特開 2024-98670 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】P2024098670

(43)【公開日】2024-07-24

(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 20060101AFI20240717BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20240717BHJP

【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 2023002296

(22)【出願日】2023-01-11

(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】大村 悠理子

(72)【発明者】

【氏名】林 俊秀

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087LA01

2H087MA07

2H087NA14

2H087PA07

2H087PA08

2H087PA18

2H087PA19

2H087PB09

2H087QA02

2H087QA06

2H087QA07

2H087QA17

2H087QA21

2H087QA26

2H087QA37

2H087QA39

2H087QA41

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA42

2H087RA44

(57)【要約】

【課題】高い光学性能を維持しつつ、全体を小型に構成することのできる光学系及び撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群は、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズを備え、所定の式を満足する光学系とする。また、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】

物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群は、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズを備え、
以下の式を満足する光学系。
０．２０＜ｆ１／ｆ２＜１．３０ ・・・（１－１）
０．１０＜（Ｇ１Ｒ２－Ｇ１Ｒ１）／ｆＧ１＜０．７０ ・・・（１－２）
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
Ｇ１Ｒ１：前記第１レンズの物体側面の曲率半径
Ｇ１Ｒ２：前記第１レンズの像側面の曲率半径
ｆＧ１ ：前記第１レンズの焦点距離

【請求項2】

物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する物体側部分群と、像側部分群とから構成され、
前記物体側部分群は、複数のレンズから構成されると共に最も物体側に負の屈折力を有する第１レンズが配置され、
前記像側部分群は、正レンズ成分から構成され、
以下の式を満足する光学系。
０．４０＜ｆ１ｂ／ｆ１＜１．３５ ・・・（２－１）
７０．０＜ｖｄ１ｂ ・・・（２－２）
但し、
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ１ｂ ：前記像側部分群の焦点距離
ｖｄ１ｂ：前記像側部分群のｄ線に対するアッベ数

【請求項3】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．２０＜｜ｆ３｜／ｆ２＜１．２０ ・・・（３）
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離

【請求項4】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．５０＜｜ｆ３｜／ｆ１＜１．５０ ・・・（４）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離

【請求項5】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．５０ ＜ ｜ｆ３｜ ／ ｆ ＜ １．５０ ・・・（５）
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
ｆ ：当該光学系の焦点距離

【請求項6】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．５０ ＜ β２ ＜ １．００ ・・・（６）
但し、
β２：無限遠合焦時の前記第２レンズ群の横倍率

【請求項7】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
１．４０ ＜ β３ ＜ ２．５０ ・・・（７）
但し、
β３：無限遠合焦時の前記第３レンズ群の横倍率

【請求項8】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
１．００ ＜ （１－β２^２）×β３^２ ＜ ３．５０ ・・・（８）
但し、
β２：無限遠合焦時の前記第２レンズ群の横倍率
β３：無限遠合焦時の前記第３レンズ群の横倍率

【請求項9】

絞りを有し、以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
０．６０ ＜ ｏａｌ_ｓ－３ｂ／ｆ ＜ １．２０ ・・・（９）
但し、
ｏａｌ_ｓ－３ｂ：前記絞りから当該光学系において最も像側に配置されたレンズの像側面までの光軸上の距離
ｆ：当該光学系の焦点距離

【請求項10】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
ｎｄ＿Ｇ２ ≧ １．８０ ・・・（１０）
但し、
ｎｄ＿Ｇ２：当該光学系において物体側から二枚目に配置される第２レンズのｄ線に対する屈折率

【請求項11】

前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する物体側部分群と、像側部分群とから構成され、
前記物体側部分群は、前記第１レンズ及び前記第２レンズを備え、
前記像側部分群は、正レンズ成分から構成され、
以下の式を満足する請求項１に記載の光学系。
０．４０＜ｆ１ｂ／ｆ１＜１．３５ ・・・（２－１）
７０．０＜ｖｄ１ｂ ・・・（２－２）
但し、
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ１ｂ ：前記像側部分群の焦点距離
ｖｄ１ｂ：前記像側部分群のｄ線に対するアッベ数

【請求項12】

請求項１又は請求項２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】

従来から、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた撮像センサを用いて被写体像を電子有する撮像装置が広く普及している。これらの撮像装置では、静止画だけでなく動画の撮像も可能であり、近年、動画をより高画質で撮像可能な撮像レンズが求められている。

【0003】

動画撮像時は、合焦状態を維持するためにフォーカス群を合焦位置の光軸方向前後に常に微小量動かす、ウォブリングと言われる動作が行われる。ウォブリング時は常にフォーカス群を動かしているため、フォーカスレンズ群の移動に伴う倍率変化が大きい場合には、画像が常に揺らいでいるように見えてしまい、非常に不自然な画像（動画）となる。従って、動画も撮像可能な撮像レンズでは、ウォブリング時の像倍率の変化を小さく抑えることが重要になる。

【0004】

また、固体撮像素子の受光面には各画素上にオンチップマイクロレンズが設けられている。従来、オンチップマイクロレンズに対する入射角度に制約があり、入射光を効率的に受光するには撮像レンズ側では射出瞳をある一定以上大きくして、撮像センサへの入射光束のテレセントリック性を確保することが求められていた。このため、従来の撮影レンズでは、光学系像側に正レンズを配置して、テレセントリック性を確保することが行われていた。

【0005】

しかしながら、近年の撮像センサでは開口率の向上やオンチップマイクロレンズの設計自由度の進歩があり、撮影レンズ側に求められる射出瞳の大きさや位置などに対する制約が少なくなってきた。また、光学系の像側に負レンズを配置したときに、撮像センサに対する光束の斜入射があってもオンチップマイクロレンズと射出瞳とのミスマッチ等に起因する周辺減光（シェーディング）が目立ちにくくなってきた。このように、近年では必ずしも撮像センサへの入射光束のテレセントリック性を確保する必要がなくなってきており、撮像センサに対して光束を斜入射させることで、撮像レンズを小型化することも可能になってきた。

【0006】

一方、高い光学性能を維持しつつ、撮像レンズの小型化、特に前玉径の小径化を図るには、物体側に配置するレンズ群のパワーや曲率半径、レンズ材料の屈折率を規制する必要がある。例えば、特許文献１及び特許文献２には、それぞれ正正負のパワー配置を採用し、第２レンズ群をフォーカス群とした光学系が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２－２５５８４１号公報

【特許文献2】特開２０２２－０３０８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記特許文献１に開示の光学系では、第２レンズ群に対する第１レンズ群の焦点距離が長く、第１レンズ群を構成するレンズの小径化を図ることが困難である。また、特許文献２に開示の光学系は、第１レンズ群における正の部分群のパワーが弱く、第１レンズ群の全長が長くなってしまい、この場合も小型化を図ることが困難である。

【0009】

そこで、本件発明の課題は、高い光学性能を維持しつつ、全体を小型に構成することのできる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、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群は、物体側から順に負レンズ、正レンズを備え、
以下の式を満足することを特徴とする。
０．２０＜ｆ１／ｆ２＜１．３０ ・・・（１－１）
０．１０＜（Ｇ１Ｒ２－Ｇ１Ｒ１）／ｆＧ１＜０．７０ ・・・（１－２）
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
Ｇ１Ｒ１：前記第１レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの物体側面の曲率半径
Ｇ１Ｒ２：前記第１レンズ群の最も物体側に配置されるレンズの像側面の曲率半径
ｆＧ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離

【0011】

また、上記課題を解決するために本件発明に係る光学系は、光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群の最も物体側に負レンズが配置され、
前記第１レンズ群が物体側から順に負の屈折力を有する物体側部分群と、像側部分群とから構成され、
前記像側部分群は、前記第１レンズ群において最も像側に配置される正レンズ成分から構成され、
以下の式を満足することを特徴とする。
０．４０＜ｆ１ｂ／ｆ１＜１．３５ ・・・（２－１）
７０．０＜ｖｄ１ｂ ・・・（２－２）
但し、
ｆ１ ：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ１ｂ ：前記像側部分群の焦点距離
ｖｄ１ｂ：前記像側部分群のｄ線に対するアッベ数

【0012】

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】

【0013】

本件発明によれば、高い光学性能を維持しつつ、全体を小型に構成することのできる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】

【0014】

【図1】実施例１の光学系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諸収差図である。

【図3】実施例２の光学系のレンズ断面図である。

【図4】実施例２の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図5】実施例３の光学系のレンズ断面図である。

【図6】実施例３の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図7】実施例４の光学系のレンズ断面図である。

【図8】実施例４の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図9】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】

【0015】

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。

【0016】

１．光学系
１－１．光学構成
当該光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して第２レンズ群が光軸に沿って移動する。

【0017】

当該光学系では、第２レンズ群をフォーカス群とし、フォーカス群の像側に負の屈折力を有する第３レンズ群を配置することで、像倍率が高めやすくなり、近距離物体にフォーカシングする際のフォーカス群の移動量を小さくすることが可能になり、当該光学系の光学全長を短くすることが可能になる。

【0018】

（１）第１レンズ群
第１レンズ群は最も物体側に負の屈折力を有する第１レンズを備えるものとする。正の屈折力を有する第１レンズ群において、その最も物体側に負の屈折力を有する第１レンズを配置することで、広画角を実現しつつ、前玉径の小径化を図ることが容易になる。この第１レンズは、物体側に凸形状の負メニスカスレンズであることがより好ましい。この場合、非点収差や像面湾曲の補正が容易になり、光学性能の高い光学系を得ることがより容易になる。

【0019】

第１レンズ群は、正の屈折力を有するため、少なくとも１枚の正レンズを含む。第１レンズ群の光学構成として、例えば次のような構成を採用することができる。

【0020】

ｉ）第一の構成
第１レンズ群は、物体側から順に上記第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズを備えることが好ましい。当該構成を採用することで、第１レンズで発生した収差を、その像側に配置された逆の符号を有する第２レンズで補正することができるため、より光学性能の高い光学系を得ることが容易になる。

【0021】

ｉｉ）第二の構成
第１レンズ群は、最も像側に正レンズ成分を備えることも好ましい。ここでいうレンズ成分とは、１枚のレンズ、又は、複数枚のレンズを接合した接合レンズ等の空気間隔を含まないものをいう。正レンズ成分とは、レンズ成分全体でみたときの屈折力が正であるものをいう。第１レンズ群の最も像側に正レンズ成分を備えることで、第２レンズ群の径が大きくなることを防ぎ、全体を小型にすることが容易になる。
このとき、第１レンズ群を負の屈折力を有する物体側部分群と、像側部分群とから構成され、前記物体側部分群は、複数のレンズから構成されると共に最も物体側に負の屈折力を有する上記第１レンズが配置されるものとし、像側部分群を正レンズ成分から構成することも好ましい。第１レンズ群内の屈折力配置をこのようにすることで、物体側部分群で発生した収差を像側部分群で補正しつつ、像側部分群に比較的強い正の屈折力を配置した場合も、レンズ材料等を適切に選択することで、高い光学性能を維持しつつ、全体を小型に構成することがより容易になる。

【0022】

（２）第２レンズ群
第２レンズ群は、少なくとも１枚のレンズを含み、全体で正の屈折力を有する限り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。しかしながら、より高い光学性能を維持しつつ、全体を小型に構成する上で、例えば、以下のような構成を採用することが好ましい。

【0023】

ｉ）正レンズ
第２レンズ群は全体で正の屈折力を有するため、正レンズを１枚以上含む。特に物体側面が凹面の正レンズを１枚以上配置すれば、サジタル成分の像面湾曲の補正が容易になる。すなわち、より光学性能の高い光学系を得る上で、第２レンズ群には物体側面が凹面の正メニスカスレンズが１枚以上配置されることが好ましい。

【0024】

ｉｉ）負レンズ
第２レンズ群は、１枚以上の負レンズを含むことが好ましい。正の屈折力を有する第２レンズ群に１枚以上の負レンズを配置することで、第２レンズ群内での諸収差の補正が容易になり光学性能の高い光学系を得ることが容易になる。特に、物体側面が凹面の負レンズを1枚以上含むことがより好ましい。この場合もサジタル成分の像面湾曲の補正が容易になる。

【0025】

（３）第３レンズ群
第３レンズ群は少なくとも１枚のレンズを含み、全体で負の屈折力を有する限り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。例えば、２枚以上のレンズにより第３レンズ群を構成することで、各種収差の補正が容易になり、光学性能の高い光学系を得る上で好ましい。この場合、第３レンズ群は２枚以上の負レンズにより構成してもよいし、１枚以上の負レンズと１枚以上の正レンズとにより構成してもよい。

【0026】

（４）開口絞り
当該光学系において、開口絞りの位置は特に限定されるものではないが、フォーカス群である第２レンズ群の物体側に配置されることが好ましい。また、第１レンズ群の像側に正レンズ成分が配置されるとき、開口絞りはその正レンズ成分の物体側に配置されることがより好ましい。すなわち、上記物体側部分群と像側部分群との間に開口絞りが配置されることがより好ましい。フォーカス群よりも物体側に開口絞りを配置することで、フォーカシングの際の収差変動を抑制しつつ、フォーカス群の移動量が大きくなり過ぎるのを防ぐことができ、光学性能を維持しつつ、全体を小型に構成することがより容易になる。

【0027】

１－２．条件式
当該光学系は上述した構成を採用すると共に、以下に示す式を１つ以上満足することが好ましい。

【0028】

１－２－１．式（１－１）
０．２０＜ｆ１／ｆ２＜１．３０ ・・・（１－１）
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

【0029】

式（１－１）は、第１レンズ群の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。式（１－１）を満足することで、第１レンズ群に配置する正の屈折力を適正な範囲にして、第１レンズ群を小径化を図りつつ、諸収差を良好に補正して高い光学性能を実現することができる。特に、第１レンズ群が上述した第一の構成を採用する場合、この式（１－１）を満たすことで、当該効果をより良好に得ることができる。

【0030】

これに対して、式（１－１）の数値が下限値以下になった場合、第１レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力に対して強くなりすぎ、非点収差や像面湾曲の補正が困難になり、高い光学性能を実現することが困難になる。一方、式（１－１）の数値が上限値以上になった場合、第１レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力に対して弱くなりすぎ、第１レンズ群の径が大きくなってしまう。そのため、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0031】

上記効果を得る上で、式（１－１）の下限値は、０．２５であることがより好ましく、０．３０であることがさらに好ましく、０．５０であることがさらに好ましい。また、式（１－１）の上限値は、１．２０であることがより好ましく、１．１０であることがさらに好ましい。なお、これらの好ましい値を採用する場合、上記式において不等号（＜）を不等号（≦）に置換してもよい。他の式においても同様である。

【0032】

１－２－２．式（１－２）
０．１０＜（Ｇ１Ｒ２－Ｇ１Ｒ１）／ｆＧ１＜０．７０ ・・・（１－２）
但し、
Ｇ１Ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
Ｇ１Ｒ２：第１レンズの像側面の曲率半径
ｆＧ１ ：第１レンズの焦点距離

【0033】

式（１－２）は、上記第１レンズの面形状と、第１レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。式（１－２）を満足することで、第１レンズ群の屈折力に対して、第１レンズのレンズ面の形状が適切になり、前玉径の小径化を図りつつ、諸収差を良好に補正して高い光学性能を実現することができる。特に、第１レンズ群が上述した第一の構成を採用する場合、この式（１－２）を満たすことで、当該効果をより良好に得ることができる。

【0034】

これに対して、式（１－２）の数値が下限値以下になった場合、第１レンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、第１レンズ群の径が大きくなってしまう。そのため、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。一方、式（１－２）の数値が上限値以上になった場合、第１レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、非点収差や像面湾曲の補正が困難になる。そのため、高い光学性能を実現することが困難になる。

【0035】

上記効果を得る上で、式（１－２）の下限値は、０．１５であることがより好ましく、０．２０であることがさらに好ましい。また、式（１－２）の上限値は、０．６９であることがより好ましく、０．６７であることがさらに好ましい。

【0036】

なお、第１レンズ群が上記第二の構成を採用する場合、式（１－１）及び式（１－２）を満たしていてもよいが、上記第二の構成において式（１－１）及び式（１－２）は任意の条件である。

【0037】

１－２－３．式（２－１）
０．４０＜ｆ１ｂ／ｆ１＜１．３５ ・・・（２－１）
但し、
ｆ１ｂ ：像側部分群の焦点距離

【0038】

式（２－１）は、第１レンズ群が上記物体側部分群と上記像側部分群とを備えるときに、像側部分群の焦点距離と第１レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。第１レンズ群を物体側から順に負正の屈折力配置とし、最も像側に配置された正レンズ成分からなる像側部分群に対して、式（２－１）を満足するように正の屈折力を配置することで、高い光学性能を実現しつつ、当該光学系の光学全長を短くすることが容易になる。

【0039】

これに対して、式（２－１）の数値が下限値以下になった場合、像側部分群の屈折力が第１レンズ群全体の屈折力に対して強くなりすぎ、球面収差の補正が困難になり、高い光学性能を実現することが困難になる。一方、式（２－１）の数値が上限値以上になった場合、像側部分群の屈折力が第１レンズ群全体の屈折力に対して弱くなりすぎ、光学全長を短くすることが困難になる。そのため、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0040】

上記効果を得る上で、式（２－１）の下限値は、０．４３であることがより好ましく、０．４６であることがさらに好ましい。また、式（２－１）の上限値は、１．２５であることがより好ましく、１．１５であることがさらに好ましい。

【0041】

１－２－４．式（２－２）
７０．０＜ｖｄ１ｂ ・・・（２－２）
但し、
ｖｄ１ｂ：像側部分群のｄ線に対するアッベ数

【0042】

式（２－２）は、第１レンズ群が上記物体側部分群と上記像側部分群とを備えるときに、像側部分群のｄ線に対するアッベ数を規定する式である。第１レンズ群を物体側から順に負正の屈折力配置とし、像側部分群を式（２－２）を満足するレンズ材料により構成することで、倍率色収差等を良好に補正することができる。そのため、高い光学性能を実現しつつ、少ないレンズ枚数で当該光学系を構成することが容易になり、当該光学系の小型化を図ることができる。

【0043】

これに対して、式（２－２）の数値が下限値以下になった場合、倍率色収差の補正が困難になり、高い光学性能を実現することが困難になる。

【0044】

上記効果を得る上で、式（２－２）の下限値は、７０．４であることがより好ましく、７１．０であることがさらに好ましく、７４．０であることがさらに好ましく、７６．０であることがさらに好ましい。

【0045】

１－２－５．式（３）
０．２０＜｜ｆ３｜／ｆ２＜１．２０ ・・・（３）
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離

【0046】

式（３）は、第３レンズ群の焦点距離と、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、第３レンズ群に配置される負の屈折力を適正な範囲内とすることができ、後玉径の小径化を図りつつ、諸収差を良好に補正して高い光学性能を実現することができる。

【0047】

これに対して、式（３）の数値が下限値以下になった場合、第３レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力に対して強くなりすぎ、像面湾曲の補正が困難になる。そのため、高い光学性能を実現することが困難になる。一方、式（３）の数値が上限値以上になった場合、第３レンズ群の屈折力が第２レンズ群の屈折力に対して弱くなりすぎ、第３レンズ群が全体的に大径化し、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0048】

上記効果を得る上で、式（３）の下限値は、０．２２であることがより好ましく、０．２４であることがさらに好ましく、０．６０であることがさらに好ましい。また、式（３）の上限値は、１．０９であることがより好ましく、１．００であることがさらに好ましい。

【0049】

１－２－６．式（４）
０．５０＜｜ｆ３｜／ｆ１＜１．５０ ・・・（４）

【0050】

式（４）は、第３レンズ群の焦点距離と、第１レンズ群の焦点距離との比を規定する式である。式（４）を満足することで、第３レンズ群に配置される負の屈折力を適正な範囲内とすることができ、後玉径の小径化を図りつつ、諸収差を良好に補正して高い光学性能を実現することができる。

【0051】

これに対して、式（４）の数値が下限値以下になった場合、第３レンズ群の屈折力が第１レンズ群の屈折力に対して強くなりすぎ、像面湾曲の補正が困難になる。そのため、高い光学性能を実現することが困難になる。一方、式（４）の数値が上限値以上になった場合、第３レンズ群の屈折力が第１レンズ群の屈折力に対して弱くなりすぎ、第３レンズ群が全体的に大径化し、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0052】

上記効果を得る上で、式（４）の下限値は、０．５５であることがより好ましく、０．６０であることがさらに好ましい。また、式（４）の上限値は、１．３６であることがより好ましく、１．２５であることがさらに好ましい。

【0053】

１－２－７．式（５）
０．５０ ＜ ｜ｆ３｜ ／ ｆ ＜ １．５０ ・・・（５）
但し、
ｆ ：当該光学系の焦点距離

【0054】

式（５）は、第３レンズ群の焦点距離と、当該光学系の焦点距離との比を規定する式である。式（５）を満足することで、第３レンズ群に配置される負の屈折力を適正な範囲内とすることができ、後玉径の小径化を図りつつ、諸収差を良好に補正して高い光学性能を実現することができる。

【0055】

これに対して、式（５）の数値が下限値以下になった場合、第３レンズ群の屈折力が当該光学系全体に対して強くなりすぎ、像面湾曲の補正が困難になる。そのため、高い光学性能を実現することが困難になる。一方、式（５）の数値が上限値以上になった場合、第３レンズ群の屈折力が当該光学系全体に対して弱くなりすぎ、第３レンズ群が全体的に大径化し、当該光学系の小型化を図ることが困難になる。

【0056】

上記効果を得る上で、式（５）の下限値は、０．５３であることがより好ましく、０．５５であることがさらに好ましい。また、式（５）の上限値は、１．４３であることがより好ましく、１．３６であることがさらに好ましく、１．００であることがさらに好ましい。

【0057】

１－２－８．式（６）
０．５０ ＜ β２ ＜ １．００ ・・・（６）
但し、
β２：無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率

【0058】

式（６）は、無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率を規定する式である。式（６）を満足することで、広角化を図りつつ、光学全長を短くして、全体を小型に構成することが容易になる。

【0059】

これに対して、式（６）の数値が下限値以下になった場合、第２レンズ群の横倍率が小さくなりすぎ、無限遠物体から近距離物体にフォーカシングする際の第２レンズ群の光軸上の移動量が大きくなる。この場合、当該光学系の光学全長が長くなってしまい、小型化を図ることが困難になる。一方、式（６）の数値が上限値以上になった場合、第２レンズ群の横倍率が大きくなりすぎ、当該光学系の焦点距離を短くすること、すなわち、当該光学系の広角化を図ることが困難になる。

【0060】

上記効果を得る上で、式（６）の下限値は、０．５３であることがより好ましく、０．５５であることがさらに好ましい。また、式（６）の上限値は、０．９５であることがより好ましく、０．９１であることがさらに好ましい。

【0061】

１－２－９．式（７）
１．４０ ＜ β３ ＜ ２．５０ ・・・（７）
但し、
β３：無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率

【0062】

式（７）は、無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率を規定する式である。式（７）を満足することで、高い光学性能を実現しつつ、光学全長を短くして、全体を小型に構成することが容易になる。

【0063】

これに対して、式（７）の数値が下限値以下になった場合、第３レンズ群の横倍率が小さくなりすぎ、無限遠物体から近距離物体にフォーカシングする際の第２レンズ群の光軸上の移動量が大きくなる。この場合、当該光学系の光学全長が長くなってしまい、小型化を図ることが困難になる。一方、式（７）の数値が上限値以上になった場合、第３レンズ群の横倍率が大きくなりすぎ、像面湾曲や非点収差の補正が困難になる。そのため、高い光学性能を実現することが困難になる。

【0064】

上記効果を得る上で、式（７）の下限値は、１．４７であることがより好ましく、１．５４であることがさらに好ましい。また、式（７）の上限値は、２．３８であることがより好ましく、２．２７であることがさらに好ましい。

【0065】

１－２－１０．式（８）
１．００ ＜ （１－β２^２）×β３^２ ＜ ３．５０ ・・・（８）

【0066】

式（８）は、いわゆるフォーカス敏感度を規定する式である。式（８）を満足することで、高い光学性能を実現しつつ、光学全長を短くして、全体を小型に構成することが容易になる。

【0067】

これに対して、式（８）の数値が下限値以下になった場合、フォーカス敏感度が低くなり、無限遠物体から近距離物体にフォーカシングする際の第２レンズ群の光軸上の移動量が大きくなる。この場合、当該光学系の光学全長が長くなってしまい、小型化を図ることが困難になる。一方、式（８）の数値が上限値以上になった場合、第３レンズ群の横倍率が大きくなりすぎる。この場合、第３レンズ群の屈折力が強すぎるため、像面湾曲や非点収差の補正が困難になる。そのため、高い光学性能を実現することが困難になる。

【0068】

上記効果を得る上で、式（８）の下限値は、１．１０であることがより好ましく、１．２０であることがさらに好ましい。また、式（８）の上限値は、３．１８であることがより好ましく、２．９２であることがさらに好ましい。

【0069】

１－２－１１．式（９）
０．６０ ＜ ｏａｌ_ｓ－３ｂ／ｆ ＜ １．２０ ・・・（９）
但し、
ｏａｌ_ｓ－３ｂ：絞りから当該光学系において最も像側に配置されたレンズの像側面までの光軸上の距離

【0070】

式（９）は、絞りの位置を規定する式である。式（９）を満足することで、高い光学性能を実現しつつ、光学全長を短くして、全体を小型に構成することが容易になる。

【0071】

これに対して、式（９）の数値が下限値以下になった場合、射出瞳位置が像面に近くなりすぎて、撮像センサに配置されるオンチップマイクロレンズと射出瞳とのミスマッチに起因する周辺減光の影響を排除することが困難になる場合がある。一方、式（９）の数値が上限値以上になった場合、絞り位置と像面との間の光軸上の距離が長くなってしまい、当該光学系の光学全長を短くすることが困難になる。

【0072】

上記効果を得る上で、式（９）の下限値は、０．６６であることがより好ましく、０．７２であることがさらに好ましい。また、式（９）の上限値は、１．０９であることがより好ましく、１．００であることがさらに好ましい。

【0073】

１－２－１２．式（１０）
ｎｄ＿Ｇ２ ≧ １．８０ ・・・（１０）
但し、
ｎｄ＿Ｇ２：当該光学系において物体側から二枚目に配置される第２レンズのｄ線に対する屈折率

【0074】

式（１０）は、物体側から二枚目に配置される第２レンズのレンズ材料を規定する式である。当該光学系では、最も物体側に負レンズを備える。その負レンズの像側に式（１０）を満たすレンズ材料により構成された第２レンズを配置することで、レンズ面の曲率を適正な範囲内にすることができ、諸収差の発生を抑制することができる。

【0075】

これに対して、式（１０）の数値が下限値以下になった場合、レンズ面の曲率が大きくなりすぎてしまい、当該光学系の光学全長が長くなり、小型化を図ることが困難になる。なお、物体側から二枚目に配置される第２レンズは、物体側部分群に含まれることが好ましい。また、当該第２レンズは正レンズであることが好ましい。

【0076】

上記効果を得る上で、式（１０）の下限値は１．８２であることがより好ましく、１．８５であることがさらに好ましい。なお、上記式（１０）において等号付不等号（≧）を不等号（＞）に代えた上で、これらの好ましい下限値を採用してもよい。
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。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、デジタルビデオカメラ、放送用カメラ／フィルム用カメラ、監視カメラ、車載カメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた種々の撮像装置に好適である。また、これらの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、レンズ交換式の撮像装置であってもよい。

【0077】

図９は、当該撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。撮像装置１は、撮像装置本体２と、当該撮像装置本体２に対して取り付けられる鏡筒３と、光学系の像側に配置された撮像素子２１、カバーガラス２２を有する。鏡筒３内に上記本件発明に係る光学系、開口絞り３１、フォーカシング時にレンズ群を駆動するための駆動機構等が収容される。

【0078】

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0079】

（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の断面図である。当該光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負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。

【0080】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に負の屈折力を有する物体側部分群１ａと、像側部分群１ｂとから構成される。物体側部分群１ａは、物体側から順に物体側に凸形状の負メニスカスレンズＬ１（第１レンズ）と、物体側に凸形状の正メニスカスレンズＬ２（第２レンズ）と、両凹レンズＬ３及び両凸レンズＬ４を接合した接合レンズとから構成されている。像側部分群１ｂは、正レンズ成分である両凸レンズＬ５から構成されている。物体側部分群１ａと像側部分群１ｂとの間には開口絞りＳが配置されている。

【0081】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹形状の負メニスカスレンズＬ６と、物体側に凹形状の正メニスカスレンズＬ７とから構成されている。

【0082】

第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ８と、物体側に凹形状の負メニスカスレンズＬ９とから構成されている。

【0083】

また、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って物体側に移動する。

【0084】

なお、図１において、「ＩＭＧ」は像面であり、具体的には、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。また、撮像面の物体側にはカバーガラスＣＧが設けられている。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。

【0085】

（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、「面データ」、「諸元」、「非球面データ」を示す。また、各式の値（表１）及び各レンズ群及び部分群の焦点距離（表２）実施例４の後に他の実施例とまとめて示す。

【0086】

「面データ」において、「Ｎｏ．」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＝５８７．５６００ｎｍ）における屈折率、「ＡＢＶ」はｄ線におけるアッベ数である。また、「Ｎｏ．」の欄において面番号の次に示す「ＡＳＰＨ」はその面が非球面であることを示し、「ＳＴＯＰ」は開口絞りであることを示す。また、「Ｄ」の欄において、「Ｄ（１０）」等と示すのは当該レンズ面の光軸上の間隔がフォーカシングの際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「０．００００」はそのレンズ面が平面であることを意味する。

【0087】

「諸元」において、「Ｆ」は当該光学系の焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「Ｗ」は半画角である。

【0088】

「可変間隔」は、上記面データに示す各可変間隔であり、「Ｄ（０）」は物体距離（撮像距離）を表す。

【0089】

「非球面データ」は、非球面を次式で定義したときの各係数の値を示している。
但し、ｈ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、において「Ｅ±ＸＸ」は指数表記を表し「×１０^±ＸＸ」を意味する。

【数1】

【0090】

これらの事項は他の実施例においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0091】

また、図２に当該光学系の無限遠合焦時における球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示す。球面収差図は破線がＣ線（６５６．２８００ｎｍ）、実線がｄ線（波長５８７．５６００ｎｍ）、一点鎖線がＦ線（波長４８６．１３００ｎｍ）の特性を示す。非点収差図は縦軸が半画角、横軸がデフォーカスであり、実線がｄ線のサジタル像面（図中、Ｓで示す）を示し、破線がｄ線のタンジェンシャル像面（図中、Ｔで示す）をそれぞれ示す。歪曲収差図は、縦軸が半画角、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。

【0092】

［面データ］
No. R D Nd ABV
1 20.2042 0.8653 1.55032 75.53
2 8.8150 2.2944
3 15.2216 5.8015 1.91082 35.25
4 17.2023 1.8019
5 -35.0915 0.7867 1.80610 33.27
6 11.7994 3.2916 1.70154 41.15
7 -26.3814 1.1800
8STOP 0.0000 1.2750
9ASPH 28.6293 3.0686 1.49710 81.54
10ASPH -15.1348 D(10)
11 -11.6359 0.9440 1.72825 28.32
12 -15.5272 2.6200
13ASPH -779.2892 4.3695 1.61881 63.85
14ASPH -13.4728 D(14)
15 -22.5257 0.9440 1.48749 70.44
16 41.9520 5.5171
17ASPH -15.6413 1.1800 1.58313 59.46
18ASPH -24.4712 15.7154
19 0.0000 2.5000 1.51680 64.20
20 0.0000

【0093】

［諸元］
F 34.5901
Fno 4.0858
W 31.2657

【0094】

［可変間隔（フォーカシング）］
D( 0) 無限遠 1022.8475 331.7422 228.3773
D(10) 6.7861 6.3858 5.6188 5.1463
D(14) 1.9742 2.3743 3.1415 3.6141

【0095】

［非球面データ］
No. K A4 A6 A8 A10
9 0.00000E+00 -3.66746E-05 -1.22881E-07 3.68581E-10 0.00000E+00
10 0.00000E+00 -8.76950E-05 -7.41280E-08 -1.13207E-09 0.00000E+00
13 0.00000E+00 -5.71740E-05 -7.93899E-08 1.95137E-10 0.00000E+00
14 0.00000E+00 5.01191E-05 -2.04287E-07 8.85846E-10 0.00000E+00
17 0.00000E+00 6.43079E-05 -1.76345E-06 5.65234E-09 0.00000E+00
18 0.00000E+00 3.36231E-05 -1.27802E-06 5.56819E-09 0.00000E+00

【実施例0096】

（１）光学構成
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の断面図である。当該光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負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。

【0097】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に負の屈折力を有する物体側部分群１ａと、像側部分群１ｂとから構成される。物体側部分群１ａは、物体側から順に物体側に凸形状の負メニスカスレンズＬ１（第１レンズ）と、物体側に凸形状の正メニスカスレンズＬ２（第２レンズ）と、両凹レンズＬ３及び両凸レンズＬ４を接合した接合レンズとから構成されている。像側部分群１ｂは、正レンズ成分である両凸レンズＬ５から構成されている。物体側部分群１ａと像側部分群１ｂとの間には開口絞りＳが配置されている。

【0098】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹形状の負メニスカスレンズＬ６と、物体側に凹形状の正メニスカスレンズＬ７とから構成されている。

【0099】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹形状の負メニスカスレンズＬ８と、物体側に凹形状の負メニスカスレンズＬ９とから構成されている。

【0100】

また、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って物体側に移動する。

【0101】

（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を以下に示す。また、図４に当該光学系の縦収差図を示す。

【0102】

［面データ］
No. R D Nd ABV
1 26.5009 0.8657 1.55032 75.53
2 9.2921 2.6141
3 18.9990 6.3129 1.88300 40.80
4 30.2062 1.1539
5 -57.8482 0.7870 1.61340 44.28
6 8.9864 4.0105 1.49700 81.61
7 -46.5147 1.2907
8STOP 0.0000 1.2755
9ASPH 26.0268 4.4601 1.55332 71.68
10ASPH -14.5086 D(10)
11 -12.3157 0.9444 1.58144 40.89
12 -14.5938 1.4918
13ASPH -27.9414 2.4695 1.49710 81.54
14ASPH -13.1776 D(14)
15 -16.7606 0.9444 1.49700 81.61
16 -78.0732 3.8855
17ASPH -25.0527 1.1805 1.68893 31.16
18ASPH -57.5151 17.0014
19 0.0000 2.5000 1.51680 64.20
20 0.0000

【0103】

［諸元］
F 34.6079
Fno 4.0903
W 31.2340

【0104】

［可変間隔（フォーカシング）］
D( 0) 無限遠 1022.6674 332.1296 229.0985
D(10) 7.7703 6.7612 4.9771 3.9475
D(14) 1.9835 2.9924 4.7767 5.8066

【0105】

［非球面データ］
No. K A4 A6 A8 A10
9 0.00000E+00 -2.55871E-05 -1.36669E-07 -6.03379E-12 0.00000E+00
10 0.00000E+00 -2.80311E-05 -2.71515E-08 -9.25043E-10 0.00000E+00
13 0.00000E+00 -5.30094E-05 -4.79866E-07 4.74472E-09 0.00000E+00
14 0.00000E+00 2.14709E-05 -5.06958E-07 5.81274E-09 0.00000E+00
17 0.00000E+00 -2.27256E-04 3.96327E-07 1.71069E-09 0.00000E+00
18 0.00000E+00 -1.91902E-04 8.94979E-07 -4.59974E-10 0.00000E+00