JP6579997B2 - 光学系およびそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光学系及びそれを有する撮像装置に関し、特にスチルカメラ、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用いる撮像光学系として好適なものである。
近年、撮像装置は装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮像光学系としてレンズ全長が短く、全系が小型であることが要求されている。更に高速な自動焦点が行えるようなフォーカシング方式を用いた撮像光学系であることが要望されている。
一般に撮像光学系におけるフォーカシング方式としては撮像光学系全体を移動させる方式や、撮像光学系の一部のレンズ系を移動させたりする方式がある。これらの方式のうち、撮像光学系の中間レンズ群でフォーカシングを行う所謂インナーフォーカス方式が知られている。このインナーフォーカス方式は、撮像光学系全系を移動させるフォーカシング方式に対して、フォーカシングレンズ群の移動量を少なくすることができ、また、フォーカシングレンズ群の小型化と軽量化が容易であるという特徴がある。
従来、物体側より像側へ順に、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第３レンズ群よりなり、フォーカシングに際して第２レンズ群を移動させたインナーフォーカス式を用いた３群構成の撮像光学系（特許文献１）が知られている。一方で、撮像倍率の高いレンズ（いわゆるマクロレンズ）においては、被写界深度が浅く（小さく）なる。このため、開口絞りの開口径を絞ることで実効的なＦナンバーを大きくして撮像を行うことが一般的である。
そのため、マクロレンズではシャッタースピードを遅くする必要がある。このため、撮像時に手ブレ等があると像ブレが生じ、画質が劣化する。従来から、手ブレ等に起因した画像の劣化を防止する目的で、露光中に光学系の中の一部のレンズ群（像ぶれ補正レンズ群）（防振レンズ群）を光軸に対して垂直方向に偏芯させて、画像のブレ（像ぶれ）を補正する防振機能を有する撮像光学系が知られている。
従来、前群、開口絞り、後群よりなり、前群を構成する一部の正の屈折力のレンズ群で像ぶれ補正を行い、後群を構成する一部の正の屈折力のレンズ群又は負の屈折力のレンズ群でフォーカシングを行った撮影レンズが知られている（特許文献２）。
特開２０１２−２４２４７２号公報 特開２０１３−８８７１８号公報
インナーフォーカス方式では比較的、小型軽量のレンズ群でフォーカシングすることができ、迅速なるフォーカシングが容易である。また撮像可能な最短撮像距離が短い等の特徴がある。しかしながら一般に光学系全体を移動させるフォーカス方式に対し、インナーフォーカス方式では、フォーカスレンズ群を移動させたときの収差変動が大きくなり、物体距離全域にわたり良好に収差補正を行うことが困難になってくる。
一方、像ぶれ補正に際して、光学系の一部のレンズ群を像ぶれ補正レンズ群として光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させる方式は、像ぶれ補正の際に偏心収差が多く発生して、高い光学性能を維持するのが困難になってくる。
前述したインナーフォーカス式を用いた３群構成の撮像光学系においてフォーカシングに際しての収差変動が少なく、像ぶれ補正に際して高い光学性能を維持するには各レンズ群のレンズ構成や各レンズ群の屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。例えば、第１レンズ群のレンズ構成や第２レンズ群や第３レンズ群の屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。
本発明は、迅速なフォーカスが容易で、全物体距離にわたり高い光学性能を有し、しかも像ぶれ補正に際しても高い光学性能を維持することが容易な光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群が像側へ移動し、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、像ぶれ補正に際して不動の負の屈折力の１Ａ群と、像ぶれ補正に際して移動する正の屈折力の１Ｂ群と、像ぶれ補正に際して不動の１Ｃ群より構成され、
前記１Ｂ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズを有し、
無限遠に合焦しているときにおける前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をＤＬ、無限遠に合焦しているときにおける前記１Ｂ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をＤＢとするとき、
０．７８＜ＤＢ／ＤＬ＜０．９５
なる条件式を満たすことを特徴としている。
本発明によれば、迅速なフォーカスが容易で、全物体距離にわたり高い光学性能を有し、しかも像ぶれ補正に際しても高い光学性能を維持することが容易な光学系が得られる。
実施例１のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例１の無限遠合焦時および近距離合焦時の縦収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例１の無限遠合焦時および近距離合焦時の横収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例１の無限遠合焦時および近距離合焦時の防振時における横収差図 実施例２のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例２の無限遠合焦時および近距離合焦時の縦収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例２の無限遠合焦時および近距離合焦時の横収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例２の無限遠合焦時および近距離合焦時の防振時における横収差図 実施例３のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例３の無限遠合焦時および近距離合焦時の縦収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例３の無限遠合焦時および近距離合焦時の横収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例３の無限遠合焦時および近距離合焦時の防振時における横収差図 実施例４のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例４の無限遠合焦時および近距離合焦時の縦収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例４の無限遠合焦時および近距離合焦時の横収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例４の無限遠合焦時および近距離合焦時の防振時における横収差図 実施例５のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例５の無限遠合焦時および近距離合焦時の縦収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例５の無限遠合焦時および近距離合焦時の横収差図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例５の無限遠合焦時および近距離合焦時の防振時における横収差図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下、本発明の光学系およびそれを有する撮像装置について説明する。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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成される。無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群が像側へ移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。ここでレンズ群とは、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って、１枚以上のレンズを有していればよく、複数枚のレンズを有していなくてもよい。
図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の光学系の無限遠に合焦時（無限遠フォーカス時）と近距離に合焦時（近距離フォーカス時）のレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１の像ぶれ補正を行わない非防振時における無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における縦収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１の非防振時における無限遠に合焦時と至近距離に合焦時における横収差図である。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１の画面中心の入射光の角度が０．４度変化した際に、結像位置の変化を補正するように像ぶれ補正レンズ群を偏芯（即ち、像ぶれ補正）した際の、無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における横収差図である。実施例１は撮像画角４１．４６度、Ｆナンバー２．９２の光学系である。尚、ここで至近距離とは撮像倍率−１．００のときである。これは以下全て同じである。
図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の光学系の無限遠に合焦時と近距離に合焦時のレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は、実施例２の像ぶれ補正を行わない非防振時における無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における縦収差図である。図７（Ａ）、（Ｂ）は、実施例２の非防振時における無限遠に合焦時と至近距離に合焦時における横収差図である。
図８（Ａ）、（Ｂ）は、実施例２の画面中心の入射光の角度が０．４度変化した際に、結像位置の変化を補正するように像ぶれ補正レンズ群を偏芯した際の、無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における横収差図である。実施例２は撮像画角３８．６度、Ｆナンバー３．６０の光学系である。
図９（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の光学系の無限遠に合焦時と近距離に合焦時のレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）は、実施例３の像ぶれ補正を行わない非防振時における無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における縦収差図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）は、実施例３の非防振時における無限遠に合焦時と至近距離に合焦時における横収差図である。
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、実施例３の画面中心の入射光の角度が０．４度変化した際に、結像位置の変化を補正するように像ぶれ補正レンズ群を偏芯した際の、無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における横収差図である。実施例３は撮像画角３１．７８度、Ｆナンバー３．６０の光学系である。
図１３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例４の光学系の無限遠に合焦時と近距離に合焦時のレンズ断面図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）は、実施例４の像ぶれ補正を行わない非防振時における無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における縦収差図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）は、実施例４の非防振時における無限遠に合焦時と至近距離に合焦時における横収差図である。
図１６（Ａ）、（Ｂ）は、実施例４の画面中心の入射光の角度が０．４度変化した際に、結像位置の変化を補正するように像ぶれ補正レンズ群を偏芯した際の、無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における横収差図である。実施例４は撮像画角４２．４８度、Ｆナンバー２．９１の光学系である。
図１７（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例５の光学系の無限遠に合焦時と近距離に合焦時のレンズ断面図である。図１８（Ａ）、（Ｂ）は、実施例５の像ぶれ補正を行わない非防振時における無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における縦収差図である。図１９（Ａ）、（Ｂ）は、実施例５の非防振時における無限遠に合焦時と至近距離に合焦時における横収差図である。
図２０（Ａ）、（Ｂ）は、実施例５の画面中心の入射光の角度が０．４度変化した際に、結像位置の変化を補正するように像ぶれ補正レンズ群を偏芯した際の、無限遠に合焦時と、至近距離に合焦時における横収差図である。実施例５は撮像画角４９．７度、Ｆナンバー２．９０の光学系である。図２１は本発明の撮像装置の要部概略図である。
各実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、銀塩フィルムカメラなどの撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。なお、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。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。
ＬＡは光学系であり、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、負の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３より成っている。第１レンズ群Ｂ１は、物体側から像側へ順に配置された、像ぶれ補正（防振）に際して不動である負の屈折力の１Ａ群Ｂ１ａと、像ぶれ補正に際して移動する正の屈折力の１Ｂ群Ｂ１ｂと、像ぶれ補正に際して不動の１Ｃ群Ｂ１ｃより構成されている。
ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りであり、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の間に配置されている。開口絞りＳＰは後述する数値データでは第１レンズ群Ｂ１と一体的に移動する。即ち第１レンズ群Ｂ１は最も像側に開口絞りを有する。撮像時にＦナンバーを調整（変更）するため、開口絞りＳＰの径は電気的もしくはメカ的に可変である。ＦＳはフレアカット絞りであり、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３の間に配置されている。フレアカット絞りＦＳは後述する数値データでは第２レンズ群Ｂ２と一体的に移動する。即ち第２レンズ群Ｂ２は最も像側にフレアーカット絞りを有する。フレアーカット絞りＦＳは、フレアおよびゴーストを防ぐための絞りであり、開口径は固定である。フレアカット絞りＦＳは第２レンズ群Ｂ２と同一の軌跡で移動する。
ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。また、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。フォーカスに関する矢印は無限遠から至近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。
各実施例の収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、近軸光線による撮像画角である。球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図においてＳはｄ線におけるサジタル像面、Ｍ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ｇはｇ線である。
本発明の光学系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Ｂ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｂ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３より構成される。第２レンズ群Ｂ２でフォーカシングを行う。第２レンズ群Ｂ２の物体側と像側へ、それぞれ正の屈折力のレンズ群を配置することで、第２レンズ群のレンズ有効径を小さくしている。また、こうした屈折力配置をとることで、無限遠に合焦時から近距離に合焦時の際に第２レンズ群Ｂ２が移動する距離も小さくなるようにしている。
さらに、第１レンズ群Ｂ１は物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の１Ａ群Ｂ１ａと、正の屈折力の１Ｂ群Ｂ１ｂと、１Ｃ群Ｂ１ｃとを有している。１Ｂ群Ｂ１ｂは光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して像ぶれ補正、即ち防振を行う像ぶれ補正レンズ群（防振レンズ群）である。
１Ａ群Ｂ１ａが負の屈折力を有することで、光学系の入射瞳を短くして、結果として１Ｂ群Ｂ１ｂのレンズ有効径、すなわち像ぶれ補正レンズ群のレンズ有効径を小さくしている。また、正の屈折力の１Ｂ群Ｂ１ｂで像ぶれ補正することで、像ぶれ補正時における画面周辺の光学性能を良好に維持している。
光学系ＬＡを、物体側から像側へ順に、正、負、正の屈折力のレンズ群配置であって、負の屈折力の第２レンズ群Ｂ２でフォーカシングを行うことで、全系の小型化を図っている。更に、正の屈折力の第１レンズ群Ｂ１が１Ａ群Ｂ１ａ、１Ｂ群Ｂ１ｂ、１Ｃ群Ｂ１ｃの部分群を有し、正の屈折力の１Ｂ群Ｂ１ｂで像ぶれ補正する。これにより、光学系の小型化を図りつつ、像ぶれ補正を行わないときと像ぶれ補正をするとき（非防振時・防振時）の光学性能を良好に補正している。
尚、フォーカシングに際して第１レンズ群Ｂ１と第３レンズ群Ｂ３は不動である。第２レンズ群Ｂ２は正レンズと負レンズを接合した接合レンズよりなり、これによってフォーカシングに際しての色収差の変動を軽減している。無限遠に合焦しているときにおける第１レンズ群Ｂ１の最も物体側のレンズ面から像面までの距離（レンズ全長）をＤＬとする。無限遠に合焦しているときにおける１Ｂ群Ｂ１ｂの最も物体側のレンズ面から像面までの距離をＤＢとする。
このとき、
０．７８＜ＤＢ／ＤＬ＜０．９５ ・・・（１）
なる条件式を満たす。なお、最終レンズの像側に実質的に屈折力を有さない光学部材、たとえばカバーガラスやローパスフィルタ等が配置されているときは、それらの空気換算長を用いる。同様に、１Ｂ群Ｂ１ｂの物体側のレンズ面から像面までの距離についても、ローパスフィルタ等の屈折力を有さない部材が配置されているときは、それらの空気換算長を用いる。
条件式（１）は、１Ｂ群Ｂ１ｂ（像ぶれ補正レンズ群）の光軸上の位置を規定する式である。条件式（１）の下限値を下回ると、１Ｂ群Ｂ１ｂは、より像側に近い位置に配置される。こうした光学配置では、像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持することは容易であるが、１Ｂ群Ｂ１ｂの有効径が大きくなってしまい、光学系の小型化が困難となる。
また、条件式（１）の上限値を上回ると、１Ｂ群Ｂ１ｂが物体側に近づきすぎてしまい、１Ｂ群Ｂ１ｂの有効径が軸外光で決定されるため、有効径が大きくなってしまう。加えて、１Ｂ群Ｂ１ｂを通過する際の軸外光束の入射高の絶対値も大きくなるため、像ぶれ補正時（防振時）に軸外収差（特に像面湾曲や歪曲収差）が多く発生しやすく、像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持することが困難になってしまう。条件式（１）を満たすことで、像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持しつつ、全系の小型化を容易にしている。
以上のように本発明によれば、各レンズ群の配置を適切にし、条件式（１）を満たすことにより、優れた画質を有しながらも全系が小型である光学系を得ることができる。
本発明において、更に好ましくは次の条件式を１つ満足するのが良い。光学系ＬＡの焦点距離をｆ、第３レンズ群Ｂ３の焦点距離をｆ３とする。１Ｃ群Ｂ１ｃは、正の屈折力を有する。１Ｃ群Ｂ１ｃの焦点距離をｆ１Ｃとする。第２レンズ群Ｂ２の焦点距離をｆ２とする。無限遠に合焦しているときにおける第２レンズ群Ｂ２の横倍率をβ２、無限遠に合焦しているときにおける第３レンズ群Ｂ３の横倍率をβ３とする。１Ｂ群Ｂ１ｂは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬＩＳを有する。
好ましくは１Ｂ群Ｂ１ｂは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬＩＳより構成されるのが良い。正レンズＬＩＳの材料の屈折率をＮｄ＿ＬＩＳとする。最至近距離物体に合焦しているときにおける全系の横倍率をβとする。但し、最至近距離物体とは撮像倍率−１ａのときである。
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。
０．２＜ｆ３／ｆ＜５．０ ・・・（２）
０．１＜ｆ１Ｃ／ｆ＜３．０ ・・・（３）
０．１＜｜ｆ２｜／ｆ＜３．０ ・・・（４）
｜（１−β２2）×（β３2）｜＞２．０ ・・・（５）
Ｎｄ＿ＬＩＳ＞１．７０ ・・・（６）
−β＞０．４９ ・・・（７）
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（２）は、第３レンズ群Ｂ３の正の屈折力を規定する。条件式（２）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｂ３の正の屈折力が弱すぎてフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｂ２の小型化が困難になる。また、条件式（２）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｂ２の小型化は容易になるが、第３レンズ群Ｂ３の正の屈折力が強くなりすぎてしまい、フォーカシングに際してコマ収差や非点隔差が増大する。そしてこれらの諸収差のフォーカシングに際しての変動を抑えるのが困難になる。
条件式（２）を満たすことで、全系の光学系を図りつつ、高い光学性能の確保が容易になる。また、本発明の光学系において、第１レンズ群Ｂ１内の部分レンズ群である１Ｃ群Ｂ１ｃが正の屈折力を有することで、負の屈折力の１Ａ群Ｂ１ａで発生する球面収差やコマ収差を補正することが容易となり、優れた光学性能を得ることができる。
条件式（３）は、１ＣレンズＢ１ｃの正の屈折力を規定する。条件式（３）の上限値を上回ると、１ＣレンズＢ１ｃの正の屈折力が弱すぎて、第１レンズ群Ｂ１全体での屈折力を維持するためには１Ｂ群Ｂ１ｂの正の屈折力を強くせざるをえない。１Ｂ群Ｂ１ｂの正の屈折力を強くすると、防振敏感度を大きくすることは容易になるが、像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持することが困難になる。ここで、防振敏感度とは、像ぶれ補正用の１Ｂ群Ｂ１ｂの光軸と垂直方向の移動量に対する、像高０ｍｍ（画面中心）に結像する光線の入射側の主光線の角度変化を意味する。
また、条件式（３）の下限値を下回ると、１Ｃ群Ｂ１ｃの正の屈折力が強くなりすぎる。本発明の光学系においては、軸上光束は１Ｃ群Ｂ１ｃ内で最も高い位置を通過するため、１Ｃ群Ｂ１ｃで球面収差が多く発生するという特徴がある。そのため、１Ｃ群Ｂ１ｃの正の屈折力が強すぎると、球面収差が増加し、フォーカシングに際して球面収差の変動も大きくなってしまい、物体距離全域での高い光学性能を得るのが困難になる。従って、条件式（３）を満たすことで、像ぶれ補正時及び像ぶれ補正しないとき（非防振時および防振時）の光学性能を良好に維持するのが容易になる。
条件式（４）は、第２レンズ群Ｂ２の負の屈折力を規定する。条件式（４）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｂ２の負の屈折力が弱すぎて無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第２レンズ群Ｂ２の移動距離が大きくなってしまい、光学系の小型化が困難になる。
また、条件式（４）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｂ２の負の屈折力が強くなりすぎ、倍率色収差や歪曲収差が増大し、これらの諸収差のフォーカシングに際しての変動が大きくなってしまい、物体距離全域での高い光学性能を得るのが困難になる。条件式（４）を満たすことで、光学系の小型化および全物体距離において高い光学性能を得るのが容易になる。
条件式（５）は、第２レンズ群Ｂ２のフォーカス敏感度（フォーカスレンズ群が光軸方向に単位量移動した際の、像面位置の移動量の比）を規定する。第３レンズ群Ｂ３を有する光学系における第２レンズ群Ｂ２のフォーカス敏感度は、
｜（１−β２2）×（β３2）｜
で表される。条件式（５）の下限値を下回ると、フォーカス敏感度が低くなる。そのため、近距離の撮像の際のフォーカスレンズ群の移動距離が大きくなってしまい、光学系の小型化が困難になる。従って、条件式（５）を満たすことで、光学系の小型化が容易になる。
条件式（６）は、１Ｂ群Ｂ１ｂ（像ぶれ補正レンズ群）に含まれる正レンズＬＩＳの材料の屈折率を規定する。条件式（６）の下限値を下回ると、像ぶれ補正時に発生する（変化する）像面湾曲や非点隔差を小さくすることが困難になる。加えて、同じ屈折力を有するために必要なレンズの厚さ（中心肉厚）が厚くなってしまい、レンズの軽量化が困難になる。条件式（６）を満たすことで、レンズの小型化および像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持するのが容易になる。
条件式（７）は、近距離に合焦しているときの像倍率の絶対値（いわゆる最大撮影倍率）を規定する。この条件式（７）の下限値を下回ると、マクロレンズとしての効果の発揮が困難となる。また、本発明においては、１Ｂ群Ｂ１ｂ（即ち像ぶれ補正レンズ群）に含まれる正レンズＬＩＳは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。
正レンズＬＩＳが両凸形状であったり、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であったりすると、像ぶれ補正時にコマ収差が多く発生し、コマ収差の発生を抑えることが困難と成ってしまうため好ましくない。従って、正レンズＬＩＳが物体側に凹面を向けたメニスカス形状であることで、像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持するのが容易になる。
更に、本発明においては、１Ｂ群Ｂ１ｂは１枚のレンズ（即ち、レンズＬＩＳのみ）で構成されることが好ましい。１Ｂ群Ｂ１ｂが２枚以上のレンズで構成されると、１Ｂ群Ｂ１ｂが重量化・大型化してしまい、光学系の小型化が困難になる。
また、本発明においては、フォーカシングに際して、第１レンズ群Ｂ１が不動であることが好ましい。フォーカシング時に第２レンズ群Ｂ２だけでなく第１レンズ群Ｂ１も駆動させると、物体距離変動時の光学性能の確保の点では優位である。しかしながら、第２レンズ群Ｂ２に対して有効径が大型で重量も重い第１レンズ群Ｂ１を移動させるための駆動機構が新たに必要となり、光学系の小型化が困難になる。
同様に、本発明においては、フォーカシングに際して、第３レンズ群Ｂ３が不動であることが好ましい。フォーカシング時に第２レンズ群Ｂ２だけでなく第３レンズ群Ｂ３も駆動させると、物体距離変動時の光学性能の確保の点では優位である。しかしながら、第２レンズ群Ｂ２に対して有効径が大型で重量も重い第３レンズ群Ｂ３を移動させるための駆動機構が新たに必要となり、光学系の小型化が困難になる。
以上のように本発明によれば、優れた画質を有しながらも全系が小型である、防振機能付き光学系を得ることができる。
更に好ましくは条件式（１）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．８０＜ＤＢ／ＤＬ＜０．９３ ・・・（１ａ）
０．７＜ｆ３／ｆ＜３．０ ・・・（２ａ）
０．３＜ｆ１Ｃ／ｆ＜１．０ ・・・（３ａ）
０．４＜ｆ２／ｆ＜１．５ ・・・（４ａ）
｜（１−β２2）×（β３2）｜＞２．５ ・・・（５ａ）
Ｎｄ＿ＬＩＳ＞１．７４ ・・・（６ａ）
−β＞０．６９ ・・・（７ａ）
更に好ましくは条件式（１ａ）乃至（７ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．８４＜ＤＢ／ＤＬ＜０．９２ ・・・（１ｂ）
１．０＜ｆ３／ｆ＜１．８ ・・・（２ｂ）
０．５＜ｆ１Ｃ／ｆ＜０．７ ・・・（３ｂ）
０．６＜ｆ２／ｆ＜１．０ ・・・（４ｂ）
｜（１−β２2）×（β３2）｜＞２．７ ・・・（５ｂ）
Ｎｄ＿ＬＩＳ＞１．７６ ・・・（６ｂ）
−β＞０．９５ ・・・（７ｂ）
各実施例において１ＡレンズＢ１ａ群は正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されている。又は１Ａ群Ｂ１ａは負レンズと正レンズより構成されている。１Ｃ群Ｂ１ｃは負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成されている。第３レンズ群Ｂ３は正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されている。又は第３レンズ群Ｂ３は１枚の正レンズより構成されている。又は第３レンズ群Ｂ３は負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成されている。以上のように各レンズ群を構成することにより、高い光学性能を有した光学系を得ている。
本発明の光学系を有する撮像装置について図２１を用いて説明する。図２１において、１０は実施例１乃至５のいずれか１つの光学系１を有する撮像光学系である。
撮像光学系１０は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体である。カメラ本体２０はクイックリターンミラー３、焦点板４、ペンタダハプリズム５、接眼レンズ６、像を受光する撮像素子７等によって構成されている。クイックリターンミラー３は、撮像光学系１０からの光束を上方に反射する。焦点板４は撮像光学系１０の像形成位置に配置されている。ペンタダハプリズム５は焦点板４に形成された逆像を正立像に変換する。観察者は、その正立像を、接眼レンズ６を介して観察する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。たとえば、本実施例は屈折光学素子（いわゆるレンズ）のみで構成されているが、回折光学素子を有した光学系であっても良い。また、各実施例では第２レンズ群内にフレアカット絞りＦＳを有しているが、別のレンズ群内にフレアカット絞りＦＳを有していても構わないし、フレアカット絞りＦＳを一切有していなくても構わない。また、フレアカット絞りＦＳの開口径が一定であっても構わない。
次に本発明の光学系の実施例１乃至５に対応する数値データ１乃至５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番目のレンズ厚または空気間隔、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が変化したときの値である。βは横倍率、ＢＦはバックフォーカスを示す。数値データにおいて面番号ｒ４は設計上用いたダミー面である。
また、非球面形状は、光の進行方向を正、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量として、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）×（ｈ／ｒ）2｝1/2］＋Ａ４×ｈ4＋Ａ６
×ｈ6＋Ａ８×ｈ8＋Ａ１０×ｈ10
なる式で表している。なお、数値の「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±XX」を意味している。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を（表１）、（表２）に示す。
［数値データ１］
面データ
面番号 r d nd νd
1 34.165 2.48 1.85478 24.8
2 3300.513 1.00 1.48749 70.2
3 10.582 5.90
4 ∞ 2.59
5 -125.841 2.25 1.80400 46.6
6 -37.952 4.58
7 -15.269 0.90 1.85478 24.8
8 59.190 4.63 1.78590 44.2
9 -19.645 0.18
10* 40.662 5.98 1.58313 59.4
11* -17.849 0.50
12(絞り) ∞ (可変)
13 -98.208 2.15 1.95906 17.5
14 -23.966 0.50 1.80610 33.3
15 21.148 5.43
16 ∞ (可変) （フレアカット絞り）
17 99.857 7.67 1.62299 58.2
18 -19.603 1.10 1.67270 32.1
19 -33.023 35.46
像面 ∞
非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000, A 4=-9.11209e-006, A 6=-7.29675e-008, A 8= 6.77260e-010
第11面
K = 0.00000e+000, A 4= 2.71641e-005, A 6=-5.37377e-008, A 8= 7.10081e-010

各種データ
焦点距離 36.1
Fナンバー 2.92
半画角（度） 20.73
像高 13.66
レンズ全長 98.76
BF 35.46

無限遠合焦時 近接合焦時
β 0.00 -1.00
d12 3.08 14.68
d16 12.37 0.77
［数値データ２］
面データ
面番号 r d nd νd
1 22.682 2.75 1.85478 24.8
2 117.687 0.80 1.49700 81.5
3 8.410 6.29
4 -72.828 1.85 1.77250 49.6
5 -29.290 4.13
6 -13.251 0.80 1.78472 25.7
7 202.287 4.04 1.59522 67.7
8 -14.603 0.15
9* 43.892 4.62 1.58313 59.4
10* -15.067 0.50
11(絞り) ∞ (可変)
12 -558.242 1.31 1.95906 17.5
13 -47.028 0.55 1.80100 35.0
14 19.493 10.16
15 ∞ (可変) （フレアカット絞り）
16 674.652 4.90 1.62299 58.2
17 -32.728 34.46
像面 ∞
非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000, A4=-2.74861e-005, A6=-8.78159e-008
第10面
K = 0.00000e+000, A4= 2.05951e-005, A6=-8.41224e-008, A8= 6.16965e-010, A10=-3.37403e-012

各種データ
焦点距離 39.00
Fナンバー 3.60
半画角（度） 19.30
像高 13.66
レンズ全長 94.52
BF 34.46

無限遠合焦時 近接合焦時
β 0.00 -1.00
d11 2.03 12.29
d15 15.17 4.91
［数値データ３］
面データ
面番号 r d nd νd
1 26.250 2.60 1.85478 24.8
2 50.631 0.20
3 43.293 0.80 1.53775 74.7
4 11.424 8.10
5 -186.996 2.34 1.77250 49.6
6 -38.655 5.77
7 -14.980 0.80 1.78472 25.7
8 554.539 4.68 1.69680 55.5
9 -19.196 0.15
10* 55.068 5.00 1.58313 59.4
11* -18.319 0.50
12(絞り) ∞ (可変)
13 -161.193 1.63 1.95906 17.5
14 -49.264 0.60 1.61340 44.3
15 19.274 12.00
16 ∞ (可変) （フレアカット絞り）
17 -123.248 5.08 1.62299 58.2
18 -23.813 1.30 1.85478 24.8
19 -29.552 38.53
像面 ∞
非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000, A 4=-9.97720e-006, A 6= 4.05621e-009
第11面
K = 0.00000e+000, A 4= 1.86618e-005, A 6= 1.60228e-008, A 8= 3.81452e-011, A10= 1.61469e-013

各種データ
焦点距離 48.00
Fナンバー 3.60
半画角（度） 15.89
像高 13.66
レンズ全長 109.40
BF 38.53

無限遠合焦時 近接合焦時
β 0.00 -1.00
d12 1.84 14.32
d16 17.48 5.00
［数値データ４］
面データ
面番号 r d nd νd
1 25.024 3.34 1.85478 24.8
2 215.666 0.90 1.53775 74.7
3 9.448 8.38
4 -93.499 1.81 1.77250 49.6
5 -32.555 4.15
6 -16.325 0.81 1.85478 24.8
7 44.167 4.59 1.62299 58.2
8 -21.723 0.15
9* 65.204 4.76 1.76802 49.2
10* -17.392 0.50
11(絞り) ∞ (可変)
12 -171.676 1.37 1.95906 17.5
13 -45.565 0.50 1.74950 35.3
14 21.599 5.87
15 ∞ (可変) （フレアカット絞り）
16 68.834 1.00 1.72916 54.7
17 30.368 7.59 1.58913 61.1
18 -35.497 34.20
像面 ∞
非球面データ
第 9面
K = 0.00000e+000, A 4=-1.48394e-005, A 6=-2.45021e-008, A 8=-8.09030e-012
第10面
K = 0.00000e+000, A 4= 1.43684e-005, A 6=-1.01780e-008

各種データ
焦点距離 35.14
Fナンバー 2.91
半画角（度） 21.24
像高 13.66
レンズ全長 98.51
BF 34.20

無限遠合焦時 近接合焦時
β 0.00 -1.00
d11 2.85 16.19
d15 15.75 2.41
［数値データ５］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 -4194.588 0.90 1.58313 59.4
2* 12.393 3.02
3 20.841 3.33 1.78472 25.7
4 66.642 6.65
5 -171.874 1.85 1.77250 49.6
6 -43.192 6.29
7 -11.496 0.90 1.74000 28.3
8 24.373 5.33 1.78800 47.4
9 -20.469 0.15
10* 26.872 4.99 1.58313 59.4
11* -17.651 1.00
12(絞り) ∞ (可変)
13 -213.174 1.89 1.95906 17.5
14 -23.915 0.50 1.91082 35.3
15 21.448 4.70
16 ∞ (可変) （フレアカット絞り）
17 91.698 1.00 1.85478 24.8
18 35.217 6.11 1.58913 61.1
19 -27.016 34.99
像面 ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000, A 4=-4.83953e-005, A 6=-2.97431e-007, A 8= 3.94296e-010, A10=-1.56387e-011
第10面
K = 0.00000e+000, A 4=-1.95347e-005, A 6=-1.31133e-008, A 8= 2.95818e-010
第11面
K = 0.00000e+000, A 4= 5.11340e-005, A 6=-3.74721e-008, A 8= 5.01974e-010

各種データ
焦点距離 29.50
Fナンバー 2.90
半画角（度） 24.85
像高 13.66
レンズ全長 94.63
BF 34.99

無限遠合焦時 近接合焦時
β 0.00 -1.00
d12 1.40 9.66
d16 9.63 1.37
Ｂ１ 第１レンズ群 Ｂ２ 第２レンズ群 Ｂ３ 第３レンズ群
Ｂ１ａ １Ａ群 Ｂ１ｂ １Ｂ群 Ｂ１ｃ １Ｃ群
ＳＰ 開口絞り ＬＩＳ 像ぶれ補正レンズ（防振レンズ群）

Claims (15)

  1. 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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
    無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群が像側へ移動し、
    前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、像ぶれ補正に際して不動の負の屈折力の１Ａ群と、像ぶれ補正に際して移動する正の屈折力の１Ｂ群と、像ぶれ補正に際して不動の１Ｃ群より構成され、
    前記１Ｂ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズを有し、
    無限遠に合焦しているときにおける前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をＤＬ、無限遠に合焦しているときにおける前記１Ｂ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離をＤＢとするとき、
    ０．７８＜ＤＢ／ＤＬ＜０．９５
    なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
  2. 前記光学系の焦点距離をｆ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
    ０．２＜ｆ３／ｆ＜５．０
    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。
  3. 前記１Ｃ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
  4. 前記光学系の焦点距離をｆ、前記１Ｃ群の焦点距離をｆ１Ｃとするとき、
    ０．１＜ｆ１Ｃ／ｆ＜３．０
    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。
  5. 前記光学系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．１＜｜ｆ２｜／ｆ＜３．０
    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。
  6. 無限遠に合焦しているときにおける前記第２レンズ群の横倍率をβ２、無限遠に合焦しているときにおける前記第３レンズ群の横倍率をβ３とするとき、
    ｜（１−β２２）×（β３２）｜＞２．０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
  7. 前記１Ｂ群は、前記正レンズより構成されることを特徴とする請求項６に記載の光学系。
  8. 前記正レンズの材料の屈折率をＮｄ＿ＬＩＳとするとき、
    Ｎｄ＿ＬＩＳ＞１．７０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項６または７に記載の光学系。
  9. 最至近距離物体に合焦しているときにおける全系の横倍率をβとするとき、
    −β＞０．４９
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
  10. フォーカシングに際して、前記第１レンズ群は不動であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
  11. フォーカシングに際して、前記第３レンズ群は不動であ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。
  12. 前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成され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。
  13. 前記第１レンズ群は、前記第１レンズ群の最も像側に配置された開口絞りを有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。
  14. 前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も像側に配置された、開口径が一定又は可変のフレアカット絞りを有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系。
  15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光学系と、前記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。
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