特開 2023-99386 光学系およびそれを有する撮像装置

(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】P2023099386

(43)【公開日】2023-07-13

(54)【発明の名称】光学系およびそれを有する撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/02 20060101AFI20230706BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20230706BHJP

【ＦＩ】

G02B13/02

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022000013

(22)【出願日】2022-01-01

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】畠田 隆弘

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087LA02

2H087MA07

2H087MA09

2H087PA10

2H087PA11

2H087PA12

2H087PA16

2H087PB15

2H087PB16

2H087PB17

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA12

2H087QA21

2H087QA25

2H087QA26

2H087QA37

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA44

(57)【要約】

【課題】フォーカスレンズ群の小型化を達成しつつ、広い物体距離の範囲にわたって収差を良好に補正可能な光学系を提供する。
【解決手段】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からなる。フォーカシングに際して、第１レンズ群と第４レンズ群は固定であり、第２レンズ群と第３レンズ群は移動する。第１レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力のレンズを含み、第４レンズ群は、最も像側に配置された負の屈折力のレンズを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からなる光学系であって、
フォーカシングに際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は移動し、
前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力のレンズを含み、
前記第４レンズ群は、最も像側に配置された負の屈折力のレンズを含むことを特徴とする光学系。

【請求項2】

前記光学系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．４＜ｆ１／ｆ＜１．５
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。

【請求項3】

前記光学系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
－１．０＜ｆ２／ｆ＜－０．３
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。

【請求項4】

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とするとき、
０．８＜ｆ３／ｆ＜５．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項5】

前記光学系の焦点距離をｆ、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
０．５＜ｆ４／ｆ＜４．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項6】

無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群は像側へ移動することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項7】

無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第３レンズ群は物体側へ移動することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項8】

物体側から像側に移動する方向を正として、無限遠から最至近までのフォーカシングに際して前記第２レンズ群の像面に対する相対的移動量をＭ２、無限遠から最至近までのフォーカシングに際して前記第３レンズ群の像面に対する相対的移動量をＭ３とするとき、
－１．５＜Ｍ３／Ｍ２＜０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項9】

前記第２レンズ群において最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｆ、前記第２レンズ群において最も像側に配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒｒとするとき、
０．５＜（ｒｆ＋ｒｒ）／（ｒｆ－ｒｒ）＜１．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項10】

前記光学系において隣り合うレンズ群の光軸上の間隔のうち、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の光軸上の間隔が最も広いことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項11】

無限遠合焦時における前記光学系のバックフォーカスをｓｋ、無限遠合焦時における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の光軸上の間隔をＤ２３とするとき、
０．５＜Ｄ２３／ｓｋ＜３．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項12】

無限遠合焦時の前記光学系のバックフォーカスをｓｋ、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
３．０＜ｆ４／ｓｋ＜４０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項13】

前記光学系のＦナンバーをｆｎｏ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
－２．０＜ｆｎｏ×ｆ２／ｆ３＜０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項14】

前記第２レンズ群は、３枚以下のレンズにより構成されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項15】

前記第３レンズ群は、３枚以下のレンズにより構成されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項16】

前記第４レンズ群は、２枚以上の負レンズを含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項17】

請求項１から１６のいず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を有する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、監視用カメラ等に好適なものである。

【背景技術】

【0002】

近年、撮像装置に用いられる光学系は、フォーカスレンズ群のレンズ径全体の小型化を達成すると共に、撮影倍率を増大しつつも最至近での撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正可能であることが要求されている。これらの要求を満足する光学系として、特許文献１には、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、負の屈折力のフォーカスレンズ群、正の屈折力のフォーカスレンズ群を有する光学系が開示されている。

【0003】

特許文献１に記載の光学系は、フォーカシングに際して収差変動、特に色収差の変動を軽減し、広い物体距離の範囲にわたり高い光学性能を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１７３４０９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に記載の光学系では、光学系を大口径化した際に、正の屈折力のフォーカスレンズ群の焦点距離と該フォーカスレンズ群の像側に配置されている第４レンズ群の焦点距離が適切に設定されていない。このことから、特許文献１に記載の光学系では、光学系を大口径化した際に、フォーカシングに際して収差変動を抑制することが困難である。

【0006】

本発明は、フォーカスレンズ群の小型化を達成しつつ、広い物体距離の範囲にわたって収差を良好に補正可能な光学系を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からなる光学系であって、フォーカシングに際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は移動し、前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力のレンズを含み、前記第４レンズ群は、最も像側に配置された負の屈折力のレンズを含むことを特徴とする。

【0008】

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、フォーカスレンズ群の小型化を達成しつつ、広い物体距離の範囲にわたって収差を良好に補正可能な光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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時の縦収差図である。

【図3】実施例１の光学系の至近距離（０．７０ｍ）に合焦した時の縦収差図である。

【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時の縦収差図である。

【図6】実施例２の光学系の至近距離（０．６０ｍ）に合焦した時の縦収差図である。

【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時の縦収差図である。

【図9】実施例３の光学系の至近距離（０．７０ｍ）に合焦した時の縦収差図である。

【図10】実施例４の光学系の断面図である。

【図11】実施例４の光学系無限遠合焦時の縦収差図である。

【図12】実施例４の光学系の至近距離（０．８５ｍ）に合焦した時の縦収差図である。

【図13】撮像装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について、添付の図面に基づいて説明する。

【0012】

図１、図４、図７、図１０は、それぞれ実施例１乃至４の光学系の無限遠合焦時における断面図である。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、監視用カメラ等の撮像装置に用いられる光学系である。

【0013】

各レンズ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また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、無限遠から近距離への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良いし、複数のレンズから成っていても良い。また、レンズ群は開口絞りを含んでいても良い。

【0014】

各レンズ断面図において、Ｌｉは光学系Ｌ０に含まれるレンズ群のうち物体側から数えてｉ番目（ｉは自然数）のレンズ群を表している。

【0015】

また、ＳＰは開口絞りである。ＩＰ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ＩＰにはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

【0016】

実施例１乃至４の各レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。

【0017】

また、実施例１乃至４の光学系Ｌ０では、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、矢印に示す如く第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させるように構成されている。第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４は無限遠から近距離へのフォーカシングに際して不動（固定）である。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３はフォーカシングに際して互いに異なる軌跡で移動する。

【0018】

図２、図５、図８、図１１は、それぞれ実施例１乃至４の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の収差図である。

【0019】

図３、図６、図９、図１２は、それぞれ実施例１乃至４の光学系Ｌ０の至近距離に合焦した時の収差図である。

【0020】

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ｄＳはサジタル像面における非点収差量、ｄＭ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（°）である。

【0021】

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。

【0022】

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からなる。各実施例の光学系Ｌ０では、フォーカシングに際して第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４は固定であり、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３は移動する。このように、各実施例の光学系Ｌ０は、屈折力が正・負・正・正の４群構成であり、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を独立して移動させることを特徴としている。最終レンズ群である第４レンズ群を正の屈折力とすることで、フォーカシングに際し移動する正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の屈折力を弱くすることが可能となり、至近距離での球面収差を良好に補正することができる。

【0023】

さらに、第１レンズ群Ｌ１は、最も物体側に配置された正の屈折力のレンズを含むことを特徴としている。これにより、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の径を小さくでき、フォーカスレンズ群の小型軽量化が可能となる。

【0024】

さらに、第４レンズ群Ｌ４は、最も像側に配置された負の屈折力のレンズを含むことを特徴としている。これにより、テレフォトタイプのパワー配置をとることが可能となり、レンズ全長の短縮が可能となる。

【0025】

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。

【0026】

無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動することが好ましい。これにより、無限遠から最至近までのフォーカシングに際して、像面湾曲および球面収差を抑制しつつ、動画撮影時の画角変化を抑制することが可能となる。また、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動することが好ましい。メインフォーカス群である第２レンズ群Ｌ２と反対符号の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３を、第２レンズ群Ｌ２と反対方向に移動させることにより、球面収差、像面湾曲をより良好に補正することが可能となる。

【0027】

光学系Ｌ０において隣り合うレンズ群の光軸上の間隔のち、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の光軸上の間隔が最も広いことが好ましい。これにより、フォーカスレンズ群の移動量を十分に確保することができ、最短撮影距離を短縮することが可能となる。また、フォーカスレンズ群の屈折力を弱くすることができ、フォーカシングに際して、像面湾曲および球面収差を抑制することが可能となる。

【0028】

第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３は、それぞれ３枚以下のレンズにより構成されることが好ましい。フォーカスレンズ群を少ないレンズ枚数で構成することで、大口径でありながら迅速なフォーカシングが可能となる。

【0029】

第４レンズ群Ｌ４は、２枚以上の負レンズを含むことが好ましい。第４レンズ群Ｌ４が複数の負レンズを含むことで、ペッツバール和の補正が可能となり、レンズ全長を短縮しながら、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。

【0030】

次に、各実施例の光学系Ｌ０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Ｌ０は、以下の条件式（１）から（９）のうち１つ以上を満足することが好ましい。

【0031】

０．４＜ｆ１／ｆ＜１．５ ・・・（１）
－１．０＜ｆ２／ｆ＜－０．３ ・・・（２）
０．８＜ｆ３／ｆ＜５．０ ・・・（３）
０．５＜ｆ４／ｆ＜４．０ ・・・（４）
－１．５＜Ｍ３／Ｍ２＜０．０ ・・・（５）
０．５＜（ｒｆ＋ｒｒ）／（ｒｆ－ｒｒ）＜１．５ ・・・（６）
０．５＜Ｄ２３／ｓｋ＜３．０ ・・・（７）
３．０＜ｆ４／ｓｋ＜４０．０ ・・・（８）
－２．０＜ｆｎｏ×ｆ２／ｆ３＜０．０ ・・・（９）
ここで、ｆは光学系Ｌ０の焦点距離である。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。ｆ３は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離であり。ｆ４は第４レンズ群Ｌ４の焦点距離である。Ｍ２は、第２レンズ群Ｌ２が物体側から像側に移動する方向を正として、無限遠から最至近までのフォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２の像面ＩＰに対する相対的移動量である。Ｍ３は、第３レンズ群Ｌ３が物体側から像側に移動する方向を正として、無限遠から最至近までのフォーカシングに際して第３レンズ群Ｌ３の像面ＩＰに対する相対的移動量である。ｒｆは第２レンズ群Ｌ２において最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面の曲率半径である。ｒｒは第２レンズ群Ｌ２において最も像側に配置されたレンズの像側のレンズ面の曲率半径である。ｓｋは無限遠合焦時における光学系Ｌ０のバックフォーカスである。Ｄ２３は無限遠合焦時における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の光軸上の間隔である。すなわちＤ２３は、無限遠合焦時における第２レンズ群Ｌ２の最も像側のレンズ面から第３レンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離である。ｆｎｏは光学系Ｌ０のＦナンバーである。

【0032】

条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１を規定している。条件式（１）を満足することにより、レンズ全長の短縮、フォーカスレンズ群の軽量化が可能となる。条件式（１）の下限値を下回って第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が短くなりすぎると、球面収差の補正が困難となり好ましくない。条件式（１）の上限値を上回って第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなりすぎると、第１レンズ群Ｌ１の収斂作用が弱くなり、レンズ全長が長くなる。その結果、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の径が大きくなり、フォーカスレンズ群の軽量化が困難となり好ましくない。

【0033】

条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２を規定している。条件式（２）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が長くなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２のフォーカシング時の移動量が多くなる。このため、レンズ全長の短縮が困難となり好ましくない。条件式（２）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が短くなりすぎると、フォーカシングに際して像面湾曲および球面収差を抑制することが困難となり好ましくない。

【0034】

条件式（３）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３を規定している。条件式（３）の下限値を下回って第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなりすぎると、フォーカシングに際して像面湾曲および球面収差を抑制すること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３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が長くなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３のフォーカシング時の移動量が多くなる。このため、レンズ全長の短縮が困難となり好ましくない。

【0035】

条件式（４）は、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４を規定している。条件式（４）の下限値を下回って第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が短くなりすぎると、相対的に第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が弱くなり、第２レンズ群Ｌ２のフォーカシング時の移動量が多くなる。このため、レンズ全長の短縮が困難となり好ましくない。条件式（４）の上限値を上回って第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が長くなりすぎると、相対的に第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が強くなり、フォーカシングに際して像面湾曲および球面収差を抑制することが困難となり好ましくない。

【0036】

条件式（５）は、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２とフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３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の移動量Ｍ２が少なくなりすぎると、フォーカシングに際して球面収差を抑制することが困難となり好ましくない。条件式（５）の上限値を上回って第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動すると、最短撮影距離の短縮が困難となり、レンズ全長が大型化してしまい好ましくない。

【0037】

条件式（６）は、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２のシェイプファクタを規定している。条件式（６）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面の曲率半径ｒｆが負に小さくなると、フォーカシングに際して球面収差を抑制することが困難となり好ましくない。条件式（６）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の最も像側のレンズ面の曲率半径ｒｒが小さくなると、フォーカシングに際して像面湾曲を抑制することが困難となり好ましくない。

【0038】

条件式（７）は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の光軸上の間隔Ｄ２３を規定するものである。条件式（７）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔Ｄ２３が狭くなりすぎると、最短撮影距離の短縮が困難となり好ましくない。また、フォーカシングに際して像面湾曲、球面収差を抑制すること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第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔Ｄ２３が広くなりすぎると、レンズ全長の短縮が困難となり好ましくない。

【0039】

条件式（８）は、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４とバックフォーカスｓｋの比を規定するものである。条件式（８）の下限値を下回って第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が短くなりすぎると、レンズ全長の短縮が困難となり好ましくない。条件式（８）の上限値を上回って第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が長くなりすぎると、バックフォーカスｓｋの確保が困難となり、好ましくない。

【0040】

条件式（９）は光学系Ｌ０のＦナンバーｆｎｏとフォーカスレンズ群Ｌ２，Ｌ３の焦点距離ｆ２，ｆ３の関係を規定するものである。条件式（９）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が長くなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２のフォーカシング時の移動量が多くなる。このため、レンズ全長の短縮が困難となり好ましくない。また、所望の大口径比を得ることが困難となり好ましくない。条件式（９）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が短くなりすぎると、フォーカシングに際して像面湾曲および球面収差を抑制することが困難となり好ましくない。

【0041】

なお、条件式（１）乃至（９）の数値範囲は、以下の条件式（１ａ）乃至（９ａ）の範囲とすることがより好ましい。

【0042】

０．５＜ｆ１／ｆ＜１．３ ・・・（１ａ）
－０．９＜ｆ２／ｆ＜－０．３５ ・・・（２ａ）
１．０＜ｆ３／ｆ＜４．５ ・・・（３ａ）
０．６＜ｆ４／ｆ＜３．０ ・・・（４ａ）
－１．５＜Ｍ３／Ｍ２＜－０．０５ ・・・（５ａ）
０．６＜（ｒｆ＋ｒｒ）／（ｒｆ－ｒｒ）＜１．３ ・・・（６ａ）
０．８＜Ｄ２３／ｓｋ＜２．５ ・・・（７ａ）
４．０＜ｆ４／ｓｋ＜３０．０ ・・・（８ａ）
－１．５＜ｆｎｏ×ｆ２／ｆ３＜－０．０５ ・・・（９ａ）
また、条件式（１）乃至（９）の数値範囲は、以下の条件式（１ｂ）乃至（９ｂ）の範囲とすることがさらに好ましい。

【0043】

０．６＜ｆ１／ｆ＜１．１ ・・・（１ｂ）
－０．８＜ｆ２／ｆ＜－０．４ ・・・（２ｂ）
１．２＜ｆ３／ｆ＜４．０ ・・・（３ｂ）
０．７＜ｆ４／ｆ＜２．０ ・・・（４ｂ）
－１．５＜Ｍ３／Ｍ２＜－０．０８ ・・・（５ｂ）
０．７＜（ｒｆ＋ｒｒ）／（ｒｆ－ｒｒ）＜１．２ ・・・（６ｂ）
１．０＜Ｄ２３／ｓｋ＜２．０ ・・・（７ｂ）
５．０＜ｆ４／ｓｋ＜２０．０ ・・・（８ｂ）
－１．０＜ｆｎｏ×ｆ２／ｆ３＜－０．１ ・・・（９ｂ）
上記条件式の少なくとも１つを満たすことで、フォーカスレンズ群の小型化を達成しつつ、広い物体距離の範囲にわたって収差を良好に補正することが容易になる。

【0044】

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]
図１は実施例１の光学系Ｌ０の無限遠合焦時における断面図であり、図２は実施例１の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の収差図であり、図３は実施例１の光学系Ｌ０の至近距離（０．７０ｍ）に合焦しているときの収差図である。

【0045】

実施例１に係る光学系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からなる。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置されている。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２が像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動する。

【0046】

これらの構成により、図２、図３の収差図に示されるように、小型かつ全物体距離にわたって諸収差を良好に補正可能な光学系を得ることができる。
[実施例２]
図４は実施例２の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の断面図であり、図５は実施例２の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の収差図であり、図６は実施例２の光学系Ｌ０の至近距離（０．６０ｍ）に合焦しているときの収差図である。

【0047】

実施例２に係る光学系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からなる。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置されている。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２が像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動する。

【0048】

これらの構成により、図５、図６の収差図に示されるように、小型かつ全物体距離にわたって諸収差を良好に補正可能な光学系を得ることができる。
[実施例３]
図７は実施例３の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の断面図であり、図８は実施例３の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の収差図であり、図９は実施例３の光学系Ｌ０の至近距離（０．７０ｍ）に合焦しているときの収差図である。

【0049】

実施例３に係る光学系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からなる。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置されている。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２が像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動する。

【0050】

これらの構成により、図８、図９の収差図に示されるように、小型かつ全物体距離にわたって諸収差を良好に補正可能な光学系を得ることができる。
[実施例４]
図１０は実施例４の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の断面図であり、図１１は実施例４の光学系Ｌ０の無限遠合焦時の収差図であり、図１２は実施例４の光学系Ｌ０の至近距離（０．８５ｍ）に合焦しているときの収差図である。

【0051】

実施例４に係る光学系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からなる。開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置されている。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２が像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動する。

【0052】

これらの構成により、図１１、図１２の収差図に示されるように、小型かつ全物体距離にわたって諸収差を良好に補正可能な光学系を得ることができる。

【0053】

以下に、実施例１から４にそれぞれ対応する数値実施例１～４を示す。

【0054】

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。

【0055】

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（°）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時の値である。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面（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。レンズ全長は第１レンズ面（最も物体側のレンズ面）から最終レンズ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。レンズ群は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。

【0056】

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。

【0057】

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 83.161 4.61 1.92286 20.9 64.00
2 154.104 0.20 63.04
3 55.552 7.11 1.59522 67.7 58.36
4 140.805 0.20 56.63
5 36.359 7.19 1.59522 67.7 47.90
6 74.943 0.10 45.96
7 76.130 1.85 1.72825 28.5 45.92
8 27.070 2.28 39.06
9 33.607 9.78 1.49700 81.5 38.98
10 -136.952 1.60 1.85478 24.8 37.31
11 1655.784 (可変) 35.78
12 397.704 2.52 1.80810 22.8 33.49
13 -128.213 1.10 1.77250 49.6 32.86
14 29.115 (可変) 29.31
15(絞り) ∞ (可変) 27.81
16 50.963 1.10 1.85478 24.8 27.01
17 22.681 8.99 1.61800 63.4 25.88
18 -192.160 (可変) 24.98
19 -442.565 1.30 1.78472 25.7 26.89
20 55.512 0.54 28.41
21 73.672 4.97 1.91082 35.2 28.57
22 -56.192 1.40 1.61293 37.0 29.34
23 34.359 11.27 2.00100 29.1 32.76
24 -55.407 0.20 33.35
25 -785.674 2.10 1.69350 53.2 32.33
26* 38.858 7.55 31.08
27 -39.599 1.40 1.60311 60.6 31.39
28 -69.004 13.00 33.00
像面 ∞

非球面データ
第26面
K = 0.00000e+00 A 4= 5.44228e-06 A 6= 1.32152e-09 A 8= 3.52234e-11
A10=-6.99292e-14 A12= 1.27529e-16

各種データ

焦点距離 82.50
Ｆナンバー 1.46
半画角（°） 14.69
像高 21.64
レンズ全長 112.50
BF 13.00

無限 至近
d11 2.00 9.00
d14 12.96 5.96
d15 2.99 1.50
d18 2.20 3.69

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 60.14
2 12 -41.48
絞り 15 ∞
3 16 105.20
4 19 118.83

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 189.82
2 3 149.50
3 5 110.94
4 7 -58.61
5 9 55.35
6 10 -147.92
7 12 120.24
8 13 -30.62
9 16 -48.68
10 17 33.36
11 19 -62.79
12 21 35.65
13 22 -34.58
14 23 22.61
15 25 -53.34
16 27 -156.89

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 80.607 4.80 1.61997 63.9 49.49
2 411.893 0.20 49.09
3 45.020 4.06 1.59522 67.7 47.11
4 67.726 0.20 46.18
5 39.961 3.00 1.61340 44.3 44.47
6 29.889 1.62 40.80
7 34.960 10.39 1.49700 81.5 40.76
8 -127.023 1.70 1.85478 24.8 39.19
9 -2528.692 (可変) 37.74
10 -1992.975 2.91 1.80810 22.8 35.85
11 -86.475 1.30 1.72916 54.7 35.30
12 30.641 (可変) 31.42
13(絞り) ∞ (可変) 30.84
14 65.425 1.20 1.85478 24.8 30.24
15 33.708 5.13 1.61800 63.4 29.53
16 -892.457 (可変) 29.28
17 84.924 1.20 1.51633 64.1 30.58
18 35.214 1.54 31.76
19 43.097 8.14 1.88300 40.8 33.43
20 -56.346 1.40 1.67270 32.1 33.76
21 32.150 8.98 1.88300 40.8 34.62
22 -85.053 0.19 34.49
23 147.493 2.10 1.69350 53.2 33.03
24* 29.488 10.03 30.74
25 -29.367 1.40 1.61340 44.3 31.06
26 -46.814 12.99 33.00
像面 ∞

非球面データ
第24面
K = 0.00000e+00 A 4= 4.83027e-06 A 6= 2.32354e-09 A 8= 2.60591e-11
A10= 2.17885e-14 A12= 8.59268e-18

各種データ

焦点距離 72.10
Ｆナンバー 1.46
半画角（°） 16.70
像高 21.64
レンズ全長 108.50
BF 12.99

無限 至近
d 9 2.01 8.80
d12 13.12 6.33
d13 7.37 1.50
d16 1.50 7.37


レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 56.65
2 10 -42.93
絞り 13 ∞
3 14 147.64
4 17 91.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 160.76
2 3 211.49
3 5 -218.02
4 7 56.36
5 8 -156.51
6 10 111.79
7 11 -30.88
8 14 -82.79
9 15 52.67
10 17 -117.48
11 19 28.76
12 20 -30.24
13 21 27.41
14 23 -53.54
15 25 -132.50

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 108.420 3.43 1.84666 23.8 69.85
2 163.186 0.20 69.12
3 59.780 10.26 1.59522 67.7 65.22
4 348.885 0.20 64.03
5 39.748 7.99 1.59522 67.7 55.56
6 73.013 1.85 1.67300 38.3 53.46
7 28.938 3.29 44.75
8 36.860 11.63 1.49700 81.5 44.62
9 -135.341 1.60 1.85478 24.8 42.55
10 300.932 (可変) 40.24
11 2925.902 2.09 1.80810 22.8 38.16
12 -228.462 1.10 1.72916 54.7 37.49
13 31.448 (可変) 33.64
14(絞り) ∞ (可変) 32.35
15 94.094 1.10 1.85478 24.8 31.71
16 27.297 7.18 1.61800 63.4 30.74
17 -262.440 (可変) 30.63
18 74.274 5.46 2.00100 29.1 29.90
19 -49.488 0.54 29.42
20 -41.113 1.40 1.61340 44.3 29.40
21 28.815 12.89 1.57099 50.8 30.49
22 -37.037 0.20 31.34
23 -2066.129 2.10 1.69350 53.2 30.33
24* 43.111 10.05 29.56
25 -24.537 1.40 1.48749 70.2 30.25
26 -43.452 13.00 32.67
像面 ∞

非球面データ
第24面
K = 0.00000e+00 A 4= 3.17490e-06 A 6= 1.08346e-09 A 8= 1.01991e-11
A10= 2.69214e-14 A12=-5.03511e-17

各種データ

焦点距離 97.50
Ｆナンバー 1.46
半画角（°） 12.51
像高 21.64
レンズ全長 125.50
BF 13.00

無限 至近
d10 2.60 12.51
d13 16.79 6.87
d14 4.58 1.50
d17 2.57 5.65

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 69.37
2 11 -44.35
絞り 14 ∞
3 15 357.88
4 18 80.64

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 370.91
2 3 119.62
3 5 134.52
4 6 -72.45
5 8 59.63
6 9 -109.03
7 11 262.32
8 12 -37.84
9 15 -45.33
10 16 40.39
11 18 30.34
12 20 -27.41
13 21 30.56
14 23 -60.87
15 25 -118.50

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 84.066 6.61 1.92286 20.9 69.94
2 225.702 0.20 68.82
3 69.879 5.70 1.59522 67.7 63.17
4 143.304 0.20 62.09
5 49.670 5.87 1.59522 67.7 57.14
6 84.792 1.27 55.56
7 112.284 1.85 1.85478 24.8 55.47
8 40.959 1.98 49.50
9 50.505 10.71 1.49700 81.5 49.44
10 -134.731 1.60 1.85478 24.8 48.08
11 -2587.955 (可変) 46.50
12 -555.071 3.16 1.80810 22.8 44.72
13 -100.597 1.10 1.72916 54.7 44.25
14 42.976 (可変) 40.32
15(絞り) ∞ (可変) 39.80
16 396.094 1.10 1.85478 24.8 39.66
17 28.593 10.04 1.61800 63.4 39.09
18 790.704 0.20 39.61
19 50.723 6.98 1.61800 63.4 41.20
20 -220.501 (可変) 40.99
21 47.712 1.30 1.85478 24.8 38.20
22 35.563 1.39 36.81
23 45.775 12.97 1.91082 35.2 36.80
24 -38.786 1.40 1.70154 41.2 36.74
25 55.768 4.62 2.00100 29.1 35.39
26 -448.122 0.20 35.08
27 196.346 1.40 1.51633 64.1 34.36
28 30.659 10.38 32.17
29 -50.491 2.10 1.69350 53.2 32.09
30* -167.232 15.03 33.30
像面 ∞

非球面データ
第30面
K = 0.00000e+00 A 4= 9.07055e-06 A 6=-3.64062e-09 A 8= 8.42101e-11
A10=-2.13940e-13 A12= 2.14692e-16

各種データ

焦点距離 82.50
Ｆナンバー 1.24
半画角（°） 14.69
像高 21.64
レンズ全長 135.50
BF 15.03

無限 至近
d11 2.38 12.73
d14 17.37 7.02
d15 2.65 1.50
d20 3.74 4.89

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 80.89
2 12 -56.54
絞り 15 ∞
3 16 116.76
4 21 127.11

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 141.98
2 3 222.68
3 5 189.63
4 7 -76.35
5 9 75.36
6 10 -166.33
7 12 151.57
8 13 -41.16
9 16 -36.10
10 17 47.76
11 19 67.39
12 21 -171.87
13 23 24.87
14 24 -32.41
15 25 49.77
16 27 -70.57
17 29 -105.07

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。

【0058】

【表1】

【0059】

［撮像装置］
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）１０の実施例について、図１３を用いて説明する。図１３において、１３はカメラ本体、１１は実施例１乃至４で説明したいずれかの光学系Ｌ０によって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体１３に内蔵され、撮影光学系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１３はクイックリターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックリターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。

【0060】

このように本発明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。

【0061】

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。

【符号の説明】

【0062】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】