2024-163673 光学系および撮像装置

(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】P2024163673

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】光学系および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/02 20060101AFI20241115BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

G02B13/02

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079491

(22)【出願日】2023-05-12

(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】鈴木 匠

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087KA06

2H087LA02

2H087MA07

2H087NA07

2H087PA11

2H087PA12

2H087PA13

2H087PA16

2H087PB16

2H087PB17

2H087QA02

2H087QA06

2H087QA07

2H087QA12

2H087QA21

2H087QA26

2H087QA34

2H087QA37

2H087QA39

2H087QA41

2H087QA42

2H087QA46

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA44

(57)【要約】

【課題】十分な口径比を有しつつも諸収差を良好に補正できる小型の光学系を提供する。
【解決手段】光学系は、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、後レンズ群ＬＲからなる。第１レンズ群は、第１部分レンズ群Ｌ１Ａと、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと、第３部分レンズ群Ｌ１Ｃを有し、第１部分レンズ群と第２部分レンズ群との間には第１レンズ群内で最大の光軸上の空気間隔があり、第２部分レンズ群と第３部分レンズ群との間には第１レンズ群内で２番目に広い光軸上の空気間隔がある。第２レンズ群Ｌ２はフォーカシングに際して移動する。第１レンズ群の焦点距離ｆ１、第１部分レンズ群の焦点距離ｆ１Ａおよび第２部分レンズ群の焦点距離ｆ１Ｂは、１．０≦ｆ１Ａ／ｆ１≦２．０および－０．６≦ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜０なる条件を満足する。
【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レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、後レンズ群からなる光学系であって、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、第１部分レンズ群と、第２部分レンズ群と、第３部分レンズ群を有し、前記第１部分レンズ群と前記第２部分レンズ群との間には前記第１レンズ群内で最大の光軸上の空気間隔があり、前記第２部分レンズ群と前記第３部分レンズ群との間には前記第１レンズ群内で２番目に広い光軸上の空気間隔があり、
前記第２レンズ群Ｌ２はフォーカシングに際して移動し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１部分レンズ群の焦点距離をｆ１Ａ、前記第２部分レンズ群の焦点距離をｆ１Ｂとするとき、
１．０≦ｆ１Ａ／ｆ１≦２．０
－０．６≦ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜０
なる条件を満足する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とするとき、
０．３０≦ｆ１Ａ／ｆ≦０．７５
なる条件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】

前記第１部分レンズ群と前記第２部分レンズ群との間の前記空気間隔をＤ１ＡＢ、前記第２部分レンズ群と前記第３部分レンズ群との間の前記空気間隔をＤ１ＢＣとするとき、
１．３≦Ｄ１ＡＢ／Ｄ１ＢＣ≦７．０
なる条件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4】

前記第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とするとき、。
－０．９５≦ｆ２／ｆ１≦－０．４０
なる条件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5】

前記光学系の光学全長をＬＤ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．５≦ＬＤ／ｆ≦１．２
なる条件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6】

前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．２０≦ｆ１／ｆ≦０．５０
なる条件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7】

前記第１部分レンズ群と前記第２部分レンズ群との間の前記空気間隔をＤ１ＡＢ、前記第２部分レンズ群と前記第３部分レンズ群との間の前記空気間隔をＤ１ＢＣ、前記空気間隔Ｄ１ＡＢと空気間隔をＤ１ＢＣの和をＤ１Ａｉｒ、前記第１レンズ群の光軸上の厚さをＤ１とするとき、
０．６≦Ｄ１Ａｉｒ／Ｄ１＜１．０
なる条件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8】

前記第３部分レンズ群における最も物体側に正レンズが配置され、該正レンズのｄ線における屈折率をｎｄ１ＣＰとするとき、
１．３０≦ Ｎｄ１ＣＰ≦１．６５
なる条件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9】

前記第３部分レンズ群における最も物体側に正レンズが配置され、該正レンズのｄ線を基準とするアッベ数をνｄ１ＣＰとするとき、
６５．００≦ νｄ１ＣＰ≦９０．００
なる条件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10】

前記第３レンズ群は非球面を有するレンズを含み、該非球面の非球面量の最大値の絶対値をＤＲＭＡＸとするとき、
０．０００＜ＤＲＭＡＸ≦０．０８０
なる条件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11】

前記第１レンズ群に含まれる１つ以上のレンズのうち正の屈折力が最も強いレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２とするとき、
－２．００≦（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）≦－０．０８
なる条件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12】

前記光学系が無限遠に合焦した状態での該光学系のバックフォーカスをｓｋ、前記光学系の光学全長をＬＤとするとき、
０．０５≦ｓｋ／ＬＤ≦０．２４
なる条件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13】

前記第１部分レンズ群は正の屈折力を有し、前記第２部分レンズ群は負の屈折力を有し、前記第３部分レンズ群は正の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項14】

前記第２部分レンズ群は、１つの負レンズと２つの正レンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項15】

前記第３部分レンズ群は、最も像側に非球面レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項16】

前記第２レンズ群Ｌ２は、１つの負レンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項17】

前記後レンズ群における最も像側のレンズの像側のレンズ面は、像側に向かって凸形状の面であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項18】

前記第２レンズ群は、最も物体側に開口絞りを有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項19】

前記開口絞りに対して像側において隣り合うレンズは、正レンズと負レンズの接合レンズであることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項20】

前記後レンズ群は、正または負の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項21】

請求項１から２０のいずれか一項に記載の光学系と、
該光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と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、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラおよび車載カメラ等の撮像装置に好適な光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

小型の望遠レンズとして、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、負の屈折力を有してフォーカシングにおいて移動する第２レンズ群および正の屈折力の第３レンズ群を有する光学系が開示されている。また、動画撮像や防塵防滴に有利な光学系として、最も物体側の第１レンズ群よりも像側のレンズ群を移動させてフォーカシングを行うインナーフォーカス方式またはリアフォーカス方式を採用した光学系が開示されている。これらの光学系は、球面収差や色収差等の諸収差を良好に補正している。また、光学系には、手振れ等のカメラ振れに起因する像振れを低減（補正）するための防振機能を有する場合がある。さらにこれらの光学系には、大口径比と高い光学性能を有することも求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６９６１４４１号公報

【特許文献2】国際公開第２０２１／２２０６１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の光学系は、口径比は大きいものの全体として大型である。口径比を適切に設定したままでの光学系の小型化は困難である。

【0005】

特許文献２の光学系は、小型ではあるが口径比が小さい。口径比を拡大すると、球面収差や色収差の増加を招き、高い光学性能を確保することが困難となる。

【0006】

本発明は、十分な口径比を有しつつも諸収差を良好に補正できる小型軽量の光学系を提供する。

【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レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、後レンズ群からなる。第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、第１部分レンズ群と、第２部分レンズ群と、第３部分レンズ群を有し、第１部分レンズ群と第２部分レンズ群との間には第１レンズ群内で最大の光軸上の空気間隔があり、第２部分レンズ群と第３部分レンズ群との間には第１レンズ群内で２番目に広い光軸上の空気間隔がある。第２レンズ群Ｌ２はフォーカシングに際して移動する。第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第１部分レンズ群の焦点距離をｆ１Ａ、第２部分レンズ群の焦点距離をｆ１Ｂとするとき、
１．０≦ｆ１Ａ／ｆ１≦２．０
－０．６≦ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜０
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記光学系を通して被写体を撮像する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、十分な口径比を有しつつも諸収差を良好に補正できる小型軽量の光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の光学系の断面図。

【図2】実施例１の光学系の収差図。

【図3】実施例２の光学系の断面図。

【図4】実施例２の光学系の収差図。

【図5】実施例３の光学系の断面図。

【図6】実施例３の光学系の収差図。

【図7】実施例４の光学系の断面図。

【図8】実施例４の光学系の収差図。

【図9】実施例５の光学系の断面図。

【図10】実施例５の光学系の収差図。

【図11】実施例６の光学系の断面図。

【図12】実施例６の光学系の収差図。

【図13】実施例７の光学系の断面図。

【図14】実施例７の光学系の収差図。

【図15】撮像装置の概略図。

【図16】非球面形状に対する条件式の算出方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。具体的な実施例１～７の説明に先立って、各実施例に共通する事項について、実施例１の光学系を示す図１を用いて説明する。

【0011】

各実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、車載カメラおよび銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に撮像光学系として用いられる。である。ただし、各実施例の光学系を画像投射装置（プロジェクタ）の投射光学系として用いることもできる。

【0012】

各実施例の光学系において、レンズ群はフォーカシングやズーミングに際して不動の又は移動する１または複数のレンズのまとまりであり、フォーカシングやズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。レンズ群は、開口絞りを含んでもよい。また、フォーカシングにおける無限遠側の端と至近側の端はそれぞれ、フォーカシングに際して移動するレンズ群が光軸上を機構上または制御上、移動可能な範囲の両端の位置する状態を示す。

【0013】

図１において、撮像光学系では、左側が物体側（前側）で、右側が像側（後側）である。また、ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。なお、投射光学系においては、物体側を拡大共役側と言い換え、像側を縮小共役側と言い換える。

【0014】

各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力（屈折力は焦点距離の逆数）の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、後レンズ群ＬＲとを有する。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、第１部分レンズ群Ｌ１Ａと、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと、第３部分レンズ群Ｌ１Ｃとを有する。第１部分レンズ群Ｌ１Ａと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂは第１レンズ群Ｌ１内で最大の光軸上の空気間隔を隔てて配置されており、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと第３部分レンズ群Ｌ１Ｃは光学系内で２番目に広い光軸上の空気間隔を隔てて配置されている。各実施例の光学系は、単焦点レンズである。

【0015】

無限遠から至近へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２が物体側から像側へ移動する。「Ｆｏｃｕｓ」を付した矢印は、無限遠から至近へのフォーカシングに際して第２レンズ群の移動方向を示している。

【0016】

ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。ＩＰは像面である。像面ＩＰ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）の撮像面や銀塩フィルムのフィルム面に相当する感光面が配置される。

【0017】

上記構成を有する各実施例の光学系は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第１部分レンズ群Ｌ１Ａの焦点距離をｆ１Ａ、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂの焦点距離をｆ１Ｂとするとき、以下の条件を満足する。

【0018】

１．０≦ｆ１Ａ／ｆ１≦≦２．０ （１）
－０．６≦ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ＜０ （２）
各実施例の光学系は、その光学全長（以下、レンズ全長という）を短縮しつつ、諸収差を良好に補正するために、物体側から順に、正、負および正の屈折力を有するレンズ群が配置された構成を有する。第１レンズ群Ｌ１は、球面収差、コマ収差および色収差（倍率色収差等）を効果的に補正する。また、物体側のレンズほど大径化するため、光学系の軽量化のために、第１部分レンズ群Ｌ１Ａを構成するレンズの数を削減し、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂや第３部分レンズ群Ｌ１Ｃに多くの数のレンズを配置することで、球面収差や色収差の補正と軽量化とを両立している。また、第３部分レンズ群Ｌ１Ｃに、アッベ数と部分分散比が高い硝材を用いた非球面レンズを配置することで、球面収差と色収差に対する強い補正効果を持たせている。これにより、第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズの数をより削減して、さらに小型軽量化している。

【0019】

また、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２をフォーカシング群とすることで、フォーカシング群を軽量化している。特に、第１レンズ群Ｌ１で効果的に球面収差や軸上色収差の発生を抑制することで、フォーカシング群を単一レンズで構成することができ、さらなる軽量化が可能となる。

【0020】

式（１）の条件は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ａの焦点距離ｆ１Ａと第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１との比の適切な範囲を示しており、小型化と高い光学性能の確保を両立するために満足すべき条件である。ｆ１Ａ／ｆ１が式（１）の上限を上回ると、球面収差等の抑制は可能となるが、第１部分レンズ群Ｌ１Ａの屈折力が弱くなりすぎて光学系全体の小型化が困難となるため、好ましくない。ｆ１Ａ／ｆ１が式（１）の下限を下回ると、第１部分レンズ群Ｌ１Ａの屈折力が強くなりすぎて、小型化は可能となるが、球面収差等の抑制が困難となるため、好ましくない。

【0021】

式（２）は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ａの焦点距離ｆ１Ａと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂの焦点距離ｆ１Ｂとの比の適切な範囲を示し、小型化と高い光学性能の確保を両立するために満足すべき条件である。ｆ１Ａ／ｆ１Ｂが式（２）の上限を上回ると、球面収差等の抑制は可能となるが、第１部分レンズ群Ｌ１Ａと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂのテレフォト効果が弱まり、光学系全体の小型化が困難となるため好ましくない。ｆ１Ａ／ｆ１Ｂが式（２）の下限を下回ると、第１部分レンズ群Ｌ１Ａと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂのテレフォト効果が強まることで小型化は可能となるが、球面収差等の抑制が困難となるため、好ましくない。

【0022】

なお、式（１）、（２）の数値範囲を以下のように設定するとより好ましい。

【0023】

１．１０≦ｆ１Ａ／ｆ１≦１．９５ （１ａ）
－０．５６≦ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ≦－０．０５ （２ａ）
また、式（１）、（２）の数値範囲を以下のように設定するとさらに好ましい。

【0024】

１．１５≦ｆ１Ａ／ｆ１≦１．９０ （１ｂ）
－０．５２≦ｆ１Ａ／ｆ１Ｂ≦－０．１０ （２ｂ）
式（１ａ）、（１ｂ）の条件を満足することにより、軸上色収差を抑えつつ球面収差やコマ収差を抑制する効果がより得られる。また式（２ａ）、（２ｂ）の条件を満足することにより、色収差の発生を抑えつつレンズ全長を短縮する効果がより得られる。

【0025】

以上のように、各レンズ群の配置と構成を適切とし、式（１）、（２）の条件を同時に満足することにより、十分な口径比を有しつつも球面収差や色収差等の諸収差を良好に補正できる小型軽量の光学系を実現することができる。

【0026】

各実施例の光学系は、式（１）、（２）の条件に加えて、以下の式（１）～（１３）の条件のうち少なくとも１つを満足することが好ましい。以下、光学系の焦点距離をｆ、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ａと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂ間の光軸上の空気間隔をＤ１ＡＢ、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと第３部分レンズ群Ｌ１Ｃ間の光軸上の空気間隔をＤ１ＢＣとする。

【0027】

光学系の全長であるレンズ全長をＬＤとする。レンズ全長は、光学系における最も物体側のレンズ面（最前面）から像面ＩＰまでの光軸上の距離である。第１レンズ群Ｌ１内の空気間隔Ｄ１ＡＢと空気間隔Ｄ１ＢＣの和をＤ１Ａｉｒ、第１レンズ群Ｌ１の光軸上の厚さをＤ１とする。

【0028】

第１部分レンズ群Ｌ１Ｃにおいて最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率をｎｄ１ＣＰ、同レンズのｄ線を基準とするアッベ数をνｄ１ＣＰとする。ｄ線を基準とするアッベ数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。

【0029】

第１レンズ群Ｌ１に含まれる非球面レンズの非球面量の絶対値の最大値をＤＲＭＡＸとする。第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズのうち正の屈折力が最も強いレンズをＧＰとし、該レンズＧＰのシェープファクタをＳＦ１ＡＰとする。レンズＧＰの物体側の曲率半径をＧＰＲ１、像側の曲率半径をＧＰＲ２とする。非球面量およびシェープファクタについては後述する。

【0030】

無限遠に合焦した状態での光学系のバックフォーカスをｓｋとする。バックフォーカスは、光学系の最も像側のレンズ面（最終面）から像面ＩＰまでの光軸上の距離である。光学系と像面ＩＰとの間に屈折力が無い又は極めて弱いガラスブロック（光学フィルタやプリズム等）が配置されている場合は、バックフォーカスを、ガラスブロックの長さを空気換算して計算する。

【0031】

０．３０≦ｆ１Ａ／ｆ≦０．７５ （３）
１．３≦Ｄ１ＡＢ／Ｄ１ＢＣ≦７．０ （４）
－０．９５≦ｆ２／ｆ１≦－０．４０ （５）
０．５≦ＬＤ／ｆ≦１．２ （６）
０．２０≦ｆ１／ｆ≦０．５０ （７）
０．６≦Ｄ１Ａｉｒ／Ｄ１＜１．０ （８）
１．３０≦Ｎｄ１ＣＰ≦１．６５ （９）
６５．００≦νｄ１ＣＰ≦１００．００ （１０）
０．０００＜ＤＲＭＡＸ≦０．０８０ （１１）
－２．００≦（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）≦－０．０８ （１２）
０．０５≦ｓｋ／ＬＤ≦０．２４ （１３）
図１６を用いて非球面量について説明する。非球面量ＤＲは、レンズの非球面における有効径位置Ｐと該レンズの面頂点とを結んだ球面である参照球面上の任意の位置Ｘと、その位置と同一高さにおける非球面における位置Ｘｒとの光軸方向での差である。非球面量は。図１６に示すように、ＤＲ＝Ｘ－Ｘｒで表される。各実施例では、非球面レンズの非球面量の絶対値の最大値をＤＲＭＡＸとする。

【0032】

また、第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズのうち正の屈折力が最も強いレンズＧＰのシェープファクタＳＦ１ＡＰは、該レンズＧＰの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２とするとき、次式で定義される。

【0033】

ＳＦ１ＡＰ＝（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）
レンズ面が非球面である場合は、曲率半径として、そのレンズ面のベース半径（基準となる２次曲面の半径）の曲率半径を用いる。

【0034】

式（３）の条件は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ａの焦点距離ｆ１Ａと光学系全系の焦点距離ｆとの比の適切な範囲を示し、小型化と高い光学性能の確保を両立するための条件である。ｆ１Ａ／ｆが式（３）の上限を上回ると、球面収差等の抑制は可能となるが、第１部分レンズ群Ｌ１Ａの屈折力が弱くなりすぎて光学系全体の小型化が困難となるため、好ましくない。ｆ１Ａ／ｆが式（３）の下限を下回ると、第１部分レンズ群Ｌ１Ａの屈折力が強くなりすぎて、小型化は可能となるが、球面収差等の抑制が困難となるため、好ましくない。

【0035】

式（４）の条件は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ａと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂ間の空気間隔Ｄ１ＡＢと第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと第３部分レンズ群Ｌ１Ｃ間の空気間隔Ｄ１ＢＣとの比の適切な範囲を示しており、小型化と高い光学性能の確保を両立するための条件である。Ｄ１ＡＢ／Ｄ１ＢＣが式（４）の上限を超えると、第１部分レンズ群Ｌ１Ｂを像側に配置することとなり、小型化は可能となるが、第１部分レンズ群Ｌ１Ｂに入射する光線の高さが低くなって球面収差等の抑制が困難となるため、好ましくない。Ｄ１ＡＢ／Ｄ１ＢＣが式（４）の下限を下回ると、第１部分レンズ群Ｌ１Ｂを物体側に配置することとなり、第１部分レンズ群Ｌ１Ｂに入射する光線の高さが高くなる。この結果、球面収差等の抑制は可能となるが、光学系の小型化が困難となるため、好ましくない。

【0036】

式（５）の条件は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ１、ｆ２の適切な範囲を示し、小型化と高い光学性能の確保を両立するための条件である。ｆ２／ｆ１が式（５）の上限を上回ると、テレフォト効果が強くなり、光学系の小型化は可能となるが、色収差等の抑制が困難となるため、好ましくない。ｆ２／ｆ１が式（５）の下限を下回ると、テレフォト効果が弱まり、色収差等の抑制は可能となるが、光学系の小型化が困難となるため、好ましくない。

【0037】

式（６）は、レンズ全長ＬＤと光学系全系の焦点距離ｆとの比の適切な範囲を示し、小型化と高い光学性能の確保を両立するための条件である。ＬＤ／ｆが式（６）の上限を上回ると、レンズ全長が長くなり、球面収差等の諸収差の抑制には効果的であるが、光学系の小型化が困難となるため、好ましくない。ＬＤ／ｆが式（６）の下限を下回ると、レンズ全長が短くなり、光学系の小型化は可能となるが、球面収差等の諸収差の抑制が困難となるため、好ましくない。

【0038】

式（７）は、第１レンズ群Ｌ１と光学系全系の焦点距離ｆ１、ｆの比の適切な範囲を示し、小型化と高い光学性能の確保を両立するための条件である。ｆ１／ｆが式（７）の上限を上回ると、球面収差等の抑制は可能となるが、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなり、光学系の小型化が困難となるため、好ましくない。ｆ１／ｆが式（７）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなり、光学系の小型化は可能となるが、球面収差等の抑制が困難となるため、好ましくない。

【0039】

式（８）は、第１レンズ群Ｌ１内の空気間隔の総和（Ｄ１ＡＢ＋Ｄ１ＢＣ）Ｄ１Ａｉｒと第１レンズ群Ｌ１の厚さＤ１との比の適切な範囲を示し、軽量化と高い光学性能の確保を両立するための条件である。Ｄ１Ａｉｒ／Ｄ１が式（８）の上限を上回ると、レンズ数の削減による軽量化は期待できるが、球面収差や色収差等の諸収差の抑制が困難となるため、好ましくない。また、Ｄ１Ａｉｒ／Ｄ１が式（８）の下限を下回ると、レンズ数が増加することで、球面収差や色収差等の諸収差の抑制は可能となるが、軽量化が困難となるため、好ましくない。

【0040】

式（９）は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ｃにおける最も物体側の正レンズの屈折率ｎｄ１ＣＰの適切な範囲を示し、球面収差やコマ収差を良好に抑えつつ、小型化を図るための条件である。Ｎｄ１ＣＰが式（９）の上限を上回るように正レンズの材料の屈折率が高くなると、諸収差の補正には有利であるが、アッベ数が不足して軸上色収差や倍率色収差の補正、特に二次スペクトルの補正が困難となる。この結果、所望の光学性能を確保するためには、全系の大型化やレンズ数の増加を招くため、好ましくない。Ｎｄ１ＣＰが式（９）の下限を下回るように正レンズの材料の屈折率が低くなると、軸上色収差の補正には有利であるが、像面湾曲や歪曲収差の補正が困難になるため、好ましくない。

【0041】

式（１０）は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群Ｌ１Ｃにおける最も物体側の正レンズのアッベ数νｄ１ＣＰの適切な範囲を示し、球面収差やコマ収差を良好に抑えつつ、小型化を図るための条件である。νｄ１ＣＰが式（１０）の上限を上回ると、軸上色収差の補正には有利であるが、ガラス材料として必要な屈折力を確保することが難しくなるため、好ましくない。νｄ１ＣＰが式（１０）の下限を下回ると、軸上色収差と倍率色収差の一次の色消しが難しくなるため、好ましくない。

【0042】

式（１１）の条件は、後レンズ群ＬＲに含まれる非球面レンズの非球面量（絶対値）の最大値ＤＲＭＡＸの適切な範囲を示している。ＤＲＭＡＸが式（１１）の上限値を上回ると、非球面量が大きくなりすぎて、非球面レンズの製造が困難となるため、好ましくない。また、ＤＲＭＡＸが式（１１）の下限を下回ると、非球面量が小さくなりすぎて、球面収差とコマ収差の補正が困難となるため、好ましくない。

【0043】

式（１２）は、第１レンズ群Ｌ１内の第１部分レンズ群ＬＩＡに含まれる１つ以上のレンズのうち正の屈折力が最も強いレンズについて、その屈折率が最大となるシェープファクタの適切な範囲を示している。この条件は、広角域での球面収差やコマ収差を良好に補正するためのものである。シェープファクタが式（１２）の上限を上回ると、球面収差を良好に補正することが難しくなり、またレンズが偏心した際に生じるコマ収差が大きくなるため、好ましくない。シェープファクタが式（１２）の下限を下回ると、球面収差と軸上色収差が大きくなるため、好ましくない。

【0044】

式（１３）は、無限遠にフォーカシングした際のバックフォーカスをｓｋとレンズ全長ＬＤとの比の適切な範囲を示している。ｓｋ／ＬＤが式（１３）の上限を上回ると、レンズ全長に対するバックフォーカスが長くなりすぎて、諸収差の発生を抑制するために適切にレンズを配置するための空間を確保することが困難となるため、好ましくない。また、ｓｋ／ＬＤが式（１３）の下限を下回ると、レンズ全長に対するバックフォーカスが短くなりすぎて、光学系（交換レンズ等）を撮像装置に装着するためのメカニカル部材を配置することが困難となるため、好ましくない。

【0045】

なお、式（３）～（１３）の数値範囲を以下のように設定するとより好ましい。

【0046】

０．３５≦ｆ１Ａ／ｆ≦０．７０ （３ａ）
１．１≦Ｄ１ＡＢ／Ｄ１ＢＣ≦６．５ （４ａ）
－０．９０≦ｆ２／ｆ１≦－０．４５ （５ａ）
０．５５≦ＬＤ／ｆ≦１．００ （６ａ）
０．２５≦ｆ１／ｆ≦０．４５ （７ａ）
０．６５≦Ｄ１Ａｉｒ／Ｄ１≦０．９７ （８ａ）
１．３５≦Ｎｄ１ＣＰ≦１．６０ （９ａ）
７０．００≦νｄ１ＣＰ≦９７．００ （１０ａ）
０．０１≦ＤＲＭＡＸ≦０．０７ （１１ａ）
－１．９０≦（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）≦－０．９ （１２ａ）
０．０６≦ｓｋ／ＬＤ≦０．２２ （１３ａ）
また、式（３）～（１３）の数値範囲を以下のように設定するとさらに好ましい。

【0047】

０．３８５≦ｆ１Ａ／ｆ≦０．６８０ （３ｂ）
１．２５≦Ｄ１ＡＢ／Ｄ１ＢＣ≦６．００ （４ｂ）
－０．８５≦ｆ２／ｆ１≦－０．５０ （５ｂ）
０．６２５≦ＬＤ／ｆ≦０．８５０ （６ｂ）
０．３０≦ｆ１／ｆ≦０．４２ （７ｂ）
０．７０≦Ｄ１Ａｉｒ／Ｄ１≦０．９３ （８ｂ）
１．４≦Ｎｄ１ＣＰ≦１．５５ （９ｂ）
７２．００≦νｄ１ＣＰ≦９５．００ （１０ｂ）
０．０２０≦ＤＲＭＡＸ≦０．０６２ （１１ｂ）
－１．８０≦（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）≦－０．１０ （１２ｂ）
０．０８≦ｓｋ／ＬＤ≦０．２０ （１３ｂ）
さらに各実施例の光学系は、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することがこのましい。

【0048】

第１レンズ群Ｌ１内において、第１部分レンズ群Ｌ１Ａは正の屈折力、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂは負の屈折力、第３部分レンズ群Ｌ１Ｃは正の屈折力をそれぞれ有することが好ましい。これにより、物体側から正負のレンズ群配置、いわゆるテレフォト配置となり、光学系全体の小型化と色収差の低減が可能となる。また、正の第１部分レンズ群Ｌ１Ｃを配置することで、第１部分レンズ群Ｌ１Ａの正の屈折力を適切に設定することが可能となる。

【0049】

第２部分レンズ群Ｌ１Ｂは、１つの負レンズと２つの正レンズからなることが好ましい。これにより、球面収差とコマ収差を良好に補正しつつ、軸上色収差を抑えることができる。また、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂを３つのレンズ群により構成することで、第２部分レンズ群Ｌ１Ｂでの色消しを行う場合の硝材の選択自由度が増加し、諸収差の補正と群内の色消しが両立し易くなる。

【0050】

第３部分レンズ群Ｌ１Ｃは、非球面レンズを有することが好ましい。非球面レンズを第１レンズ群Ｌ１内に配置することで、球面収差とコマ収差を良好に補正しつつ、第１レンズ群Ｌ１内のレンズ数の削減による光学系の軽量化が可能となる。また、第３部分レンズ群Ｌ１Ｃに非球面レンズを配置することで、非球面レンズの小型化が可能となり、その製造が容易となる。さらに非球面レンズを、第３部分レンズ群Ｌ１Ｃにおける最も物体側に配置することが好ましい。

【0051】

フォーカシング群としての第２レンズ群Ｌ２は、１つの負レンズからなることが好ましい。これにより、フォーカシング群の軽量化が可能となり、フォーカシング時のフォーカシング群の移動速度を速くすることが可能となる。

【0052】

後レンズ群のうち最も像側のレンズは、像側に凸面（像側に向かって凸形状の面）を有するレンズであることが好ましい。これにより、バックフォーカスの確保が比較的容易となり、また撮像素子に起因する不要光（ゴースト）の集光を抑えることができる。

【0053】

また、各実施例において、第１レンズ群Ｌ１よりも物体側に、光学系の最も物体側のレンズを保護するための保護ガラスを配置してもよい。さらに、光学系の最も像側に配置されたレンズと像面ＩＰとの間に保護ガラスやローパスフィルタを配置してもよい。光学系の最も物体側および最も像側に配置された保護ガラスやローパスフィルタ等の屈折力が無い又は極めて弱い部材は、光学系を構成するレンズとしては扱わないものとする。なお、「屈折力が極めて弱い」とは、例えば、その部材の焦点距離の絶対値が光学系全系の焦点距離の５倍以上である部材である。

【0054】

開口絞りＳＰは、第２レンズ群Ｌ２における最も物体側に配置されることが好ましい。これにより、開口絞りＳＰの小径化と周辺画角での光量の確保が両立し易くなる。

【0055】

開口絞りＳＰに対して像側において隣り合うレンズは、正レンズと負レンズの接合レンズであることが好ましい。これにより、像面湾曲の補正と倍率色収差の補正が両立し易くなる。

【0056】

光学系におけるいずれかのレンズ群の全体又は一部を、防振群として光軸に対して直交する成分を含む方向に移動させて、手振れ等の振れによる像振れを低減するようにしてもよい。この移動には、光軸上の点を中心とした回動を含む。この場合、特に、後レンズ群ＬＲの一部を防振群とすることが好ましい。なお、防振群のレンズ数や形状に特に制限はないが、防振群は負の屈折力を有することが好ましい。また、防振群は、少なくとも２つの負レンズを有することが好ましい。

【0057】

光学系は、回折光学素子を含まないことが好ましい。光学系に回折光学素子を含ませると、色収差の補正には有利となるが、回折光学素子において回折フレアが発生するため、好ましくない。

【0058】

以下、実施例１～７について具体的に説明する。以下の説明において、レンズ群およびレンズの配置は、物体側から像側への順の配置である。

【実施例0059】

図１に示す実施例１の光学系は、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の後レンズ群ＬＲからなる。

【0060】

第１レンズ群Ｌ１は、正の屈折力の第１部分レンズ群Ｌ１Ａと、負の屈折力の第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと、正の屈折力の第３部分レンズ群Ｌ１Ｃからなる。第２部分レンズ群Ｌ１Ｂは、１つの正レンズと、負レンズおよび正レンズが接合された接合レンズからなる。第３部分レンズ群Ｌ１Ｃは、両面が非球面である１つの正レンズからなる。

【0061】

第２レンズ群Ｌ２は、最も物体側に配置された開口絞りＳＰと、その像側に配置された１つの負レンズにより構成されている。

【0062】

後レンズ群ＬＲにおいて、その最も像側のレンズは、正レンズと負レンズが接合された接合レンズであり、その最も像側のレンズ面は凸面である。

【0063】

実施例７の後に、実施例１に対応する数値例１を示す。数値例１において、面番号ｉは物体側から数えたときの面の順番を示す。ｒは物体側からｉ番目の面の曲率半径（mm）、ｄはｉ番目と（ｉ＋１）番目の面間のレンズ厚または空気間隔（mm）、ｎｄは第ｉ面と第（ｉ＋１）面間の光学材料のｄ線における屈折率である。νｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面間の光学材料のｄ線を基準とするアッベ数である。

【0064】

半画角は、近軸計算による半画角（°）を示す。ＢＦはバックフォーカス（mm）であり、式（１３）におけるｓｋに相当する。レンズ全長は、式（１３）におけるＬＤに相当する。

【0065】

面番号に付された「＊」は、その面が非球面形状を有する面であることを意味する。非球面形状は、Ｘを光軸方向での面頂点からの変位量、Ｈを光軸に直交する方向における光軸からの高さ、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８を非球面係数とするとき、以下の式で表される。円錐定数と非球面係数の「ｅ±ｘ」は×１０^±xを意味する。

【0066】

【数1】

【0067】

数値例１における式（１）～（１３）に対応する値を表１にまとめて示す。なお、式（１２）の（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）は表１にはＳＦ１ＡＰと記載されている。数値例１は、式（１）～（１３）の条件をすべて満足している。

【0068】

図２は、数値例１の光学系の無限遠に合焦した状態での縦収差（球面収差、非点収差、歪曲および色収差）を示している。球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーを示し、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する球面収差を、二点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差をそれぞれ示している。非点収差図において、実線Ｓはサジタル像面での非点収差を、破線Ｍはメリディオナル像面での非点収差を示している。歪曲収差図は、ｄ線における歪曲収差を示している。色収差図は、ｇ線における倍率色収差を示している。ωは半画角（°）である。

【0069】

なお、上述した数値例および縦収差図に関する説明は、後述する他の数値例についても同じである。

【実施例0070】

図３に示す実施例２の光学系は、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の後レンズ群ＬＲからなる。

【0071】

第１レンズ群Ｌ１は、正の屈折力の第１部分レンズ群Ｌ１Ａと、負の屈折力の第２部分レンズ群Ｌ１Ｂと、正の屈折力の第３部分レンズ群Ｌ１Ｃからなる。第２部分レンズ群Ｌ１Ｂは、正レンズおよび負レンズが接合された接合レンズと、１つの正レンズからなる。第３部分レンズ群Ｌ１Ｃは、両面が非球面である１つの正レンズと、負レンズおよび正レンズが接合された接合レンズからなる。

【0072】

第２レンズ群Ｌ２は、最も物体側に配置された開口絞りＳＰと、その像側に配置された１つの負レンズにより構成されている。

【0073】

後レンズ群ＬＲにおいて、その最も像側のレンズは、正レンズと負レンズが接合された接合レンズであり、その最も像側のレンズ面は凸面である。

【0074】

実施例７の後に、実施例２に対応する数値例２を示す。数値例２における式（１）～（１３）に対応する値を表１にまとめて示す。数値例２は、式（１）～（１３）の条件をすべて満足している。

【0075】

図４は、数値例２の光学系の無限遠に合焦した状態での縦収差を示している。