ：当該光学系の最も物体側の面の曲率半径
最も物体側のレンズは正の屈折力を有することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光学系。
前記像側レンズ群は以下の条件を満足する正の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光学系。
１．７３＜Ｎｄｒｐ＜２．５０・・・（１２）
但し、
Ｎｄｒｐ：前記正の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の光学系。
－１．２５＜Ｃｒｒ／ｆ＜－０．１０・・・（１３）
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の撮像レンズと、当該撮像レンズが形成する光学像を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。