特開 2022-162600 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】P2022162600

(43)【公開日】2022-10-25

(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 20060101AFI20221018BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20221018BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021067484

(22)【出願日】2021-04-13

(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】高橋 純

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA02

2H087KA03

2H087LA01

2H087MA07

2H087MA09

2H087PA10

2H087PA11

2H087PA12

2H087PA19

2H087PA20

2H087PB13

2H087PB14

2H087QA02

2H087QA03

2H087QA06

2H087QA12

2H087QA14

2H087QA17

2H087QA19

2H087QA21

2H087QA22

2H087QA25

2H087QA26

2H087QA37

2H087QA39

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA42

2H087RA44

(57)【要約】

【課題】Ｆ値が小さい明るい大口径レンズでありながら、フォーカス変動時の像面変動及び色収差が抑えられた光学系及び撮像装置を提供する。
【解決手段】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、負の屈折力を有する第４レンズ群（Ｇ４）とから構成され、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを有し、無限遠から最至近への合焦時に、前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は像面に対して固定であり、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群は光軸方向に沿ってそれぞれ移動し、所定の式を満足することを特徴と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、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、負の屈折力を有する第４レンズ群とから構成され、
前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを有し、
無限遠から最至近への合焦時に、前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は像面に対して固定であり、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群は光軸方向に沿ってそれぞれ移動し、以下の式を満足する光学系。
－０．５５ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ －０．０１ ・・・・・（１）
ν２ ≦ ２５．０ ・・・・・（２）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ν２：前記第２レンズ群に含まれる正レンズのうち、いずれか一のレンズのｄ線におけるアッベ数

【請求項2】

以下の式を満足する請求項１に記載の光学系。
－０．５０ ≦ ｆ ／ｆ２ ≦ －０．０１ ・・・・・（３）
但し、
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【請求項3】

前記第１レンズ群は以下の式を満足する負レンズを少なくとも１枚有する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
但し、
ν１ ≦ ２５．０ ・・・・・（４）
ν１：前記第１レンズ群に含まれる負レンズのｄ線におけるアッベ数

【請求項4】

前記第１レンズ群は絞りを有し、以下の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。
３９．０ ≦ ｆ１Ｒ ≦ ８５．０ ・・・・・（５）
但し、
ｆ１Ｒ：前記第１レンズ群における前記絞りより像側にあるレンズの合成焦点距離（ｍｍ）

【請求項5】

前記第１レンズ群には、当該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第４レンズ群の最も像側のレンズ面までの間に配置される空気間隔の中で、最も大きな空気間隔が配置される請求項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１レンズ群は、以下の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。
－１０．０≦（Ｒ１ｆ＋Ｒ１ｒ）／（Ｒ１ｆ－Ｒ１ｒ）≦１．２・・・・・（６）
但し、
Ｒ１ｆ：前記第１レンズ群内の最大の空気間隔を挟んで物体側に配置されたレンズの像側面の曲率半径
Ｒ１ｒ：前記第１レンズ群内の最大の空気間隔を挟んで像側に配置されたレンズの物体側面の曲率半径

【請求項7】

以下の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。
０．５ ≦ ＢＦ ／ Ｙ ≦ １．３ ・・・・・（７）
但し、
ＢＦ：前記第４レンズ群の最も像側面の面頂から像面までの光軸上の距離
Ｙ：当該光学系の最大像高

【請求項8】

前記第１レンズ群は接合レンズを少なくとも一つ有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項9】

以下の式を満足する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
０．８０ ≦ ＦＤ／ｆ ≦ １．５０ ・・・・・（８）
但し、
ＦＤ：無限遠合焦時における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第４レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【請求項10】

以下の式を満足する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学系。
１．４５ ≦ Ｆ１＿Ｆ２／ｆ ≦ ２．５５ ・・・・・（９）
但し、
Ｆ１＿Ｆ２：無限遠合焦時の前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の合成焦点距離

【請求項11】

以下の式を満足する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系。
０．９５ ≦ βｂ ≦ １．５０ ・・・・・（１０）
但し、
βｂ：無限遠合焦時の前記第４レンズ群の横倍率

【請求項12】

請求項１から請求項１１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、フルサイズミラーレスカメラの需要が拡大する中、センサ高画素化やモニタ等の高解像度化に伴う高解像度対応のレンズが求められてきている。

【0003】

一般的にＦ値が１．４程度の明るい大口径レンズは、被写界深度も浅くなり物体距離が無限遠から最至近にかけての合焦の際、像面変動をより抑える必要がある。また、センサ結像面上での像の色にじみ、アウトフォーカス部でのボケ像の色にじみ等の軸上色収差及び倍率色収差の補正がより重要となってきている。

【0004】

従来より、Ｆ値が１．４程度の明るい大口径レンズの光学系が知られている。例えば、特許文献１、２に開示の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群から構成され、第２レンズ群を光軸方向に沿って移動させて合焦を行うインナーフォーカス方式の合焦方式が採用されている。特許文献３に開示の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群から構成され、第２レンズ群及び第３レンズ群を光軸方向に沿って移動させて合焦を行うフローティングフォーカス方式の合焦方式が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－３０３８３号公報

【特許文献2】国際公開第２０１６／０５６３１０号

【特許文献3】特許６６３１４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の光学系では、第１レンズ群と第２レンズ群のパワー配置が適切ではないため、第１レンズ群を構成するレンズの径が相対的に大きくなる。そのため製品全体が大型化してしまう。また、合焦の際の像面変動及び色収差補正が不十分であり、光学性能の向上が求められる。

【0007】

特許文献２に記載の光学系では、単レンズ群により合焦させているため、無限遠から最至近にかけての合焦の際、像面変動が大きくなる。そのため合焦全域での像面変動の抑制が求められる。

【0008】

特許文献３に記載の光学系は、フローティングフォーカス方式により合焦を行う。合焦の際に移動するレンズ群内に用いられるレンズは、異常分散性が低いガラスを使用している。そのため合焦全域での軸上色収差及び倍率色収差の補正が不十分であり、結像面での色にじみが目立ってしまう。

【0009】

本件発明の課題は、Ｆ値が小さい明るい大口径レンズでありながら、合焦全域での像面変動及び色収差が抑えられた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】

【0010】

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、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、負の屈折力を有する第４レンズ群とから構成され、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを有し、無限遠から最至近への合焦時に、前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は像面に対して固定であり、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群は光軸方向に沿ってそれぞれ移動し、以下の式を満足することを特徴とする。
－０．５５ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ －０．０１ ・・・・・（１）
ν２ ≦ ２５．０ ・・・・・（２）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ν２：前記第２レンズ群に含まれる正レンズのうち、いずれか一のレンズのｄ線におけるアッベ数

【0011】

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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例１の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図2】実施例１の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図3】実施例１の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図4】実施例１の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図5】実施例１の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図6】実施例２の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図7】実施例２の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図8】実施例２の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図9】実施例２の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図10】実施例２の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図11】実施例３の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図12】実施例３の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図13】実施例３の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図14】実施例３の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図15】実施例３の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図16】実施例４の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図17】実施例４の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図18】実施例４の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図19】実施例４の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図20】実施例４の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図21】実施例５の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図22】実施例５の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図23】実施例５の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図24】実施例５の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図25】実施例５の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図26】実施例６の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図27】実施例６の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図28】実施例６の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図29】実施例６の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図30】実施例６の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図31】実施例７の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図32】実施例７の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図33】実施例７の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図34】実施例７の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図35】実施例７の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図36】実施例８の光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。

【図37】実施例８の光学系の無限遠合焦時の縦収差図である。

【図38】実施例８の光学系の無限遠合焦時の横収差図である。

【図39】実施例８の光学系の最至近合焦時の縦収差図である。

【図40】実施例８の光学系の最至近合焦時の横収差図である。

【図41】本件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
本実施の形態の光学系は、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、負の屈折力を有する第４レンズ群とから構成される。

【0015】

当該光学系は、上記屈折力配置を採用することにより、Ｆ値が１．４程度のＦ値の小さい明るい大口径の光学系の収差補正を容易にすることができる。

【0016】

（１）第１レンズ群
第１レンズ群は、正の屈折力を有するレンズ群である点を除いて、その具体的な構成は特に限定されるものではない。第１レンズ群が正の屈折力を有するレンズ群であることは、諸収差を抑え小型化を容易とすることができる。また、例えば、第１レンズ群が負レンズを有する構成とすれば、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、第１レンズ群において、正レンズと負レンズの接合レンズを有する構成とすれば、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。第１レンズ群に、第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から第４レンズ群の最も像側のレンズ面までの間に配置される空気間隔の中で、最も大きな空気間隔が配置されると、コマ収差の補正が容易となり好ましい。

【0017】

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なる群をいう。またレンズ群は、合焦の際に光軸方向に沿って他のレンズに対し隣り合う間隔が変化する。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。

【0018】

（２）第２レンズ群
第２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２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レンズ群において、物体側から、負レンズ、正レンズで構成されると、色収差を良好に抑えることができ、好ましい。

【0019】

（３）第３レンズ群
第３レンズ群は、正の屈折力を有するレンズ群であり、１つ以上の正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。例えば、第３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３レンズ群において、正レンズと負レンズの接合レンズを有する構成とすれば、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。第３レンズ群は、諸収差を抑える上で、最も物体側に配置されるレンズの形状は、物体側面が凸形状であることが好ましい。また、最も像側に配置されるレンズの形状は、像側面が凸形状であることが好ましい。

【0020】

（３）第４レンズ群
第４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。また少なくとも１枚の負レンズを有することで、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、例えば、第４レンズ群が正レンズを有する構成とすれば、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、第４レンズ群において正レンズと負レンズの接合レンズを有する構成とすれば、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、第４レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、負レンズを有すると、諸収差を補正することが容易になり好ましい。

【0021】

（４）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Ｆ値を規定する開口絞りをいう。しかしながら、開口絞りは第１レンズ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。

【0022】

１－２．合焦
当該光学系は、無限遠から最至近への合焦に際し、第１レンズ群及び第４レンズ群は像面に対して固定であり、第２レンズ群及び第３レンズ群が光軸方向に沿ってそれぞれ移動する限り、その具体的な動作は特に限定されるものではない。また、無限遠から近距離への合焦に際し、第２レンズ群が光軸上を像側へ、また、第３レンズ群が光軸上を物体側へ移動する構成が、像面変動を抑えられるため好ましい。また、無限遠から近距離への合焦に際し、第２レンズ群と第３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、無限遠から最至近にかけての合焦に際し、高い光学性能を有することが可能となる。さらに、無限遠から最至近にかけての合焦に際し、第２レンズ群は、第３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、無限遠から最至近にかけての合焦に際し、より一層高い光学性能を有することが可能となる。

【0023】

１－３．式
当該光学系では、上述した構成を採用するとともに、次に説明する式を１つ以上満足することが好ましい。

【0024】

１－３－１．式（１）
－０．５５ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ －０．０１ ・・・・・（１）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

【0025】

式（１）は、第１レンズ群と第２レンズ群との焦点距離の比を規定する式である。式（１）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、第２レンズ群の小型化が容易となる。

【0026】

これに対して、式（１）の値が下限値を下回ると、第１レンズ群のパワーが弱くなり、光学系の小型化が困難となる。一方、式（１）の数値が上限値を超えると、第１レンズ群のパワーが強くなり、第１レンズ群内で発生するコマ収差及び歪曲収差の変動が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。

【0027】

上記効果を得る上で、式（１）の下限値は、－０．５３であることが好ましく、－０．５０であることがより好ましい。また、式（１）の上限値は、－０．０２であることが好ましく、－０．０３であることがより好ましい。

【0028】

１－３－２．式（２）
ν２ ≦ ２５．０ ・・・・・（２）
但し、
ν２：第２レンズ群に含まれる正レンズのうち、いずれか一のレンズのｄ線におけるアッベ数

【0029】

式（２）は、第２レンズ群に含まれる正レンズのうち、いずれか一のレンズのｄ線におけるアッベ数を規定する式である。式（２）を満足することで、無限遠物体から至近距離物体まで、合焦時の軸上色収差及び倍率色収差の補正が可能となる。なお、第２レンズ群が複数枚の正レンズを有する場合、いずれか一のレンズのみが式（２）を満足していれば当該効果を得ることができる。また、複数のレンズが式（２）を満足していれば、当該効果を得る上でより好ましい。

【0030】

これに対して、式（２）の数値が上限値を超えると、軸上色収差及び倍率色収差の補正が不十分となり、結像面上での像の色にじみ、アウトフォーカス部でのボケ像の色にじみが目立ち、好ましくない。

【0031】

上記効果を得る上で、式（２）の下限値は、１０．０であることが好ましく、１５．０であることがより好ましい。また、式（２）の上限値は、２４．０あることが好ましく、２２．０であることがより好ましい。

【0032】

１－３－３．式（３）
－０．５０ ≦ ｆ ／ｆ２ ≦ －０．０１ ・・・・・（３）
但し、
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【0033】

式（３）は、当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。式（３）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、第２レンズ群の小型化が容易となる。

【0034】

これに対して、式（３）の値が下限値を下回ると、第２レンズ群のパワーが弱くなり、移動量が増加するため、諸収差を補正しつつ小型化が困難となる。一方、式（３）の数値が上限値を超えると、第２レンズ群のパワーが強くなり、レンズ製造誤差の第２レンズ群の影響をうけやすくなるため、偏心感度が強くなる。また、像面変動が顕著となる。また、無限遠から最至近にかけての合焦に際し、収差変動を抑えることが困難となる。

【0035】

上記効果を得る上で、式（３）の下限値は、－０．４５であることが好ましく、－０．４０であることがより好ましい。また、式（３）の上限値は、－０．０５であることが好ましく、－０．１０であることがより好ましい。

【0036】

１－３－４．式（４）
ν１ ≦ ２５．０ ・・・・・（４）
但し、
ν１：第１レンズ群に含まれる負レンズのｄ線におけるアッベ数

【0037】

式（４）は、第１レンズ群に含まれる負レンズのｄ線におけるアッベ数を規定する式である。第１レンズ群は式（４）を満足する負レンズを少なくとも１枚有することで、無限遠から最至近にかけての合焦の際、軸上色収差及び倍率色収差の補正が可能となる。

【0038】

これに対して、式（４）の数値が上限値を超えると、サジタルコマフレアが拡大し、さらに、軸上色収差及び倍率色収差の補正が不十分となり、結像面上での像の色にじみ、アウトフォーカス部でのボケ像の色にじみが目立ち、好ましくない。

【0039】

上記効果を得る上で、式（４）の下限値は、１０．０であることが好ましく、１５．０であることがより好ましい。また、式（４）の上限値は、２４．０あることが好ましく、２２．０であることがより好ましい。

【0040】

１－３－５．式（５）
３９．０ ≦ ｆ１Ｒ ≦ ８５．０ ・・・・・（５）
但し、
ｆ１Ｒ：第１レンズ群における絞りより像側にあるレンズの合成焦点距離（ｍｍ）

【0041】

式（５）は、第１レンズ群における絞りより像側にあるレンズの合成焦点距離を規定する式である。式（５）を満足することで、第２レンズ群に入射する光線を規制し、第２レンズ群の合焦時の収差変動を抑えることができることで、良好な補正が可能となる。

【0042】

これに対して、式（５）の数値が下限値を下回ると、第２レンズ群に対する光線入射角が大きくなる。また、第２レンズ群の収差感度が高くなり、レンズ製造誤差によるレンズ群の偏心感度が増加し、光学性能の高い光学系を得ることが困難になる。一方、式（５）の数値が上限値を超えると、第２レンズ群に対する光線入射角が小さくなる。また、レンズ群の収差感度を低くすることは可能ではあるが、第２レンズ群の大型化、重量化を招き、さらに製品外径が拡大し、好ましくない。

【0043】

上記効果を得る上で、式（５）の下限値は、４０．０であることが好ましく、４１．０であることがより好ましい。また、式（５）の上限値は、８３．０あることが好ましく、８０．０であることがより好ましく、７５．０であることが更に好ましい。

【0044】

１－３－６．式（６）
－１０．０≦（Ｒ１ｆ＋Ｒ１ｒ）／（Ｒ１ｆ－Ｒ１ｒ）≦１．２・・・・・（６）
但し、
Ｒ１ｆ：第１レンズ群内の最大の空気間隔を挟んで物体側に配置されたレンズの像側面の曲率半径
Ｒ１ｒ：第１レンズ群内の最大の空気間隔を挟んで像側に配置されたレンズの物体側面の曲率半径

【0045】

式（６）は、第１レンズ群中の最大空気間隔を挟んだ物体側及び像側のレンズ面の曲率半径を規定する式である。式（６）を満足することで、第１レンズ群で発生するサジタルコマ収差及び倍率色収差を、良好に補正することができる。

【0046】

これに対して、式（６）の数値が下限値を下回ると、軸外光線の入射角度が変化する。また、特にｇ線の変化が大きくなり、倍率色収差が大きくなる。また、大口径レンズで問題となるサジタルコマ収差が拡大し、収差補正することが困難となる。一方、式（６）の数値が上限値を超えると、サジタルコマ収差及び歪曲収差の変動が大きくなり、収差補正が困難となる。

【0047】

上記効果を得る上で、式（６）の下限値は、－９．５であることが好ましく、－９．３であることがより好ましい。また、式（６）の上限値は、１．０あることが好ましく、０．８であることがより好ましい。

【0048】

１－３－７．式（７）
０．５ ≦ ＢＦ ／ Ｙ ≦ １．３ ・・・・・（７）
但し、
ＢＦ：第４レンズ群の最も像側面の面頂から像面までの光軸上の距離
Ｙ：当該光学系の最大像高

【0049】

式（７）は、第４レンズ群の最も像側面の面頂から像面までの距離と当該光学系における像面の最大像高を規定する式である。式（７）を満足することで、周辺光量の影響が軽微となる。また、光学系は、全長を短縮することができ、小型化が容易となる。

【0050】

これに対して、式（７）の数値が下限値を下回ると、光学系の最も像側面から像面に入射する主光線入射角度（センサ受光面上の画素が許容できる主光線の入射角度）がきつくなり、周辺光量不足（シェーディング）や色にじみの影響を受ける。一方、式（７）の数値が上限値を超えると、バックフォーカスが長くなり、光学系の全長が長くなる。また、光学系の小型化に不利となり、ミラーレスカメラには不適となる。

【0051】

上記効果を得る上で、式（７）の下限値は、０．５２であることが好ましく、０．５５であることがより好ましい。また、式（７）の上限値は、１．２あることが好ましく、１．１であることがより好ましい。

【0052】

１－３－８．式（８）
０．８０ ≦ ＦＤ／ｆ ≦ １．５０ ・・・・・（８）
但し、
ＦＤ：無限遠合焦時における第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から第４レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
ｆ：当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離

【0053】

式（８）は、第２レンズ群の最も物体側レンズ面から第４レンズ群の最も像側レンズ面までの光軸上の距離と当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離との比を規定する式である。式（８）を満足することで、合焦時の収差変動を抑制しつつ、第２レンズ群の大きさを最適にすることを可能としている。さらに、周辺光量の影響が軽微となる。また、光学系は、全長を短縮することができ、小型化が容易となる。

【0054】

これに対して、式（８）の数値が下限値を下回ると、全長が抑えられず、小型化が困難となる。一方、式（８）の数値が上限値を超えると、合焦時の収差変動が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。

【0055】

上記効果を得る上で、式（８）の下限値は、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い。また、式（８）の上限値は、１．４５あることが好ましく、１．４０であることがより好ましい。

【0056】

１－３－９．式（９）
１．４５ ≦ Ｆ１＿Ｆ２／ｆ ≦ ２．５５ ・・・・・（９）
但し、
Ｆ１＿Ｆ２：無限遠合焦時の第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離

【0057】

式（９）は、第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離と当該光学系の無限遠合焦時の焦点距離との比を規定する式である。式（９）を満足することで、合焦時の収差変動を良好に補正することができる。

【0058】

これに対して、式（９）の数値が下限値を下回ると、全長が抑えられず、小型が困難となる。一方、式（９）の数値が上限値を超えると、合焦時の収差変動が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。

【0059】

上記効果を得る上で、式（９）の下限値は、１．４８であることが好ましく、１．５０であることがより好ましい。また、式（９）の上限値は、２．５２あることが好ましく、２．４９であることがより好ましい。

【0060】

１－３－１０．式（１０）
０．９５ ≦ βｂ ≦ １．５０ ・・・・・（１０）
但し、
βｂ：無限遠合焦時の第４レンズ群の横倍率

【0061】

式（１０）は、第４レンズ群の横倍率を規定する式である。式（１０）を満足することで、光学系の小型化及び、諸収差補正を可能としている。

【0062】

これに対して、式（１０）の数値が下限値を下回ると、全長が抑えられず、小型化が困難となる。一方、式（１０）の数値が上限値を超えると、合焦時の収差変動が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。

【0063】

上記効果を得る上で、式（１０）の下限値は、０．９８であることが好ましく、１．００であることがより好ましい。また、式（１０）の上限値は、１．４８あることが好ましく、１．４６であることがより好ましい。

【0064】

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。

【0065】

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、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。

【0066】

図４１は、撮像装置１の構成の一例を模式的に示す図である。カメラ２は、着脱可能な光学系３と、光学系３の像面ＩＰに配置された撮像素子２１（ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ）と、撮像素子２１の物体側に配置されたカバーガラス２２を有す。光学系３は、開口絞り３１を有す。

【0067】

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0068】

（１）光学系の光学構成
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におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。

【0069】

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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成されている。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及び第４レンズ群Ｇ４が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が像側に、第３レンズ群Ｇ３が物体側に移動する。開口絞りＳは第１レンズ群Ｇ１の内部に配置されている。

【0070】

以下、各レンズ群の構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズＬ１及び物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ２を接合した正の屈折力の接合レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ３と、両凸レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ５と、両凹レンズＬ６及び両凸レンズＬ７を接合した負の屈折力の接合レンズと、開口絞りＳと、両凸レンズＬ８とから構成される。

【0071】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側が平面の平凹レンズＬ９と、両凸レンズＬ１０とから構成される。

【0072】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズＬ１１から構成される。

【0073】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ１２と、両凹レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ１４とから構成されている。

【0074】

図１に示す「ＩＰ」は結像面であり、具体的にはＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等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表す。また、結像面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、以下では説明を省略する。

【0075】

（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、当該光学系の「面データ」、「各種データ」、「可変間隔（合焦時）」、「各レンズ群の焦点距離」、「非球面データ」を示す。また、各式の値（条件式対応値）は実施例８の後にまとめて示す。

【0076】

「面データ」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示している。また、面番号の次に表示する「ＡＳＰＨ」は当該レンズ面が非球面であることを表し、「ＳＴＯＰ」は開口絞りを表している。さらに、レンズ面の光軸上の間隔の欄に、「Ｄ（１５）」、「Ｄ（１９）」等と示すのは、当該レンズ面の光軸上の間隔が撮影距離の合焦時変化する可変間隔であることを意味する。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。また、曲率半径の欄の「０．００００」は平面を意味する。なお、表１における第２９面及び第３０面はカバーガラスＣＧの面データである。

【0077】

「各種データ」は、無限遠合焦時及び最至近合焦時の当該光学系の「Ｆ」焦点距離、「Ｆｎｏ」Ｆ値、「Ｗ」半画角、「Ｙ」像高、「ＢＦ」バックフォーカスを示す。なお、当該光学系の「ＢＦ」の値は、厚さ２．５ｍｍのカバーガラス（Ｎｄ＝１．５１６８）を含む値であり、他の実施例に示すバックフォーカスも同様である。

【0078】

「可変間隔（合焦時）」は、所定の撮影距離の合焦時の各可変間隔を示す。

【0079】

「各レンズ群の焦点距離」は、当該光学系を構成する各レンズ群の焦点距離を示す。

【0080】

「非球面データ」は、各非球面の非球面係数を示す。但し、非球面は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量として次式で定義されるものとする。
ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）×（ｈ／ｒ）^２｝^１／２）］
＋Ａ４×ｈ^４＋Ａ６×ｈ^６＋Ａ８×ｈ^８＋Ａ１０×ｈ^１０＋Ａ１２×ｈ^１２
上記式においてｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐係数、Ａｎはｎ次の非球面係数を表す。また、「Ｅ±ＸＸ」は指数表記を表し「×１０^±ＸＸ」を意味する。これらの表に関す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。

【0081】

また、図２、図３及び図４、図５に当該光学系の無限遠合焦時及び最至近合焦時の縦収差図及び横収差図を示す。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５８７．６ｎｍ）、破線がｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における球面収差を示す。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（ｄｓ）を示し、破線がｄ線のメリディオナル像面（ｄｍ）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。各図に示す横収差図は、図面に向かって左側から順にそれぞれメリディオナル方向のコマ収差（ｍｍ）、サジタル方向のコマ収差（ｍｍ）である。図面の上から下へ順に、１．０～０．０の割合の半画角（ω）におけるコマ収差である。実線がｄ線、破線がｇ線におけるコマ収差を示す。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。

【0082】

［面データ］
面番号 R D Nd νd
1 -1112.3474 5.8449 1.83481 42.72
2 -76.9745 1.3000 1.92286 20.88
3 -210.0000 0.2000
4 912.7674 1.5500 1.72947 51.78
5 29.2979 12.6247
6 37.4056 8.0335 1.77012 24.46
7 -184.3239 9.3213
8ASPH 73.0859 1.3200 1.58313 59.42
9ASPH 26.8077 5.9985
10 -44.5673 1.2500 1.84666 23.78
11 26.5193 10.3945 1.74126 51.15
12 -39.7111 2.0000
13STOP 0.0000 2.0000
14 78.5899 7.1050 1.77250 49.62
15 -55.6186 D(15)
16 0.0000 1.2000 1.74167 32.84
17 37.9326 4.3916
18 81.4598 3.7061 1.92286 20.88
19 -538.5562 D(19)
20 -1603.1667 4.9642 1.70802 53.04
21 -49.8250 D(21)
22 32.7713 9.4981 1.49700 81.61
23 -69.7355 0.2000
24 -241.3847 1.0000 1.65620 29.82
25 28.7255 4.6346
26ASPH 107.2719 1.8500 1.85108 40.12
27ASPH 42.7204 3.0998
28 0.0000 10.9000
29 0.0000 2.5000 1.51680 64.20
30 0.0000 D(30)

【0083】

［各種データ］
撮影距離 INF 最至近
F 33.3896 32.2974
Fno 1.4500 1.4500
W 32.8185 31.2228
Y 21.633 21.633
BF 17.500 17.500

【0084】

［可変間隔（合焦時）］
撮影距離 INF 最至近
D( 0) ∞ 320.0288
D(15) 2.1937 8.9177
D(19) 9.5193 2.2299
D(21) 0.4000 0.9654
D(30) 1.0000 1.0000

【0085】

［各レンズ群の焦点距離］
群 面番号 焦点距離
G1 1-15 37.8392
G2 16-19 -186.367
G3 20-21 72.5337
G4 22-27 -85.4053

【0086】

［非球面データ］
面番号 k A4 A6 A8 A10
8 0.00000E+00 -1.64135E-05 -2.94174E-08 8.96861E-11 8.35605E-14
9 -8.23823E-01 1.20196E-06 -2.58683E-08 3.11021E-11 3.67239E-13
26 0.00000E+00 -1.75503E-05 -8.41385E-09 -3.09446E-11 6.41687E-14
27 0.00000E+00 -5.70161E-06 7.86503E-10 4.91575E-13 4.95011E-14
面番号 A12
8 -5.23312E-16
9 -1.28157E-15
26 0.00000E+00
27 0.00000E+00

【実施例0087】

（１）光学系の光学構成
図６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。

【0088】

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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成されている。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及び第４レンズ群Ｇ４が光軸方向に固定された状態で、第２レンズ群Ｇ２が像側に、第３レンズ群Ｇ３が物体側に移動する。開口絞りＳは第１レンズ群Ｇ１の内部に配置されている。

【0089】

以下、各レンズ群の構成を説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズＬ１及び両凹レンズＬ２を接合した負の屈折力の接合レンズと、両凸レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ４と、両凹レンズＬ５及び両凸レンズＬ６を接合した正の屈折力の接合レンズと、開口絞りＳと、両凸レンズＬ７とから構成される。

【0090】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ８及び両凹レンズＬ９を接合した負の屈折力の接合レンズと、両凸レンズＬ１０とから構成される。

【0091】

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ１１から構成される。

【0092】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ１２と、両凹レンズＬ１３、両凹レンズＬ１４とから構成されている。

【0093】

（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、当該光学系の「面データ」、「各種データ」、「可変間隔（合焦時）」、「各レンズ群の焦点距離」、「非球面データ」を示す。

【0094】

［面データ］
面番号 R D Nd νd
1 -3861.4979 8.0746 1.61692 56.07
2 -45.3488 1.6500 1.59867 38.84
3 31.5068 6.7310
4 38.0602 6.9105 1.92119 23.96
5 -324.9412 7.5142
6ASPH 114.7520 1.3200 1.58313 59.42
7ASPH 25.8590 7.0110
8 -57.4174 1.2500 1.82140 22.97
9 26.6490 0.0010 1.56732 42.84
10 26.6490 11.7877 1.74320 49.34
11 -48.3089 2.0000
12STOP 0.0000 2.0000
13 74.6318 8.5601 1.77250 49.62
14 -57.8627 D(14)
15 552.0331 3.0000 1.72916 54.67
16 -179.6380 1.0000 1.94728 29.07
17 40.8417 4.1464
18 123.9079 4.0082 1.94595 17.98
19 -163.8626 D(19)
20 75.5778 7.9360 1.77250 49.62
21 -64.1003 D(21)
22 53.6737 6.6944 1.49700 81.61
23 -103.7803 0.2000
24 -295.5789 1.0000 1.68893 31.16
25 30.1757 5.7954
26ASPH 997.7596 1.8500 1.85108 40.12
27ASPH 81.6478 3.0987
28 0.0000 10.9000
29 0.0000 2.5000 1.51680 64.20
30 0.0000 D(30)

【0095】

［各種データ］
撮影距離 INF 最至近
F 40.3989 38.4571
Fno 1.4100 1.4726
W 27.8608 26.1523
Y 21.633 21.633
BF 17.4987 17.4987

【0096】

［可変間隔（合焦時）］
撮影距離 INF 最至近
D( 0) ∞ 320.0781
D(14) 1.9972 8.4486
D(19) 9.0634 2.0835
D(21) 1.0000 1.5285
D(30) 1.0000 1.0000

【0097】

［各レンズ群の焦点距離］
群 面番号 焦点距離
G1 1-14 42.3197
G2 15-19 -121.959
G3 20-21 46.0380
G4 22-27 -50.5631

【0098】

［非球面データ］
面番号 k A4 A6 A8 A10
6 0.00000E+00 -1.15559E-05 -1.81351E-08 4.30716E-11 8.09943E-14
7 -6.15033E-01 3.84438E-06 -1.43478E-08 -1.90530E-11 3.35123E-13
26 0.00000E+00 -1.51181E-05 -1.31262E-08 4.54774E-11 -2.16222E-14
27 0.00000E+00 -5.12939E-06 -7.00821E-09 7.14763E-11 -4.60828E-14
面番号 A12
6 -2.64140E-16
7 -7.75048E-16
26 0.00000E+00
27 0.00000E+00