JP7236162B2 - レンズシステムおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズシステムおよびそれを有する撮像装置に関するものである。

日本国特開２０１２－５３２６０号公報には、無限遠物体合焦状態から撮影倍率等倍となる近距離物体合焦状態に至るまで収差変動の少ない、明るいマクロレンズとして、物体側より順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群と、負の第４群とからなり、無限遠物体合焦状態から撮影倍率等倍となる近距離物体合焦状態へのフォーカシング時に、前記第１群及び前記第４群が移動せず、前記第２群が像側へ移動し、前記第３群が絞りとともに物体側へ移動するマクロレンズが開示されている。

さらに取り扱いが容易であり、収差が良好に補正された画像を取得できるレンズシステムおよびそれを備えた撮像装置が求められている。

本発明の一態様は、撮像用のレンズシステムであって、物体側から順番に配置された、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、絞りと、正の屈折力の第４のレンズ群とから構成され、第３のレンズ群は、最も像面側の、絞りの物体側に配置された接合レンズであって、像面側の面が物体側に凹の面を含む接合レンズを含み、第４のレンズ群は、最も物体側の、絞りの像面側に配置された接合レンズであって、物体側の面が像面側に凹の面を含む接合レンズを含み、物体側に凹の面の曲率半径ｇ３ｅｒと、像面側に凹の面の曲率半径ｇ４ｆｒとが以下の条件を満たすレンズシステムである。
２．５ ≦ ｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜ ≦ ４．０

このレンズシステムにおいては、負－正－正－正のレトロフォーカス型のパワー配置であって、第４のレンズ群の物体側に配置された絞りの両側に、凹面が対峙するように接合レンズを配置することにより、絞りを中心とした対称的なアレンジを構成でき、収差補正を良好に行うことができる。その一方、絞りの物体側の凹面の曲率半径よりも、像面側の凹面の曲率半径を緩やかにする、非対称な構成を加えることにより、レトロフォーカス型で、絞りの像面側の公差感度が敏感な第４のレンズ群の感度を緩めることが可能となる。したがって、収差が良好に補正され、性能が安定した、取扱いが容易なレンズシステムを提供できる。

絞りの物体側に配置された接合レンズおよび絞りの像面側に配置された接合レンズは負の屈折力を含み、絞りの物体側に配置された接合レンズの焦点距離Ｂ２ｆおよび絞りの像面側に配置された接合レンズの焦点距離Ｂ３ｆは以下の条件を満たしてもよい。
１．７ ≦ Ｂ３ｆ／Ｂ２ｆ ≦ ３．０

第４のレンズ群は、絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側に配置された物体側に凹の正の屈折力のメニスカスレンズを含んでもよい。絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側の、像面側に凸の面の曲率半径Ｂ３ｅｒと、正の屈折力のメニスカスレンズの物体側の、物体側に凹の面の曲率半径Ｌｂｆｒとは以下の条件を満たしてもよい。
１．３５ ≦ ｜Ｂ３ｅｒ／Ｌｂｆｒ｜ ≦ １．５５

また、第４のレンズ群は、正の屈折力のメニスカスレンズの像面側に配置された接合レンズを含み、正の屈折力のメニスカスレンズの像面側の、像面側に凸の面の曲率半径Ｌｂｅｒと、正の屈折力のメニスカスレンズの像面側に配置された接合レンズの物体側の、物体側に凹の面の曲率半径Ｂ４ｆｒとは以下の条件を満たしてもよい。
１．０３ ≦ ｜Ｌｂｅｒ／Ｂ４ｆｒ｜ ≦ １．０７

さらに、絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側の、像面側に凸の面と、正の屈折力のメニスカスレンズの物体側の、物体側に凹の面との光軸上の距離Ｌｄ４１と、正の屈折力のメニスカスレンズの像面側の、像面側に凸の面と、正の屈折力のメニスカスレンズの像面側に配置された接合レンズの物体側の、物体側に凹の面との光軸上の距離Ｌｄ４３とは以下の条件を満たしてもよい。
７ ≦ Ｌｄ４１／Ｌｄ４３ ≦ ２３

また、絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側の、像面側に凸の面と、正の屈折力のメニスカスレンズの物体側の、物体側に凹の面との光軸上の距離Ｌｄ４１と、正の屈折力のメニスカスレンズの光軸上の厚さＬｄ４２とは以下の条件を満たしてもよい。
０．６ ≦ Ｌｄ４１／Ｌｄ４２ ≦ １．０

第２のレンズ群は、第１の接合レンズを含み、第１の接合レンズの有効径Ｂ１Ｄと、第３のレンズ群の絞りの物体側の第２の接合レンズの有効径Ｂ２Ｄと、第４のレンズ群の絞りの像面側の第３の接合レンズの有効径Ｂ３Ｄと、第４のレンズ群の正の屈折力のレンズの像面側の第４の接合レンズの有効径Ｂ４Ｄとが以下の条件を満たしてもよい。
Ｂ１Ｄ ＞ Ｂ２Ｄ
Ｂ３Ｄ ＜ Ｂ４Ｄ

さらに、第１の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ１ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ１ｍとの差と、第２の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ２ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ２ｍとの差と、第３の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ３ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ３ｍとの差と、第４の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ４ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ４ｍとの差とが以下の条件を満たしてもよい。
｜Ｂ１ｐ－Ｂ１ｍ｜ ＜ ｜Ｂ２ｐ－Ｂ２ｍ｜
｜Ｂ３ｐ－Ｂ３ｍ｜ ＞ ｜Ｂ４ｐ－Ｂ４ｍ｜

このレンズシステムにおいては、無限遠から最至近へフォーカシングの際に、光軸に沿った第１のレンズ群と第２のレンズ群との距離が広がり、第２のレンズ群と第３のレンズ群との距離が縮まり、第４のレンズ群は、第４のレンズ群の物体側に配置された絞りとともに像面に対して固定してもよい。さらに、無限遠から最至近へフォーカシングの際に、第１のレンズ群は、像面に対して固定され、第２のレンズ群は像面側に移動し、第３のレンズ群は物体側に移動してもよい。

本発明の他の態様の１つは、上記に記載のレンズシステムと、レンズシステムの像面側に配置された撮像素子とを有する撮像装置である。

本例のレンズシステムおよび撮像装置の概略構成を示す図。 レンズデータを示す図。 フォーカシングの際に変動する数値を示す図。 非球面係数を示す図。 焦点距離が無限遠における諸収差を示す図。 焦点距離が標準（中間距離）における諸収差を示す図。 焦点距離が最至近における諸収差を示す図。 レンズシステムおよび撮像装置の他の例の概略構成を示す図。 図８のレンズシステムのレンズデータを示す図。 フォーカシングの際に変動する数値を示す図。 非球面係数を示す図。 焦点距離が無限遠における諸収差を示す図。 焦点距離が標準（中間距離）における諸収差を示す図。 焦点距離が最至近における諸収差を示す図。

発明の実施の形態

図１に、撮像用の光学系を備えた撮像装置（カメラ、カメラ装置）の一例を示している。図１（ａ）はフォーカスが無限遠の各レンズの配置を示し、図１（ｂ）はフォーカスが最至近の各レンズの配置を示している。このカメラ１は、光学系（撮像光学系、結像光学系、レンズシステム）１０と、光学系１０の像面側（画像側、撮像側、結像側）１２に配置された撮像素子（撮像デバイス、像面）５とを有する。光学系１０は、撮像用のレンズシステム１０であって、４群１６枚構成のレンズシステムである。具体的にはレンズシステム１０は、物体側１１から順番に配置された、像面５に対して位置が固定された負の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、フォーカシングの際に光軸１５に沿って移動する正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３と、像面５に対して位置が固定され、物体側１１に絞り（開口絞り）Ｓｔが配置され、屈折力が正の第４のレンズ群Ｇ４とを有し、これら４つのレンズ群Ｇ１～Ｇ４により像面５に像が結像される。

収差補正能力が高く、高性能のレンズシステム１０は一般的にレンズの構成枚数が多く、口径も大きい。このために重く、取り回しが大変で、安定した画像を取得することは容易ではない。特に、映画などの高画質の画像を撮影するためのレンズシステムは、レンズの構成枚数が１０～２０枚近くと多く、ハンディーでの取り回しは難しい。さらに、フォーカシングの際に絞りが動くことでＦ値も変動するため、焦点を合わせながら、明るさの変動の少ない画像を取得するためには撮影者の技能と経験とを要する作業となっている。これに対し、本願発明のレンズシステム１０は、フォーカシング（合焦）の際に絞りＳｔが移動せず、Ｆ値の変動が小さいレンズシステムとなっている。

レンズシステム１０の、最も物体側１１に配置された負の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１は、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ１１と、物体側１１に凸の負の屈折力のメニスカスレンズＬ１２と、両凹の負レンズＬ１３の３枚構成である。すなわち、第1のレンズ群Ｇ１は、物体側１１から順に配置された、正－負－負のパワー配置を備えたレンズ群である。正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２は、物体側１１から両凹の負レンズＬ２１と両凸の正レンズＬ２２との２枚構成であり、負レンズＬ２１および正レンズＬ２２により、全体として像面側１２に凸の正の屈折力の第１の接合レンズＢ１が構成されている。すなわち、第２のレンズ群Ｇ２は、物体側１１から順に配置された、負－正のパワー配置を備え、これらが接合レンズを構成したレンズ群である。

全体として正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３は、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ３１と、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ３２と、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ３３と、像面側１２に凹の負の屈折力のメニスカスレンズＬ３４との４枚構成である。正のメニスカスレンズＬ３３および負のメニスカスレンズＬ３４により、全体として物体側１１に凸（像面側１２に凹）の負の屈折力の第２の接合レンズＢ２が構成されている。すなわち、第３のレンズ群Ｇ３は、物体側１１から順に配置された、正－正－正－負のパワー配置を備え、像面側１２（絞りＳｔに面した側）の正－負のレンズにより接合レンズが構成されたレンズ群である。

最も像面側１２に配置された、正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４は、物体側１１から順に配置された、両凹の負レンズＬ４１と、両凸の正レンズＬ４２と、像面側１２に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３と、両凹の負レンズＬ４４と、両凸の正レンズＬ４５と、像面側１２に凸の負のメニスカスレンズＬ４６と、両凸の正レンズＬ４７との７枚構成である。負レンズＬ４１と正レンズＬ４２とにより、全体として物体側１１に凹（像面側１２に凸）の負の屈折力の第３の接合レンズＢ３が構成されている。また、両凹の負レンズＬ４４と両凸の正レンズＬ４５とにより、全体として物体側１１に凹（像面側１２に凸）の負の屈折力の第４の接合レンズＢ４が構成されている。すなわち、第４のレンズ群Ｇ４は、物体側１１から順に配置された、負－正－正－負－正－負－正のパワー配置を備え、物体側１１（絞りＳｔに面した側）の負－正のレンズにより接合レンズが構成され、正のパワーのレンズ挟んだ、負－正のレンズにより接合レンズが構成されているレンズ群である。

また、第４のレンズ群Ｇ４の物体側１１に絞りＳｔが配置されており、絞りＳｔは、物体側１１に第２の接合レンズＢ２が他のレンズを挟まずに配置され、像面側１２に第３の接合レンズＢ３が他のレンズを挟まずに配置されている。

図２に、図１に示したレンズシステム１０を構成する各レンズのデータを示している。面Ｓｉ（ｉは番号、以下においても同様）は物体側１１から順に並んだ各レンズの面を示し、曲率ｒｉは物体側１１から順に並んだ各レンズの各面の曲率半径（ｍｍ）を示し、間隔ｄｉは各レンズ面の間の距離（ｍｍ）を示し、屈折率ｎｉは各レンズの屈折率（ｄ線）を示し、アッベ数νｉは各レンズのアッベ数（ｄ線）を示し、有効径Ｄｉは各レンズの各面の有効な直径（ｍｍ）を示している。以下の各実施例においても同様である。

図３に、図１に示したレンズシステム１０の無限遠、標準（物体距離２２８０ｍｍ）、および最至近（物体距離６３０ｍｍ）の各フォーカシング位置（合焦位置）における、レンズシステム１０の合成焦点距離、Ｆ値（Ｆｎｏ）、画角（度）、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２の間の距離ｄ６、第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３の間の距離ｄ９、および第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との距離（具体的には絞りＳｔまでの距離）ｄ１６を示している。

図１に記載されたレンズシステム１０に基づき本発明のレンズシステムをさらに説明する。レンズシステム１０は、撮像用のレンズシステムであって、物体側１１から順番に配置された、負の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とから構成された、全体として４群構成でレトロフォーカスタイプの、中望遠のレンズに適したレンズシステムである。レンズシステム１０は、無限遠から最至近へフォーカシングの際に、光軸１５に沿った第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との距離ｄ６が広がり、第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３との距離ｄ９が縮まり、第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との距離ｄ１６（絞りＳｔを含まなければ、ｄ１６＋ｄ１７）が広がる。すなわち、フォーカシングの際に、第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３が光軸１５に沿って独立して移動し、第４のレンズ群Ｇ４は、第４のレンズ群Ｇ４の物体側１１に配置された絞りＳｔとともに動かず、像面５に対して固定されている。

さらに具体的には、このレンズシステム１０においては、無限遠から最至近へフォーカシングの際に、第１のレンズ群Ｇ１は、像面５に対して固定され、第２のレンズ群Ｇ２は像面側１２に移動し、第３のレンズ群Ｇ３は物体側１１に移動する。したがって、このレンズシステム１０は、フォーカシングの際に、最も物体側１１の第１のレンズ群Ｇ１と、最も像面側１２の第４のレンズ群Ｇ４が動かず、レンズシステム１０の全長が一定で、第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３とが移動するインナーフォーカスタイプのレンズシステムである。

このレンズシステム１０においては、無限遠から最至近へのフォーカスの際に、負群の第１のレンズ群Ｇ１と、正群の第２のレンズ群Ｇ２との距離が離れることで、前側（物体側）１１のピント位置を近距離へと移動させることができる。一方、第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との距離が開き、第２のレンズ群Ｇ２と第４のレンズ群Ｇ４との距離が近付くことにより、第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との合成したパワーと比較して、第２のレンズ群Ｇ２と第４のレンズ群Ｇ４との合成したパワーは強くなり、主点位置が像面側１２にずれる。それによりレンズシステム１０の全系の焦点距離が短焦点側へ変動し、かつ、正群の第２のレンズ群Ｇ２へ入射する光線のうち、軸上光線の光線高（軸上マージナル光線から光軸１５までの光軸１５と直交する方向の高さ）が高くなる。しかしながら、正群の第３のレンズ群Ｇ３を第２のレンズ群Ｇ２に接近するように物体側１１へ移動することにより、第２のレンズ群Ｇ２の移動による全系の焦点距離の変動を補正することができ、レンズシステム１０全体の正のパワーを前側へ移動して主点位置を元に戻しつつ、光線高が高くなった光線を第３のレンズ群Ｇ３により収束するように折り曲げて第４のレンズ群Ｇ４に入射させることができる。

なお、ここでいう軸上光線とは、光軸上に配置される光点から出射されて絞りＳｔを通過する光線であり、軸上光線の主光線を軸上主光線とする。また、軸上光線のマージナル光線（軸上マージナル光線）とは、光軸上に配置される光点から出射した光線の内、最も軸上主光線から離れた光線（光学系の入射瞳の端を通過する光線）であり、軸上光線の光束の幅である光線幅を規定する光線と規定する。

このため、第４のレンズ群Ｇ４とともに絞りＳｔを固定しても、絞りＳｔで光線を蹴られないようすることができる。したがって、フォーカシングの際に絞りＳｔを固定することにより、Ｆ値の変動を抑制できる。さらに、絞りＳｔの物体側１１に、フォーカシングの際に移動するレンズ群を集中配置できるので、レンズの移動機構に絞りＳｔが巻き込まれることを防止でき、簡易な構造で、最至近から無限遠まで良好なフォーカス性能が得られるレンズシステム１０を提供できる。さらに、フォーカシングによるＦ値の変動が少なく、明るさの変動の少ない画像を容易に取得できるレンズシステム１０を提供できる。

さらに、フォーカシングの際に、レンズシステム１０の全長は不変で、フォーカシングの際に移動するレンズ群は隣接している第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３に限定することができるので駆動機構を簡素化できる。また、フォーカシングの際に移動する第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３の移動方向は逆になるので、レンズシステム１０の全体としては重心の変化は小さい。したがって、取り回しが容易で、ハンディータイプも可能なレンズシステム１０を提供できる。

このレンズシステム１０においては、第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、第３のレンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３とは以下の条件（１）を満たしてもよい。
１．０ ≦ ｆ２／ｆ３ ≦ １．５・・・（１）
第２のレンズ群Ｇ２の移動の影響を第３のレンズ群Ｇ３の移動により補償するために、それぞれのレンズ群Ｇ２およびＧ３の屈折力はほぼ等しいことが望ましい。このため、条件（１）の下限を超えると、第３のレンズ群Ｇ３の屈折力が小さくなりすぎて球面収差および軸上色収差を良好に補正しにくくなる。条件（１）の上限を超えると、第２のレンズ群Ｇ２の屈折力が小さくなりすぎて球面収差を良好に補正しにくくなる。

また、第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＦＬ１と、第３のレンズ群Ｇ３の移動量ＦＬ２とは以下の条件（２）を満たしてもよい。
２．５ ≦ ＦＬ１／ＦＬ２ ≦ ４．５・・・（２）
第２のレンズ群Ｇ２は、無限遠から最至近までのフォーカシング性能を得るための移動量ＦＬ１を確保する必要がある。すなわち、レンズシステム１０は、負群の第１のレンズ群Ｇ１と正群の第２のレンズ群Ｇ２との距離を、より離すことにより、レトロフォーカス的構成により主点位置が移動して焦点距離を短くするとともに、物体側１１の結像位置を像面側（カメラ側）１２に近付ける作用を発揮する。また、この際の焦点距離の変動を抑制するために、第２のレンズ群Ｇ２の像面側１２に配置される正群の第３のレンズ群Ｇ３を物体側１１に近付けることでレンズシステム１０の中間付近の正のパワーを強めて負群の第１のレンズ群Ｇ１により広がった軸上光線の光線高を狭めつつ、それとともに光学系の後方側（絞りよりも像側）の正のパワーを弱めることで主点位置を元に戻している。

したがって、条件（２）において、下限を下回ると第３のレンズ群Ｇ３の移動量ＦＬ２が大きくなりすぎるため、相対的に第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＦＬ１を確保できなくなり、第２のレンズ群Ｇ２を第１のレンズ群Ｇ１から引き離すことができず、十分な結像位置の調整および各収差の補正を行うことが難しくなる。このため、球面収差、像面湾曲および倍率色収差の補正が難しくなる。また、逆に、条件（２）の上限を超えると、第２のレンズ群Ｇ２の移動量ＦＬ１が大き過ぎるため、第３のレンズ群Ｇ３の移動量ＦＬ２が少なくなり過ぎて、第２のレンズ群Ｇ２の移動による焦点距離の移動の補正をしきれずに画角が大きく変化して、かつ、像面湾曲の補正が難しくなる。

このレンズシステム１０は、第２のレンズ群Ｇ２が第１の接合レンズＢ１で構成され、第３のレンズ群Ｇ３が第２の接合レンズＢ２を含み、第４のレンズ群Ｇ４が第３の接合レンズＢ３および第４の接合レンズＢ４を含む。第２のレンズ群Ｇ２の接合レンズＢ１と、第３のレンズ群Ｇ３の第２の接合レンズＢ２とは、それぞれフォーカシングの際に独立して移動する。このため、それぞれの接合レンズＢ１およびＢ２によりフォーカスによる軸上色収差および倍率色収差の変動を、分担して補正できる。特に、軸外光線の光線高（最も光軸１５から離間した軸外マージナル光線から光軸１５までの光軸１５と直交する方向の高さ）の高い光線が入射する接合レンズＢ１は倍率色収差に対する補正能力が高く、軸外光線の光線高の低い光線が入射する接合レンズＢ２は軸上色収差に対する補正能力が高い。

なお、ここでいう軸外光線とは、光軸外に配置される光点から出射されて絞りＳｔを通過する光線の主光線の内、最も物体側１１のレンズ面に入射する主光線と光軸１５との成す角が最も大きくなる光線である。また、軸外光線の主光線を軸外主光線と規定する。軸外光線のマージナル光線（軸外マージナル光線）とは、軸外光線の内、最も軸外主光線から離れた光線であり、軸外光線の光束の幅である光線幅を規定する光線である。ちなみに、軸外マージナル光線は、軸外主光線と直交する光束断面上において、位置により光軸１５との距離が異なる。そのため、最も物体側１１に配置されたレンズ面に入射する軸外マージナル光線の内、光軸１５との距離が最も大きい（離間した）光線を下側マージナル光線と規定し、光軸１５との距離が最も小さい（近接した）光線を上側マージナル光線とする。

さらに、第３のレンズ群Ｇ３は、第２の接合レンズＢ２の物体側１１に配置された少なくとも１枚の物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズを含む。本例においては、第３のレンズ群Ｇ３は、接合レンズＢ２の物体側１１に、２枚の物体側１１に凸の正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２を含む。

正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２は、軸上のマージナル光線を強く軸上主光線側に収束するように折り曲げて軸上光線の光線高を狭める方向に作用する。したがって、正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２の像面側１２に配置された第２の接合レンズＢ２、およびそれに続く絞りＳｔを小型化できる。一方、正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２は、軸上光線に関係する収差を発生させる。しかしながら、正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２は、物体側１１に凸面を向けて配置されており、球面収差の発生を抑制され、かつ、２枚に分割されているので個々のレンズの面の曲率を緩やかにできる。このため、正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２による球面収差を含む収差の発生が抑制される。また、軸外光線においては、正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２の物体側１１の凸面の周辺側へ入射する光線程、光軸１５側に折り曲げられるが、像面側１２の凹面により逆側へ曲げられる。このため、結果として軸外主光線及び軸外マージナル光線の入射角および出射角のバランスが崩れないまま収束させることが可能となる。したがって、バランスの崩れによって生じる収差を抑制することが可能となる。

この第３のレンズ群Ｇ３においては、物体側１１に凸の正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２を配置することで、軸上光線の光線高を効果的に小さくして、その像面側１２に配置された接合レンズＢ２のレンズ径を小型化できる。また、正メニスカスレンズＬ３１およびＬ３２により軸外光線の上側マージナル光線および下側マージナル光線による光線幅（軸外主光線と直交する断面における上側マージナル光線から下側マージナル光線までの距離）を収束し、その像面側１２に配置された負のパワーを有する接合レンズＢ２により発生するコマ収差と逆側のコマ収差を発生させることで、全体としてコマ収差を抑制できる。また、第３のレンズ群Ｇ３の物体側１１に配置される正メニスカスレンズは１枚でもよいが、正メニスカスレンズを２枚に分割することで、各レンズＬ３１およびＬ３２にパワーを分散し、個々のレンズのパワーを弱めたり、曲率半径を緩めることが可能となり、各収差の発生をさらに抑制している。

第１の接合レンズＢ１を、像面側１２に凸のメニスカスレンズとし、第２の接合レンズＢ２を、物体側１１に凸のメニスカスレンズとしてもよい。絞りＳｔの物体側１１に、物体側１１に凸（像面側１２に凹）のメニスカスレンズ型の接合レンズＢ２を配置することにより絞りＳｔを小型化できる。また、接合レンズＢ２の物体側１１に、反対方向を向いたメニスカス型の接合レンズＢ１を配置することにより、これらの接合レンズＢ１およびＢ２で発生する球面収差を効果的に補正できる。また、接合レンズＢ１は、物体側１１から負－正の組み合わせであり、接合レンズＢ２は、物体側１１から正－負の組み合わせであり、面形状に加えてパワー配置も対象になっており、球面収差をより効果的に抑制できる。

さらに、レンズシステム１０は、上述したように、第４のレンズ群Ｇ４は、物体側１１に配置された第３の接合レンズＢ３と、像面側１２に配置された第４の接合レンズＢ４とを含む。したがって、レンズシステム１０は、絞りＳｔを挟んで、第１の接合レンズＢ１および第２の接合レンズＢ２と、第３の接合レンズＢ３および第４の接合レンズＢ４とが対称的に配置されており、絞りＳｔで分けたそれぞれの光学系の中で独立して収差を分担して補正できる。このため、レンズシステム１０の全体として高い色収差補正能力を備えている。

さらに、第１の接合レンズＢ１の有効径Ｂ１Ｄと、第２の接合レンズＢ２の有効径Ｂ２Ｄと、第３の接合レンズＢ３の有効径Ｂ３Ｄと、第４の接合レンズＢ４の有効径Ｂ４Ｄとが以下の条件（３）を満たしてもよい。
Ｂ１Ｄ ＞ Ｂ２Ｄ
Ｂ３Ｄ ＜ Ｂ４Ｄ・・・（３）
各接合レンズの代表的な有効径としては、最も物体側１１の面の有効径Ｄｉを採用でき、本レンズシステム１０においては、以下の条件（３ａ）とすることができる。
Ｄ７ ＞ Ｄ１４
Ｄ１８ ＜ Ｄ２３・・・（３ａ）

また、第１の接合レンズＢ１の正の屈折力のレンズＬ２２のアッベ数Ｂ１ｐ（ν８）と負の屈折力のレンズＬ２１のアッベ数Ｂ１ｍ（ν７）との差と、第２の接合レンズＢ２の正の屈折力のレンズＬ３３のアッベ数Ｂ２ｐ（ν１４）と負の屈折力のレンズＬ３４のアッベ数Ｂ２ｍ（ν１５）との差と、第３の接合レンズＢ３の正の屈折力Ｌ４２のレンズのアッベ数Ｂ３ｐ（ν１９）と負の屈折力のレンズＬ４１のアッベ数Ｂ３ｍ（ν１８）との差と、第４の接合レンズＢ４の正の屈折力のレンズＬ４５のアッベ数Ｂ４ｐ（ν２４）と負の屈折力のレンズＬ４５のアッベ数Ｂ４ｍ（ν２３）との差とが以下の条件（４）を満たしてもよい。
｜Ｂ１ｐ－Ｂ１ｍ｜ ＜ ｜Ｂ２ｐ－Ｂ２ｍ｜
｜Ｂ３ｐ－Ｂ３ｍ｜ ＞ ｜Ｂ４ｐ－Ｂ４ｍ｜・・・（４）

このレンズシステム１０は合計４つの接合レンズＢ１～Ｂ４を含む。条件（３）または（３ａ）を満足すると、これら４つの接合レンズＢ１～Ｂ４は、物体側１１から軸外光線の光線高を見て、「高い－低い－低い－高い」の順で並ぶ。また、条件（４）を満足すると、４つの接合レンズＢ１～Ｂ４を形成する正レンズと負レンズのアッべ数の差が、「小さい－大きい－大きい－小さい」の順で並ぶ。このため、レンズシステム１０の全体としてみると、絞りＳｔを挟んで、光線高およびアッベ数の差について、２つの接合レンズＢ１およびＢ２と、Ｂ３およびＢ４とを対称的な配置で並べることができる。したがって、レンズシステム１０は、高い色収差補正能力を有する。

また、このレンズシステム１０は、絞りＳｔの前後で、第３のレンズ群Ｇ３は、最も像面側１２の、絞りＳｔの物体側１１に配置された接合レンズＢ２であって、像面側１２の面Ｓ１６が物体側１１に凹の面を含む接合レンズＢ２を含む。また、第４のレンズ群Ｇ４は、最も物体側１１の、絞りＳｔの像面側１２に配置された接合レンズＢ３であって、物体側１１の面Ｓ１８が像面側１２に凹の面を含む接合レンズＢ３を含む。軸外光線の光線高が低くなる絞りＳｔの前後に接合レンズＢ２およびＢ３を配置することで、軸上色収差を重点的に補正することができる。また、接合レンズＢ２およびＢ３の凹面同士を向かい合わせることで、反対方向のコマ収差及び歪曲収差をそれぞれで発生させることで相殺し、効率よく収差補正を行うことができる。

さらに、接合レンズＢ２は、物体側１１から正のパワーのレンズＬ３３および負のパワーのレンズＬ３４の組み合わせとなり、接合レンズＢ３は、物体側１１から負のパワーのレンズＬ４１および正のパワーのレンズＬ４２の組み合わせとなっている。このため、接合レンズＢ２およびＢ３により、絞りＳｔを挟んで正負－負正と対称形にレンズを配置でき、球面収差や軸上色収差、コマ収差等の軸上収差を効果的に補正することができる。具体的には、絞りＳｔの物体側１１の凹面Ｓ１６を有するレンズＬ３４は、物体側１１に凸の負のパワーを有する負のメニスカスレンズであり、正のパワーを有する物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ３３と接合レンズＢ２を構成する。絞りＳｔの像面側１２の凹面Ｓ１８を有するレンズＬ４１は、両凹の負レンズであり、両凸の正レンズＬ４２と接合レンズＢ３を構成する。

さらに、接合レンズＢ２およびＢ３の絞りＳｔに面した、物体側１１に凹の面Ｓ１６の曲率半径ｇ３ｅｒ（ｒ１６）と、像面側１２に凹の面Ｓ１８の曲率半径ｇ４ｆｒ（ｒ１８）とが以下の条件（５）を満たしてもよい。
２．５ ≦ ｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜ ≦ ４．０・・・（５）
絞りＳｔの両側に配置された接合レンズＢ２およびＢ３により、絞りＳｔを中心とした対称的なアレンジを構成することにより上記のように収差補正を良好に行うことができる。その一方、絞りＳｔの物体側１１の凹面Ｓ１６の曲率半径ｒ１６よりも、像面側１２の凹面Ｓ１８の曲率半径ｒ１８を緩やかにする、非対称な構成を加えることにより、レトロフォーカス型で、絞りＳｔの後の公差感度が敏感な第４のレンズ群Ｇ４の感度を緩めることが可能となる。したがって、収差が良好に補正され、性能が安定した、取扱いが容易なレンズシステムを提供できる。

また、絞りＳｔの像面側１２の面Ｓ１８に対する軸外光線の入射角を小さくすることができる。このため、アンダーのコマ（内向コマ）の発生を抑制できるという効果も得られる。したがって、条件（５）の下限を下回ると、球面収差および像面湾曲の補正が難しくなり、条件（５）の上限を上回ると、球面収差および軸上色収差の補正が難しくなる。

また、レンズシステム１０の絞りＳｔの物体側１１に配置された第２の接合レンズＢ２および絞りＳｔの像面側１２に配置された第３の接合レンズＢ３は負の屈折力を含み、第２の接合レンズＢ２の焦点距離Ｂ２ｆおよび第３の接合レンズＢ３の焦点距離Ｂ３ｆは以下の条件（６）を満たしてもよい。
１．７ ≦ Ｂ３ｆ／Ｂ２ｆ ≦ ３．０・・・（６）
負のパワーの第１のレンズ群Ｇ１が先行するレトロファーカスタイプのレンズシステム１０において、絞りＳｔの前後に対称的に接合レンズＢ２およびＢ３を配置して収差の補正性能を向上するとともに、物体側１１の接合レンズＢ２のパワーを像面側１２の接合レンズＢ３よりも強くする非対称な構成とすることにより、絞りＳｔの物体側１１でより強く光線を絞り、絞りＳｔを含めて像面側１２の構成をコンパクトにすることができる。条件（６）の上限を超えると、接合レンズＢ２に対する接合レンズＢ３のパワーが弱くなり過ぎるため、接合レンズＢ２で発生する球面収差の相殺が難しくなり、また、接合レンズＢ２とのバランスが崩れ、十分な軸上色収差の補正が難しくなる。逆に、条件（６）の下限を下回ると、接合レンズＢ２に対する接合レンズＢ３のパワーが強くなりすぎるため、接合レンズＢ２とのバランスが崩れ軸上色収差の補正が難しくなり、さらに、接合レンズＢ３の軸外光線を発散させる能力が強くなるため、接合レンズＢ３から出射される軸外光線の主光線に対する軸外光線の上側及び下側マージナル光線の出射角度が発散してしまう。このため、軸外光線の軸外主光線及び軸外マージナル光線のバランスが崩れ、倍率色収差の補正が難しくなる。したがって、条件（６）の下限を下回ると、軸上色収差および倍率色収差の補正が難しくなり、条件（６）の上限を上回ると、球面収差および軸上色収差の補正が難しくなる。

第４のレンズ群Ｇ４は、さらに、絞りＳｔの像面側１２に配置された接合レンズＢ３の像面側１２に配置された物体側１１に凹の正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３を含む。像面側１２に凸の第４のレンズＧ４の像面側１２に近接して、物体側１１に凹の正のメニスカスレンズＬ４３を配置することにより、軸外光線の光線幅を軸外主光線に対する上側マージナル光線との幅と、下側マージナル光線との幅とのバランスを調整することで軸外光線に発生する各収差を補正することが可能となる。

さらに、接合レンズＢ３の像面側１２の、像面側１２に凸の面Ｓ２０の曲率半径Ｂ３ｅｒ（ｒ２０）と、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の物体側１１の、物体側１１に凹の面Ｓ２１の曲率半径Ｌｂｆｒ（ｒ２１）とは以下の条件（７）を満たしてもよい。
１．３５ ≦ ｜Ｂ３ｅｒ／Ｌｂｆｒ｜ ≦ １．５５・・・（７）
接合レンズＢ３の像面側１２の凸面Ｓ２０の曲率ｒ２０（Ｂ３ｅｒ）を、正のメニスカスレンズＬ４３の物体側１１の凹面Ｓ２１の曲率ｒ２１（Ｌｂｆｒ）よりも大きく（緩く）することで、凸面Ｓ２０から出射した軸外光線は光線幅を縮小する方向に収束し、凹面Ｓ２１により収束気味の軸外光線を略平行に直すことができる。その際に、凸面Ｓ２０から出射された軸外光線は、全体として光軸から離れる方向へ屈折するが、上側マージナル光線から下側マージナル光線へ向かうにつれて、より強く光線が曲げられる。このため、結果として軸外光線は収束する。すなわち、光軸１５と交差した軸外光線は、凹面Ｓ２１へ入射する際に、凹面Ｓ２１の光軸１５に対して一方側の曲面へ、全ての光線が入射する。そのため、凸面Ｓ２０に対する入射角が光軸１５に近い光線程大きくなり、より大きく曲がる。これにより、軸外光線の光線幅を主光線に対する上側マージナル光線との幅と、下側マージナル光線との幅とのバランスを調整でき、軸外光線に発生する各収差を補正することが可能となる。

条件（７）の上限を超えると、凹面Ｓ２１のパワーが強くなり、凹面Ｓ２１に入射した軸外光線の軸外主光線に対する軸外マージナル光線が発散してしまい、軸外光線の光線幅や角度のバランスが崩れ、球面収差および倍率色収差の補正が難しくなる。逆に、条件（７）の下限を下回ると、凹面Ｓ２１のパワーが弱くなり、凹面Ｓ２１に入射した収束気味の軸外光線を略平行に戻すことができず、軸外光線の光線幅や角度のバランスが崩れ、球面収差および軸上色収差の補正が難しくなる。

第４のレンズ群Ｇ４は、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の像面側１２に配置された接合レンズ（第４の接合レンズ）Ｂ４を含む。正メニスカスレンズＬ４３の像面側１２の、像面側１２に凸の面Ｓ２２の曲率半径Ｌｂｅｒ（ｒ２２）と、第４の接合レンズＢ４の物体側１１の、物体側１１に凹の面Ｓ２３の曲率半径Ｂ４ｆｒ（ｒ２３）とは以下の条件（８）を満たしてもよい。
１．０３ ≦ ｜Ｌｂｅｒ／Ｂ４ｆｒ｜ ≦ １．０７・・・（８）

正メニスカスレンズＬ４３と、その像面側１２に隣接した第４の接合レンズＢ４の間に空気レンズ（空気レンズ部）を作り、メニスカスレンズＬ４３の像面側１２の面Ｓ２２と第４の接合レンズＢ４の物体側１１の面ｓ２３とを近接させ、条件（８）を満足することにより周辺部の距離をほぼ０にするができる。この空気レンズにおいては、正メニスカスレンズＬ４３の像面側１２の凸面Ｓ２２から出射した軸外光線の上側および下側マージナル光線を、軸外主光線側へ収束するように曲げる。その際に、空気レンズのレンズ厚は上側マージナル光線から下側マージナル光線へ向かうにつれて厚くなる。このため、上側マージナル光線よりも下側マージナル光線のほうが軸外主光線側へ収束し、また、軸外主光線は略垂直で入射するため曲がらない。結果として、空気レンズでは、下側マージナル光線が主に収束するように光線幅が縮小する。

その後、収束気味の軸外光線が、第４の接合レンズＢ４の物体側１１の凹面Ｓ２３に入射する。その際、軸外主光線は略垂直に入射して曲がらないが、上側及び下側マージナル光線は軸外主光線から離れる方向に発散する。さらに、上側マージナル光線の方が下側マージナル光線よりも発散する方向に曲げられる。結果として、空気レンズの存在により、上側マージナル光線と主光線との間の幅に比べ、下側マージナル光線と軸外主光線との間の幅が優先的に狭められるように収束する。このため、より軸外光線のバランスを調整することが可能となり、各収差を良好に補正する。

条件（８）の上限を超えると、凸面Ｓ２２と比較して凹面Ｓ２３の曲率が小さく（きつく）なりすぎるため、空気レンズ部からの出射光線が強く発散され過ぎてしまう。このため、軸外マージナル光線と軸外主光線とのバランスが崩れ、球面収差および像面湾曲の補正が難しくなる。また、条件（８）の下限を下回ると、逆に凸面Ｓ２２の曲率が凹面Ｓ２３の曲率の絶対値に近づく。このため、空気レンズからの出射光線の発散が弱くなり過ぎてしまい、やはり軸外マージナル光線と軸外主光線とのバランスが崩れ、球面収差および軸上色収差の補正が難しくなる。

絞りＳｔの像面側１２に配置された第３の接合レンズＢ３の像面側１２の、像面側１２に凸の面Ｓ２０と、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の物体側１１の、物体側１１に凹の面Ｓ２１との光軸１５上の距離Ｌｄ４１（ｄ２０）と、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の像面側１２の、像面側１２に凸の面Ｓ２２と、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の像面側１２に配置された第４の接合レンズＢ４の物体側１１の、物体側１１に凹の面Ｓ２３との光軸１５上の距離Ｌｄ４３（ｄ２２）とは以下の条件（９）を満たしてもよい。
７ ≦ Ｌｄ４１／Ｌｄ４３ ≦ ２３・・・（９）

条件（９）の下限を下回ると、正メニスカスレンズＬ４３と第４の接合レンズＢ４との間の空気レンズが厚くなりすぎて球面収差および像面湾曲の補正が難しくなる。条件（９）の上限を超えることは、メカ的にレンズ間隔を調整できる限界を超えてしまうため難しい。

また、絞りＳｔの像面側１２に配置された第３の接合レンズＢ３の像面側１２の、像面側１２に凸の面Ｓ２０と、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の物体側１１の、物体側１１に凹の面Ｓ２１との光軸１５上の距離Ｌｄ４１（ｄ２０）と、正の屈折力のメニスカスレンズＬ４３の光軸１５上の厚さＬｄ４２（ｄ２１）とは以下の条件（１０）を満たしてもよい。
０．６ ≦ Ｌｄ４１／Ｌｄ４２ ≦ １．０・・・（１０）
条件（１０）の上限を超えると、第３の接合レンズＢ３と正メニスカスレンズＬ４３との間の間隔Ｌｄ４１（ｄ２０）が、正メニスカスレンズＬ４３の厚みＬｄ４２（ｄ２１）よりも厚くなる。このため、間隔Ｌｄ４１へ入射した光線の内、軸外主光線および軸外マージナル光線が収束し過ぎてしまい、特に、上側マージナル光線と比較して軸外主光線及び下側マージナル光線の収束方向に対する曲がり方は強い。結果として、軸外主光線と軸外マージナル光線との間の幅のバランスが崩れたまま収束し過ぎるため、球面収差および倍率色収差を過剰に補正してしまう。逆に、条件（１０）の下限を下回ると、間隔Ｌｄ４１（ｄ２０）が厚みＬｄ４２（ｄ２１）に比べて薄くなりすぎるため、軸外光線が十分に収束できないまま正メニスカスレンズＬ４３へ入射する。このため、球面収差および倍率色収差の補正が難しくなる。

上記のように、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ２、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４を構成することにより、良好に収差が補正されたレンズシステム１０を提供できる。さらに、このレンズシステム１０は、負のパワーが先行するレトロフォーカスタイプであり、第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２とが以下の条件（１１）を満たしてもよい。
１．０ ≦ ｜ｆ２／ｆ１｜ ≦ １．１５・・・（１１）
条件（１１）において、上限を上回ると、負群である第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１に対して、正群である第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２が大き過ぎ、第１のレンズ群Ｇ１に対して第２のレンズ群Ｇ２のパワーが不足する。このため、第２のレンズ群Ｇ２を移動させて第１のレンズ群Ｇ１との間の距離を変化させたとしても、レンズシステム１０の内部における各群同士の合成した際のパワー配置を十分に変化させることができず、フォーカス位置の調整が難しくなる。さらに、負群の第１のレンズ群Ｇ１に対して正群の第２のレンズ群Ｇ２のパワーが弱くなることにより、負のパワーに対する正のパワーのバランスが崩れて軸上色収差の補正が難しくなる。

逆に、条件（１１）の下限を下回ると、負の第１のレンズ群Ｇ１に対して正の第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離が小さ過ぎ、第１のレンズ群Ｇ１のパワーに対して第２のレンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎる。このため、フォーカス時の正群の第２のレンズ群Ｇ２の移動量を減らすという点では有利ではあるが、正の第２のレンズ群Ｇ２のパワーが強くなり過ぎ、負の第１のレンズ群Ｇ１に対する正のパワーバランスが崩れて軸上色収差の補正が過剰となり、補正が難しくなる。また、正の第２のレンズ群Ｇ２から出射される軸上の軸上主光線と軸上マージナル光線とのバランスおよび軸外光線の軸外主光線と軸外マージナル光線とのバランスが崩れてフォーカス前後における収差の変動が大きくなる。

また、第１のレンズ群Ｇ１は、最も物体側１１に、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスの第１のレンズＬ１１を含んでもよい。光線高が大きくなる最も物体側１１に凸レンズＬ１１を配置することで、その像面側１２に配置される負のパワー構成により発生する歪曲収差等の収差を効果的に補正することが可能となる。また、凸レンズＬ１１を、特に物体側１１に凸面を向けたメニスカスレンズにすることで、凸レンズＬ１１で発生する球面収差を抑制しながら、パワーを強くせずに光線高を効果的に小さくできる。このため、色収差等の発生も抑制しながら後方のレンズ径の増大を抑制することが可能となる。

さらに、第１のレンズ群Ｇ１は、正メニスカスレンズＬ１１に隣接して配置された負の屈折力の第２のレンズＬ１２を含み、第１のレンズＬ１１の光軸上の厚みＬｄ１（ｄ１）と、第１のレンズＬ１１と第２のレンズＬ１２との光軸１５上の距離Ｌｄ１２（ｄ２）とは以下の条件（１２）を満たしてもよい。
０．３５ ≦ Ｌｄ１２／Ｌｄ１ ≦ ０．７０・・・（１２）
条件（１２）において、上限を超えると、レンズの間隔Ｌｄ１２（ｄ２）が大きくなりすぎるため、正メニスカスレンズＬ１１から出射した軸外光線及び軸上光線が収束し過ぎて光線高が小さくなり過ぎてしまう。このため、第１のレンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズＬ１１の像面側１２に配置される第２のレンズＬ１２を含む負レンズ群により発生する収差に対する、正メニスカスレンズＬ１１の補正能力が過剰となり、球面収差および像面湾曲が強く発生してしまう。

逆に、条件（１２）の下限を下回ると、レンズの間隔Ｌｄ１２（ｄ２）が小さくなりすぎるため、正メニスカスレンズＬ１１から出射した軸外光線および軸上光線が収束しきれず光線高が高い状態で第１のレンズ群Ｇ１の像面側１２の負のメニスカスレンズＬ１２へ光線が入射してしまう。このため、負のメニスカスレンズＬ１２による発散能力が強く作用し、正メニスカスレンズＬ１１による、第１のレンズ群Ｇ１の負レンズ群により発生する収差の補正能力が不足する。したがって、球面収差および軸上色収差の補正が難しくなる。

図１に示したレンズシステム１０は、図３にまとめて示すように、無限遠から最至近距離６３０ｍｍまでのフォーカスレンジを備えた、無限遠における焦点距離が９５ｍｍの中望遠タイプのレンズである。レンズシステム１０は、全１６枚構成で、全長（最も物体側１１のレンズ面から最も像面側１２のレンズ面までの距離）ＬＡが１６９．７２ｍｍ、撮像面５までの距離が２１９．９６ｍｍの比較的コンパクトなレンズシステムであり、第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３がフォーカシングの際に移動するインナーフォーカスタイプのレンズシステムである。各焦点距離におけるＦ値は１．６８と一定で小さい値であり、フォーカシング（合焦）の際に絞りＳｔが移動せず、Ｆ値が変動しないレンズシステムとなっている。

図４に示すように、第４のレンズ群Ｇ４の像面側１２に凸の負メニスカスレンズＬ４６の像面側１２の面２７が非球面となっている。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図４に示した係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦを用いて次式（Ｘ）で表わされる。以降の実施形態においても同様である。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ^２／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒ）^２Ｙ^２｝^１／２］
＋ＡＹ^４＋ＢＹ^６＋ＣＹ^８＋ＤＹ^１０＋ＥＹ^１２＋ＦＹ^１４・・・（Ｘ）

図５から図７に、レンズシステム１０の無限遠、標準距離および最至近にフォーカスしたときの諸収差を示している。図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）は、球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図５（ｂ）、図６（ｂ）および図７（ｂ）は横収差を示している。球面収差は、波長４３５．８ｎｍ（二点鎖線）と、波長４８６．１ｎｍ（一点鎖線）と、波長５４６．１ｎｍ（破線）と、波長５８７．６ｎｍ（実線）と、６５６．３ｎｍ（長破線）とを示している。非点収差はタンジェンシャル光線Ｔとサジタル光線Ｓとを示している。また、横収差をタンジェンシャル光線およびサジタル光線のそれぞれについて、上記と同じ波長について示している。

本例のレンズシステム１０の諸数値および各条件の値は以下の通りである。
第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１： －１３１．５６ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２： １３５．２８ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３： １１３．４０ｍｍ
第４のレンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４： ６６．６１ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２の移動距離ＦＬ１： １７．０２ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３の移動距離ＦＬ２： ５．５１ｍｍ
第１の接合レンズＢ１の焦点距離Ｂ１ｆ： １３５．２８ｍｍ
第２の接合レンズＢ２の焦点距離Ｂ２ｆ： －８５．５７ｍｍ
第３の接合レンズＢ３の焦点距離Ｂ３ｆ： －１６８．２７ｍｍ
第４の接合レンズＢ４の焦点距離Ｂ４ｆ： －２１１４８．１８ｍｍ
条件（１）（ｆ２／ｆ３）： １．１９
条件（２）（ＦＬ１／ＦＬ２）： ３．０９
条件（３）（Ｂ１Ｄ＞Ｂ２Ｄ、Ｂ３Ｄ＜Ｂ４Ｄ
（Ｄ７＞Ｄ１４、Ｄ１８＜Ｄ２３））：
（５３．１８＞４５．５６、３１．６０＜３１．７２）
条件（４）（｜Ｂ１ｐ－Ｂ１ｍ｜＜｜Ｂ２ｐ－Ｂ２ｍ｜、
｜Ｂ３ｐ－Ｂ３ｍ｜＞｜Ｂ４ｐ－Ｂ４ｍ｜）：
（｜４４．２０－２５．４３｜＜｜９４．６６－３４．７１｜、
｜８１．５５－３１．０８｜＞｜４０．７７－３４．７１｜）
条件（５）（｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜（｜ｒ１８／ｒ１６｜））： ３．０８
条件（６）（Ｂ３ｆ／Ｂ２ｆ）： １．９７
条件（７）（｜Ｂ３ｅｒ／Ｌｂｆｒ｜（｜ｒ２０／ｒ２１｜））： １．５１
条件（８）（｜Ｌｂｅｒ／Ｂ４ｆｒ｜（｜ｒ２２／ｒ２３））： １．０４
条件（９）（Ｌｄ４１／Ｌｄ４３（ｄ２０／ｄ２２））： １１．２９
条件（１０）（Ｌｄ４１／Ｌｄ４２（ｄ２０／ｄ２１））： ０．７０
条件（１１）（｜ｆ２／ｆ１｜）： １．０３
条件（１２）（Ｌｄ１２／Ｌｄ１（ｄ２／ｄ１））： ０．４５

以上に示したように、図１に示したレンズシステム１０は、長さが固定されたコンパクトなレンズシステムであり、４群１６枚構成のレンズシステムであるが、フォーカシングの際の重心の移動が少なく、取り扱い（取り回し）が容易なレンズシステムである。さらに、このレンズシステム１０においては、フォーカシングの際にＦＮｏは固定され、フォーカシングが容易で、鮮明で、あるいは所望のフォーカシングで、明るさの変動が少ない画像を取得できる。また、レンズシステム１０は、条件（１）～（１２）を満足する。また、図５～図７に示したように、フォーカシングの全域において諸収差が良好に補正された画像を取得できる。

また、このレンズシステム１０においては、フォーカシングは絞りＳｔの物体側１１に配置された第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３で行われ、絞りＳｔから離して、焦点距離の調整機能（機構）を絞りＳｔの前方に集中できる。したがって、これらの機構も簡易化でき、さらに軽量、高性能でコンパクトなレンズシステム１０および撮像装置１を提供できる。

図８に、撮像装置１の異なる例を示している。この撮像装置（カメラ）１も、光学系（撮像光学系、結像光学系、レンズシステム）１０と、レンズシステム１０の像面側（画像側、撮像側、結像側）１２に配置された撮像素子（撮像デバイス、像面）５とを有する。レンズシステム１０は、撮像用の光学系であって、４群１５枚構成のレンズシステムである。図８（ａ）は、フォーカス位置が無限遠のレンズ配置を示し、図８（ｂ）は、フォーカス位置が最近接（近距離、６３０ｍｍ）におけるレンズ配置を示している。

このレンズシステム１０も４群構成であり、最も物体側１１の合成屈折力（パワー）が負の第１のレンズ群Ｇ１、および最も像面側１２の合成屈折力（パワー）が正の第４のレンズ群Ｇ４は、フォーカシングに際して移動せず、像面５に対する距離が変わらない固定されたレンズ群である。また、第４のレンズ群Ｇ４の物体側１１に配置された絞り（開口絞り）Ｓｔも、像面５に対する距離は変わらず、固定されている。第１のレンズ群Ｇ１の像面側１２に配置された正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２は、無限遠から最至近にフォーカス位置が移動すると、像面側１２に単調に移動する。第２のレンズ群Ｇ２の像面側１２に配置された正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３は、無限遠から最至近にフォーカス位置が移動すると、物体側１１に単調に移動する。

図９に、レンズシステム１０を構成する各レンズのデータを示している。図１０に、焦点距離が無限遠、標準（２２８０ｍｍ）および最至近（６３０ｍｍ）のときの、焦点距離、Ｆ値および可変間隔ｄ６、ｄ９、およびｄ１６の値を示している。図１１に、レンズシステム１０に含まれる非球面の係数を示している。この例では、第４のレンズ群Ｇ４の像面側１２の負メニスカスレンズＬ４６の像面側１２の面Ｓ２５が非球面となっている。

図１２～図１４に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠、標準、最至近のそれぞれの球面収差、非点収差、歪曲収差および横収差を示している。図１２（ａ）、図１３（ａ）および図１４（ａ）は、球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）は横収差を示している。

このレンズシステム１０の基本的な構成は図１に示したレンズシステム１０と共通する。第１のレンズ群Ｇ１は、最も物体側１１に固定された（フォーカシングの際に移動しない）負のパワーのレンズ群であり、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ１１と、物体側１１に凸の負の屈折力のメニスカスレンズＬ１２と、両凹の負レンズＬ１３の３枚構成であり、正－負－負のパワー配置を備える。無限遠から最至近へフォーカシングの際に光軸１５に沿って第１のレンズＧ１との距離ｄ６が広がるように像面側１２に移動する正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２は、物体側１１から両凹の負レンズＬ２１と両凸の正レンズＬ２２との２枚構成であり、負－正のパワー配置を備え、負レンズＬ２１および正レンズＬ２２により、全体として像面側１２に凸の正の屈折力の第１の接合レンズＢ１が構成されている。

無限遠から最至近へフォーカシングの際に光軸１５に沿って第１のレンズＧ１および第２のレンズ群Ｇ２との距離が縮まるように物体側１１に移動する、全体として正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３は、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ３１と、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ３２と、物体側１１に凸の正の屈折力のメニスカスレンズＬ３３と、像面側１２に凹の負の屈折力のメニスカスレンズＬ３４との４枚構成であり、正－正－正－負のパワー配置を備える。正のメニスカスレンズＬ３３および負のメニスカスレンズＬ３４により、全体として物体側１１に凸（像面側１２に凹）の負の屈折力の第２の接合レンズＢ２が構成されている。

最も像面側１２に配置された、正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４は、物体側１１から順に配置された、両凹の負レンズＬ４１と、両凸の正レンズＬ４２と、両凹の負レンズＬ４３と、両凸の正レンズＬ４４と、像面側１２に凸の負のメニスカスレンズＬ４５と、両凸の正レンズＬ４６との６枚構成であり、負－正－負－正－負－正のパワー配置を備える。負レンズＬ４１と正レンズＬ４２とにより、全体として物体側１１に凹（像面側１２に凸）の負の屈折力の第３の接合レンズＢ３が構成されている。また、第３の接合レンズＢ３の像面側１２に隣接して、両凹の負レンズＬ４３と両凸の正レンズＬ４４とにより、全体として物体側１１に凹（像面側１２に凸）の負の屈折力の第４の接合レンズＢ４が構成されている。したがって、このレンズシステム１０においては、図１に示したレンズシステムに対し、第３の接合レンズＢ３と第４の接合レンズＢ４との間に配置された像面側１２に凸の正メニスカスレンズが省かれており、第４の接合レンズＢ４が全体として正の屈折力の接合レンズとなっている。

第４のレンズ群Ｇ４の物体側１１に絞りＳｔが配置されており、絞りＳｔは、物体側１１に第２の接合レンズＢ２が他のレンズを挟まずに配置され、像面側１２に第３の接合レンズＢ３が他のレンズを挟まずに配置されている。

図１０にまとめて示すように、本例のレンズシステム１０も、無限遠から最至近距離６３０ｍｍまでのフォーカスレンジを備えた、無限遠における焦点距離が９５ｍｍの中望遠タイプのレンズである。レンズシステム１０は、全１５枚構成で、全長（最も物体側１１のレンズ面から最も像面側１２のレンズ面までの距離）ＬＡが１２９．９ｍｍ、撮像面５までの距離が１７６．６８ｍｍのさらにコンパクトなレンズシステムであり、第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３がフォーカシングの際に移動するインナーフォーカスタイプのレンズシステムである。各焦点距離におけるＦ値は１．６８と一定で小さい値であり、フォーカシング（合焦）の際に絞りＳｔが移動せず、Ｆ値が変動しないレンズシステムとなっている。

このレンズシステム１０の諸数値および各条件の値は以下の通りである。なお、本例のレンズシステム１０においては、第４のレンズ群Ｇ４は第３の接合レンズＢ３および第４の接合レンズＢ４が隣接しており、正メニスカスレンズが省略されているので、条件（７）～（１０）は評価の対象とならない。
第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１： －１３２．２５ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２： １３９．９０ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３： １１０．３９ｍｍ
第４のレンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４： ６５．９４ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２の移動距離ＦＬ１： １７．４０ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３の移動距離ＦＬ２： ５．３９ｍｍ
第１の接合レンズＢ１の焦点距離Ｂ１ｆ： １３９．９０ｍｍ
第２の接合レンズＢ２の焦点距離Ｂ２ｆ： －８７．２１ｍｍ
第３の接合レンズＢ３の焦点距離Ｂ３ｆ： －２５２．９３ｍｍ
第４の接合レンズＢ４の焦点距離Ｂ４ｆ： ２４７．５６ｍｍ
条件（１）（ｆ２／ｆ３）： １．２７
条件（２）（ＦＬ１／ＦＬ２）： ３．２３
条件（３）（Ｂ１Ｄ＞Ｂ２Ｄ、Ｂ３Ｄ＜Ｂ４Ｄ
（Ｄ７＞Ｄ１４、Ｄ１８＜Ｄ２１））：
（５３．１６＞４５．６６、３１．３６＜３１．８０）
条件（４）（｜Ｂ１ｐ－Ｂ１ｍ｜＜｜Ｂ２ｐ－Ｂ２ｍ｜、
｜Ｂ３ｐ－Ｂ３ｍ｜＞｜Ｂ４ｐ－Ｂ４ｍ｜）：
（｜４４．２０－２５．４３｜＜｜９４．６６－３４．７１｜、
｜８１．５５－３１．０８｜＞｜４０．７７－３４．７１｜）
条件（５）（｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜（｜ｒ１８／ｒ１６｜））： ２．７１
条件（６）（Ｂ３ｆ／Ｂ２ｆ）： ２．９０
条件（１１）（｜ｆ２／ｆ１｜）： １．０６
条件（１２）（Ｌｄ１２／Ｌｄ１（ｄ２／ｄ１））： ０．５２

以上に示したように、図８に示したレンズシステム１０は、長さが固定されたコンパクトなレンズシステムであり、４群１５枚構成のレンズシステムであるが、フォーカシングの際の重心の移動が少なく、取り扱い（取り回し）が容易なレンズシステムである。さらに、このレンズシステム１０においても、フォーカシングの際にＦＮｏは固定され、フォーカシングが容易で、鮮明で、あるいは所望のフォーカシングで、明るさの変動が少ない画像を取得できる。また、レンズシステム１０は、条件（１）～（６）、（１１）および（１２）を満足し、図１２～図１４に示したように、フォーカシングの全域において諸収差が良好に補正された画像を取得できる。

また、このレンズシステム１０においても、フォーカシングは絞りＳｔの物体側１１に配置された第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３で行われ、絞りＳｔから離して、焦点距離の調整機能（機構）を絞りＳｔの前方に集中できる。したがって、これらの機構も簡易化でき、さらに軽量、高性能でコンパクトなレンズシステム１０および撮像装置１を提供できる。

Claims (11)

1. 撮像用のレンズシステムであって、
   物体側から順番に配置された、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、絞りと、正の屈折力の第４のレンズ群とから構成され、フォーカシングの際に、隣り合うレンズ群との距離が変化し、
   前記第３のレンズ群は、最も像面側の、前記絞りの物体側に配置された接合レンズであって、像面側の面が、凹が像面側に向いた面を含む接合レンズを含み、
   前記第４のレンズ群は、最も物体側の、前記絞りの像面側に配置された接合レンズであって、物体側の面が、凹が物体側に向いた面を含む接合レンズを含み、
   前記絞りの物体側に配置された接合レンズおよび前記絞りの像面側に配置された接合レンズは負の屈折力を含み、
   前記凹が像面側を向いた面の曲率半径ｇ３ｅｒと、前記凹が物体側を向いた面の曲率半径ｇ４ｆｒと、前記絞りの物体側に配置された接合レンズの焦点距離Ｂ２ｆと、前記絞りの像面側に配置された接合レンズの焦点距離Ｂ３ｆとが以下の条件を満たす、レンズシステム。
   ２．５ ≦ ｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜ ≦ ４．０
   １．７ ≦ Ｂ３ｆ／Ｂ２ｆ ≦ ３．０
2. 撮像用のレンズシステムであって、
   物体側から順番に配置された、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、絞りと、正の屈折力の第４のレンズ群とから構成され、フォーカシングの際に、隣り合うレンズ群との距離が変化し、
   前記第３のレンズ群は、最も像面側の、前記絞りの物体側に配置された接合レンズであって、像面側の面が、凹が像面側に向いた面を含む接合レンズを含み、
   前記第４のレンズ群は、最も物体側の、前記絞りの像面側に配置された接合レンズであって、物体側の面が、凹が物体側に向いた面を含む接合レンズを含み、
   前記第４のレンズ群は、前記絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側に配置された、凹が物体側を向いた正の屈折力のメニスカスレンズを含み、
   前記凹が像面側を向いた面の曲率半径ｇ３ｅｒと、前記凹が物体側を向いた面の曲率半径ｇ４ｆｒとが以下の条件を満たす、レンズシステム。
   ２．５ ≦ ｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜ ≦ ４．０
3. 請求項２において、
   前記絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側の、像面側に凸の面の曲率半径Ｂ３ｅｒと、前記正の屈折力のメニスカスレンズの物体側の、凹が物体側を向いた面の曲率半径Ｌｂｆｒとは以下の条件を満たす、レンズシステム。
   １．３５ ≦ ｜Ｂ３ｅｒ／Ｌｂｆｒ｜ ≦ １．５５
4. 請求項２または３において、
   前記第４のレンズ群は、前記正の屈折力のメニスカスレンズの像面側に配置された接合レンズを含み、前記正の屈折力のメニスカスレンズの像面側の、像面側に凸の面の曲率半径Ｌｂｅｒと、前記正の屈折力のメニスカスレンズの像面側に配置された接合レンズの物体側の、凹が物体側を向いた面の曲率半径Ｂ４ｆｒとは以下の条件を満たす、レンズシステム。
   １．０３ ≦ ｜Ｌｂｅｒ／Ｂ４ｆｒ｜ ≦ １．０７
5. 請求項４において、
   前記絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側の、像面側に凸の面と、前記正の屈折力のメニスカスレンズの物体側の、凹が物体側を向いた面との光軸上の距離Ｌｄ４１と、前記正の屈折力のメニスカスレンズの像面側の、像面側に凸の面と、前記正の屈折力のメニスカスレンズの像面側に配置された接合レンズの物体側の、凹が物体側を向いた面との光軸上の距離Ｌｄ４３とは以下の条件を満たす、レンズシステム。
   ７ ≦ Ｌｄ４１／Ｌｄ４３ ≦ ２３
6. 請求項４または５において、
   前記絞りの像面側に配置された接合レンズの像面側の、像面側に凸の面と、前記正の屈折力のメニスカスレンズの物体側の、凹が物体側を向いた面との光軸上の距離Ｌｄ４１と、前記正の屈折力のメニスカスレンズの光軸上の厚さＬｄ４２とは以下の条件を満たす、レンズシステム。
   ０．６ ≦ Ｌｄ４１／Ｌｄ４２ ≦ １．０
7. 請求項４ないし６のいずれかにおいて、
   前記第２のレンズ群は、第１の接合レンズを含み、前記第１の接合レンズの有効径Ｂ１Ｄと、前記第３のレンズ群の前記絞りの物体側の第２の接合レンズの有効径Ｂ２Ｄと、前記第４のレンズ群の前記絞りの像面側の第３の接合レンズの有効径Ｂ３３と、前記第４のレンズ群の前記正の屈折力のレンズの像面側の第４の接合レンズの有効径Ｂ４Ｄとが以下の条件を満たす、レンズシステム。
   Ｂ１Ｄ ＞ Ｂ２Ｄ
   Ｂ３Ｄ ＜ Ｂ４Ｄ
8. 請求項７において、
   前記第１の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ１ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ１ｍとの差と、前記第２の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ２ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ２ｍとの差と、前記第３の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ３ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ３ｍとの差と、前記第４の接合レンズの正の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ４ｐと負の屈折力のレンズのアッベ数Ｂ４ｍとの差とが以下の条件を満たす、レンズシステム。
   ｜Ｂ１ｐ－Ｂ１ｍ｜ ＜ ｜Ｂ２ｐ－Ｂ２ｍ｜
   ｜Ｂ３ｐ－Ｂ３ｍ｜ ＞ ｜Ｂ４ｐ－Ｂ４ｍ｜
9. 撮像用のレンズシステムであって、
   物体側から順番に配置された、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、絞りと、正の屈折力の第４のレンズ群とから構成され、
   無限遠から最至近へフォーカシングの際に、光軸に沿った前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との距離が広がり、前記第２のレンズ群と前記第３のレンズ群との距離が縮まり、前記第４のレンズ群は、前記第４のレンズ群の物体側に配置された前記絞りとともに像面に対して固定され、
   前記第３のレンズ群は、最も像面側の、前記絞りの物体側に配置された接合レンズであって、像面側の面が、凹が像面側に向いた面を含む接合レンズを含み、
   前記第４のレンズ群は、最も物体側の、前記絞りの像面側に配置された接合レンズであって、物体側の面が、凹が物体側に向いた面を含む接合レンズを含み、
   前記凹が像面側を向いた面の曲率半径ｇ３ｅｒと、前記凹が物体側を向いた面の曲率半径ｇ４ｆｒとが以下の条件を満たすレンズシステム。
   ２．５ ≦ ｜ｇ４ｆｒ／ｇ３ｅｒ｜ ≦ ４．０
10. 請求項９において、
    無限遠から最至近へフォーカシングの際に、前記第１のレンズ群は、前記像面に対して固定され、前記第２のレンズ群は像面側に移動し、前記第３のレンズ群は物体側に移動する、レンズシステム。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のレンズシステムと、
    前記レンズシステムの像面側に配置された撮像素子とを有する撮像装置。

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