JP6410462B2 - Optical system and imaging apparatus having the same - Google Patents

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Description

本発明は光学系に関し、例えばスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラそして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。   The present invention relates to an optical system, and is suitable for an imaging optical system of an imaging apparatus such as a still camera, a video camera, a digital still camera, and a surveillance camera.

従来、撮影倍率が等倍程度の近距離撮影を主目的とした撮像光学系にマクロレンズがある。マクロレンズは、無限遠物体から撮影倍率が等倍程度の近距離までの撮影範囲のうち近距離の撮影時(マクロ撮影時)に高い光学性能が得られるようにレンズ系が設計されている。   Conventionally, there is a macro lens as an imaging optical system mainly intended for short-distance shooting with a shooting magnification of about 1 ×. The lens system of the macro lens is designed so that high optical performance can be obtained during close-up shooting (at the time of macro shooting) in a shooting range from an object at infinity to a close range where the shooting magnification is about the same magnification.

一般に、マクロレンズを含む多くの撮像光学系においては撮影倍率が大きくなるにつれて、フォーカシングに伴う諸収差の変動が大きくなり、光学性能が低下してくる。従来フォーカシングの際に複数のレンズ群を独立に移動させ、フォーカシングに際しての諸収差の変動を補正する、所謂フローティング方式を採用した撮像光学系が知られている(特許文献1,2)。   In general, in many imaging optical systems including a macro lens, as an imaging magnification increases, fluctuations in various aberrations accompanying focusing increase and optical performance decreases. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an imaging optical system that employs a so-called floating method in which a plurality of lens groups are independently moved during focusing to correct fluctuations in various aberrations during focusing (Patent Documents 1 and 2).

フローティング方式を用いると、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際しての収差変動が少なく、撮影倍率が−1.0倍程度の近接撮影においても良好な光学性能が容易に得られる。   When the floating method is used, there is little variation in aberrations when focusing from an object at infinity to an object at a short distance, and good optical performance can be easily obtained even in close-up photography with a photographing magnification of about -1.0 times.

特許文献1の撮影レンズでは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群より構成している。そして無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を変化させながらいずれも物体側へ移動している。   The photographic lens disclosed in Patent Document 1 includes, in order from the object side to the image side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power. . During focusing from an infinitely distant object to a close object, both of them move to the object side while changing the distance between the first lens group and the second lens group.

特開2011−145436号公報JP 2011-145436 A 特開2012−123340号公報JP 2012-123340 A

多くの撮像光学系においては、撮影倍率が−1.0倍程度の近距離撮影になると、球面収差等の諸収差が増大してくる。このため、フォーカシングに際して2つ以上のレンズ群を移動させるフローティング方式は近距離撮影の際の収差変動を軽減するのに大変有効である。   In many image pickup optical systems, various aberrations such as spherical aberration increase when close-up shooting with a shooting magnification of about -1.0 times is performed. For this reason, the floating method in which two or more lens groups are moved during focusing is very effective in reducing aberration fluctuations during close-up shooting.

しかしながらフォーカシングに際して収差変動を軽減し、全物体距離において高い光学性能を得るには、適切なフローティング方式を用いること、かつレンズ構成全体を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、全系が大型化し、又、フォーカシングに伴う諸収差の変動が増大し、全物体距離及び画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。   However, in order to reduce aberration variation during focusing and to obtain high optical performance at the entire object distance, it is important to use an appropriate floating system and to appropriately set the entire lens configuration. If these structures are not appropriate, the entire system becomes large, and variations in various aberrations accompanying focusing increase, making it very difficult to obtain high optical performance over the entire object distance and the entire screen.

本発明は、無限遠物体から近距離物体までの全物体距離にわたり良好なる光学性能が容易に得られる光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical system that can easily obtain good optical performance over the entire object distance from an object at infinity to a near object, and an image pickup apparatus having the optical system.

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群が物体側へ移動し、
前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズG3Fp、負レンズG3Fnより構成され、
全系の焦点距離をf、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記正レンズG3Fpの焦点距離をf3p、前記負レンズG3Fnの焦点距離をf3nとするとき、
0.5<|f3|/f<2.5
1.613≦|f3p/f3n|<2.2
なる条件式を満たすことを特徴としている。
この他、本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群が物体側へ移動し、
前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、開口絞り、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成され、
全系の焦点距離をf、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
0.5<|f3|/f<2.5
なる条件式を満たすことを特徴としている。
The optical system of the present invention includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, which are arranged in order from the object side to the image side. , An optical system in which the distance between adjacent lens groups changes during focusing,
When focusing from infinity to a short distance, the first lens group and the second lens group move toward the object side so that the distance between the first lens group and the second lens group is widened.
The third lens group includes a positive lens G3Fp and a negative lens G3Fn, which are arranged in order from the object side to the image side.
When the focal length of the entire system is f, the focal length of the third lens group is f3 , the focal length of the positive lens G3Fp is f3p, and the focal length of the negative lens G3Fn is f3n ,
0.5 <| f3 | / f <2.5
1.613 ≦ | f3p / f3n | <2.2
It is characterized by satisfying the following conditional expression.
In addition, the optical system of the present invention includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, which are arranged in order from the object side to the image side. An optical system in which the interval between adjacent lens groups changes during focusing,
When focusing from infinity to a short distance, the first lens group and the second lens group move toward the object side so that the distance between the first lens group and the second lens group is widened.
The second lens group is composed of a negative lens, a positive lens, an aperture stop, a negative lens, a positive lens, and a positive lens arranged in order from the object side to the image side.
When the focal length of the entire system is f and the focal length of the third lens group is f3,
0.5 <| f3 | / f <2.5
It is characterized by satisfying the following conditional expression.

本発明によれば、無限遠物体から近距離物体までの全物体距離にわたり良好なる光学性能が容易に得られる光学系が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an optical system that can easily obtain good optical performance over the entire object distance from an infinitely distant object to a close object.

(A),(B),(C) 実施例1の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−0.5倍のときと、結像倍率−1.0倍のときのレンズ断面図(A), (B), (C) Lenses when focusing on an object at infinity according to the first embodiment, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is -1.0 times Cross section (A),(B),(C) 実施例1の光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−0.5倍のときと、結像倍率−1.0倍のときの収差図(A), (B), (C) When focusing on infinity of the optical system of Example 1, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is -1.0 times Aberration diagram (A),(B),(C) 実施例2の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−0.5倍のときと、結像倍率−1.0倍のときのレンズ断面図(A), (B), (C) Lenses when focusing on an object at infinity in Example 2, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is -1.0 times Cross section (A),(B),(C) 実施例2の光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−0.5倍のときと、結像倍率−1.0倍のときの収差図(A), (B), (C) When focusing on infinity of the optical system of Example 2, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is -1.0 times Aberration diagram (A),(B),(C) 実施例3の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−0.5倍のときと、結像倍率−1.0倍のときのレンズ断面図(A), (B), (C) Lenses when focusing on an object at infinity in Example 3, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is -1.0 times Cross section (A),(B),(C) 実施例3の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率−0.5倍のときと、結像倍率−1.0倍のときの収差図(A), (B), (C) When focusing on an object at infinity of the optical system of Example 3, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is -1.0 times Aberration diagram 本発明の撮像装置の要部概略図Schematic diagram of main parts of an imaging apparatus of the present invention

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詳細に説明する。本発明の光学系は、デジタルカメラ、TVカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系として好適なものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The optical system of the present invention is suitable as an imaging optical system used in an imaging apparatus such as a digital camera or a TV camera.

本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力(光学的パワー=焦点距離の逆数)の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の第3レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。無限遠物体(無限遠)から近距離物体(近距離)へのフォーカシングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群は、双方のレンズ群の間隔が広くなるようにいずれも物体側へ移動する。 The optical system of the present invention includes a first lens group having a positive refractive power (optical power = reciprocal of focal length), a second lens group having a positive refractive power, and a negative lens arranged in order from the object side to the image side. An interval between adjacent lens units that are configured by the third lens unit and change during focusing is changed . When focusing from an object at infinity (infinity) to a near object (short distance) , the first lens group and the second lens group both move toward the object side so that the distance between the two lens groups is increased.

図1(A),(B),(C)は各々本発明の実施例1の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−0.5倍のときと、結像倍率が−1.0倍のときのレンズ断面図である。図2(A),(B),(C)はそれぞれ実施例1の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−0.5倍のときと、結像倍率が−1.0倍のときの収差図である。実施例1は開口比3.5、半画角23.77度程度の光学系である。   FIGS. 1A, 1B and 1C show the results when the optical system of Example 1 of the present invention is focused on an object at infinity and when the imaging magnification is −0.5 times. It is lens sectional drawing when image magnification is -1.0 time. FIGS. 2A, 2B, and 2C are respectively focused on an object at infinity of the optical system of Example 1, when the imaging magnification is -0.5, and when the imaging magnification is It is an aberration diagram at -1.0 times. Example 1 is an optical system having an aperture ratio of 3.5 and a half angle of view of about 23.77 degrees.

図3(A),(B),(C)は各々本発明の実施例2の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−0.5倍のときと、結像倍率が−1.0倍のときのレンズ断面図である。図4(A),(B),(C)はそれぞれ実施例2の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−0.5倍のときと、結像倍率が−1.0倍のときの収差図である。実施例2は開口比3.5、半画角20.04度程度の光学系である。   3A, 3B, and 3C show the results when the optical system of Example 2 of the present invention is focused on an object at infinity and when the imaging magnification is -0.5 times. It is lens sectional drawing when image magnification is -1.0 time. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C are respectively focused on an object at infinity of the optical system of Example 2, when the imaging magnification is −0.5 times, and when the imaging magnification is It is an aberration diagram at -1.0 times. Example 2 is an optical system having an aperture ratio of 3.5 and a half angle of view of about 20.04 degrees.

図5(A),(B),(C)は各々本発明の実施例3の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−0.5倍のときと、結像倍率が−1.0倍のときのレンズ断面図である。図6(A),(B),(C)はそれぞれ実施例3の光学系の無限遠物体にフォーカスしているときと、結像倍率が−0.5倍のときと、結像倍率が−1.0倍のときの収差図である。実施例3は開口比3.5、半画角24.01度程度の光学系である。図7は本発明の撮像装置の要部概略図である。   FIGS. 5A, 5B, and 5C show the results when focusing on an object at infinity of the optical system of Example 3 of the present invention and when the imaging magnification is −0.5 times, respectively. It is lens sectional drawing when image magnification is -1.0 time. FIGS. 6A, 6B, and 6C are respectively focused on an object at infinity of the optical system of Example 3, when the imaging magnification is -0.5 times, and when the imaging magnification is It is an aberration diagram at -1.0 times. Example 3 is an optical system having an aperture ratio of 3.5 and a half angle of view of about 24.01 degrees. FIG. 7 is a schematic view of the main part of the imaging apparatus of the present invention.

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。また、レンズ断面図において、iを物体側からのレンズ群の順番とすると、Biは第iレンズ群を示す。レンズ断面図において、LAは光学系である。B1は正の屈折力の第1レンズ群、B2は正の屈折力の第2レンズ群、B3は負の屈折力の第3レンズ群である。   In the lens cross-sectional view, the left side is the object side (front), and the right side is the image side (rear). In the lens cross-sectional view, if i is the order of the lens group from the object side, Bi indicates the i-th lens group. In the lens cross-sectional view, LA is an optical system. B1 is a first lens group having a positive refractive power, B2 is a second lens group having a positive refractive power, and B3 is a third lens group having a negative refractive power.

SPは開放Fナンバーの光束を決定(制限)する開口絞りである。IPは像面である。像面IPは、光学系LAをデジタルカメラやTVカメラ等の撮像装置用の撮像光学系として使用する際には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラ等の撮像装置用の撮像光学系として使用する際には、フィルム面に相当する。矢印は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング(合焦)に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。   SP is an aperture stop that determines (limits) the light flux of the open F number. IP is the image plane. The image plane IP corresponds to an imaging plane of a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor when the optical system LA is used as an imaging optical system for an imaging apparatus such as a digital camera or a TV camera. To do. When used as an imaging optical system for an imaging apparatus such as a silver salt film camera, it corresponds to a film surface. The arrows indicate the movement trajectory of each lens group during focusing from an infinitely distant object to a close object.

各実施例の光学系LAでは、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第1レンズ群B1と第2レンズ群B2の間隔が広がるように、第1レンズ群B1及び第2レンズ群B2が物体側へ移動する。ここで、レンズ群は、フォーカシングに際して一体的に移動するレンズ要素であり、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。   In the optical system LA of each embodiment, the first lens unit B1 and the second lens unit B2 are arranged so that the distance between the first lens unit B1 and the second lens unit B2 is widened during focusing from an infinitely distant object to a close object. Moves to the object side. Here, the lens group is a lens element that moves integrally during focusing, and may have one or more lenses, and may not necessarily have a plurality of lenses.

収差図においてFnoはFナンバー、hgtは像高であり、光線追跡値による像高である。球面収差図において、実線はd線(波長587.56nm)、2点鎖線はg線(波長435.8nm)である。非点収差図で実線はd線におけるサジタル像面、点線は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2点鎖線はg線である。尚、以下の各実施例において無限遠物体に合焦した状態と結像倍率が−1.0倍の状態は合焦用の第1レンズ群B1と第2レンズ群B2が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのフォーカス位置をいう。   In the aberration diagrams, Fno is an F number, hgt is an image height, and an image height based on a ray tracing value. In the spherical aberration diagram, the solid line is the d-line (wavelength 587.56 nm), and the two-dot chain line is the g-line (wavelength 435.8 nm). In the astigmatism diagram, the solid line is the sagittal image plane at the d line, and the dotted line is the meridional image plane at the d line. Distortion is shown for the d-line. In the lateral chromatic aberration diagram, the two-dot chain line is the g-line. In each of the following embodiments, when the object is focused on an object at infinity and when the imaging magnification is -1.0, the first lens unit B1 and the second lens unit B2 for focusing are mechanically related to the optical axis. Focus position when positioned at both ends of the movable range.

一般に撮像光学系(マクロレンズ)においては、撮影倍率βの変化に伴い、実行FナンバーFefが、
Fef=(1−β)・Fno
の式に従って変化していく。
In general, in an imaging optical system (macro lens), the execution F number Fef is changed in accordance with the change in the imaging magnification β.
Fef = (1-β) · Fno
It will change according to the equation.

ここで、Fnoは、撮像光学系の無限状態におけるFナンバーである。各実施例では撮影倍率の変化に対する軸上光線の変化に伴い、開口絞りSPの開口径を変化させて、絞り開口径を小さくすることにより、不要な光線をカットしている。最至近物体に合焦(フォーカス)したときの像倍率をβとしたとき、以下の条件式を満たすことが望ましい。
(−β)≧0.5
Here, Fno is the F number in the infinite state of the imaging optical system. In each embodiment, an unnecessary light beam is cut by changing the aperture diameter of the aperture stop SP in accordance with the change of the axial light beam with respect to the change of the photographing magnification, thereby reducing the aperture diameter. When the image magnification when focusing on the closest object is β, it is preferable that the following conditional expression is satisfied.
(−β) ≧ 0.5

上記条件式は、最至近の物点に合焦したときの像倍率を規定したものである。この条件式の下限値を下回ると、撮像光学系としての効果が十分発揮できなくなるため好ましくない。また、各実施形態の効果を確実にするために、上記条件式の下限値を0.75にすることが好ましい。また、本発明の各実施例では、
(−β)=1.0
としている。
The above conditional expression defines the image magnification when the closest object point is focused. If the lower limit of this conditional expression is not reached, the effect as the imaging optical system cannot be sufficiently exhibited, which is not preferable. In order to secure the effect of each embodiment, it is preferable to set the lower limit of the conditional expression 0.75. In each embodiment of the present invention,
(−β) = 1.0
It is said.

所定の結像倍率を確保し、諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群B1、正の屈折力の第2レンズ群B2、負の屈折力の第3レンズ群B3を有するレンズ構成としている。第1レンズ群B1と、第2レンズ群B2が正の屈折力を有し、第3レンズ群B3が負の屈折力を有するレンズ構成とすることによって、レンズ全長の短いコンパクトな光学系を得ている。また、各レンズ群の屈折力配置を適切に設定することで全系のバックフォーカスの長さが適正な値となるようにしている。 A first lens unit B1 having a positive refractive power and a second lens unit having a positive refractive power, which are arranged in order from the object side to the image side in order to secure a predetermined imaging magnification and to correct various aberrations satisfactorily. B2 is a lens configuration having a third lens unit B3 having negative refractive power. The first lens group B1 and the second lens group B2 have a positive refracting power and the third lens group B3 has a negative refracting power, thereby obtaining a compact optical system with a short total lens length. ing. In addition, by appropriately setting the refractive power arrangement of each lens group, the length of the back focus of the entire system is set to an appropriate value.

さらに、第1レンズ群B1を物体側から像側へ順に、負レンズG1Fnと正レンズG1Fpの2枚のレンズにより構成することで、全体をよりコンパクトな構成にしている Further, the first lens group B1 is composed of two lenses, a negative lens G1Fn and a positive lens G1Fp, in order from the object side to the image side, thereby making the whole more compact .

実施例1,2では無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第1レンズ群B1と第2レンズ群B2を双方の間隔が広くなるようにいずれも物体側へ移動している。尚、実施例3ではフォーカシングに際して第1レンズ群B1乃至第3レンズ群B3が移動する。   In Examples 1 and 2, when focusing from an object at infinity to an object at a short distance, the first lens unit B1 and the second lens unit B2 are both moved toward the object side so that the distance between both is widened. In Example 3, the first lens unit B1 to the third lens unit B3 move during focusing.

これにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に第2レンズ群B2に入射する光線の入射高さを低く抑えている。それと同時に、第1レンズ群B1と第2レンズ群B2を一体で繰り出す方式に比べて、第2レンズ群B2に入射する光線の入射角度を小さくすることが容易となり、これによって諸収差、特にコマ収差を効率よく補正している。   Thus, the incident height of the light beam incident on the second lens unit B2 is kept low during focusing from an infinitely distant object to a close object. At the same time, it becomes easier to reduce the incident angle of the light beam incident on the second lens group B2, compared to the method in which the first lens group B1 and the second lens group B2 are extended integrally, and this makes it possible to reduce various aberrations, particularly coma. Aberrations are corrected efficiently.

また、第1レンズ群B1と第2レンズ群B2を一体で繰り出した場合、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、球面収差がマイナス方向に増大する。このため、近距離物体へのフォーカシングに関しては、良好なる光学性能を得ることが困難になる。これに対して各実施例では第1レンズ群B1と第2レンズ群B2のレンズ群間隔を変化させるフローティング方式を採用している。これにより、第1レンズ群B1より発生する球面収差を第2レンズ群B2より発生する逆符号の球面収差により効果的に打ち消すことで第2レンズ群B2より発生する球面収差を良好に補正している。   Further, when the first lens unit B1 and the second lens unit B2 are extended as a unit, spherical aberration increases in the minus direction during focusing from an infinitely distant object to a close object. For this reason, it is difficult to obtain good optical performance for focusing on short-distance objects. On the other hand, each embodiment employs a floating system that changes the distance between the lens groups of the first lens unit B1 and the second lens unit B2. Thereby, the spherical aberration generated from the second lens unit B2 is effectively corrected by effectively canceling out the spherical aberration generated from the first lens unit B1 by the spherical aberration of the opposite sign generated from the second lens unit B2. Yes.

フォーカシングに際して、第2レンズ群B2が開口絞りSPと共に同一の軌跡で移動する構成とし、近距離物体にフォーカシングする際、絞り込みによる周辺照度の低下防いでいる。さらに、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際に、第1レンズ群B1と第2レンズ群B2の間隔が広がるように双方を物体側へ移動させることで、近距離物体にフォーカスしたときに画面周辺部で発生する(下線)フレアを効果的に抑制している。 In focusing, the second lens unit B2 moves along the aperture stop SP along the same locus, and when focusing on a short-distance object, the reduction in ambient illuminance due to focusing is prevented. Further, when focusing from an infinite object to a close object, when focusing on a close object by moving both to the object side so that the distance between the first lens unit B1 and the second lens unit B2 is widened This effectively suppresses (underlined) flare that occurs at the periphery of the screen.

そして、フォーカシングに際し、実施例1,2では第3レンズ群B3を撮像面に対して固定として、鏡筒構造の簡素化を図り、堅牢性を向上させつつ、機構部品の簡素化を図っている。尚、実施例3では無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側に凸状の軌跡で移動する。   In focusing, in the first and second embodiments, the third lens unit B3 is fixed to the imaging surface, the lens barrel structure is simplified, the robustness is improved, and the mechanical parts are simplified. . In the third embodiment, when focusing from an object at infinity to an object at a short distance, the object moves along a convex locus toward the image side.

各実施例において、全系の焦点距離をf、第3レンズ群B3の焦点距離をf3とする。このとき、
0.5<|f3|/f<2.5 ・・・(1)
なる条件式を満たす。
In each embodiment, the focal length of the entire system is f, and the focal length of the third lens unit B3 is f3. At this time,
0.5 <| f3 | / f <2.5 (1)
This satisfies the conditional expression

条件式(1)は、第3レンズ群B3の焦点距離f3を、全系の焦点距離fで規定した式である。ここで、全系の焦点距離fは、無限遠物体にフォーカスしているときの値である。条件式(1)の上限を超えて第3レンズ群B3の負の屈折力が弱くなると(負の屈折力の絶対値が小さくなると)、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ全長(第1レンズ面から像面までの距離)が長くなり、全系が大型化してくる。さらに、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、球面収差の変動が大きくなってくる。   Conditional expression (1) is an expression in which the focal length f3 of the third lens unit B3 is defined by the focal length f of the entire system. Here, the focal length f of the entire system is a value when focusing on an object at infinity. If the negative refractive power of the third lens unit B3 becomes weaker than the upper limit of conditional expression (1) (the absolute value of the negative refractive power decreases), the total lens length (first lens) when focusing on an object at infinity The distance from one lens surface to the image plane becomes longer, and the entire system becomes larger. Furthermore, when focusing from an infinitely distant object to a close object, the variation of spherical aberration becomes large.

条件式(1)の下限を超えて第3レンズ群B3の負の屈折力が強くなると(負の屈折力の絶対値が大きくなると)、レンズ全長は短縮されるが、近距離物体へのフォーカシングに際して像面湾曲が大きくなる、また、糸巻き型の歪曲収差が増大してくる。各実施例において更に好ましくは条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
1.0<|f3|/f<2.4 ・・・(1a)
When the negative refracting power of the third lens unit B3 is increased beyond the lower limit of the conditional expression (1) (when the absolute value of the negative refracting power is increased), the total lens length is shortened, but focusing on an object at short distance At this time, the curvature of field increases, and the pincushion distortion increases. In each embodiment, the numerical range of conditional expression (1) is more preferably set as follows.
1.0 <| f3 | / f <2.4 (1a)

条件式(1a)を満たすと、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、球面収差の発生を軽減し、かつ像面湾曲の変動を軽減しつつ、レンズ全長の短縮を図ることが容易となる。更に好ましくは条件式(1a)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
1.5<|f3|/f<2.2 ・・・(1b)
When the conditional expression (1a) is satisfied, it is easy to reduce the total lens length while reducing the occurrence of spherical aberration and reducing the variation in field curvature during focusing from an object at infinity to a close object. Become. More preferably, the numerical range of the conditional expression (1a) is set as follows.
1.5 <| f3 | / f <2.2 (1b)

以上のように各レンズ群のレンズ構成を適切にしつつ、条件式(1)を満たすことにより、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が得られ、しかも近距離物体において高い光学性能を有する光学系を得ている。   As described above, by satisfying the conditional expression (1) while appropriately configuring the lens configuration of each lens group, it is possible to obtain high optical performance in which various aberrations such as spherical aberration, coma and curvature of field are favorably corrected, In addition, an optical system having high optical performance in a short distance object is obtained.

各実施例において更に好ましくは次の条件式を満足するのが良い。第1レンズ群B1の焦点距離をf1、第2レンズ群B2の焦点距離をf2とする。第1レンズ群B1は物体側から像側へ順に配置された、負レンズG1Fn、正レンズG1Fpよりなり、負レンズG1Fnの焦点距離をf1n、正レンズG1Fpの焦点距離をf1pとする。第3レンズ群B3の焦点距離をf3とする。 In each embodiment, it is more preferable that the following conditional expression is satisfied. The focal length of the first lens unit B1 is f1, and the focal length of the second lens unit B2 is f2. The first lens unit B1 includes a negative lens G1Fn and a positive lens G1Fp, which are arranged in order from the object side to the image side. The focal length of the negative lens G1Fn is f1n, and the focal length of the positive lens G1Fp is f1p. Let the focal length of the third lens unit B3 be f3.

第3レンズ群B3は物体側から像側へ順に配置された、正レンズG3Fp、負レンズG3Fnよりなり、正レンズG3Fpの焦点距離をf3p、負レンズG3Fnの焦点距離をf3nとする。無限遠物体にフォーカスしているときの第3レンズ群B3の横倍率をβ3とする。負レンズG3Fnの物体側のレンズ面の曲率半径をR31、像側のレンズ面の曲率半径をR32とする。光学系は開口絞りSPを有し、光学系の結像倍率が−0.5倍のときのレンズ全長をTLh、光学系の結像倍率が−0.5倍のときの開口絞りSPから像面までの距離をDSPh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。 The third lens unit B3 includes a positive lens G3Fp and a negative lens G3Fn that are arranged in order from the object side to the image side. The focal length of the positive lens G3Fp is f3p, and the focal length of the negative lens G3Fn is f3n. The lateral magnification of the third lens unit B3 when focusing on an object at infinity is β3. The radius of curvature of the object side lens surface of the negative lens G3Fn is R31, and the radius of curvature of the image side lens surface is R32. The optical system has an aperture stop SP, the entire lens length is TLh when the imaging magnification of the optical system is -0.5 times, and the image is obtained from the aperture stop SP when the imaging magnification of the optical system is -0.5 times. The distance to the surface is DSPh. At this time, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions.

1.1<f1/f2<3.0 ・・・(2)
0.8<f1/f<2.2 ・・・(3)
0.2<|f1p/f1n|<0.7 ・・・(4)
0.1<f3n/f3<0.7 ・・・(5)
1.613≦|f3p/f3n|<2.2・・・(6)
1.1<|β3|<1.7 ・・・(7)
−2.0<(R31+R32)/(R31−R32)<−0.8 ・・・(8)
0.6<DSPh/TLh<0.9 ・・・(9)
1.1 <f1 / f2 <3.0 (2)
0.8 <f1 / f <2.2 (3)
0.2 <| f1p / f1n | <0.7 (4)
0.1 <f3n / f3 <0.7 (5)
1.613 ≦ | f3p / f3n | <2.2 (6)
1.1 <| β3 | <1.7 (7)
-2.0 <(R31 + R32) / (R31-R32) <-0.8 (8)
0.6 <DSPh / TLh <0.9 (9)

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。第1レンズ群B1は、最も物体側に、物体側に比べ像側の面の曲率が大きい(曲率半径が小さい)負レンズ(負レンズ成分)を配置している。第1レンズ群B1は、軸外主光線を開口絞りSPの中心に瞳結像させる役割を持っており、特に軸外主光線の屈折力が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。   Next, the technical meaning of each conditional expression described above will be described. In the first lens unit B1, a negative lens (negative lens component) having a larger curvature on the image side surface (smaller radius of curvature) than the object side is disposed on the most object side. The first lens unit B1 has a role of forming an off-axis chief ray at the center of the aperture stop SP and forms a pupil image. Particularly, since the refracting power of the off-axis chief ray is large, various off-axis aberrations, particularly astigmatism. Distortion is likely to occur.

そこで各実施例では、通常の広画角の撮影レンズと同様、最も物体側のレンズの有効径の増大を軽減することができるように負レンズG1Fnを配置している。さらに、負レンズG1Fnのレンズ形状を適切に設定することにより、非点収差と歪曲収差をバランス良く補正し、全系の小型化を図っている。第3レンズ群B3は、最も像側に負レンズG3Fnを配置することが望ましい。   Therefore, in each embodiment, the negative lens G1Fn is arranged so as to reduce the increase in the effective diameter of the lens closest to the object side as in the case of a normal wide-angle shooting lens. Furthermore, by appropriately setting the lens shape of the negative lens G1Fn, astigmatism and distortion are corrected in a well-balanced manner, and the entire system is downsized. In the third lens unit B3, it is desirable to dispose the negative lens G3Fn on the most image side.

第3レンズ群B3の中で最も像側に配置された負レンズG3Fnは、像側に凸形状のメニスカス形状とするのが良く、これにより、無限遠物体にフォーカスしているときの歪曲収差等の軸外収差を良好に補正し、かつ全系の小型化を図りつつ高い光学性能を得ている。さらに第3レンズ群B3は、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズの2枚のレンズ構成とすることでフォーカシングに伴う像面湾曲の変動や非点収差を軽減している。そして、第3レンズ群B3の主点位置を像側へ近づけて、レンズ全長の短縮を容易にしている。 Negative lens G3Fn arranged closest to the image side in the third lens unit B3 may have to the convex shape of meniscus shape on the image side, thereby, distortion when focusing on an object at infinity, etc. In this way, high off-axis aberrations are well corrected and high optical performance is obtained while downsizing the entire system. Further, the third lens unit B3 has a two-lens configuration including a positive lens and a negative lens in order from the object side to the image side, thereby reducing variations in field curvature and astigmatism associated with focusing. Then, the principal point position of the third lens unit B3 is brought closer to the image side to facilitate the shortening of the entire lens length.

条件式(2)は、第1レンズ群B1の焦点距離f1を第2レンズ群B2の焦点距離f2で規定したもので、フォーカス用のレンズ群の移動量とフォーカシングに際しての球面収差の変動を適正化したものである。条件式(2)の上限を超えると、第1レンズ群B1の正の屈折力が弱くなり、近距離物体へフォーカシングする際、第1レンズ群B1の移動量が増大する。また第2レンズ群B2の正の屈折力が強くなり、球面収差が増大し、その補正が難しくなる。条件式(2)の下限を超えると、無限遠物体にフォーカスしているとき球面収差および像面湾曲の補正が難しくなる。   Conditional expression (2) defines the focal length f1 of the first lens unit B1 by the focal length f2 of the second lens unit B2, and appropriately adjusts the amount of movement of the focusing lens unit and the variation of spherical aberration during focusing. It has become. When the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the positive refractive power of the first lens unit B1 becomes weak, and the amount of movement of the first lens unit B1 increases when focusing on a short-distance object. Further, the positive refractive power of the second lens unit B2 becomes strong, the spherical aberration increases, and the correction becomes difficult. Exceeding the lower limit of conditional expression (2) makes it difficult to correct spherical aberration and field curvature when focusing on an object at infinity.

条件式(3)は、第1レンズ群B1の焦点距離f1を全系の焦点距離fで規定したもので、フォーカス用の第1レンズ群B1の屈折力に対する第2レンズ群B2と第3レンズ群B3よりなる後群の拡大倍率を適正化している。条件式(3)の上限を超えると、後群の拡大倍率が大きくなり、フォーカシングによる収差変動が増大してくる。条件式(3)の下限を超えると、近距離物体へフォーカシングする際の球面収差が増大してくる。   Conditional expression (3) defines the focal length f1 of the first lens unit B1 with the focal length f of the entire system, and the second lens unit B2 and the third lens with respect to the refractive power of the first lens unit B1 for focusing. The magnification of the rear group consisting of the group B3 is optimized. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the magnification of the rear group will increase, and aberration fluctuations due to focusing will increase. When the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, spherical aberration when focusing on a close object increases.

条件式(4)は、第1レンズ群B1の中で最も像側に配置された正レンズG1Fpの焦点距離f1pを第1レンズ群B1の最も物体側の負レンズG1Fnの焦点距離f1nで規定したもので、第1レンズ群B1中の屈折力配分を規定している。条件式(4)の上限を超えると、正レンズG1Fpの正の屈折力が相対的に弱くなり、高い撮影倍率を得る際、全系が大型化してくる。条件式(4)の下限を超えると、正レンズG1Fpの正の屈折力が相対的に強くなり、近距離物体へフォーカシングする際、軸外の主光線より下側の光線(下線)でコマ収差が多く発生してくる。 Condition (4) is defined by the focal length f1n of the negative lens G1Fn of the focal length f1p of the positive lens G1Fp disposed on the most image side in the first lens unit B1 closest to the object side in the first lens unit B1 Therefore, the refractive power distribution in the first lens unit B1 is defined. When the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the positive refractive power of the positive lens G1Fp becomes relatively weak, and the entire system becomes large when obtaining a high photographing magnification. When the lower limit of conditional expression (4) is exceeded, the positive refractive power of the positive lens G1Fp becomes relatively strong, and when focusing on a short-distance object, coma is caused by rays below the principal ray off-axis (underline). A lot happens.

条件式(5)は、第3レンズ群B3の中で最も像側に配置された負レンズG3Fnの焦点距離f3nを第3レンズ群B3の焦点距離f3で規定したもので、第3レンズ群B3中の屈折力配分を規定している。条件式(5)の上限を超えて、負レンズG3Fnの負の屈折力が相対的に弱くなると(負の屈折力の絶対値が小さくなると)、レンズ全長が増大してくる。条件式(5)の下限を超えて、負レンズG3Fnの負の屈折力が相対的に強くなると(負の屈折力の絶対値が大きくなると)、歪曲収差と像面湾曲を良好に補正することが難しくなる。 Condition (5) is obtained by defining the focal length f3n of the negative lens G3Fn disposed on the most image side in the third lens unit B3 in the focal length f3 of the third lens unit B3, the third lens unit B3 The refractive power distribution is defined. When the upper limit of conditional expression (5) is exceeded and the negative refractive power of the negative lens G3Fn becomes relatively weak (when the absolute value of the negative refractive power decreases), the total lens length increases. When the negative refracting power of the negative lens G3Fn becomes relatively strong beyond the lower limit of the conditional expression (5) (when the absolute value of the negative refracting power becomes large), distortion and field curvature are favorably corrected. Becomes difficult.

条件式(6)は、第3レンズ群B3の中で最も物体側に配置された正レンズG3Fpの焦点距離f3pを第3レンズ群B3の最も像側の負レンズG3Fnの焦点距離f3nで規定したもので、第3レンズ群B3中の屈折力配分を規定している。条件式(6)の上限を超えて、負レンズG3Fnの負の屈折力が相対的に強くなると、像面湾曲がオーバーへ倒れてくる。条件式(6)の下限を超えて、負レンズG3Fnの負の屈折力が相対的に弱くなると、歪曲収差と倍率色収差を良好に補正することが難しくなる。 Condition (6) is defined by the focal length f3n of the negative lens G3Fn of the focal length f3p positive lens G3Fp arranged closest to the object side in the third lens unit B3 most image side of the third lens unit B3 Therefore, the refractive power distribution in the third lens unit B3 is defined. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded and the negative refractive power of the negative lens G3Fn becomes relatively strong, the field curvature will fall over. If the lower limit of conditional expression (6) is exceeded and the negative refractive power of the negative lens G3Fn becomes relatively weak, it becomes difficult to correct distortion and lateral chromatic aberration well.

条件式(7)は、無限遠物体にフォーカスしているときの第3レンズ群B3の横倍率β3を規定したものである。条件式(7)の上限を超えると、第1ンズ群B1および第2レンズ群B2の収差分担が増え、近距離物体へフォーカシングする際、収差変動が増加してくる。条件式(7)の下限を超えると、第3レンズ群B3に入射する軸外光線の入射高さが高くなり、レンズ外径が大型化してくる。   Conditional expression (7) defines the lateral magnification β3 of the third lens unit B3 when focusing on an object at infinity. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the aberration sharing of the first lens group B1 and the second lens group B2 increases, and aberration fluctuations increase when focusing on a short-distance object. When the lower limit of conditional expression (7) is exceeded, the incident height of off-axis rays entering the third lens unit B3 increases, and the lens outer diameter increases.

条件式(8)は、第3レンズ群B3の最も像側の負レンズG3Fnのレンズ形状(シェープファクタ)を規定した式であり、主に、像面湾曲と歪曲を良好に補正するためのものである。条件式(8)の上限を超えると、負レンズG3Fnの物体側のレンズ面の曲率半径が大きくなり、像面湾曲を補正するのが困難になる。条件式(8)の下限を超えると、負レンズG3Fnの像側のレンズ面の曲率半径が大きくなり、第1レンズ群B1より発生する歪曲収差を補正するのが難しくなり、これを補正するには、レンズ枚数を増加しなければならず、全系が大型化してくる。   Conditional expression (8) defines the lens shape (shape factor) of the most image-side negative lens G3Fn of the third lens unit B3, and is mainly for correcting field curvature and distortion satisfactorily. It is. When the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the radius of curvature of the object-side lens surface of the negative lens G3Fn becomes large, and it becomes difficult to correct curvature of field. If the lower limit of conditional expression (8) is exceeded, the radius of curvature of the image side lens surface of the negative lens G3Fn becomes large, and it becomes difficult to correct distortion aberration generated from the first lens unit B1, and this is corrected. The number of lenses must be increased, and the entire system becomes larger.

条件式(9)は、結像倍率が−0.5倍のときにおける開口絞りの位置を適正化したものである。広画角化を図った際、前玉(第1レンズ群B1)の径方向の増大が課題となるが、条件式(9)を満たすことにより、周辺画角の光束の中心が開口絞りの中心近傍を通らない所謂片絞り状態を招かずに、前玉の径方向の小型化と広画角化を容易にしてくる。条件式(9)の上限を超えると、入射瞳位置が前玉に近くなり、第3レンズ群B3の径方向が大型化してくる。   Conditional expression (9) optimizes the position of the aperture stop when the imaging magnification is -0.5. When widening the angle of view, an increase in the radial direction of the front lens (first lens unit B1) becomes a problem, but by satisfying conditional expression (9), the center of the light flux at the peripheral angle of view is the aperture stop. Without inviting a so-called single aperture state that does not pass through the vicinity of the center, it is easy to reduce the size and wide angle of the front lens in the radial direction. When the upper limit of conditional expression (9) is exceeded, the entrance pupil position becomes close to the front lens, and the radial direction of the third lens unit B3 increases.

条件式(9)の下限を超えると、近距離物体にフォーカシングしたときに第1レンズ群B1に入射する軸外光束が光軸から離れ、第1レンズ群B1が径方向に増大してくる。更に好ましくは条件式(2)乃至(9)は、次の数値範囲を満足するのが良い。   When the lower limit of conditional expression (9) is exceeded, the off-axis light beam that enters the first lens unit B1 when focusing on a short-distance object is separated from the optical axis, and the first lens unit B1 increases in the radial direction. More preferably, conditional expressions (2) to (9) should satisfy the following numerical range.

1.2<f1/f2<2.8 ・・・(2a)
0.9<f1/f<2.0 ・・・(3a)
0.3<|f1p/f1n|<0.6 ・・・(4a)
0.2<f3n/f3<0.6 ・・・(5a)
1.613≦|f3p/f3n|<2.0・・・(6a)
1.2<|β3|<1.6 ・・・(7a)
−1.7<(R31+R32)/(R31−R32)<−1.0 ・・・(8a)
0.70<DSPh/TLh<0.85 ・・・(9a)
1.2 <f1 / f2 <2.8 (2a)
0.9 <f1 / f <2.0 (3a)
0.3 <| f1p / f1n | <0.6 (4a)
0.2 <f3n / f3 <0.6 (5a)
1.613 ≦ | f3p / f3n | <2.0 (6a)
1.2 <| β3 | <1.6 (7a)
-1.7 <(R31 + R32) / (R31-R32) <-1.0 (8a)
0.70 <DSPh / TLh <0.85 (9a)

条件式(2a)を満たすことにより、第2レンズ群B2の屈折力分担がより適正となり、近距離物体にフォーカシングしたときの球面収差のを増大を軽減することが容易になる。条件式(3a)を満たすことにより、後群の拡大倍率がより適正となり、撮影倍率を高めた際、球面収差と像面湾曲のフォーカシングに際しての変動を軽減するのが容易になる。条件式(4a)を満たすことにより、高い撮影倍率を維持しつつレンズ全長の短縮が容易になる。   When the conditional expression (2a) is satisfied, the refractive power sharing of the second lens unit B2 becomes more appropriate, and it becomes easy to reduce the increase in spherical aberration when focusing on a short distance object. By satisfying the conditional expression (3a), the enlargement magnification of the rear group becomes more appropriate, and when the imaging magnification is increased, it becomes easy to reduce fluctuations during focusing of spherical aberration and field curvature. By satisfying conditional expression (4a), it is easy to shorten the entire lens length while maintaining a high photographing magnification.

条件式(5a)を満たすことにより、レンズ全長の短縮と像面湾曲の補正が容易になる。条件式(6a)を満たすことにより、広画角化を図った際の倍率色収差の補正が容易になる。条件式(7a)を満たすことにより、第3レンズ群B3のレンズ外径の増大を軽減しつつ、近距離物体にフォーカシングしたときの像面湾曲の増大を軽減するのが容易になる。条件式(8a)を満たすことにより、バックフォーカスの長さを適正に保つことが容易となり、また、像面湾曲のフォーカシングに際しての変動を少なくすることができる。   By satisfying conditional expression (5a), it becomes easy to shorten the entire lens length and correct the curvature of field. Satisfying conditional expression (6a) facilitates correction of lateral chromatic aberration when a wide angle of view is achieved. By satisfying conditional expression (7a), it becomes easy to reduce the increase in field curvature when focusing on a short-distance object while reducing the increase in the lens outer diameter of the third lens unit B3. By satisfying conditional expression (8a), it becomes easy to keep the length of the back focus appropriate, and it is possible to reduce fluctuations during field curvature focusing.

条件式(9a)を満たすことにより、前玉有効径の大型化を防止しつつ、周辺光量の低下を抑えることが容易になる。さらに、好ましくは条件式(2a)乃至(9a)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。   By satisfying conditional expression (9a), it becomes easy to suppress a decrease in the amount of peripheral light while preventing an increase in the effective diameter of the front lens. Furthermore, it is preferable to set the numerical ranges of the conditional expressions (2a) to (9a) as follows.

1.3<f1/f2<2.6 ・・・(2b)
1.0<f1/f<1.9 ・・・(3b)
0.35<|f1p/f1n|<0.58 ・・・(4b)
0.22<f3n/f3<0.45 ・・・(5b)
1.613≦|f3p/f3n|<1.9 ・・・(6b)
1.24<|β3|<1.45 ・・・(7b)
−1.2<(R31+R32)/(R31−R32)<−1.1 ・・・(8b)
0.74<DSPh/TLh<0.79 ・・・(9b)
1.3 <f1 / f2 <2.6 (2b)
1.0 <f1 / f <1.9 (3b)
0.35 <| f1p / f1n | <0.58 (4b)
0.22 <f3n / f3 <0.45 (5b)
1.613 ≦ | f3p / f3n | <1.9 (6b)
1.24 <| β3 | <1.45 (7b)
-1.2 <(R31 + R32) / (R31-R32) <-1.1 (8b)
0.74 <DSPh / TLh <0.79 (9b)

各実施例において、第1レンズ群B1は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズより構成されている。また、第2レンズ群B2は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、開口絞り、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成されている。これにより、全系の光学性能を良好に維持しつつ、フォーカシングに際しての収差変動を軽減している。また、像ぶれ補正に際して、第2レンズ群B2に含まれる正レンズの中で最も物体側に配置された正レンズが、光軸に対して垂直成分を含む方向に移動する。これにより、迅速なる像ぶれ補正を容易にしている。 In each embodiment, the first lens unit B1 is disposed in order from the object side to the image side, and a Ri by negative lens, positive lens. The second lens unit B2 includes a negative lens, a positive lens, an aperture stop, a negative lens, a positive lens, and a positive lens arranged in order from the object side to the image side. This reduces aberration fluctuations during focusing while maintaining good optical performance of the entire system. Further, during image blur correction, the positive lens disposed closest to the object among the positive lenses included in the second lens unit B2 moves in a direction including a vertical component with respect to the optical axis. This facilitates quick image blur correction.

次に本発明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7を用いて説明する。図7において、10はカメラ本体、11は実施例1乃至3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、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センサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。尚、各実施例の光学系は投射装置(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。   Next, an embodiment of a digital camera using the optical system of the present invention as an imaging optical system will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 10 denotes a camera body, and 11 denotes an imaging optical system constituted by any one of the optical systems described in the first to third embodiments. Reference numeral 12 denotes a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor that receives a subject image formed by the optical system 11 and is built in the camera body. The optical system of each embodiment can also be used as a projection optical system for a projection apparatus (projector).

次に本発明の光学系の実施例1乃至3に対応する数値実施例1乃至3を示す。数値実施例において、iは物体側から数えた面番号を示す。riは物体側より順に、第i番目のレンズ面の曲率半径、diは第i番目のレンズ厚又は空気間隔、ndiとνdiは第i番目のレンズの材質のd線の屈折率とアッベ数である。間隔が可変のところは物体距離(撮像倍率)が変化したときの値である。   Next, Numerical Examples 1 to 3 corresponding to Embodiments 1 to 3 of the optical system of the present invention will be shown. In the numerical examples, i indicates a surface number counted from the object side. In the order from the object side, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface, di is the i-th lens thickness or air spacing, and ndi and νdi are the refractive index and Abbe number of the d-line of the i-th lens material. is there. The place where the interval is variable is a value when the object distance (imaging magnification) changes.

又前述の各条件式と実施例1から3の関係をそれぞれ表1に示す。(絞り)は光束を制限する部材を意味している。焦点距離とFナンバーを示す。半画角は光線追跡値による画角を示す。BFはバックフォーカスである。レンズ全長は無限遠物体にフォーカスしているときの第1レンズ面から像面までの距離である。 Table 1 shows the relationship between the above-described conditional expressions and Examples 1 to 3. (Aperture) means a member that limits the luminous flux. Indicates focal length and F number . Half angle indicates the angle by light ray tracing value. BF is a back focus. The total lens length is the distance from the first lens surface to the image plane when focusing on an object at infinity.


[数値実施例1]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 17.070 1.20 1.72000 50.2
2 11.793 0.91
3 17.593 2.38 1.88300 40.8
4 316.161 (可変)
5 -149.095 1.00 1.60311 60.6
6 15.929 2.09
7 45.274 1.46 1.48749 70.2
8 -33.522 2.23
9(絞り) ∞ 2.50
10 -12.956 1.00 1.84666 23.8
11 66.538 0.41
12 -95.604 3.63 1.88300 40.8
13 -14.810 2.20
14 61.507 4.09 1.62299 58.2
15 -18.951 (可変)
16 -36.208 2.35 1.83481 42.7
17 -18.485 2.40
18 -15.780 1.50 1.71300 53.9
19 -200.000 18.44
像面 ∞

[Numerical Example 1]
Unit mm

Surface data surface number rd nd νd
1 17.070 1.20 1.72000 50.2
2 11.793 0.91
3 17.593 2.38 1.88300 40.8
4 316.161 (variable)
5 -149.095 1.00 1.60311 60.6
6 15.929 2.09
7 45.274 1.46 1.48749 70.2
8 -33.522 2.23
9 (Aperture) ∞ 2.50
10 -12.956 1.00 1.84666 23.8
11 66.538 0.41
12 -95.604 3.63 1.88300 40.8
13 -14.810 2.20
14 61.507 4.09 1.62299 58.2
15 -18.951 (variable)
16 -36.208 2.35 1.83481 42.7
17 -18.485 2.40
18 -15.780 1.50 1.71300 53.9
19 -200.000 18.44
Image plane ∞

各種データ

焦点距離 31.01
Fナンバー 3.50
半画角(度) 23.77
像高 13.66
レンズ全長 54.98
BF 18.44

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 4 1.34 2.47 4.13
d15 3.87 12.69 22.11
d19 18.44 5.19 -4.95

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 33.58
2 5 25.25
3 16 -58.79
Various data

Focal length 31.01
F number 3.50
Half angle of view (degrees) 23.77
Statue height 13.66
Total lens length 54.98
BF 18.44

∞ -0.5 times -1.0 times
d 4 1.34 2.47 4.13
d15 3.87 12.69 22.11
d19 18.44 5.19 -4.95

Lens group data group Start surface Focal length
1 1 33.58
2 5 25.25
3 16 -58.79

[数値実施例2]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 10.252 0.70 1.72000 50.2
2 6.838 1.27
3 12.959 1.92 1.83481 42.7
4 91.475 (可変)
5 101.999 0.60 1.60311 60.6
6 9.157 2.11
7 48.244 1.17 1.48749 70.2
8 -23.290 1.40
9(絞り) ∞ 1.45
10 -12.047 0.60 1.80518 25.4
11 101.344 2.62 1.77250 49.6
12 -9.527 0.20
13 55.617 1.58 1.58313 59.4
14 -21.780 (可変)
15 -21.494 1.77 1.83481 42.7
16 -11.753 1.79
17 -9.907 0.80 1.71300 53.9
18 -116.000 14.25
像面 ∞
[Numerical Example 2]
Unit mm

Surface data surface number rd nd νd
1 10.252 0.70 1.72000 50.2
2 6.838 1.27
3 12.959 1.92 1.83481 42.7
4 91.475 (variable)
5 101.999 0.60 1.60311 60.6
6 9.157 2.11
7 48.244 1.17 1.48749 70.2
8 -23.290 1.40
9 (Aperture) ∞ 1.45
10 -12.047 0.60 1.80518 25.4
11 101.344 2.62 1.77250 49.6
12 -9.527 0.20
13 55.617 1.58 1.58313 59.4
14 -21.780 (variable)
15 -21.494 1.77 1.83481 42.7
16 -11.753 1.79
17 -9.907 0.80 1.71300 53.9
18 -116.000 14.25
Image plane ∞

各種データ

焦点距離 21.77
Fナンバー 3.50
半画角(度) 20.04
像高 7.94
レンズ全長 39.45
BF 14.25

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 4 1.82 2.49 3.24
d14 3.38 8.86 14.52

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.28
2 5 16.39
3 15 -34.22
Various data

Focal length 21.77
F number 3.50
Half angle of view (degrees) 20.04
Statue height 7.94
Total lens length 39.45
BF 14.25

∞ -0.5 times -1.0 times
d 4 1.82 2.49 3.24
d14 3.38 8.86 14.52

Lens group data group Start surface Focal length
1 1 41.28
2 5 16.39
3 15 -34.22

[数値実施例3]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 26.026 1.80 1.72000 50.2
2 17.546 3.78
3 25.355 3.15 1.80400 46.6
4 119.256 (可変)
5 -67.128 1.00 1.60311 60.6
6 20.751 2.24
7 52.038 2.45 1.48749 70.2
8 -27.833 3.57
9(絞り) ∞ 4.50
10 -19.073 1.50 1.69895 30.1
11 114.855 5.60 1.77250 49.6
12 -20.605 0.20
13 336.507 3.87 1.59522 67.7
14 -45.879 (可変)
15 -64.240 2.84 1.83481 42.7
16 -30.450 4.14
17 -24.892 2.00 1.69680 55.5
18 -320.000 (可変)
像面 ∞
[Numerical Example 3]
Unit mm

Surface data surface number rd nd νd
1 26.026 1.80 1.72000 50.2
2 17.546 3.78
3 25.355 3.15 1.80 400 46.6
4 119.256 (variable)
5 -67.128 1.00 1.60311 60.6
6 20.751 2.24
7 52.038 2.45 1.48749 70.2
8 -27.833 3.57
9 (Aperture) ∞ 4.50
10 -19.073 1.50 1.69895 30.1
11 114.855 5.60 1.77250 49.6
12 -20.605 0.20
13 336.507 3.87 1.59522 67.7
14 -45.879 (variable)
15 -64.240 2.84 1.83481 42.7
16 -30.450 4.14
17 -24.892 2.00 1.69680 55.5
18 -320.000 (variable)
Image plane ∞

各種データ

焦点距離 48.58
Fナンバー 3.50
半画角(度) 24.01
像高 21.64
レンズ全長 85.71
BF 27.79

∞ -0.5倍 -1.0倍
d 4 5.93 7.74 9.87
d14 9.35 26.21 41.80
d18 27.79 26.13 27.12

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 74.36
2 5 45.03
3 15 -102.77

Various data

Focal length 48.58
F number 3.50
Half angle of view (degrees) 24.01
Statue height 21.64
Total lens length 85.71
BF 27.79

∞ -0.5 times -1.0 times
d 4 5.93 7.74 9.87
d14 9.35 26.21 41.80
d18 27.79 26.13 27.12

Lens group data group Start surface Focal length
1 1 74.36
2 5 45.03
3 15 -102.77

B1 第1レンズ群 B2 第2レンズ群 B3 第3レンズ群
G1Fn 第1レンズ群に含まれる負レンズ G1Fp 第1レンズ群に含まれる正レンズ LA 光学系 SP 開口絞り
B1 First lens group B2 Second lens group B3 Third lens group G1Fn Negative lens included in the first lens group G1Fp Positive lens included in the first lens group LA Optical system SP Aperture stop

Claims (15)

物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群が物体側へ移動し、
前記第3レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズG3Fp、負レンズG3Fnより構成され、
全系の焦点距離をf、前記第3レンズ群の焦点距離をf3、前記正レンズG3Fpの焦点距離をf3p、前記負レンズG3Fnの焦点距離をf3nとするとき、
0.5<|f3|/f<2.5
1.613≦|f3p/f3n|<2.2
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, arranged in order from the object side to the image side, and adjacent lens groups for focusing An optical system in which the interval of
When focusing from infinity to a short distance, the first lens group and the second lens group move toward the object side so that the distance between the first lens group and the second lens group is widened.
The third lens group includes a positive lens G3Fp and a negative lens G3Fn, which are arranged in order from the object side to the image side.
When the focal length of the entire system is f, the focal length of the third lens group is f3 , the focal length of the positive lens G3Fp is f3p, and the focal length of the negative lens G3Fn is f3n ,
0.5 <| f3 | / f <2.5
1.613 ≦ | f3p / f3n | <2.2
An optical system characterized by satisfying the following conditional expression:
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
1.1<f1/f2<3.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学系。
When the focal length of the first lens group is f1, and the focal length of the second lens group is f2,
1.1 <f1 / f2 <3.0
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
0.8<f1/f<2.2
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学系。
When the focal length of the first lens group is f1,
0.8 <f1 / f <2.2
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズG1Fn、正レンズG1Fpより構成され、前記負レンズG1Fnの焦点距離をf1n、前記正レンズG1Fpの焦点距離をf1pとするとき、
0.2<|f1p/f1n|<0.7
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。
Wherein the first lens group, disposed in order from the object side to the image side, a negative lens G1Fn, is composed of a positive lens G1Fp, the negative lens G1Fn focal distance f1n, and the f1p the focal length of the positive lens G1Fp When
0.2 <| f1p / f1n | <0.7
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.1<f3n/f3<0.7
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。
0.1 <f3n / f3 <0.7
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
無限遠にフォーカスしているときの前記第3レンズ群の横倍率をβ3とするとき、
1.1<|β3|<1.7
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学系。
When the lateral magnification of the third lens group when focusing at infinity is β3,
1.1 <| β3 | <1.7
The optical system according to any one of claims 1 to 5, characterized by satisfying the following conditional expression.
記負レンズG3Fnの物体側のレンズ面の曲率半径をR31、像側のレンズ面の曲率半径をR32とするとき、
−2.0<(R31+R32)/(R31−R32)<−0.8
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学系。
The radius of curvature R31 of the lens surface on the object side of the front Kimake lens G3Fn, when the radius of curvature of the lens surface on the image side with R32,
−2.0 <(R31 + R32) / (R31−R32) <− 0.8
Optical system according to any one of claims 1 to 6 and satisfies the following conditional expression.
前記光学系は開口絞りを有し、前記光学系の結像倍率が−0.5倍のときのレンズ全長をTLh、前記光学系の結像倍率が−0.5倍のときの前記開口絞りから像面までの距離をDSPhとするとき、
0.6<DSPh/TLh<0.9
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学系。
The optical system has an aperture stop, the total lens length is TLh when the imaging magnification of the optical system is −0.5 times, and the aperture stop when the imaging magnification of the optical system is −0.5 times When the distance from the image plane to the image plane is DSPh,
0.6 <DSPh / TLh <0.9
Optical system according to any one of claims 1 to 7 that is characterized to satisfy the following conditional expression.
前記第1レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、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1乃至のいずれか1項に記載の光学系。 The optical system according to any one of claims 1 to 8 , wherein the first lens group includes a negative lens and a positive lens arranged in order from the object side to the image side. 前記光学系は、フォーカシングに際して前記第2レンズ群と同一の軌跡で移動する開口絞りを有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光学系。 The optical system according to any one of claims 1 to 9 , wherein the optical system includes an aperture stop that moves along the same locus as the second lens group during focusing. 前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、開口絞り、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学系。 The second lens group, disposed in order from the object side to the image side, a negative lens, a positive lens, an aperture stop, a negative lens, a positive lens, of claims 1 to 10, characterized in that it is composed of a positive lens The optical system according to any one of the above. 前記第2レンズ群に含まれる正レンズの中で最も物体側に配置された正レンズが、像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直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11のいずれか1項に記載の光学系。 2. The positive lens arranged closest to the object side among the positive lenses included in the second lens group moves in a direction including a vertical component with respect to the optical axis during image blur correction. 11. The optical system according to any one of 11 above. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第3レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動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。 The optical system according to any one of claims 1 to 12 , wherein the third lens unit moves along a locus convex toward the image side during focusing from infinity to a short distance. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レンズ群より構成され、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power, arranged in order from the object side to the image side, and adjacent lens groups for focusing An optical system in which the interval of
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が広がるように、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群が物体側へ移動し、  When focusing from infinity to a short distance, the first lens group and the second lens group move toward the object side so that the distance between the first lens group and the second lens group is widened.
前記第2レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、開口絞り、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成され、  The second lens group is composed of a negative lens, a positive lens, an aperture stop, a negative lens, a positive lens, and a positive lens arranged in order from the object side to the image side.
全系の焦点距離をf、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、  When the focal length of the entire system is f and the focal length of the third lens group is f3,
0.5<|f3|/f<2.5  0.5 <| f3 | / f <2.5
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。An optical system characterized by satisfying the following conditional expression:
請求項1乃至14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。   An image pickup apparatus comprising: the optical system according to claim 1; and an image pickup element that receives an image formed by the optical system.
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