JP5458830B2

JP5458830B2 - 光学系、撮像装置、光学系の製造方法

Info

Publication number: JP5458830B2
Application number: JP2009270549A
Authority: JP
Inventors: 悟柴田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP2011112957A

Description

本発明は、光学系、撮像装置、光学系の製造方法に関する。

従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適したインナーフォーカス式の光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平３−２００９０９号公報

しかしながら、従来のインナーフォーカス式の光学系やリアフォーカス式の光学系は、合焦レンズ群で発生する収差のため、近距離物体合焦時に良好な光学性能を維持することが困難であった。
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を有する光学系、撮像装置、光学系の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系を提供する。
０．５０＜（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＜２．８０（単位：ｍｍ）
ただし、
ｋ：前記可変絞りの無限遠物体合焦時の絞り径と近距離物体合焦時の絞り径との差
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離
また本発明は、
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系を提供する。
２．００＜ｆＰ／ｆＦ＜３.７０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離
また本発明は、
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系を提供する。
１．７６ ≦ ｆＰ／ｆ＜２．８０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系全体の焦点距離
また本発明は、
前記光学系を備えたことを特徴とする撮像装置を提供する。
また本発明は、
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有する光学系の製造方法であって、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを配置し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行うようにし、
前記光学系が以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする光学系の製造方法を提供する。
０．５０＜（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＜２．８０（単位：ｍｍ）
ただし、
ｋ：前記可変絞りの無限遠物体合焦時の絞り径と近距離物体合焦時の絞り径との差
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離

本発明によれば、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を有する光学系、撮像装置、光学系の製造方法を提供することができる。

本願の第１実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.11197）の諸収差図である。本願の第２実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第２実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.11291）の諸収差図である。本願の第３実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第３実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.13080）の諸収差図である。本願の第４実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第４実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.11192）の諸収差図である。本願の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。本願の光学系の製造方法を示す図である。

以下、本願の光学系、撮像装置、光学系の製造方法について説明する。
本願の光学系は、物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有することを特徴とする。
このような構成により、合焦時に本願の光学系に余分に入射する光線によって生じるコマ収差を補正することができ、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を実現することができる。また本願の光学系は、合焦時に正レンズ群が固定であるため、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して球面収差の変動を小さくすることができる。また本願の光学系は、前記物体側に凹のレンズ面が空気と接しているため、像面湾曲を良好に補正することができる。

また本願の光学系は、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．５０＜（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＜３．００（単位：ｍｍ）
ただし、
ｋ：前記可変絞りの無限遠物体合焦時の絞り径と近距離物体合焦時の絞り径との差
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離

条件式（１）は、可変絞りの絞り径を規定するための条件式である。
本願の光学系の条件式（１）の対応値が下限値を下回ると、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して像面湾曲の変動が大きくなる。また、可変絞りの絞り径の変化が小さくなり、コマ収差を可変絞りで適切にカットすることができなくなってしまうため好ましくない。なお、条件式（１）の下限値を０．８０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。
一方、本願の光学系の条件式（１）の対応値が上限値を上回ると、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して球面収差の変動が大きくなる。また、軸外の光量が減少してしまうため好ましくない。なお、条件式（１）の上限値を２．８０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

また本願の光学系は、前記正レンズ群中の最も物体側のレンズ面が物体側に凸であることが望ましい。この構成により、無限遠物体から近距離物体への合焦に際してコマ収差を補正し、良好な光学性能を得ることができる。
また本願の光学系は、前記正レンズ群が少なくとも２つの正レンズを有することが望ましい。この構成により、無限遠物体から近距離物体への合焦に際してコマ収差を補正し、良好な光学性能を得ることができる。

また本願の光学系は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）１．８０＜ｆＰ／ｆＦ＜３.７０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離

条件式（２）は、正レンズ群の焦点距離と合焦レンズ群の焦点距離を規定するための条件式である。本願の光学系が条件式（２）を満足することにより、無限遠物体から近距離物体への合焦に際する像面湾曲の変動を小さくすることができ、また合焦レンズ群の移動量を小さくすることができる。
本願の光学系の条件式（２）の対応値が下限値を下回ると、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して合焦レンズ群の移動量が大きくなり過ぎるため好ましくない。また、球面収差が悪化するため好ましくない。なお、条件式（２）の下限値を２．００に設定することで、当該合焦レンズ群の移動量がより小さくなり、本願の効果をより確実なものとすることができる。
一方、本願の光学系の条件式（２）の対応値が上限値を上回ると、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して像面湾曲の変動が大きくなってしまうため好ましくない。なお、条件式（２）の上限値を３．５０に設定することで、当該像面湾曲の変動がより小さくなり、本願の効果をより確実なものとすることができる。

また本願の光学系は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）１．４０＜ｆＰ／ｆ＜２．８０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系全体の焦点距離

条件式（３）は、正レンズ群の焦点距離と本願の光学系全体の焦点距離を規定するための条件式である。本願の光学系が条件式（３）を満足することにより、本願の光学系の焦点距離を所定値に設定したとき、像面湾曲や球面収差等の諸収差を良好に補正することができ、高い結像性能を達成することができる。
本願の光学系の条件式（３）の対応値が下限値を下回ると、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して合焦レンズ群の移動量が大きくなり過ぎる。また、球面収差の変動を良好に補正することができなくなってしまうため好ましくない。なお、条件式（３）の下限値を１．６０に設定することで、当該合焦レンズ群の移動量がより小さくなる。また、球面収差の変動をより良好に補正することができ、本願の効果をより確実なものとすることができる。
一方、本願の光学系の条件式（３）の対応値が上限値を上回ると、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して像面湾曲の変動が大きくなってしまうため好ましくない。なお、条件式（３）の上限値を２．６０に設定することで、本願の効果をより確実なものとすることができる。

また本願の光学系は、前記正レンズ群と前記合焦レンズ群との間、又は前記合焦レンズ群中に、開口絞りを備えていることが望ましい。この構成により、球面収差を良好に補正することができる。
また本願の光学系は、前記開口絞りが、前記可変絞りと別体に設けられていることが望ましい。この構成により、可変絞りをより物体側に配置することができるため、近距離物体合焦時のコマ収差を良好に補正することができる。
以上、本願によれば、高い結像性能を有するインナーフォーカス式の光学系を実現することができる。
また本願の撮像装置は、上述した構成の光学系を備えたことを特徴とする。これにより、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を有する撮像装置を実現することができる。

また本願の光学系の製造方法は、物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有する光学系の製造方法であって、前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを配置し、前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行うようにすることを特徴とする。
これにより、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を有する光学系を製造することができる。

以下、本願の数値実施例に係る光学系を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本願の第１実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、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。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、可変絞りＳと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３とからなる。ここで、可変絞りＳは合焦時に第２レンズ群Ｇ２の移動に伴って絞り径が変化する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、開口絞りＡＳと、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凹形状の負レンズＬ２３と両凸形状の正レンズＬ２４との接合レンズと、非球面を備えた両凸形状の正レンズＬ２５とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１のみからなる。
本実施例に係る光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って物体側へ移動させることによって行われる。

以下の表１に、本願の第１実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
表１において、ｆは焦点距離、ＢＦはバックフォーカスを示す。
[面データ]において、面番号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はレンズ面の間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、可変は可変の面間隔、(絞りＳ)は可変絞りＳ、(絞りＡＳ)は開口絞りＡＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ示している。なお、曲率半径ｒ＝∞は平面を示し、空気の屈折率ｎｄ＝1.00000の記載は省略している。また、レンズ面が非球面である場合には面番号に＊印を付して曲率半径ｒの欄には近軸曲率半径を示している。

［非球面データ］には、［面データ］に示した非球面について、その形状を次式で表した場合の非球面係数及び円錐定数を示す。
ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／［１＋｛１−Ｋ（ｈ／ｒ）^２｝^１／２］
＋Ａ4ｈ^４＋Ａ6ｈ^６＋Ａ8ｈ^８＋Ａ10ｈ^１０
ここで、ｘは光軸から垂直方向の高さｈにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離（サグ量）、Ｋを円錐定数、Ａ4,Ａ6,Ａ8,Ａ10を非球面係数、ｒを基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）とする。また、「E−n」（n：整数）は「×10^-n」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10^-5」を示す。

［各種データ］において、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位：「°」）、Ｙは像高、ＴＬは光学系全長、ｄi（i：整数）は第i面の可変の面間隔、βは倍率をそれぞれ示す。
ここで、表１に掲載されている焦点距離ｆや曲率半径ｒ、及びその他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかしながら光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
なお、以上に述べた表１の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いるものとする。

（表１）第１実施例
[面データ]
面番号ｒｄｎｄ νｄ
物面 ∞
1 45.99366 11.40 1.61800 63.38
2 966.3776 4.10
3(絞りＳ) ∞ -4.00
4 44.8865 7.60 1.79500 45.30
5 68.7000 3.60
6 399.9117 2.30 1.68893 31.06
7 30.0330 可変
8 48.8379 3.00 1.80400 46.58
9 67.9752 3.50
10(絞りＡＳ) ∞ 5.40
11 -32.7637 1.50 1.62000 36.30
12 504.9462 2.30
13 -63.0686 1.40 1.60342 38.00
14 68.3429 7.90 1.80400 46.58
15 -39.7425 0.10
16 78.3106 3.50 1.77250 49.61
＊17 -234.8642 可変
18 -200.0000 1.50 1.79500 45.30
19 -270.5104 ＢＦ
像面 ∞

［非球面データ］
第１７面
Ｋ＝ 1
Ａ4 ＝ 1.22380E-06
Ａ6 ＝ -3.45170E-10
Ａ8 ＝ 2.45990E-12
Ａ10 ＝ -2.02760E-15

［各種データ］
ｆ 85.0
ＦＮＯ 1.46
２ω 28.38
Ｙ 21.60
ＴＬ 115.45
ＢＦ 38.12

無限遠物体合焦時近距離物体合焦時
ｆ又はβ 85.00 -0.11197
ｄ0 ∞ 734.55
ｄ7 20.66 10.66
ｄ17 1.57 11.58
ＢＦ 38.12 38.12
可変絞り径 φ53.9 φ49.6

［レンズ群データ］
群始面ｆ
1 1 184.9586
2 8 63.1877
3 18 -974.3274

［条件式対応値］
（１）（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＝ 1.47
（２）ｆＰ／ｆＦ＝ 2.93
（３）ｆＰ／ｆ＝ 2.18

図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.11197）の諸収差図である。
各諸収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角（単位：「°」）、ＮＡは開口数、Ｈ０は物体高をそれぞれ示す。また、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。非点収差図の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の諸収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。
図２（ａ）、（ｂ）より、本実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

（第２実施例）
図３は、本願の第２実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＡＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、可変絞りＳと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３とからなる。ここで、可変絞りＳは合焦時に第２レンズ群Ｇ２の移動に伴って絞り径が変化する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凹形状の負レンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とからなる。
本実施例に係る光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って物体側へ移動させることによって行われる。
以下の表２に、本願の第２実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表２）第２実施例
[面データ]
面番号ｒｄｎｄ νｄ
物面 ∞
1 46.6182 11.80 1.61800 63.38
2 514.6767 3.10
3(絞りＳ) ∞ -3.00
4 43.6381 7.65 1.88300 40.77
5 65.2791 4.88
6 243.6870 2.20 1.71736 29.52
7 27.6140 可変
8(絞りＡＳ) ∞ 1.50
9 77.8547 3.10 1.75500 52.29
10 -550.8253 1.90
11 -73.4239 1.50 1.60342 38.00
12 6132.3651 4.20
13 -33.8218 1.50 1.62004 36.30
14 48.6492 2.90 1.77250 49.61
15 113.7820 2.80
16 -355.5077 3.70 1.80400 46.58
17 -48.2338 0.10
18 119.1128 4.20 1.79500 45.30
20 -76.7503 ＢＦ
像面 ∞

［各種データ］
ｆ 85.0
ＦＮＯ 1.45
２ω 28.56
Ｙ 21.60
ＴＬ 114.86
ＢＦ 40.79263

無限遠物体合焦時近距離物体合焦時
ｆ又はβ 85.00 -0.11291
ｄ0 ∞ 735.14
ｄ7 20.03 9.31
ＢＦ 40.79 51.51
可変絞り径 φ58.8 φ50.8

［レンズ群データ］
群始面ｆ
1 1 202.76470
2 9 63.77360

［条件式対応値］
（１）（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＝ 2.50
（２）ｆＰ／ｆＦ＝ 3.18
（３）ｆＰ／ｆ＝ 2.39

図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第２実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.11291）の諸収差図である。
図４（ａ）、（ｂ）より、本実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

（第３実施例）
図５は、本願の第３実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＡＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、可変絞りＳと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３とからなる。ここで、可変絞りＳは合焦時に第２レンズ群Ｇ２の移動に伴って絞り径が変化する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４とからなる。
本実施例に係る光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って物体側へ移動させることによって行われる。
以下の表３に、本願の第３実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表３）第３実施例
[面データ]
面番号ｒｄｎｄ νｄ
物面 ∞
1 46.4680 10.00 1.67000 57.36
2 706.2372 2.00
3(絞りＳ) ∞ 3.00
4 38.2666 7.50 1.67790 55.43
5 65.3212 2.50
6 540.1950 3.00 1.68893 31.06
7 26.2226 10.00
8(絞りＡＳ) ∞ 可変
9 -30.5392 3.00 1.71736 29.52
10 -74.7485 4.00
11 -60.2865 4.50 1.79500 45.30
12 -39.5989 0.20
13 138.8166 4.50 1.77250 49.61
14 -115.6586 0.20
15 300.0000 3.00 1.69680 55.52
16 -1947.7371 ＢＦ
像面 ∞

［各種データ］
ｆ 104.02
ＦＮＯ 1.98
２ω 23.48
Ｙ 21.60
ＴＬ 127.09
ＢＦ 44.44

無限遠物体合焦時近距離物体合焦時
ｆ又はβ 104.02 -0.13080
ｄ0 ∞ 753.1246
ｄ8 25.25 8.25
ＢＦ 44.44 61.44
可変絞り径 φ50.3 φ47.6

［レンズ群データ］
群始面ｆ
1 1 182.9317
2 9 78.1637

［条件式対応値］
（１）（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＝ 1.15
（２）ｆＰ／ｆＦ＝ 2.34
（３）ｆＰ／ｆ＝ 1.76

図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第３実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.13080）の諸収差図である。
図６（ａ）、（ｂ）より、本実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

（第４実施例）
図７は、本願の第４実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、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。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、開口絞りの機能を備えた可変絞りＳとからなる。ここで、開口絞りの機能を備えた可変絞りＳは、合焦時に第２レンズ群Ｇ２の移動に伴って絞り径が変化するものであり、かつ上記各実施例における開口絞りＡＳの役割を果たすものである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凹形状の負レンズＬ２３と両凸形状の正レンズＬ２４との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２５とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、非球面を備えており物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１のみからなる。
本実施例に係る光学系において、無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って物体側へ移動させることによって行われる。
以下の表４に、本願の第４実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表４）第４実施例
[面データ]
面番号ｒｄｎｄ νｄ
物面 ∞
1 45.62476 11.40 1.61800 63.38
2 771.86591 0.10
3 44.24916 7.60 1.79500 45.30
4 68.70000 3.80
5 351.81217 2.30 1.68893 31.06
6 29.06639 9.20
7(絞りＳ) ∞ 可変
8 42.02466 3.00 1.80400 46.58
9 53.00000 7.00
10 -32.13117 1.50 1.62004 36.30
11 -2654.01590 2.40
12 -61.40272 1.40 1.60342 38.00
13 71.65077 7.90 1.78800 47.38
14 -39.01680 0.10
15 75.80650 3.50 1.77250 49.61
16 -234.86422 可変
＊17 -200.00000 1.50 1.79500 45.30
18 -278.26680 ＢＦ
像面 ∞

［非球面データ］
第１７面
Ｋ＝ 1
Ａ4 ＝ 1.33160E-06
Ａ6 ＝ 3.23330E-10
Ａ8 ＝ -5.65620E-13
Ａ10 ＝ 2.14010E-15

［各種データ］
ｆ 85.0
ＦＮＯ 1.44
２ω 28.46
Ｙ 21.60
ＴＬ 115.73
ＢＦ 38.12

無限遠物体合焦時近距離物体合焦時
ｆ又はβ 85.00 -0.11192
ｄ0 ∞ 733.50
ｄ7 13.32 3.69
ｄ16 1.57 11.20
ＢＦ 38.12 38.12
可変絞り径 φ37.6 φ31.6

［レンズ群データ］
群始面ｆ
1 1 185.2229
2 8 61.6394
3 17 -902.0878

［条件式対応値］
（１）（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＝ 2.00
（２）ｆＰ／ｆＦ＝ 3.00
（３）ｆＰ／ｆ＝ 2.18

図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第４実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時の諸収差図、近距離物体合焦時（β＝-0.11192）の諸収差図である。
図８（ａ）、（ｂ）より、本実施例に係る光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

上記各実施例によれば、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を有する光学系を実現することができる。ここで、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の内容は、本願の光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
本願の光学系の数値実施例として２群又は３群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成（例えば、４群等）の光学系を構成することもできる。具体的には、本願の光学系の最も物体側や最も像面側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、空気間隔で分離された少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、本願の光学系は、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うために、レンズ群の一部、１つのレンズ群全体、又は複数のレンズ群を合焦レンズ群として光軸方向へ移動させる構成としてもよい。特に、第２レンズ群の少なくとも一部を合焦レンズ群とすることが好ましい。また、斯かる合焦レンズ群は、オートフォーカスに適用することも可能であり、オートフォーカス用のモータ、例えば超音波モータ等による駆動にも適している。
また、本願の光学系において、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振レンズ群として光軸に垂直な成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動（揺動）させることで、手ブレによって生じる像ブレを補正する構成とすることもできる。特に、本願の光学系では第２レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。

また、本願の光学系を構成するレンズのレンズ面は、球面又は平面としてもよく、或いは非球面としてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防ぐことができるため好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないため好ましい。レンズ面が非球面の場合、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、又はガラス表面に設けた樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでもよい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）或いはプラスチックレンズとしてもよい。

また、本願の光学系を構成するレンズのレンズ面に、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。
また、本願の光学系は、第１レンズ群が正のレンズ成分を２つと負のレンズ成分を１つ有することが好ましい。また、第１レンズ群はこれらのレンズ成分を、物体側から正正負の順に空気間隔を介在させて配置することが好ましい。
また、本願の光学系は、第２レンズ群が正のレンズ成分を２つと負のレンズ成分を１つ有することが好ましい。

次に、本願の光学系を備えたカメラを図９に基づいて説明する。
図９は、本願の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
本カメラ１は、図９に示すように撮影レンズ２として上記第１実施例に係る光学系を備えたデジタル一眼レフカメラである。
本カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、クイックリターンミラー３を介して焦点板４に結像される。そして焦点板４に結像されたこの光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ６を介して正立像として観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、不図示の被写体からの光は撮像素子７へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子７によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。
以上の構成により、上記第１実施例に係る光学系を撮影レンズ２として搭載した本カメラ１は、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を実現することができる。なお、上記第２〜第４実施例に係る光学系を撮影レンズ２として搭載したカメラを構成しても上記カメラ１と同様の効果を奏することができる。

以下、本願の光学系の製造方法の概略を図１０に基づいて説明する。
図１０は、本願の光学系の製造方法を示す図である。
本願の光学系の製造方法は、物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有する光学系の製造方法であって、図１０に示す各ステップＳ１，Ｓ２を含むものである。
ステップＳ１：物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを配置した円筒状の鏡筒内に、前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを配置する。
ステップＳ２：合焦レンズ群に公知の移動機構を設ける等することで、合焦レンズ群を光軸に沿って移動させて無限遠物体から近距離物体への合焦を行うようにする。
斯かる本願の光学系の製造方法によれば、無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時まで良好な光学性能を有する光学系を製造することができる。

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群（合焦レンズ群）
Ｇ３第３レンズ群
ＡＳ開口絞り
Ｓ可変絞り
Ｉ像面

Claims

物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
０．５０＜（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＜２．８０（単位：ｍｍ）
ただし、
ｋ：前記可変絞りの無限遠物体合焦時の絞り径と近距離物体合焦時の絞り径との差
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
２．００＜ｆＰ／ｆＦ＜３.７０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に配置されており前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
１．７６ ≦ ｆＰ／ｆ＜２．８０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系全体の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学系。
０．５０＜（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＜３．００（単位：ｍｍ）
ただし、
ｋ：前記可変絞りの無限遠物体合焦時の絞り径と近距離物体合焦時の絞り径との差
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の光学系。
１．８０＜ｆＰ／ｆＦ＜３.７０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学系。
１．４０＜ｆＰ／ｆ＜２．８０
ただし、
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系全体の焦点距離
前記正レンズ群中の最も物体側のレンズ面が物体側に凸であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
前記正レンズ群が少なくとも２つの正レンズを有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系。
前記正レンズ群と前記合焦レンズ群との間、又は前記合焦レンズ群中に、開口絞りを備えていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
前記開口絞りは、前記可変絞りと別体に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系を備えたことを特徴とする撮像装置。
物体側から順に、合焦の際に固定である正の屈折力を有する正レンズ群と、空気と接しており物体側に凹のレンズ面を少なくとも１つ有する合焦レンズ群とを有する光学系の製造方法であって、
前記物体側に凹のレンズ面よりも物体側に前記合焦レンズ群の移動に伴って絞り径が変化する可変絞りを配置し、
前記合焦レンズ群を光軸に沿って移動させることによって無限遠物体から近距離物体への合焦を行うようにし、
前記光学系が以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする光学系の製造方法。
０．５０＜（ｋ・ｆＦ）／ｆＰ＜２．８０（単位：ｍｍ）
ただし、
ｋ：前記可変絞りの無限遠物体合焦時の絞り径と近距離物体合焦時の絞り径との差
ｆＰ：前記正レンズ群の焦点距離
ｆＦ：前記合焦レンズ群の焦点距離