特許 7467134 光学系、およびそれを有する撮像装置、レンズ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】光学系、およびそれを有する撮像装置、レンズ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20240408BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20240408BHJP

【ＦＩ】

G02B13/04

G02B13/18

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020011125

(22)【出願日】2020-01-27

(65)【公開番号】P2021117366

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-12-19

(73)【特許権者】

【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】藤崎 豊克

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１５１６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３７２９８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１１３５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９７１２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、からなる光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するよう移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０．００
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項2】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、を有する光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するように移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
前記第３レンズ群は、２枚または１枚のレンズからなり、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ≦２．０２６
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０.００
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項3】

ｓｋを無限遠合焦時の全系のバックフォーカスとするとき、
０．０１＜ｓｋ／ｆ＜１．００
なる条件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】

ｓｋを無限遠合焦時の全系のバックフォーカスとするとき、
０．０１＜ｓｋ／ｆ２＜０．３０
なる条件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】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、を有する光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するように移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、ｓｋを無限遠合焦時の全系のバックフォーカスとするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ≦２．０２６
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０.００
０．０１＜ｓｋ／ｆ２＜０．３０
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項6】

前記第２レンズ群の光軸方向の厚みをＴＧ２とするとき、
０．０１＜ＴＧ２／ｆ２＜０．１０
なる条件を満足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】

前記第２レンズ群の光軸方向の厚みをＴＧ２、前記第３レンズ群の光軸方向の厚みをＴＧ３とするとき、
０．１０＜ＴＧ２／ＴＧ３＜３．００
なる条件を満足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】

前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔をＤＧ１２とするとき、
０．２０＜ＤＧ１２／ｆ１＜１．００
なる条件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】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、からなる光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するよう移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔をＤＧ１２とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０．００
０．２０＜ＤＧ１２／ｆ１＜１．００
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項10】

無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの前記第２レンズ群の移動量をＦＬ２とするとき、
０．０１＜ＦＬ２／ｆ２＜０．２０
なる条件を満足する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】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、からなる光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するよう移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの前記第２レンズ群の移動量をＦＬ２とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０．００
０．０１＜ＦＬ２／ｆ２＜０．２０
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項12】

無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の移動量をそれぞれＦＬ２、ＦＬ３とするとき、
１．００＜ＦＬ２／ＦＬ３＜３．００
なる条件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】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、からなる光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するよう移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の移動量をそれぞれＦＬ２、ＦＬ３とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０．００
１．００＜ＦＬ２／ＦＬ３＜３．００
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項14】

前記光学系は絞りを有し、
無限遠合焦時における前記絞りから像面までの距離をＸ１とするとき、
０．０５＜ｆ／Ｘ１＜３．００
なる条件を満足す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１レンズ群は、前記物体側より前記像側へ順に配置された、
負レンズと、
正レンズと負レンズの接合レンズと、
負レンズと正レンズの接合レンズと、
正レンズと負レンズの接合レンズまたは正レンズと負レンズの２枚のレンズと、からな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】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、からなる光学系であって、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するよう移動し、
前記第１レンズ群は、前記物体側より前記像側へ順に配置された、
負レンズと、
正レンズと負レンズの接合レンズと、
負レンズと正レンズの接合レンズと、
正レンズと負レンズの接合レンズまたは正レンズと負レンズの２枚のレンズと、からなり、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、
０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０．００
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項17】

前記第２レンズ群は、前記物体側より前記像側へ順に配置された、負レンズと正レンズの２枚のレンズからなることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項18】

前記第３レンズ群より前記像側に配置された１枚の負レンズからなる第４レンズ群を更に有することを特徴とする請求項２に記載の光学系。

【請求項19】

物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、を有する光学系であって、
前記第３レンズ群より前記像側に配置された１枚の負レンズからなる第４レンズ群を更に有し、
無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するように移動し、
前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、
無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ≦２．０２６
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０.００
なる条件を満足することを特徴とする光学系。

【請求項20】

請求項１から１９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と、を有することを特徴とする撮像装置。

【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を有することを特徴とするレンズ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光学系およびそれを有する撮像装置に関し、特にデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いるレンズとして好適なものである。

【背景技術】

【0002】

近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置は高機能化されている。そして、それに用いる光学系としてフォーカス群全体の小型化が要求されている。さらに、無限遠から至近へのフォーカシング時に、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することができる光学系であることが要求されている。また、大判カメラのミラーレス化に伴い、バックフォーカスが短く、小型かつ大口径なレンズが求められている。これらの要求を満足する光学系として、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズ群と、正の屈折力のフォーカスレンズ群と、正の屈折力のフォーカスレンズ群とを有する光学系が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４―４８４８８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の光学系では、いずれも最物体側に配置されている正の屈折力（焦点距離の逆数）のレンズ群の屈折力が弱すぎるため、バックフォーカスが長く、小型化が不十分である。また、フォーカス群全体の枚数が多く、フォーカス群の小型軽量化についても最適ではない。

【0005】

そこで、本発明は、全長短縮かつ、フォーカス群全体の小型化をしつつ、無限遠から至近までの全物体距離における撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正することができる光学系を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、からなる光学系であって、無限遠から至近へのフォーカシングのためには、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が変化するよう移動し、前記第１レンズ群は、複数の負レンズを有し、無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０．００
なる条件を満足する。

【0007】

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】

【0008】

本発明によれば、全長短縮かつ、フォーカス群全体の小型化をしつつ、無限遠から至近までの全物体距離における撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正することができる光学系が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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諸収差図である。

【図3】実施例１の光学系の至近のフォーカス状態での諸収差図である。

【図4】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5】実施例２の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図6】実施例２の光学系の至近のフォーカス状態での諸収差図である。

【図7】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8】実施例３の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図9】実施例３の光学系の至近のフォーカス状態での諸収差図である。

【図10】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11】実施例４の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図12】実施例４の光学系の至近のフォーカス状態での諸収差図である。

【図13】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14】実施例５の光学系の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図15】実施例５の光学系の至近のフォーカス状態での諸収差図である。

【図16】撮像装置の一例としての要部概略図である。

【図17】本実施形態におけるレンズ装置の外観斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、全長短縮かつフォーカス群全体の小型化を達成しつつ、無限遠から至近までの全物体距離における撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正することができる光学系を提供することを目的とする。

【0011】

本発明の光学系は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３とを有している。また、無限遠から至近へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｌ１は固定され、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３はそれらの間隔が変化するように移動する構成である。上記構成をとることで、本発明の光学系は、無限遠から至近へのフォーカシングに際し全撮影範囲における球面収差や像面湾曲および倍率色収差を抑制することができる。

【0012】

無限遠合焦時の全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３とするとき、本発明の光学系は、以下の条件を満足する。

【0013】

０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．６０ ・・・・（１）
０．５０＜ｆ２／ｆ３＜３０.００ ・・・・（２）
条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と無限遠合焦時の全系の焦点距離との比を適切に設定している条件式である。条件式（１）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が大きくなりすぎてしまい、バックフォーカスが長くなり、全長の短縮が困難となる。また、条件式（１）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が小さくなりすぎてしまい、特に大口径のレンズでは主に球面収差、軸上色収差などの補正が困難になる。

【0014】

条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離との比を適切に設定している条件式である。条件式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が大きくなりすぎてしまい、フォーカス群である第２レンズ群Ｌ２が大きくなり、好ましくない。また、条件式（２）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が大きくなりすぎてしまい、フォーカス群である第３レンズ群Ｌ３が大きくなり、好ましくない。

【0015】

更に好ましくは、各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

【0016】

０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．５５ ・・・・（１ａ）
０．７０＜ｆ２／ｆ３＜２０．００ ・・・・（２ａ）
更に好ましくは、各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

【0017】

０．０１＜ｆ１／ｆ＜２．５０ ・・・・（１ｂ）
０．９０＜ｆ２／ｆ３＜１０．００ ・・・・（２ｂ）
本発明は、以上のような構成および条件式を満足することにより、全長短縮かつフォーカス群全体の小型化をしつつ、無限遠から至近までの全物体距離における撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正することができる光学系を提供することができる。

【0018】

本発明の光学系において、更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

【0019】

０．０１＜ｓｋ／ｆ＜１．００ ・・・・（３）
０．０１＜ｓｋ／ｆ２＜０．３０ ・・・・（４）
０．０１＜ＴＧ２／ｆ２＜０．１０ ・・・・（５）
０．１０＜ＴＧ２／ＴＧ３＜３．００ ・・・・（６）
０．２０＜ＤＧ１２／ｆ１＜１．００ ・・・・（７）
０．０１＜ＦＬ２／ｆ２＜０．２０ ・・・・（８）
１．００＜ＦＬ２／ＦＬ３＜３．００ ・・・・（９）
０．０５＜ｆ/Ｘ１＜３．００ ・・・・（１０）
但し、ｓｋは無限遠合焦時の全系のバックフォーカス、ＴＧ２、ＴＧ３はそれぞれ第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の光軸方向の厚み、ＤＧ１２は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔である。また、ＦＬ２、ＦＬ３はそれぞれ、無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３の移動量（繰り出し量。物体側へ繰り出した場合を正とする）、Ｘ１は無限遠合焦時における絞りから像面までの距離である。なお、レンズ群の光軸方向の厚みとは、そのレンズ群の最も物体側のレンズ面からそのレンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離を指す。

【0020】

条件式（３）は、無限遠合焦時における全系の焦点距離とバックフォーカスとの比を適切に設定している条件式である。条件式（３）の上限値を超えると、全系の焦点距離と比べてバックフォーカスが長くなりすぎて、全長の短縮が困難になる。また、条件式（３）の下限値を超えると、全系の焦点距離と比べてバックが短くなりすぎて、センサへの入射角がきつくなるため、周辺部の色収差が悪化するため好ましくない。

【0021】

条件式（４）は、無限遠合焦時における第２レンズ群Ｌ２の焦点距離とバックフォーカスとの比を適切に設定している条件式である。条件式（４）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と比べてバックフォーカスが長くなりすぎて、全長の短縮が困難になる。また、条件式（４）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が小さくなりすぎて、至近へのフォーカス時の移動量がバックフォーカスに比べて相対的に大きくなり、全長が長くなるため好ましくない。

【0022】

条件式（５）は、第１のフォーカス群である第２レンズ群Ｌ２の厚みと焦点距離との比を適切に設定している条件式である。条件式（５）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の厚みが厚くなりすぎて、フォーカスレンズ群の軽量化の妨げになるため好ましくない。また、条件式（５）の下限値を超えると、フォーカスレンズ群のパワーが緩くなりすぎて、フォーカス移動量が大きくなり、小型化の妨げになり好ましくない。

【0023】

条件式（６）は、第１のフォーカス群である第２レンズ群Ｌ２の厚みと第２のフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３の厚みとの比を適切に設定している条件式である。条件式（６）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の厚みが厚くなりすぎてします。そのため、第１のフォーカスレンズ群の重量が第２のフォーカスレンズ群の重量と比較して重くなりすぎて軽量化の妨げになるため好ましくない。また、条件式（６）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の厚みが厚くなりすぎて、第２のフォーカスレンズ群の重量が第１のフォーカスレンズ群の重量と比較して重くなりすぎてしまう。このため、小型・軽量化の妨げになり好ましくない。

【0024】

条件式（７）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔ＤＧ１２と第１レンズ群Ｌ１の焦点距離との比を適切に設定している条件式である。条件式（７）の上限値を超えると、全長が長くなり小型化の妨げになり好ましくない。また、条件式（７）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１のパワーが緩くなりすぎて前玉径が大型化してしまうため好ましくない。また第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔ＤＧ１２が狭くなりすぎて、至近へのフォーカスが困難になり好ましくない。

【0025】

条件式（８）は、無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの第２レンズ群Ｌ２の移動量ＦＬ２と第１のフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２との比を適切に設定している条件式である。条件式（８）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなりすぎて、至近へのフォーカシング時の性能が悪化する。また、条件式（８）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが緩くなりすぎてフォーカス移動量が大きくなってしまい、小型化の妨げになる。

【0026】

条件式（９）は、無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの第２レンズ群Ｌ２の移動量ＦＬ２と無限遠合焦時から像面から５００ｍｍの物体に合焦するまでの第３レンズ群Ｌ３の移動量ＦＬ３との比を適切に設定している条件式である。条件式（９）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなりすぎて、第１のフォーカス群である第２レンズ群Ｌ２を動かすためのメカ機構が大型化してしまい好ましくない。また、動画撮影時の画角変化が大きくなってしまい好ましくない。条件式（９）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなりすぎて、第２のフォーカス群である第３レンズ群Ｌ３を動かすためのメカ機構が大型化してしまい好ましくない。

【0027】

条件式（１０）は、無限遠合焦時における絞りから像面までの距離Ｘ１と全系の焦点距離ｆとの比を適切に設定している条件式である。条件式（１０）の上限値を超えると、無限遠合焦時における絞りから像面までの距離と全系の焦点距離が小さくなりすぎてしまい、光学系における射出瞳位置が像面に近づく。その結果、電子撮像素子（固体撮像素子）に対応可能な範囲のテレセントリック性を確保することが困難となる。また、条件式（１０）の下限値を超えると、無限遠合焦時における絞りから像面までの距離と全系の焦点距離が大きくなりすぎてしまい、光学系の全長を抑制することが困難となる。

【0028】

上記の構成および条件式を満足することにより、全長短縮かつフォーカス群全体の小型化をしつつ、無限遠から至近までの全物体距離における撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正することができる光学系が得られる。

【0029】

更に好ましくは、各条件式（３）～（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

【0030】

０．０５＜ｓｋ／ｆ＜０．９０ ・・・・（３ａ）
０．０１＜ｓｋ／ｆ２＜０．２５ ・・・・（４ａ）
０．０１＜ＴＧ２／ｆ２＜０．０９ ・・・・（５ａ）
０．２＜ＴＧ２／ＴＧ３＜２．５０ ・・・・（６ａ）
０．２０＜ＤＧ１２／ｆ１＜０．８０ ・・・・（７ａ）
０．０１＜ＦＬ２／ｆ２＜０．１５ ・・・・（８ａ）
１．００＜ＦＬ２／ＦＬ３＜２．５０ ・・・・（９ａ）
０．０５＜ｆ/Ｘ１＜２．００ ・・・・（１０ａ）
更に好ましくは、各条件式（３a）～（１０a）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

【0031】

０．１０＜ｓｋ／ｆ＜０．８０ ・・・・（３ｂ）
０．０５＜ｓｋ／ｆ２＜０．２０ ・・・・（４ｂ）
０．０１０＜ＴＧ２／ｆ２＜０．０７１ ・・・・（５ｂ）
０．３０＜ＴＧ２／ＴＧ３＜２．００ ・・・・（６ｂ）
０．２０＜ＤＧ１２／ｆ１＜０．７０ ・・・・（７ｂ）
０．０１＜ＦＬ２／ｆ２＜０．１０ ・・・・（８ｂ）
１．００＜ＦＬ２／ＦＬ３＜２．００ ・・・・（９ｂ）
０．０５＜ｆ/Ｘ１＜１．００ ・・・（１０ｂ）
また、本発明の光学系は、諸収差のうち歪曲収差及び倍率色収差の補正を電気的な画像処理によって補正しても良い。そうすることで、レンズ径全体の小型化を達成しつつ、光学系における最至近での撮影時に、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することができる。

【0032】

また、本発明の光学系は、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Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３が物体側に移動することで、動画撮影時の画角変化の抑制を容易に行える。
（実施例１～５）
以下に、本発明の光学系の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0033】

図１は、本発明の実施例１における光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。図２、図３は、それぞれ光学系の無限遠、至近のフォーカス状態における収差図である。

【0034】

図４は、本発明の実施例２における光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。図５、図６は、それぞれ光学系の無限遠、至近のフォーカス状態における収差図である。

【0035】

図７は、本発明の実施例３における光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。図８、図９は、それぞれ光学系の無限遠、至近のフォーカス状態における収差図である。

【0036】

図１０は、本発明の実施例４における光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。図１１、図１２は、それぞれ光学系の無限遠、至近のフォーカス状態における収差図である。

【0037】

図１３は、本発明の実施例５における光学系の無限遠合焦時のレンズ断面図である。図１４、図１５は、それぞれ光学系の無限遠、至近のフォーカス状態における収差図である。

【0038】

実施例１～５の光学系は撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、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。実施例１～５の各レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力を有する第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力を有する第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力を有する第３レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、ＩＰは像面である。実施例４のレンズ断面図において、Ｌ４は負の屈折力を有する第４レンズ群である。実施例１～５では、フォーカシングに際し、矢印のように第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させ、第３レンズ群Ｌ３を物側に移動させることによって変倍を行う。

【0039】

実施例１～５における各レンズ群内の構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は、負レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズまたは正レンズと負レンズの２枚のレンズからなる構成である。これにより、広角端の倍率色収差を抑制しつつ、第１レンズ群Ｌ１のパワーを小さくし、小型化に寄与している。第２レンズ群Ｌ２は、負レンズ、正レンズの２枚からなる構成である。これにより、大口径化した際のサジタルコマ収差を抑制しつつ、必要最低限のレンズ枚数として第１のフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２の小型・軽量化に寄与している。第３レンズ群Ｌ３は、２枚または１枚からなる構成である。これにより、大口径化した際のサジタルコマ収差を抑制しつつ、必要最低限のレンズ枚数として第２のフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３の小型・軽量化に寄与している。実施例４の第４レンズ群Ｌ４は、負レンズ１枚で構成され、全長の短縮に寄与している。なお、実施例１，２，３に示したレンズ構成においても、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４さらに付加しても良い。

【0040】

なお、各収差図において、ｄ、ｇはｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面を表している。ＦはＦナンバ－、ωは半画角（°）である。球面収差においてはｄ線（実線）およびｇ線（点線）を表示する。非点収差においてはｄ線におけるΔＭ、ΔＳを表示し、歪曲収差においてはｄ線を表示する。倍率色収差においてはd線に対するｇ線の収差を表示し、倍率色収差においてはd線に対するｇ線の収差を表示する。

【0041】

以下に、本発明の実施例１～５にそれぞれ対応する数値実施例１～５を示す。

【0042】

各数値実施例の面データにおいて、物体側から面番号を順に示し、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。

【0043】

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が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。「ＢＦ（バックフォーカス）」は、レンズ最終面（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、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終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。

【0044】

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。

【0045】

（数値実施例１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 146.993 2.26 1.58267 46.4
2 26.699 11.90
3 54.581 11.21 2.00100 29.1
4 -95.421 1.84 1.54072 47.2
5 22.307 15.32
6 -29.242 2.00 1.60342 38.0
7 39.731 12.00 1.77250 49.6
8 -34.655 0.40
9* 55.986 7.42 1.76802 49.2
10 -63.673 2.00 1.85478 24.8
11 1660.234 (可変)
12(絞り) ∞ 10.02
13 -30.789 2.00 1.69895 30.1
14 -47.478 0.27
15 76.544 6.00 1.49700 81.5
16 -49.703 (可変)
17* -656.310 3.00 1.76802 49.2
18 -159.856 0.50
19 39.375 6.05 1.49700 81.5
20 81.209 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第9面
K=0.00000e+000 A4=-1.95201e-007 A6= 5.56469e-010 A8=-1.84169e-012

第17面
K=0.00000e+000 A4=-8.55938e-006 A6=-3.88001e-009

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 26.79
Fナンバー 1.44
半画角（°） 38.93
像高 21.64
レンズ全長 134.78
BF 13.00

d11 11.85
d16 15.72
d20 13.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 51.01
2 12 106.20
3 17 94.79


（数値実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 119.621 2.26 1.58267 46.4
2 25.462 8.91
3 47.110 11.19 2.00100 29.1
4 -104.870 1.84 1.54072 47.2
5 19.669 12.95
6 -29.712 2.00 1.60342 38.0
7 26.908 12.00 1.77250 49.6
8 -38.784 0.40
9* 43.881 7.08 1.76802 49.2
10* -93.453 0.40
11 175.819 2.00 1.85478 24.8
12 42.301 6.98
13(絞り) ∞ (可変)
14 -24.621 2.00 1.69895 30.1
15 -42.889 0.27
16 254.901 6.00 1.49700 81.5
17 -35.061 (可変)
18* -99.313 4.00 1.53110 55.9
19 -40.599 0.50
20 42.567 8.57 1.49700 81.5
21 303.803 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第9面
K=0.00000e+000 A4=4.42691e-007 A6=-7.15232e-009 A8=3.90599e-011

第10面
K=0.00000e+000 A4=4.53281e-006 A6=-8.69501e-009 A8= 5.39734e-011

第18面
K=0.00000e+000 A4=-6.49149e-006 A6=-1.15124e-009

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 26.62
Fナンバー 1.44
半画角（°） 39.10
像高 21.64
レンズ全長 131.96
BF 20.00

d13 15.13
d17 7.48
d21 20.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 67.64
2 14 175.19
3 18 54.82


（数値実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 116.638 2.26 1.58267 46.4
2 27.122 9.30
3 52.499 11.03 2.00100 29.1
4 -99.507 1.84 1.54072 47.2
5 24.138 14.45
6 -32.665 2.00 1.60342 38.0
7 36.327 12.00 1.77250 49.6
8 -38.237 0.40
9* 49.984 8.91 1.76802 49.2
10* -74.122 0.40
11 -97.086 2.00 1.85478 24.8
12 102.731 9.99
13(絞り) ∞ (可変)
14 -29.000 2.00 1.69895 30.1
15 -85.904 0.27
16 427.013 6.00 1.80400 46.6
17 -43.849 (可変)
18* -120.876 3.00 1.76802 49.2
19 -86.309 0.50
20 48.129 9.02 1.49700 81.5
21 -376.318 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第9面
K=0.00000e+000 A4=6.46101e-007 A6=-1.56132e-009 A8=4.53013e-012

第10面
K=0.00000e+000 A4=1.93058e-006 A6=-2.70735e-009 A8=7.75395e-012

第18面
K=0.00000e+000 A4=-3.87737e-006 A6=-1.96727e-009

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 33.73
Fナンバー 1.44
半画角（°） 32.68
像高 21.64
レンズ全長 143.92
BF 20.00

d13 18.16
d17 10.39
d21 20.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 68.33
2 14 167.14
3 18 69.96


（数値実施例４）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 60.679 2.26 1.69895 30.1
2 29.765 6.74
3 53.110 7.39 2.00100 29.1
4 -237.078 1.84 1.51633 64.1
5 21.849 19.33
6 -35.613 2.00 1.64769 33.8
7 33.010 12.00 1.77250 49.6
8 -55.208 0.40
9* 49.095 9.44 1.76802 49.2
10* -80.124 0.40
11 56.508 1.26 1.76182 26.5
12 37.517 7.68
13(絞り) ∞ (可変)
14 -27.708 1.38 1.85478 24.8
15 -86.615 0.27
16 87.508 6.00 1.77250 49.6
17 -43.137 (可変)
18* -421.067 4.00 1.76802 49.2
19 -60.846 (可変)
20 -46.936 1.64 1.51633 64.1
21 -76.686 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第9面
K=0.00000e+000 A4=-1.94572e-006 A6=-1.87272e-009 A8=2.79637e-013

第10面
K=0.00000e+000 A4=4.97742e-008 A6=-1.52803e-009 A8=2.61249e-012

第18面
K=0.00000e+000 A4=-8.41605e-006 A6=-3.79274e-009

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 33.87
Fナンバー 1.44
半画角（°） 32.57
像高 21.64
レンズ全長 131.26
BF 16.49

d13 18.47
d17 5.04
d19 7.23
d21 16.49

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 53.36
2 14 134.26
3 18 92.16
4 20 -238.81


（数値実施例５）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 118.771 2.26 1.70154 41.2
2 28.953 11.38
3 70.479 9.79 2.00100 29.1
4 -77.769 1.84 1.54072 47.2
5 28.154 17.02
6 -34.552 2.00 1.60342 38.0
7 46.372 14.34 1.77250 49.6
8 -38.790 0.40
9* 31.270 7.77 1.76802 49.2
10* -306.540 0.40
11 205.045 2.00 1.85478 24.8
12 37.510 (可変)
13(絞り) ∞ 10.03
14 -26.478 2.00 1.69895 30.1
15 -45.919 0.27
16 112.739 6.00 1.49700 81.5
17 -37.281 (可変)
18* -155.139 3.00 1.53110 55.9
19 -44.298 0.50
20 48.577 3.96 1.49700 81.5
21 67.258 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第9面
K=0.00000e+000 A4=-4.79445e-007 A6=-2.54333e-010 A8=3.69344e-013

第10面
K=0.00000e+000 A4=3.41648e-006 A6=-2.47237e-009 A8=2.27433e-012

第18面
K=0.00000e+000 A4=-1.18783e-005 A6=-3.76022e-009

各種データ
ズーム比 1.00

焦点距離 26.70
Fナンバー 1.44
半画角（°） 39.02
像高 21.64
レンズ全長 133.24
BF 20.00

d12 12.74
d17 5.54
d21 20.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 50.52
2 13 125.52
3 18 84.29

以下の表１に各実施例における条件式（１）から（１０）に対応した数値を示す。

【0046】

【表1】

【0047】

次に、各実施例に示したような光学系を用いた撮像装置、レンズ装置の実施形態について、図１６、図１７を用いて説明する。

【0048】

図１６は、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）の要部概略図である。図１６において、１０はカメラ本体、１１は本発明の光学系によって構成された撮像光学系、１２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）を示す。また、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダ－である。表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された披写体像が表示される。カメラ本体１０はクイック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。

【0049】

図１７は、交換レンズなどのレンズ装置２０の外観概略図である。レンズ装置２０は撮像光学系１１を備えている。レンズ装置２０はフォーカス操作手段２１及びモードを変化させるための操作手段２２を有してもよい。また、ユーザがフォーカス操作手段２１を操作することにより、機械的または電気的に撮像光学系１１のレンズ群の配置が変化し、焦点位置を変化させてもよい。また、ユーザがモードを変化させるための操作手段２２を操作することにより、機械的または電気的に撮像光学系１１のレンズ群の配置が変化し、収差を変化させてもよい。

【0050】

このように本発明の光学系を、撮像装置、レンズ装置に適用することにより、全長短縮かつ、フォーカス群全体の小型化をしつつ、無限遠から至近までの全物体距離における撮影時の色収差や像面湾曲などを良好に補正することができる撮像装置、レンズ装置を得ることができる。

【0051】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0052】

Ｌ１：第１レンズ群
Ｌ２：第２レンズ群
Ｌ３：第３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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】