(57)【要約】      （修正有）【課題】大口径比でありながら、レンズ系全体が小型化で、球面収差を始めとする諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られる光学系を提供する。【解決手段】複数のレンズ群Ｌ０は、開口絞りの物体側に配置された前群Ｌ１と、開口絞りの像側に配置された後群Ｌ２からなり、前群Ｌ１は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、１枚以上の正レンズのうち前群の最も物体側に配置された正レンズは正レンズＬｐであり、１枚以上の負レンズのうち前群の最も像側に配置された負レンズは負レンズＬｎであり、正レンズＬｐの焦点距離ｆＬｐ、負レンズＬｎの焦点距離ｆＬｎ、正レンズＬｐの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離Ｄｐｓ、負レンズＬｎの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離Ｄｎｓ、無限遠の合焦時における開口絞りＳＰから後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離Ｄｓｒを各々適切に設定する。【選択図】図１
2019148680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ群と開口絞りを有する光学系であって、
前記複数のレンズ群は、前記開口絞りの物体側に配置された前群と、前記開口絞りの像側に配置された後群からなり、
前記前群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、前記１枚以上の正レンズのうち前記前群の最も物体側に配置された正レンズは正レンズＬｐであり、前記１枚以上の負レンズのうち前記前群の最も像側に配置された負レンズは負レンズＬｎであり、
前記正レンズＬｐの焦点距離をｆＬｐ、前記負レンズＬｎの焦点距離をｆＬｎ、前記正レンズＬｐの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｐｓ、前記負レンズＬｎの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｎｓ、無限遠の合焦時における前記開口絞りから前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｒとするとき、
１．０＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜２．０
０．３５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．８５
−１０．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−３．０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記前群に含まれる全ての正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｐａｖｅとするとするとき、
１．８５＜Ｎｐａｖｅ＜２．００
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】
前記前群に含まれる全ての負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｎａｖｅとするとき、
１．６０＜Ｎｎａｖｅ＜１．７５
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】
前記前群の焦点距離をｆｆとするとき、
０．１＜ｆＬｐ／ｆｆ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項５】
−１．８＜ｆＬｐ／ｆＬｎ＜−０．８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記前群の焦点距離をｆｆ、前記後群の焦点距離をｆｒとするとき、
０．１＜ｆｒ／ｆｆ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記光学系は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して物体側に移動する正の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して不動の正の屈折力の第２レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記光学系は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して物体側へ移動する正の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する正の屈折力の第２レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ２＜０．３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７または８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記前群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、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１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してい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】
本発明は光学系及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子を用いた撮像装置に用いられる撮像光学系には、画質の高画質化（高解像力化）に加え、画像のボケ味が良いことが要求されている。これらの要求を満足する撮像光学系として、大口径比の撮像光学系が知られている。大口径比化の撮像光学系は、被写界深度が浅いので、高画質化を図りつつ、ボケ味をきれいにするためには、色収差を始めとする諸収差を良好に補正されていることが要望される。
【０００３】
従来、色収差を含めた諸収差を良好に補正するようにした大口径比の撮像光学系が種々と提案されている（特許文献１、２）。
【０００４】
特許文献１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、正または負の屈折力の第２レンズ群より構成され、フォーカシングに際して第１レンズ群が移動する大口径比の光学系を開示している。
【０００５】
特許文献２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、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して第２レンズ群が移動する大口径比の撮影光学系を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２１８０１５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２３０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
大口径比の光学系では、被写界深度が浅くなるため、軸上色収差や倍率色収差、球面収差、コマ収差、非点収差などの諸収差を良好に補正しないと画面全体の画質が大きく低下してくる。また大口径比を図るにつれて、レンズ有効径や開口絞りの外径が増大し、全系が大型化してくる。
【０００８】
開口絞りの外径が大きくなりすぎると、付随するメカ機構も大型化してしまうため、レンズ鏡筒全体が大型化してしまう。開口絞りの外径や開口絞り近傍に配置されるレンズの有効径を小さくし、全系を小型化するためには、例えば開口絞りより物体側に配置される正レンズ、特に最も物体側に配置される正レンズの屈折力を強くすることが効果的である。しかしながら、正レンズの屈折力を強くしすぎると、球面収差を始めとする諸収差が増大し、諸収差を良好に補正するのが難しくなる。
【０００９】
レンズ有効径および開口絞りの外径の小型化を図りつつ、画面全体の高画質化を図るためには、開口絞りの位置や、開口絞りより物体側に配置される正レンズおよび負レンズ等のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。
【００１０】
本発明は大口径比でありながら、レンズ系全体が小型化で、球面収差を始めとする諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られる光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光学系は、複数のレンズ群と開口絞りを有する光学系であって、
前記複数のレンズ群は、前記開口絞りの物体側に配置された前群と、前記開口絞りの像側に配置された後群からなり、
前記前群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、前記１枚以上の正レンズのうち前記前群の最も物体側に配置された正レンズは正レンズＬｐであり、前記１枚以上の負レンズのうち前記前群の最も像側に配置された負レンズは負レンズＬｎであり、
前記正レンズＬｐの焦点距離をｆＬｐ、前記負レンズＬｎの焦点距離をｆＬｎ、前記正レンズＬｐの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｐｓ、前記負レンズＬｎの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｎｓ、無限遠の合焦時における前記開口絞りから前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｒとするとき、
１．０＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜２．０
０．３５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．８５
−１０．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−３．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大口径比でありながら、レンズ系全体が小型化で、球面収差を始めとする諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られる光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１のレンズ断面図
【図２】実施例１の無限遠合焦時、至近合焦時における収差図
【図３】実施例２のレンズ断面図
【図４】実施例２の無限遠合焦時、至近合焦時における収差図
【図５】実施例３のレンズ断面図
【図６】実施例３の無限遠合焦時、至近合焦時における収差図
【図７】本発明の実施例４のレンズ断面図
【図８】実施例４の無限遠合焦時、至近合焦時における収差図
【図９】実施例の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の光学系及び撮像装置の実施例について説明する。
【００１５】
本発明の光学系は、複数のレンズ群と開口絞りを有する。複数のレンズ群は、開口絞りの物体側に配置された前群と、開口絞りの像側に配置された後群を有する。具体的には物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有する。
【００１６】
図１は本発明の実施例１の光学系のレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１の無限遠合焦時と、至近合焦時（最至近距離）における収差図である。ここで至近は撮像倍率−０．１６のときである。実施例１はＦナンバー１．２４、撮像画角４５．５８度の光学系である。
【００１７】
図３は本発明の実施例２の光学系のレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２の無限遠合焦時と、至近合焦時における収差図である。ここで至近は撮像倍率−０．１９のときである。実施例２はＦナンバー１．２５、撮像画角４５．９０度の光学系である。
【００１８】
図５は本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例３の無限遠合焦時と、至近合焦時における収差図である。ここで至近は撮像倍率−０．１６のときである。実施例３はＦナンバー１．２４、撮像画角４５．８４度の光学系である。
【００１９】
図７は本発明の実施例４の光学系のレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例４の無限遠合焦時と、至近合焦時における収差図である。ここで至近は撮像倍率−０．１５のときである。実施例４はＦナンバー１．２４、撮像画角４７．０８度の光学系である。図９は本発明の撮像装置の要部概略図である。
【００２０】
各実施例の光学系はビデオカメラ、デジタルカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、Ｌ０は光学系である。ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＳＰは開口絞りである。レンズ断面図において、ＬＦは開口絞りＳＰより物体側に配置される前群である。ＬＲは開口絞りＳＰより像側に配置される後群である。
【００２１】
実施例１乃至３の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の前群ＬＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＬＲからなる。Ｌ１はフォーカシングに際して移動する正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２はフォーカシングに際して不動の正の屈折力を持つ第２レンズ群である。
【００２２】
実施例１乃至３では、無限遠から近距離へのフォーカシングの際に、点線のフォーカスに関する矢印に示す如く第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動させることで行っている。第１レンズ群Ｌ１は前群ＬＦと後群ＬＲの一部よりなっている。第２レンズ群Ｌ２は後群ＬＲの一部のレンズよりなっている。
【００２３】
実施例４の光学系は、物体側から像側へ順に正の屈折力の前群ＬＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＬＲからなる。Ｌ１はフォーカシングに際して移動する正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２はフォーカシングに際して移動する正の屈折力を持つ第２レンズ群である。実施例４では、第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２をそれぞれ光軸方向に独立に（異なった軌跡で）移動させることでフォーカシングを行っている。具体的には無限遠から近距離へのフォーカシングは、点線のフォーカスに関する矢印に示す如く第１レンズ群Ｌ１を物体側に移動させ、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させることで行っている。
【００２４】
第１レンズ群Ｌ１は前群ＬＦと後群ＬＲの一部のレンズよりなっている。第２レンズ群Ｌ２は後群ＬＲの一部のレンズよりなっている。
【００２５】
レンズ断面図において、ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチル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センサ等の撮像素子（光電変換素子）が置かれる。球面収差と倍率色収差の収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において点線のΔＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のΔＳはｄ線のサジタル像面である。また、歪曲収差はｄ線によって表している。ωは半画角（撮像画角の半分の値）（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。
【００２６】
各実施例では、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の前群ＬＦ、開口絞りＳＰ、後群ＬＲからなる。前群ＬＦは１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有している。前群ＬＦの最も物体側には正レンズＬｐが配置されている。前群ＬＦに含まれる１枚以上の負レンズの内、最も像側に配置される負レンズを負レンズＬｎとする。
【００２７】
正レンズＬｐの焦点距離をｆＬｐ、負レンズＬｎの焦点距離をｆＬｎ、正レンズＬｐの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離をＤｐｓ、負レンズＬｎの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの光軸上の距離をＤｎｓとする。無限遠に合焦時における開口絞りＳＰから後群ＬＲの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｒとする。このとき、
１．０＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜２．０        ・・・（１）
０．３５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．８５    ・・・（２）
−１０．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−３．０  ・・・（３）
なる条件式を満足している。
【００２８】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は正レンズＬｐより像側に配置される各レンズの有効径および開口絞りＳＰの外径の小型化と球面収差の補正を良好に行うために、正レンズＬｐの焦点距離と正レンズＬｐの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの距離を適切に定めたものである。
【００２９】
条件式（１）の上限を超えて正レンズＬｐの焦点距離が長くなると、軸上光束の収束が不十分となり、正レンズＬｐより像側に配置される各レンズの有効径および開口絞りＳＰの外径の小型化が困難となる。条件式（１）の下限を超えて正レンズＬｐの焦点距離が短くなると、正レンズＬｐの各レンズ面の曲率半径が小さくなりすぎるため、前群ＬＦより球面収差などの諸収差の発生が多くなり、諸収差の補正が困難となる。
【００３０】
条件式（２）は正レンズＬｐのレンズ有効径および開口絞りＳＰの外径の小型化を図るために、正レンズＬｐの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの距離と、開口絞りＳＰから後群ＬＲの最も像側のレンズ面までの距離を適切に定めたものである。
【００３１】
条件式（２）の上限を超えて正レンズＬｐの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの距離が長くなると、軸外光束の光量を十分に確保するために正レンズＬｐのレンズ有効径が大型化してしまう。条件式（２）の下限を超えて正レンズＬｐの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの距離が短くなると、軸上光束の収束が不十分となり、開口絞りＳＰの外径の小型化が困難となる。
【００３２】
条件式（３）は負レンズＬｎのレンズ有効径の小型化を図りつつ前群ＬＦ内で発生する球面収差を良好に補正するために、負レンズＬｎの焦点距離と負レンズＬｎの物体側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの距離を適切に定めたものである。条件式（３）の上限を超えて負レンズＬｎと開口絞りＳＰまでの距離が長くなると、負レンズＬｎのレンズ有効径の小型が困難となる。条件式（３）の下限を超えて負レンズＬｎの焦点距離が長くなると、負レンズＬｎが持つ球面収差の補正効果が小さくなるため、球面収差を良好に補正することが困難となる。
【００３３】
尚、更に好ましくは条件式（１）、（２）、（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３４】
１．１＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜１．７        ・・・（１ａ）
０．４５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．７５    ・・・（２ａ）
−９．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−３．５    ・・・（３ａ）
【００３５】
更に好ましくは条件式（１ａ）、（２ａ）、（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．２＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜１．５        ・・・（１ｂ）
０．５５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．７０    ・・・（２ｂ）
−８．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−４．０    ・・・（３ｂ）
【００３６】
以上の如く構成することにより、大口径比でありながら、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、球面収差を始めとする諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られる光学系を得ている。
【００３７】
各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足することがより好ましい。前群ＬＦに含まれる全ての正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｐａｖｅとする。前群ＬＦに含まれる全ての負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｎａｖｅとする。前群ＬＦの焦点距離をｆｆとする。後群ＬＲの焦点距離をｆｒとする。
【００３８】
光学系はＬ０、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、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２からなり、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。
【００３９】
このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
１．８５＜Ｎｐａｖｅ＜２．００      ・・・（４）
１．６０＜Ｎｎａｖｅ＜１．７５      ・・・（５）
０．１＜ｆＬｐ／ｆｆ＜０．５        ・・・（６）
−１．８＜ｆＬｐ／ｆＬｎ＜−０．８  ・・・（７）
０．１＜ｆｒ／ｆｆ＜０．５          ・・・（８）
０．０１＜ｆ１／ｆ２＜０．３０      ・・・（９）
【００４０】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は前群ＬＦ内で発生する球面収差や非点収差を始めとする諸収差を良好に補正するために、前群ＬＦに含まれる全ての正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値を適切に定めたものである。
【００４１】
条件式（４）の上限を超えて、前群ＬＦ内に含まれる正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値が大きくなると、球面収差や非点収差等は良好に補正することができるが、高分散硝材を多用することとなり、軸上色収差および倍率色収差の補正が困難となる。条件式（４）の下限を超えて、前群ＬＦ内に含まれる正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値が小さくなると、各々の正レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなり、球面収差や非点収差などの諸収差を良好に補正することが困難となる。
【００４２】
条件式（５）は前群ＬＦで発生する球面収差や非点収差を始めとする諸収差を良好に補正するために、前群ＬＦに含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値を適切に定めたものである。条件式（５）の上限を超えて、前群ＬＦに含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値が大きくなると、非点収差の補正が困難となる。条件式（５）の下限を超えて、前群ＬＦに含まれる負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値が小さくなると、各々の負レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなり、球面収差などの諸収差の補正が困難となる。
【００４３】
条件式（６）は正レンズＬｐより像側に配置される各レンズの有効径および開口絞りＳＰの外径の小型化を図りつつ球面収差の補正を良好に行うために、正レンズＬｐの焦点距離と前群ＬＦの焦点距離の比を適切に定めたものである。
【００４４】
条件式（６）の上限を超えて前群ＬＦの焦点距離に対して正レンズＬｐの焦点距離が長くなると、軸上光束の収束が不十分となり、正レンズＬｐより像側に配置される各レンズの有効径および開口絞りＳＰの外径の小型化が困難となる。条件式（６）の下限を超えて前群ＬＦの焦点距離に対して正レンズＬｐの焦点距離が短くなると、正レンズＬｐの各レンズ面の曲率半径が小さくなりすぎるため、前群ＬＦより球面収差などの諸収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。
【００４５】
条件式（７）は前群ＬＦにおいて球面収差を良好に補正するために、正レンズＬｐの焦点距離と負レンズＬｎの焦点距離の比を適切に定めたものである。条件式（７）の上限を超えて、正レンズＬｐの焦点距離が短くなり、または負レンズＬｎの焦点距離が長くなると、負レンズＬｎより物体側で発生する球面収差を十分に補正することが困難となる。
【００４６】
条件式（７）の下限を超えて、正レンズＬｐの焦点距離が長くなり、または負レンズＬｎの焦点距離が短くなると（負の焦点距離の絶対値が小さくなると）、負レンズＬｎによる球面収差の補正が過剰となる。このため、前群ＬＦにおいて球面収差を良好に補正することが困難となる。
【００４７】
条件式（８）は球面収差を始めとする諸収差を良好に補正するために、前群ＬＦの焦点距離と後群ＬＲの焦点距離の比を適切に定めたものである。条件式（８）の上限を超えて、前群ＬＦの焦点距離が短くなり、または後群ＬＲの焦点距離が長くなると、前群ＬＦにおいて球面収差を良好に補正することが困難となる。条件式（８）の下限を超えて、前群ＬＦの焦点距離が長くなり、または後群ＬＲの焦点距離が短くなると、後群ＬＲにおいて球面収差を軽減することが困難となる。
【００４８】
条件式（９）は光学系全体を小型化させつつ、フォーカシングによる球面収差などの諸収差の変動を小さくするために、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比を適切に定めたものである。
【００４９】
条件式（９）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなると、近距離の合焦時に第１レンズ群Ｌ１の繰り出し量が大きくなりすぎるため、光学系全体の小型化が困難となる。条件式（９）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなると、フォーカシングに際して球面収差を始めとする諸収差の変動が大きくなりすぎる。このため、無限遠から近距離までの全物体距離に渡り高い光学性能を得ることが困難となる。
【００５０】
なお、各実施例において、好ましくは、条件式（４）乃至条件式（９）の数値範囲を次の如くするのが良い。
【００５１】
１．８８＜Ｎｐａｖｅ＜１．９７          ・・・（４ａ）
１．６３＜Ｎｎａｖｅ＜１．７２          ・・・（５ａ）
０．１５＜ｆＬｐ／ｆｆ＜０．４７        ・・・（６ａ）
−１．７０＜ｆＬｐ／ｆＬｎ＜−０．８８  ・・・（７ａ）
０．１５＜ｆｒ／ｆｆ＜０．４５          ・・・（８ａ）
０．０３＜ｆ１／ｆ２＜０．１８          ・・・（９ａ）
【００５２】
また、さらに好ましくは条件式（４ａ）乃至条件式（８ａ）の数値範囲を次の如く設定すると、先に述べた各条件式が意味する効果を最大限に得られる。
１．９０＜Ｎｐａｖｅ＜１．９５          ・・・（４ｂ）
１．６５＜Ｎｎａｖｅ＜１．７０          ・・・（５ｂ）
０．２０＜ｆＬｐ／ｆｆ＜０．４５        ・・・（６ｂ）
−１．５０＜ｆＬｐ／ｆＬｎ＜−０．９５  ・・・（７ｂ）
０．２０＜ｆｒ／ｆｆ＜０．４２          ・・・（８ｂ）
０．０５＜ｆ１／ｆ２＜０．１２          ・・・（９ｂ）
【００５３】
各実施例では以上のように各要素を構成することにより、大口径比でありながら、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、球面収差を始めとする諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られる光学系を実現している。
【００５４】
各実施例の光学系は物体側から像側へ順に配置した、正の屈折力の前群ＬＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＬＲから構成している。このような構成とすることで、大口径化した際にも開口絞りＳＰの外径の小型化を図りつつ、良好な収差の補正を容易にしている。無限遠から近距離へのフォーカシングは第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動して行っている。
【００５５】
第１レンズ群Ｌ１を移動するフロントフォーカス方式を採用することで、レンズ外径の小型化、特に前玉有効径の小型化を達成しつつ、フォーカシング時に発生する球面収差を始めとする諸収差の変動を良好に軽減している。前群ＬＦ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、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを有するのが良い。
【００５６】
具体的には、実施例１、２、４では前群ＬＦを物体側から像側へ順に配置した、正レンズＧ１（Ｌｐ）と負レンズＧ２を接合した接合レンズ、正レンズＧ３、負レンズＧ４、負レンズＧ５（Ｌｎ）と正レンズＧ６を接合した接合レンズの６枚から構成している。
【００５７】
実施例３では前群ＬＦを物体側から像側へ順に配置した、正レンズＧ１（Ｌｐ）と負レンズＧ２を接合した接合レンズ、正レンズＧ３、負レンズＧ４、正レンズＧ５と負レンズＧ６（Ｌｎ）を接合した接合レンズの６枚から構成している。前群ＬＦをこのように構成することにより、大口径比でありながら、レンズ外径および開口絞りＳＰの外径の小型化を図りつつ、球面収差や非点収差等の諸収差を良好に補正している。
【００５８】
後群ＬＲを物体側から像側へ順に配置した、正レンズＧ７と負レンズＧ８を接合した接合レンズ、正レンズＧ９と負レンズＧ１０を接合した接合レンズ、正レンズＧ１１を有する。更に正レンズＧ１２と負レンズＧ１３を接合した接合レンズ、負レンズＧ１４と正レンズＧ１５を接合した接合レンズの９枚から構成している。後群ＬＲをこのように構成することにより、軸上色収差、倍率色収差、および球面収差、非点収差等の諸収差を良好に補正している。
【００５９】
各実施例によれば、以上の如く構成することにより、大口径比でありながら、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、球面収差を始めとする諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られる光学系を得ている。
【００６０】
次に本発明の光学系を用いた撮像装置（デジタルカメラ）の実施例を図９を用いて説明する。図９において、３０はカメラ本体、３１は実施例１乃至４で説明したいずれかの光学系である。光学系３１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）はカメラ本体３０内に内蔵されている。
以下、実施例１乃至４の具体的な数値データを示す。各数値データにおいてｉは物体側から数えた順序を示している。ｒｉは物体側からｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔、ｎｉは第ｉ番目のレンズの材料のｄ線における屈折率、νｉは第ｉ番目のレンズのｄ線におけるアッベ数を示すものとする。非球面形状はＫを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数とし、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとする。
【００６１】
このとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）２］１／２］＋Ａ４ｈ４＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８＋Ａ１０ｈ１０＋Ａ１２ｈ１２
で表示される。
【００６２】
但し、Ｒは近軸曲率半径である。「ｅ−Ｘ」は「×１０−Ｘ」を意味している。尚、非球面は各表中の面番号の右側に＊印を付している。  数値データにおいて、バックフォーカス（ＢＦ）は無限遠の合焦時における最終レンズ面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長は無限遠の合焦時における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。また、各数値データにおける上述した条件式との対応を表１に示す。
【００６３】
［数値データ１］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1*        82.909    8.39   1.76802    49.2     
2        -68.211    1.50   1.73800    32.3     
3         77.682    0.20                             
4         40.481    6.87   1.95375    32.3     
5        855.015    0.20                             
6         74.822    1.40   1.65412    39.7     
7         25.210    6.56                             
8      -1195.622    1.20   1.66565    35.6     
9         31.561    4.14   2.00100    29.1     
10         75.602    3.47                             
11(絞り)    ∞       3.09                             
12        -92.693    7.53   1.43875    94.7     
13        -21.093    1.20   1.72047    34.7     
14        349.334    0.20                             
15         55.420   10.37   1.76385    48.5     
16        -29.287    1.30   1.66565    35.6     
17         55.742    0.71                             
18*        65.419    8.32   1.85400    40.4     
19*       -49.838  (可変)                             
20         52.651   10.03   1.88300    40.8     
21        -47.216    1.50   1.66565    35.6     
22         41.182    7.53                             
23        -48.251    1.40   1.61340    44.3     
24        151.332    3.90   1.85400    40.4     
25*      -163.746   14.00                             
像面        ∞   
【００６４】
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.39341e-006  A 6=-4.81896e-010  A 8= 7.22917e-014  A10= 2.22678e-017  
第18面
K = 0.00000e+000  A 4=-2.25923e-006  A 6= 8.73754e-010  A 8=-3.92386e-012  A10=-8.48899e-018  
第19面
K = 0.00000e+000  A 4= 1.43503e-006  A 6= 8.01071e-010  A 8=-1.43275e-012  
第25面
K = 0.00000e+000  A 4= 2.90301e-006  A 6= 2.73324e-010  A 8= 1.09277e-011  A10=-1.31337e-014  A12= 5.68359e-018  
各種データ
焦点距離      51.50  
Fナンバー      1.24  
半画角（度）  22.79  
像高          21.64  
レンズ全長   106.00  
BF            14.00  
無限遠      至近
d19            1.00      13.22
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
LF    1      172.21  
LR    12      45.97
レンズ群データ
群  始面     焦点距離  
L1    1       62.11  
L2   20      614.51  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     49.93
2       2    -49.00
3       4     44.37
4       6    -58.78
5       8    -46.18
6       9     51.70
7      12     60.31
8      13    -27.57
9      15     26.49
10      16    -28.67
11      18     34.26
12      20     29.58
13      21    -32.82
14      23    -59.49
15      24     92.62
【００６５】
［数値データ２］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1*        80.110    9.67   1.80400    46.58    
2        -68.243    1.64   1.68893    31.07    
3         52.862    0.20                                       
4         42.184    7.47   2.00100    29.13    
5       2510.576    0.70                                       
6         99.979    1.60   1.65412    39.68    
7         24.508    7.45                                       
8       -101.919    1.34   1.66565    35.64    
9         34.799    5.56   1.95375    32.32    
10        516.053    2.44                                       
11(絞り)    ∞       2.58                                       
12      -1398.232   10.02   1.49700    81.54    
13        -20.985    1.29   1.73800    32.26    
14        251.143    0.44                                       
15         87.566    7.29   1.76385    48.51    
16        -43.447    1.28   1.66565    35.64    
17        105.692    1.79                                       
18*       161.695    7.96   1.88300    40.80    
19        -42.423  (可変)                                       
20         54.474    8.77   1.88300    40.80    
21        -60.531    1.54   1.59551    39.24    
22         40.560    7.14                                       
23        -58.170    1.21   1.67300    38.15    
24        105.985    5.08   1.80400    46.58    
25*      -216.191   14.60                                       
像面        ∞   
【００６６】
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.44652e-006  A 6=-1.02693e-009  A 8= 1.91678e-012  A10=-3.07794e-015  A12= 2.00476e-018  
第18面
K = 0.00000e+000  A 4=-2.17027e-006  A 6= 4.00496e-009  A 8=-1.90948e-011  A10= 4.86536e-014  A12=-4.89586e-017  
第25面
K = 0.00000e+000  A 4= 3.50064e-006  A 6=-5.98670e-010  A 8= 1.34319e-011  A10=-2.56798e-014  A12= 2.59930e-017  
各種データ
焦点距離      51.10  
Fナンバー      1.25  
半画角（度）  22.95  
像高          21.64  
レンズ全長   111.01  
BF            14.60  
無限遠      至近
d19            1.95      16.11
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
LF    1      198.77  
LR    12      44.87
レンズ群データ
群  始面     焦点距離  
L1    1        61.31  
L2   20       586.40  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     47.21
2       2    -43.00
3       4     42.80
4       6    -50.05
5       8    -38.82
6       9     38.91
7      12     42.76
8      13    -26.19
9      15     38.96
10      16    -46.10
11      18     38.77
12      20     33.67
13      21    -40.55
14      23    -55.64
15      24     89.08
【００６７】
［数値データ３］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1*        78.899    8.90   1.80400    46.6      
2        -67.718    1.64   1.68893    31.1      
3         47.472    0.20                        
4         40.920    7.47   2.00100    29.1      
5       1429.704    0.40                         
6         72.656    1.40   1.61340    44.3       
7         24.711    6.80                         
8       -324.647    5.80   1.91082    35.3      
9        -31.915    1.90   1.73800    32.3       
10        298.008    3.10                        
11(絞り)    ∞       2.90                        
12        -63.639    9.20   1.49700    81.5      
13        -19.466    1.29   1.73800    32.3      
14        -73.147    0.44                        
15        307.461    7.29   1.76385    48.5      
16        -33.624    1.28   1.66565    35.6      
17        109.612    1.79                        
18*       244.351    7.96   1.88300    40.8      
19        -42.656  (可変)                        
20         52.456    8.77   1.88300    40.8      
21        -63.325    1.54   1.59551    39.2      
22         37.881    7.14                        
23        -60.219    1.21   1.67300    38.1      
24         84.630    4.80   1.80400    46.6      
25*      -271.123   14.78                        
像面        ∞   
【００６８】
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.87321e-006  A 6=-2.04579e-009  A 8= 5.76182e-012  A10=-1.07978e-014  A12= 8.19265e-018  
第18面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.48368e-006  A 6= 1.04147e-008  A 8=-6.04874e-011  A10= 1.74410e-013  A12=-1.93793e-016  
第25面
K = 0.00000e+000  A 4= 2.13700e-006  A 6= 1.42005e-008  A 8=-5.68578e-011  A10= 1.36417e-013  A12=-1.25415e-016  
各種データ
焦点距離      51.18  
Fナンバー      1.24  
半画角（度）  22.92  
像高          21.64  
レンズ全長   109.00  
BF            14.78  
無限遠      至近
d19            1.00      12.61
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
LF    1      137.35  
LR    12      48.25
レンズ群データ
群  始面     焦点距離  
L1    1        60.90  
L2   20       841.47  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     46.59
2       2    -40.28
3       4     41.97
4       6    -61.73
5       8     38.50
6       9    -38.97
7      12     52.78
8      13    -36.31
9      15     40.05
10      16    -38.52
11      18     41.67
12      20     33.69
13      21    -39.58
14      23    -52.10
15      24     80.71
【００６９】
［数値データ４］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1        223.541    6.85   1.80400    46.58    
2        -51.775    1.50   1.73800    32.26    
3         56.579    0.20                                       
4         33.983    7.65   1.95375    32.32    
5        191.944    0.40                                       
6*        36.354    1.40   1.65412    39.68    
7         23.649    9.58                                       
8        -80.008    1.30   1.66565    35.64    
9         39.501    5.15   2.00100    29.13    
10       -883.910    2.04                                       
11(絞り)    ∞       4.14                                       
12        -70.654    8.52   1.59522    67.74    
13        -19.484    1.20   1.73800    32.26    
14        317.429    0.20                                       
15         68.670    9.16   1.76385    48.51    
16        -36.752    1.30   1.66565    35.64    
17        128.305    1.21                                       
18*       177.452    7.40   1.88300    40.76    
19*       -48.513  (可変)                                       
20         58.020    9.90   1.88300    40.76    
21        -44.927    1.43   1.66565    35.64    
22         42.504    7.20                                       
23        -47.989    1.40   1.61340    44.27    
24         65.040    5.00   1.85400    40.38    
25*      -233.207  (可変)                                      
像面        ∞   
【００７０】
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000  A 4=-3.21260e-006  A 6=-3.55131e-009  A 8=-8.76822e-012  A10= 8.39780e-015  
第18面
K = 0.00000e+000  A 4=-4.66481e-006  A 6=-2.24063e-009  A 8=-2.58094e-012  A10= 1.31311e-015  
第19面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.33031e-006  A 6=-2.62278e-009  A 8=-1.55136e-012  
第25面
K = 0.00000e+000  A 4= 3.57096e-006  A 6= 5.74477e-010  A 8= 1.72057e-012  A10= 2.16305e-015  
各種データ
焦点距離      49.66  
Fナンバー      1.24  
半画角（度）  23.54  
像高          21.64  
レンズ全長   108.64  
BF            13.50  
無限遠      至近
d19            1.00      12.71
d25           13.50      12.48
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
LF    1      121.98 
LR    12      51.17
レンズ群データ
群  始面     焦点距離  
L1    1        57.61  
L2   20      1105.73
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     52.87
2       2    -36.42
3       4     42.30
4       6   -108.16
5       8    -39.56
6       9     37.88
7      12     42.55
8      13    -24.84
9      15     32.57
10      16    -42.78
11      18     43.82
12      20     30.03
13      21    -32.60
14      23    -44.81
15      24     60.01
【００７１】
【表１】
2019148680.tif 000003
【符号の説明】
【００７２】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
ＬＦ  前群
ＬＲ  後群
ＳＰ  開口絞り
【図１】
2019148680.tif 000004
【図２】
2019148680.tif 000005
【図３】
2019148680.tif 000006
【図４】
2019148680.tif 000007
【図５】
2019148680.tif 000008
【図６】
2019148680.tif 000009
【図７】
2019148680.tif 000010
【図８】
2019148680.tif 000011
【図９】
2019148680.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月5日(2019.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、前群、開口絞り、後群からなる光学系であって、
前記前群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、
前記１枚以上の正レンズのうち前記前群の最も物体側に配置された正レンズは正レンズＬｐであり、
前記１枚以上の負レンズのうち前記前群の最も像側に配置された負レンズは負レンズＬｎであり、
前記正レンズＬｐの焦点距離をｆＬｐ、前記負レンズＬｎの焦点距離をｆＬｎ、前記正レンズＬｐの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｐｓ、前記負レンズＬｎの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｎｓ、無限遠の合焦時における前記開口絞りから前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｒとするとき、
１．０＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜２．０
０．３５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．８５
−１０．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−３．０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記前群に含まれる全ての正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｐａｖｅとするとするとき、
１．８５＜Ｎｐａｖｅ＜２．００
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】
前記前群に含まれる全ての負レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値をＮｎａｖｅとするとき、
１．６０＜Ｎｎａｖｅ＜１．７５
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】
前記前群の焦点距離をｆｆとするとき、
０．１＜ｆＬｐ／ｆｆ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項５】
−１．８＜ｆＬｐ／ｆＬｎ＜−０．８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記前群の焦点距離をｆｆ、前記後群の焦点距離をｆｒとするとき、
０．１＜ｆｒ／ｆｆ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記前群、前記開口絞り、前記後群によって、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する複数のレンズ群を構成し、
前記複数のレンズ群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して物体側に移動する正の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置されフォーカシングに際して不動の正の屈折力の第２レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記前群、前記開口絞り、前記後群によって、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する複数のレンズ群を構成し、
前記複数のレンズ群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して物体側へ移動する正の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する正の屈折力の第２レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
０．０１＜ｆ１／ｆ２＜０．３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７または８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記前群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、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、負の屈折力の第４レンズを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の光学系は、  物体側から像側へ順に配置された、前群、開口絞り、後群からなる光学系であって、
前記前群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、
前記１枚以上の正レンズのうち前記前群の最も物体側に配置された正レンズは正レンズＬｐであり、
前記１枚以上の負レンズのうち前記前群の最も像側に配置された負レンズは負レンズＬｎであり、
前記正レンズＬｐの焦点距離をｆＬｐ、前記負レンズＬｎの焦点距離をｆＬｎ、前記正レンズＬｐの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｐｓ、前記負レンズＬｎの物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＤｎｓ、無限遠の合焦時における前記開口絞りから前記後群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤｓｒとするとき、
１．０＜ｆＬｐ／Ｄｐｓ＜２．０
０．３５＜Ｄｐｓ／Ｄｓｒ＜０．８５
−１０．０＜ｆＬｎ／Ｄｎｓ＜−３．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の光学系は、物体から像側に順に配置された、前群、開口絞り、後群から成る。具体的には物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前群
は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有する。 
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
実施例１乃至３の光学系は、前群ＬＦ、開口絞りＳＰ、後群ＬＲから成る。フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する複数のレンズ群を有する。  複数のレンズ群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して物体側に移動する正の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して不動の正の屈折力の第２レンズ群からなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
実施例４の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、前群ＬＦ、開口絞りＳＰ、後群ＬＲからなる。フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する複数のレンズ群を有する。複数のレンズ群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して物体側へ移動する正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、該第１レンズ群Ｌ１の像側に配置され無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して像側に移動する正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２からなる。