JP7183456B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は光学系及びそれを有する撮像装置に関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。

焦点距離の長い撮影光学系として、物体側に正の屈折力の光学系を配置し、像側に負の屈折力の光学系を配置した、いわゆるテレフォトタイプの撮影光学系が知られている。テレフォトタイプの撮影光学系は、例えば単焦点の超望遠レンズに用いられている。

超望遠レンズでは、一般に、焦点距離が長くなるにつれて軸上色収差や倍率色収差が多く発生する。これらの色収差を良好に補正するための手法として、物体側に配置されるレンズの枚数を増やし、各レンズに色収差の補正作用を分担させることが知られている。しかしながら、超望遠レンズの物体側に配置されるレンズは有効径が大きくなりやすく、上述した手法により色収差の補正を図ると撮影光学系の重量が増大してしまう。

特許文献１の撮影光学系では、最も物体側から連続して、低分散かつ異常分散性を有する材料から形成された正レンズを配置することで、軸上色収差や倍率色収差の補正を図っている。

特開２０１５－２１５５６１号公報

特許文献１に記載の光学系では、低分散かつ異常分散性を有する材料から形成された正レンズをできる限り物体側に配置することで色収差の補正を図っているが、これらの正レンズは有効径が大きくなるため、光学系を十分に軽量化することができていない。

光学系の更なる軽量化を実現するためには、正レンズのみならず、負レンズについても適切な材料や配置を見出すことが重要である。

本発明は、小型であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された光学系及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、第３レンズ群から構成され、無限遠から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、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、 前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズＧ１ｐと、前記正レンズＧ１ｐの像側に隣接して配置されたレンズＧ２と、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの中で最も物体側に配置された負レンズＧ１ｎを含み、前記第２レンズ群は１枚の負レンズから成り、前記光学系のバックフォーカスをＢＦ、前記正レンズＧ１ｐの焦点距離をｆＧ１ｐ、前記負レンズＧ１ｎの焦点距離をｆＧ１ｎ、前記負レンズＧ１ｎの材料のアッベ数をνｄＧ１ｎ、部分分散比をθｇＦＧ１ｎ、前記レンズＧ２の材料のアッベ数をνｄＧ２、部分分散比をθｇＦＧ２としたとき、
０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１ｐ＜０．１４
２．００＜｜ｆＧ１ｐ／ｆＧ１ｎ｜＜１０．００
２０．０＜νｄＧ１ｎ＜４０．０
－０．１０００＜θｇＦＧ１ｎ－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ１ｎ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ１ｎ^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ１ｎ＋０．７２６８）＜－０．００１０
０．０１００＜θｇＦＧ２－（－１．６６５×１０ ^－７ ×νｄＧ２ ^３ ＋５．２１３×１０ ^－５ ×νｄＧ２ ^２ －５．６５６×１０ ^－３ ×νｄＧ２＋０．７２６８）＜０．１０００
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、小型であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された光学系を得ることができる。

実施例１の光学系のレンズ断面図である。 無限遠に合焦しているときにおける実施例１の光学系の収差図である。 実施例２の光学系のレンズ断面図である。 無限遠に合焦しているときにおける実施例２の光学系の収差図である。 実施例３の光学系のレンズ断面図である。 無限遠に合焦しているときにおける実施例３の光学系の収差図である。 撮像装置の要部概略図である。

以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各実施例の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群から構成される。フォーカシングに際して第２レンズ群が移動し、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、３、５は、それぞれ実施例１乃至３の光学系の断面図である。各実施例の光学系はビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。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、ｊを物体側から像側へのレンズ群の順番とするとＢｊは第ｊレンズ群を示す。

各実施例において、ＳＰは開口絞りである。各実施例の光学系では、開口絞りＳＰは、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。

ＩＰは像面である。ビデオカメラやデジタルカメラの撮像光学系として光学系を使用する際には、像面ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった固体撮像素子（光電変換素子）に相当する。銀塩フィルムカメラの撮像光学系として各実施例の光学系を使用する際には、像面ＩＰはフィルム面に相当する。

図２、４、６は、それぞれ無限遠合焦時の実施例１乃至３の光学系の収差図である。

球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差を示している。非点収差図においてＳはサジタル像面における非点収差量、Ｍはメリディオナル像面における非点収差量を示している。歪曲収差はｄ線について示している。色収差図ではｇ線における色収差を示している。ωは撮像半画角である。

各実施例の光学系では、レンズ断面図中の矢印で示すように、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が像側へ移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。すなわち、各実施例の光学系において第２レンズ群Ｂ２がフォーカス群に相当する。

また、各実施例の光学系では、光学系の一部のレンズを防振群として、防振群を光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより結像位置を変化させることができる。これにより像ぶれ補正を行うことができる。第１レンズ群Ｂ１、第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３のいずれかのレンズ群を防振群としても良いし、特定のレンズ群に含まれる一部のレンズを防振群としても良い。

各実施例の光学系では、第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズに、高分散かつ異常分散性の高い材料を用いることで色収差を良好に補正している。従来の超望遠レンズでは、第１レンズ群Ｂ１に含まれる正レンズの材料を適切に設定することで色収差の発生量を低減させており、第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズによる色収差の補正効果は十分ではなかった。そこで、各実施例の光学系では、第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズに高分散かつ異常分散性の高い材料を用いることで、第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズにおける色収差の補正効果を高め、光学系全体での色収差を良好に補正している。

ここで、光学系における色収差の補正に関連するパラメータとして、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦが知られている。ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄとするとき、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦはそれぞれ、以下の式で表される。
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）

一般に、全体として正の屈折力を有するレンズ群の中に配置された負レンズの材料として高分散の材料を用いることで、１次の色収差の補正効果を得ることができる。また、全体として正の屈折力を有するレンズ群の中に配置された負レンズの材料として異常分散性の高い材料を用いることで、２次の倍率色収差を良好に補正することができる。

ここで、レンズに用いられる材料の異常分散性について説明する。本願明細書では、異常分散性の強さの指標ΔθｇＦを以下の式で定義する。
ΔθｇＦ＝θｇＦ－（－１．６６５×１０^－７×νｄ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄ^２－５．６５６×１０^－３×νｄ＋０．７２６８）

多くの光学材料では、ΔθｇＦの値はゼロ近傍の値となる。ΔθｇＦの値がゼロから離れるほど、異常分散性の高い材料となる。

光学系のバックフォーカスをＢＦ、第１レンズ群Ｂ１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Ｇ１ｐの焦点距離をｆＧ１ｐとする。また、第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズの中で最も物体側に配置された負レンズＧ１ｎの焦点距離、アッベ数、部分分散比をそれぞれｆＧ１ｎ、νｄＧ１ｎ、θｇＦＧ１ｎとしたとき、各実施例の光学系は、以下の式（１）乃至（４）を満足する。
０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１ｐ＜０．１４ （１）
２．００＜｜ｆＧ１ｐ／ｆＧ１ｎ｜＜１０．００ （２）
２０．００＜νｄＧ１ｎ＜４０．００ （３）
－０．１０００＜θｇＦＧ１ｎ－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ１ｎ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ１ｎ^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ１ｎ＋０．７２６８）＜－０．００１０ （４）

条件式（１）は、光学系のバックフォーカスと正レンズＧ１ｐの焦点距離の関係を規定するものである。条件式（１）を満たすことで、全長の短い小型な光学系を実現できる。条件式（１）の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎる結果、光学系や光学系が装着される撮像装置が光軸方向に大型化してしまうため好ましくない。また、条件式（１）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎる。この場合、光学系の最も像側に配置されるレンズの径が大きくなりすぎ、撮像装置に光学系を装着するためのマウントの径が大型化してしまう。結果として、光学系や撮像装置を小型かつ軽量に構成することが困難となる。また、条件式（１）の下限値を下回るほどにバックフォーカスを小さくしつつ光学系の最終レンズの径を小さくしようとすると、撮像素子への光線入射角が大きくなる結果、特に画像の周辺で画質が低下しやすくなるため好ましくない。

条件式（２）は、正レンズＧ１ｐの焦点距離ｆＧ１ｐと負レンズＧ１ｎの焦点距離ｆＧ１ｎの比を規定した条件式である。条件式（２）の下限値を下回って正レンズＧ１ｐの焦点距離ｆＧ１ｐが短くなると、正レンズＧ１ｐの屈折力が強くなり過ぎて、正レンズＧ１ｐにおいて軸上色収差が多く発生するため好ましくない。正レンズＧ１ｐで発生した軸上色収差を第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズで補正するためには、負レンズの枚数を増やす必要性が生じ、光学系の重量化を招くため好ましくない。

また、条件式（２）の上限値を上回って正レンズＧ１ｐの焦点距離ｆＧ１ｐが長くなると、正レンズＧ１ｐの屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、正レンズＧ１ｐにおいて光を十分に収斂させることができず、正レンズＧ１ｐの像側に配置されたレンズの有効径が大きくなり、光学系の重量化を招くため好ましくない。

条件式（３）は、負レンズＧ１ｎの材料のアッベ数νｄＧ１ｎを規定した条件式である。正の屈折力の第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズＧ１ｎの材料として、高分散の材料を用いることで１次の色収差を良好に補正することができる。条件式（３）の下限値を下回ると、負レンズＧ１ｎにおいて倍率色収差が過剰に補正されてしまうため好ましくない。また、条件式（３）の上限値を上回ると、負レンズＧ１ｎにおいて倍率色収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。

条件式（４）は、負レンズＧ１ｎの材料の異常分散性ΔθｇＦＧ１ｎを規定した条件式である。異常分散性の高い材料を用いて負レンズＧ１ｎを構成することで、２次の倍率色収差の補正効果を高めることができる。条件式（４）の下限値を下回る材料は、撮影光学系としての実用性が乏しくなる。負レンズＧ１ｎの材料として、条件式（４）の上限値を上回る材料を用いると、２次の倍率色収差を十分に補正することが困難になるため好ましくない。

なお、各実施例の光学系では光学系全体の収差補正のバランスを考慮した結果、負レンズＧ１ｎを構成する材料としてＮＢＦＤ１５（ＨＯＹＡ株式会社製。νｄ＝３３．２７、θｇＦ＝０．５８８３、ΔθｇＦ＝－０．００１９）を用いている。なお、本発明の負レンズＧ１ｎは式（３）、（４）を共に満足する材料から構成されていれば良い。式（３）、（４）を共に満たす材料としては、例えばＳ－ＬＡＨ７９（株式会社ＯＨＡＲＡ製。νｄ＝２８．２７、θｇＦ＝０．５９８０、ΔθｇＦ＝－０．００６８）がある。また、Ｓ－ＮＢＨ５６（株式会社ＯＨＡＲＡ製。νｄ＝２４．８０、θｇＦ＝０．６１２２、ΔθｇＦ＝－０．００３９）等でも良い。

各実施例では以上説明したように、条件式（１）～（４）を満足するように各要素を適切に設定している。これにより小型であり、色収差等の収差が良好に補正された光学系を得ることができる。

なお、各実施例において、好ましくは、条件式（１）～（４）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１ｐ＜０．１１ （１ａ）
２．５０＜｜ｆＧ１ｐ／ｆＧ１ｎ｜＜８．００ （２ａ）
２１．００＜νｄＧ１ｎ＜３９．００ （３ａ）
－０．０３００＜θｇＦＧ１ｎ－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ１ｎ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ１ｎ^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ１ｎ＋０．７２６８）＜－０．００１３ （４ａ）

また、さらに好ましくは、条件式（１）～（４）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．０４＜ＢＦ／ｆＧ１ｐ＜０．０９ （１ｂ）
２．２０＜｜ｆＧ１ｐ／ｆＧ１ｎ｜＜７．００ （２ｂ）
２３．００＜νｄＧ１ｎ＜３６．００ （３ｂ）
－０．００２０＜θｇＦＧ１ｎ－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ１ｎ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ１ｎ^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ１ｎ＋０．７２６８）＜－０．００１５ （４ｂ）

このように、負レンズＧ１ｎの材料として異常分散性の高い材料を用いることで、第１レンズ群Ｂ１に含まれる正レンズを比較的像側に配置することができる。これにより、第１レンズ群Ｂ１の重量を効果的に低減させることができ、光学系の小型化と色収差の良好な補正を両立させることができる。

さらに、各実施例において、次の条件式のうち１つ以上を満足することがより好ましい。
０．１３＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．５０ （５）
１．５０＜ｆＧ１ｐ／ｆＧ２＜５．００ （６）
νｄＧ２＞７３．００ （７）
０．０１００＜θｇＦＧ２－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ２^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ２^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ２＋０．７２６８）＜０．１０００（８）
０．０５＜ＢＦ／ＩＨ＜２．２０ （９）
０．０５＜ＢＦ／ｆＧ２＜０．２３ （１０）
１．０２＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．５０ （１１）

ここで、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光軸上の距離をＬＤとする。また、正レンズＧ１ｐの像側に隣接して配置されたレンズＧ２と正レンズＧ１ｐの光軸上の距離をＤ１２、レンズＧ２の焦点距離をｆＧ２、レンズＧ２の材料のアッベ数をνｄＧ２、レンズＧ２の材料の部分分散比をθｇＦＧ２とする。

また、ＩＨを最大像高とする。なお、最大像高ＩＨは、出力画像の形成に用いられる撮像素子の使用範囲の対角長の半分の長さを指す。

また、第３レンズ群Ｂ３に含まれる正レンズの内最も像側に配置された正レンズの焦点距離をｆＧｋｐ、第３レンズ群Ｂ３に含まれる負レンズの内最も像側に配置された負レンズの焦点距離をｆＧｋｎとする。

条件式（５）は、正レンズＧ１ｐと、正レンズＧ１ｐの像側に隣接して配置されたレンズＧ２との光軸上の距離Ｄ１２と、レンズ全長ＬＤの比を規定した式である。条件式（５）の下限値を下回って、正レンズＧ１ｐとレンズＧ２の距離Ｄ１２が短くなると、レンズＧ２の有効径が大きくなり、レンズＧ２の重量が増大するため好ましくない。条件式（５）の上限値を上回って、正レンズＧ１ｐとレンズＧ２の距離Ｄ１２が長くなると、正レンズＧ１ｐで発生する球面収差や色収差をレンズＧ２以降のレンズで補正することが困難になるため好ましくない。

また、レンズＧ２は、正の屈折力を有することが好ましい。光学系の最も物体側から連続して２枚の正レンズを配置することで、レンズを通過する光線を大きく収斂させることができ、結果として、レンズＧ２よりも像側に配置されるレンズの有効径を小さくすることができる。これにより、光学系全系のさらなる軽量化を実現することができる。

条件式（６）は、正レンズＧ１ｐの焦点距離ｆＧ１ｐとレンズＧ２の焦点距離ｆＧ２の比を規定した条件式である。条件式（６）の下限値を下回って正レンズＧ１ｐの焦点距離ｆＧ１ｐが短くなると、正レンズＧ１ｐの屈折力が強くなり過ぎて、正レンズＧ１ｐにおいて軸上色収差が多く発生するため好ましくない。正レンズＧ１ｐで発生した軸上色収差を第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズで補正するためには、負レンズの枚数を増やす必要性が生じ、光学系の重量化を招くため好ましくない。

また、条件式（６）の上限値を上回って正レンズＧ１ｐの焦点距離ｆＧ１ｐが長くなると、正レンズＧ１ｐの屈折力が弱くなり過ぎる。その結果、正レンズＧ１ｐにおいて光を十分に収斂させることができず、正レンズＧ１ｐの像側に配置されたレンズの有効径が大きくなり、光学系の重量化を招くため好ましくない。

条件式（７）は、レンズＧ２の材料のアッベ数νｄＧ２を規定する条件式である。条件式（７）の下限値を下回って、アッベ数νｄＧ２が小さくなると、レンズＧ２において色収差が多く発生するため好ましくない。

条件式（８）は、レンズＧ２の材料の異常分散性を規定した条件式である。異常分散性の高い材料を用いてレンズＧ２を構成することで、２次の倍率色収差の補正効果を高めることができる。条件式（８）の下限値を下回る材料は、撮影光学系に用いられる光学材料としての実用性が乏しくなる。レンズＧ２の材料として、条件式（８）の上限値を上回る材料を用いると、２次の倍率色収差を十分に補正することが困難になるため好ましくない。

なお、各実施例の光学系では光学系全体の収差補正のバランスを考慮した結果、レンズＧ２を構成する材料としてＦＣＤ１００（ＨＯＹＡ株式会社製。νｄ＝９５．１０、θｇＦ＝０．５３３４、ΔθｇＦ＝０．０１６２）を用いている。なお、式（３）、（４）を共に満たす他の材料としては、例えばＳ－ＦＰＬ５３（株式会社ＯＨＡＲＡ製。νｄ＝９４．９３、θｇＦ＝０．５３４０、ΔθｇＦ＝０．０１６８）がある。また、Ｓ－ＦＰＬ５１（株式会社ＯＨＡＲＡ製。νｄ＝８１．５４、θｇＦ＝０．５３７５、ΔθｇＦ＝０．０１６８）等でも良い。

条件式（９）は、光学系のバックフォーカスと最大像高との関係式である。条件式（９）の上限値を上回ると、全長が長くなりすぎて、光学系を保持するメカ部材（鏡筒等）の重量が大きくなってしまい、光学系の軽量化が困難になる。また、条件式（９）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎる。この場合、光学系の最も像側に配置されるレンズの径が大きくなりすぎ、撮像装置に光学系を装着するためのマウントの径が大型化してしまう。結果として、光学系や撮像装置を小型かつ軽量に構成することが困難となる。また、条件式（９）の下限値を下回るほどにバックフォーカスを小さくしつつ光学系の最終レンズの径を小さくしようとすると、撮像素子への光線入射角が大きくなる結果、特に画像の周辺で画質が低下しやすくなるため好ましくない。

条件式（１０）は、光学系のバックフォーカスとレンズＧ２の焦点距離との関係式である。条件式（１０）の上限値を上回ると、全長が長くなりすぎて、光学系を保持するメカ部材（鏡筒等）の重量が大きくなってしまい、光学系の軽量化が困難になる。また、条件式（１０）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎる。この場合、光学系の最も像側に配置されるレンズの径が大きくなりすぎ、撮像装置に光学系を装着するためのマウントの径が大型化してしまう。結果として、光学系や撮像装置を小型かつ軽量に構成することが困難となる。また、条件式（１０）の下限値を下回るほどにバックフォーカスを小さくしつつ光学系の最終レンズの径を小さくしようとすると、撮像素子への光線入射角が大きくなる結果、特に画像の周辺で画質が低下しやすくなるため好ましくない。

条件式（１１）は、第３レンズ群Ｂ３の正レンズのうち、最も像側に位置する正レンズＧｋｐと、負レンズのうち、最も像側に位置する負レンズＧｋｎの焦点距離の関係を規定したものである。条件式（１１）を満足することで、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正しつつ、光学系の全長を短縮することができる。

条件式（１１）の上限値を超える場合、光学系の全長の短縮には有利だが、歪曲収差や倍率色収差の補正が不十分となり易く好ましくない。

条件式（１１）の下限値を超えると、像面湾曲や歪曲収差が大きくなるため好ましくない。

好ましくは、条件式（５）～（１１）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．１５＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．４５ （５ａ）
１．５５＜ｆＧ１ｐ／ｆＧ２＜４．５０ （６ａ）
νｄＧ２＞８０．００ （７ａ）
０．０１２０＜θｇＦＧ２－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ２^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ２^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ２＋０．７２６８）＜０．０６００（８ａ）
０．０６＜ＢＦ／ＩＨ＜２．００ （９ａ）
０．０６＜ＢＦ／ｆＧ２＜０．２１ （１０ａ）
１．０４＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．２０ （１１ａ）

なお、さらに好ましくは、条件式（５）～（８）の数値範囲を次のように設定するのが良い。
０．１７＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．４０ （５ｂ）
１．６０＜ｆＧ１ｐ／ｆＧ２＜４．００ （６ｂ）
νｄＧ２＞９０．００ （７ｂ）
０．０１５０＜θｇＦＧ２－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ２^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ２^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ２＋０．７２６８）＜０．０１７０（８ｂ）
０．０７＜ＢＦ／ＩＨ＜１．８０ （９ｂ）
０．０７＜ＢＦ／ｆＧ２＜０．２０ （１０ｂ）
１．０６＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜１．９０ （１１ｂ）

なお、フォーカシングに際して移動する第２レンズ群Ｂ２は、１枚の負レンズから成ることが好ましい。これにより、第２レンズ群Ｂ２を駆動させるためのメカ機構の小型化や軽量化を実現できる。また、迅速なフォーカシングが容易となる。

さらに、各実施例の光学系において、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。光学系を構成するレンズ群の中で最も物体側に配置される第１レンズ群Ｂ１は、有効径が大きくなり高重量である。重量の大きい第１レンズ群Ｂ１をフォーカシングに際して移動させるためには大型の駆動機構が必要となり、光学系や光学系を含む撮像装置が重量化してしまうため好ましくない。

また、各実施例の光学系において、第３レンズ群Ｂ３は像面側から順に正レンズ、負レンズを有することが好ましい。すなわち、第３レンズ群Ｂ３は最も像側に配置された正レンズＧｋｐと、正レンズＧｋｐの物体側に隣接して配置された負レンズＧｋｎを有することが好ましい。光学系の最も像面側において、物体側から順に負レンズ、正レンズが配置された構成をとることによって、撮像面への入射角度を小さくすることが可能となる。これによって、撮像素子としてＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを用いる場合に問題となる画像周辺部での光量の低下や画質の低下を抑制できる。

また、各実施例の光学系において、第２レンズ群Ｂ２および第３レンズ群Ｂ３は共に負の屈折力を有することが好ましい。これによって、テレフォトタイプのパワー配置の傾向を強めることができ、光学系の全長を短くすることができる。

次に、実施例１から３にそれぞれ対応する数値実施例１から３を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは無限遠合焦時の第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。レンズ面の間隔変化に関しては、無限遠に合焦しているときのレンズ面の間隔と、最至近距離に合焦しているときのレンズ面の間隔を記載している。

各数値実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）は、光学系の最も像側の面から像面までの距離を、空気換算長により表したものである。

なお、各実施例において第１レンズ群Ｂ１の物体側に、レンズを保護するための保護ガラスを配置しても良い。また、最も像面側に配置されたレンズと像面の間に保護ガラスやローパスフィルタを配置しても良い。本願明細書において、光学系の最も物体側および最も像側に配置された保護ガラスやローパスフィルタなどの屈折力が極めて弱い光学部材は、光学系を構成するレンズとしては扱わないものとする。なお、「屈折力が極めて弱い」とは、焦点距離の絶対値が光学系全系の焦点距離の５倍以上である光学部材を言う。

なお、光学系と撮像素子の間に屈折力の極めて弱い光学部材が配置されている場合、バックフォーカスＢＦの値は光学系と撮像素子の間に配置された屈折力の極めて弱い光学部材を空気換算した際の値を用いる。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 208.863 12.81 1.59522 67.7 135.17
2 2382.509 111.80 134.54
3 102.362 15.74 1.43700 95.1 89.59
4 -468.113 0.00 87.76
5 -468.113 1.50 1.80610 33.3 87.76
6 114.870 2.04 83.37
7 100.771 11.33 1.43700 95.1 83.11
8 ∞ 16.95 82.34
9 82.389 5.78 1.89286 20.4 70.56
10 140.543 0.20 69.07
11 73.987 2.00 1.83400 37.2 65.93
12 42.707 11.70 1.43700 95.1 59.92
13 117.076 7.33 57.82
14(絞り) ∞ 5.00 54.98
15 2203.612 1.60 1.61800 63.4 51.02
16 70.804 55.04 48.37
17 90.626 1.40 1.89286 20.4 33.99
18 63.622 6.17 1.51742 52.4 33.76
19 -141.334 1.00 33.75
20 62.995 6.11 1.80610 33.3 33.21
21 -112.871 1.20 1.53775 74.7 32.36
22 28.360 7.05 29.59
23 -61.753 1.20 1.72916 54.7 29.57
24 49.029 1.23 30.62
25 58.720 3.29 1.65412 39.7 31.53
26 384.248 6.25 31.95
27 51.293 12.56 1.64769 33.8 36.97
28 -41.167 1.70 1.80810 22.8 36.94
29 -94.283 8.00 37.29
30 -67.868 2.00 1.85025 30.1 35.98
31 65.755 1.00 37.10
32 54.455 8.04 1.56732 42.8 38.88
33 -98.899 31.01 39.42
像面 ∞

各種データ

焦点距離 392.00
Fナンバー 2.90
画角 3.16
像高 21.64
レンズ全長 360.03
BF 31.01

入射瞳位置 379.29
射出瞳位置 -96.96
前側主点位置-429.43
後側主点位置-360.99

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 183.77 199.18 99.64 -110.90
2 15 -118.41 1.60 1.02 0.03
3 17 -2011.18 68.20 252.67 174.19

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 383.77
2 3 193.83
3 5 -114.29
4 7 230.60
5 9 213.02
6 11 -124.75
7 12 146.82
8 15 -118.41
9 17 -245.13
10 18 85.67
11 20 50.95
12 21 -42.02
13 23 -37.31
14 25 105.54
15 27 37.25
16 28 -91.74
17 30 -39.01
18 32 63.10

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 246.184 9.84 1.59349 67.0 118.93
2 7777.408 144.07 118.42
3 90.915 12.21 1.43700 95.1 74.98
4 -527.016 0.00 73.66
5 -527.016 1.85 1.80610 33.3 73.66
6 112.626 0.14 70.68
7 80.019 8.30 1.43700 95.1 70.47
8 289.154 26.22 69.69
9 73.539 3.98 1.92286 18.9 57.85
10 116.802 0.15 56.90
11 84.384 2.10 1.83481 42.7 55.90
12 39.915 11.42 1.43700 95.1 51.21
13 217.108 6.41 49.52
14(絞り) ∞ 3.77 46.57
15 449.487 1.60 1.59522 67.7 44.02
16 69.954 46.69 42.28
17 200.917 1.30 1.89286 20.4 30.60
18 38.569 4.77 1.80610 33.3 29.82
19 -622.316 1.03 29.52
20 86.674 4.54 1.66680 33.0 28.63
21 -56.951 1.30 1.59522 67.7 28.06
22 48.644 2.97 26.48
23 -148.460 1.10 1.77250 49.6 26.54
24 72.673 4.75 26.94
25 68.402 3.23 1.76182 26.5 29.85
26 -451.612 44.09 30.00
27 54.085 4.62 1.66565 35.6 36.58
28 359.236 1.60 1.92286 20.9 36.20
29 86.966 17.75 35.63
30 -68.784 1.60 1.72916 54.7 35.92
31 238.667 1.00 37.04
32 206.217 4.27 1.58144 40.8 37.66
33 -83.915 33.39 37.99
像面 ∞

各種データ

焦点距離 490.00
Fナンバー 4.12
画角 2.53
像高 21.64
レンズ全長 412.08
BF 33.39

入射瞳位置 463.65
射出瞳位置 -117.91
前側主点位置-633.29
後側主点位置-456.61

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 206.83 226.69 130.87 -127.55
2 15 -139.41 1.60 1.19 0.19
3 17 -556.34 99.94 59.24 -25.69

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 428.16
2 3 178.51
3 5 -114.97
4 7 250.15
5 9 206.04
6 11 -92.72
7 12 109.76
8 15 -139.41
9 17 -53.66
10 18 45.20
11 20 52.20
12 21 -43.88
13 23 -63.02
14 25 78.19
15 27 95.08
16 28 -124.69
17 30 -73.07
18 32 103.14

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 337.123 11.90 1.59349 67.0 142.72
2 -2141.571 163.62 142.22
3 122.803 16.05 1.43700 95.1 90.55
4 -259.830 0.00 88.96
5 -259.830 1.60 1.80610 33.3 88.96
6 155.285 0.15 85.83
7 92.998 10.91 1.43387 95.1 85.67
8 356.639 44.95 84.69
9 82.341 5.68 1.84666 23.9 66.50
10 174.332 0.15 65.45
11 120.575 2.00 1.80420 46.5 64.32
12 44.732 14.19 1.43700 95.1 58.51
13 682.520 17.80 56.74
14(絞り) ∞ 3.30 45.94
15 377.336 1.60 1.59349 67.0 43.47
16 61.273 24.90 41.50
17 214.060 1.50 1.89286 20.4 35.71
18 49.453 5.28 1.73800 32.3 34.86
19 -421.466 0.97 34.55
20 84.928 4.22 1.80518 25.5 33.47
21 -117.310 1.30 1.59349 67.0 32.93
22 47.131 4.55 30.55
23 -106.050 1.30 1.81600 46.6 30.22
24 94.264 3.59 30.00
25 67.803 5.46 1.85478 24.8 30.63
26 3886.804 50.06 30.13
27 72.986 9.82 1.63980 34.5 33.25
28 -57.663 1.60 1.89286 20.4 32.74
29 223.691 22.76 32.73
30 -78.575 1.60 1.53775 74.7 35.35
31 53.409 1.00 37.05
32 52.308 9.05 1.51742 52.4 38.24
33 -84.502 33.21 39.00
像面 ∞

各種データ

焦点距離 588.00
Fナンバー 4.12
画角 2.11
像高 21.64
レンズ全長 476.08
BF 33.21

入射瞳位置 705.95
射出瞳位置 -142.39
前側主点位置-675.02
後側主点位置-554.79

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 234.60 289.00 193.11 -160.97
2 15 -123.49 1.60 1.20 0.20
3 17 -1500.00 124.07 -7.97 -121.60

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 491.66
2 3 193.29
3 5 -120.37
4 7 286.37
5 9 179.23
6 11 -89.48
7 12 108.80
8 15 -123.49
9 17 -72.34
10 18 60.26
11 20 61.76
12 21 -56.49
13 23 -60.98
14 25 80.68
15 27 51.87
16 28 -51.21
17 30 -58.88
18 32 63.88

各実施例の光学系における種々の値を以下の表１にまとめて示す。なお、表中のΔθｇＦＧ１ｎは、θｇＦＧ１ｎ－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ１ｎ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ１ｎ^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ１ｎ＋０．７２６８）の値である。また、ΔθｇＦＧ２は、θｇＦＧ２－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ２^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ２^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ２＋０．７２６８）の値である。

［撮像装置］
次に、上述した各実施例の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）について、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影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系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。

このように各実施例の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、軽量であり、かつ色収差等の収差が良好に補正された撮像装置を得ることができる。

Ｂ１ 第１レンズ群
Ｂ２ 第２レンズ群
Ｂ３ 第３レンズ群
ＳＰ 開口絞り

Claims (12)

1. 物体側より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、第３レンズ群から構成され、無限遠から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、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系であって、
   前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズＧ１ｐと、前記正レンズＧ１ｐの像側に隣接して配置されたレンズＧ２と、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの中で最も物体側に配置された負レンズＧ１ｎを含み、
   前記第２レンズ群は１枚の負レンズから成り、
   前記光学系のバックフォーカスをＢＦ、前記正レンズＧ１ｐの焦点距離をｆＧ１ｐ、前記負レンズＧ１ｎの焦点距離をｆＧ１ｎ、前記負レンズＧ１ｎの材料のアッベ数をνｄＧ１ｎ、部分分散比をθｇＦＧ１ｎ、前記レンズＧ２の材料のアッベ数をνｄＧ２、部分分散比をθｇＦＧ２としたとき、
   ０．０２＜ＢＦ／ｆＧ１ｐ＜０．１４
   ２．００＜｜ｆＧ１ｐ／ｆＧ１ｎ｜＜１０．００
   ２０．０＜νｄＧ１ｎ＜４０．０
   －０．１０００＜θｇＦＧ１ｎ－（－１．６６５×１０^－７×νｄＧ１ｎ^３＋５．２１３×１０^－５×νｄＧ１ｎ^２－５．６５６×１０^－３×νｄＧ１ｎ＋０．７２６８）＜－０．００１０
   ０．０１００＜θｇＦＧ２－（－１．６６５×１０ ^－７ ×νｄＧ２ ^３ ＋５．２１３×１０ ^－５ ×νｄＧ２ ^２ －５．６５６×１０ ^－３ ×νｄＧ２＋０．７２６８）＜０．１０００
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記正レンズＧ１ｐと前記レンズＧ２の光軸上の距離をＤ１２、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光軸上の距離をＬＤとしたとき、
   ０．１３＜Ｄ１２／ＬＤ＜０．５０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記レンズＧ２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. 前記レンズＧ２の焦点距離をｆＧ２としたとき、
   ０．０５＜ＢＦ／ｆＧ２＜０．２３
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学系。
5. 前記レンズＧ２の焦点距離をｆＧ２としたとき、
   １．５＜ｆＧ１ｐ／ｆＧ２＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学系。
6. νｄＧ２＞７３．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 前記第１レンズ群はフォーカシングに際して不動であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学系。
8. 前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを含み、前記第３レンズに含まれる正レンズの内、最も像側に配置された正レンズの焦点距離をｆＧｋｐ、前記第３レンズに含まれる負レンズの内、最も像側に配置された負レンズの焦点距離をｆＧｋｎとしたとき、
   １．０２＜｜ｆＧｋｐ／ｆＧｋｎ｜＜２．５０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 前記第３レンズ群は、最も像側に配置された正レンズＧｋｐと、前記正レンズＧｋｐの物体側に隣接して配置された負レンズＧｋｎを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学系。
10. 前記第３レンズ群は負の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学系。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学系と、該光学系によって形成される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。
12. 前記撮像装置における最大像高をＩＨとしたとき、
    ０．０５＜ＢＦ／ＩＨ＜２．２０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１１に記載の光学系。

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