特開 2022-14946 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014946

(43)【公開日】2022-01-21

(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 20060101AFI20220114BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20220114BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020117472

(22)【出願日】2020-07-08

(71)【出願人】

【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】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(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】横田 耕一郎

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087LA01

2H087MA01

2H087MA07

2H087MA09

2H087PA09

2H087PA16

2H087PB14

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA12

2H087QA14

2H087QA21

2H087QA26

2H087QA37

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA36

2H087RA42

2H087RA44

2H087UA06

(57)【要約】

【課題】無限遠から至近まで高い光学性能を有しながら、小型な光学系及び撮像装置を提供する。
【解決手段】光学系は物体側から順に、前群（Ｇ１）と、負の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群（Ｇ２）と、後群（Ｇ３～Ｇ５）とから構成される。後群（Ｇ３～Ｇ５）は、負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群（Ｇ４）を有し、合焦の際に、前群（Ｇ１）は像面（ＩＰ）に対して固定され、第１フォーカスレンズ群（Ｇ２）及び第２フォーカスレンズ群（Ｇ４）は光軸に沿って移動し、所定の条件式を満足する光学系及び当該光学系を備えた撮像装置とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、前群と、負の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と、後群とから構成され、
前記後群は、負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群を有し、
合焦の際に、前記前群は像面に対して固定され、前記第１フォーカスレンズ群及び前記第２フォーカスレンズ群は光軸に沿って移動し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
２．００ ≦ ｜（１－βｆＯ１×βｆＯ１）×βｆＯ１ｒ×βｆＯ１ｒ｜・・・・（１）
２．００ ≦ ｜（１－βｆＯ２×βｆＯ２）×βｆＯ２ｒ×βｆＯ２ｒ｜・・・・（２）
但し、
βｆＯ１ ：前記第１フォーカスレンズ群の無限遠合焦時の横倍率
βｆＯ１ｒ：前記第１フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成横倍率
βｆＯ２ ：前記第２フォーカスレンズ群の無限遠合焦時の横倍率
βｆＯ２ｒ：前記第２フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成横倍率

【請求項2】

前記前群が以下の条件式を満足する正の屈折力を有するレンズを１枚以上有する請求項１に記載の光学系。
０．００５ ≦ ｄＰｇＦ・・・・（３）
但し、
ｄＰｇＦ：ｇ線とＦ線における前記正の屈折力を有するレンズの異常分散性

【請求項3】

以下の条件式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．０５ ≦ ｆｆ／ｆ ≦ ０．７０・・・・（４）
但し、
ｆｆ：前記前群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【請求項4】

以下の条件式を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
－０．９０ ≦ ｆｒ／ｆ ≦ －０．０５・・・・（５）
但し、
ｆｒ：前記前群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成焦点距離
ｆ ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【請求項5】

以下の条件式を満足する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
－１．００ ≦ ｆｆＯ１／ｆ ≦ －０．０５・・・・（６）
但し、
ｆｆＯ１：前記第１フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【請求項6】

以下の条件式を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
－１．００ ≦ ｆｆＯ２／ｆ ≦ －０．０５・・・・（７）
但し、
ｆｆＯ２：前記第２フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【請求項7】

以下の条件式を満足する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
－２．５０ ≦ ｆｆ／ｆｆＯ１ ≦ －０．８０・・・・（８）
但し、
ｆｆ ：前記前群の焦点距離
ｆｆＯ１：前記第１フォーカスレンズ群の焦点距離

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系と、当該光学系の像側に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する。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた小型の撮像装置が普及している。それに伴い、小型の撮像システムに対する要求は高く、搭載する光学系の小型化が求められている。また高性能化の要望も高く、撮影倍率が高い近接撮影が可能な光学系では、無限遠から至近まで高い光学性能が求められる。そこで、合焦の際に複数のレンズ群を移動させることで収差変動を抑制した、所謂フローティング方式を採用することが行われている。しかし、フローティング方式を採用した光学系では、合焦の際に必要な各フォーカスレンズ群のストローク量を小さくすることが光学系の、ひいては鏡筒の小型化に大きく寄与するため、いかにストローク量を抑えられるかが課題となる。

【0003】

特許文献１には、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群の構成で、合焦の際に第２レンズ群と第３レンズ群を光軸方向に移動させるフローティング方式を採用した発明が開示されている。

【0004】

特許文献２、３には、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群の構成で、合焦の際に第２レンズ群と第３レンズ群を光軸方向に移動させるフローティング方式を採用した発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９－２１１３１９号公報

【特許文献2】特開昭６２－２３１９１８号公報

【特許文献3】特開昭５９－１１６７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の光学系においては、正の屈折力の第３レンズ群のフォーカス感度が小さいためストローク量が大きく、光学系の小型化の妨げとなる。

【0007】

特許文献２及び特許文献３の光学系においては、負の屈折力の第３レンズ群のフォーカス感度が小さいためストローク量が大きく、光学系の小型化の妨げとなる。

【0008】

そこで、本件発明の課題は、無限遠から至近まで高い光学性能を有しながら、小型な光学系を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために本件発明に係る光学系は、物体側から順に、前群と、負の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と、後群とから構成され、
前記後群は、負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群を有し、
合焦の際に、前記前群は像面に対して固定され、前記第１フォーカスレンズ群及び前記第２フォーカスレンズ群は光軸に沿って移動し、
以下の条件式を満足することを特徴とする。
２．００ ≦ ｜（１－βｆＯ１×βｆＯ１）×βｆＯ１ｒ×βｆＯ１ｒ｜・・・・（１）
２．００ ≦ ｜（１－βｆＯ２×βｆＯ２）×βｆＯ２ｒ×βｆＯ２ｒ｜・・・・（２）
但し、
βｆＯ１ ：前記第１フォーカスレンズ群の無限遠合焦時の横倍率
βｆＯ１ｒ：前記第１フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成横倍率
βｆＯ２ ：前記第２フォーカスレンズ群の無限遠合焦時の横倍率
βｆＯ２ｒ：前記第２フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成横倍率

【0010】

また、上記課題を解決するために本件発明に係る撮像装置は、上記光学系と、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にする撮像素子とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本件発明によれば、無限遠から至近まで高い光学性能を有しながら、小型な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】

【0012】

【図1】実施例１の光学系の断面図である。

【図2】実施例１の光学系の無限遠合焦状態における収差図である。

【図3】実施例１の光学系の至近合焦状態における収差図である。

【図4】実施例２の光学系の断面図である。

【図5】実施例２の光学系の無限遠合焦状態における収差図である。

【図6】実施例２の光学系の至近合焦状態における収差図である。

【図7】実施例３の光学系の断面図である。

【図8】実施例３の光学系の無限遠合焦状態における収差図である。

【図9】実施例３の光学系の至近合焦状態における収差図である。

【図10】実施例４の光学系の断面図である。

【図11】実施例４の光学系の無限遠合焦状態における収差図である。

【図12】実施例４の光学系の至近合焦状態における収差図である。

【図13】実施例５の光学系の断面図である。

【図14】実施例５の光学系の無限遠合焦状態における収差図である。

【図15】実施例５の光学系の至近合焦状態における収差図である。

【図16】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。但し、以下に説明する光学系及び撮像装置は本件発明に係る光学系及び撮像装置の一態様であって、本件発明に係る光学系及び撮像装置は以下の態様に限定されるものではない。

【0014】

１．光学系
１－１．光学構成
本件発明に係る光学系は、物体側から順に、前群と、合焦の際に光軸方向へ移動する負の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と、合焦の際に光軸方向へ移動する負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群を少なくとも有する後群とから構成される。合焦の際に前記前群は像面に対して固定され、少なくとも第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群が所謂フローティング方式で移動することで、光学系の小型化ができる。

【0015】

（１）前群
前群は合焦の際に像面に対して固定のレンズ群（前側レンズ群）である限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。また前群は少なくとも１枚の正レンズを有することが、色収差を抑え良好な光学性能を図ることが容易となり好ましい。また前群は負レンズを有することが、色収差を抑え良好な光学性能を得ることが容易となり好ましい。また前群は正レンズと負レンズの接合レンズを少なくとも１つ有することが、色収差を抑え、且つ各レンズの敏感度を抑えることが容易となり好ましい。また前群は、正の屈折力を有するレンズ群であることが諸収差を抑え、小型化を実現することが容易となり好ましい。また前群は、正レンズ３枚、負レンズ１枚を少なくとも有することが好ましい。また前群は、物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズを少なくとも有することが好ましい。

【0016】

ここで、「レンズ群」とは、１枚又は互いに隣接する複数枚のレンズから構成され、合焦の際に光軸に沿って隣り合うレンズ群間の間隔が変化する。一つのレンズ群が複数枚のレンズから構成される場合、その一つのレンズ群に含まれる各レンズ間の光軸上の距離は合焦の際には変化しないものとする。

【0017】

（２）第１フォーカスレンズ群
第１フォーカスレンズ群は、負の屈折力を有するレンズ群であり、１つ以上の負の屈折力のレンズを有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。第１フォーカスレンズ群において、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズをそれぞれ１つ以上ずつ有していても良い。また第１フォーカスレンズ群において正レンズと負レンズの接合レンズを少なくとも１つ有することは、色収差を抑え、且つ各レンズの敏感度を抑えることが容易となり好ましい。

【0018】

（３）後群
後群は、第２フォーカスレンズ群を有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。後群は、第２フォーカスレンズ群に加えて、正の屈折力を有するレンズ群を１つ以上有していても良いし、正の屈折力を有するレンズ群と負の屈折力を有するレンズ群をそれぞれ１つ以上ずつ有していても良い。

【0019】

後群は、第２フォーカスレンズ群より物体側に、正の屈折力を有するレンズ群（中間レンズ群）を有することがより好ましい。この構成によって、第２フォーカスレンズ群に入射する光線が収束されるため、第２フォーカスレンズ群をより小型化することが可能となる。また、第２フォーカスレンズ群より像側に正の屈折力を有するレンズ群を有することがより好ましい。この構成によって、像面湾曲を良好に補正することが可能となり、高性能な光学系を実現することが可能となる。また、後群は、その最も像側に配置されるレンズの形状が像側に凸形状であることがより好ましい。この構成によって、像面との間の反射によるゴーストの発生を抑制し、高性能な光学系を実現することが可能となる。また、後群は、最も像側に合焦に際して像面に対して固定なレンズ群を有することが好ましい。このレンズ群は、負の屈折力を有することが、像面湾曲を抑える上で好ましい。

【0020】

（４）第２フォーカスレンズ群
第２フォーカス群は、負の屈折力を有する群であり、１つ以上の負の屈折力のレンズを有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。第２フォーカスレンズ群において、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズをそれぞれ１つ以上ずつ有していても良い。また第２フォーカスレンズ群において、正レンズと負レンズの接合レンズを少なくとも１つ有することは、色収差を抑え、且つ各レンズの敏感度を抑えることが容易となり好ましい。
さらに、後群は、第２フォーカスレンズ群に加えて、合焦の際に光軸に沿って移動する第３フォーカスレンズ群を有していてもよい。これによって、より高精度に合焦を行うことができる。第３フォーカスレンズ群は、正の屈折力を有し、第２フォーカスレンズ群の物体側又は像側に配置されることが好ましい。

【0021】

（５）開口絞り
当該光学系において、開口絞りの配置は特に限定されるものではない。但し、ここでいう開口絞りは、当該光学系の光束径を規定する開口絞り、すなわち当該光学系のＦｎｏを規定する開口絞りをいう。しかしながら、開口絞りは後群内に配置することが、絞りユニットの小型化を図る上で好ましい。さらに、後群が負の屈折力を有するレンズ群を含む場合、その負の屈折力を有するレンズ群よりも物体側に開口絞りが配置されることが好ましい。前群で発生する負の歪曲や負の像面湾曲を打ち消すためには、開口絞りを挟んだ前後で同じ方向の収差を発生させればよい。そのため、開口絞りを第１レンズ群より像側において、後群内の負の屈折力を有するレンズ群より物体側に配置することで、開口絞りの前後において収差を効率よく打ち消し合うことができ、光学性能の高い光学系を得る上で好ましい。

【0022】

開口絞りは、第１フォーカスレンズ群と第２フォーカスレンズ群の間に配置されることがより好ましく、第２フォーカスレンズ群より物体側に配置された中間レンズ群の前後又は中間レンズ群内に配置されることがより好ましい。この構成によって、至近合焦状態において、良好な収差補正が可能となり、高性能な光学系を構成することが可能となる。

【0023】

１－２．動作
（１）合焦
当該光学系は、無限遠から近距離への合焦に際し、少なくとも第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群が光軸上を移動する限り、その具体的な動作は特に限定されるものではない。例えば、無限遠から近距離への合焦に際し、第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群が光軸に沿って像側へそれぞれ移動する構成が好ましい。また、無限遠から近距離への合焦に際し、第１フォーカスレンズ群と第２フォーカスレンズ群は異なる移動量で光軸上を移動することがより好ましい。この構成によって、無限遠から至近までより高い光学性能を有することが可能となる。さらに、無限遠から近距離への合焦に際し、第２フォーカスレンズ群は、第１フォーカスレンズ群よりも、像面に対する光軸上の移動量が大きいことがより好ましい。この構成によって、無限遠から至近までより一層高い光学性能を有することが可能となる。また、第１フォーカスレンズ群と、第２フォーカスレンズ群のほかに、無限遠から近距離への合焦に際し移動するレンズ群をさらに有していることがより好ましい。この構成によって、無限遠から至近までより高い光学性能を有することが可能となる。

【0024】

１－３． 条件式
当該光学系は、上述した構成を採用すると共に、次に説明する条件式を少なくとも１つ以上満足することが望ましい。

【0025】

１－３－１．条件式（１）
２．００ ≦ ｜（１－βｆＯ１×βｆＯ１）×βｆＯ１ｒ×βｆＯ１ｒ｜・・・・（１）
但し、
βｆＯ１ ：第１フォーカスレンズ群の無限遠合焦時の横倍率
βｆＯ１ｒ：第１フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成横倍率

【0026】

条件式（１）は第１フォーカスレンズ群のフォーカス感度を規定した条件式である。条件式（１）を満足することで、合焦の際の移動量を抑えることができ、鏡筒の小型化を図ることが容易となる。ここで、フォーカス感度とは、フォーカスの移動量に対する像面の変化量を指す。

【0027】

これに対して、条件式（１）の値が下限値を下回ると、第１フォーカスレンズ群のフォーカス感度が低くなり、合焦の際の移動量が大きくなるため、小型化が困難となる。

【0028】

上記効果を得る上で、条件式（１）の下限値は２．１０であることが好ましく、２．２０であることがより好ましい。また、条件式（１）の上限値は２０．００であることが好ましく、１０．００であることがより好ましく、８．００であることがより一層好ましい。
なお、これらの好ましい下限値又は上限値を採用する場合、条件式（１）において等号付不等号（≦）を不等号（＜）に置換してもよい。他の条件式についても原則として同様である。

【0029】

１－３－２．条件式（２）
２．００ ≦ ｜（１－βｆＯ２×βｆＯ２）×βｆＯ２ｒ×βｆＯ２ｒ｜・・・・（２）
但し、
βｆＯ２ ：第２フォーカスレンズ群の無限遠合焦時の横倍率
βｆＯ２ｒ：第２フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成横倍率

【0030】

条件式（２）は第２フォーカスレンズ群のフォーカス感度を規定した条件式である。条件式（２）を満足することで、合焦の際の移動量を抑えることができ、鏡筒の小型化を図ることが容易となる。

【0031】

これに対して、条件式（２）の値が下限値を下回ると、第２フォーカスレンズ群のフォーカス感度が低くなり、合焦の際の移動量が大きくなるため、小型化が困難となる。

【0032】

上記効果を得る上で、条件式（２）の下限値は２．１０であることが好ましく、２．２０であることがより好ましい。また、条件式（２）の上限値は２０．００であることが好ましく、１０．００であることがより好ましく、８．００であることがより一層好ましい。

【0033】

１－３－３．条件式（３）
０．００５ ≦ ｄＰｇＦ・・・・（３）
但し、
ｄＰｇＦ：ｇ線（４３５．８３ｎｍ）とＦ線（４８６．１３ｎｍ）における正の屈折力を有するレンズの異常分散性であり、以下の式で表される。
ｄＰｇＦ ＝ ＰｇＦ ＋ ０．００１８×ｖｄ － ０．６４８３
ここで、
ｖｄ：正の屈折力を有するレンズのアッベ数
ＰｇＦ：ｇ線とＦ線における正の屈折力を有するレンズの部分分散比
また、部分分散比はＰｇＦ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）で定義され、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣはそれぞれｇ線、Ｆ線、Ｃ線（６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を示す。

【0034】

条件式（３）は前群に含まれる正レンズの異常分散性を規定した条件式である。前群に含まれる正レンズのうち少なくとも１枚が条件式（３）を満足することで色収差を良好に補正することができ、高性能な光学系を実現することが容易となる。

【0035】

これに対して、条件式（３）の値が下限値を下回ると、正レンズの異常分散性が小さくなり、色収差を良好に補正できなくなることから、高性能化が困難となる。

【0036】

上記効果を得る上で、条件式（３）の下限値は０．００７であることが好ましく、０．００９であることがより好ましい。また、条件式（３）の上限値は０．０６０であることが好ましく、０．０５０であることがより好ましく、０．０４０であることがより一層好ましい。

【0037】

１－３－４．条件式（４）
０．０５ ≦ ｆｆ／ｆ ≦ ０．７０・・・・（４）
但し、
ｆｆ：前群の焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【0038】

条件式（４）は前群の焦点距離と光学系の無限遠合焦時の焦点距離の比を規定した条件式である。条件式（４）を満足することで、諸収差を良好に補正しつつ、光学全長を短縮することができ、鏡筒の小型化が容易となる。

【0039】

これに対して、条件式（４）の数値が下限値を下回ると、前群の屈折力が強くなり、諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（４）の数値が上限値を超えると、前群の屈折力が弱くなり、光学全長が長くなるため、小型化が困難となる。

【0040】

上記効果を得る上で、条件式（４）の下限値は０．１０であることが好ましく、０．２０であることがより好ましい。また、条件式（４）の上限値は０．６０であることが好ましく、０．５０であることがより好ましく、０．４５であることがより一層好ましい。

【0041】

１－３－５．条件式（５）
－０．９０ ≦ ｆｒ／ｆ ≦ －０．０５・・・・（５）
但し、
ｆｒ：前群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時における合成焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【0042】

条件式（５）は前群より像側に配置された全てのレンズの無限遠合焦時の合成焦点距離と光学系の無限遠合焦時の焦点距離の比を規定した条件式である。条件式（５）を満足させることで、諸収差を良好に補正しつつ、高いテレフォト化による光学全長の短縮ができ、鏡筒の小型化が容易となる。

【0043】

これに対して条件式（５）の値が下限値を下回ると、前群より像側に配置されたレンズ群の負の屈折力が弱くなり、光学全長が長くなり、鏡筒の小型化が困難となる。一方、条件式（５）の数値が上限値を超えると、前群より像側に配置されたレンズ群の負の屈折力が強くなり、諸収差の補正が困難となる。

【0044】

上記効果を得る上で、条件式（５）の下限値は－０．８０であることが好ましく、－０．７０であることがより好ましい。また、条件式（５）の上限値は－０．１０であることが好ましく、－０．２０であることがより好ましく、－０．３０であることがより一層好ましい。

【0045】

１－３－６．条件式（６）
－１．００ ≦ ｆｆＯ１／ｆ ≦ －０．０５・・・・（６）
但し、
ｆｆＯ１：第１フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【0046】

条件式（６）は第１フォーカスレンズ群の焦点距離と光学系の無限遠合焦時の焦点距離の比を規定するための条件式である。条件式（６）を満足することで、諸収差を良好に補正しつつ、合焦の際の移動量を抑えることができ、鏡筒の小型化が容易となる。

【0047】

これに対して、条件式（６）の値が下限値を下回ると、第１フォーカスレンズ群の屈折力が弱くなり、合焦の際の移動量が大きくなるため、小型化が困難となる。一方、条件式（６）の数値が上限値を超えると、第１フォーカスレンズ群の負の屈折力が強くなり、諸収差の補正が困難となる。

【0048】

上記効果を得る上で、条件式（６）の下限値は－０．９０であることが好ましく、－０．８０であることがより好ましく、－０．６０であることがより一層好ましく、－０．５０であることがさらに好ましい。また、条件式（６）の上限値は－０．１０であることが好ましく、－０．２０であることがより好ましく、－０．３０であることがより一層好ましい。

【0049】

１－３－７． 条件式（７）
－１．００ ≦ ｆｆＯ２／ｆ ≦ －０．０５・・・・（７）
但し、
ｆｆＯ２：第２フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【0050】

上記条件式（７）は第２フォーカスレンズ群の焦点距離と光学系の無限遠合焦時の焦点距離の比を規定するための条件式である。条件式（７）を満足することで、諸収差を良好に補正しつつ、合焦の際の移動量を抑えることができ、鏡筒の小型化が容易となる。

【0051】

これに対して、条件式（７）の値が下限値を下回ると、第２フォーカスレンズ群の屈折力が弱くなることから、合焦の際の移動量が大きくなり、鏡筒の小型化が困難となる。一方、条件式（７）の数値が上限値を超えると、第２フォーカスレンズ群の負の屈折力が強くなり、諸収差の補正が困難となる。

【0052】

上記効果を得る上で、条件式（７）の下限値は－０．９０であることが好ましく、－０．８０であることがより好ましく、－０．６０であることがより一層好ましい。また、条件式（７）の上限値は－０．１０であることが好ましく、－０．２０であることがより好ましく、－０．３０であることがより一層好ましい。

【0053】

１－３－８． 条件式（８）
－２．５０ ≦ ｆｆ／ｆｆＯ１ ≦ －０．８０・・・・（８）
但し、
ｆｆ ：前群の焦点距離
ｆｆＯ１：第１フォーカスレンズ群の焦点距離

【0054】

上記条件式（８）は前群の焦点距離と第１フォーカスレンズ群の焦点距離の比を規定するための条件式である。条件式（８）を満足することで、諸収差を良好に補正しつつ、光学全長を短縮することができ、鏡筒の小型化が容易となる。

【0055】

これに対して、条件式（８）の値が下限値を下回ると、前群の屈折力が弱くなり、光学全長が長くなるため、鏡筒の小型化が困難となる。一方、条件式（８）の数値が上限値を超えると、前群の屈折力が強くなるため、諸収差の補正が困難となる。

【0056】

上記効果を得る上で、条件式（８）の下限値は－２．４０であることが好ましく、－２．３０であることがより好ましく、－２．００であることがさらに好ましく、－１．６０であることが一層好ましい。また、条件式（８）の上限値は－０．８５であることが好ましく、－０．９０であることがより好ましく、－０．９５であることがさらに好ましく、－１．００であることが一層好ましい。

【0057】

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。なお、撮像素子は光学系の像側に設けられることが好ましい。

【0058】

ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）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、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、車載用カメラ、ドローン搭載用カメラ等の種々の撮像装置に適用することができる。また、これらの撮像装置はレンズ交換式の撮像装置であってもよいし、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。特に本発明に係る光学系はフルサイズ等のサイズの大きな撮像素子を搭載した撮像装置の光学系に好適である。当該光学系は全体的に小型で軽量、且つ、高い光学性能を有するため、このような撮像装置用の光学系としたときにも高画質な撮像画像を得ることができる。

【0059】

図１６は、本実施の形態に係る撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１６に示されるように、ミラーレス一眼カメラ１は、カメラ本体２及びカメラ本体２に着脱可能な鏡筒３を有している。ミラーレス一眼カメラ１は、撮像装置の一態様である。

【0060】

カメラ本体２は、撮像素子としてのＣＣＤセンサ２１及びカバーガラス２２を有している、ＣＣＤセンサ２１は、カメラ本体２中における、カメラ本体２に装着された鏡筒３内の光学系３０の光軸が中心軸となる位置に配置されている。カメラ本体２は、カバーガラス２２の代わりに、ＩＲカットフィルターや実質的な屈折力を有さない平行平板を有していてもよい。

【0061】

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。

【実施例0062】

（１）光学構成
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及び至近合焦時の断面図である。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（前群）、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２（第１フォーカスレンズ群）、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４（第２フォーカスレンズ群）、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成されている。本実施例では、後群は第３レンズ群Ｇ３～第５レンズ群Ｇ５から構成されている。

【0063】

無限遠物体から近接物体への合焦の際、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って物体側から像側へ異なる移動量で移動する。

【0064】

開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３内に配置されている。

【0065】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズと、両凸レンズと負メニスカスレンズが接合された接合レンズと、両面に非球面を有する両凸レンズから構成されている。

【0066】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合された接合レンズから構成されている。

【0067】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズが接合された接合レンズと、開口絞りＳと、両凸レンズから構成されている。

【0068】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凹レンズと正メニスカスレンズが接合された接合レンズから構成されている。

【0069】

第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズが接合された接合レンズと、負メニスカスレンズから構成されている。

【0070】

なお、図１において、「ＩＰ」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。また、像面ＩＰの物体側にはカバーガラスＣＧ等の実質的な屈折力を有さない平行平板を備える。これらの点は、他の実施例で示す各レンズ断面図においても同様であるため、以後説明を省略する。

【0071】

（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。以下に、「レンズデータ」、「諸元表」、「可変間隔」、「非球面係数」、「レンズ群データ」を示す。また、各条件式の値（表１）は実施例５の後にまとめて示す。

【0072】

（レンズデータ）において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番、「Ｒ」はレンズ面の曲率半径、「Ｄ」は光軸上のレンズ肉厚又は空気間隔、「Ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）における屈折率、「ＡＢＶ」はｄ線におけるアッベ数、「ｄＰｇＦ」はレンズのｇ線（４３５．８３ｎｍ）とＦ線（４８６．１３ｎｍ）の異常分散性を示している。また、「面番号」の欄において面番号の次に付した「ＡＳＰ」はそのレンズ面が非球面であることを示し、「Ｓ」はその面が開口絞りであることを示す。「Ｄ」の欄において、「Ｄ（７）」、「Ｄ（１０）」等と示すのは、当該レンズ面の光軸上の間隔が合焦時に変化する可変間隔であることを意味する。また、曲率半径の欄の「∞」は無限大を意味し、そのレンズ面が平面であることを意味する。

【0073】

（諸元表）において、「f」は当該光学系の焦点距離、「Fno.」はＦナンバー、「ω」は半画角である。それぞれ無限遠合焦時、至近合焦時における値を示している。

【0074】

（可変間隔）において、無限遠合焦時及び至近合焦時の値をそれぞれ示している。他の実施例についても同じである。

【0075】

（非球面係数）は、次のようにして非球面形状を定義したときの非球面係数を示す。但し、ｘは光軸方向の基準面からの変位量、ｒは近軸曲率半径、Ｈは光軸に垂直な方向の光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａｎはｎ次の非球面係数とする。また「非球面係数」の表において「Ｅ±ＸＸ」は指数表記を表し「×１０^±ＸＸ」を意味する。

【0076】

【数1】

【0077】

これらの各表における事項は他の実施例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。

【0078】

また、図２、図３に当該光学系の無限遠物体合焦時及び至近物体合焦時における縦収差図を示す。各図に示す縦収差図は、図面に向かって左側から順に、それぞれ球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）である。球面収差図は実線がｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、長破線がＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）、短破線がＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）における球面収差をそれぞれ示す。非点収差図は縦軸が半画角（ω）、横軸がデフォーカスであり、実線がｄ線のサジタル像面（Ｓ）を示し、破線がｄ線のメリディオナル像面（Ｔ）をそれぞれ示す。歪曲収差図は、縦軸が半画角（ω）、横軸が歪曲収差である。これらの事項は、他の実施例において示す各収差図においても同じであるため、以下では説明を省略する。

【0079】

（レンズデータ）
面番号 R D Nd ABV dPgF
1 171.4013 2.7631 1.72916 54.67 -0.0046
2 -1000.0000 0.2000
3 223.5505 3.6355 1.48749 70.44 0.0090
4 -103.9143 1.0000 1.85478 24.80 0.0109
5 -1318.3983 0.2000
6 ASP 34.8759 6.4925 1.72903 54.04 -0.0064
7 ASP -189.5284 D( 7)
8 144.1868 1.0000 1.90366 31.31 0.0028
9 15.8364 4.1749 1.92286 20.88 0.0283
10 24.7739 D(10)
11 ASP 42.0875 3.6227 1.69350 53.20 -0.0059
12 -207.5991 1.0000 1.92286 20.88 0.0283
13 28.2828 3.2181
14 S ∞ 1.0000
15 54.1668 4.3281 1.83400 37.34 -0.0021
16 -40.1656 D(16)
17 -71.8888 0.8000 1.83481 42.72 -0.0067
18 22.5817 2.6630 1.94595 17.98 0.0386
19 67.7407 D(19)
20 50.7789 8.9947 1.90366 31.31 0.0028
21 -26.3723 1.0000 1.84666 23.78 0.0137
22 105.4155 4.2533
23 -42.9986 1.2000 1.92286 20.88 0.0283
24 -101.3139 17.2536
25 ∞ 2.5000 1.51680 64.20 0.0015
26 ∞ 1.0000
27 ∞

【0080】

（諸元表）
無限遠 至近
f 103.0119 39.6323
Fno. 2.9099 5.7631
ω 11.7947 5.9246

【0081】

（可変間隔）
無限遠 至近
倍率 0.0 -1.0
D(7) 2.0000 10.3740
D(10) 12.1146 3.7407
D(16) 2.0022 20.7626
D(19) 26.5836 7.8232

【0082】

（非球面係数）
面番号 K A4 A6 A8 A10
6 0.00000E+00 -2.07070E-06 -2.05319E-09 -5.07994E-12 1.31403E-14
7 0.00000E+00 3.30845E-06 -4.59751E-09 7.06002E-12 -5.12319E-16
11 0.00000E+00 7.21661E-06 9.98081E-09 0.00000E+00 0.00000E+00

【0083】

（レンズ群データ）
群 面番号 焦点距離
G1 1-7 35.6813
G2 8-10 -34.4254
G3 11-16 47.1619
G4 17-19 -48.0117
G5 20-24 496.9200

【実施例0084】

（１）光学構成
図４は、本件発明に係る実施例２の光学系の無限遠合焦時及び至近合焦時の断面図である。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（前群）、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２（第１フォーカスレンズ群）、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４（第２フォーカスレンズ群）、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６から構成されている。本実施例では、後群は第３レンズ群Ｇ３～第６レンズ群Ｇ６から構成されている。実施例２では第５レンズ群Ｇ５が上述の第３フォーカスレンズ群として機能することにより、無限遠物体から近接物体への合焦の際、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が光軸に沿って物体側から像側へそれぞれ異なる移動量で移動する。

【0085】

開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３内に配置されている。

【0086】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズが接合された接合レンズと、両面に非球面を有する両凸レンズから構成されている。

【0087】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合された接合レンズから構成されている。

【0088】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズが接合された接合レンズと、開口絞りＳと、両凸レンズから構成されている。

【0089】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凹レンズと正メニスカスレンズが接合された接合レンズから構成されている。

【0090】

第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズが接合された接合レンズから構成されている。

【0091】

第６レンズ群Ｇ６は、負メニスカスレンズから構成されている。

【0092】

（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として、「レンズデータ」、「諸元表」、「可変間隔」、「非球面係数」、「レンズ群データ」を示す。また、図５及び図６に光学系の無限遠合焦時及び至近合焦時における縦収差図を示す。

【0093】

（レンズデータ）
面番号 R D Nd ABV dPgF
1 171.4013 2.7631 1.72916 54.67 -0.0046
2 -1000.0000 0.2000
3 101.9923 3.5372 1.55032 75.50 0.0276
4 -250.0000 1.0000 1.85478 24.80 0.0109
5 272.4347 0.2000
6 ASP 35.2020 5.8033 1.72903 54.04 -0.0064
7 ASP -381.8077 D( 7)
8 172.7373 1.0000 1.90366 31.31 0.0028
9 16.1798 3.8816 1.92286 20.88 0.0283
10 25.3271 D(10)
11 ASP 45.9389 3.1994 1.69350 53.20 -0.0059
12 -500.0000 1.0000 1.92286 20.88 0.0283
13 29.1683 3.1643
14 S ∞ 1.5582
15 53.8704 4.2483 1.83400 37.34 -0.0021
16 -43.7564 D(16)
17 -80.3963 0.8000 1.83481 42.72 -0.0067
18 26.3128 2.4748 1.94595 17.98 0.0386
19 81.0145 D(19)
20 54.4198 8.5163 1.90366 31.31 0.0028
21 -25.8712 1.0000 1.84666 23.78 0.0137
22 108.3208 D(22)
23 -35.1520 1.2000 1.92286 20.88 0.0283
24 -61.4852 17.0000
25 ∞ 2.5000 1.51680 64.20 0.0015
26 ∞ 1.0000
27 ∞

【0094】

（諸元表）
無限遠 至近
f 99.6297 38.9937
Fno. 2.8846 5.7624
ω 12.1849 6.0032

【0095】

（可変間隔）
無限遠 至近
倍率 0.0 -1.0
D(7) 2.0000 10.8284
D(10) 12.5654 3.7370
D(16) 2.0021 27.4699
D(19) 23.3076 2.0242
D(22) 9.0785 4.8940

【0096】

（非球面係数）
面番号 K A4 A6 A8 A10
6 0.00000E+00 -1.60414E-06 -1.84631E-09 -3.59417E-12 1.06097E-14
7 0.00000E+00 2.86807E-06 -3.58717E-09 6.09781E-12 -5.45644E-16
11 0.00000E+00 7.70963E-06 8.85545E-09 0.00000E+00 0.00000E+00

【0097】

（レンズ群データ）
群 面番号 焦点距離
G1 1-7 36.0592
G2 8-10 -33.9550
G3 11-16 49.9438
G4 17-19 -55.6759
G5 20-22 87.0475
G6 23-24 -90.9253