JP2023550851A - 光学系、及び光学系を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

物体側より像側へ順に、少なくとも一つのレンズを含み且つ負の屈折力を有する第一レンズ群と、少なくとも一つのレンズを含み且つ正の屈折力を有する第二レンズ群と、少なくとも一つのレンズを含み且つ負の屈折力を有する第三レンズ群と、を備え、フォーカシングの際に、第一レンズ群および第三レンズ群の光軸上における結像面からの距離が固定される一方、第二レンズ群は、光軸に沿って移動する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のレンズ群を備える光学系、及びこの光学系を備えた撮像装置に関するものである。

従来から、近距離撮像可能で広角化が可能な光学系が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。これらの光学系は、いずれも、物体側より像側へ光軸に沿って順に、負の屈折力を有する第一レンズ群と、正の屈曲力を有する第二レンズ群と、負の屈曲力を有する第三レンズ群と、を備えている。

しかし、特許文献１に記載の光学系や特許文献２に記載の光学系では、いずれも、各群の倍率や焦点距離が適切ではなく、広角化が不十分なだけではなく光軸方向の寸法の小型化（薄型化）も不十分であった。

日本国特許第５７１６５６９号公報 日本国特許第６７８４９５０号公報

そこで、本発明は、十分に広角化及び薄型化された光学系、及びこの光学系を備えた撮像装置を提供することを課題とする。

本発明に係る光学系は、
物体側より像側へ順に、少なくとも一つのレンズを含み且つ負の屈折力を有する第一レンズ群と、少なくとも一つのレンズを含み且つ正の屈折力を有する第二レンズ群と、少なくとも一つのレンズを含み且つ負の屈折力を有する第三レンズ群と、を備え、
フォーカシングの際に、前記第一レンズ群および前記第三レンズ群の光軸上における結像面からの距離が固定される一方、前記第二レンズ群は、前記光軸に沿って移動し、
前記第二レンズ群の無限遠合焦時の横倍率をｂ２とし、前記第三レンズ群の無限遠合焦時の横倍率をｂ３とし、当該光学系全体の無限遠合焦時の焦点距離をｆとし、前記第二レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第三レンズ群の焦点距離をｆ３とし、各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距離の合計値をＯＡＬ１２３とし、最大像高をＹとしたときに、
以下の式（１）～式（４）の少なくとも一つを満たす、光学系。
－１．２０≦ｆ３／ｆ≦－０．１０ ・・・（１）
－０．４０≦ｂ２≦－０．０６ ・・・（２）
０．３≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦２．３０ 且つ １．００≦ｂ３≦１．３０
・・・（３）
０．６０≦ｆ２／ｆ≦０．９０ ・・・（４）

前記光学系では、
前記第二レンズ群は、前記光軸に対して直交する方向にも移動できるように構成されており、
１．００≦（１－ｂ２）×ｂ３≦１．９０
を満たしてもよい。

また、前記光学系では、
前記第一レンズ群の焦点距離をｆ１としたときに、
－１６．００≦ｆ１／ｆ≦－１．８０
を満たしてもよい。

また、前記光学系は、絞り径を変更可能な絞り装置を備え、
該絞り装置は、前記第一レンズ群と前記第二レンズ群との間に配置されてもよい。

また、前記光学系では、
当該光学系における最も物体側のレンズ面から結像面までの距離をＯＡＬとしたときに、
１．２０≦ＯＡＬ／ｆ≦２．３０
を満たしてもよい。

また、前記光学系では、
１．００≦（１－ｂ２^２）×ｂ３^２≦１．７０
を満たしてもよい。

また、前記光学系では、
前記第一レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線での屈折率をｎｄ１とし、前記第一レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線基準のアッベ数をｖｄ１としたときに、
１．５０≦ｎｄ１≦１．７０ 且つ １５．００≦ｖｄ１≦６０．００
を満たしてもよい。

また、前記光学系では、
前記第三レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線での屈折率をｎｄ３とし、前記第三レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線基準のアッベ数をｖｄ３としたときに、
１．５０≦ｎｄ３≦１．７０ 且つ １５．００≦ｖｄ３≦６０．００
を満たしてもよい。

また、前記光学系では、
前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、及び前記第三レンズ群のうちの少なくとも前記第一レンズ群は、非撮影時に像側に移動できるように構成されている、

また、本発明に係る撮像装置は、
上記のいずれかの光学系と、
前記光学系の結像面位置に配置される撮像素子と、を備える。

図１は、本実施形態に係る撮像装置の構成を示す模式図であって、撮影状態を示す図である。 図２は、前記撮像装置の構成を示す模式図であって、光学系が収納された状態を示す図である。 図３は、実施例１の光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図４は、実施例１の光学系の最至近合焦状態におけるレンズ構成図である。 図５は、実施例１の光学系の無限遠合焦状態における縦収差図である。 図６は、実施例１の光学系の最至近合焦状態における縦収差図である。 図７は、実施例２の光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図８は、実施例２の光学系の最至近合焦状態におけるレンズ構成図である。 図９は、実施例２の光学系の無限遠合焦状態における縦収差図である。 図１０は、実施例２の光学系の最至近合焦状態における縦収差図である。 図１１は、実施例３の光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図１２は、実施例３の光学系の最至近合焦状態におけるレンズ構成図である。 図１３は、実施例３の光学系の無限遠合焦状態における縦収差図である。 図１４は、実施例３の光学系の最至近合焦状態における縦収差図である。 図１５は、実施例４の光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成図である。 図１６は、実施例４の光学系の最至近合焦状態におけるレンズ構成図である。 図１７は、実施例４の光学系の無限遠合焦状態における縦収差図である。 図１８は、実施例４の光学系の最至近合焦状態における縦収差図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る撮像装置１は、図１及び図２に示すように、撮像装置本体１０に沈胴収容可能な光学系２と、光学系２の結像面位置に配置される撮像素子３と、撮像素子３から送られた撮像（画像）データを表示する液晶画面４と、を備える。この撮像素子３は、光学系２によって形成された光学像を電気的信号（撮像データ）に変換する素子であり、本実施形態の撮像素子３は、イメージセンサーである。

光学系２は、光軸Ｃに沿って物体側から像側へ順に、少なくとも、第一レンズ群Ｇ１と、第二レンズ群Ｇ２と、第三レンズ群Ｇ３と、を有する。これら各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のそれぞれは、少なくとも一つのレンズを含む。本実施形態の光学系２は、光軸Ｃに沿って物体側から像側へ順に、第一レンズ群Ｇ１と、第二レンズ群Ｇ２と、第三レンズ群Ｇ３と、光学フィルター２３と、を有する。

尚、本実施形態の光学系２において、レンズ群Ｇ１～Ｇ３は、便宜上の名称であり、一つの光学素子（レンズ等）のみによって構成されるものも含む。即ち、第一～第三レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のそれぞれは、少なくとも一つのレンズ等の光学素子を有する。また、光学系２において、フォーカシングの際に光軸Ｃ上の位置が固定されている光学素子（レンズ等）と、移動する光学素子との間でそれぞれ区分けし、区分けされた領域内の前記固定されている少なくとも一つの光学素子を一つのレンズ群とし、区分けされた領域内の前記移動する少なくとも一つの光学素子を別のレンズ群とする。

また、光学系２は、第一レンズ群Ｇ１と第二レンズ群Ｇ２との間に配置される開口絞り（絞り装置）２１と、第一レンズ群Ｇ１及び第二レンズ群Ｇ２を保持する鏡筒２２と、を有する（図１参照）。この鏡筒２２は、撮影時に物体側に伸び（図１参照）、撮影しないとき（非撮影時）に撮像装置本体（ボディ等）１０に沈胴収納される（図２参照）。

この光学系２では、フォーカシングの際に、第一レンズ群Ｇ１及び第三レンズ群Ｇ３の光軸Ｃ上における撮像素子３（光学系２の結像面）からの距離が固定される一方、第二レンズ群Ｇ２が光軸Ｃに沿って移動する。即ち、本実施形態の光学系２において、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のうち、第二レンズ群Ｇ２がフォーカスレンズ群を構成する。

また、この光学系２では、沈胴収納時に、少なくとも第一レンズ群Ｇ１が、像側に移動する。本実施形態の光学系２は、沈胴収納時に、第一レンズ群Ｇ１及び第二レンズ群Ｇ２のそれぞれが像側に移動することで、撮像装置本体１０に沈胴収容される（図２参照）。このときの、各レンズ群Ｇ１～Ｇ３の移動や鏡筒２２の伸縮は、従来から公知の種々の機構によって行われる。

以下では、光学系２における各レンズ群Ｇ１～Ｇ３の詳細について説明する。

第一レンズ群Ｇ１は、一つのレンズ（光学素子）を含み、負の屈折力を有する。また、第二レンズ群Ｇ２は、複数のレンズ（光学素子）を含み、正の屈曲率を有する。また、第三レンズ群Ｇ３は、複数のレンズ（光学素子）を含み、負の屈折力を有する。

ここで、第二レンズ群Ｇ２の無限遠合焦時の横倍率をｂ２とし、第三レンズ群Ｇ３の無限遠合焦時の横倍率をｂ３とし、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離をｆとし、第二レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とし、第三レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３とし、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３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距離の合計値をＯＡＬ１２３とし、最大像高をＹとしたときに、光学系２は、以下の式（１）～式（４）の少なくとも一つを満たす。
－１．２０≦ｆ３／ｆ≦－０．１０ ・・・（１）
－０．４０≦ｂ２≦－０．０６ ・・・（２）
０．３≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦２．３０ 且つ １．００≦ｂ３≦１．３０
・・・（３）
０．６０≦ｆ２／ｆ≦０．９０ ・・・（４）

この光学系２では、最も物体側に負の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１が配置されるため、レトロフォーカスのパワー配置を取ることが容易となり、これにより、焦点距離を短くすることで広角化を実現することができる。また、最も像側に負の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３が配置されるため、テレフォトのパワー配置を取ることが容易となり、これにより、第二レンズ群Ｇ２までの焦点距離を短くすることで薄型化（光軸Ｃ方向の寸法の小型化）を実現することもできる。

しかも、フォーカシングの際に、第二レンズ群Ｇ２を移動できるようにし、前後の群（第一レンズ群Ｇ１、第三レンズ群Ｇ３）との収差変動バランスを調整することで、全体繰り出し方式の光学系と比較して近接撮像時の像面湾曲変動が抑えられるため、近接撮像距離をより短くすることが可能となる。

さらに、フォーカシングの際に、第一レンズ群Ｇ１および第三レンズ群Ｇ３の光軸Ｃ上における撮像素子３（結像面）からの距離を固定し、第二レンズ群Ｇ２のみを光軸Ｃ方向に移動できるようにすることで、アクチュエーター等のレンズ群Ｇ２の移動機構に対する負荷が軽減されるため、光学系２の薄型化や小型化が可能となる。

また、本実施形態の光学系２において、式（１）を満たすことで、薄型化され且つ明るい光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

式（１）は、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する第三レンズ群Ｇ３の焦点距離の比率（ｆ３／ｆ）の範囲を規定しており、この比率（ｆ３／ｆ）が下限値（－１．２０）より小さくなると、第三レンズ群Ｇ３のパワーが弱くなることでテレフォト化が困難となるため、第二レンズ群Ｇ２までの焦点距離を短くすることができず、これにより、薄型化が不十分となる。一方、この比率（ｆ３／ｆ）が上限値（－０．１０）より大きくなると、第三レンズ群Ｇ３のパワーが強くなることで薄型化は容易になるが、最も像側に近い群（第三レンズ群）Ｇ３の負のパワーが強すぎるために明るい（即ち、Ｆナンバーの小さな）光学系２を構成する事が困難となり、暗い（即ち、Ｆナンバーの大きな）光学系になってしまう。そこで、本実施形態の光学系２では、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する第三レンズ群Ｇ３の焦点距離の比率（ｆ３／ｆ）を式（１）の範囲とすることで、薄型化と明るさとのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記比率（ｆ３／ｆ）は、
－１．１０≦ｆ３／ｆ≦－０．５０
を満たすことが好ましく、
－１．００≦ｆ３／ｆ≦－０．７０
を満たすことが、より好ましい。

また、本実施形態の光学系２において、式（２）を満たすことにより、薄型化され且つ広角化された光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

式（２）は、第二レンズ群Ｇ２の無限遠合焦時の横倍率（ｂ２）の範囲を規定しており、この横倍率（ｂ２）が下限値（－０．４０）より小さいと、第二レンズ群Ｇ２までの焦点距離を短くすることが困難となるため、十分な薄型化が難しくなる。一方、この横倍率（ｂ２）が上限値（－０．０６）より大きくなると、第一レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなるため、広角化が困難となる。そこで、本実施形態の光学系２では、第二レンズ群Ｇ２の無限遠合焦時の横倍率（ｂ２）を式（２）の範囲とすることで、薄型化と広角化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記横倍率（ｂ２）は、
－０．３８≦ｂ２≦－０．１０
を満たすことが好ましく、
－０．３６≦ｂ２≦－０．１５
を満たすことが、より好ましい。

また、本実施形態の光学系２において、式（３）を満たすことにより、高性能化及び薄型化され、且つ、明るい光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

式（３）の一つ目の式（０．３≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦２．３０）は、最大像高に対する各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３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距離の合計値の比率（ＯＡＬ１２３／Ｙ）の範囲を規定しており、この比率（ＯＡＬ１２３／Ｙ）が下限値（０．３）より小さいと、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の厚みがそれぞれ薄くなり過ぎ（即ち、光軸Ｃ方向の寸法が小さくなり過ぎ）収差補正が困難となるため、高性能化が難しくなる。一方、この比率（ＯＡＬ１２３／Ｙ）が上限値（２．３０）より大きいと、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の厚みがそれぞれ厚くなり過ぎる（即ち、光軸Ｃ方向の寸法が大きくなり過ぎる）ため、薄型化が困難となる。そこで、本実施形態の光学系２では、最大像高に対する各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３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距離の合計値の比率（ＯＡＬ１２３／Ｙ）を、式（３）の一つ目の式（０．３≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦２．３０）とすることで、高性能化と薄型化とのバランスを図っている。

尚、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３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距離の合計値とは、第一レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離と、第二レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離と、第三レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離と、を合計したものである。

また、本実施形態の光学系２において、前記比率（ＯＡＬ１２３／Ｙ）は、
０．５０≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦２．００
を満たすことが好ましく、
０．８０≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦１．８０
を満たすことが、より好ましい。

また、式（３）の二つ目の式（１．００≦ｂ３≦１．３０）は、第三レンズ群Ｇ３の無限遠合焦時の横倍率（ｂ３）の範囲を規定しており、この横倍率（ｂ３）が下限値（１．００）より小さいと、第二レンズ群Ｇ２までの焦点距離を短くする事が困難となるため、十分な薄型化が難しくなる。一方、この横倍率（ｂ３）が上限値（１．３０）より大きいと、第三レンズ群Ｇ３のパワーが強くなることで薄型化は容易になるが、最も像側に近い群（第三レンズ群）Ｇ３の負のパワーが強すぎるため、明るい（即ち、Ｆナンバーの小さな）光学系２を構成する事が困難となり、暗い（即ち、Ｆナンバーの大きい）光学系になってしまう。そこで、本実施形態の光学系２では、第三レンズ群Ｇ３の無限遠合焦時の横倍率（ｂ３）を式（３）の二つ目の式（１．００≦ｂ３≦１．３０）とすることで、薄型化と明るさとのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記横倍率（ｂ３）は、
１．０５≦ｂ３≦１．２６
を満たすことが好ましく、
１．１０≦ｂ３≦１．２４
を満たすことが、より好ましい。

また、本実施形態の光学系２において、式（４）を満たすことにより、高性能化され且つ薄型化された光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

式（４）は、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する第二レンズ群Ｇ２の焦点距離の比率（ｆ２／ｆ）の範囲を規定しており、この比率（ｆ２／ｆ）が下限値（０．６０）より小さいと、第二レンズ群Ｇ２のパワーが強くなって収差補正が困難となるため、高性能化が難しくなる。一方、この比率（ｆ２／ｆ）が上限値（０．９０）より大きいと、第二レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなって光学系２全体の中で正のパワーが弱まるため、光学系２の薄型化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する第二レンズ群Ｇ２の焦点距離の比率（ｆ２／ｆ）を式（４）の範囲とすることで、高性能化と薄型化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記比率（ｆ２／ｆ）は、
０．７０≦ｆ２／ｆ≦０．８５
を満たすことが好ましく、
０．７５≦ｆ２／ｆ≦０．８０
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２において、第二レンズ群Ｇ２は、光学的手振れ補正の際に光軸Ｃに対して直交する方向にも移動できるように構成されており、
１．００≦（１－ｂ２）×ｂ３≦１．９０
を満たしてもよい。

この構成によれば、光学的手振れ補正においてレンズ群Ｇ２が光軸Ｃと直交する方向に移動するときの停止位置の精度の確保が容易で、且つ、小型化された光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

従来の光学系のオプティカルイメージスタビライゼーション(ＯＩＳ)による光学的手振れ補正では、光学系または撮像素子を光軸に対して直交方向に移動（シフト）させる必要性がある。そこで、本実施形態の光学系２のように該光学系２を構成する複数のレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のうちの一部のレンズ群（第二レンズ群）Ｇ２のみを光軸Ｃと直交する方向に移動できる構成とすることで、ＯＩＳの際に光軸Ｃに対して直交方向に移動させるユニットの重量を抑える（即ち、軽量化する）ことができる。これにより、前記ユニットを駆動する駆動系の負荷が抑えられ、その結果、光学系２や該光学系２を備える撮像装置１の小型化を図ることができる。尚、大型の撮像素子３を有する撮像装置１に当該光学系２が用いられたときに、この効果が顕著に得られる。

また、上記の式は、第二レンズ群Ｇ２を光軸Ｃに対して直交方向に移動させた際の第二レンズ群Ｇ２の移動量と、第二レンズ群Ｇ２が移動したことによる像の光軸Ｃに対する直交方向への移動量との比の範囲を規定しており、この比は、第二レンズ群Ｇ２の無限遠合焦時の横倍率と第三レンズ群Ｇ３の無限遠合焦時の横倍率とを用いた計算式（（１－ｂ２）×ｂ３）によって求められる。この比（前記計算式の値）が下限値（１．００）より小さいと、第二レンズ群Ｇ２の光軸Ｃに対する直交方向の移動による像の移動量が小さいために、ＯＩＳの際の第二レンズ群Ｇ２の移動量（前記直交方向の移動）を大きくする必要があるため、駆動系の負荷が大きくなり、光学系２や、該光学系２を備えた撮像装置１全体の小型化が難しくなる。一方、この比（前記計算式の値）が上限値（１．９０）より大きくなると、第二レンズ群Ｇ２の光軸に対する直交方向の移動による像の移動量が大きくなる（即ち、敏感になる）ため、光学的手振れ補正においてレンズ群Ｇ２が光軸Ｃと直交する方向に移動するときの該レンズ群Ｇ２の停止位置の精度の確保が困難となる。そこで、本実施形態の光学系２では、第二レンズ群Ｇ２を光軸Ｃに対して直交方向に移動させた際の第二レンズ群Ｇ２の移動量と、第二レンズ群Ｇ２が移動したことによる像の光軸Ｃに対する直交方向への移動量との比（前記計算式の値）を上記の式の範囲とすることで、小型化と、光学的手振れ補正においてレンズ群Ｇ２が光軸Ｃと直交する方向に移動するときの該レンズ群Ｇ２の停止位置の精度の確保のし易さとのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記比（前記計算式の値）は、
１．１５≦（１－ｂ２）×ｂ３≦１．８０
を満たすことが好ましく、
１．３０≦（１－ｂ２）×ｂ３≦１．７０
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２では、第一レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたときに、
－１６．００≦ｆ１／ｆ≦－１．８０
を満してもよい。

この構成によれば、広角化され且つ薄型化された光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

上記の式は、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する第一レンズ群Ｇ１の焦点距離の比率（ｆ１／ｆ）の範囲を規定しており、この比率（ｆ１／ｆ）が下限値（－１６．００）より小さいと、第一レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなって物体側の負のパワーが弱くなるため、広角化が難しくなる。一方、この比率（ｆ１／ｆ）が上限値（－１．８０）より大きいと、第一レンズ群Ｇ１のパワーが強くなるため、第二レンズ群Ｇ２で正のパワーを強めるためにレンズ枚数が増え、これにより、光学系２の薄型化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する第一レンズ群の焦点距離の比率（ｆ１／ｆ）を上記の式の範囲とすることで、広角化と薄型化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記比率（ｆ１／ｆ）は、
－１０．００≦ｆ１／ｆ≦－２．００
を満たすことが好ましく、
－６．００≦ｆ１／ｆ≦－２．２０
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２は、絞り径を変更可能な開口絞り（絞り装置）２１を備え、該開口絞り２１は、第一レンズ群Ｇ１と第二レンズ群Ｇ２との間に配置されている。

第一レンズ群Ｇ１の物体側に開口絞り（アイリス）２１が配置されると、その機構部分の厚みにより光学系２の光軸方向の寸法が増大するが、上記構成のように、開口絞り２１を第一レンズ群Ｇ１と第二レンズ群Ｇ２との間に配置して光学系２の絞り径を変更できるようにすることで、光学系２の薄型化が可能となる。

また、光学系２では、当該光学系２における最も物体側のレンズ面から撮像素子（即ち、結像面）３までの距離をＯＡＬとしたときに、
１．２０≦ＯＡＬ／ｆ≦２．３０
を満たしてもよい。

この構成によれば、高性能化され且つ薄型化された光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

上記の式は、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する光学系２の最も物体側のレンズ面から撮像素子３までの距離の比率（ＯＡＬ／ｆ）の範囲を規定しており、この比率（ＯＡＬ／ｆ）が下限値（１．２０）より小さいと、光学系２の光学全長が短くなって収差補正が困難となるため、高性能化が難しくなる。一方、この比率（ＯＡＬ／ｆ）が上限値（２．３０）より大きいと、光学系２の光学全長が長くなるため、薄型化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、光学系２全体の無限遠合焦時の焦点距離に対する光学系２の最も物体側のレンズ面から撮像素子（結像面）３までの距離の比率（ＯＡＬ／ｆ）を上記の式の範囲とすることで、高性能化と薄型化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記比率（ＯＡＬ／ｆ）は、
１．３５≦ＯＡＬ／ｆ≦２．１０
を満たすことが好ましく、
１．５０≦ＯＡＬ／ｆ≦１．９０
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２では、
１．００≦（１－ｂ２^２）×ｂ３^２≦１．７０
を満たしてもよい。

この構成によれば、薄型化され、且つフォーカシングの際の第二レンズ群Ｇ２の停止位置の精度の確保が容易な光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

上記の式は、第二レンズ群Ｇ２を光軸Ｃ方向に移動させた際の第二レンズ群Ｇ２の移動量と、第二レンズ群Ｇ２が移動したことによる結像位置の光軸Ｃ方向の移動量との比の範囲を規定しており、この比は、第二レンズ群Ｇ２の無限遠合焦時の横倍率と第三レンズ群Ｇ３の無限遠合焦時の横倍率とを用いた計算式（（１－ｂ２^２）×ｂ３^２）によって求められる。この比（前記計算式の値）が下限値（１．００）より小さいと、第二レンズ群Ｇ２を光軸Ｃ方向に移動させた際の結像位置の移動量が小さくなる（即ち、鈍感になる）ため、フォーカシングの際の第二レンズ群Ｇ２の移動量を大きくする必要があり、これにより、光学系２の薄型化が難しくなる。一方、この比（前記計算式の値）が上限値（１．７０）より大きいと、第二レンズ群Ｇ２を光軸Ｃ方向に可動させた際の結像位置の移動量が大きくなる（即ち、敏感になる）ため、フォーカシングの際の第二レンズ群Ｇ２の停止位置の精度の確保が困難となる。そこで、本実施形態の光学系２では、第二レンズ群Ｇ２を光軸Ｃ方向に移動させた際の第二レンズ群Ｇ２の移動量と、第二レンズ群Ｇ２が移動したことによる結像位置の光軸Ｃ方向への移動量との比を上記の式の範囲とすることで、薄型化と、フォーカシングの際の第二レンズ群Ｇ２の停止位置の精度の確保のし易さとのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記比（前記計算式の値）は、
１．１０≦（１－ｂ２^２）×ｂ３^２≦１．６０
を満たすことが好ましく、
１．２０≦（１－ｂ２^２）×ｂ３^２≦１．５０
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２では、第一レンズ群Ｇ１における少なくとも一つのレンズのｄ線での屈折率をｎｄ１とし、第一レンズ群Ｇ１における少なくとも一つのレンズのｄ線基準のアッベ数をｖｄ１としたときに、
１．５０≦ｎｄ１≦１．７０ 且つ １５．００≦ｖｄ１≦６０．００
を満たしてもよい。

この構成によれば、広角化、高性能化、及び薄型化された光学系２が得られる。詳しくは、以下の通りである。

上記の一つ目の式（１．５０≦ｎｄ１≦１．７０）は、第一レンズ群Ｇ１における少なくとも１つのレンズのｄ線での屈折率（ｎｄ１）の範囲を規定しており、この屈折率（ｎｄ１）が下限値（１．５０）より小さいと、第一レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなるため、広角化が難しくなる。一方、この屈折率（ｎｄ１）が上限値（１．７０）より大きいと、製造する際の誤差により性能低下が顕著になるため、高性能化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、第一レンズ群Ｇ１における少なくとも１つのレンズのｄ線での屈折率（ｎｄ１）を上記の一つ目の式（１．５０≦ｎｄ１≦１．７０）とすることで、広角化と高性能化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記屈折率（ｎｄ１）は、
１．５４≦ｎｄ１≦１．６９
を満たすことが好ましく、
１．５７≦ｎｄ１≦１．６８
を満たすことが、より好ましい。

また、上記の二つ目の式（１５．００≦ｖｄ１≦６０．００）は、第一レンズ群Ｇ１における少なくとも１つのレンズのｄ線基準のアッベ数（ｖｄ１）の範囲を規定しており、このアッベ数（ｖｄ１）が下限値（１５．００）より小さいと、第一レンズ群Ｇ１の軸上色収差や倍率色収差を補正するためにレンズ枚数が増えるため、光学系２の薄型化が難しくなる。一方、このアッベ数（ｖｄ１）が上限値（６０．００）より大きいと、他の群との色収差補正のバランス調整が困難となるため、高性能化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、第一レンズ群Ｇ１における少なくとも１つのレンズのｄ線基準のアッベ数を上記の二つ目の式（１５．００≦ｖｄ１≦６０．００）とすることで、薄型化と高性能化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記アッベ数（ｖｄ１）は、
１８．００≦ｖｄ１≦５７．００
を満たすことが好ましく、
１９．００≦ｖｄ１≦３８．００
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２では、第三レンズ群Ｇ３における少なくとも一つのレンズのｄ線での屈折率をｎｄ３とし、第三レンズ群Ｇ３における少なくとも一つのレンズのｄ線基準のアッベ数をｖｄ３としたときに、
１．５０≦ｎｄ３≦１．７０ 且つ １５．００≦ｖｄ３≦６０．００
を満たしてもよい。

この構成によれば、広角化、高性能化、及び薄型化された光学系２が得られる。詳しくは、以下のとおりである。

上記の一つ目の式（１．５０≦ｎｄ３≦１．７０）は、第三レンズ群Ｇ３における少なくとも１つのレンズのｄ線での屈折率（ｎｄ３）の範囲を規定しており、この屈折率（ｎｄ３）が下限値（１．５０）より小さいと、第三レンズ群Ｇ３のパワーが弱くなるため、広角化が難しくなる。一方、この屈折率（ｎｄ３）が上限値（１．７０）より大きいと、製造する際の誤差による性能低下が顕著になるため、高性能化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、第三レンズ群Ｇ３における少なくとも１つのレンズのｄ線での屈折率（ｎｄ３）を上記の一つ目の式（１．５０≦ｎｄ３≦１．７０）とすることで、広角化と高性能化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記屈折率（ｎｄ３）は、
１．５４≦ｎｄ３≦１．６９
を満たすことが好ましく、
１．５７≦ｎｄ３≦１．６８
を満たすことが、より好ましい。

また、上記の二つ目の式（１５．００≦ｖｄ３≦６０．００）は、第三レンズ群Ｇ３における少なくとも１つのレンズのｄ線基準のアッベ数（ｖｄ３）の範囲を規定しており、このアッベ数（ｖｄ３）が下限値（１５．００）より小さいと、第三レンズ群Ｇ３の軸上色収差や倍率色収差を補正するためにレンズ枚数が増えるため、光学系２の薄型化が難しくなる。一方、このアッベ数（ｖｄ３）が上限値（６０．００）より大きいと、他の群との色収差補正のバランス調整が困難となるため、高性能化が難しくなる。そこで、本実施形態の光学系２では、第三レンズ群Ｇ３における少なくとも１つのレンズのｄ線基準のアッベ数（ｖｄ３）の範囲を上記の二つ目の式（１５．００≦ｖｄ３≦６０．００）とすることで、薄型化と高性能化とのバランスを図っている。

尚、本実施形態の光学系２において、前記アッベ数（ｖｄ３）は、
１８．００≦ｖｄ３≦５７．００
を満たすことが好ましく、
１９．００≦ｖｄ３≦３８．００
を満たすことが、より好ましい。

また、光学系２では、第一レンズ群Ｇ１、第二レンズ群Ｇ２、及び第三レンズ群Ｇ３のうちの少なくとも第一レンズ群Ｇ１が、非撮影時に像側に移動できるように構成されている。

このため、非撮影時において、少なくとも第一レンズ群Ｇ１（本実施形態の光学系２では、第一レンズ群Ｇ１及び第二レンズ群Ｇ２）を撮像素子（像面）３側に移動させることで、より薄型化できる。また、当該光学系２が撮像装置１に配置され、非撮影時に少なくとも第一レンズ群Ｇ１を撮像素子（像面）３側に移動させて当該光学系２全体を撮像装置本体１０内に収容させる（即ち、沈胴させる）ことで、撮像装置１の薄型化も図られる。

以上のように構成される撮像装置１によれば、十分な広角化と薄型化とを実現できる。

次に、本発明の光学系の実施例１～４について説明する。以下の各実施例において、上記実施形態の光学系の各構成と対応する構成については、同じ符号を用いる。また、以下の各実施例における表において、ｒは曲率半径であり、ｄはレンズ厚又はレンズ間隔であり、ｎｄはｄ線の屈折率であり、ｖｄはｄ線基準のアッベ数を示す。また、非球面は、次に示す式１で定義されるものとする。

式１

（但し、ｃは曲率（１／ｒ）であり、ｈは光軸からの高さ（距離）であり、ｋは円錐係数であり、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・は各次数の非球面係数である。）

また、各縦収差図は、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、ＦＮＯで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ－ｌｉｎｅ）の特性であり、短破線はＦ線（Ｆ－ｌｉｎｅ）の特性であり、長破線はＣ線（Ｃ－ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、縦軸は、最大像高（図中、Ｙで示す）を表し、実線は、サジタル平面（図中、Ｓで示す）の特性であり、破線は、メリディオナル平面（図中、Ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は、最大像高（図中、Ｙで示す）を表す。

［実施例１］
図３及び図４は、本実施例１の光学系のレンズ構成図であり、図３は、無限遠合焦状態を示し、図４は、最至近合焦状態を示す。また、光学系の各構成を示す符号は、上記実施形態の光学系２の対応する構成の符号と同じである。また、この光学系では、フォーカシングの際に、第一レンズ群及び第三レンズ群の撮像素子（像面）に対する光軸上の位置が固定されている。

また、図５は、無限遠合焦状態における縦収差図であり、図６は、最至近合焦状態における縦収差図であり、下記の表１は、各レンズの面データを示し、表２は、非球面データを示し、表３は、各種データを示し、表４は、レンズ群データを示す。

焦点距離は８．４８０であり、最大像高は６．２９３である。

［実施例２］
図７及び図８は、本実施例２の光学系のレンズ構成図であり、図７は、無限遠合焦状態を示し、図８は、最至近合焦状態を示す。また、光学系の各構成を示す符号は、上記実施形態の光学系２の対応する構成の符号と同じである。また、この光学系においても、フォーカシングの際に、第一レンズ群及び第三レンズ群の撮像素子（像面）に対する光軸上の位置が固定されている。

また、図９は、無限遠合焦状態における縦収差図であり、図１０は、最至近合焦状態における縦収差図であり、下記の表５は、各レンズの面データを示し、表６は、非球面データを示し、表７は、各種データを示し、表８は、レンズ群データを示す。

焦点距離は８．２６４であり、最大像高は６．３２４である。

［実施例３］
図１１及び図１２は、本実施例３の光学系のレンズ構成図であり、図１１は、無限遠合焦状態を示し、図１２は、最至近合焦状態を示す。また、光学系の各構成を示す符号は、上記実施形態の光学系２の対応する構成の符号と同じである。また、この光学系においても、フォーカシングの際に、第一レンズ群及び第三レンズ群の撮像素子（像面）に対する光軸上の位置が固定されている。

また、図１３は、無限遠合焦状態における縦収差図であり、図１４は、最至近合焦状態における縦収差図であり、下記の表９は、各レンズの面データを示し、表１０は、非球面データを示し、表１１は、各種データを示し、表１２は、レンズ群データを示す。

焦点距離は８．４１７であり、最大像高は７．１５０である。

［実施例４］
図１５及び図１６は、本実施例３の光学系のレンズ構成図であり、図１５は、無限遠合焦状態を示し、図１６は、最至近合焦状態を示す。また、光学系の各構成を示す符号は、上記実施形態の光学系２の対応する構成の符号と同じである。また、この光学系においても、フォーカシングの際に、第一レンズ群及び第三レンズ群の撮像素子（像面）に対する光軸上の位置が固定されている。

また、図１７は、無限遠合焦状態における縦収差図であり、図１８は、最至近合焦状態における縦収差図であり、下記の表１３は、各レンズの面データを示し、表１４は、非球面データを示し、表１５は、各種データを示し、表１６は、レンズ群データを示す。

焦点距離は８．４１９であり、最大像高は７．１５０である。

以上の実施例１～４において、上記実施形態の各条件に対応する値を下記の表１７に示す。
尚、表１７において、条件式（１）は、 ｆ３／ｆ であり、条件式（２）は、 ｂ２ であり、条件式（３）は、 ＯＡＬ１２３／Ｙ であり、条件式（４）は、 ｂ３ であり、条件式（５）は、 ｆ２／ｆ であり、条件式（６）は、 （１－ｂ２）×ｂ３ であり、条件式（７）は、 ｆ１／ｆ であり、条件式（８）は、 ＯＡＬ／ｆ であり、条件式（９）は、 （１－ｂ２^２）×ｂ３^２ であり、条件式（１０）は、 ｎｄ１ であり、条件式（１１）は、 ｖｄ１ であり、条件式（１２）は、 ｎｄ３ であり、条件式（１３）は、 ｖｄ３ である。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び／又は改良することは容易に成し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

１…撮像装置、２…光学系、２１…開口絞り（絞り装置）、２２…鏡筒、２３…光学フィルター、３…撮像素子、４…液晶画面、１０…撮像装置本体、Ｃ…光軸、Ｆ…フォーカスレンズ群、Ｇ１…第一レンズ群、Ｇ２…第二レンズ群、Ｇ３…第三レンズ群

Claims (10)

1. 物体側より像側へ順に、少なくとも一つのレンズを含み且つ負の屈折力を有する第一レンズ群と、少なくとも一つのレンズを含み且つ正の屈折力を有する第二レンズ群と、少なくとも一つのレンズを含み且つ負の屈折力を有する第三レンズ群と、を備え、
   フォーカシングの際に、前記第一レンズ群および前記第三レンズ群の光軸上における結像面からの距離が固定される一方、前記第二レンズ群は、前記光軸に沿って移動し、
   前記第二レンズ群の無限遠合焦時の横倍率をｂ２とし、前記第三レンズ群の無限遠合焦時の横倍率をｂ３とし、当該光学系全体の無限遠合焦時の焦点距離をｆとし、前記第二レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第三レンズ群の焦点距離をｆ３とし、各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距離の合計値をＯＡＬ１２３とし、最大像高をＹとしたときに、
   以下の式（１）～式（４）の少なくとも一つを満たす、光学系。
   －１．２０≦ｆ３／ｆ≦－０．１０ ・・・（１）
   －０．４０≦ｂ２≦－０．０６ ・・・（２）
   ０．３≦ＯＡＬ１２３／Ｙ≦２．３０ 且つ １．００≦ｂ３≦１．３０
   ・・・（３）
   ０．６０≦ｆ２／ｆ≦０．９０ ・・・（４）
2. 前記第二レンズ群は、前記光軸に対して直交する方向にも移動できるように構成されており、
   １．００≦（１－ｂ２）×ｂ３≦１．９０
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
3. 前記第一レンズ群の焦点距離をｆ１としたときに、
   －１６．００≦ｆ１／ｆ≦－１．８０
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
4. 絞り径を変更可能な絞り装置を備え、
   該絞り装置は、前記第一レンズ群と前記第二レンズ群との間に配置されている、請求項１に記載の光学系。
5. 当該光学系における最も物体側のレンズ面から結像面までの距離をＯＡＬとしたときに、
   １．２０≦ＯＡＬ／ｆ≦２．３０
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
6. １．００≦（１－ｂ２^２）×ｂ３^２≦１．７０
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
7. 前記第一レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線での屈折率をｎｄ１とし、前記第一レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線基準のアッベ数をｖｄ１としたときに、
   １．５０≦ｎｄ１≦１．７０ 且つ １５．００≦ｖｄ１≦６０．００
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
8. 前記第三レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線での屈折率をｎｄ３とし、前記第三レンズ群における少なくとも一つのレンズのｄ線基準のアッベ数をｖｄ３としたときに、
   １．５０≦ｎｄ３≦１．７０ 且つ １５．００≦ｖｄ３≦６０．００
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
9. 前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、及び前記第三レンズ群のうちの少なくとも前記第一レンズ群は、非撮影時に像側に移動できるように構成されている、請求項１に記載の光学系。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の光学系と、
    前記光学系の結像面位置に配置される撮像素子と、を備える、撮像装置。