JP7826010B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

光学系及びそれを有する撮像装置

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Description

本発明は、光学系に関し、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ、車載カメラ等に好適なものである。
近年、長焦点距離かつ大口径比でありながら小型で高い光学性能を備え、オートフォーカスの高速化を実現することが可能な撮像装置が求められている。小型で高い光学性能を備えつつ、オートフォーカスの高速化を実現するため、フォーカシングの際に一部のレンズを移動させるインナーフォーカス方式の光学系が知られている（特許文献１，２参照）。
特開２０１４－１４２６０１号公報 特開２０２０－６０６６１号公報
しかしながら、長焦点距離かつ大口径比の光学系は、諸収差の補正が困難になる傾向がある。特にオートフォーカスの高速化を実現するためにフォーカスレンズ群を軽量化すると、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して収差変動の抑制が困難になる。
本発明は、長焦点距離かつ大口径比でありながら小型で高い光学性能を備え、オートフォーカスの高速化を実現することが可能な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。
本発明の一側面としての光学系は、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、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなる光学系であって、第３レンズ群は、開口絞りを含み、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群及び第４レンズ群は移動し、第１レンズ群、第３レンズ群、及び第５レンズ群は不動であり、前記光学系の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をｓｋ、無限遠合焦時における光学系の焦点距離をｆ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．２５
０．０１０＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．５００
－３．５０＜ｆ／ｆ５＜－０．８０
－１．６＜ｆ／ｆ２＜－０．３
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、長焦点距離かつ大口径比でありながら小型で高い光学性能を備え、オートフォーカスの高速化を実現することが可能な光学系及びそれを有する撮像装置を提供することができる。
実施例１の光学系の無限遠合焦時の断面図である。 （ａ），（ｂ）実施例１の光学系の無限遠合焦時及び近距離（－７００ｍｍ）合焦時の縦収差図である。 実施例２の光学系の無限遠合焦時の断面図である。 （ａ），（ｂ）実施例２の光学系の無限遠合焦時及び近距離（－７００ｍｍ）合焦時の縦収差図である。 実施例３の光学系の無限遠合焦時の断面図である。 （ａ），（ｂ）実施例３の光学系の無限遠合焦時及び近距離（－７００ｍｍ）合焦時の縦収差図である。 実施例４の光学系の無限遠合焦時の断面図である。 （ａ），（ｂ）実施例４の光学系の無限遠合焦時及び近距離（－１２００ｍｍ）合焦時の縦収差図である。 実施例５の光学系の無限遠合焦時の断面図である。 （ａ），（ｂ）実施例５の光学系の無限遠合焦時及び近距離（－７００ｍｍ）合焦時の縦収差図である。 撮像装置の概略図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図１，３，５，７，９はそれぞれ、実施例１乃至５の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の断面図である。各実施例の光学系Ｌ０は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ、車載カメラ等の撮像装置に用いられる光学系である。
各断面図において左方が物体側で、右方が像側である。各実施例の光学系Ｌ０は複数のレンズ群を有して構成されている。本願明細書においてレンズ群とは、フォーカシングに際して一体的に移動又は静止するレンズのまとまりである。すなわち、各実施例の光学系Ｌ０では、フォーカシングに際して隣接するレンズ群同士の間隔が変化する。なお、レンズ群は１枚のレンズから構成されていてもよいし、複数のレンズから成っていてもよい。
各実施例の光学系Ｌ０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、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正又は負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５からなる。
ＳＰは、開口絞りである。ＩＭＧは、像面であり、各実施例の光学系Ｌ０をデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの撮影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）の撮像面が配置される。各実施例の光学系Ｌ０を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像面ＩＭＧにはフィルム面に相当する感光面が置かれる。
各断面図に示した矢印は、無限遠から最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表している。各実施例の光学系Ｌ０では、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群は移動し、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、及び第５レンズ群Ｌ５は不動である。
図２，４，６，８，１０はそれぞれ、実施例１乃至５の光学系Ｌ０の収差図である。各収差図において、（ａ）は無限遠合焦時の縦収差図、（ｂ）は近距離合焦時の縦収差図である。
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）に対する球面収差量を示している。非点収差図においてΔＳはサジタル像面における非点収差量、ΔＭ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。歪曲収差図においてｄ線に対する歪曲収差量を示している。色収差図ではｇ線における色収差量を示している。ωは撮像半画角（度）である。
次に、各実施例の光学系Ｌ０における特徴的な構成について述べる。
長焦点距離かつ大口径比でありながら小型で高い光学性能を備え、オートフォーカスの高速化を実現するためには、光学系Ｌ０を構成するレンズ群の配置とフォーカシングに際して移動するフォーカスレンズ群の構成及び配置を適切に行うことが重要である。各実施例の光学系Ｌ０は、複数のレンズ群を有し、フォーカシングに際して一部のレンズ群を移動させる構成とすることで、収差補正とフォーカスレンズ群の軽量化を実現している。最も物体側に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を配置することで、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４に入射する軸上光束の径を縮小し、フォーカスレンズ群の小型軽量化を容易に実現することが可能である。フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４との間に第３レンズ群Ｌ３を配置することで、球面収差と軸上色収差の補正を容易に実現することが可能である。フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の像側に負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５を配置することで、光学系Ｌ０の全長短縮化とペッツバール和の抑制を容易に実現することが可能である。
各実施例の光学系Ｌ０は、以下の条件式（１）乃至（３）を満足する。
０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．２５ （１）
０．０１０＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．５００ （２）
－３．５０＜ｆ／ｆ５＜－０．８０ （３）
ここで、ｓｋは、光学系Ｌ０の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離（以下、バックフォーカスという）である。ｆは、無限遠合焦時における光学系Ｌ０の焦点距離である。ｆ３は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離である。ｆ５は、第５レンズ群Ｌ５の焦点距離である。
条件式（１）は、バックフォーカスと光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（１）の下限値を下回ってバックフォーカスが短くなると、撮像素子近傍のレイアウトが困難となり、構成が複雑化するため好ましくない。条件式（１）の上限値を上回ってバックフォーカスが長くなると、光学系Ｌ０が大型化し、好ましくない。
条件式（２）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（２）の下限値を下回って第３レンズ群Ｌ３の屈折力が小さくなると、第４レンズ群Ｌ４に入射する軸上光束の径を縮小することが難しくなり、第４レンズ群Ｌ４が大型化するため好ましくない。条件式（２）の上限値を上回って第３レンズ群Ｌ３の屈折力が大きくなると、球面収差の補正が困難となり好ましくない。
条件式（３）は、第５レンズ群Ｌ５の焦点距離と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（３）の下限値を下回って第５レンズ群Ｌ５の屈折力が小さくなると、歪曲収差の補正が困難となり、好ましくない。条件式（３）の上限値を上回って第５レンズ群Ｌ５の屈折力が大きくなると、光学系Ｌ０の全長短縮化が困難となり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。
なお、条件式（１）乃至（３）の数値範囲を以下の条件式（１ａ）乃至（３ａ）の数値範囲とすることが好ましい。
０．１２＜ｓｋ／ｆ＜０．２２ （１ａ）
０．０１１＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．４５０ （２ａ）
－２．５０＜ｆ／ｆ５＜－１．２０ （３ａ）
また、条件式（１）乃至（３）の数値範囲を以下の条件式（１ｂ）乃至（３ｂ）の数値範囲とすることが更に好ましい。
０．１５＜ｓｋ／ｆ＜０．２０ （１ｂ）
０．０１２＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．４２０ （２ｂ）
－２．４０＜ｆ／ｆ５＜－１．５０ （３ｂ）
次に、各実施例の光学系Ｌ０において、満足することが好ましい構成について述べる。
第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ２１、負レンズＬ２２からなることが好ましい。第２レンズ群Ｌ２において、物体側に正レンズＬ２１を配置することで後続する負レンズＬ２２のレンズ径を抑制することができるため小型化に有利である。また、第２レンズ群Ｌ２を正レンズＬ２１と負レンズＬ２２の２枚構成とすることで軽量化が容易となる。
正レンズＬ２１と負レンズＬ２２との間には、両凹形状の空気レンズが形成されていることが好ましい。これにより、第２レンズ群Ｌ２で発生する球面収差の変動を抑制することが容易となり、フォーカス全域で高画質化を達成することが容易となる。
第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ４１、負レンズＬ４２、正レンズＬ４３からなり、正レンズＬ４１と負レンズＬ４２は、接合レンズであることが好ましい。接合レンズを配置することで軸上色収差の補正が容易となる。第４レンズ群Ｌ４を２枚の正レンズを備える構成とすることで屈折力を分散させることができるため、フォーカス全域での収差補正が容易となる。
第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬ３１、正レンズＬ３２からなり、負レンズＬ３１と正レンズＬ３２は、接合レンズであることが好ましい。接合レンズを配置することでペッツバール和の抑制と軸上色収差の補正が容易となる。
第３レンズ群Ｌ３は、開口絞りＳＰを含むことが好ましい。第３レンズ群Ｌ３が開口絞りＳＰを含むと開口絞りＳＰ前後の屈折力配置の対称性がよいため、歪曲収差やコマ収差の補正が容易となる。
最も物体側に正レンズＬ１１が配置されていることが好ましい。これにより、光学系Ｌ０の全長短縮化とフォーカスレンズ群の小型軽量化が容易となる。
第１レンズ群Ｌ１は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズとを含むことが好ましい。これにより、光学系Ｌ０の全長短縮化と軸上色収差及び倍率色収差の抑制が容易となる。
第５レンズ群Ｌ５は、正レンズと負レンズとを含むことが好ましい。第５レンズ群Ｌ５は、最も像面に近いレンズ群であるため、ペッツバール和の補正に効果的で、第５レンズ群Ｌ５が正レンズと負レンズとを含むことで像面湾曲の補正が容易となる。
次に、各実施例の光学系が満足することが好ましい条件について述べる。各実施例の光学系は、以下の条件式（３）乃至（１１）のうち１つ以上を満足することが好ましい。
０．４＜ｆ／ｆ１＜２．５ （４）
－２．５＜ｆ／ｆ２＜－０．３ （５）
１．０＜ｆ／ｆ４＜３．５ （６）
０．７＜Ｌ／ｆ＜２．０ （７）
１．４＜ｂ２＜４．０ （８）
０．１＜ｂ４＜０．８ （９）
０．０１＜Ｍ２／ｆ＜０．３０ （１０）
－０．２０＜Ｍ４／ｆ＜－０．０１ （１１）
ここで、ｆ１は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離である。ｆ２は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離である。ｆ４は、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離である。Ｌは、光学系Ｌ０の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（以下、光学全長（レンズ全長）という）である。ｂ２は、第２レンズ群Ｌ２の無限遠合焦時の結像横倍率である。ｂ４は、第４レンズ群Ｌ４の無限遠合焦時の結像横倍率である。Ｍ２は、像側へ移動する場合を正として、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量である。Ｍ４は、像側へ移動する場合を正として、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第４レンズ群の移動量である。
条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（４）の下限値を下回って第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなると、光学系Ｌ０の全長短縮化が困難となり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。条件式（４）の上限値を上回って第１レンズ群Ｌ１の屈折力が大きくなると、第１レンズ群Ｌ１で発生する収差が大きくなり、特に球面収差と倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（５）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなると、第２レンズ群Ｌ２で発生する球面収差の補正が困難となり、特に球面収差のフォーカス変動の抑制が困難となるため好ましくない。条件式（５）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなると、フォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。
条件式（６）は、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（６）の下限値を下回って第４レンズ群Ｌ４の屈折力が小さくなると、フォーカシングに際しての第４レンズ群Ｌ４の移動量が大きくなり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。条件式（６）上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなると、第４レンズ群Ｌ４で発生する球面収差の補正が困難となり、特に球面収差のフォーカス変動の抑制が困難となるため好ましくない。
条件式（７）は、光学全長と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（７）の下限値を下回って光学全長が短くなると、緒収差、特に倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。条件式（７）の上限値を上回って光学全長が長くなると、前玉径が増大し、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。
条件式（８）は、第２レンズ群Ｌ２の無限遠合焦時の結像横倍率を規定している。条件式（８）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の結像横倍率が小さくなると、フォーカスシングの際に必要な第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。条件式（８）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の結像横倍率が大きくなると、後続レンズ群に入射する光線高さが大きくなり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。
条件式（９）は、第４レンズ群Ｌ４の無限遠合焦時の結像横倍率を規定している。条件式（９）の下限値を下回って第４レンズ群Ｌ４の結像横倍率が小さくなると、第５レンズ群Ｌ５に入射する軸上光束の入射角度が大きくなり、球面収差やコマ収差の補正が困難となるため、好ましくない。条件式（９）の上限値を上回って第４レンズ群Ｌ４の結像横倍率が大きくなると、フォーカシングに際して必要な第４レンズ群Ｌ４の移動量が大きくなり、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。
条件式（１０）は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（１０）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の移動量が小さくなると、最至近距離まで撮影することが困難となるため好ましくない。条件式（１０）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなると、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。
条件式（１１）は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第４レンズ群Ｌ４の移動量と光学系Ｌ０の焦点距離との比を規定している。条件式（１１）の下限値を下回って第４レンズ群Ｌ４の移動量が小さくなる、すなわち第４レンズ群Ｌ４の移動量の絶対値が大きくなると、光学系Ｌ０が大型化するため好ましくない。条件式（１１）の上限値を上回って第４レンズ群Ｌ４の移動量が大きくなる、すなわち第４レンズ群Ｌ４の移動量の絶対値が小さくなると、最至近距離まで撮影することが困難となるため好ましくない。
なお、条件式（４）乃至（１１）の数値範囲を以下の条件式（４ａ）乃至（１１ａ）の数値範囲とすることが好ましい。
０．５＜ｆ／ｆ１＜２．０ （４ａ）
－１．９＜ｆ／ｆ２＜－０．５ （５ａ）
１．５＜ｆ／ｆ４＜３．０ （６ａ）
０．８＜Ｌ／ｆ＜１．８ （７ａ）
１．６＜ｂ２＜３．３ （８ａ）
０．２＜ｂ４＜０．７ （９ａ）
０．０２＜Ｍ２／ｆ＜０．１５ （１０ａ）
－０．１０＜Ｍ４／ｆ＜－０．０３ （１１ａ）
また、条件式（４）乃至（１１）の数値範囲を以下の条件式（４ｂ）乃至（１１ｂ）の数値範囲とすることが更に好ましい。
０．６＜ｆ／ｆ１＜１．７ （４ｂ）
－１．６＜ｆ／ｆ２＜－０．６ （５ｂ）
１．７＜ｆ／ｆ４＜２．４ （６ｂ）
０．９＜Ｌ／ｆ＜１．７ （７ｂ）
１．７＜ｂ２＜３．０ （８ｂ）
０．２５＜ｂ４＜０．６ （９ｂ）
０．０３＜Ｍ２／ｆ＜０．１３ （１０ｂ）
－０．０８＜Ｍ４／ｆ＜－０．０５ （１１ｂ）
次に、各実施例の光学系Ｌ０について詳細に述べる。
実施例１乃至４の光学系Ｌ０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、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５からなる。
実施例５の光学系Ｌ０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、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５からなる。
各実施例の光学系Ｌ０では、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４は移動し、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、及び第５レンズ群Ｌ５は不動である。
実施例１，２，５の光学系Ｌ０では、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ１１、正レンズＬ１２、正レンズＬ１３、負レンズＬ１４からなる。正レンズＬ１３と負レンズＬ１４は、接合レンズである。
実施例３の光学系Ｌ０では、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ１１、正レンズＬ１２、正レンズＬ１３、負レンズＬ１４、正レンズＬ１５からなる。正レンズＬ１３と負レンズＬ１４は、接合レンズである。
実施例４の光学系Ｌ０では、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ１１、正レンズＬ１２、正レンズＬ１３、正レンズＬ１４、負レンズＬ１５、正レンズＬ１６からなる。正レンズＬ１４と負レンズＬ１５は、接合レンズである。
各実施例の光学系Ｌ０では、第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ２１、負レンズＬ２２からなる。
各実施例の光学系Ｌ０では、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬ３１、正レンズＬ３２からなる。負レンズＬ３１と正レンズＬ３２は、接合レンズである。
各実施例の光学系Ｌ０では、第３レンズ群Ｌ３は、開口絞りＳＰを含む。
各実施例の光学系Ｌ０では、第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ４１、負レンズＬ４２、正レンズＬ４３からなる。正レンズＬ４１と負レンズＬ４２は、接合レンズである。
実施例１乃至３の光学系Ｌ０では、第５レンズ群Ｌ５は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ５１、負レンズＬ５２、負レンズＬ５３からなる。正レンズＬ５１と負レンズＬ５２は、接合レンズである。
実施例４の光学系Ｌ０では、第５レンズ群Ｌ５は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ５１、負レンズＬ５２、正レンズＬ５３からなる。正レンズＬ５１と負レンズＬ５２は、接合レンズである。
実施例５の光学系Ｌ０では、第５レンズ群Ｌ５は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ５１、負レンズＬ５２、負レンズＬ５３、正レンズＬ５４からなる。正レンズＬ５１と負レンズＬ５２は、接合レンズである。
以下に、実施例１乃至５にそれぞれ対応する数値実施例１乃至５を示す。
各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光入射側から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ，ＮＦ，ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される。
また、軸上間隔ｄの可変となっている箇所は、無限遠合焦時と近距離合焦時について示している。近距離合焦時の物体距離はカッコ内に数値を示している。物体距離は像面から物体位置までの距離とする。
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（度）は全て各実施例の光学系Ｌ０が無限遠物体に焦点を合わせたときの値である。「バックフォーカス」は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、各実施例の光学系Ｌ０の最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。
また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、＊の符号を付している。非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、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，Ａ１２を各次数の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＋Ａ１２×ｈ12
で表している。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。
［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 77.785 4.68 1.76385 48.5
2 172.845 0.20
3 63.371 5.95 1.49700 81.5
4 170.333 0.20
5 54.700 13.38 1.49700 81.5
6 -89.309 1.60 1.83400 37.2
7 115.572 (可変)
8 686.201 3.52 1.94594 18.0
9 -143.362 0.20
10 457.173 1.40 1.67300 38.3
11 36.221 (可変)
12(絞り) ∞ 4.29
13 -68.576 1.40 1.72825 28.5
14 34.701 9.22 1.87070 40.7
15 -101.270 (可変)
16 40.392 4.86 1.72916 54.7
17 192.612 1.40 1.67270 32.1
18 76.112 2.50
19* 206.498 5.26 1.85135 40.1
20* -91.873 (可変)
21 75.769 4.06 1.92286 20.9
22 -274.316 1.20 1.77047 29.7
23 29.541 8.48
24* -73.133 3.03 1.58313 59.4
25* -253.666 16.31
像面 ∞

非球面データ
第19面
K = 0.00000e+00 A 4=-9.07618e-06 A 6=-6.11165e-09 A 8=-1.04661e-11

第20面
K = 0.00000e+00 A 4=-5.22186e-06 A 6=-4.28155e-09 A 8=-8.68689e-12

第24面
K = 0.00000e+00 A 4=-2.25980e-05 A 6= 2.43830e-08 A 8=-3.13250e-11

第25面
K = 0.00000e+00 A 4=-2.22797e-05 A 6= 2.16423e-08 A 8=-1.32136e-11

焦点距離 84.00
Ｆナンバー 1.44
半画角(度) 14.44
像高 21.64
レンズ全長 117.50
BF 16.31

無限遠 近距離（-700mm）
d 7 4.26 10.25
d11 13.31 7.33
d15 5.79 1.00
d20 1.00 5.79
d25 16.31 6.01

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 93.82
2 8 -111.97
3 12 405.35
4 16 46.82
5 21 -54.20

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 75.910 7.60 1.76385 48.5
2 278.185 0.20
3 81.251 4.11 1.59282 68.6
4 137.891 0.83
5 75.102 13.89 1.49700 81.5
6 -89.633 1.86 1.89190 37.1
7 128.606 (可変)
8 -1506.651 4.06 1.94594 18.0
9 -117.758 0.20
10 -19994.632 1.40 1.80610 33.3
11 52.584 (可変)
12(絞り) ∞ 4.81
13 -83.985 1.40 1.69895 30.1
14 47.790 10.25 1.87070 40.7
15 -110.778 (可変)
16 41.915 8.74 1.69680 55.5
17 -173.265 1.40 1.69895 30.1
18 89.247 1.05
19* 88.271 8.63 1.85135 40.1
20* -134.588 (可変)
21 71.964 4.69 1.92286 20.9
22 -316.497 1.20 1.77047 29.7
23 27.700 8.93
24* -37.015 2.00 1.88202 37.2
25* -58.504 15.69
像面 ∞

非球面データ
第19面
K = 0.00000e+00 A 4=-4.61083e-06 A 6=-2.59781e-09 A 8=-1.59591e-12

第20面
K = 0.00000e+00 A 4=-1.47775e-06 A 6=-2.06115e-09 A 8=-1.05938e-12

第24面
K = 0.00000e+00 A 4= 1.57806e-05 A 6=-2.19149e-08 A 8= 4.05207e-11

第25面
K = 0.00000e+00 A 4= 1.37873e-05 A 6=-1.94341e-08 A 8= 4.25441e-11

焦点距離 83.00
Ｆナンバー 1.25
半画角(度) 14.61
像高 21.64
レンズ全長 133.01
BF 15.69

無限遠 近距離（-700mm）
d 7 6.52 16.70
d11 17.27 7.09
d15 5.29 1.00
d20 1.00 5.29
d25 15.69 5.18

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 125.21
2 8 -127.16
3 12 293.03
4 16 43.02
5 21 -45.00

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 86.709 7.20 1.61800 63.4
2 369.488 0.20
3 69.023 7.29 1.49700 81.5
4 197.730 0.20
5 61.193 14.21 1.49700 81.5
6 -127.175 2.00 1.87070 40.7
7 93.340 0.21
8 95.976 5.85 1.49700 81.5
9 178.462 (可変)
10 392.711 3.45 1.94594 18.0
11 -223.486 0.20
12 247.577 1.85 1.83481 42.7
13 40.471 (可変)
14(絞り) ∞ 4.82
15 -63.837 1.40 1.72825 28.5
16 44.300 9.51 1.87070 40.7
17 -74.293 (可変)
18 43.005 4.33 1.72916 54.7
19 141.112 1.40 1.69895 30.1
20 66.919 2.02
21* 114.498 8.30 1.76450 49.1
22* -112.430 (可変)
23 89.498 2.96 1.92286 20.9
24 1396.785 1.20 1.67300 38.3
25 29.039 8.92
26* -57.271 2.00 1.58313 59.4
27* -140.719 17.24
像面 ∞

非球面データ
第21面
K = 0.00000e+00 A 4=-6.61737e-06 A 6=-5.27557e-09 A 8=-7.47702e-12

第22面
K = 0.00000e+00 A 4=-4.30497e-06 A 6=-4.81815e-09 A 8=-3.46829e-12

第26面
K = 0.00000e+00 A 4=-1.91464e-05 A 6= 2.29584e-08 A 8=-2.64435e-11

第27面
K = 0.00000e+00 A 4=-1.95897e-05 A 6= 2.30203e-08 A 8=-1.63145e-11

焦点距離 99.00
Ｆナンバー 1.44
半画角(度) 12.33
像高 21.64
レンズ全長 133.50
BF 17.24

無限遠 近距離（-700mm）
d 9 3.01 11.26
d13 15.82 7.57
d17 6.91 1.00
d22 1.00 6.91
d27 17.24 3.35

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 95.26
2 10 -96.82
3 14 240.85
4 18 52.62
5 23 -52.76

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 174.540 5.00 1.59349 67.0
2 289.447 0.20
3 98.775 13.84 1.43387 95.1
4 1295.204 0.20
5 84.449 9.87 1.49700 81.5
6 232.436 0.20
7 73.986 17.37 1.49700 81.5
8 -295.998 2.00 1.87070 40.7
9 69.370 4.61
10 70.644 6.30 1.49700 81.5
11 177.413 (可変)
12 478.926 4.01 1.94594 18.0
13 -478.755 0.20
14 148.546 3.00 1.80400 46.5
15 46.627 (可変)
16(絞り) ∞ 4.56
17 -79.969 1.40 1.77250 49.6
18 800.000 6.02 1.51742 52.4
19 -53.956 (可変)
20 41.447 4.25 1.83400 37.2
21 225.784 1.40 1.84666 23.8
22 51.524 3.72
23* -230.448 4.98 1.76450 49.1
24* -69.264 (可変)
25 -106.542 1.49 1.84666 23.8
26 -80.086 1.20 1.49700 81.5
27 39.190 7.26
28 55.080 3.12 1.58313 59.4
29* 88.761 38.05
像面 ∞

非球面データ
第23面
K = 0.00000e+00 A 4=-9.23397e-06 A 6=-6.40417e-09 A 8=-9.52243e-12

第24面
K = 0.00000e+00 A 4=-7.11589e-06 A 6=-4.70098e-09 A 8=-6.63629e-12

第29面
K = 0.00000e+00 A 4=-6.74980e-07 A 6=-3.45420e-10 A 8=-7.82351e-13

焦点距離 198.00
Ｆナンバー 2.05
半画角(度) 6.24
像高 21.64
レンズ全長 188.50
BF 38.05

無限遠 近距離（-700mm）
d11 4.82 11.16
d15 24.36 18.02
d19 14.09 1.00
d24 1.00 14.09
d29 38.05 10.80

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 119.40
2 12 -132.23
3 16 16396.06
4 20 84.65
5 25 -84.19

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 90.525 4.22 1.76385 48.5
2 209.644 0.20
3 61.314 6.71 1.59522 67.7
4 204.455 0.20
5 50.907 12.20 1.49700 81.5
6 -130.720 1.60 1.80610 33.3
7 72.226 (可変)
8 155.728 3.81 1.94594 18.0
9 -273.024 0.20
10 493.162 1.40 1.67300 38.3
11 34.600 (可変)
12(絞り) ∞ 1.57
13 323.382 1.40 1.73465 28.3
14 24.447 6.95 1.87070 40.7
15 86.688 (可変)
16 37.184 4.58 1.90043 37.4
17 282.676 1.40 1.68167 31.4
18 38.658 3.09
19* 86.149 6.00 1.85135 40.1
20* -89.241 (可変)
21 355.236 5.36 2.00069 25.5
22 -41.762 1.20 1.77047 29.7
23 32.530 9.05
24 -28.121 1.20 1.85478 24.8
25 -48.897 0.15
26 207.303 4.46 2.00100 29.1
27 -93.322 13.00
像面 ∞

非球面データ
第19面
K = 0.00000e+00 A 4=-1.35818e-05 A 6=-1.76204e-08 A 8=-5.55965e-11

第20面
K = 0.00000e+00 A 4=-9.59369e-06 A 6=-1.32570e-08 A 8=-3.11565e-11

焦点距離 84.00
Ｆナンバー 1.44
半画角(度) 14.44
像高 21.64
レンズ全長 114.50
BF 13.00

無限遠 近距離（-700mm）
d 7 3.99 10.11
d11 13.37 7.24
d15 6.20 1.00
d20 1.00 6.20
d27 13.00 2.09

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 93.36
2 8 -122.52
3 12 -524.52
4 16 41.31
5 21 -95.79

各数値実施例における種々の値を、以下の表１にまとめて示す。

［撮像装置］
次に、各実施例の光学系を用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例について、図１１を用いて説明する。図１１において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至５で説明した何れかの光学系である。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光学像を受光して光電変換する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。カメラ本体１０はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでもよいし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでもよい。
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、レンズが小型である撮像装置を得ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
Ｌ０ 光学系
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
ＩＭＧ 像面

Claims (19)

  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、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなる光学系であって、
    前記第３レンズ群は、開口絞りを含み、
    無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群は移動し、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、及び前記第５レンズ群は不動であり、
    前記光学系の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をｓｋ、無限遠合焦時における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、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．２５
    ０．０１０＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．５００
    －３．５０＜ｆ／ｆ５＜－０．８０
    －１．６＜ｆ／ｆ２＜－０．３
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  2. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
    ０．４＜ｆ／ｆ１＜２．５
    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. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
    １．０＜ｆ／ｆ４＜３．５
    なる条件式を満足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とするとき、
    ０．７＜Ｌ／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乃至３の何れか一項に記載の光学系。
  5. 前記第２レンズ群の無限遠合焦時の結像横倍率をｂ２とするとき、
    １．４＜ｂ２＜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４の何れか一項に記載の光学系。
  6. 前記第４レンズ群の無限遠合焦時の結像横倍率をｂ４とするとき、
    ０．１＜ｂ４＜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５の何れか一項に記載の光学系。
  7. 像側へ移動する場合を正として、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての前記第２レンズ群の移動量をＭ２とするとき、
    ０．０１＜Ｍ２／ｆ＜０．３０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学系。
  8. 像側へ移動する場合を正として、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての前記第４レンズ群の移動量をＭ４とするとき、
    －０．２０＜Ｍ４／ｆ＜－０．０１
    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の何れか一項に記載の光学系。
  9. 前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ２１、負レンズＬ２２からなることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光学系。
  10. 前記正レンズと前記負レンズとの間には、両凹形状の空気レンズが形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
  11. 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、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなる光学系であって、
    前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ２１、負レンズＬ２２からなり、
    前記正レンズと前記負レンズとの間には、両凹形状の空気レンズが形成され、
    無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群は移動し、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、及び前記第５レンズ群は不動であり、
    前記光学系の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をｓｋ、無限遠合焦時における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、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．２５
    ０．０１０＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．５００
    －３．５０＜ｆ／ｆ５＜－０．８０
    －１．６＜ｆ／ｆ２＜－０．３
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  12. 前記第４レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ４１、負レンズＬ４２、正レンズＬ４３からなり、
    前記正レンズＬ４１と前記負レンズＬ４２は、接合レンズであることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の光学系。
  13. 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、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなる光学系であって、
    無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群は移動し、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、及び前記第５レンズ群は不動であり、
    前記第４レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズＬ４１、負レンズＬ４２、正レンズＬ４３からなり、
    前記正レンズＬ４１と前記負レンズＬ４２は、接合レンズであり、
    前記光学系の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をｓｋ、無限遠合焦時における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、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．２５
    ０．０１０＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．５００
    －３．５０＜ｆ／ｆ５＜－０．８０
    －１．６＜ｆ／ｆ２＜－０．３
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  14. 前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬ３１、正レンズＬ３２からなり、
    前記負レンズＬ３１と前記正レンズＬ３２は、接合レンズであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光学系。
  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、負の屈折力の第２レンズ群、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からなる光学系であって、
    無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群は移動し、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、及び前記第５レンズ群は不動であり、
    前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬ３１、正レンズＬ３２からなり、
    前記負レンズＬ３１と前記正レンズＬ３２は、接合レンズであり、
    前記光学系の最も像側のレンズ面から像面までの光軸上での距離をｓｋ、無限遠合焦時における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、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．２５
    ０．０１０＜ｆ／｜ｆ３｜＜０．５００
    －３．５０＜ｆ／ｆ５＜－０．８０
    －１．６＜ｆ／ｆ２＜－０．３
    なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
  16. 最も物体側に正レンズＬ１１が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の光学系。
  17. 前記第１レンズ群は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズとを含むことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の光学系。
  18. 前記第５レンズ群は、正レンズと負レンズとを含むことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の光学系。
  19. 請求項１乃至１８の何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とを有することを特徴とする撮像装置。
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