特許 6584086 光学系及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6584086

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】光学系及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20190919BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/00

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-28905(P2015-28905)

(22)【出願日】2015年2月17日

(65)【公開番号】特開2016-151664(P2016-151664A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2017年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100124327

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 勝博

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】山中 久幸

(72)【発明者】

【氏名】岡田 圭介

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 嘉人

【審査官】 小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６９２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８４０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５６３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３０２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７０４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０８３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６２５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６１７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２２０４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８９２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２３０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１０２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４２６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１５５５２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１８３３１６２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１９０９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００ − １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ − ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ − ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とを光軸方向に固定し、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、
前記第３レンズ群が、物体側から順に、物体側群と、開口絞りと、像側群とから構成されており、
以下の条件を満足することを特徴とする光学系。
０．０１ ＜ ｆ３ｂ／ｆ ＜ ３．００ ・・・（１）
０．７２２ ≦ ｆ３ ／ｆ ＜ １．１０ ・・・（２ａ）
０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ・・・（３）
０．６０ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．３０ ・・・（８）
但し、
ｆ３ｂ：前記像側群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の焦点距離
ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離
Ｃｒ３ａｆ：前記物体側群の最も物体側の面の曲率半径
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離
である。

【請求項2】

前記物体側群の最も物体側の面と、前記物体側群の最も像面側の面とが以下の条件を満足する請求項１に記載の光学系。
１．０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／Ｃｒ３ａｒ ＜ ４．０ ・・・（４）
但し、
Ｃｒ３ａｒ：前記物体側群の最も像面側の面の曲率半径
である。

【請求項3】

前記第２レンズ群が以下の条件を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．３０ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ ＜ １．２０ ・・・（５）
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
である。

【請求項4】

前記第２レンズ群が、正の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項5】

前記第２レンズ群が、正の屈折力を有するレンズ１枚と負の屈折力を有するレンズ１枚とから構成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項6】

前記第３レンズ群が以下の条件を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
１．８ ＜ ｆ３／（ｆ×ｔａｎω） ＜ ５．０ ・・・（６）
但し、
ω ：当該光学系の無限遠合焦時おける半画角
である。

【請求項7】

前記物体側群と前記像側群とが以下の条件を満足する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
１．０ ＜ ｜ｆ３ａ｜／ｆ３ｂ ・・・（７）
但し、
ｆ３ａ ： 前記物体側群の焦点距離
である。

【請求項8】

請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系の像面側に、前記光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件発明は、光学系及び撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適な光学系及び当該光学系を備えた撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。特に、近年の撮像光学系の高性能化、小型化等に伴い、小型の撮像システムの普及が急速に進んでいる。

【0003】

このような小型の撮像システムの光学系として、種々の単焦点光学系が提案されている。例えば、特許文献１には、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、開放絞りと、負の屈折力を有する後群とを備えた焦点距離の比較的長い単焦点光学系が記載されている。一般に、焦点距離の長い望遠レンズでは、焦点距離が長くなるに従って、色収差が多く発生する。そこで、例えば、特許文献１に記載の単焦点光学系では、光路内に回折格子面を配置し、この回折格子により色収差の補正を行うことで、良好な結像性能を得ている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１０９７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の光学系は、光学系を構成するレンズの枚数が多く、光学系の小型化が十分に図られていない。また、当該光学系のＦｎｏは２．８よりも大きく、明るさが不足している。近年、小型の撮像システムの光学系では、より一層の小型化が求められると共に、特に、単焦点光学系においてはＦｎｏが２．８より明るい大口径化に対する要望が強い。

【0006】

本発明の課題は、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本件発明の光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とを光軸方向に固定し、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、前記第３レンズ群が、物体側から順に、物体側群と、開口絞りと、像側群とから構成されており、以下の条件を満足することを特徴とする。

【0008】

０．０１ ＜ ｆ３ｂ／ｆ ＜ ３．００ ・・・（１）
０．７２２ ≦ ｆ３ ／ｆ ＜ １．１０ ・・・（２ａ）
０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ・・・（３）
０．６０ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．３０ ・・・（８）
但し、
ｆ３ｂ：前記像側群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の焦点距離
ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離
Ｃｒ３ａｆ：前記物体側群の最も物体側の面の曲率半径
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離
である。

【0009】

また、本件発明の撮像装置は、光学系と、当該光学系の像面側に、前記光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本件発明によれば、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本件発明の実施例１の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。

【図2】実施例１の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図3】本件発明の実施例２の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。

【図4】実施例２の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図5】本件発明の実施例３の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。

【図6】実施例３の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図7】本件発明の実施例４の光学系のレンズ構成例を示す断面図である。

【図8】実施例４の光学系の無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本件発明に係る光学系及び撮像装置の実施の形態を説明する。

【0013】

１．光学系
１−１．光学系の構成
本件発明に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第１レンズ群と第３レンズ群とを光軸方向に固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行い、第３レンズ群が、物体側から順に、物体側群と、開口絞りと、像側群とから構成されており、後述する条件式（１）で表される条件を満足することを特徴とする。まず、本件発明に係る光学系の光学系の構成について説明する。

【0014】

本件発明に係る光学系では、最も物体側に配置される第１レンズ群が正の屈折力を有する。このため、第２レンズ群には第１レンズ群により収束された光が入射するため、第２レンズ群を外径の小さなレンズで構成することができ、第２レンズ群の小型化及び軽量化を図ることができる。また、第２レンズ群が負の屈折力を有するため、当該光学系をテレフォトタイプの構成とすることができる。このため、系全体の焦点距離よりもその光学全長を短くすることができ、系全体の小型化を図ることができる。そして、最も像面側に配置される第３レンズ群が正の屈折力を有するため、第３レンズ群において光束を集光することができ、大口径化を図ることができる。すなわち、本件発明によれば、正負正の３群構成を採用することで、小型の撮像システムに好適な小型で大口径の光学系を得ることができる。

【0015】

また、本件発明では、第１レンズ群と第３レンズ群とを光軸方向に固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動させることで無限遠物体から有限距離物体への合焦を行う。合焦群である第２レンズ群は、上述したとおり、第１レンズ群の収束作用により、小型化及び軽量化が図られているため、第２レンズ群を移動させるための負荷が小さく迅速な合焦動作を行わせることができ、且つ、系全体を小型化することができる。以下、各レンズ群の構成について説明する。

【0016】

（１）第１レンズ群
第１レンズ群は、正の屈折力を有し、後述する条件式等を満足するものであれば、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。

【0017】

（２）第２レンズ群
第２レンズ群の構成についても、負の屈折力を有し、後述する条件式等を満足するものであれば、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではないが、正の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。負の屈折力を有する第２レンズ群内に、正の屈折力を有するレンズを少なくとも１枚配置することにより、合焦時における第２レンズ群の移動に伴う色収差の変動を抑制することができ、被写体との距離によらず優れた結像性能を得ることができる。

【0018】

さらに、第２レンズ群が正の屈折力を有するレンズ１枚と、負の屈折力を有するレンズ１枚とから構成されることが好ましい。第２レンズ群を正負各１枚のレンズから構成することにより、第２レンズ群をより小型及び軽量にすることができ、より迅速な合焦動作を行わせることができる。このとき、第２レンズ群を正の屈折力を有するレンズ１枚と、負の屈折力を有するレンズ１枚とを接合した接合レンズから構成することが好ましい。接合レンズにより第２レンズ群を構成することにより、組み立て時における製造誤差を低減することができ、製造誤差に起因する収差発生を抑制することができる。

【0019】

（３）第３レンズ群
本件発明では、第３レンズ群が、物体側から順に、物体側群と、開口絞りと、条件式（１）を満足する像側群とから構成されている。すなわち、第３レンズ群において、開口絞りを挟んで、物体側群と、像側群とを配置することにより、開口絞りの前後において、軸上光線及び軸外光線のいずれについても発生した収差を打ち消し合わせることが容易になり、高性能な光学系を得ることができる。

【0020】

第３レンズ群において、物体側群の屈折力は特に限定されるものではない。当該光学系において、最も像面側に正の屈折力を有する像側群を配置することにより、上述したとおり、当該光学系の大口径化を達成することができる。

【0021】

また、第３レンズ群において、物体側群の最も像面側の面の曲率半径、及び物体側群の最も物体側の面の曲率半径が、それぞれ後述する条件式（３）、条件式（４）を満足することが好ましい。なお、これらの点については後述する。

【0022】

そして、像側群の最も像面側の面は、像面側に凸の形状を有することが好ましい。すなわち、当該光学系における最終面を像面側に凸の形状とすることにより、最終面において光束を集光させることができ、当該光学系のレンズ径を大きくすることなく、大口径化を達成することができる。

【0023】

（４）防振群
本件発明に係る光学系において、上述した第１レンズ群〜第３レンズ群のうち、いずれかのレンズ群の一部を光軸に垂直方向に移動させて、撮像時の振動等に起因する回転ブレ等を補正する防振群として用いてもよい。

【0024】

１−２．条件式
次に、本件発明に係る光学系が満足すべき条件、又は、満足することが好ましい条件について説明する。

【0025】

１−２−１．条件式（１）
本件発明に係る光学系は、像側群が以下の条件を満足するものとする。

【0026】

０．０１ ＜ ｆ３ｂ／ｆ ＜ ３．００ ・・・（１）
但し、
ｆ３ｂ：像側群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の焦点距離
である。

【0027】

上記条件式（１）は、当該光学系の焦点距離に対する像側群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（１）を満足することにより、当該光学系において最も像面側に配置される像側群により光束を集光することができるため、当該光学系の大口径化を図ることができる。また、各種収差補正を良好に行うことができ、当該光学系の小型化及び高性能化を図ることができる。

【0028】

これに対して、条件式（１）の数値が上限値以上になると、すなわち像側群の焦点距離が当該光学系の焦点距離に対して大きくなり過ぎると、像側群により光束を十分に集光することができず、大口径化が困難になり、好ましくない。また、条件式（１）の値が下限値以下になると、すなわち像側群の焦点距離が当該光学系の焦点距離に対して小さくなり過ぎると、球面収差やコマ収差、像面湾曲の補正が困難になり、好ましくない。

【0029】

これらの効果を得る上で、像側群は、下記の条件式（１）’を満足することが好ましく、条件式（１）’’を満足することがより好ましく、条件式（１）’’’を満足することがさらに好ましい。

【0030】

０．１０ ＜ ｆ３ｂ／ｆ ＜ ２．５０ ・・・（１）’
０．２０ ＜ ｆ３ｂ／ｆ ＜ ２．００ ・・・（１）’’
０．３０ ＜ ｆ３ｂ／ｆ ＜ １．５０ ・・・（１）’’’

【0031】

１−２−２．条件式（２）
本件発明に係る光学系において、第３レンズ群が以下の条件を満足することが好ましい。

【0032】

０．５０ ＜ ｆ３／ｆ ＜ １．１０ ・・・（２）
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
である。

【0033】

条件式(２)は、本件発明に係る光学系の焦点距離に対する第３レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（２）を満足することにより、当該光学系のより一層の小型化、高性能化を図ると共に、大口径化を達成することができる。

【0034】

これに対して、条件式（２）の値が上限値以上になると、すなわち当該光学系の焦点距離に対して第３レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎると、光学系の全長が大きくなるため、当該光学系の小型化が困難になる。これと同時に、第３レンズ群で光束を十分に収束させることができず、当該光学系の大口径化を図ることが困難になる。これらの点から、条件式（２）の値が上限値以上になることは好ましくない。また、条件式（２）の数値が下限値以下になると、すなわち当該光学系の焦点距離に対して第３レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎると、球面収差やコマ収差の補正が困難になり、好ましくない。

【0035】

これらの効果を得る上で、第３レンズ群は、下記の条件式（２）’を満足することが好ましく、条件式（２）’’を満足することがより好ましい。

【0036】

０．５５ ＜ ｆ３／ｆ ＜ １．００ ・・・（２）’
０．６０ ＜ ｆ３／ｆ ＜ ０．９５ ・・・（２）’’

【0037】

１−２−３．条件式（３）
本件発明に係る光学系において、物体側群の最も物体側の面が以下の条件を満足することが好ましい。

【0038】

０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ・・・（３）
但し、
Ｃｒ３ａｆ：前記物体側群の最も物体側の面の曲率半径
である。

【0039】

上記条件式（３）は、当該光学系の焦点距離に対する物体側群の最も物体側の面の曲率半径の比を規定する式である。条件式（３）を満足する場合、物体側群の最も物体側の面が物体側に凸の形状となり、少ないレンズ枚数で球面収差や像面湾曲を良好に補正することができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系を得ることが容易になる。

【0040】

これに対して、条件式（３）の値が下限値以下になると、物体側群の最も物体側の面が平面若しくは物体側に凹の形状となる。この場合、少ないレンズ枚数で球面収差や像面湾曲を良好に補正することが困難になり、良好な結像性能を維持しつつ、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0041】

これらの効果を得る上で、物体側群の最も物体側の面が、下記の条件式（３）’を満足することが好ましく、条件式（３）’’を満足することがより好ましく、条件式（３）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（３）’’’’を満足することが最も好ましい。

【0042】

０．１０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ＜ ２０．００ ・・・（３）’
０．１４ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ＜ １０．００ ・・・（３）’’
０．２０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ＜ ５．００ ・・・（３）’’’
０．２６ ＜ Ｃｒ３ａｆ／ｆ ＜ ２．００ ・・・（３）’’’’

【0043】

１−２−４．条件式（４）
本件発明に係る光学系において、物体側群の最も物体側の面と、物体側群の最も像面側の面とが以下の条件を満足することが好ましい。

【0044】

１．０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／Ｃｒ３ａｒ ＜ ４．０ ・・・（４）
但し、
Ｃｒ３ａｒ：物体側群の最も像面側の面の曲率半径
である。

【0045】

上記条件式（４）は、上記物体側群の最も像面側の面の曲率半径に対する上記物体側群の最も物体側の面の曲率半径の比を規定する式である。条件式（４）を満足する場合、少ないレンズ枚数で球面収差やコマ収差、サジタルフレアの補正をより良好に行うことができる。このため、小型、且つ、高性能な光学系を得ることがより容易になる。

【0046】

これに対して、物体側群の最も物体側の面と、物体側群の最も像面側の面とが条件式（４）を満足しない場合、少ないレンズ枚数で、球面収差やコマ収差、サジタルフレアを補正することが困難になり、良好な結像性能を得るには収差補正に要するレンズ枚数が増加し、当該光学系の大型化につながるため好ましくない。

【0047】

これらの効果を得る上で、物体側群の最も物体側の面と、物体側群の最も像面側の面とが条件式（４）’を満足することがより好ましい。

【0048】

１．０ ＜ Ｃｒ３ａｆ／Ｃｒ３ａｒ ＜ ３．０ ・・・（４）’

【0049】

１−２−５．条件式（５）
本件発明に係る光学系において、第２レンズ群が以下の条件を満足することが好ましい。

【0050】

０．３０ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ ＜ １．２０ ・・・（５）
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
である。

【0051】

上記条件式（５）は、当該光学系の焦点距離に対する第２レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（５）を満足する場合、第２レンズ群の屈折力が適正な範囲内となり、テレフォト比の小さな光学系を得ることができる。すなわち、焦点距離に比して光学全長の小さな小型の光学系を得ることができる。また、合焦群である第２レンズ群の屈折力が適正な範囲内となるため、合焦時の収差変動を抑制し、被写体との距離によらず、少ないレンズ枚数でも良好な結像性能を得ることができ、小型、且つ、高性能な光学系を得ることが容易になる。

【0052】

これに対して、条件式（５）の値が上限値以上になると、すなわち当該光学系の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎると、テレフォト比を小さくすることが困難になる。この場合、光学全長が大きくなり、光学系の小型化を図る上で好ましくない。また、また、条件式（５）の値が下限値以下になると、すなわち当該光学系の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎると、合焦群である第２レンズ群の屈折力が大きく、合焦時の位置変化による収差発生量が大きくなる。このため、収差補正に要するレンズ枚数が増加し、良好な結像性能を維持しつつ、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0053】

これらの効果を得る上で、第２レンズ群が下記の条件式（５）’を満足することが好ましく、条件式（５）’’を満足することがより好ましく、条件式（５）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（５）’’’’を満足することが最も好ましい。

【0054】

０．４０ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ ＜ １．１０ ・・・（５）’
０．４０ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ ＜ １．００ ・・・（５）’’
０．４０ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ ＜ ０．９２ ・・・（５）’’’
０．５９ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ ＜ ０．９２ ・・・（５）’’’’

【0055】

１−２−６．条件式（６）
本件発明に係る光学系において、第３レンズ群が以下の条件を満足することが好ましい。

【0056】

１．８ ＜ ｆ３／（ｆ×ｔａｎω） ＜ ５．０ ・・・（６）
但し、
ｆ３： 第３レンズ群の焦点距離
ω ： 光学系の無限遠合焦時おける半画角
である。

【0057】

上記条件式（６）は、当該光学系の撮像像高に対する第３レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（６）を満足する場合、第３レンズ群において、軸上光線及び軸外光線のいずれについても、発生した収差を開口絞りの前後で打ち消し合わせることが容易になり、高性能な光学系を得ることができる。

【0058】

これに対して、条件式（６）を満足しない場合、開口絞り前後における収差の打ち消しあいが困難となり、軸上光線及び軸外光線のいずれも発生する収差を小さくすることが困難になり、好ましくない。

【0059】

これらの効果を得る上で、第３レンズ群は下記の条件式（６）’を満足することが好ましく、条件式（６）’’を満足することがより好ましい。

【0060】

２．０ ＜ ｆ３／（ｆ×ｔａｎω） ＜ ４．２ ・・・（６）’
２．２ ＜ ｆ３／（ｆ×ｔａｎω） ＜ ４．２ ・・・（６）’’

【0061】

１−２−７．条件式（７）
本件発明に係る光学系において、物体側群と像側群とが以下の条件を満足することが好ましい。

【0062】

１．０ ＜ ｜ｆ３ａ｜／ｆ３ｂ ・・・（７）
但し、
ｆ３ａ ： 物体側群の焦点距離
であり、ｆ３ｂは上述のとおりである。

【0063】

上記条件式（７）は、第３レンズ群の像側群の焦点距離に対する物体側群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（７）を満足する場合、像側群の屈折力が適正になり、第３レンズ群により光束を収束させることができ当該光学系の大口径化が容易になる。

【0064】

上記条件式（７）を満足しない場合、すなわち像側群の焦点距離が大きく、屈折力が弱くなるため、大口径化が困難となり、好ましくない。

【0065】

これらの効果を得る上で、物体側群と像側群とが下記の条件式（７）’を満足することがより好ましい。

【0066】

１．３ ＜ ｜ｆ３ａ｜／ｆ３ｂ ・・・（７）’

【0067】

上述したとおり、像側群は正の屈折力を有することが好ましい。また、物体側群は、正・負いずれの屈折力であってもよいが、正の屈折力を有することがより好ましい。物体側群と像側群がともに正の屈折力を有することで、上述したとおり、開口絞り前後の収差の打ち消しあいが容易となり、高性能な光学系を得ることができる。

【0068】

１−２−８．条件式（８）
本件発明に係る光学系において、第１レンズ群が以下の条件を満足することが好ましい。
０．６０ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．３０ ・・・（８）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の焦点距離
である。

【0069】

条件式（８）は、当該光学系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。条件式（８）を満足することにより、当該光学系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離が適切な範囲内となり、当該光学系の小型化、高性能化を図ると共に、大口径化を達成することができる。

【0070】

これに対して、条件式（８）の値が上限値以上になると、すなわち第１レンズ群の焦点距離が当該光学系の焦点距離に対して大きくなり過ぎると、光学系の全長が大きくなる共に、周辺光量の確保が困難になり、好ましくない。また、条件式（８）の値が下限値以下になると、すなわち第１レンズ群の焦点距離が当該光学系の焦点距離に対して小さくなり過ぎると、軸上色収差やコマ収差、像面湾曲を補正することが困難になり、良好な結像性能を得ることができず好ましくない。

【0071】

これらの効果を得る上で、本件発明に係る光学系は、下記の条件式（８）’を満足することが好ましく、条件式（８）’’を満足することがより好ましく、条件式（８）’’’を満足することがさらに好ましく、条件式（８）’’’’を満足することが最も好ましい。

【0072】

０．７０ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．２０ ・・・（８）’
０．７５ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．２０ ・・・（８）’’
０．８０ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．１０ ・・・（８）’’’
０．８０ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．０３ ・・・（８）’’’’

【0073】

１−２−９．条件式（９）
当該光学系が防振群を備える場合、防振群が以下の条件を満足することが好ましい。この場合、防振時の収差変動を抑制することができ、当該光学系を小型に維持しつつ、防振時も高い結像性能を得ることができる。

【0074】

０．１ ＜ ｜（１−βｖｃ）×βｒ｜ ＜ ０．８ ・・・・（９）
但し、
防振群とは、光軸に対して垂直方向に移動可能なレンズ群をいうものとし、
βｖｃ ： 無限遠合焦時における防振群の横倍率
βｒ ： 防振群より像側に位置する全レンズの無限遠合焦時における合成横倍率
である。

【0075】

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像面側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。

【0076】

次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系である。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像面側である。

【実施例1】

【0077】

（１）光学系の構成
図１は、本件発明に係る実施例１の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

【0078】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２及び負の屈折力を有するレンズＬ３を接合した接合レンズと、から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ４と、負の屈折力を有する両凹レンズＬ５とを接合した接合レンズにより構成される。

【0079】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の屈折力を有する物体側群Ｇ３ａと、開口絞りと、正の屈折力を有する像側群Ｇ３ｂと、から構成される。物体側群Ｇ３ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ６と、正の屈折力を有するレンズＬ７及び負の屈折力を有する両凹レンズＬ８を接合した接合レンズと、から構成される。像側群Ｇ３ｂは、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズＬ９と、正の屈折力を有するレンズＬ１０と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ１１及び正の屈折力を有するレンズＬ１２を接合した接合レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ１３と、から構成される。

【0080】

当該実施例１の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３の像側群Ｇ３ｂ中のレンズＬ１０を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。なお、第３レンズ群Ｇ３の像側群Ｇ３ｂに含まれるレンズＬ１０を防振群とする代わりに、像側群Ｇ３ｂにおいて最も物体側に配置されるレンズＬ９を防振群としてもよい。また、これらのレンズに限らず、第３レンズ群Ｇ３を防振群としても同様な効果が得られる。

【0081】

なお、図１において、第３レンズ群Ｇ３において、物体側群Ｇ３ａと、像側群Ｇ３ｂとの間に示す「Ｓ」は開口絞りである。また、第３レンズ群Ｇ３の像面側に示す「ＣＧ」はカバーガラスであり、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等を表す。また、カバーガラスの像面側に示す「ＩＭＧ」は像面であり、具体的には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。これらの符号等は実施例２〜実施例４で示す各レンズ断面図においても同様である。

【0082】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該光学系のレンズデータを示す。表１において、「面Ｎｏ．」は物体側から数えたレンズ面の順番（面番号）、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」はレンズ面の光軸上の間隔、「Ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、「νｄ」はｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、表２は、表１に示した光軸上の可変間隔である。また、各条件式（１）〜条件式（９）の数値を表９に示す。なお、各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。これらの表に関する事項は実施例２〜実施例４で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0083】

図２に当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図をそれぞれ示す。それぞれの縦収差図は、図面に向かって左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を表している。球面収差を表す図では、縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線（波長λ=587.6ｎｍ）、破線がＣ線（波長λ=656.3ｎｍ）、一点鎖線がｇ線（波長λ=435.8ｎｍ）における球面収差を表す。非点収差を表す図では、縦軸は像高、横軸にデフォーカスをとり、実線がサジタル面、破線がメリジオナル面での非点収差を表す。歪曲収差を表す図では、縦軸は像高、横軸に％をとり、歪曲収差を表す。これらの縦収差図に関する事項は実施例２〜実施例４で示す各縦収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0084】

また、当該光学系の焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）は以下のとおりである。
ｆ ＝８２．５００
Ｆｎｏ＝１．８２９
ω ＝１４．８３５

【0085】

【表1】

【0086】

【表2】

【実施例2】

【0087】

（１）光学系の構成
図３は、本件発明に係る実施例２の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。

【0088】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２と、負の屈折力を有するレンズＬ３及び正の屈折力を有する正レンズＬ４を接合した接合レンズと、から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ５と、負の屈折力を有する両凹レンズＬ６とを接合した接合レンズにより構成される。

【0089】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の屈折力を有する物体側群Ｇ３ａと、開口絞りと、正の屈折力を有する像側群Ｇ３ｂと、から構成される。物体側群Ｇ３ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ７と、正の屈折力を有するレンズＬ８と、負の屈折力を有する両凹レンズＬ９と、から構成される。像側群Ｇ３ｂは、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズＬ１０と、正の屈折力を有するレンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ１２及び正の屈折力を有するレンズＬ１３を接合した接合レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ１４と、から構成される。

【0090】

当該実施例２の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３の像側群Ｇ３ｂ中のレンズＬ１１を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。なお、実施例１と同様に、このレンズＬ１１以外のレンズを防振群としてもよいのは勿論である。

【0091】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表３は、当該光学系のレンズデータであり、表４は、表３に示した光軸上の可変間隔である。また、表９に条件式（１）〜条件式（９）の数値を示す。さらに、図４は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【0092】

また、当該光学系の焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）は以下のとおりである。
ｆ ＝８２．５００
Ｆｎｏ＝１．８３０
ω ＝１４．８３５

【0093】

【表3】

【0094】

【表4】

【実施例3】

【0095】

（１）光学系の構成
図５は、本件発明に係る実施例３の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成されている。

【0096】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２と、負の屈折力を有するレンズＬ３及び正の屈折力を有するレンズＬ４を接合した接合レンズと、から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に像面側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ５と、負の屈折力を有する両凹レンズＬ６とを接合した接合レンズにより構成される。

【0097】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、負の屈折力を有する物体側群Ｇ３ａと、開口絞りと、正の屈折力を有する像側群Ｇ３ｂと、から構成される。物体側群Ｇ３ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ７と負の屈折力を有する両凹レンズＬ８とを接合した接合レンズにより構成される。像側群Ｇ３ｂは、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ９と、負の屈折力を有する両凹レンズＬ１０と、正の屈折力を有する両凸レンズＬ１１及び負の屈折力を有する両凹レンズＬ１２を接合した接合レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ１３と、から構成される。

【0098】

当該実施例３の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３の像側群Ｇ３ｂ中のレンズＬ１３を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。なお、実施例１と同様に、このレンズＬ１３以外のレンズを防振群としてもよいのは勿論である。

【0099】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表５は、当該光学系のレンズデータであり、表６は、表５に示した光軸上の可変間隔である。また、表９に条件式（１）〜条件式（９）の数値を示す。さらに、図６は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【0100】

また、当該光学系の焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）は以下のとおりである。
ｆ ＝１１３．０００
Ｆｎｏ＝１．４５６
ω ＝１０．６３２

【0101】

【表5】

【0102】

【表6】

【実施例4】

【0103】

（１）光学系の構成
図７は、本件発明に係る実施例４の光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成されている。

【0104】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ１と、正の屈折力を有するレンズＬ２及び負の屈折力を有するレンズＬ３を接合した接合レンズと、から構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の屈折力を有する両凹レンズＬ４と、像面側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＬ５及び正の屈折力を有するレンズＬ６を接合した接合レンズと、から構成される。

【0105】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、負の屈折力を有する物体側群Ｇ３ａと、開口絞りと、正の屈折力を有する像側群Ｇ３ｂと、から構成される。物体側群Ｇ３ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ７と、負の屈折力を有する両凹レンズＬ８と、から構成される。像側群Ｇ３ｂは、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズＬ９と、負の屈折力を有するレンズＬ１０と、正の屈折力を有する両凸レンズＬ１１及び負の屈折力を有する両凹レンズＬ１２を接合した接合レンズと、像側に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズＬ１３と、から構成される。

【0106】

当該実施例４の光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って像面ＩＭＧ側に移動する。また、手振れ等により撮像時に振動が発生した時には、防振群として、第３レンズ群Ｇ３の像側群Ｇ３ｂ中のレンズＬ１０を光軸と垂直な方向に動かすことで、像面ＩＭＧ上の像のブレを補正する。なお、実施例１と同様に、このレンズＬ１０以外のレンズを防振群としてもよいのは勿論である。

【0107】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表７は、当該光学系のレンズデータであり、表８は、表７に示した光軸上の可変間隔である。また、表９に条件式（１）〜条件式（９）の数値を示す。さらに、図８は、当該光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【0108】

また、当該光学系の焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）は以下のとおりである。
ｆ ＝８３．３００
Ｆｎｏ＝１．４７６
ω ＝１４．６６５

【0109】

【表7】

【0110】

【表8】

【0111】

【表9】

【産業上の利用可能性】

【0112】

本件発明によれば、小型の撮像システムに好適な小型、高性能、且つ、大口径の光学系及び撮像装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0113】

Ｇ１ ・・・第１レンズ群
Ｇ２ ・・・第２レンズ群
Ｇ３ ・・・第３レンズ群
Ｇ３ａ・・・物体側群
Ｇ３ｂ・・・像側群
Ｓ ・・・開口絞り
ＣＧ ・・・カバーガラス
ＩＭＧ・・・像面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】