光学系及びそれを有する光学機器
【課題】 色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系を得ること。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、後群は前記開口絞りに隣接し合焦の際に移動する第２レンズ群を有し、第１レンズ群はｎ個の正レンズと１以上の負レンズを有する光学系において、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、第１レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、０．０１００＜ΔθｇＦなる条件式を満足し、そのうち１以上の正レンズの材料は、０．０２７２＜ΔθｇＦなる条件を満足し、第１レンズ群の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径Ｒｐ、第２レンズ群の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径Ｒｎ、全系の焦点距離ｆｔｏｔａｌを各々適切に設定すること。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、後群は前記開口絞りに隣接し合焦の際に移動する第２レンズ群を有し、第１レンズ群はｎ個の正レンズと１以上の負レンズを有する光学系において、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、第１レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、０．０１００＜ΔθｇＦなる条件式を満足し、そのうち１以上の正レンズの材料は、０．０２７２＜ΔθｇＦなる条件を満足し、第１レンズ群の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径Ｒｐ、第２レンズ群の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径Ｒｎ、全系の焦点距離ｆｔｏｔａｌを各々適切に設定すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系及びそれを有する光学機器に関し、たとえば、デジタルスチルカメラ・デジタルビデオカメラ、銀塩カメラ、監視用カメラ、プロジェクター等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられる撮像光学系として、Ｆナンバーが１．２〜２．０程度と大口径比で、焦点距離が比較的長い中焦点距離の撮像光学系が知られており、ポートレート撮影や屋内スポーツでの撮影で広く使用されている。このような撮像光学系はレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）が短く、小型で高い光学性能を有することが求められている。
【０００３】
一般に撮像光学系では、レンズ全長を短縮するほど軸上色収差及び倍率色収差等の色収差が増加し、光学性能が低下してくる。特に焦点距離の長い中望遠レンズ〜望遠レンズでは、焦点距離が長くなるほど色収差が拡大してくる。またレンズ全長が短縮するにつれて色収差が多く発生してくる。
【０００４】
一方、大口径比で明るい撮像光学系は被写界深度が浅く、諸収差が画質に与える影響が強い。このため明るい撮影光学系には、より高精度な収差補正が求められている。従来より大口径比で焦点距離のやや長い中望遠の撮像光学系が知られている（特許文献１）。また色収差を補正するために物体側の前群に蛍石等の異常部分分散性材料より成るレンズを配置した望遠レンズが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８８２８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された撮像光学系では、球面収差や像面湾曲等の諸収差を補正するために高屈折率、中分散硝材より成るレンズを多用している。また特許文献２に開示された望遠レンズでは、色収差の補正のために低屈折率低分散硝材より成るレンズを多用している。
【０００７】
一般にアッベ数が４０〜６０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の高屈折率中分散硝材は負の異常部分分散性を持つため正の屈折力を持つレンズとして用いると軸上色収差が悪化してくる。またアッベ数が７０〜９０程度で屈折率が１．４〜１．５程度の低屈折率低分散硝材は正の異常部分分散性を持つため正の屈折力を持つレンズとして用いると軸上色収差を良好に補正することができる。
【０００８】
しかし、屈折率が低いため所望の屈折力を得るためにはレンズ面（屈折面）の曲率を強くしなければならず、この結果、球面収差や像面湾曲が発生しやすくなる。画面全体にわたり、高い光学性能を得るには、硝材を適切に設定し色収差の補正とともに、球面収差や像面湾曲等の諸収差を同時に良好に補正することが必要となる。
【０００９】
特に大口径比で焦点距離がやや長い中焦点距離レンズでは、色収差の補正と球面収差や像面湾曲等の緒収差を良好に補正しないと、画面全体にわたり高い光学性能を得るのが困難になる。
【００１０】
本発明は色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系及びそれを有する光学機器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、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前記前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、前記後群は前記開口絞りに隣接し合焦の際に移動する第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群はｎ（ｎは２以上の整数）個の正レンズと１以上の負レンズを有する光学系において、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、
０．０１００＜ΔθｇＦ
なる条件式を満足し、そのうち１以上の正レンズの材料は、
０．０２７２＜ΔθｇＦ
なる条件を満足し、
前記第１レンズ群の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｐ、前記第２レンズ群の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｎ、全系の焦点距離をｆｔｏｔａｌとするとき、
０．１５＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．９０
−１５．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１５
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】
本発明によれば色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の光学系の断面図
【図２】実施例１の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図３】実施例２の光学系の断面図
【図４】実施例２の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図５】実施例３の光学系の断面図
【図６】実施例３の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図７】実施例４の光学系の断面図
【図８】実施例４の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図９】本発明の光学機器（撮像装置）の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の光学系及びそれを有する光学機器について説明する。本発明の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成されている。前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、後群は開口絞りに隣接し、合焦（フォーカシング）の際に移動する第２レンズ群を有している。第１レンズ群はｎ（ｎは２以上の整数）個の正レンズと１以上の負レンズを有している。
【００１５】
次に本発明の各実施例について説明する。図１は本発明の光学系の実施例１のレンズ断面図である。図２は実施例１の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたとき（合焦したとき）の諸収差図である。図３は本発明の光学系の実施例２のレンズ断面図である。図４は実施例２の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたときの諸収差図である。図５は本発明の光学系の実施例３のレンズ断面図である。
【００１６】
図６は実施例３の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたときの諸収差図である。図７は本発明の光学系の実施例４のレンズ断面図である。図８は実施例４の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたときの諸収差図である。図９は本発明の光学系を有する光学機器（撮像装置）の要部概略図である。
【００１７】
各実施例の光学系は焦点距離がやや長い中焦点距離レンズより成っている。ここで中焦点距離レンズとは撮影画角１２°〜５０°程度の撮像光学系をいう。レンズ断面図において左側が物体側（前方、拡大側）、右側が像側（後方、縮小側）である。
【００１８】
ＯＬは光学系であり、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より成っている。ｊを物体側から像側へ順に数えたレンズ群の順番とする時、Ｌｊ（ｊ＝１，２，３）は第ｊレンズ群を表わす。また、ｋを物体側から像側へ数えた順にレンズの順番とする時、Ｇｋ（ｋ＝１，２，３，・・・）は第ｋレンズを表す。
【００１９】
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像光学系として用いる際には像面はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また銀塩フィルムカメラ用として用いる際には、像面はフィルム面に相当する。ＯＡは光軸を表す。収差図において、ｄ、ｇ、Ｃ、Ｆは各々ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を表す。ΔＭ、ΔＳはそれぞれｄ線のメリディオナル像面、サジタル像面を表す。また歪曲収差はｄ線によって表している。またＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。
【００２０】
各実施例の光学系ＯＬにおいて前群ＬＦは、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より構成されている。第１レンズ群Ｌ１の直後の像側に開口絞りＳＰが配置されている。後群ＬＲは開口絞りＳＰと、開口絞りＳＰの直後の像側に第２レンズ群Ｌ２を有している。また、後群ＬＲは第２レンズ群Ｌ２の像側に正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有する場合もある。第１レンズ群Ｌ１は２以上の正の屈折力のレンズ（正レンズ）と１以上の負の屈折力のレンズ（負レンズ）を有している。
【００２１】
各実施例において、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとする。このとき、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、
０．０１００＜ΔθｇＦ ・・・（１）
なる条件式を満足する。更に、そのうち１以上の正レンズの材料は、
０．０２７２＜ΔθｇＦ ・・・（２）
なる条件を満足する。
【００２２】
そして第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｐ、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｎ、全系の焦点距離をｆｔｏｔａｌとする。このとき、
０．１５＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．９０ ・・・（３）
−１５．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１５ ・・・（４）
なる条件式を満足している。
【００２３】
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），（２）中の材料の異常部分分散性（異常部分分散比）ΔθｇＦについて説明する。今、ｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。するとアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦ、異常部分分散性ΔθｇＦは以下のように表すことができる。
【００２４】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ・・・（ａ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ） ・・・（ｂ）
ΔθｇＦ＝θｇＦ−（−１．６６５×１０−７×νｄ３＋５．２１３×１０−５×νｄ２−５．６５６×１０−３×νｄ＋７．２７８×１０−１） ・・・（ｃ）
条件式（１），（２）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常部分分散性を表す。条件式（１），（２）を満たす材料からなるレンズを用いることで色収差を良好に補正することが容易となる。条件式（１），（２）の下限を下回ると色収差の補正が不十分となる。
【００２５】
条件式（１）を満たす材料としては、低分散で異常部分分散性を示すことで知られている蛍石等の結晶材料がある。この他、Ｓ−ＦＰＬ５３、Ｓ−ＦＰＬ５１、Ｓ−ＦＰＭ２（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）やＦＣＤ１００，ＦＣＤ１、ＦＣＤ５０５（商品名 ＨＯＹＡ株式会社製）等の光学硝子がある。
【００２６】
また、条件式（２）を満たす光学材料の具体例として、例えばアクリル系ＵＶ硬化樹脂（Ｎｄ＝１．６３３、νｄ＝２３．０、θｇＦ＝０．６８）やＮ−ポリビニルカルバゾール（Ｎｄ＝１．６９６、νｄ＝１７．７、θｇＦ＝０．６９）がある。尚、条件式（２）を満足する材料であれば、これらに限定するものではない。
【００２７】
また、一般の硝材とは異なる特性を持つ光学材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．７５８、νｄ＝９．５４、θｇＦ＝０．７６）等がある。ＴｉＯ２微粒子を合成樹脂中に適切な体積比で分散させた場合、条件式（２）を満足する光学材料が得られる。なお、条件式（２）を満足する材料であれば、これらに限定するものではない。
【００２８】
ＴｉＯ２は様々な用途で使われる材料であり、光学分野では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。他にも光触媒、白色顔料などとして、またＴｉＯ２微粒子は化粧品材料として用いられている。
【００２９】
各実施例において樹脂に分散させる微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。微粒子を分散させる媒体材料としては、ポリマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたＤｒｕｄｅの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。
【００３０】
即ち、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛Ｎｐａｒ（λ）２−１｝＋（１−Ｖ）｛Ｎｐｏｌｙ（λ）２−１｝］１／２
である。ここで、λは任意の波長、Ｎｐａｒは微粒子の屈折率、Ｎｐｏｌｙはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対する微粒子の総体積の分率である。このように樹脂や樹脂中に微粒子を分散させた有機複合物は条件式（２）を満たす光学材料である。
【００３１】
各実施例では前述の条件式（１）を満たす材料として硝子等の光学無機材料を用いており、また条件式（２）を満たす材料として前述の有機複合物を用いている。このように各実施例において第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズであって、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、
０．０１００＜ΔθｇＦ
を満足する少なくとも２つの正レンズのうち少なくとも一つは有機複合物からなる材料である。また少なくとも一つは無機材料からなっている。
【００３２】
また、各実施例の光学系では第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面は像側に凹面を向けた形状であり、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面は物体側に凹面を向けた形状である。
【００３３】
条件式（３）及び（４）は第１レンズ群Ｌ１中の最も像側の屈折面及び、第２レンズ群Ｌ２中の最も物体側の屈折面の曲率半径に関する条件式である。これらの屈折面は開口絞りＳＰを挟んで向かい合った凹面となっている。これらの凹面によって像面湾曲や特にコマ収差やサジタルハロを良好に補正している。この条件式（３）、（４）の範囲を外れると諸収差特にコマ収差やサジタルハロが悪化しやすくなる。
【００３４】
なお、第１レンズ群Ｌ１中の最も像側の屈折面の曲率は条件式（３）で示されるように、ある程度強いことが必要である。これと比べると第２レンズ群Ｌ２中の最も物体側の屈折面は条件式（４）で示されるように、ある程度曲率を緩くしても良く平面に近い形状を取っても良い。更に好ましくは条件式（１）乃至（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３５】
０．０１１０＜ΔθｇＦ＜０．０２００ ・・・（１ａ）
０．０４００＜ΔθｇＦ ・・・（２ａ）
０．２０＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．８０ ・・・（３ａ）
−１．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．２０ ・・・（４ａ）
以上のように各実施例によれば色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系が得られる。尚、各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００３６】
ｉを物体側から数えた順とし、第１レンズ群Ｌ１の第ｉ正レンズの材料の異常部分分散性をΔθｇＦｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）、第１レンズ群Ｌ１の第ｉ正レンズの材料のアッベ数をνｄｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料のアッベ数の最大値と最小値を各々ｍａｘ（νｄ）、ｍｉｎ(νｄ)とする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料の屈折率の最小値をｍｉｎ(Ｎｄ)とする。第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面と、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面で構成される空気レンズの焦点距離をｆａｉｒとする。
【００３７】
無限遠物体に合焦したときの光学系ＯＬの開口比をＦｎｏとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆｐ、第１レンズ群Ｌ１の第ｉ正レンズの焦点距離をｆｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とする。各実施例の光学系を光電変換素子を有する光学機器（撮像装置）に用いたときの光学系の撮影半画角をωとする。このとき、以下の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００３８】
５．０＜（ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１）／（ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２）＜５０．０
・・・（５）
（ただし、ｍ１、ｍ２は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズを表し、この２つは、１≦ｍ１≦ｎ、１≦ｍ２≦ｎ、０．０＜ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２＜ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１
なる関係式を満足している。）
２．２＜ｍａｘ（νｄ）／ｍｉｎ（νｄ） ・・・（６）
ｍｉｎ（νｄ）＜３０．０ ・・・（７）
１．５５＜ｍｉｎ（Ｎｄｉ） ・・・（８）
−０．９００＜ｆａｉｒ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１００ ・・・（９）
Ｆｎｏ＜２．５ ・・・（１０）
５．００×１０−４＜Σ（ΔθｇＦｉ／νｄｉ）×（ｆｐ／ｆｉ） ・・・（１１）
６°＜ω＜２５° ・・・（１２）
次に各条件式の技術的意味について説明する。条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズｍ１、ｍ２について異常部分分散性とアッベ数の比に関する。
【００３９】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１中にこのような条件式を満足する組合わせが存在する材料よりなるレンズがあることを意味する。光学系中に配置されたレンズを構成する光学材料の短波長側の色収差の補正力は前述の異常部分分散性ΔθｇＦに比例し、アッベ数νｄに半比例する。条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１中に配置されている正レンズのうちの２枚のレンズの材料の色収差の補正力の比を表す。
【００４０】
この２枚のレンズの色収差の補正力の比を適切な範囲内とすることで、光学系中に配置されたそれぞれのレンズに対するパワー（屈折力）分担を適切にすることが容易となる。条件式（５）の範囲を満たすことで、色収差の補正を担う正レンズのパワー分担が適切となり、色収差を始め球面収差や像面湾曲やコマ収差等の諸収差を良好に補正することが容易となる。
【００４１】
この条件式（５）の値が大きすぎても小さすぎても、色収差の補正を担う正レンズのどちらかに色収差の補正力が集中し過ぎる。したがって、例えばパワーをつけ過ぎてレンズ面の曲率が強く敏感度の高い、もしくは逆にパワーをつけられなさ過ぎて十分な光学作用が得られなくなってくる。
【００４２】
条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズに使われている硝材（材料）のアッベ数νｄの最大値と最小値の比を表す。この条件式（６）の範囲を満たすことで、光学系全系として色収差のバランスを保ちながら、色収差を良好に補正をすることが容易となる。このことについてさらに説明する。Ｆナンバー１．２〜２．０程度の小さい（明るい）光学系では被写界深度が浅いため、色収差を始め、球面収差や像面湾曲やコマ収差等の諸収差を良好に補正する必要がある。
【００４３】
通常このような明るい光学系では比較的、屈折率が高い硝材を第１レンズ群中の正レンズとして用いることで、球面収差や像面湾曲等の諸収差を補正している。例えばアッベ数νｄが４０〜６０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の高屈折率，中分散の硝材を正レンズとして用い、アッベ数が２０〜３０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の高屈折率，高分散の硝材を負レンズとして用いている。つまり、これらを組み合わせて諸収差を補正している。
【００４４】
しかし、アッベ数νｄが４０〜６０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の硝材は異常部分分散性ΔθｇＦの値が負のものが多く、正レンズとして用いると色収差が悪化しやすい。特に色収差が目立ちやすい、焦点距離が比較的長い、大口径の中望遠レンズでは、このことは顕著である。色収差だけを補正するのであれば、正レンズとして、異常分散性のある蛍石等の低屈折率低分散の硝材を用いることもできる。
【００４５】
しかし、その場合、屈折率が低いため所望の屈折力を得るためにレンズ面の曲率を強くしなければならず、球面収差や像面湾曲等が悪化する。また、正レンズと組み合わせていた負レンズも正レンズが低分散側にシフトしたことに伴って、低分散側にシフトしなければならない。その場合も必要な色消し条件を満たすためには負レンズのレンズ面の曲率を強くせねばならず、コマ収差やサジタルフレアが悪化する。
【００４６】
そこで本発明の光学系では、第１レンズ群Ｌ１が正レンズを２枚以上有する構成とし、かつ条件式（６）を満たすように高分散な硝材と低分散な硝材を正レンズとして組み合わせて用いている。このように組み合わせることで、第１レンズ群Ｌ１中の複数の正レンズと負レンズの色収差のバランスを良好に保つことができる。
【００４７】
この結果、負レンズの材料を低分散側にシフトさせることなくレンズ面の曲率も必要以上に強くせず、コマ収差やサジタルハロを良好に補正している。また、高分散硝材と比較的低分散な硝材の異常部分分散性ΔθｇＦの値はアッベ数νｄが４０〜６０の中分散硝材と比べると大きく、色収差も良好に補正することができる。
【００４８】
条件式（６）の範囲を外れると、全系としての色収差を良好に補正しながら、かつ球面収差や像面湾曲、コマ収差等の諸収差を良好に補正することが難しくなる。
【００４９】
条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズに使われている硝材のアッベ数νｄの最小値を表す。条件式（７）の範囲を満たす高分散硝材を正レンズとして用いることで、色収差を効果的に補正することが容易となる。条件式（７）の範囲を外れると、色収差の補正が難しくなる。
【００５０】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズに使われている硝材の屈折率の最小値を表す。条件式（８）の範囲を満たす硝材を正レンズとして用いることで、球面収差や像面湾曲、コマ収差等を良好に補正することが容易となる。条件式（８）の範囲を外れると、これらの諸収差を良好に補正することが困難になる。
【００５１】
条件式（９）は、開口絞りＳＰを挟んで向かい合った第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面と、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面で構成される、空気レンズの焦点距離と全系の焦点距離の比に関する。この空気レンズの屈折力を所望の範囲に収めることで、諸収差、特にコマ収差やサジタルハロを良好に補正することができる。条件式（９）の範囲を外れると諸収差、特にコマ収差やサジタルハロが悪化しやすい。
【００５２】
条件式（１０）は光学系の開口比のＦナンバーに関する条件式である。条件式（１０）の範囲を満たすことで、明るい光学系を得ている。
【００５３】
次に条件式（１１）について説明する。光学系中に配置されたレンズで発生する色収差の量は材料のアッベ数νｄに反比例し、屈折力１／ｆ（＝φ）に比例する。ただしこれはアッベ数νｄで表されるＦ線〜Ｃ線までの色収差の量である。
【００５４】
通常、撮影レンズではＦ線よりも短波長側のｇ線も合わせて色収差を補正する必要がある。つまりｇ線〜Ｃ線の広い波長帯域に渡って色収差のバランスを取る必要がある。したがって、短波長側の色収差を良好に補正することができなければ、結局、光学系全系として発生する色収差の量は大きくなる。ｇ線〜Ｆ線で発生する色収差の量はアッベ数νｄに反比例し、部分分散比θｇＦと屈折力１／ｆ（＝φ）に比例する。そしてこの短波長側の色収差の補正効果は前述したようにアッベ数νｄに反比例し、前述の異常部分分散性ΔθｇＦと屈折力１／ｆ（＝φ）に比例し以下の式で表される。
【００５５】
（ΔθｇＦ／νｄ）／ｆ ・・・（ｄ）
光学系中に配置されたレンズにおいて、上記の式（ｄ）で表される数字の絶対値が大きければ、それだけ色収差補正効果が大きくなる。
【００５６】
条件式（１１）は以上のような知見によって得られたものであり、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズの色収差の補正効果の和を表すものである。なお、条件式（１１）では第１レンズ群Ｌ１中の色消し効果を表すために、各レンズの屈折力１／ｆを第１レンズ群Ｌ１の屈折力１／ｆｐで割って規格化している。
【００５７】
条件式（１１）の範囲を満たすことで、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズで十分な色収差の補正効果を出し、光学系全系として色収差の量を低減させることができる。条件式（１１）の範囲を外れると、十分な色収差の補正効果が得られず、光学系全系として色収差の補正が不十分になるので好ましくない。
【００５８】
条件式（１２）は光学系を光電変換素子を有する光学機器に適用したときの好ましい撮影画角の半画角に関する。条件式（１２）の範囲を満たすことで、色収差を始め、緒収差を良好に補正することが容易になる。
【００５９】
以上のように各実施例によれば色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差が良好に補正された大口径比の光学系が得られる。各実施例において更に好ましくは条件式（５）乃至（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００６０】
８．０＜（ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１）／（ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２）＜４５．０
・・・（５ａ）
２．５＜ｍａｘ（νｄ）／ｍｉｎ（νｄ）＜５．０ ・・・（６ａ）
１０．０＜ｍｉｎ（νｄ）＜２５．０ ・・・（７ａ）
１．５５２＜ｍｉｎ（Ｎｄ）（ｉ＝１，２、・・・，ｎ） ・・・（８ａ）
−０．５００＜ｆａｉｒ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１１０ ・・・（９ａ）
Ｆｎｏ＜２．２ ・・・（１０ａ）
１．００×１０−３＜Σ（ΔθｇＦｉ／νｄｉ）×（ｆｐ／ｆｉ） ・・・（１１ａ）
６°＜ω＜２４° ・・・（１２ａ）
次に各実施例のレンズ構成について説明する。
【００６１】
［実施例１］
図１の実施例１の光学系ＯＬについて説明する。実施例１の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図１の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成っている。
【００６２】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて行う。なおこの際第３レンズ群Ｌ３は不動である。第１レンズ群Ｌ１は４枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と１枚の負レンズＧ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は２０１．７４（ｍｍ）である（この値は後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの値である。以下全て同じである。）。さらに全系の焦点距離は８５．００ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は１．２４、半画角ωは１４．２８°である。
【００６３】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の焦点距離は、各々２１８．６８、１２２．１４、８５．８１、４８５．７１である。また正レンズＧ２のＲ１面（物体側のレンズ面）は非球面形状である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＴＩＨ５３（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８４７、アッベ数νｄは２３．８である。
【００６４】
また部分分散比θｇＦは０．６２０であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．００００である。正レンズＧ２及びＧ３の硝材はＳ−ＦＰＭ２（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９５、アッベ数νｄは６７．７である。また部分分散比θｇＦは０．５４４であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１２０である。
【００６５】
正レンズＧ４の材料は前述の微粒子分散材料からなる有機複合物を硬化させたものであり、アクリルにＴｉＯ２微粒子を体積比で１５％混合させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．７６５、アッベ数νｄは１５．０である。また部分分散比θｇＦは０．７４８であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０９３９である。この実施例１の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは２４．６０、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−２７．４９である。
【００６６】
この実施例１において正レンズＧ２、Ｇ３及びＧ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１２０、０．０１２０、０．０９３９でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．２９及び−０．３２であり、条件式（５）に相当する数値は３５．２である。
【００６７】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は４．５１である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は１５．０及び１．５９５である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．１４である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは１．２４であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は３．３１×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは１４．２８°である。
【００６８】
この実施例１では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比１．２４と大口径でありながら、図２の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００６９】
［実施例２］
図３の実施例２の光学系ＯＬについて説明する。実施例２の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図３の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成っている。
【００７０】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて行う。なおこの際第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、及び第３レンズ群Ｌ３は不動である。第１レンズ群Ｌ１は４枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と１枚の負レンズＧ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は１４３．３４である。さらに全系の焦点距離は８３．３０ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は１．８０、半画角ωは１４．５６°である。
【００７１】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の焦点距離は、各々３２２．７６、１１１．１８、８９．４９、２１３．０９である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＴＩＨ５３（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８４７、アッベ数νｄは２３．８である。また部分分散比θｇＦは０．６２０であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．００００である。
【００７２】
正レンズＧ２の硝材はＫ−ＧＦＫ６８（商品名 株式会社住田光学ガラス社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９２、アッベ数νｄは６８．３である。また部分分散比θｇＦは０．５４６であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１３９である。正レンズＧ３の硝材はＳ−ＬＡＬ１８（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．７２９、アッベ数νｄは５４．７である。また部分分散比θｇＦは０．５４４であり、異常部分分散性ΔθｇＦは−０．００２７である。
【００７３】
正レンズＧ４の材料は前述のＮ−ポリビニルカルバゾールを硬化させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．６９６、アッベ数νｄは１７．７である。また部分分散比θｇＦは０．６８６であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０４２５である。この実施例２の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは２５．８５、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−２８．７５である。
【００７４】
この実施例２において正レンズＧ２及び正レンズＧ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１３９、０．０４２５でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．３１及び−０．３５であり、条件式（５）に相当する数値は１１．８である。
【００７５】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は３．８６である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は１７．７及び１．５９２である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．１５である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは１．８０であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は１．８０×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは１４．５６°である。
【００７６】
この実施例２では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比１．８０と大口径でありながら、図４の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００７７】
［実施例３］
図５の実施例３の光学系ＯＬについて説明する。実施例３の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図５の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成っている。
【００７８】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて行う。なおこの際第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、及び第３レンズ群Ｌ３は不動である。第１レンズ群Ｌ１は４枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と１枚の負レンズＧ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は１８４．４９である。さらに全系の焦点距離は１３２．３０ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は２．０６、半画角ωは９．２９°である。
【００７９】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の焦点距離は、各々４９６．３３、１４５．７８、１１２．７１、１８０．４６である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＮＢＨ５５（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８００、アッベ数νｄは２９．８である。また部分分散比θｇＦは０．６０２であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０００６である。
【００８０】
正レンズＧ２の硝材はＦＣＤ５０５（商品名 ＨＯＹＡ株式会社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９３、アッベ数νｄは６８．６である。また部分分散比θｇＦは０．５４５であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１３２である。正レンズＧ３の硝材はＳ−ＬＡＬ１４（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．６９７、アッベ数νｄは５５．５である。また部分分散比θｇＦは０．５４３であり、異常部分分散性ΔθｇＦは−０．００２７である。
【００８１】
正レンズＧ４の材料は前述のアクリル系ＵＶ硬化樹脂を硬化させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．６３６、アッベ数νｄは２２．７である。また部分分散比θｇＦは０．６８９であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０６５０である。この実施例３の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは３２．３８、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−３６．０１である。
【００８２】
この実施例３において正レンズＧ２及び正レンズＧ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１３２、０．０６５０でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．２４及び−０．２７であり、条件式（５）に相当する数値は１４．８である。
【００８３】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は３．０２である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は２２．７及び１．５９３である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．１２である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは２．０６であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は３．１０×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは９．２９°である。
【００８４】
この実施例３では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比２．０６と大口径でありながら、図６の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００８５】
［実施例４］
図７の実施例４の光学系ＯＬについて説明する。実施例４の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図７の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から成っている。
【００８６】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、第２レンズ群Ｌ２等の全てを物体側に移動させて行う。第１レンズ群Ｌ１は３枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ４と２枚の負レンズＧ３、Ｇ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は１９０．２８である。さらに全系の焦点距離は５１．７０ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は１．４１、半画角ωは２２．７１°である。
【００８７】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、及びＧ４の焦点距離は、各々７４．３５、１０５．９７、２１９．８０である。また正レンズＧ４のＲ１面（物体側のレンズ面）は非球面形状である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＬＡＨ６５（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８０４、アッベ数νｄは４６．６である。また部分分散比θｇＦは０．５５７であり、異常部分分散性ΔθｇＦは−０．００３４である。
【００８８】
正レンズＧ２の硝材はＦＣＤ５０５０（商品名 ＨＯＹＡ株式会社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９３、アッベ数νｄは６８．６である。また部分分散比θｇＦは０．５４５であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１３２である。正レンズＧ４の材料は前述の微粒子分散材料からなる有機複合物を硬化させたものであり、フルオレン系樹脂にＴｉＯ２微粒子を体積比で９％混合させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．７５７、アッベ数νｄは１６．１である。また部分分散比θｇＦは０．７１１であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０６１３である。
【００８９】
この実施例４の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは２８．１５、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−１５．６２である。この実施例４において正レンズＧ２、Ｇ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１３２、０．０６１３でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．５４及び−０．３０であり、条件式（５）に相当する数値は１９．７である。
【００９０】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は４．２６である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は１６．１及び１．５９３である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．２１である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは１．４１であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は３．４５×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは２２．７１°である。
【００９１】
この実施例４では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比１．４１と大口径でありながら、図８の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００９２】
次に本発明の光学系を用いたデジタルスチルカメラ（光学機器）の実施例を図９を用いて説明する。図９において、２０はカメラ本体、２１は本発明の光学系によって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１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）、２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
【００９３】
このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００９４】
本発明の光学系をミラーあり又はミラーレスの一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に適用することもできる。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。
【００９５】
以下、数値実施例１〜４の光学系の具体的な数値データを示す。ｉは物体から数えた順序を示す。面番号ｉは物体側から順に数えている。Ｒｉは曲率半径(mm)、Ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間隔(mm)である。Ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質の屈折率、アッベ数を表す。θｇＦｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質の部分分散値を表す。またＢＦはバックフォーカスであり、レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離を表す。
【００９６】
また、非球面は面番号の後に、＊の符号を付加して表している。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、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ・・・を各次数の非球面係数とするとき、
【００９７】
【数１】
【００９８】
で表す。なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。群データでは設計上、開口絞りを１つの群（第２群）として表しているため、各実施例では前述した群よりも１つ多くなっている。さらに、前述の各条件式に相当する数値を表１に示す。表２に実施例１〜４で用いられている有機複合物の光学定数を示す。表３に実施例１及び４で用いている微粒子分散材料を構成するフルオレン系樹脂とアクリル系樹脂及びＴｉＯ２単独の光学定数を示す。
【００９９】
[数値実施例１]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 131.811 4.83 1.84666 23.8 68.55
2 449.845 0.15 68.16
3* 48.334 13.30 1.59522 67.7 64.52
4 129.402 0.15 60.80
5 44.370 15.42 1.59522 67.7 54.65
6 294.068 0.88 1.76499 15.0 46.23
7 1408.144 2.25 1.84666 23.8 46.06
8 24.597 14.12 35.90
9(絞り) ∞ 8.99 33.98
10 -27.489 3.84 1.76182 26.5 32.92
11 132.719 10.50 1.91082 35.3 37.82
12 -43.321 0.15 39.56
13 253.916 3.58 1.90366 31.3 38.67
14 -97.609 0.99 38.53
15 198.461 1.54 1.65412 39.7 38.57
16 62.998 3.52 1.72916 54.7 38.85
17 763.404 38.35 38.88
像面 ∞
非球面データ
円錐定数(K) 4次の係数(B) 6次の係数(C) 8次の係数(D) 10次の係数(E)
第3面 0.00000E+00 -3.80413E-09 2.51918E-11 -4.18559E-14 3.29624E-17
各種データ
焦点距離 85.00
Fno 1.24
像高 21.64
レンズ全長 122.56
BF 38.35
入射瞳位置 87.06
射出瞳位置 -42.49
前側主点位置 82.69
後側主点位置 -46.65
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 201.74 36.98 -117.24 -87.39
2 9 ∞ 0 0 0
3 10 70.21 18.07 19.48 14.07
4 15 282.49 5.07 -0.49 -3.45
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 218.680
2 3 122.140
3 5 85.810
4 6 485.710
5 7 -29.590
6 10 -29.590
7 11 36.910
8 13 78.400
9 15 -141.740
10 16 93.970
【０１００】
[数値実施例２]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 102.902 2.53 1.84666 23.8 46.28
2 163.192 0.15 45.96
3 43.649 5.86 1.59240 68.3 45.24
4 122.954 1.73 44.42
5 40.248 9.19 1.72916 54.7 41.11
6 94.917 1.30 1.69591 17.7 36.60
7 262.229 2.70 1.80518 25.4 36.47
8 25.845 8.06 30.72
9(絞り) ∞ 20.75 29.71
10 -28.746 2.40 1.72825 28.5 27.55
11 -137.398 1.08 29.22
12 -63.671 8.56 1.88300 40.8 29.28
13 -36.024 0.15 32.13
14 96.577 4.60 1.77250 49.6 35.77
15 -115.161 1.50 36.15
16 -135.342 1.90 1.62588 35.7 36.50
17 70.730 4.54 1.88300 40.8 37.82
18 -389.950 39.11 38.00
像面 ∞
各種データ
焦点距離 83.30
Fno 1.80
像高 21.64
レンズ全長 116.11
BF 39.11
入射瞳位置 38.08
射出瞳位置 -89.87
前側主点位置 67.59
後側主点位置 -44.19
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 143.34 23.46 -44.35 -44.27
2 9 ∞ 0 0 0
3 10 76.85 16.79 20.63 15.47
4 16 762.02 6.44 9.39 5.9
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 322.760
2 3 111.180
3 5 89.490
4 6 213.090
5 7 -35.790
6 10 -50.390
7 12 82.040
8 14 68.650
9 16 -73.960
10 17 68.120
【０１０１】
[数値実施例３]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 163.099 5.26 1.80000 29.8 67.97
2 272.833 3.17 66.57
3 59.399 10.80 1.59282 68.6 62.19
4 177.117 14.29 59.83
5 44.158 6.47 1.69680 55.5 48.00
6 94.800 2.50 1.63555 22.7 46.04
7 541.026 4.00 1.80518 25.4 45.90
8 32.380 9.17 38.04
9(絞り) ∞ 34.35 36.94
10 -36.014 2.50 1.69895 30.1 29.58
11 -160.612 2.52 30.88
12 -72.736 7.97 1.83481 42.7 31.36
13 -41.856 0.15 33.90
14 105.321 6.96 1.77250 49.6 36.91
15 -194.340 1.50 37.54
16 -2009.882 2.50 1.48749 70.2 37.78
17 68.030 5.33 1.83400 37.2 38.19
18 136.664 43.23 38.00
像面 ∞
各種データ
焦点距離 132.30
Fno 2.06
像高 21.64
レンズ全長 162.67
BF 43.23
入射瞳位置 76.58
射出瞳位置 -108.62
前側主点位置 93.61
後側主点位置 -89.07
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 184.49 46.49 -64.44 -70.75
2 9 ∞ 0 0 0
3 10 102.4 20.09 24.58 16.84
4 16 -857.7 7.83 16.55 11.76
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 496.330
2 3 145.780
3 5 112.710
4 6 180.460
5 7 -42.930
6 10 -66.970
7 12 105.700
8 14 89.320
9 16 -134.930
10 17 156.880
【０１０２】
[数値実施例４]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 43.261 4.18 1.80400 46.6 37.17
2 149.853 0.27 36.20
3 33.837 5.56 1.59282 68.6 34.13
4 68.850 2.53 31.97
5 68.154 2.04 1.69895 30.1 29.80
6 22.440 1.89 26.38
7* 34.639 0.69 1.75728 16.1 26.33
8 43.364 1.29 1.66680 33.0 26.25
9 28.154 4.96 25.12
10(絞り) ∞ 9.28 24.69
11 -15.623 1.46 1.80518 25.4 23.89
12 -166.750 7.09 1.83481 42.7 29.18
13 -24.619 0.15 31.01
14 -75.475 2.61 1.88300 40.8 31.98
15 -39.557 0.15 32.27
16 165.083 4.76 1.72916 54.7 34.75
17 -60.207 38.94 35.19
像面 ∞
非球面データ
円錐定数(K) 4次の係数(B) 6次の係数(C) 8次の係数(D) 10次の係数(E)
第7面 0.00000E+00 -2.16382E-06 8.47733E-09 -5.16134E-11 3.36180E-13
各種データ
焦点距離 51.70
Fno 1.41
像高 21.64
レンズ全長 87.84
BF 38.94
入射瞳位置 28.57
射出瞳位置 -48.99
前側主点位置 49.87
後側主点位置 -12.76
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 190.28 18.45 -58.33 -54.7
2 10 ∞ 0 0 0
3 11 39.86 16.22 14.49 9.9
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 74.350
2 3 105.970
3 5 -48.760
4 7 219.800
5 8 -124.590
6 11 -21.500
7 12 33.830
8 14 91.030
9 16 61.050
【０１０３】
【表１】
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
【表３】
【符号の説明】
【０１０６】
ＯＬ 光学系 ＬＦ 前群 ＬＲ 後群 Ｌ１ 光学系の第１群
Ｌ２ 光学系の第２群 Ｌ３ 光学系の第３群 ＯＡ 光軸
ＳＰ 開口絞り ＩＰ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 Ｃ Ｃ線
Ｆ Ｆ線 ΔＭ メリディオナル像面 ΔＳ サジタル像面
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系及びそれを有する光学機器に関し、たとえば、デジタルスチルカメラ・デジタルビデオカメラ、銀塩カメラ、監視用カメラ、プロジェクター等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられる撮像光学系として、Ｆナンバーが１．２〜２．０程度と大口径比で、焦点距離が比較的長い中焦点距離の撮像光学系が知られており、ポートレート撮影や屋内スポーツでの撮影で広く使用されている。このような撮像光学系はレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）が短く、小型で高い光学性能を有することが求められている。
【０００３】
一般に撮像光学系では、レンズ全長を短縮するほど軸上色収差及び倍率色収差等の色収差が増加し、光学性能が低下してくる。特に焦点距離の長い中望遠レンズ〜望遠レンズでは、焦点距離が長くなるほど色収差が拡大してくる。またレンズ全長が短縮するにつれて色収差が多く発生してくる。
【０００４】
一方、大口径比で明るい撮像光学系は被写界深度が浅く、諸収差が画質に与える影響が強い。このため明るい撮影光学系には、より高精度な収差補正が求められている。従来より大口径比で焦点距離のやや長い中望遠の撮像光学系が知られている（特許文献１）。また色収差を補正するために物体側の前群に蛍石等の異常部分分散性材料より成るレンズを配置した望遠レンズが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８８２８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された撮像光学系では、球面収差や像面湾曲等の諸収差を補正するために高屈折率、中分散硝材より成るレンズを多用している。また特許文献２に開示された望遠レンズでは、色収差の補正のために低屈折率低分散硝材より成るレンズを多用している。
【０００７】
一般にアッベ数が４０〜６０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の高屈折率中分散硝材は負の異常部分分散性を持つため正の屈折力を持つレンズとして用いると軸上色収差が悪化してくる。またアッベ数が７０〜９０程度で屈折率が１．４〜１．５程度の低屈折率低分散硝材は正の異常部分分散性を持つため正の屈折力を持つレンズとして用いると軸上色収差を良好に補正することができる。
【０００８】
しかし、屈折率が低いため所望の屈折力を得るためにはレンズ面（屈折面）の曲率を強くしなければならず、この結果、球面収差や像面湾曲が発生しやすくなる。画面全体にわたり、高い光学性能を得るには、硝材を適切に設定し色収差の補正とともに、球面収差や像面湾曲等の諸収差を同時に良好に補正することが必要となる。
【０００９】
特に大口径比で焦点距離がやや長い中焦点距離レンズでは、色収差の補正と球面収差や像面湾曲等の緒収差を良好に補正しないと、画面全体にわたり高い光学性能を得るのが困難になる。
【００１０】
本発明は色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系及びそれを有する光学機器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、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前記前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、前記後群は前記開口絞りに隣接し合焦の際に移動する第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群はｎ（ｎは２以上の整数）個の正レンズと１以上の負レンズを有する光学系において、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、
０．０１００＜ΔθｇＦ
なる条件式を満足し、そのうち１以上の正レンズの材料は、
０．０２７２＜ΔθｇＦ
なる条件を満足し、
前記第１レンズ群の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｐ、前記第２レンズ群の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｎ、全系の焦点距離をｆｔｏｔａｌとするとき、
０．１５＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．９０
−１５．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１５
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】
本発明によれば色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の光学系の断面図
【図２】実施例１の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図３】実施例２の光学系の断面図
【図４】実施例２の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図５】実施例３の光学系の断面図
【図６】実施例３の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図７】実施例４の光学系の断面図
【図８】実施例４の光学系の無限遠合焦点時の縦収差図
【図９】本発明の光学機器（撮像装置）の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の光学系及びそれを有する光学機器について説明する。本発明の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成されている。前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、後群は開口絞りに隣接し、合焦（フォーカシング）の際に移動する第２レンズ群を有している。第１レンズ群はｎ（ｎは２以上の整数）個の正レンズと１以上の負レンズを有している。
【００１５】
次に本発明の各実施例について説明する。図１は本発明の光学系の実施例１のレンズ断面図である。図２は実施例１の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたとき（合焦したとき）の諸収差図である。図３は本発明の光学系の実施例２のレンズ断面図である。図４は実施例２の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたときの諸収差図である。図５は本発明の光学系の実施例３のレンズ断面図である。
【００１６】
図６は実施例３の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたときの諸収差図である。図７は本発明の光学系の実施例４のレンズ断面図である。図８は実施例４の光学系において無限遠物体にフォーカスを合わせたときの諸収差図である。図９は本発明の光学系を有する光学機器（撮像装置）の要部概略図である。
【００１７】
各実施例の光学系は焦点距離がやや長い中焦点距離レンズより成っている。ここで中焦点距離レンズとは撮影画角１２°〜５０°程度の撮像光学系をいう。レンズ断面図において左側が物体側（前方、拡大側）、右側が像側（後方、縮小側）である。
【００１８】
ＯＬは光学系であり、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より成っている。ｊを物体側から像側へ順に数えたレンズ群の順番とする時、Ｌｊ（ｊ＝１，２，３）は第ｊレンズ群を表わす。また、ｋを物体側から像側へ数えた順にレンズの順番とする時、Ｇｋ（ｋ＝１，２，３，・・・）は第ｋレンズを表す。
【００１９】
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像光学系として用いる際には像面はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また銀塩フィルムカメラ用として用いる際には、像面はフィルム面に相当する。ＯＡは光軸を表す。収差図において、ｄ、ｇ、Ｃ、Ｆは各々ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を表す。ΔＭ、ΔＳはそれぞれｄ線のメリディオナル像面、サジタル像面を表す。また歪曲収差はｄ線によって表している。またＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。
【００２０】
各実施例の光学系ＯＬにおいて前群ＬＦは、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より構成されている。第１レンズ群Ｌ１の直後の像側に開口絞りＳＰが配置されている。後群ＬＲは開口絞りＳＰと、開口絞りＳＰの直後の像側に第２レンズ群Ｌ２を有している。また、後群ＬＲは第２レンズ群Ｌ２の像側に正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有する場合もある。第１レンズ群Ｌ１は２以上の正の屈折力のレンズ（正レンズ）と１以上の負の屈折力のレンズ（負レンズ）を有している。
【００２１】
各実施例において、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとする。このとき、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、
０．０１００＜ΔθｇＦ ・・・（１）
なる条件式を満足する。更に、そのうち１以上の正レンズの材料は、
０．０２７２＜ΔθｇＦ ・・・（２）
なる条件を満足する。
【００２２】
そして第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｐ、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｎ、全系の焦点距離をｆｔｏｔａｌとする。このとき、
０．１５＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．９０ ・・・（３）
−１５．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１５ ・・・（４）
なる条件式を満足している。
【００２３】
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），（２）中の材料の異常部分分散性（異常部分分散比）ΔθｇＦについて説明する。今、ｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。するとアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦ、異常部分分散性ΔθｇＦは以下のように表すことができる。
【００２４】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ・・・（ａ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ） ・・・（ｂ）
ΔθｇＦ＝θｇＦ−（−１．６６５×１０−７×νｄ３＋５．２１３×１０−５×νｄ２−５．６５６×１０−３×νｄ＋７．２７８×１０−１） ・・・（ｃ）
条件式（１），（２）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの異常部分分散性を表す。条件式（１），（２）を満たす材料からなるレンズを用いることで色収差を良好に補正することが容易となる。条件式（１），（２）の下限を下回ると色収差の補正が不十分となる。
【００２５】
条件式（１）を満たす材料としては、低分散で異常部分分散性を示すことで知られている蛍石等の結晶材料がある。この他、Ｓ−ＦＰＬ５３、Ｓ−ＦＰＬ５１、Ｓ−ＦＰＭ２（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）やＦＣＤ１００，ＦＣＤ１、ＦＣＤ５０５（商品名 ＨＯＹＡ株式会社製）等の光学硝子がある。
【００２６】
また、条件式（２）を満たす光学材料の具体例として、例えばアクリル系ＵＶ硬化樹脂（Ｎｄ＝１．６３３、νｄ＝２３．０、θｇＦ＝０．６８）やＮ−ポリビニルカルバゾール（Ｎｄ＝１．６９６、νｄ＝１７．７、θｇＦ＝０．６９）がある。尚、条件式（２）を満足する材料であれば、これらに限定するものではない。
【００２７】
また、一般の硝材とは異なる特性を持つ光学材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．７５８、νｄ＝９．５４、θｇＦ＝０．７６）等がある。ＴｉＯ２微粒子を合成樹脂中に適切な体積比で分散させた場合、条件式（２）を満足する光学材料が得られる。なお、条件式（２）を満足する材料であれば、これらに限定するものではない。
【００２８】
ＴｉＯ２は様々な用途で使われる材料であり、光学分野では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。他にも光触媒、白色顔料などとして、またＴｉＯ２微粒子は化粧品材料として用いられている。
【００２９】
各実施例において樹脂に分散させる微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。微粒子を分散させる媒体材料としては、ポリマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたＤｒｕｄｅの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。
【００３０】
即ち、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛Ｎｐａｒ（λ）２−１｝＋（１−Ｖ）｛Ｎｐｏｌｙ（λ）２−１｝］１／２
である。ここで、λは任意の波長、Ｎｐａｒは微粒子の屈折率、Ｎｐｏｌｙはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対する微粒子の総体積の分率である。このように樹脂や樹脂中に微粒子を分散させた有機複合物は条件式（２）を満たす光学材料である。
【００３１】
各実施例では前述の条件式（１）を満たす材料として硝子等の光学無機材料を用いており、また条件式（２）を満たす材料として前述の有機複合物を用いている。このように各実施例において第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズであって、材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、
０．０１００＜ΔθｇＦ
を満足する少なくとも２つの正レンズのうち少なくとも一つは有機複合物からなる材料である。また少なくとも一つは無機材料からなっている。
【００３２】
また、各実施例の光学系では第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面は像側に凹面を向けた形状であり、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面は物体側に凹面を向けた形状である。
【００３３】
条件式（３）及び（４）は第１レンズ群Ｌ１中の最も像側の屈折面及び、第２レンズ群Ｌ２中の最も物体側の屈折面の曲率半径に関する条件式である。これらの屈折面は開口絞りＳＰを挟んで向かい合った凹面となっている。これらの凹面によって像面湾曲や特にコマ収差やサジタルハロを良好に補正している。この条件式（３）、（４）の範囲を外れると諸収差特にコマ収差やサジタルハロが悪化しやすくなる。
【００３４】
なお、第１レンズ群Ｌ１中の最も像側の屈折面の曲率は条件式（３）で示されるように、ある程度強いことが必要である。これと比べると第２レンズ群Ｌ２中の最も物体側の屈折面は条件式（４）で示されるように、ある程度曲率を緩くしても良く平面に近い形状を取っても良い。更に好ましくは条件式（１）乃至（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３５】
０．０１１０＜ΔθｇＦ＜０．０２００ ・・・（１ａ）
０．０４００＜ΔθｇＦ ・・・（２ａ）
０．２０＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．８０ ・・・（３ａ）
−１．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．２０ ・・・（４ａ）
以上のように各実施例によれば色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる高い光学性能を有する光学系が得られる。尚、各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００３６】
ｉを物体側から数えた順とし、第１レンズ群Ｌ１の第ｉ正レンズの材料の異常部分分散性をΔθｇＦｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）、第１レンズ群Ｌ１の第ｉ正レンズの材料のアッベ数をνｄｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料のアッベ数の最大値と最小値を各々ｍａｘ（νｄ）、ｍｉｎ(νｄ)とする。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズの材料の屈折率の最小値をｍｉｎ(Ｎｄ)とする。第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面と、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面で構成される空気レンズの焦点距離をｆａｉｒとする。
【００３７】
無限遠物体に合焦したときの光学系ＯＬの開口比をＦｎｏとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆｐ、第１レンズ群Ｌ１の第ｉ正レンズの焦点距離をｆｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とする。各実施例の光学系を光電変換素子を有する光学機器（撮像装置）に用いたときの光学系の撮影半画角をωとする。このとき、以下の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００３８】
５．０＜（ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１）／（ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２）＜５０．０
・・・（５）
（ただし、ｍ１、ｍ２は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズを表し、この２つは、１≦ｍ１≦ｎ、１≦ｍ２≦ｎ、０．０＜ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２＜ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１
なる関係式を満足している。）
２．２＜ｍａｘ（νｄ）／ｍｉｎ（νｄ） ・・・（６）
ｍｉｎ（νｄ）＜３０．０ ・・・（７）
１．５５＜ｍｉｎ（Ｎｄｉ） ・・・（８）
−０．９００＜ｆａｉｒ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１００ ・・・（９）
Ｆｎｏ＜２．５ ・・・（１０）
５．００×１０−４＜Σ（ΔθｇＦｉ／νｄｉ）×（ｆｐ／ｆｉ） ・・・（１１）
６°＜ω＜２５° ・・・（１２）
次に各条件式の技術的意味について説明する。条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズｍ１、ｍ２について異常部分分散性とアッベ数の比に関する。
【００３９】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１中にこのような条件式を満足する組合わせが存在する材料よりなるレンズがあることを意味する。光学系中に配置されたレンズを構成する光学材料の短波長側の色収差の補正力は前述の異常部分分散性ΔθｇＦに比例し、アッベ数νｄに半比例する。条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１中に配置されている正レンズのうちの２枚のレンズの材料の色収差の補正力の比を表す。
【００４０】
この２枚のレンズの色収差の補正力の比を適切な範囲内とすることで、光学系中に配置されたそれぞれのレンズに対するパワー（屈折力）分担を適切にすることが容易となる。条件式（５）の範囲を満たすことで、色収差の補正を担う正レンズのパワー分担が適切となり、色収差を始め球面収差や像面湾曲やコマ収差等の諸収差を良好に補正することが容易となる。
【００４１】
この条件式（５）の値が大きすぎても小さすぎても、色収差の補正を担う正レンズのどちらかに色収差の補正力が集中し過ぎる。したがって、例えばパワーをつけ過ぎてレンズ面の曲率が強く敏感度の高い、もしくは逆にパワーをつけられなさ過ぎて十分な光学作用が得られなくなってくる。
【００４２】
条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズに使われている硝材（材料）のアッベ数νｄの最大値と最小値の比を表す。この条件式（６）の範囲を満たすことで、光学系全系として色収差のバランスを保ちながら、色収差を良好に補正をすることが容易となる。このことについてさらに説明する。Ｆナンバー１．２〜２．０程度の小さい（明るい）光学系では被写界深度が浅いため、色収差を始め、球面収差や像面湾曲やコマ収差等の諸収差を良好に補正する必要がある。
【００４３】
通常このような明るい光学系では比較的、屈折率が高い硝材を第１レンズ群中の正レンズとして用いることで、球面収差や像面湾曲等の諸収差を補正している。例えばアッベ数νｄが４０〜６０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の高屈折率，中分散の硝材を正レンズとして用い、アッベ数が２０〜３０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の高屈折率，高分散の硝材を負レンズとして用いている。つまり、これらを組み合わせて諸収差を補正している。
【００４４】
しかし、アッベ数νｄが４０〜６０程度で屈折率が１．６〜１．８程度の硝材は異常部分分散性ΔθｇＦの値が負のものが多く、正レンズとして用いると色収差が悪化しやすい。特に色収差が目立ちやすい、焦点距離が比較的長い、大口径の中望遠レンズでは、このことは顕著である。色収差だけを補正するのであれば、正レンズとして、異常分散性のある蛍石等の低屈折率低分散の硝材を用いることもできる。
【００４５】
しかし、その場合、屈折率が低いため所望の屈折力を得るためにレンズ面の曲率を強くしなければならず、球面収差や像面湾曲等が悪化する。また、正レンズと組み合わせていた負レンズも正レンズが低分散側にシフトしたことに伴って、低分散側にシフトしなければならない。その場合も必要な色消し条件を満たすためには負レンズのレンズ面の曲率を強くせねばならず、コマ収差やサジタルフレアが悪化する。
【００４６】
そこで本発明の光学系では、第１レンズ群Ｌ１が正レンズを２枚以上有する構成とし、かつ条件式（６）を満たすように高分散な硝材と低分散な硝材を正レンズとして組み合わせて用いている。このように組み合わせることで、第１レンズ群Ｌ１中の複数の正レンズと負レンズの色収差のバランスを良好に保つことができる。
【００４７】
この結果、負レンズの材料を低分散側にシフトさせることなくレンズ面の曲率も必要以上に強くせず、コマ収差やサジタルハロを良好に補正している。また、高分散硝材と比較的低分散な硝材の異常部分分散性ΔθｇＦの値はアッベ数νｄが４０〜６０の中分散硝材と比べると大きく、色収差も良好に補正することができる。
【００４８】
条件式（６）の範囲を外れると、全系としての色収差を良好に補正しながら、かつ球面収差や像面湾曲、コマ収差等の諸収差を良好に補正することが難しくなる。
【００４９】
条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズに使われている硝材のアッベ数νｄの最小値を表す。条件式（７）の範囲を満たす高分散硝材を正レンズとして用いることで、色収差を効果的に補正することが容易となる。条件式（７）の範囲を外れると、色収差の補正が難しくなる。
【００５０】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズに使われている硝材の屈折率の最小値を表す。条件式（８）の範囲を満たす硝材を正レンズとして用いることで、球面収差や像面湾曲、コマ収差等を良好に補正することが容易となる。条件式（８）の範囲を外れると、これらの諸収差を良好に補正することが困難になる。
【００５１】
条件式（９）は、開口絞りＳＰを挟んで向かい合った第１レンズ群Ｌ１の最も像側の屈折面と、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の屈折面で構成される、空気レンズの焦点距離と全系の焦点距離の比に関する。この空気レンズの屈折力を所望の範囲に収めることで、諸収差、特にコマ収差やサジタルハロを良好に補正することができる。条件式（９）の範囲を外れると諸収差、特にコマ収差やサジタルハロが悪化しやすい。
【００５２】
条件式（１０）は光学系の開口比のＦナンバーに関する条件式である。条件式（１０）の範囲を満たすことで、明るい光学系を得ている。
【００５３】
次に条件式（１１）について説明する。光学系中に配置されたレンズで発生する色収差の量は材料のアッベ数νｄに反比例し、屈折力１／ｆ（＝φ）に比例する。ただしこれはアッベ数νｄで表されるＦ線〜Ｃ線までの色収差の量である。
【００５４】
通常、撮影レンズではＦ線よりも短波長側のｇ線も合わせて色収差を補正する必要がある。つまりｇ線〜Ｃ線の広い波長帯域に渡って色収差のバランスを取る必要がある。したがって、短波長側の色収差を良好に補正することができなければ、結局、光学系全系として発生する色収差の量は大きくなる。ｇ線〜Ｆ線で発生する色収差の量はアッベ数νｄに反比例し、部分分散比θｇＦと屈折力１／ｆ（＝φ）に比例する。そしてこの短波長側の色収差の補正効果は前述したようにアッベ数νｄに反比例し、前述の異常部分分散性ΔθｇＦと屈折力１／ｆ（＝φ）に比例し以下の式で表される。
【００５５】
（ΔθｇＦ／νｄ）／ｆ ・・・（ｄ）
光学系中に配置されたレンズにおいて、上記の式（ｄ）で表される数字の絶対値が大きければ、それだけ色収差補正効果が大きくなる。
【００５６】
条件式（１１）は以上のような知見によって得られたものであり、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズの色収差の補正効果の和を表すものである。なお、条件式（１１）では第１レンズ群Ｌ１中の色消し効果を表すために、各レンズの屈折力１／ｆを第１レンズ群Ｌ１の屈折力１／ｆｐで割って規格化している。
【００５７】
条件式（１１）の範囲を満たすことで、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズで十分な色収差の補正効果を出し、光学系全系として色収差の量を低減させることができる。条件式（１１）の範囲を外れると、十分な色収差の補正効果が得られず、光学系全系として色収差の補正が不十分になるので好ましくない。
【００５８】
条件式（１２）は光学系を光電変換素子を有する光学機器に適用したときの好ましい撮影画角の半画角に関する。条件式（１２）の範囲を満たすことで、色収差を始め、緒収差を良好に補正することが容易になる。
【００５９】
以上のように各実施例によれば色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差が良好に補正された大口径比の光学系が得られる。各実施例において更に好ましくは条件式（５）乃至（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００６０】
８．０＜（ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１）／（ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２）＜４５．０
・・・（５ａ）
２．５＜ｍａｘ（νｄ）／ｍｉｎ（νｄ）＜５．０ ・・・（６ａ）
１０．０＜ｍｉｎ（νｄ）＜２５．０ ・・・（７ａ）
１．５５２＜ｍｉｎ（Ｎｄ）（ｉ＝１，２、・・・，ｎ） ・・・（８ａ）
−０．５００＜ｆａｉｒ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１１０ ・・・（９ａ）
Ｆｎｏ＜２．２ ・・・（１０ａ）
１．００×１０−３＜Σ（ΔθｇＦｉ／νｄｉ）×（ｆｐ／ｆｉ） ・・・（１１ａ）
６°＜ω＜２４° ・・・（１２ａ）
次に各実施例のレンズ構成について説明する。
【００６１】
［実施例１］
図１の実施例１の光学系ＯＬについて説明する。実施例１の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図１の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成っている。
【００６２】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて行う。なおこの際第３レンズ群Ｌ３は不動である。第１レンズ群Ｌ１は４枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と１枚の負レンズＧ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は２０１．７４（ｍｍ）である（この値は後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの値である。以下全て同じである。）。さらに全系の焦点距離は８５．００ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は１．２４、半画角ωは１４．２８°である。
【００６３】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の焦点距離は、各々２１８．６８、１２２．１４、８５．８１、４８５．７１である。また正レンズＧ２のＲ１面（物体側のレンズ面）は非球面形状である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＴＩＨ５３（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８４７、アッベ数νｄは２３．８である。
【００６４】
また部分分散比θｇＦは０．６２０であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．００００である。正レンズＧ２及びＧ３の硝材はＳ−ＦＰＭ２（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９５、アッベ数νｄは６７．７である。また部分分散比θｇＦは０．５４４であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１２０である。
【００６５】
正レンズＧ４の材料は前述の微粒子分散材料からなる有機複合物を硬化させたものであり、アクリルにＴｉＯ２微粒子を体積比で１５％混合させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．７６５、アッベ数νｄは１５．０である。また部分分散比θｇＦは０．７４８であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０９３９である。この実施例１の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは２４．６０、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−２７．４９である。
【００６６】
この実施例１において正レンズＧ２、Ｇ３及びＧ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１２０、０．０１２０、０．０９３９でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．２９及び−０．３２であり、条件式（５）に相当する数値は３５．２である。
【００６７】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は４．５１である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は１５．０及び１．５９５である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．１４である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは１．２４であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は３．３１×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは１４．２８°である。
【００６８】
この実施例１では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比１．２４と大口径でありながら、図２の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００６９】
［実施例２］
図３の実施例２の光学系ＯＬについて説明する。実施例２の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図３の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成っている。
【００７０】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて行う。なおこの際第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、及び第３レンズ群Ｌ３は不動である。第１レンズ群Ｌ１は４枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と１枚の負レンズＧ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は１４３．３４である。さらに全系の焦点距離は８３．３０ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は１．８０、半画角ωは１４．５６°である。
【００７１】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の焦点距離は、各々３２２．７６、１１１．１８、８９．４９、２１３．０９である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＴＩＨ５３（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８４７、アッベ数νｄは２３．８である。また部分分散比θｇＦは０．６２０であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．００００である。
【００７２】
正レンズＧ２の硝材はＫ−ＧＦＫ６８（商品名 株式会社住田光学ガラス社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９２、アッベ数νｄは６８．３である。また部分分散比θｇＦは０．５４６であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１３９である。正レンズＧ３の硝材はＳ−ＬＡＬ１８（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．７２９、アッベ数νｄは５４．７である。また部分分散比θｇＦは０．５４４であり、異常部分分散性ΔθｇＦは−０．００２７である。
【００７３】
正レンズＧ４の材料は前述のＮ−ポリビニルカルバゾールを硬化させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．６９６、アッベ数νｄは１７．７である。また部分分散比θｇＦは０．６８６であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０４２５である。この実施例２の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは２５．８５、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−２８．７５である。
【００７４】
この実施例２において正レンズＧ２及び正レンズＧ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１３９、０．０４２５でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．３１及び−０．３５であり、条件式（５）に相当する数値は１１．８である。
【００７５】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は３．８６である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は１７．７及び１．５９２である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．１５である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは１．８０であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は１．８０×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは１４．５６°である。
【００７６】
この実施例２では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比１．８０と大口径でありながら、図４の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００７７】
［実施例３］
図５の実施例３の光学系ＯＬについて説明する。実施例３の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図５の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成っている。
【００７８】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて行う。なおこの際第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、及び第３レンズ群Ｌ３は不動である。第１レンズ群Ｌ１は４枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と１枚の負レンズＧ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は１８４．４９である。さらに全系の焦点距離は１３２．３０ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は２．０６、半画角ωは９．２９°である。
【００７９】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４の焦点距離は、各々４９６．３３、１４５．７８、１１２．７１、１８０．４６である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＮＢＨ５５（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８００、アッベ数νｄは２９．８である。また部分分散比θｇＦは０．６０２であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０００６である。
【００８０】
正レンズＧ２の硝材はＦＣＤ５０５（商品名 ＨＯＹＡ株式会社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９３、アッベ数νｄは６８．６である。また部分分散比θｇＦは０．５４５であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１３２である。正レンズＧ３の硝材はＳ−ＬＡＬ１４（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．６９７、アッベ数νｄは５５．５である。また部分分散比θｇＦは０．５４３であり、異常部分分散性ΔθｇＦは−０．００２７である。
【００８１】
正レンズＧ４の材料は前述のアクリル系ＵＶ硬化樹脂を硬化させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．６３６、アッベ数νｄは２２．７である。また部分分散比θｇＦは０．６８９であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０６５０である。この実施例３の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは３２．３８、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−３６．０１である。
【００８２】
この実施例３において正レンズＧ２及び正レンズＧ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１３２、０．０６５０でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．２４及び−０．２７であり、条件式（５）に相当する数値は１４．８である。
【００８３】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は３．０２である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は２２．７及び１．５９３である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．１２である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは２．０６であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は３．１０×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは９．２９°である。
【００８４】
この実施例３では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比２．０６と大口径でありながら、図６の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００８５】
［実施例４］
図７の実施例４の光学系ＯＬについて説明する。実施例４の光学系ＯＬは大口径比の中焦点距離レンズである。図７の光学系ＯＬ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より成っている。前群ＬＦは正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より成っている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から成っている。
【００８６】
無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカス）は第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、第２レンズ群Ｌ２等の全てを物体側に移動させて行う。第１レンズ群Ｌ１は３枚の正レンズＧ１，Ｇ２、Ｇ４と２枚の負レンズＧ３、Ｇ５からなっており、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離は１９０．２８である。さらに全系の焦点距離は５１．７０ｍｍであり、開口比（Ｆｎｏ）は１．４１、半画角ωは２２．７１°である。
【００８７】
第１レンズ群Ｌ１中で正レンズＧ１、Ｇ２、及びＧ４の焦点距離は、各々７４．３５、１０５．９７、２１９．８０である。また正レンズＧ４のＲ１面（物体側のレンズ面）は非球面形状である。正レンズＧ１の硝材はＳ−ＬＡＨ６５（商品名 株式会社ＯＨＡＲＡ社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．８０４、アッベ数νｄは４６．６である。また部分分散比θｇＦは０．５５７であり、異常部分分散性ΔθｇＦは−０．００３４である。
【００８８】
正レンズＧ２の硝材はＦＣＤ５０５０（商品名 ＨＯＹＡ株式会社製）であり、ｄ線の屈折率Ｎｄは１．５９３、アッベ数νｄは６８．６である。また部分分散比θｇＦは０．５４５であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０１３２である。正レンズＧ４の材料は前述の微粒子分散材料からなる有機複合物を硬化させたものであり、フルオレン系樹脂にＴｉＯ２微粒子を体積比で９％混合させたものである。この材料の屈折率Ｎｄは１．７５７、アッベ数νｄは１６．１である。また部分分散比θｇＦは０．７１１であり、異常部分分散性ΔθｇＦは０．０６１３である。
【００８９】
この実施例４の第１レンズ群Ｌ１中、最も像側に配置された負レンズＧ５の像側の屈折面の曲率半径Ｒｐは２８．１５、第２レンズ群Ｌ２中、最も物体側に配置された負レンズＧ６の物体側の屈折面の曲率半径Ｒｎは−１５．６２である。この実施例４において正レンズＧ２、Ｇ４の材料の条件式（１）に相当する数値がそれぞれ、０．０１３２、０．０６１３でありこの条件式（１）を満たす。さらに正レンズＧ４の材料は条件式（２）も満たす。また条件式（３）及び（４）に相当する値はそれぞれ０．５４及び−０．３０であり、条件式（５）に相当する数値は１９．７である。
【００９０】
条件式（６）に相当するアッベ数νｄの比は４．２６である。条件式（７）（８）に相当する最小アッベ数及び最小屈折率は１６．１及び１．５９３である。条件式（９）に相当する空気レンズの焦点距離を全系の焦点距離で割った値は−０．２１である。さらに条件式（１０）に相当するＦナンバーＦｎｏは１．４１であり、色収差の補正の条件である条件式（１１）に相当する量は３．４５×１０−３である。そして条件式（１２）の半画角ωは２２．７１°である。
【００９１】
この実施例４では第１レンズ群Ｌ１中に色収差の補正に有利な異常部分分散性が比較的大きく低分散硝材からなる正レンズと、異常部分分散性がかなり大きく高分散硝材からなる正レンズを配置している。その上で、それぞれの色収差の補正の分担を適切な範囲内に設定している。このことによって開口比１．４１と大口径でありながら、図８の縦収差図からわかるように大口径の中焦点距離レンズで目立ちやすくなる色収差を始め球面収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正している。
【００９２】
次に本発明の光学系を用いたデジタルスチルカメラ（光学機器）の実施例を図９を用いて説明する。図９において、２０はカメラ本体、２１は本発明の光学系によって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１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）、２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
【００９３】
このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００９４】
本発明の光学系をミラーあり又はミラーレスの一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に適用することもできる。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。
【００９５】
以下、数値実施例１〜４の光学系の具体的な数値データを示す。ｉは物体から数えた順序を示す。面番号ｉは物体側から順に数えている。Ｒｉは曲率半径(mm)、Ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間隔(mm)である。Ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質の屈折率、アッベ数を表す。θｇＦｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質の部分分散値を表す。またＢＦはバックフォーカスであり、レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離を表す。
【００９６】
また、非球面は面番号の後に、＊の符号を付加して表している。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、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ・・・を各次数の非球面係数とするとき、
【００９７】
【数１】
【００９８】
で表す。なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。群データでは設計上、開口絞りを１つの群（第２群）として表しているため、各実施例では前述した群よりも１つ多くなっている。さらに、前述の各条件式に相当する数値を表１に示す。表２に実施例１〜４で用いられている有機複合物の光学定数を示す。表３に実施例１及び４で用いている微粒子分散材料を構成するフルオレン系樹脂とアクリル系樹脂及びＴｉＯ２単独の光学定数を示す。
【００９９】
[数値実施例１]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 131.811 4.83 1.84666 23.8 68.55
2 449.845 0.15 68.16
3* 48.334 13.30 1.59522 67.7 64.52
4 129.402 0.15 60.80
5 44.370 15.42 1.59522 67.7 54.65
6 294.068 0.88 1.76499 15.0 46.23
7 1408.144 2.25 1.84666 23.8 46.06
8 24.597 14.12 35.90
9(絞り) ∞ 8.99 33.98
10 -27.489 3.84 1.76182 26.5 32.92
11 132.719 10.50 1.91082 35.3 37.82
12 -43.321 0.15 39.56
13 253.916 3.58 1.90366 31.3 38.67
14 -97.609 0.99 38.53
15 198.461 1.54 1.65412 39.7 38.57
16 62.998 3.52 1.72916 54.7 38.85
17 763.404 38.35 38.88
像面 ∞
非球面データ
円錐定数(K) 4次の係数(B) 6次の係数(C) 8次の係数(D) 10次の係数(E)
第3面 0.00000E+00 -3.80413E-09 2.51918E-11 -4.18559E-14 3.29624E-17
各種データ
焦点距離 85.00
Fno 1.24
像高 21.64
レンズ全長 122.56
BF 38.35
入射瞳位置 87.06
射出瞳位置 -42.49
前側主点位置 82.69
後側主点位置 -46.65
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 201.74 36.98 -117.24 -87.39
2 9 ∞ 0 0 0
3 10 70.21 18.07 19.48 14.07
4 15 282.49 5.07 -0.49 -3.45
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 218.680
2 3 122.140
3 5 85.810
4 6 485.710
5 7 -29.590
6 10 -29.590
7 11 36.910
8 13 78.400
9 15 -141.740
10 16 93.970
【０１００】
[数値実施例２]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 102.902 2.53 1.84666 23.8 46.28
2 163.192 0.15 45.96
3 43.649 5.86 1.59240 68.3 45.24
4 122.954 1.73 44.42
5 40.248 9.19 1.72916 54.7 41.11
6 94.917 1.30 1.69591 17.7 36.60
7 262.229 2.70 1.80518 25.4 36.47
8 25.845 8.06 30.72
9(絞り) ∞ 20.75 29.71
10 -28.746 2.40 1.72825 28.5 27.55
11 -137.398 1.08 29.22
12 -63.671 8.56 1.88300 40.8 29.28
13 -36.024 0.15 32.13
14 96.577 4.60 1.77250 49.6 35.77
15 -115.161 1.50 36.15
16 -135.342 1.90 1.62588 35.7 36.50
17 70.730 4.54 1.88300 40.8 37.82
18 -389.950 39.11 38.00
像面 ∞
各種データ
焦点距離 83.30
Fno 1.80
像高 21.64
レンズ全長 116.11
BF 39.11
入射瞳位置 38.08
射出瞳位置 -89.87
前側主点位置 67.59
後側主点位置 -44.19
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 143.34 23.46 -44.35 -44.27
2 9 ∞ 0 0 0
3 10 76.85 16.79 20.63 15.47
4 16 762.02 6.44 9.39 5.9
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 322.760
2 3 111.180
3 5 89.490
4 6 213.090
5 7 -35.790
6 10 -50.390
7 12 82.040
8 14 68.650
9 16 -73.960
10 17 68.120
【０１０１】
[数値実施例３]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 163.099 5.26 1.80000 29.8 67.97
2 272.833 3.17 66.57
3 59.399 10.80 1.59282 68.6 62.19
4 177.117 14.29 59.83
5 44.158 6.47 1.69680 55.5 48.00
6 94.800 2.50 1.63555 22.7 46.04
7 541.026 4.00 1.80518 25.4 45.90
8 32.380 9.17 38.04
9(絞り) ∞ 34.35 36.94
10 -36.014 2.50 1.69895 30.1 29.58
11 -160.612 2.52 30.88
12 -72.736 7.97 1.83481 42.7 31.36
13 -41.856 0.15 33.90
14 105.321 6.96 1.77250 49.6 36.91
15 -194.340 1.50 37.54
16 -2009.882 2.50 1.48749 70.2 37.78
17 68.030 5.33 1.83400 37.2 38.19
18 136.664 43.23 38.00
像面 ∞
各種データ
焦点距離 132.30
Fno 2.06
像高 21.64
レンズ全長 162.67
BF 43.23
入射瞳位置 76.58
射出瞳位置 -108.62
前側主点位置 93.61
後側主点位置 -89.07
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 184.49 46.49 -64.44 -70.75
2 9 ∞ 0 0 0
3 10 102.4 20.09 24.58 16.84
4 16 -857.7 7.83 16.55 11.76
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 496.330
2 3 145.780
3 5 112.710
4 6 180.460
5 7 -42.930
6 10 -66.970
7 12 105.700
8 14 89.320
9 16 -134.930
10 17 156.880
【０１０２】
[数値実施例４]
単位 mm
面番号 R D Nd νd 光線有効径
1 43.261 4.18 1.80400 46.6 37.17
2 149.853 0.27 36.20
3 33.837 5.56 1.59282 68.6 34.13
4 68.850 2.53 31.97
5 68.154 2.04 1.69895 30.1 29.80
6 22.440 1.89 26.38
7* 34.639 0.69 1.75728 16.1 26.33
8 43.364 1.29 1.66680 33.0 26.25
9 28.154 4.96 25.12
10(絞り) ∞ 9.28 24.69
11 -15.623 1.46 1.80518 25.4 23.89
12 -166.750 7.09 1.83481 42.7 29.18
13 -24.619 0.15 31.01
14 -75.475 2.61 1.88300 40.8 31.98
15 -39.557 0.15 32.27
16 165.083 4.76 1.72916 54.7 34.75
17 -60.207 38.94 35.19
像面 ∞
非球面データ
円錐定数(K) 4次の係数(B) 6次の係数(C) 8次の係数(D) 10次の係数(E)
第7面 0.00000E+00 -2.16382E-06 8.47733E-09 -5.16134E-11 3.36180E-13
各種データ
焦点距離 51.70
Fno 1.41
像高 21.64
レンズ全長 87.84
BF 38.94
入射瞳位置 28.57
射出瞳位置 -48.99
前側主点位置 49.87
後側主点位置 -12.76
群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 190.28 18.45 -58.33 -54.7
2 10 ∞ 0 0 0
3 11 39.86 16.22 14.49 9.9
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 74.350
2 3 105.970
3 5 -48.760
4 7 219.800
5 8 -124.590
6 11 -21.500
7 12 33.830
8 14 91.030
9 16 61.050
【０１０３】
【表１】
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
【表３】
【符号の説明】
【０１０６】
ＯＬ 光学系 ＬＦ 前群 ＬＲ 後群 Ｌ１ 光学系の第１群
Ｌ２ 光学系の第２群 Ｌ３ 光学系の第３群 ＯＡ 光軸
ＳＰ 開口絞り ＩＰ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 Ｃ Ｃ線
Ｆ Ｆ線 ΔＭ メリディオナル像面 ΔＳ サジタル像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前記前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、前記後群は前記開口絞りに隣接し合焦の際に移動する第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群はｎ（ｎは２以上の整数）個の正レンズと１以上の負レンズを有する光学系において、
材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、
０．０１００＜ΔθｇＦ
なる条件式を満足し、そのうち１以上の正レンズの材料は、
０．０２７２＜ΔθｇＦ
なる条件を満足し、
前記第１レンズ群の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｐ、前記第２レンズ群の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｎ、全系の焦点距離をｆｔｏｔａｌとするとき、
０．１５＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．９０
−１５．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１５
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】
ｉを物体側から数えた順とし、前記第１レンズ群の第ｉ正レンズの材料の異常部分分散性をΔθｇＦｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）、前記第１レンズ群の第ｉ正レンズの材料のアッベ数をνｄｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とするとき、前記第１レンズ群中の正レンズｍ１、ｍ２について、
５．０＜（ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１）／（ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２）＜５０．０
ただし、１≦ｍ１≦ｎ、１≦ｍ２≦ｎ、０．０＜ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２＜ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１
なる条件式を満足する組合せが存在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】
前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の最大値と最小値を各々ｍａｘ（νｄ）、ｍｉｎ(νｄ)とするとき、
２．２＜ ｍａｘ（νｄ）／ｍｉｎ（νｄ）
ｍｉｎ（νｄ）＜３０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料の屈折率の最小値をｍｉｎ(Ｎｄ)とするとき、
１．５５＜ｍｉｎ（Ｎｄ）
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】
前記第１レンズ群の最も像側の屈折面と、前記第２レンズ群の最も物体側の屈折面で構成される空気レンズの焦点距離をｆａｉｒとするとき、
−０．９００＜ｆａｉｒ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１００
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】
無限遠物体に合焦したときの前記光学系の開口比をＦｎｏとするとき、
Ｆｎｏ＜２．５
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】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆｐ、ｉを物体側から数えた順とし、前記第１レンズ群の第ｉ正レンズの焦点距離と材料のアッベ数を各々ｆｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）、νｄｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とするとき、
５．００×１０−４＜Σ（ΔθｇＦｉ／νｄｉ）×（ｆｐ／ｆｉ）
なる条件を満足す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】
前記第１レンズ群に含まれる正レンズであって、
０．０１００＜ΔθｇＦ
を満足する少なくとも２つの正レンズのうち少なくとも一つは有機複合物からなる材料であり、また少なくとも一つは無機材料からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
光電変換素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する光電変換素子とを備えることを特徴とする光学機器。
【請求項１１】
前記光学系の撮影半画角をωとするとき、
６°＜ω＜２５°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【請求項１】
物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群、開口絞り、後群から構成され、前記前群は正の屈折力の第１レンズ群より成り、前記後群は前記開口絞りに隣接し合焦の際に移動する第２レンズ群を有し、前記第１レンズ群はｎ（ｎは２以上の整数）個の正レンズと１以上の負レンズを有する光学系において、
材料の異常部分分散性をΔθｇＦとするとき、前記第１レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも２つの正レンズの材料は、
０．０１００＜ΔθｇＦ
なる条件式を満足し、そのうち１以上の正レンズの材料は、
０．０２７２＜ΔθｇＦ
なる条件を満足し、
前記第１レンズ群の最も像側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｐ、前記第２レンズ群の最も物体側の屈折面は凹形状でその曲率半径をＲｎ、全系の焦点距離をｆｔｏｔａｌとするとき、
０．１５＜Ｒｐ／ｆｔｏｔａｌ＜０．９０
−１５．００＜Ｒｎ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１５
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】
ｉを物体側から数えた順とし、前記第１レンズ群の第ｉ正レンズの材料の異常部分分散性をΔθｇＦｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）、前記第１レンズ群の第ｉ正レンズの材料のアッベ数をνｄｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とするとき、前記第１レンズ群中の正レンズｍ１、ｍ２について、
５．０＜（ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１）／（ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２）＜５０．０
ただし、１≦ｍ１≦ｎ、１≦ｍ２≦ｎ、０．０＜ΔθｇＦｍ２／νｄｍ２＜ΔθｇＦｍ１／νｄｍ１
なる条件式を満足する組合せが存在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】
前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の最大値と最小値を各々ｍａｘ（νｄ）、ｍｉｎ(νｄ)とするとき、
２．２＜ ｍａｘ（νｄ）／ｍｉｎ（νｄ）
ｍｉｎ（νｄ）＜３０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料の屈折率の最小値をｍｉｎ(Ｎｄ)とするとき、
１．５５＜ｍｉｎ（Ｎｄ）
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】
前記第１レンズ群の最も像側の屈折面と、前記第２レンズ群の最も物体側の屈折面で構成される空気レンズの焦点距離をｆａｉｒとするとき、
−０．９００＜ｆａｉｒ／ｆｔｏｔａｌ＜−０．１００
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】
無限遠物体に合焦したときの前記光学系の開口比をＦｎｏとするとき、
Ｆｎｏ＜２．５
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】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆｐ、ｉを物体側から数えた順とし、前記第１レンズ群の第ｉ正レンズの焦点距離と材料のアッベ数を各々ｆｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）、νｄｉ（ｉ＝１，２、・・・，ｎ）とするとき、
５．００×１０−４＜Σ（ΔθｇＦｉ／νｄｉ）×（ｆｐ／ｆｉ）
なる条件を満足す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】
前記第１レンズ群に含まれる正レンズであって、
０．０１００＜ΔθｇＦ
を満足する少なくとも２つの正レンズのうち少なくとも一つは有機複合物からなる材料であり、また少なくとも一つは無機材料からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
光電変換素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する光電変換素子とを備えることを特徴とする光学機器。
【請求項１１】
前記光学系の撮影半画角をωとするとき、
６°＜ω＜２５°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の光学機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１４１３３（Ｐ２０１３−１１４１３３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１６３４（Ｐ２０１１−２６１６３４）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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