JP6541741B2 - 撮像光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像光学系に関し、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に好適なものである。

従来、撮影倍率が等倍程度の近距離の撮影が容易な撮像光学系が要望されている。一般に、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、例えば球面収差や像面湾曲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）。フローティング方式を用いると、無限遠から近距離へのフォーカシングに際しての収差変動が少なく、近接撮影においても良好な光学性能が容易に得られる。

特許文献１では物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成したレトロフォーカスレンズを開示している。特許文献１では無限遠から近距離へ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ように各レンズ群を物体側へ移動している。特に、近距離撮影時に全系を物体側に移動すると共に、第２レンズ群を他のレンズ群と異なる移動量で移動させることにより、近距離撮影時の収差変動を軽減している。

特開２００９−６９４１４号公報

多くの撮像光学系においては、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。

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。

特にレンズ系全体の小型化を図りつつ、近距離撮影を容易に行うには、開口絞りの位置を適切に配置することが重要になってくる。例えば、近距離撮影の際に、最も像側のレンズ面から開口絞りまでの距離が離れていると、近距離撮影の際に周辺光量を確保するためには、レンズと像面の間の鏡筒径を大きくとる必要があり、レンズ外径が大型化してくる。また、最も物体側のレンズ面から開口絞りまでの距離が近いと、近距離撮影の際にフォーカシングを行うレンズ群の繰出し量を確保するために必要なカム筒を配置することが難しくなってくる。

本発明は、近距離撮影に際して周辺光量を十分確保しつつ、フォーカシングに際してのレンズ群の繰出し量を十分確保することが容易な撮像光学系の提供を目的とする。

本発明の撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群から構成され、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撮像光学系であって、
前記第３レンズ群は開口絞りを有し、
無限遠にフォーカスしているときにおける前記撮像光学系の最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｆ、無限遠にフォーカスしているときにおける前記開口絞りから前記撮像光学系の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｒ、無限遠にフォーカスしているときにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬ、全系の焦点距離をｆ、無限遠から最至近へのフォーカシングに際しての前記第１レンズ群の移動量をＭとするとき、
２．６＜Ｌｆ／Ｌｒ＜６．０
２．５＜Ｌ／ｆ＜５．０
０．４＜｜Ｍ／ｆ｜＜１．１
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明の撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群及び第２レンズ群から構成され、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撮像光学系であって、
前記第２レンズ群は開口絞りを有し、
無限遠にフォーカスしているときにおける前記撮像光学系の最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｆ、無限遠にフォーカスしているときにおける前記開口絞りから前記撮像光学系の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｒ、無限遠にフォーカスしているときにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬ、全系の焦点距離をｆ、無限遠から最至近へのフォーカシングに際しての前記第１レンズ群の移動量をＭとするとき、
２．６＜Ｌｆ／Ｌｒ＜６．０
２．５＜Ｌ／ｆ＜５．０
０．４＜｜Ｍ／ｆ｜＜１．１
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、近距離撮影に際して周辺光量を十分確保しつつ、フォーカシングに際してのレンズ群の繰出し量を十分確保することが容易な撮像光学系が得られる。

実施例１の無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。 （Ａ）、（Ｂ） 実施例１の撮像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倍のときの収差図である。 実施例２の無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。 （Ａ）、（Ｂ） 実施例２の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．７倍のときの収差図である。 実施例３の無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。 （Ａ）、（Ｂ） 実施例３の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−０．７倍のときの収差図である。 実施例４の無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。 （Ａ）、（Ｂ） 実施例４の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率−１．１倍のときの収差図である。 本発明のレンズ装置の要部概略図である。 本発明の撮像装置の要部概略図である。

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。本発明の撮像光学系は、デジタルカメラ、ＴＶカメラ等の撮像装置に好適なものである。

本発明の撮像光学系は、物体側より像側へ順に配置された、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群より構成されている。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。
この他、本発明の撮像光学系は、物体側より像側へ順に配置された、第１レンズ群、第２レンズ群より構成されている。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。

図１は本発明の実施例１の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．５倍のときの収差図である。実施例１は開口比（Ｆナンバー）２．８８、半画角３３．２０度程度の撮像光学系である。

図３は本発明の実施例２の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．７倍のときの収差図である。実施例２は開口比（Ｆナンバー）２．８８、半画角３２．４９度程度の撮像光学系である。

図５は本発明の実施例３の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例３の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率が−０．７倍のときの収差図である。実施例３は開口比（Ｆナンバー）２．８８、半画角３３．０７度程度の撮像光学系である。

図７は本発明の実施例４の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例４の撮像光学系の無限遠にフォーカスしているときと、結像倍率が−１．１倍のときの収差図である。実施例４は開口比（Ｆナンバー）２．９６、半画角３３．２度程度の撮像光学系である。

レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。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、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。レンズ断面図において、ＬＡは撮像光学系である。図１、図３、図５のレンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。図７のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。

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。図１、図３、図５のレンズ断面図において、第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳＰを境に物体側に正の屈折力の第３ａレンズ系Ｌ３ａ、像側に正の屈折力の第３ｂレンズ系Ｌ３ｂより構成されている。図７のレンズ断面図において、第２レンズ群Ｌ２は開口絞りＳＰを境に物体側に正の屈折力の第２ａレンズ系Ｌ２ａ、像側に正の屈折力の第２ｂレンズ系Ｌ２ｂより構成されている。

ＩＰは像面である。像面ＩＰは、撮像光学系ＬＡをデジタルカメラやＴＶカメラ等の撮像装置用として使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（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。

収差図においてＦｎｏはＦナンバーである。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。非点収差図で実線のΔＳはｄ線におけるサジタル像面、点線のΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図において２点鎖線はｇ線である。

実施例１乃至３の撮像光学系ＬＡは物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳＰを有している。
実施例４の撮像光学系ＬＡ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Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から構成されている。第２レンズ群Ｌ２は開口絞りＳＰを有している。

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。無限遠にフォーカスしているときにおける撮像光学系ＬＡの最も物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離をＬｆとする。無限遠にフォーカスしているときにおける開口絞りＳＰから撮像光学系ＬＡの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｒとする。無限遠にフォーカスしているときにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬ、全系の焦点距離をｆ、無限遠から最至近へのフォーカシングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量をＭとする。

このとき、
２．６＜Ｌｆ／Ｌｒ＜６．０ ・・・（１）
２．５＜Ｌ／ｆ＜５．０ ・・・（２）
０．４＜｜Ｍ／ｆ｜＜１．１ ・・・（３）
なる条件式を満足する。

ここでレンズ群の移動量とは無限遠にフォーカスしたときのレンズ群の光軸上の位置と至近にフォーカスしたときのレンズ群の光軸上の位置の差をいう。移動量の符号は無限遠に比べて至近において像側に位置するときを正、物体側に位置するときを負とする。ここで至近とは後述する実施例１では結像倍率−０．５倍、実施例２、３では結像倍率−０．７倍のときである。実施例４では結像倍率−１．１倍のときである。

本発明の撮像光学系ＬＡは、複数のレンズ群を有し、全てのレンズ群を光軸方向に移動してフォーカスを行う。また、少なくとも１つのレンズ群は他のレンズ群と異なる軌跡で移動することで、近距離撮影時に球面収差や像面湾曲の変動を軽減している。そして前述した条件式（１）乃至（３）を満足している。

ここで条件式（１）は、撮像光学系ＬＡ内における開口絞りＳＰの配置を規定している。条件式（１）の上限値を上回ると、最も物体側のレンズと開口絞りＳＰの距離が離れすぎるため、遠距離の物体にフォーカスした際に、周辺光量を十分確保しようとすると、最も物体側のレンズの有効径が増大してくる。また条件式（１）の下限値を下回ると、近距離の物体にフォーカスした際に、周辺光量を十分確保しようとすると最も像側のレンズの有効径が増大してくる。

条件式（２）は、全系の焦点距離に対するレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）の関係を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、レンズ全長を伸ばすために、レンズ枚数が非常に多くなったり、レンズ有効径が大きくなり易いので好ましくない。条件式（２）の下限を下回ると、近距離撮影を行うために各レンズ群の必要な繰出し量を確保するための、カム筒をレンズ保持枠の外側に配置するのが難しくなる。

条件式（３）は、フォーカシングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量を規定している。条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなりすぎるため、それに見合った長いカム筒を配置することが難しくなる。また、カム筒を２段階に分けて配置する場合にはレンズ外径が大きくなってしまうので好ましくない。条件式（３）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の移動量が不足するため近距離撮影時に十分な撮影倍率を確保することが難しくなる。また近距離の物体にフォーカスした際に、最も像側のレンズの有効径を大きくせずに十分な周辺光量を確保することが難しくなる。

好ましくは条件式（１）乃至（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２．７＜Ｌｆ／Ｌｒ＜５．６ ・・・（１ａ）
２．８＜Ｌ／ｆ＜３．２ ・・・（２ａ）
０．４５＜｜Ｍ／ｆ｜＜０．７０ ・・・（３ａ）

以上の如く各要素を設定することにより、近距離撮影時の周辺光量を十分確保しつつ、フォーカシングの際のレンズ群の繰出し量を十分確保することが容易な撮像光学系を得ることができる。

更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。実施例１乃至３において、開口絞りＳＰより像側に配置されているレンズ系（第３ｂレンズ系）Ｌ３ｂの焦点距離をｆ３ｂとする。実施例４において開口絞りＳＰより像側に配置されているレンズ系（第２ｂレンズ系）Ｌ２ｂの焦点距離をｆ２ｂとする。第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の有効径をＧ１ｅａとする。無限遠にフォーカスしているときにおける最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス）をＳｋとする。

また、本発明の撮像光学系ＬＡは、撮像装置に対して取り外し可能なレンズ装置に適用可能である。このとき、レンズ装置は、撮像光学系ＬＡと、撮像光学系ＬＡを保持するレンズ鏡筒を含み、取り付けマウントを介して撮像装置に取り付けられる。撮像装置は撮像素子を有する。ここで、レンズ鏡筒を撮像装置に装着したときにおける取り付けマウントの内径をＭｅａ、撮像素子の撮像有効面の対角線長をＩＭＧとする。

撮像光学系が、実施例１乃至３のように３つのレンズ群から構成されるとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
−１５．０＜ｆ１／ｆ＜−２．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ２／ｆ＜６．０ ・・・（５）
１．２＜ｆ３ｂ／ｆ＜１２．０ ・・・（６）
０．１＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．８ ・・・（７）
０．８＜Ｓｋ／ｆ＜４．０ ・・・（８）
０．０８＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１６ ・・・（９）
０．２＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜２．０ ・・・（１０）

撮像光学系が、実施例４のように２つのレンズ群から構成されるとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
２．０＜ｆ１／ｆ＜１５．０ ・・・（４’）
０．５＜ｆ２／ｆ＜６．０ ・・・（５’）
１．２＜ｆ２ｂ／ｆ＜１２．０ ・・・（６’）
０．１＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．８ ・・・（７’）
０．８＜Ｓｋ／ｆ＜４．０ ・・・（８’）
０．０８＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１６ ・・・（９’）
０．２＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜２．０ ・・・（１０’）

尚、条件式（４）乃至（１０）は条件式（４’）乃至（１０’）に各々対応している。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離の好ましい範囲を規定している。条件式（４）の上限を上回り、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強く（負の屈折力の絶対値が大きく）なりすぎると、歪曲収差が増大し、これを補正するのが難しくなる。条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の有効径が大きくなってくるので、好ましくない。

条件式（４’）は、実施例４のように２つのレンズ群から構成されるときの第１レンズ群Ｌ１の焦点距離の好ましい範囲を規定している。条件式（４’）の上限を上回り、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が弱くなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２の有効径が大きくなってくるので、好ましくない。条件式（４’）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の有効径が大きくなってくるので、好ましくない。

条件式（５）又は条件式（５’）（以下、簡単のため、（５）、（５’）と記す）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の好ましい範囲を規定している。条件式（５）、（５’）の上限を上回り、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなりすぎると、第１レンズ群Ｌ１における軸外光線の入射高さが高くなり、第１レンズ群Ｌ１の有効径が大きくなりやすい。条件式（５）、（５’）の下限を下回り、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が強くなりすぎると、各レンズの製造誤差により発生する倒れ等によるコマ収差や像面の変動が大きくなる。

条件式（６）は、実施例１乃至３において開口絞りＳＰよりも像側のレンズ系（第３ｂレンズ系）Ｌ３ｂの焦点距離の好ましい範囲を規定している。条件式（６’）は実施例４において開口絞りＳＰよりも像側のレンズ系（第２レンズ系）Ｌ２ｂの焦点距離の好ましい範囲を規定している。

条件式（６）、（６’）の上限を上回り、開口絞りＳＰの像側の第３ｂレンズ系Ｌ３ｂ（実施例４では第２ｂレンズ系Ｌ２ｂ）の正の屈折力が弱くなりすぎると、像面に対する軸外光線の入射角度が大きくなり、シェーディングが多く発生しやすい。条件式（６）、（６’）の下限を下回り、開口絞りＳＰの像側の第３ｂレンズ系Ｌ３ｂ（実施例４では第２ｂレンズ系Ｌ２ｂ）の正の屈折力が強くなりすぎると、後玉有効径が大きくなりやすい。

条件式（７）、（７’）は、最も物体側のレンズ面の有効径と、最も物体側のレンズから開口絞りＳＰまでの光軸上の距離の比の好ましい関係を規定している。条件式（７）、（７’）の範囲内に設定することで、高い撮影倍率を実現するために必要なカム筒を配置することが容易となる。

条件式（８）、（８’）は、バックフォーカスと全系の焦点距離の比の好ましい関係を規定している。条件式（８）、（８’）の範囲内に設定することで、レンズ交換システムに対応しつつ、広い画角と、レンズ全体をティルトする機構などに対応することが容易となる。

条件式（９）、（９’）は、レンズ全長に対して、開口絞りＳＰから最も像側のレンズ面までの好ましい距離を規定している。条件式（９）、（９’）の範囲内に設定することで、近距離撮影時に十分な周辺光量を確保しつつ、高い撮影倍率を達成することが容易になる。

条件式（１０）、（１０’）は、本発明の撮像光学系を撮像本体と別体としたときに、取り付けマウント径と撮像素子の有効径（イメージサークル径）の好ましい関係を規定している。条件式（１０）、（１０’）の範囲内に設定することで、レンズ全体を光軸と垂直方向にシフトする機構などに対応することが容易となる。

なお、好ましくは、条件式（４）乃至（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１３．０＜ｆ１／ｆ＜−２．５ ・・・（４ａ）
１．０＜ｆ２／ｆ＜５．５ ・・・（５ａ）
２．０＜ｆ３ｂ／ｆ＜１１．０ ・・・（６ａ）
０．２＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．７ ・・・（７ａ）
０．９＜Ｓｋ／ｆ＜３．０ ・・・（８ａ）
０．０９＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１５ ・・・（９ａ）
０．３＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜１．０ ・・・（１０ａ）

なお、好ましくは、条件式（４’）乃至（１０’）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２．５＜ｆ１／ｆ＜１３．０ ・・・（４ａ’）
１．０＜ｆ２／ｆ＜５．５ ・・・（５ａ’）
２．０＜ｆ２ｂ／ｆ＜１１．０ ・・・（６ａ’）
０．２０＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．７５・・・（７ａ’）
０．９＜Ｓｋ／ｆ＜３．０ ・・・（８ａ’）
０．０９＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１５ ・・・（９ａ’）
０．３＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜１．０ ・・・（１０ａ’）

なお、さらに好ましくは、条件式（４ａ）乃至（１０ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−７．０＜ｆ１／ｆ＜−２．８ ・・・（４ｂ）
３．０＜ｆ２／ｆ＜５．５ ・・・（５ｂ）
３．５＜ｆ３ｂ／ｆ＜１０．５ ・・・（６ｂ）
０．５＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．７ ・・・（７ｂ）
１．０＜Ｓｋ／ｆ＜１．５ ・・・（８ｂ）
０．０９５＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１４５・・・（９ｂ）
０．４＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜０．６ ・・・（１０ｂ）

なお、さらに好ましくは、条件式（４ａ’）乃至（１０ａ’）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２．８＜ｆ１／ｆ＜７．０ ・・・（４ｂ’）
１．５＜ｆ２／ｆ＜５．５ ・・・（５ｂ’）
３．５＜ｆ２ｂ／ｆ＜１０．５ ・・・（６ｂ’）
０．５０＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．７３・・・（７ｂ’）
１．０＜Ｓｋ／ｆ＜１．５ ・・・（８ｂ’）
０．０９５＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１４５ ・・・（９ｂ’）
０．４＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜０．６ ・・・（１０ｂ’）

本発明では以上のように各要素を特定することにより、近距離撮影が容易な撮像光学系を得ている。

実施例１乃至３の撮像光学系ＬＡは物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。実施例４の撮像光学系ＬＡは物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２より構成されている。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。具体的には、全てのレンズ群を移動することでフォーカスを行う。この構成により、レンズ全長の短縮化を図りつつ、レンズ径の小型化を図っている。

実施例１乃至３において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は、無限遠から至近へのフォーカシングに際して一体（同じ軌跡）で物体側に移動する。第２レンズ群Ｌ２は無限遠から至近へのフォーカシングに際して物体側へ移動する。フォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２の移動量は第１レンズ群Ｌ１よりも少ない。

実施例４において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２は無限遠から至近へのフォーカシングに際して物体側へ移動する。フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２の移動量は第１レンズ群Ｌ１より大きい。

レンズ装置Ｌとレンズ装置Ｌが着脱可能な撮像装置を有する撮像システムにおける、レンズ装置Ｌの要部概略図を図９に示す。駆動機構ＭＴは、撮像光学系ＬＡの光軸を光軸に垂直な方向にシフトさせる駆動機構及び撮像光学系ＬＡの光軸をチルトさせる駆動機構との少なくとも一方を含む。当該駆動機構は、撮影光学系ＬＡごと移動させるモータ又は摺動機構でありうる。レンズ鏡筒ＣＬは撮像光学系ＬＡを保持する。

レンズ装置Ｌは撮像光学系ＬＡとレンズ鏡筒ＣＬを有している。レンズ鏡筒ＣＬの像側の部分であって、レンズ装置Ｌが撮像装置に対して着脱可能に取り付けられるときの接合部であるマウントＭＴが配置されている。マウントＭＴの内径Ｍｅａは前述の条件式（１０）、（１０ａ）、（１０ｂ）等を満たすように構成される。

次に本発明の撮像光学系を用いたデジタルカメラ（撮像装置）の実施例を図１０を用いて説明する。図１０において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至４で説明したいずれか撮像光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。尚、各実施例の撮像光学系は投射装置（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。

次に本発明の撮像光学系の実施例１乃至４に対応する数値データ１乃至４を示す。数値データにおいて、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。

又前述の各条件式と実施例１乃至４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。

［数値データ１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 53.017 2.60 1.59270 35.3 49.60
2 24.876 13.45 40.90
3 -140.440 2.20 1.59270 35.3 40.20
4 46.402 5.97 38.60
5 49.736 9.35 1.74950 35.3 39.60
6 -124.558 (可変) 39.80
7 71.410 2.00 1.65412 39.7 38.80
8 28.981 6.90 32.30
9 33.591 5.00 1.85478 24.8 32.00
10 83.690 (可変) 31.00
11 79.836 8.40 1.49700 81.5 28.30
12 -25.138 1.90 1.80000 29.8 27.80
13 -37.507 0.20 28.10
14 40.000 7.20 1.61800 63.4 25.50
15 -40.000 1.30 1.65412 39.7 23.50
16 30.497 4.44 20.80
17(絞り) ∞ 6.53 29.80
18 -19.525 1.20 1.95375 32.3 17.60
19 139.306 5.50 1.49700 81.5 18.60
20 -20.756 0.40 21.00
21 -477.536 4.30 2.00100 29.1 25.50
22 -43.800 55.96 27.10
像面 ∞

各種データ
無限遠 -0.5倍
焦点距離 51.40 50.30
Fナンバー 2.88 4.0
半画角（度） 33.20 33.20
像高 33.63 33.63
レンズ全長 153.42 178.54
BF 55.96 81.07

d 6 1.01 6.84
d10 7.61 1.78

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -341.33
2 7 271.65
3 11 84.82

3a 11 82.47
3b 17 260.35

［数値データ２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 60.590 2.30 1.59270 35.3 51.00
2 25.173 13.07 42.00
3 -101.429 2.20 1.59270 35.3 41.00
4 44.727 2.99 41.00
5 46.270 13.00 1.74950 35.3 43.00
6 -100.000 (可変) 41.00
7 75.985 1.80 1.65412 39.7 38.00
8 29.614 8.35 34.50
9 35.079 4.90 1.80518 25.4 33.50
10 139.342 (可変) 32.70
11 50.228 8.90 1.49700 81.5 28.80
12 -26.687 1.90 1.85478 24.8 28.10
13 -40.548 0.20 28.20
14 27.561 5.00 1.48749 70.2 24.60
15 74.852 1.30 1.74950 35.3 22.40
16 22.455 8.18 20.40
17(絞り) ∞ 3.81 19.60
18 -17.787 1.10 1.95375 32.3 17.10
19 149.117 5.60 1.49700 81.5 19.10
20 -20.853 0.20 22.00
21 -738.166 4.30 1.95375 32.3 27.40
22 -37.145 56.02 28.00
像面 ∞

各種データ
無限遠 -0.7倍
焦点距離 51.25 49.32
Fナンバー 2.88 4.7
半画角（度） 32.49 32.49
像高 32.63 32.63
レンズ全長 153.74 188.27
BF 56.02 90.55

d 6 1.00 7.61
d10 7.61 1.00

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -226.58
2 7 171.40
3 11 93.25

3a 11 99.82
3b 17 204.25

［数値データ３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 57.913 1.80 1.57501 41.5 46.50
2 22.917 12.60 38.30
3 -213.186 1.40 1.60342 38.0 37.70
4 42.834 1.14 36.60
5 34.281 8.50 1.66998 39.3 37.30
6 -198.193 (可変) 36.60
7 98.200 1.40 1.67790 55.3 34.20
8 28.251 7.32 31.50
9 36.514 4.20 1.95375 32.3 30.80
10 161.103 (可変) 30.10
11 71.427 8.20 1.49700 81.5 27.90
12 -24.115 1.80 1.78472 25.7 27.50
13 -37.517 9.59 27.70
14(絞り) ∞ 1.99 21.30
15 34.015 2.90 1.74950 35.3 19.50
16 26.603 4.87 17.80
17 -18.440 1.00 1.95375 32.3 17.30
18 101.982 6.50 1.49700 81.5 19.80
19 -21.254 0.15 23.70
20 2345.521 6.10 1.91082 35.3 30.20
21 -39.109 57.68 32.10
像面 ∞

各種データ
無限遠 -0.7倍
焦点距離 51.65 49.59
Fナンバー 2.88 4.0
半画角（度） 33.07 33.07
像高 33.63 33.63
レンズ全長 147.69 181.80
BF 57.68 91.79

d 6 0.94 6.90
d10 7.61 1.65

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -152.13
2 7 172.66
3 11 80.32

3a 11 63.71
3b 14 535.40

［数値データ４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 125.429 4.00 1.48749 70.2 63.00
2 220.105 5.00 62.00
3 66.423 2.60 1.59270 35.3 49.60
4 24.969 13.68 40.90
5 -121.868 2.20 1.59270 35.3 40.20
6 42.161 7.58 38.60
7 49.133 9.35 1.74951 35.3 39.60
8 -132.218 1.01 39.80
9 79.739 2.00 1.65412 39.7 38.80
10 32.861 5.58 32.30
11 37.052 5.00 1.85478 24.8 32.00
12 104.972 (可変) 31.00
13 69.664 8.40 1.49700 81.5 28.30
14 -27.999 1.90 1.80000 29.8 27.80
15 -43.373 0.20 28.10
16 39.997 7.20 1.61800 63.4 25.50
17 -39.997 1.30 1.65412 39.7 23.50
18 31.106 4.44 20.80
19(絞り) ∞ 6.53 29.80
20 -23.504 1.20 1.95375 32.3 17.60
21 69.428 5.50 1.49700 81.5 18.60
22 -23.680 0.40 21.00
23 678.216 4.30 2.00100 29.1 25.50
24 -53.182 (可変) 27.10
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.00
無限遠 -1.1倍
焦点距離 51.40 50.98
Fナンバー 2.96 5.40
半画角（度） 33.20 33.20
像高 33.63 33.63
レンズ全長 162.94 214.15
BF 55.95 112.14

d12 7.61 2.62

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 356.99
2 13 88.84

ＬＡ 撮像光学系 Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群 ＳＰ 開口絞り
Ｌ３ａ 第３ａレンズ群 Ｌ３ｂ 第３ｂレンズ群

Claims (17)

1. 物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群から構成され、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撮像光学系であって、
   前記第３レンズ群は開口絞りを有し、
   無限遠にフォーカスしているときにおける前記撮像光学系の最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｆ、無限遠にフォーカスしているときにおける前記開口絞りから前記撮像光学系の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｒ、無限遠にフォーカスしているときにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬ、全系の焦点距離をｆ、無限遠から最至近へのフォーカシングに際しての前記第１レンズ群の移動量をＭとするとき、
   ２．６＜Ｌｆ／Ｌｒ＜６．０
   ２．５＜Ｌ／ｆ＜５．０
   ０．４＜｜Ｍ／ｆ｜＜１．１
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
2. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   −１５．０＜ｆ１／ｆ＜−２．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
3. 前記第１レンズ群は負の屈折力を有し、前記第２レンズ群は正の屈折力を有し、前記第３レンズ群は正の屈折力を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像光学系。
4. 前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、および前記第３レンズ群は、無限遠から最至近へのフォーカシングに際して物体側に移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
5. 物体側から像側へ順に配置された、第１レンズ群及び第２レンズ群から構成され、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撮像光学系であって、
   前記第２レンズ群は開口絞りを有し、
   無限遠にフォーカスしているときにおける前記撮像光学系の最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｆ、無限遠にフォーカスしているときにおける前記開口絞りから前記撮像光学系の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｒ、無限遠にフォーカスしているときにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＬ、全系の焦点距離をｆ、無限遠から最至近へのフォーカシングに際しての前記第１レンズ群の移動量をＭとするとき、
   ２．６＜Ｌｆ／Ｌｒ＜６．０
   ２．５＜Ｌ／ｆ＜５．０
   ０．４＜｜Ｍ／ｆ｜＜１．１
   なる条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
6. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   ２．０＜ｆ１／ｆ＜１５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の撮像光学系。
7. 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群は正の屈折力を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像光学系。
8. 前記第１レンズ群、前記第２レンズ群は、無限遠から最至近へのフォーカシングに際して物体側に移動することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の撮像光学系。
9. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   ０．５＜ｆ２／ｆ＜６．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
10. 前記開口絞りより像側に配置されているレンズ系の焦点距離をｆ３ｂとするとき、
    １．２＜ｆ３ｂ／ｆ＜１２．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
11. 前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の有効径をＧ１ｅａとするとき、
    ０．１＜Ｇ１ｅａ／Ｌｆ＜０．８
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
12. 無限遠にフォーカスしているときにおける最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＳｋとするとき、
    ０．８＜Ｓｋ／ｆ＜４．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像光学系。
13. 前記撮像光学系は、
    ０．０８＜Ｌｒ／Ｌ＜０．１６
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の撮像光学系。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像光学系と、該撮像光学系の光軸をシフト及びチルトの少なくとも一方をさせることが可能な駆動機構とを有することを特徴とするレンズ装置。
15. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像光学系と該撮像光学系によって形成される像を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
16. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像光学系の光軸をシフトさせる駆動機構及び前記光軸をチルトさせる駆動機構の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
17. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像光学系と、該撮像光学系を保持するレンズ鏡筒を含むレンズ装置と、該レンズ装置が着脱可能な撮像装置とを有する撮像システムであって、
    前記レンズ鏡筒を前記撮像装置に装着するときにおける取り付けマウントの内径をＭｅａ、前記撮像装置に含まれる撮像素子の撮像有効面の対角線長をＩＭＧとするとき、
    ０．２＜Ｍｅａ／ＩＭＧ＜２．０
    なる条件式を満足することを特徴とする撮像システム。