JP7238701B2 - 光学系および光学装置 - Google Patents

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本発明は、光学系および光学装置に関する。
Ｆ値が小さい広角レンズとして、第２レンズ群以降のレンズ群（後群）を物体側に繰り出すことで無限遠から近距離への合焦を行う広角レンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような明るい広角レンズでは、高速なフォーカシングと高い光学性能の両立が求められている。
特開２０１７－１５９４１号公報
第１の光学系は、光軸上に並んで配置された、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群とを含む複数のレンズ群からなり、第２合焦レンズ群は第１合焦レンズ群よりも像面側に配置され、第１合焦レンズ群は、正の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って像面側に移動し、第２合焦レンズ群は、負の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って物体側に移動し、複数のレンズ群のうち第１合焦レンズ群よりも物体側のレンズ全体からなる先行レンズ群は、負の屈折力を有し、複数のレンズ群のうち第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群との間のレンズ全体からなる中間レンズ群は、正の屈折力を有し、複数のレンズ群のうち第２合焦レンズ群よりも像面側のレンズ全体からなるレンズ群は、正または負の屈折力を有し、以下の条件式を満足する。
－１．００＜ＭＦ２／ＭＦ１＜０．００
０．８０＜ｆＡ／ｆ＜２．００
但し、
ＭＦ１：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の第１合焦レンズ群の移動量
ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の第２合焦レンズ群の移動量
（移動量は、像面側への移動を正の値で表す。）
ｆＡ：中間レンズ群の合成焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離
第２の光学系は、光軸上に並んで配置された、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群とを含む複数のレンズ群からなり、第２合焦レンズ群は第１合焦レンズ群よりも像面側に配置され、第１合焦レンズ群は、正の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って像面側に移動し、第２合焦レンズ群は、負の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って物体側に移動し、複数のレンズ群のうち第１合焦レンズ群よりも物体側のレンズ全体からなる先行レンズ群は、負の屈折力を有し、複数のレンズ群のうち第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群との間のレンズ全体からなる中間レンズ群は、正の屈折力を有し、複数のレンズ群のうち第２合焦レンズ群よりも像面側のレンズ全体からなるレンズ群は、正または負の屈折力を有し、以下の条件式を満足する。
－１．００＜ＭＦ２／ＭＦ１＜０．００
０．５０＜ｆＦ２／ｆＲ＜２．００
但し、
ＭＦ１：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の第１合焦レンズ群の移動量
ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の第２合焦レンズ群の移動量
（移動量は、像面側への移動を正の値で表す。）
ｆＦ２：第２合焦レンズ群の焦点距離
ｆＲ ：第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
光学機器は、上記光学系を搭載して構成される。
実施例１に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 実施例１に係る光学系の諸収差図であり、（Ａ）は無限遠物体合焦時、（Ｂ）は至近距離物体合焦時の諸収差を示す。 実施例２に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 実施例２に係る光学系の諸収差図であり、（Ａ）は無限遠物体合焦時、（Ｂ）は至近距離物体合焦時の諸収差を示す。 実施例３に係る光学系のレンズ構成を示す図である。 実施例３に係る光学系の諸収差図であり、（Ａ）は無限遠物体合焦時、（Ｂ）は至近距離物体合焦時の諸収差を示す。 光学装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成を示す図である。 光学系の製造方法を示すフローチャートである。
図７に、光学装置の一実施形態であるデジタルカメラの概略構成を示す。デジタルカメラ１は、本体２と本体２に着脱可能な撮影レンズ３により構成される。本体２は、撮像素子４と、デジタルカメラの動作を制御する本体制御部（不図示）と、液晶操作画面５を備える。撮影レンズ３は、複数のレンズ群からなる光学系ＯＬと、各レンズ群の位置を制御するレンズ位置制御機構（不図示）を備える。レンズ位置制御機構は、レンズ群の位置を検出するセンサ、レンズ群を光軸に沿って前後に移動させるモーター、モーターを駆動する制御回路などにより構成される。
被写体からの光は、撮影レンズ３の光学系ＯＬにより集光されて、撮像素子４の像面Ｉ上に到達する。像面Ｉに到達した被写体からの光は、撮像素子４により光電変換され、デジタル画像データとして不図示のメモリに記録される。メモリに記録されたデジタル画像データは、ユーザの操作に応じて液晶画面５に表示される。以下、光学系ＯＬについて、詳細に説明する。
一実施形態における光学系は、光軸上に並んで配置された、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群とを含む複数のレンズ群からなり、第２合焦レンズ群は、第１合焦レンズ群よりも像面側に配置される。第１合焦レンズ群は、正の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って像面側に移動し、第２合焦レンズ群は、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って物体側に移動し、以下の条件式を満足する。以下の条件式において、移動量は、像面側への移動を正の値で表す。
－１．００＜ＭＦ２／ＭＦ１＜０．００ ・・・（１）
但し、
ＭＦ１：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の、第１合焦レンズ群の移動量
ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の、第２合焦レンズ群の移動量
条件式（１）は、無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の、２つの合焦レンズ群の移動量のバランスを規定するものである。この条件式（１）を満足することで、高速なフォーカシングと高い近距離性能の両方を実現することができる。なお、本明細書において、「至近距離」とは最短撮影距離（至近端）であり、至近距離物体合焦状態は、至近端にある物体に合焦した状態を意味するものとする。
本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１）の上限値は、より小さな値、例えば－０．０５、－０．１０、－０．１５、－０．２０、－０．２５、－０．３０、－０．３３または－０．３５とすることが好ましい。また、条件式（１）の対応値が下限値－１．００を下回ると、第２合焦レンズ群の移動量が相対的に大きくなり、フォーカシングの高速化や合焦時の収差変動を抑制することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１）の下限値を、より大きな値、例えば－０．９０、－０．８０、－０．７０、－０．６５、－０．６０、－０．５５、－０．５０、または－０．４６とすることが好ましい。
本実施形態の光学系は、上記構成で上記条件式を満たすことにより、高速なフォーカシングを実現するとともに、高い近距離性能を達成することができる。
上記光学系は、第１合焦レンズ群の物体側に、少なくとも１枚のレンズを含む先行レン
ズ群を有し、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．５０＜（－ｆ１）／ｆ＜１．５０ ・・・（２）
但し、
ｆ１：先行レンズ群の焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離
条件式（２）は、第１合焦レンズ群よりも物体側にあるレンズ群の焦点距離と、光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離との比を規定するものである。この条件式（２）を満足することで、光学系全体を小型化することができ、また合焦時の収差変動を抑え高い光学性能を達成することができる。
条件式（２）の対応値が上限値１．５０を上回ると、第１合焦レンズ群よりも物体側にあるレンズ群のパワーが弱くなり、光学系を大きくしなければならなくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２）の上限値を、より小さな値、例えば１．４０、１．３０、１．２０、１．１０または１．０８とすることが好ましい。
条件式（２）の対応値が下限値０．５０を下回ると、第１合焦レンズ群よりも物体側にあるレンズ群のパワーが強くなりすぎ、像面湾曲などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２）の下限値を、より大きな値、例えば０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、０．９５、０．９８または１．００とすることが好ましい。
上記光学系は、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群の間に、少なくとも１枚のレンズを含む中間レンズ群を有し、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．８０＜ｆＡ／ｆ＜２．００ ・・・（３）
但し、
ｆＡ：中間レンズ群の合成焦点距離
ｆ ：光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離
条件式（３）は、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群の間にある中間レンズ群の合成焦点距離と、光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離との比を規定するものである。この条件式（３）を満足することで、中間レンズ群は本実施形態の効果を達成するのに十分なパワーを持つことができる。
条件式（３）の対応値が上限値２．００を上回ると、中間レンズ群のパワーが弱くなりすぎ、コマ収差などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（３）の上限値を、より小さな値、例えば１．９０、１．８０、１．７０、１．６５、１．６０、１．５８または１．５５とすることが好ましい。
条件式（３）の対応値が下限値０．８０を下回ると、中間レンズ群のパワーが強くなりすぎ、近距離物体への合焦時に十分な光学性能を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（３）の下限値を、より大きな値、例えば０．９０、０．９５、１．００、１．０５、１．１０、１．１５、１．２０、または１．２５とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．００＜ｆ／（－ｆＲ）＜０．５０ ・・・（４）
但し、
ｆ ：無限遠物体合焦時の光学系の焦点距離
ｆＲ：第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
条件式（４）は、第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離と、無限遠物体合焦時の光学系の焦点距離との比を規定するものである。第２合焦レンズ群以降のレンズ群とは、第２合焦レンズ群と第２合焦レンズ群の像面側に連なるレンズ群からなる一連のレンズ群である。この条件式（４）は、像面付近のレンズ群が負のパワーを有し、バックフォーカスの短いミラーレスの光学系が満たす条件を示している。
条件式（４）の対応値が上限値０．５０を上回ると、第２合焦レンズ群以降のレンズ群が強い負のパワーを有することとなり、コマ収差などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（４）の上限値を、より小さな値、例えば０．４８、０．４５、０．４３、０．４０、０．３８、０．３５、または０．３３とすることが好ましい。
条件式（４）の対応値が下限値０．００を下回ると、第２合焦レンズ群以降のレンズ群が正のパワーを有することとなり、光学系全体が大型化する。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（４）の下限値を、より大きな値、例えば０．０５、０．１０、０．１３、０．１５、０．１８、０．２０、または０．２２とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
－１．００＜（Ｌ１Ｒ２－Ｌ１Ｒ１）／（Ｌ１Ｒ２＋Ｌ１Ｒ１）＜０．００・・・（５）
但し、
Ｌ１Ｒ１：前記光学系の中で最も物体側に配置されたレンズの、物体側の面の曲率半径
Ｌ１Ｒ２：前記最も物体側に配置されたレンズの、像面側の面の曲率半径
条件式（５）は、光学系を構成する複数のレンズ群の中で最も物体側に配置されるレンズの、シェイプファクターを規定するものであり、最も物体側に配置されるレンズが物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを意味している。
条件式（５）の対応値が上限値０．００を上回ると、像面湾曲などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（５）の上限値を、より小さな値、例えば－０．１０、－０．２０、－０．３０または－０．４０とすることが好ましい。
条件式（５）の対応値が下限値－１．００を下回ると、コマ収差などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（５）の下限値を、より大きな値、例えば－０．９５、－０．９０、－０．８８、－０．８５、－０．８３、－０．８０、－０．７８、または－０．７５とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
－０．５０＜（ＬｅＲ２－ＬｅＲ１）／（ＬｅＲ２＋ＬｅＲ１）＜０．５０・・・（６）
但し、
ＬｅＲ１：前記光学系の中で最も像面側に配置されたレンズの、物体側の面の曲率半径
ＬｅＲ２：前記最も像面側に配置されたレンズの、像面側の面の曲率半径
条件式（６）は、光学系を構成する複数のレンズ群の中で最も像面側に配置されたレンズの、シェイプファクターを規定するものであり、その最も像面に近いレンズが像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズまたは負メニスカスレンズであることを示している。
条件式（６）の対応値が上限値０．５０を上回ると、上記レンズは強い凹レンズになり
、像面湾曲などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（６）の上限値を、より小さな値、例えば０．４０、０．３５、０．３０、０．２５、０．２０、０．１８、０．１５、または０．１２とすることが好ましい。
条件式（６）の対応値が下限値－０．５０を下回ると、、上記レンズは強い凸レンズになり、バックフォーカス長が伸びて光学系が大きくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（６）の下限値を、より大きな値、例えば－０．４０、－０．３５、－０．３０、－０．２５．－０．２０、－０．１５、または－０．１０とすることが好ましい。
また、上記光学系は、上述した構成をとることにより、以下の条件式（７）を満足するものとなる。
６０．００°＜２ω＜１３０．００° ・・・（７）
但し、２ω：光学系の無限遠物体合焦時の全画角
条件式（７）は、光学系の無限遠物体合焦時の全画角を規定するものであり、この光学系が広角レンズであることを示している。条件式（７）の上限値は、各条件式の対応値の範囲を調整することで、より小さな値、例えば１２５．００°、１２０．００°、１１５．００°、１１０．００°、１０５．００°、または１００．００°とすることができる。また、条件式（７）の下限値は、各条件式の対応値の範囲を調整することで、より大きな値、例えば６５．００°、７０．００°、７５．００°、または８０．００°とすることができる。
上記光学系は、さらに以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
１．２０＜ＦＮＯ＜３．００ ・・・（８）
但し、ＦＮＯ：光学系の無限遠物体合焦時のＦナンバー
条件式（８）は、光学系の無限遠物体合焦時のＦナンバーを規定するものであり、この光学系がＦ値の小さい明るいレンズであることを意味している。条件式（８）の上限値は、各条件式の対応値の範囲を絞り込むことで、より小さな値、例えば２．８０、２．６０、２．４０、２．２０または２．００とすることができる。また、条件式（８）の下限値は、各条件式の対応値の範囲を絞り込むことで、より大きな値、例えば１．３０、１．４０、１．５０、１．６０または１．７０とすることができる。
また、上記光学系は、光軸上に前記複数のレンズ群と並んで配置された開口絞りを有し、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
０．４０＜ＳＴＬ／ＴＬ＜０．６５ ・・・（９）
但し、
ＳＴＬ：無限遠物体合焦時の開口絞りから像面までの光軸上の距離
ＴＬ ：前記光学系の全長
条件式（９）は、開口絞りから像面までの光軸上の距離と、光学系の全長との比を規定するものであり、開口絞りの位置の適正な範囲を示している。
条件式（９）の対応値が上限値０．６５を上回ると、開口絞りが像面から遠くなりすぎて、周辺光量を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（９）の上限値を、より小さな値、例えば０．６２、０．６０、０．５８または０．５６とすることが好ましい。
条件式（９）の対応値が下限値０．４０を下回ると、開口絞りが光学系の最も物体寄りに位置する第１レンズから遠くなりすぎて、周辺光量を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（９）の下限値を、より大きな値、例えば０．４２、０．４４、０．４６、または０．４８とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
０．０８０＜ＢＦ／ＴＬ＜０．２００ ・・・（１０）
但し、
ＢＦ ：光学系のバックフォーカス
ＴＬ ：光学系の全長
条件式（１０）は、光学系のバックフォーカスと光学系の全長との比を規定するものであり、この光学系がミラーレスの光学系であることを意味している。
条件式（１０）の対応値が上限値０．２００を上回ると、光学系の全長が短くなりすぎて、諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１０）の上限値を、より小さな値、例えば０．１９０、０．１８０、０．１７０、０．１６０または０．１５０とすることが好ましい。
条件式（１０）の対応値が下限値０．０８０を下回ると、光学系の全長が長くなり、光学系を小型化することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１０）の下限値を、より大きな値、例えば０．０９０、０．１００、０．１１０、０．１２０または０．１３０とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
０．００＜ｆＦ１／（－ｆＦ２）＜１．５０ ・・・（１１）
但し、
ｆＦ１ ：第１合焦レンズ群の焦点距離
ｆＦ２ ：第２合焦レンズ群の焦点距離
条件式（１１）は、第１合焦レンズ群の焦点距離と第２合焦レンズ群の焦点距離の比を規定するものであり、２つの合焦レンズ群の焦点距離の適切なバランスを表している。
条件式（１１）の対応値が上限値１．５０を上回ると、第１合焦レンズ群のパワーが相対的に弱くなり、近距離物体への合焦時に十分な光学性能を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１１）の上限値を、より小さな値、例えば１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、１．００または０．９０とすることが好ましい。また、第１合焦レンズ群のパワーが強くなりすぎても、近距離物体への合焦時に十分な光学性能を確保することが難しくなるため、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１１）の下限値を、より大きな値、例えば０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、または０．４０とすることが好ましい。
また、上記光学系は、さらに以下の条件式（１２）を満足することが好ましい。
－０．３０＜１／βＦ１＜０．９５・・・（１２）
但し、
βＦ１：第１合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
条件式（１２）は、第１合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率を規定するものである。この条件式（１２）を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑え、全域に亘り高い光学性能を達成することがで
きる。
条件式（１２）の対応値が上限値０．９５を上回ると、合焦の際に諸収差の変動を抑えにくくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１２）の上限値を、より小さな値、例えば０．９０、０．８５、０．８０、０．７５、０．７０、０．６０、０．５５、０．５０、０．４５、０．４０、または０．３８とすることが好ましい。
一方、条件式（１２）の対応値が下限値－０．３０を下回ると、合焦の際に諸収差の変動を抑えにくくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１２）の下限値を、より大きな値、例えば－０．２５、－０．２０、－０．１５、－０．１０、－０．０５、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、または０．２３とすることが好ましい。
また、上記光学系は、さらに以下の条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．００＜βＦ２＜４．００・・・（１３）
但し、
βＦ２：第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
条件式（１３）は、第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率を規定するものである。この条件式（１３）を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑え、全域に亘り高い光学性能を達成することができる。
条件式（１３）の対応値が上限値４．００を上回ると、合焦の際に諸収差の変動を抑えにくくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１３）の上限値を、より小さな値、例えば３．８０、３．５０、３．３０、３．００、２．８０、２．５０、２．３０、２．００、１．８０、または１．５０とすることが好ましい。
一方、条件式（１３）の対応値が下限値０．００を下回ると、合焦の際に諸収差の変動を抑えにくくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１３）の下限値を、より大きな値、例えば０．３０、０．５０、０．６０、０．８０、０．９０、または０．９５とすることが好ましい。
また、上記光学系は、さらに以下の条件式（１４）を満足することが好ましい。
{βＦ１＋（１／βＦ１）}-2 ＜０．２５０・・・（１４）
但し、
βＷＦ１：第１合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
条件式（１４）は、第１合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率が満たす条件を規定するものである。この条件式（１４）を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑え、全域に亘り高い光学性能を達成することができる。
条件式（１４）の対応値が上限値０．２５０を上回ると、合焦の際に諸収差の変動を抑えにくくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１４）の上限値を、より小さな値、例えば０．２４０、０．２３０、０．２００、０．１７５、０．１６０、０．１５０、０．１４０、０．１２５、０．１１０、または０．１００とすることが好ましい。
また、上記光学系は、さらに以下の条件式（１５）を満足することが好ましい。
{βＦ２＋（１／βＦ２）}-2 ＜０．２５０・・・（１５）
但し、
βＦ２：第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
条件式（１５）は、第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率が満たす条件を規定するものである。この条件式（１５）を満足することで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、球面収差をはじめとする諸収差の変動を抑え、全域に亘り高い光学性能を達成することができる。
条件式（１５）の対応値が上限値０．２５０を上回ると、合焦の際に諸収差の変動を抑えにくくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１５）の上限値を、より小さな値、例えば０．２４８、０．２４７、０．２４６、０．２４５、または０．２４４とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（１６）を満足することが好ましい。
１．００＜ｆＦ１／ｆＢ＜３．００ ・・・（１６）
但し、
ｆＦ１：第１合焦レンズ群の焦点距離
ｆＢ ：第１合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
条件式（１６）は、第１合焦レンズ群の焦点距離と、第１合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離との比を規定するものである。この条件式（１６）を満足することで、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態まで、諸収差を良好に補正し、収差変動を抑えることができる。
条件式（１６）の対応値が上限値３．００を上回ると、第１合焦レンズ群のパワーが弱くなり、無限遠物体合焦状態において十分な光学性能を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１６）の上限値を、より小さな値、例えば２．８０、２．６０、２．５０、２．４０、２．３５、２．３０、２．２５、２．２０、または２．１６とすることが好ましい。
条件式（１６）の対応値が下限値１．００を下回ると、第１合焦レンズ群のパワーが強くなり、近距離物体合焦状態において十分な光学性能を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１６）の下限値を、より大きな値、例えば１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、１．７０、または１．７３とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（１７）を満足することが好ましい。
０．５０＜ｆＦ２／ｆＲ＜２．００ ・・・（１７）
但し、
ｆＦ２：第２合焦レンズ群の焦点距離
ｆＲ ：第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
条件式（１７）は、第２合焦レンズ群の焦点距離と、第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離との比を規定するものである。この条件式（１７）を満足することで、無限遠物体合焦状態から近距離物体合焦状態まで、諸収差を良好に補正し、収差変動を抑えることができる。
条件式（１７）の対応値が上限値２．００を上回ると、第２合焦レンズ群のパワーが弱くなり、無限遠物体合焦状態において十分な光学性能を確保することが難しくなる。本実
施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１７）の上限値を、より小さな値、例えば１．９５、１．９０、１．８５、１．８０、１．７５、１．７０、１．６５または１．６０とすることが好ましい。
条件式（１７）の対応値が下限値０．５０を下回ると、第２合焦レンズ群のパワーが強くなり、近距離物体合焦状態において十分な光学性能を確保することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１７）の下限値を、より大きな値、例えば０．５５、０．６０、０．６５、０．７０、０．７５または０．８０とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（１８）を満足することが好ましい。
０．１５＜ｄＦ１／ＴＬ＜０．４５ ・・・（１８）
但し、
ｄＦ１：無限遠物体合焦時の、前記光学系の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面から、第１合焦レンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面までの、光軸上の距離
ＴＬ ：光学系の全長
条件式（１８）は、複数のレンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面から、第１合焦レンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面までの、光軸上の距離と、光学系の全長との比を規定したものであり、光学系における第１合焦レンズ群の位置の適切な範囲を示している。条件式（１８）が規定する範囲は、第１合焦レンズ群を光学系の前方（物体寄り）に配置して２つの合焦レンズ群を離すことを意味しており、この条件式を満たすことで、像面湾曲などの諸収差を良好に補正することができる。
条件式（１８）の対応値が上限値０．４５を上回ると、第１合焦レンズ群の位置が下がりすぎ（物体から遠ざかり）、光学系が大きくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１８）の上限値を、より小さな値、例えば０．４０、０．３８、０．３６、０．３４または０．３２とすることが好ましい。
条件式（１８）の対応値が下限値０．１５を下回ると、第１合焦レンズ群が前方に出すぎて（物体に近くなり）、コマ収差などの諸収差を良好に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１８）の下限値を、より大きな値、例えば０．１７、０．２０、０．２２または０．２４とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（１９）を満足することが好ましい。
０．６５＜ｄＦ２／ＴＬ＜０．９０ ・・・（１９）
但し、
ｄＦ２：無限遠物体合焦時の、複数のレンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面から、第２合焦レンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面までの、光軸上の距離
ＴＬ ：光学系の全長
条件式（１９）は、複数のレンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面から、第２合焦レンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面までの、光軸上の距離と、光学系の全長との比を規定したものであり、光学系における第２合焦レンズ群の位置の適切な範囲を示している。条件式（１９）が規定する範囲は、第２合焦レンズ群を光学系の後方（像面寄り）に配置して２つの合焦レンズ群を離すことを意味しており、この条件式を満たすことで、像面湾曲などの諸収差を良好に補正することができる。
第２合焦レンズ群の後方には像面が配置されているため、第２合焦レンズ群を像面側に寄せる場合、その配置位置には物理的な限界がある。条件式（１９）における上限値０．９０は、この物理的な限界を示している。条件式（１９）の上限値は、本実施形態の効果を確実なものとするためには、より小さな値、例えば０．８８、０．８６、０．８４、０．８２、０．８０とすることが好ましい。
条件式（１９）の対応値が下限値０．６５を下回ると、第２合焦レンズ群が前方に出すぎて諸収差を十分に補正することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１９）の下限値は、より大きな値、例えば０．６７、０．７０、０．７２、０．７４とすることが好ましい。
上記光学系は、さらに以下の条件式（２０）を満足することが好ましい。
０．００＜（１－βＦ２2）×βＲ2×ＭＦ２＜２．００ ・・・（２０）
但し、
βＦ２：第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
βＲ ：第２合焦レンズ群より像面側に配置されたレンズ群の合計倍率
ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の、第２合焦レンズ群の移動量
条件式（２０）は、第２合焦レンズ群の移動方向について規定するもので、合焦のための移動と収差補正のための移動とで、第２合焦レンズ群の移動方向が異なることを表している。
条件式（２０）の対応値が上限値２．００を上回ると、合焦のための移動量が増えすぎて、光学系を小型化することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２０）の上限値を、より小さな値、例えば１．９０、１．８０、１．７０、１．６０および１．５０とすることが好ましい。
条件式（２０）の対応値が下限値を下回ると、近距離物体合焦時の像面湾曲の変動を抑制することが難しくなる。本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２０）の下限値を、より大きな値、例えば０．２０、０．４０、０．６０、０．７０または０．８０とすることが好ましい。
続いて、図８を参照しながら、上記光学系の製造方法について概説する。第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群とを含む複数のレンズ群を、第２合焦レンズ群が第１合焦レンズ群よりも像面側にあるように、光軸上に並べて配置する（ＳＴ１）。第１合焦レンズ群は、正の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って像面側に移動し、第２合焦レンズ群は、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って物体側に移動するように構成する（ＳＴ２）。以下の条件式を満足するように、各レンズ群を構成し、レンズ鏡筒内に配置する（ＳＴ３）。
－１．００＜ＭＦ２／ＭＦ１＜０．００
但し、
ＭＦ１：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の、前記第１合焦レンズ群の移動量
ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の、前記第２合焦レンズ群の移動量（移動量は、像面側への移動を正の値で表す。）
上記手順により製造された光学系およびその光学系を搭載した光学装置は、合焦レンズ群を軽量化することで高速フォーカシングを実現し、２つの合焦レンズ群により合焦を行うことで、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に諸収差を良好に補正し、近距離物体合焦状態において高い光学性能を達成することができる。
以下、上記光学系について、実施例１から実施例３までの３つの数値実施例を示して、さらに説明する。はじめに、各実施例の説明の中で参照する図表の見方を説明する。図１、図３および図５は、各実施例における光学系のレンズ群の配列を断面図により示している。各図の上段には、無限遠物体から近距離物体に合焦する際の合焦レンズ群の移動方向を、「合焦」および「∞」の文字とともに矢印で示している。
これらの図では、各レンズ群を符号Ｇと数字の組み合わせにより表し、各レンズを符号Ｌと数字の組み合わせにより表している。本明細書では、符号の増加による煩雑化を防ぐため、実施例ごとに付番を行っている。このため、複数の実施例において同一の符号と数字の組み合わせが用いられる場合があるが、これは、その符号と数字の組み合わせが示す構成が同一であることを意味するものではない。
図２、図４および図６は、各実施例における光学系の諸収差図であり、それぞれ（Ａ）は無限遠物体合焦時、（Ｂ）は近距離物体合焦時の諸収差を示している。これらの図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高をそれぞれ示す。球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーまたは開口数の値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各像高の値を示す。ｄはｄ線（λ=587.6nm）、ｇはｇ線（λ=435.8nm）を示す。非点収差図において、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。歪曲収差図ではｄ線を基準とした歪曲収差を示し、倍率色収差図では、ｇ線を基準とした倍率色収差を示す。
続いて、各実施例の説明に用いられる表について説明する。［全体諸元］の表において、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦＮОはＦナンバー、２ωは画角（単位は°（度）で、ωが半画角である）、Ｙは最大像高を示す。ＴＬは無限遠物体合焦時の光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にＢＦを加えた距離を示し、ＢＦは無限遠物体合焦時の光軸上でのレンズ最終面から像面Ｉまでの空気換算距離（バックフォーカス）を示す。
［レンズ諸元］の表において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を示し、Ｒは各光学面の曲率半径（曲率中心が像面側に位置する面を正の値としている）、Ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔、ｎｄは光学部材の材質のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材の材質のｄ線を基準とするアッベ数を、それぞれ示す。面間隔（Ｄｉ）は、面ｉから次の面までの間隔が可変であることを意味する。Ｓは開口絞りを、曲率半径の「∞」は平面又は開口を、それぞれ示す。空気の屈折率ｎｄ＝1.00000の記載は省略している。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。［レンズ群データ］の表は、レンズの群構成を示しており、各レンズ群の始面、焦点距離、無限遠物体合焦時の倍率および近距離物体合焦時の倍率を示している。
［レンズ群データ］の表には、各レンズ群のそれぞれの始面（最も物体側の面）、焦点距離、無限遠物体合焦時の倍率、および近距離合焦時の倍率を示す。
［非球面データ］の表には、［レンズ諸元］に示した非球面について、その形状を次式（Ａ）で示す。Ｘ（ｙ）は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離（ザグ量）を、Ｒは基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）を、κは円錐定数を、Ａｉは第ｉ次の非球面係数を示す。「Ｅ-n」は、「×１０-n」を示す。例えば、1.234E-05＝1.234×10-5である。なお、２次の非球面係数Ａ２は０であり、その記載を省略している。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ2／Ｒ）／｛１＋（１－κ×ｙ2／Ｒ2）1/2｝＋Ａ4×ｙ4＋Ａ6×ｙ6＋Ａ8×ｙ8＋Ａ10×ｙ10＋Ａ12×ｙ12 ・・・（Ａ）
［可変間隔データ］の表には、［レンズ諸元］を示す表において面間隔が（Ｄｉ）となっている面番号ｉにおける次の面までの面間隔を示す。左の列は無限遠物体合焦時の面間隔、右の列は至近距離物体合焦時の面間隔を示している。
なお、焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さの単位としては、一般に「mm」が用いられているため、本明細書の各表でも長さの単位は「mm」としている。但し、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ので、長さの単位は必ずしも「mm」に限られるものではない。
ここまでの図および表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。
（実施例１）
実施例１について、図１、図２および表１を用いて説明する。図１は、実施例１に係る光学系ＯＬ（１）のレンズ構成を示す図である。光学系ＯＬ（１）は、物体側から順に並んだ、負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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３内に配置された開口絞りＳと、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。本実施例では、第１レンズ群Ｇ１が先行レンズ群であり、第２レンズ群Ｇ２が第１合焦レンズ群であり、第４レンズ群Ｇ４が第２合焦レンズ群であり、第３レンズ群Ｇ３が中間レンズ群に相当する。
第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の位置は、ほぼ固定されており、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動可能に配置されている。無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、両凹形状の負レンズＬ１３および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４の接合負レンズとから構成される。
負メニスカスレンズＬ１２は、ガラス製レンズ本体Ｌ１２ａの像側の面に樹脂層Ｌ１２ｂが設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層Ｌ１２ｂの像側の面が非球面であり、負メニスカスレンズＬ１２は複合型の非球面レンズである。後述の［レンズ諸元］欄において、面番号３がレンズ本体Ｌ１２ａの物体側の面、面番号４がレンズ本体Ｌ１２ａの像側の面および樹脂層１２ｂの物体側の面（両者が接合する面）、面番号５が樹脂層１１ｂの像側の面を示す。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ３１と両凹形状の負レンズＬ３２との接合正レンズと、絞りＳと、両凹形状の負レンズＬ３３と、両凸形状の正レンズＬ３４と、両凸形状の正レンズＬ３５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ３７とから構成される。第４レンズ群Ｇ４は、両凹形状の負レンズＬ４１から構成される。なお、この負レンズＬ４１の両面が非球面である。第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１から構成される。なお、この正メニスカスレンズＬ５１の両面も非球面である。
表１に、実施例１に係る光学系の諸元の値を掲げる。
（表１）
［全体諸元］
ｆ＝19.688
ＦＮＯ＝1.850
２ω＝97.191（°）
Ｙｍａｘ＝21.7
ＴＬ＝116.459
ＢＦ＝16.917
ＭＦ１＝5.386
ＭＦ２＝-1.953
ｆＢ＝30.235
ｆＲ＝-81.810
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νd
物体面 ∞
1 57.3035 2.200 1.69680 55.53
2 21.3261 8.997
3 46.9767 1.550 1.77224 49.62
4 21.7904 0.050 1.51380 52.97
5* 18.1460 9.740
6 -1973.3753 1.600 1.49782 82.57
7 24.5592 7.299 1.73089 29.91
8 81.3879 (D8)
9 57.6676 4.100 1.80400 46.60
10 -244.7040 (D10)
11 0.000 0.000
12 42.4491 5.200 1.86049 34.44
13 -37.7699 1.100 1.84666 23.80
14 88.9609 6.289
15(S) 0.0000 3.798
16 -32.5274 1.100 1.65197 34.01
17 46.2591 0.200
18 28.9857 6.600 1.49782 82.57
19 -33.4202 0.200
20 36.6199 7.600 1.49782 82.57
21 -21.1000 1.200 1.95375 32.33
22 -73.5382 0.200
23 48.2381 3.700 1.96300 24.11
24 -163.7591 (D24)
25* -147.2087 1.600 1.86100 37.10
26* 98.5414 (D26)
27* -63.8342 2.000 1.85439 39.00
28* -56.2600 16.917
像面 ∞
（ 上記レンズ諸元表において、第１１面は仮想面である。 ）
［非球面データ］
第５面
κ＝0.0000
A4=4.89868E-06 A6=-2.38352E-09 A8=-3.40682E-11 A10=7.58950E-14
第２５面
κ＝1.0000
A4=-1.45012E-05 A4=-1.25259E-07 A8=1.68046E-09 A10=-9.28778E-12
第２６面
κ＝1.0000
A4=1.20678E-05 A6=-2.98179E-07 A8=3.17958E-09 A10=-1.58580E-11
第２７面
κ＝1.0000
A4=3.93967E-05 A6=-6.92338E-07 A8=3.73867E-09 A10=-1.12121E-11
第２８面
κ＝1.0000
A4=4.82102E-05 A6=-5.00947E-07 A8=2.56327E-09 A10=-6.40509E-12
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離 倍率(無限遠) 倍率（至近）
1 1 -20.641 0.00000 0.19310
2 9 58.399 3.22563 3.55642
3 12 29.990 -0.22567 -0.20460
4 25 -68.352 1.33671 1.36542
5 27 494.766 0.98024 0.97977
［可変間隔データ］
無限遠 近距離
f 19.68812 -0.18797
D0 0.00000 78.79790
D8 2.36119 8.03093
D10 7.63173 2.00000
D24 8.63128 6.92400
D26 4.59486 6.31204
図２に、実施例１に係る光学系の無限遠物体合焦時（Ａ）、至近距離物体合焦時（Ｂ）の諸収差値を示す。各諸収差図より、実施例１に係る光学系は無限遠物体合焦状態から至近距離物体合焦状態までの全域に亘り諸収差を良好に補正することができ、近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
（実施例２）
実施例２について、図３、図４および表２を用いて説明する。図３は、実施例２に係る光学系ＯＬ（２）のレンズ構成を示す図である。光学系ＯＬ（２）は、物体側から順に並んだ、負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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３内に配置された開口絞りＳと、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。本実施例では、第１レンズ群Ｇ１が先行レンズ群であり、第２レンズ群Ｇ２が第１合焦レンズ群であり、第４レンズ群Ｇ４が第２合焦レンズ群であり、第３レンズ群Ｇ３が中間レンズ群に相当する。
第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の位置は、ほぼ固定されており、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動可能に配置されている。無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４との接合負
レンズとから構成される。なお、負メニスカスレンズＬ１２の像側の面が非球面である。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３２との接合正レンズと、絞りＳと、両凹形状の負レンズＬ３３と、両凸形状の正レンズＬ３４と、両凸形状の正レンズＬ３５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ３７とから構成される。第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４１から構成される。なお、負メニスカスレンズＬ４１の像側の面が非球面である。第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５１から構成される。なお、負メニスカスレンズＬ５１の像側の面が非球面である。
表２に、実施例２に係る光学系の諸元の値を掲げる。
（表２）
［全体諸元］
ｆ＝19.400
ＦＮＯ＝1.850
２ω＝96.302（°）
Ｙｍａｘ＝21.7
ＴＬ＝115.432
ＢＦ＝16.779
ＭＦ１＝4.512
ＭＦ２＝-1.940
ｆＢ＝29.172
ｆＲ＝-79.268
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νd
物体面 ∞
1 76.2605 2.200 1.58144 40.98
2 21.5000 8.863
3 40.0000 1.600 1.51680 64.13
4* 16.3297 13.845
5 226.3860 1.600 1.49782 82.57
6 25.1535 4.115 1.96300 24.11
7 37.0353 (D7)
8 44.7152 3.900 1.80100 34.92
9 -507.7065 (D9)
10 97.7677 1.100 1.84666 23.80
11 23.9065 4.000 1.95375 32.33
12 255.9480 5.900
13(S) 0.0000 3.637
14 -35.4276 1.100 1.75520 27.57
15 62.9864 0.200
16 27.4558 6.800 1.49782 82.57
17 -34.3996 0.200
18 29.8420 8.100 1.49782 82.57
19 -20.5482 1.200 1.95375 32.33
20 -144.8437 0.200
21 46.4167 4.300 1.96300 24.11
22 -94.0236 (D22)
23 -66.0204 1.400 1.86100 37.10
24* -222.4288 (D24)
25 -21.6485 1.400 1.86100 37.10
26* -24.3902 16.779
像面 ∞
［非球面データ］
第４面
κ＝0.0000
A4=5.46124E-06 A6=3.96542E-09 A8=-5.72094E-11 A10=1.49065E-13
第２４面
κ＝0.0000
A4=1.34226E-05 A6=-4.35028E-08 A8=-3.12005E-12 A10=3.60919E-13
第２６面
κ＝0.0000
A4=2.69940E-05 A6=5.44918E-08 A8=3.79479E-10 A10=-1.01631E-12
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離 倍率(無限遠) 倍率（至近）
1 1 -19.722 0.00000 0.17848
2 8 51.467 3.78307 4.16168
3 10 28.254 -0.19373 -0.17591
4 23 -109.499 1.23451 1.25191
5 25 -292.852 1.08721 1.08799
［可変間隔データ］
無限遠 近距離
f 19.39989 -0.17797
D0 0.00000 81.61080
D7 2.58845 7.34608
D9 6.71651 2.00000
D22 4.79891 3.06288
D24 8.88903 10.60081
図４に、実施例２に係る光学系の無限遠物体合焦時（Ａ）、至近距離物体合焦時（Ｂ）の諸収差値を示す。各諸収差図より、実施例２に係る光学系は無限遠物体合焦状態から至近距離物体合焦状態までの全域に亘り諸収差を良好に補正することができ、近距離合焦時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
（実施例３）
実施例３について、図５、図６および表３を用いて説明する。図５は、実施例３に係る光学系ＯＬ（３）のレンズ構成を示す図である。光学系ＯＬ（３）は、物体側から順に並んだ、負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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、第３レンズ群Ｇ３内に配置された開口絞りＳと、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。本実施例では、第１レンズ群Ｇ１が先行レンズ群であり、第２レンズ群Ｇ２が第１合焦レンズ群であり、第４レンズ群Ｇ４が第２合焦レンズ群であり、第３レンズ群Ｇ３が中間レンズ群に相当する。
第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の位置は、ほぼ固定されており、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動可能に配置されている。無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４との接合正レンズとから構成される。
負メニスカスレンズＬ１２は、ガラス製レンズ本体Ｌ１２ａの像側の面に樹脂層Ｌ１２ｂが設けられて構成されるハイブリッド型のレンズである。樹脂層Ｌ１２ｂの像側の面が非球面であり、負メニスカスレンズＬ１２は複合型の非球面レンズである。後述の［レンズ諸元］欄において、面番号３がレンズ本体Ｌ１２ａの物体側の面、面番号４がレンズ本体Ｌ１２ａの像側の面および樹脂層１２ｂの物体側の面（両者が接合する面）、面番号５が樹脂層１１ｂの像側の面を示す。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ３１と両凹形状の負レンズＬ３２との接合正レンズと、絞りＳと、両凹形状の負レンズＬ３３と、両凸形状の正レンズＬ３４と、両凸形状の正レンズＬ３５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ３７とから構成される。第４レンズ群Ｇ４は、両凹形状の負レンズＬ４１から構成される。なお、負レンズＬ４１の両面が非球面である。第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５１から構成される。なお、負メニスカスレンズＬ５１の両面が非球面である。
表３に、実施例３に係る光学系の諸元の値を掲げる。
（表３）
［全体諸元］
ｆ＝23.400
ＦＮＯ＝1.850
２ω＝84.444（°）
Ｙｍａｘ＝21.7
ＴＬ＝108.428
ＢＦ＝14.958
ＭＦ１＝4.786
ＭＦ２＝-1.731
ｆＢ＝28.542
ｆＲ＝-75.502
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νd
物体面 ∞
1 142.4574 1.800 1.65844 50.83
2 21.6000 6.396
3 38.1000 1.550 1.51680 64.13
4 23.6120 0.050 1.51380 52.97
5* 19.2059 6.142
6 63.1783 1.600 1.49782 82.57
7 23.3698 6.266 1.95000 29.37
8 36.0387 (D8)
9 54.5725 3.900 1.80400 46.60
10 -466.6331 (D10)
11 39.5691 5.000 1.95375 32.33
12 -40.6795 1.100 1.84666 23.80
13 54.0179 4.380
14(S) 0.0000 4.408
15 -24.1356 1.100 1.62004 36.40
16 75.2494 0.200
17 28.7803 7.300 1.49782 82.57
18 -30.0589 0.200
19 35.1599 8.100 1.49782 82.57
20 -19.4891 1.200 1.95375 32.33
21 -97.0841 0.200
22 53.3925 4.200 1.96300 24.11
23 -93.6556 (D23)
24* -501.9657 1.400 1.86100 37.10
25* 126.9062 (D25)
26* -29.3391 1.600 1.86100 37.10
27* -35.7143 14.960
像面 ∞
［非球面データ］
第５面
κ＝0.0000
A4=4.66669E-07 A6=-6.88717E-09 A8=-2.30899E-11 A10=5.43815E-14
第２４面
κ＝0.0000
A4=-1.88541E-05 A6=-8.03342E-08 A8=2.03164E-10 A10=1.24201E-12
第２５面
κ＝0.0000
A4=6.60646E-06 A6=-1.50187E-07 A8=7.59419E-10 A10=-1.80547E-12
第２６面
κ＝0.0000
A4=2.96788E-05 A6=-5.54230E-07 A8=1.09418E-09 A10=8.51720E-13
第２７面
κ＝0.0000
A4=4.49265E-05 A6=-4.55643E-07 A8=1.16960E-09 A10=1.42886E-12
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離 倍率(無限遠) 倍率（至近）
1 1 -24.637 0.00000 0.15381
2 9 60.973 2.90215 3.07546
3 11 29.756 -0.25308 -0.24158
4 24 -117.529 1.18152 1.19600
5 26 -215.972 1.09449 1.09532
［可変間隔データ］
無限遠 近距離
f 23.40000 -0.14970
D0 0.0000 130.21720
D8 3.68884 8.66216
D10 6.97027 2.00000
D23 7.70512 6.15913
D25 7.01357 8.56537
図６に、実施例３に係る光学系の無限遠物体合焦時（Ａ）、至近距離物体合焦時（Ｂ）の諸収差値を示す。各諸収差図より、実施例３に係る光学系は無限遠物体合焦状態から至近距離物体合焦状態までの全域に亘り諸収差を良好に補正することができ、近距離合焦時
にも優れた結像性能を有していることがわかる。
以下に、条件式一覧および各実施例の条件式対応値を示す。
［条件式一覧］
(１) ＭＦ２／ＭＦ１
(２) （－ｆ１/ｆ）
(３) ｆＡ/ｆ
(４) ｆ/（－ｆＲ）
(５) （Ｌ１Ｒ２－Ｌ１Ｒ１）/（Ｌ１Ｒ２＋Ｌ１Ｒ１）
(６) （ＬｅＲ２－ＬｅＲ１）/（ＬｅＲ２＋ＬｅＲ１）
(７) ２ω
(８) ＦＮＯ
(９) ＳＴＬ/ＴＬ
(10) ＢＦ/ＴＬ
(11) ｆＦ１/（－ｆＦ２）
(12) １／βＦ１
(13) βＦ２
(14) {βＦ１＋（１／βＦ１）}-2
(15) {βＦ２＋（１／βＦ２）}-2
(16) ｆＦ１/ｆＢ
(17) ｆＦ２/ｆＲ
(18) ｄＦ１/ＴＬ
(19) ｄＦ２/ＴＬ
(20) （１－βＦ２2）×βＲ2×ＭＦ２
［条件式対応値］
実施例1 実施例2 実施例3
(１) -0.363 -0.430 -0.362
(２) 1.048 1.017 1.053
(３) 1.523 1.456 1.272
(４) 0.241 0.245 0.310
(５) -0.458 -0.560 -0.737
(６) -0.063 0.060 0.098
(７) 97.191 96.302 84.444
(８) 1.850 1.850 1.850
(９) 0.501 0.511 0.550
(10) 0.145 0.145 0.138
(11) 0.854 0.470 0.519
(12) 0.3100 0.2643 0.3446
(13) 1.3367 1.2345 1.1815
(14) 0.00098 0.06105 0.09487
(15) 0.23007 0.23922 0.24317
(16) 1.932 1.764 2.136
(17) 0.835 1.381 1.557
(18) 0.290 0.302 0.254
(19) 0.784 0.753 0.770
(20) 1.476 1.202 0.821
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項の記載により特定される光学性能を損なわない範囲で、適宜変更可能である。
例えば、上記実施例では５群構成の光学系を示したが、その他の群構成の光学系（例えば、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等）とすることもできる。ここで、レンズ群とは、変倍や合焦時に変化する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、開口絞りについては、上記各実施例のように第３レンズ群の中に絞りを配置する形態のほか、第３レンズ群の近傍に絞りを配置する形態、あるいは開口絞りとしての部材を設けずにレンズの枠でその役割を代用する形態が考えられる。
また、レンズ面は、球面、平面、非球面のいずれを採用してもよい。球面または平面のレンズ面は、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工およ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、さらには像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないという利点がある。非球面のレンズ面としては、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、また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。各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、コントラストの高い光学性能を達成するために、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。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｉ 像面
Ｓ 開口絞り

Claims (19)

  1. 光軸上に並んで配置された、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群とを含む複数のレンズ群からなり、
    前記第２合焦レンズ群は、前記第１合焦レンズ群よりも像面側に配置され、
    前記第１合焦レンズ群は、正の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って像面側に移動し、
    前記第２合焦レンズ群は、負の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って物体側に移動し、
    前記複数のレンズ群のうち前記第１合焦レンズ群よりも物体側のレンズ全体からなる先行レンズ群は、負の屈折力を有し、
    前記複数のレンズ群のうち前記第１合焦レンズ群と前記第２合焦レンズ群との間のレンズ全体からなる中間レンズ群は、正の屈折力を有し、
    前記複数のレンズ群のうち前記第２合焦レンズ群よりも像面側のレンズ全体からなるレンズ群は、正または負の屈折力を有し、
    以下の条件式を満足する光学系。
    －１．００＜ＭＦ２／ＭＦ１＜０．００
    ０．８０＜ｆＡ／ｆ＜２．００
    但し、
    ＭＦ１：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の前記第１合焦レンズ群の移動量
    ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の前記第２合焦レンズ群の移動量
    （移動量は、像面側への移動を正の値で表す。）
    ｆＡ：前記中間レンズ群の合成焦点距離
    ｆ ：前記光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離
  2. 光軸上に並んで配置された、第１合焦レンズ群と第２合焦レンズ群とを含む複数のレンズ群からなり、
    前記第２合焦レンズ群は、前記第１合焦レンズ群よりも像面側に配置され、
    前記第１合焦レンズ群は、正の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って像面側に移動し、
    前記第２合焦レンズ群は、負の屈折力を有し、無限遠物体から近距離物体への合焦の際、光軸に沿って物体側に移動し、
    前記複数のレンズ群のうち前記第１合焦レンズ群よりも物体側のレンズ全体からなる先行レンズ群は、負の屈折力を有し、
    前記複数のレンズ群のうち前記第１合焦レンズ群と前記第２合焦レンズ群との間のレンズ全体からなる中間レンズ群は、正の屈折力を有し、
    前記複数のレンズ群のうち前記第２合焦レンズ群よりも像面側のレンズ全体からなるレンズ群は、正または負の屈折力を有し、
    以下の条件式を満足する光学系。
    －１．００＜ＭＦ２／ＭＦ１＜０．００
    ０．５０＜ｆＦ２／ｆＲ＜２．００
    但し、
    ＭＦ１：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の前記第１合焦レンズ群の移動量
    ＭＦ２：無限遠物体から至近距離物体への合焦の際の前記第２合焦レンズ群の移動量
    （移動量は、像面側への移動を正の値で表す。）
    ｆＦ２：前記第２合焦レンズ群の焦点距離
    ｆＲ ：前記第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
  3. 以下の条件式を満足する請求項１または２に記載の光学系。
    ０．５０＜（－ｆ１）／ｆ＜１．５０
    但し、
    ｆ１：前記先行レンズ群の焦点距離
    ｆ ：前記光学系の無限遠物体合焦時の焦点距離
  4. 以下の条件式を満足する請求項１～３のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．００＜ｆ／（－ｆＲ）＜０．５０
    但し、
    ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
    ｆＲ：前記第２合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
  5. 以下の条件式を満足する請求項１～４のいずれか一項に記載の光学系。
    －１．００＜（Ｌ１Ｒ２－Ｌ１Ｒ１）／（Ｌ１Ｒ２＋Ｌ１Ｒ１）＜０．００
    但し、
    Ｌ１Ｒ１：前記光学系の中で最も物体側に配置されたレンズの、物体側の面の曲率半径
    Ｌ１Ｒ２：前記最も物体側に配置されたレンズの、像面側の面の曲率半径
  6. 以下の条件式を満足する請求項１～５のいずれか一項に記載の光学系。
    －０．５０＜（ＬｅＲ２－ＬｅＲ１）／（ＬｅＲ２＋ＬｅＲ１）＜０．５０
    但し、
    ＬｅＲ１：前記光学系の中で最も像面側に配置されたレンズの、物体側の面の曲率半径
    ＬｅＲ２：前記最も像面側に配置されたレンズの、像面側の面の曲率半径
  7. 以下の条件式を満足する請求項１～６のいずれか一項に記載の光学系。
    ６０°＜２ω＜１３０°
    但し、
    ２ω：前記光学系の無限遠物体合焦時の全画角
  8. 以下の条件式を満足する請求項１～７のいずれか一項に記載の光学系。
    １．２０＜ＦＮＯ＜３．００
    但し、
    ＦＮＯ：前記光学系の無限遠物体合焦時のＦナンバー
  9. 前記光軸上に前記複数のレンズ群と並んで配置された開口絞りを有し、
    以下の条件式を満足する請求項１～８のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．４０＜ＳＴＬ／ＴＬ＜０．６５
    但し、
    ＳＴＬ：無限遠物体合焦時の開口絞りから像面までの光軸上の距離
    ＴＬ ：前記光学系の全長
  10. 以下の条件式を満足する請求項１～９のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．０８＜ＢＦ／ＴＬ＜０．２０
    但し、
    ＢＦ ：前記光学系のバックフォーカス
    ＴＬ ：前記光学系の全長
  11. 以下の条件式を満足する請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．０＜ｆＦ１／（－ｆＦ２）＜１．５
    但し、
    ｆＦ１ ：前記第１合焦レンズ群の焦点距離
    ｆＦ２ ：前記第２合焦レンズ群の焦点距離
  12. 以下の条件式を満足する請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学系。
    －０．３０＜１／βＦ１＜０．９５
    但し、
    βＦ１：前記第１合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
  13. 以下の条件式を満足する請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．００＜βＦ２＜４．００
    但し、
    βＦ２：前記第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
  14. 以下の条件式を満足する請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学系。
    {βＦ１＋（１／βＦ１）}-2＜０．２５０
    但し、
    βＦ１：前記第１合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
  15. 以下の条件式を満足する請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学系。
    {βＦ２＋（１／βＦ２）}-2＜０．２５０
    但し、
    βＦ２：前記第２合焦レンズ群の無限遠物体合焦時の横倍率
  16. 以下の条件式を満足する請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学系。
    １．００＜ｆＦ１／ｆＢ＜３．００
    但し、
    ｆＦ１：前記第１合焦レンズ群の焦点距離
    ｆＢ ：前記第１合焦レンズ群以降のレンズ群の無限遠物体合焦時の焦点距離
  17. 以下の条件式を満足する請求項１～１６のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．１５＜ｄＦ１／ＴＬ＜０．４５
    但し、
    ｄＦ１：無限遠物体合焦時の、前記光学系の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面から、前記第１合焦レンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面までの、光軸上の距離
    ＴＬ ：前記光学系の全長
  18. 以下の条件式を満足する請求項１～１７のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．６５＜ｄＦ２／ＴＬ＜０．９０
    但し、
    ｄＦ２：無限遠物体合焦時の、前記光学系の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面から、前記第２合焦レンズ群の中で最も物体側に配置されたレンズの物体側の面までの、光軸上の距離
    ＴＬ ：前記光学系の全長
  19. 請求項１～１８のいずれか一項に記載の光学系が搭載された光学装置。
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