JP2012189637A - 固定焦点レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】小型、軽量のフォーカス群および防振群を備え、高い結像性能を有する小型の固定焦点レンズを提供する。
【解決手段】この発明にかかる固定焦点レンズは、正の屈折力を有するマスター群Ｍ₁と、マスター群Ｍ₁よりも像面ＩＭＧ側に配置された、負の屈折力を有するフォーカス群Ｆ₁と、マスター群Ｍ₁よりも物体側に配置された、負の屈折力を有する防振群Ｖ₁と、防振群Ｖ₁よりも物体側に配置された、正の屈折力を有するフロントコンポーネント群ＦＣ₁と、フォーカス群Ｆ₁よりも像面ＩＭＧ側に配置された、正の屈折力を有するリア群Ｒ₁と、を備えている。防振群Ｖ₁は光軸に対して垂直方向に移動することにより、防振補正を行う。また、フォーカス群Ｆ₁は、光軸に沿って物体側から像面ＩＭＧ側へ移動することにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、３５ｍｍカメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラなどに好適な、防振機能を備えた固定焦点レンズに関する。

一眼レフカメラでは、撮影画像とファインダー画像とを一致させるために、撮影用レンズを通った光をフィルムの手前に置いたミラーで反射させ、その光を光学式ファインダーに導く機構を備えていた。このため、一眼レフカメラに用いる固定焦点レンズには、長いバックフォーカスが必要となり、設計の自由度が制限されていた。一方、デジタルカメラでは、撮像素子で捉えた画像を電子式ファインダーに表示するだけで従来の一眼レフカメラと同等のことを実現できる。このため、光学式ファインダーやこれに撮影像を導くためのミラーを省くことで装置の小型化を実現する、いわゆる「ミラーレス一眼カメラ」が登場してきた。ミラーレス一眼カメラでは、撮影用レンズのバックフォーカスを短くすることができるため、これに用いる固定焦点レンズの設計自由度も向上するという利点がある。そこで、ミラーレス一眼カメラに搭載可能な固定焦点レンズも多くなってきている（たとえば、特許文献１〜３を参照。）。

特開平９−３２５２６９号公報 特開２００３−４３３４８号公報 特開２０１０−７２２７６号公報

特許文献１には、内部にフォーカス群と防振群とを備えた光学系が開示されている。これらフォーカス群や防振群は、光学系内で駆動されるため、当該光学系の他の部材と比べ比較的外径の小さな部材により構成されていることは好ましい。しかし、フォーカス群は３枚程度、防振群は２枚程度のレンズで構成されているため、十分な軽量化が図られておらず、レンズ駆動機構に対する重量負荷が増し、消費電力が増加するなどの問題がある。

特許文献２に開示された光学系も、特許文献１に開示された光学系と同様に、フォーカス群、防振群を備えている。この特許文献２に開示された光学系は、フォーカス群が２枚程度のレンズで構成されている点は、特許文献１に開示されたものよりも簡素な構成で好ましい。しかしながら、防振群が像面近くに配置されているため、防振群の光軸に対する垂直方向の移動量が大きくなりやすいという問題がある。これを防ぐためには、バックフォーカスを長くする必要があり、光学系全長が長くなる要因となり、好ましくない。

特許文献３に開示された光学系は、光学系中にフォーカス群、防振群を備え、フォーカス群の一部を防振群と兼ねている。この光学系は、光学系全長の短縮を図る上では好ましい構成である。しかし、フォーカシング時に、複数のレンズ玉、防振群アクチュエータ、および機構構成部品を一体的に動作させるため、動作の停止精度を保つことが難しい。さらに、防振群アクチュエータも大型のものが必要となって、消費電力の増大、レンズ鏡筒外形の増大などの問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、小型、軽量のフォーカス群および防振群を備え、高い結像性能を有する小型の固定焦点レンズを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる固定焦点レンズは、光学系中に、正の屈折力を有するＭ群と、前記Ｍ群よりも像面側に配置された、負の屈折力を有し、フォーカシング時に光軸に沿って移動するＦ群と、前記Ｍ群よりも物体側に配置された、負の屈折力を有し、防振補正時に光軸に対して垂直方向に移動するＶ群と、前記Ｖ群よりも物体側に配置された、正の屈折力を有するＦＣ群と、を備え、前記Ｖ群は単体のレンズ要素で構成され、フォーカシング時に、少なくとも前記ＦＣ群および前記Ｍ群が固定されることを特徴とする。

この発明によれば、小型、軽量の防振群を備え、高い結像性能を有するインナーフォーカス方式の固定焦点レンズを実現することができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズは、前記発明において、前記Ｖ群を構成するレンズには、光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状を有する非球面が少なくとも１面形成されており、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１） ０．０４≦１０００×（ΔＨ／ｆ）≦０．５
ただし、ΔＨは前記非球面の有効半径位置における母球面からの変形量（像面側を正の符号とする）、ｆは光学系全系の焦点距離を示す。

この発明によれば、光学系の結像性能をより向上させることができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズは、前記発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（２） １．５≦ｆＶ／ｆＦ≦６．２
ただし、ｆＶは前記Ｖ群の焦点距離、ｆＦは前記Ｆ群の焦点距離を示す。

この発明によれば、光学系の小型化を阻害せずに、結像性能を向上させることができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズは、前記発明において、前記Ｆ群は単体のレンズ素子で構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、フォーカシングをつかさどる前記Ｆ群の軽量化を図ることができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズは、前記発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（３） ０．８≦βｉｎｆ／βｍｏｄ≦７．０
ただし、βｉｎｆは無限遠合焦状態における前記Ｆ群の近軸結像倍率、βｍｏｄは最至近距離合焦状態における前記Ｆ群の近軸結像倍率を示す。

この発明によれば、光学系の最短撮影距離を短くできるとともに、結像性能を向上させることができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズは、前記発明において、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（４） ０．３６≦ｆＭ／ｆ≦０．７７
ただし、ｆＭは前記Ｍ群の焦点距離、ｆは光学系全系の焦点距離を示す。

この発明によれば、光学系の小型化と、高い結像性能の維持とを両立させることが可能になる。

この発明によれば、小型、軽量のフォーカス群および防振群を備え、高い結像性能を有するインナーフォーカス方式の固定焦点レンズを提供することができるという効果を奏する。

実施例１にかかる固定焦点レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例１にかかる固定焦点レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 実施例１にかかる固定焦点レンズの撮影倍率０．０２５倍合焦状態における諸収差図である。 実施例１にかかる固定焦点レンズの最至近距離合焦状態における諸収差図である。 実施例１にかかる固定焦点レンズの防振群Ｖ₁の各シフト状態におけるコマ収差図である。 実施例２にかかる固定焦点レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例２にかかる固定焦点レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 実施例２にかかる固定焦点レンズの撮影倍率０．０２５倍合焦状態における諸収差図である。 実施例２にかかる固定焦点レンズの最至近距離合焦状態における諸収差図である。 実施例２にかかる固定焦点レンズの防振群Ｖ₂の各シフト状態におけるコマ収差図である。 実施例３にかかる固定焦点レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例３にかかる固定焦点レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 実施例３にかかる固定焦点レンズの撮影倍率０．０２５倍合焦状態における諸収差図である。 実施例３にかかる固定焦点レンズの最至近距離合焦状態における諸収差図である。 実施例３にかかる固定焦点レンズの防振群Ｖ₃の各シフト状態におけるコマ収差図である。

以下、この発明にかかる固定焦点レンズの好適な実施の形態を詳細に説明する。

この発明にかかる固定焦点レンズは、光学系中に、正の屈折力を有するＭ（マスター）群と、前記Ｍ群よりも像面側に配置された、負の屈折力を有するＦ（フォーカス）群と、前記Ｍ群よりも物体側に配置された、負の屈折力を有するＶ（防振）群と、前記Ｖ群よりも物体側に配置された、正の屈折力を有するＦＣ（フロントコンポーネント）群と、を備えて構成される。

この固定焦点レンズの特徴は、正の屈折力を有する前記Ｍ群の前後に負の屈折力を有するレンズ群を配置し、物体側のレンズ群に防振作用を、像面側のレンズ群にフォーカシング作用を持たせていることである。

前記Ｖ群は、光軸に対して垂直な方向に移動することにより、防振補正を行う。そこで、防振補正時の停止精度を高めるために軽量化を図ること、また光学系を保持する鏡筒外径を小さくするために径小化を図ることが要求される。かかる要求を満足するため、この発明にかかる固定焦点レンズでは、前記Ｖ群を単体のレンズ要素で構成し、かつそれを光学系中の光線径が比較的小さくなる部位に配置している。なお、単体のレンズ要素とは、単一の研磨レンズや、非球面レンズ、複合非球面レンズ、接合レンズを含み、空気層をもち互いに接着されていない、たとえば正負の２枚レンズなどは含まない。

加えて、前記Ｖ群は、防振補正時に収差の発生が少ない構成が好ましい。そこで、この発明では、前記Ｖ群を像面から離れた位置（前記Ｍ群よりも物体側）に配置することで、近軸結像倍率を高め、少ない移動量で防振補正を行うことができるようにしている。これは、防振作用をつかさどる前記Ｖ群が前記Ｍ群よりも像面側に配置されると、防振補正時の結像性能の劣化に加え、鏡筒外径の拡大を招くからである。

従来技術にみるように、防振群を像面に近い位置に配置すると、防振補正時の移動量が大きくなるばかりか、軸外光線が光軸から高い位置を通過するため、防振群の径大化と高重量化につながり、防振群の停止精度の悪化を招き好ましくない。また、従来技術において、防振群の径小化や、防振補正時の移動量を小さくするために、結像倍率を高めることなどを求めれば、バックフォーカスの増大を招き、光学全長が長くなってしまうという問題が発生する。かかる点に鑑みれば、この発明の優位性は明らかである。

さらに、前記Ｆ群は、光軸に沿って移動することにより、フォーカシングを行う。この発明では、光学系全系として小型の固定焦点レンズを実現するために、前記Ｆ群は正の屈折力を有する前記Ｍ群よりも像面側に配置される。これは、フォーカシングをつかさどる前記Ｆ群が前記Ｍ群よりも物体側に配置されると、前記Ｆ群のフォーカスストロークを確保するために、光学全長が長くなってしまう。前記Ｆ群が適切な倍率をもって像面側に配置されていれば、レンズと撮像素子とのスペースを小さくすることができるようになり、小型の光学系を実現することができる。なお、前記Ｍ群は固定されている。

また、収差の近距離変化は主に前記ＦＣ群内で発生する。前記ＦＣ群は、物体距離の変化による光線通過位置が光学系中最も変化する部分だからである。そこで、この発明では、前記ＦＣ群を、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、を配置して構成して、収差変動を抑える配慮をなしている。なお、前記ＦＣ群も固定されている。

さらに、防振補正時における結像性能の劣化を抑制するためには、前記Ｖ群を構成するレンズの少なくとも１面に非球面を形成するとよい。そして、前記非球面が光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状になっていればより好ましい。そこで、この発明にかかる固定焦点レンズでは、前記Ｖ群を構成するレンズの少なくとも１面に光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状の非球面を形成している。そして、前記非球面の有効半径位置における母球面からの変形量（像面側を正の符号とする）をΔＨ、光学系全系の焦点距離をｆとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（１） ０．０４≦１０００×（ΔＨ／ｆ）≦０．５

条件式（１）は前記Ｖ群内に形成される非球面の形状を規定するものである。この条件式（１）を満足することで、光学系の小型化を阻害せずに、結像性能を向上させることができる。条件式（１）においてその下限を下回ると、前記非球面の変形量が小さすぎて、前記ＦＣ群内で発生するオーバー側の球面収差の補正が困難になる。この補正を行うためには、光学系内に配置するレンズをさらに増やす必要が生じ、光学系の小型化を図ることができなくなるため問題である。一方、条件式（１）においてその上限を超えると、前記非球面の変形量が大きすぎて、球面収差が過補正となるばかりか、コマ収差の発生も顕著になり、防振補正時の結像性能を確保することが困難になる。

なお、上記条件式（１）は、次に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
（１）’ ０．０５≦１０００×（ΔＨ／ｆ）≦０．４５
この条件式（１）’で規定する範囲を満足することにより、より結像性能の向上を図ることができる。

さらに、上記条件式（１）’は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
（１）’’ ０．０６≦１０００×（ΔＨ／ｆ）≦０．４
この条件式（１）’’で規定する範囲を満足することにより、結像性能のさらなる向上を図ることができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズでは、前記Ｖ群の焦点距離をｆＶ、前記Ｆ群の焦点距離をｆＦとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（２） １．５≦ｆＶ／ｆＦ≦６．２

条件式（２）は前記Ｖ群の焦点距離と前記Ｆ群の焦点距離との比を規定するものである。条件式（２）においてその下限を下回ると、前記Ｆ群の焦点距離に対する前記Ｖ群の焦点距離が短くなりすぎるか、前記Ｖ群の焦点距離に対する前記Ｆ群の焦点距離が長くなりすぎるといった状態が生じる。ここで、前記Ｆ群の焦点距離に対する前記Ｖ群の焦点距離が短くなりすぎると、防振補正時の収差変動が増大する。これに対処するためには、前記Ｖ群を構成するレンズの枚数を増やさなくてはならないため、前記Ｖ群の軽量化が困難になるとともに光学系全長も延びるため、光学系の小型、軽量化が困難になる。一方、前記Ｖ群の焦点距離に対する前記Ｆ群の焦点距離が長くなりすぎると、前記Ｆ群のフォーカスストローク量が増大し光学全長が延びるため、やはり光学系の小型化が困難になる。これに対して、条件式（２）においてその上限を超えると、前記Ｆ群の焦点距離に対する前記Ｖ群の焦点距離が長くなりすぎるか、前記Ｖ群の焦点距離に対する前記Ｆ群の焦点距離が短くなりすぎるといった状態が生じる。ここで、前記Ｆ群の焦点距離に対する前記Ｖ群の焦点距離が長くなりすぎると、防振補正の観点からは好ましいものの、防振補正のために必要とされる前記Ｖ群の移動量が増大してしまい、光学系の小型化が阻害される。一方、前記Ｖ群の焦点距離に対する前記Ｆ群の焦点距離が短くなりすぎると、フォーカシング時の収差変動が増大し好ましくない。

なお、上記条件式（２）は、次に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
（２）’ １．６≦ｆＶ／ｆＦ≦６．０
この条件式（２）’で規定する範囲を満足することにより、より光学系全長の短縮化を達成しつつ、より結像性能の向上を図ることができる。

さらに、上記条件式（２）’は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
（２）’’ １．７≦ｆＶ／ｆＦ≦５．８
この条件式（２）’’で規定する範囲を満足することにより、光学系全長のさらなる短縮化を達成しつつ、結像性能のさらなる向上を図ることができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズにおいて、前記Ｆ群は軽量であることが好ましい。フォーカシングをつかさどる前記Ｆ群をアクチュエータで高速に動作させる際、特に高い停止位置精度が求められる。このため、前記Ｆ群の軽量化が強く望まれる。そこで、この発明では、前記Ｆ群を単体のレンズ素子で構成する。このようにすることで、前記Ｆ群の軽量化を図ることができる。単体のレンズ要素とは、単一の研磨レンズや、非球面レンズ、複合非球面レンズ、接合レンズを含み、空気層をもち互いに接着されていないたとえば正負の２枚レンズなどは含まない。さらに、前記Ｆ群を構成するレンズを適正な形状とする（たとえば非球面を形成する）ことで、フォーカシング時の収差変動を抑制することができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズでは、無限遠合焦状態における前記Ｆ群の近軸結像倍率をβｉｎｆ、最至近距離合焦状態における前記Ｆ群の近軸結像倍率をβｍｏｄとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（３） ０．８≦βｉｎｆ／βｍｏｄ≦７．０

条件式（３）は前記Ｆ群における無限遠合焦状態と最至近距離合焦状態との近軸横倍率の比を規定するものである。この条件式（３）を満足することにより、高い結像性能を維持しながら、短い最短撮影距離を確保することができる。条件式（３）においてその下限を下回ると、最短撮影距離が長くなりすぎて、レンズとして魅力のない仕様となってしまう。一方、条件式（３）においてその上限を超えると、最短撮影距離を短くすることができ好ましいが、前記Ｆ群よりも物体側に配置されているレンズ系の焦点距離が短くなって、歪曲収差や倍率色収差の発生が顕著になるという問題が発生する。

なお、上記条件式（３）は、次に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
（３）’ ０．９≦βｉｎｆ／βｍｏｄ≦６．８
この条件式（３）’で規定する範囲を満足することにより、高い結像性能を維持しながら、より短い最短撮影距離を確保することができる。

さらに、上記条件式（３）’は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
（３）’’ １．０≦βｉｎｆ／βｍｏｄ≦６．５
この条件式（３）’’で規定する範囲を満足することにより、高い結像性能を維持しながら、さらに短い最短撮影距離を確保することができる。

さらに、この発明にかかる固定焦点レンズでは、前記Ｍ群の焦点距離をｆＭ、光学系全系の焦点距離をｆとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（４） ０．３６≦ｆＭ／ｆ≦０．７７

条件式（４）はともに負の屈折力を有する前記Ｖ群と前記Ｆ群とに挟まれた前記Ｍ群の焦点距離を規定するものである。この条件式（４）を満足することにより、軽量な前記Ｖ群と前記Ｆ群を有しながら、光学系の小型化と高い結像性能の維持とを両立させることが可能になる。条件式（４）においてその下限を下回ると、前記Ｍ群で発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となる。この状態で、かかる収差を適切に補正しようとすると、光学系中にさらに複数枚のレンズを配置する必要が生じ、光学系の長さが長くなるため好ましくない。一方、条件式（４）においてその上限を超えると、前記Ｆ群および前記Ｖ群の結像倍率が小さくなりすぎてしまう。この結果、前記Ｆ群のフォーカスストローク量の増大を招くとともに、球面収差の補正が困難となる。また、前記Ｖ群による防振補正時の移動量も増えてしまう。このため、結像性能の劣化とともに光学系の大型化につながり好ましくない。

なお、上記条件式（４）は、次に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
（４）’ ０．３８≦ｆＭ／ｆ≦０．７５
この条件式（４）’で規定する範囲を満足することにより、光学系の小型化と高い結像性能の維持とを両立させることがより容易になる。

さらに、上記条件式（４）’は、次に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
（４）’’ ０．４０≦ｆＭ／ｆ≦０．７０
この条件式（４）’’で規定する範囲を満足することにより、光学系の小型化と高い結像性能の維持とを両立させることが極めて容易になる。

以上説明したように、この発明によれば、小型、軽量のフォーカス群および防振群を備え、高い結像性能を有する小型の固定焦点レンズを実現できる。特に、上記各条件式を満足することにより、より小型で、優れた結像性能を備えた固定焦点レンズを実現することができる。

以下、この発明にかかる固定焦点レンズの実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１にかかる固定焦点レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。この固定焦点レンズは、正の屈折力を有するマスター群Ｍ₁と、マスター群Ｍ₁よりも像面ＩＭＧ側に配置された、負の屈折力を有するフォーカス群Ｆ₁と、マスター群Ｍ₁よりも物体側（不図示）に配置された、負の屈折力を有する防振群Ｖ₁と、防振群Ｖ₁よりも前記物体側に配置された、正の屈折力を有するフロントコンポーネント群ＦＣ₁と、フォーカス群Ｆ₁よりも像面ＩＭＧ側に配置された、正の屈折力を有するリア群Ｒ₁と、を備えている。また、フロントコンポーネント群ＦＣ₁と防振群Ｖ₁との間には、所定の口径を規定する開口絞りＳＴが配置されている。

フロントコンポーネント群ＦＣ₁は、前記物体側から順に、正レンズＬ₁₁と、正レンズＬ₁₂と、負レンズＬ₁₃と、が配置されて構成される。なお、フロントコンポーネント群ＦＣ₁は固定されており、フォーカシング時に移動しない。

防振群Ｖ₁は、負レンズＬ₁₄により構成されている。負レンズＬ₁₄の前記物体側面には、光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状の非球面が形成されている。防振群Ｖ₁は光軸に対して垂直方向に移動することにより、防振補正を行う。なお、防振群Ｖ₁は、フォーカシング時に光軸に沿って移動することはない。

マスター群Ｍ₁は、正レンズＬ₁₅により構成されている。マスター群Ｍ₁は固定されており、フォーカシング時に移動しない。

フォーカス群Ｆ₁は、負レンズＬ₁₆により構成されている。負レンズＬ₁₆の像面ＩＭＧ側には、非球面が形成されている。フォーカス群Ｆ₁は、光軸に沿って前記物体側から像面ＩＭＧ側へ移動することにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。

リア群Ｒ₁は、正レンズＬ₁₇により構成されている。

以下、実施例１にかかる固定焦点レンズに関する各種数値データを示す。

（レンズデータ）
ｒ₀＝∞（物体面）
ｄ₀＝Ｄ（０）
ｒ₁＝23.2195
ｄ₁＝4.2187 ｎｄ₁＝1.88300 νｄ₁＝40.80
ｒ₂＝218.6326
ｄ₂＝0.2000
ｒ₃＝17.8357
ｄ₃＝2.5171 ｎｄ₂＝1.72916 νｄ₂＝54.67
ｒ₄＝35.0752
ｄ₄＝1.6078
ｒ₅＝682.8697
ｄ₅＝0.8000 ｎｄ₃＝1.80518 νｄ₃＝25.46
ｒ₆＝12.5389
ｄ₆＝3.3173
ｒ₇＝∞（開口絞り）
ｄ₇＝1.6000
ｒ₈＝6515.1623（非球面）
ｄ₈＝0.8000 ｎｄ₄＝1.68893 νｄ₄＝31.16
ｒ₉＝41.1339
ｄ₉＝2.2089
ｒ₁₀＝24.4278
ｄ₁₀＝2.6031 ｎｄ₅＝1.91082 νｄ₅＝35.25
ｒ₁₁＝-97.6653
ｄ₁₁＝Ｄ（１１）
ｒ₁₂＝-391.4081
ｄ₁₂＝0.8000 ｎｄ₆＝1.56732 νｄ₆＝42.84
ｒ₁₃＝12.6866（非球面）
ｄ₁₃＝Ｄ（１３）
ｒ₁₄＝21.8411
ｄ₁₄＝3.5520 ｎｄ₇＝1.62041 νｄ₇＝60.34
ｒ₁₅＝-51.1087
ｄ₁₅＝ＦＢ
ｒ₁₆＝∞（結像面）

（円錐係数（ｋ）および非球面係数（Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀））
（第８面）
ｋ＝0,
Ａ₄＝1.31522×10^-6, Ａ₆＝4.08403×10^-8,
Ａ₈＝3.73283×10^-10, Ａ₁₀＝2.41864×10^-12
（第１３面）
ｋ＝0,
Ａ₄＝-2.17308×10^-5, Ａ₆＝-3.37294×10^-7,
Ａ₈＝4.64174×10^-9, Ａ₁₀＝-6.19872×10^-11

（各合焦状態の数値データ）
無限遠 0.025倍 最至近距離
全系の焦点距離（ｆ） 40.00 39.84 38.72
Ｆｎｏ． 2.00 2.00 2.20
半画角（ω） 12.1 11.8 10.8
Ｄ（０）（物像間距離） ∞ 1617.7 400.0
Ｄ（１１） 1.500 2.225 4.573
Ｄ（１３） 4.773 4.048 1.700
ＦＢ（バックフォーカス） 18.848 18.848 18.848

（条件式（１）に関する数値）
ΔＨ（防振群Ｖ₁内に形成された非球面の有効半径（6.992）位置における母球面からの変形量（像面側を正の符号とする））＝（0.0108）
１０００×（ΔＨ／ｆ）＝0.27

（条件式（２）に関する数値）
ｆＶ（防振群Ｖ₁の焦点距離）＝-60.089
ｆＦ（フォーカス群Ｆ₁の焦点距離）＝-21.645
ｆＶ／ｆＦ＝2.78

（条件式（３）に関する数値）
βｉｎｆ（無限遠合焦状態におけるフォーカス群Ｆ₁の近軸結像倍率）＝6.060
βｍｏｄ（最至近距離合焦状態におけるフォーカス群Ｆ₁の近軸結像倍率）＝3.258
βｉｎｆ／βｍｏｄ＝1.86

（条件式（４）に関する数値）
ｆＭ（マスター群Ｍ₁の焦点距離）＝（21.674）
ｆＭ／ｆ＝0.54

また、図２は、実施例１にかかる固定焦点レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。図３は、実施例１にかかる固定焦点レンズの撮影倍率０．０２５倍合焦状態における諸収差図である。図４は、実施例１にかかる固定焦点レンズの最至近距離合焦状態における諸収差図である。図５は、実施例１にかかる固定焦点レンズの防振群Ｖ₁の各シフト状態におけるコマ収差図である。図中、ｇはｇ線（λ＝４３５．８３ｎｍ）、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。非点収差図におけるｓ，ｍは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。また、コマ収差図におけるシフト量は光軸に対して上方向を正とする。

図６は、実施例２にかかる固定焦点レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。この固定焦点レンズは、正の屈折力を有するマスター群Ｍ₂と、マスター群Ｍ₂よりも像面ＩＭＧ側に配置された、負の屈折力を有するフォーカス群Ｆ₂と、マスター群Ｍ₂よりも物体側（不図示）に配置された、負の屈折力を有する防振群Ｖ₂と、防振群Ｖ₂よりも前記物体側に配置された、正の屈折力を有するフロントコンポーネント群ＦＣ₂と、フォーカス群Ｆ₂よりも像面ＩＭＧ側に配置された、正の屈折力を有するリア群Ｒ₂と、を備えている。また、フロントコンポーネント群ＦＣ₂と防振群Ｖ₂との間には、所定の口径を規定する開口絞りＳＴが配置されている。

フロントコンポーネント群ＦＣ₂は、前記物体側から順に、正レンズＬ₂₁と、正レンズＬ₂₂と、負レンズＬ₂₃と、が配置されて構成される。なお、フロントコンポーネント群ＦＣ₂は固定されており、フォーカシング時に移動しない。

防振群Ｖ₂は、負レンズＬ₂₄により構成されている。負レンズＬ₂₄の前記物体側面には、光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状の非球面が形成されている。防振群Ｖ₂は光軸に対して垂直方向に移動することにより、防振補正を行う。なお、防振群Ｖ₂は、フォーカシング時に光軸に沿って移動することはない。

マスター群Ｍ₂は、正レンズＬ₂₅により構成されている。マスター群Ｍ₂は固定されており、フォーカシング時に移動しない。

フォーカス群Ｆ₂は、負レンズＬ₂₆により構成されている。負レンズＬ₂₆の像面ＩＭＧ側には、非球面が形成されている。フォーカス群Ｆ₂は、光軸に沿って前記物体側から像面ＩＭＧ側へ移動することにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。

リア群Ｒ₂は、正レンズＬ₂₇により構成されている。

以下、実施例２にかかる固定焦点レンズに関する各種数値データを示す。

（レンズデータ）
ｒ₀＝∞（物体面）
ｄ₀＝Ｄ（０）
ｒ₁＝56.0876
ｄ₁＝2.9405 ｎｄ₁＝1.91082 νｄ₁＝35.25
ｒ₂＝-78.8540
ｄ₂＝0.2000
ｒ₃＝16.7672
ｄ₃＝2.8306 ｎｄ₂＝1.91082 νｄ₂＝35.25
ｒ₄＝60.4009
ｄ₄＝0.8789
ｒ₅＝-153.1408
ｄ₅＝0.8000 ｎｄ₃＝1.84666 νｄ₃＝23.78
ｒ₆＝13.3861
ｄ₆＝3.0125
ｒ₇＝∞（開口絞り）
ｄ₇＝1.6000
ｒ₈＝-123.5154（非球面）
ｄ₈＝0.8000 ｎｄ₄＝1.68893 νｄ₄＝31.16
ｒ₉＝66.1879
ｄ₉＝5.5404
ｒ₁₀＝48.1456
ｄ₁₀＝2.4968 ｎｄ₅＝1.91082 νｄ₅＝35.25
ｒ₁₁＝-30.3615
ｄ₁₁＝Ｄ（１１）
ｒ₁₂＝69.7462
ｄ₁₂＝0.8000 ｎｄ₆＝1.68893 νｄ₆＝31.16
ｒ₁₃＝12.1678（非球面）
ｄ₁₃＝Ｄ（１３）
ｒ₁₄＝18.1271
ｄ₁₄＝2.6381 ｎｄ₇＝1.72916 νｄ₇＝54.67
ｒ₁₅＝145.5896
ｄ₁₅＝ＦＢ
ｒ₁₆＝∞（結像面）

（円錐係数（ｋ）および非球面係数（Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀））
（第８面）
ｋ＝0,
Ａ₄＝1.29983×10^-7, Ａ₆＝8.66172×10^-8,
Ａ₈＝-1.05350×10^-9, Ａ₁₀＝1.64719×10^-11
（第１３面）
ｋ＝0,
Ａ₄＝-1.93195×10^-5, Ａ₆＝-2.22932×10^-7,
Ａ₈＝1.22482×10^-9, Ａ₁₀＝-3.13255×10^-11

（各合焦状態の数値データ）
無限遠 0.025倍 最至近距離
全系の焦点距離（ｆ） 35.27 34.88 33.70
Ｆｎｏ． 2.0 2.0 2.1
半画角（ω） 12.1 11.8 10.8
Ｄ（０）（物像間距離） ∞ 1414.1 402.0
Ｄ（１１） 1.5000 2.0830 3.5945
Ｄ（１３） 3.7954 3.2115 1.7000
ＦＢ（バックフォーカス） 17.5280 17.5280 17.5280

（条件式（１）に関する数値）
ΔＨ（防振群Ｖ₂内に形成された非球面の有効半径（6.785）位置における母球面からの変形量（像面側を正の符号とする））＝（0.0074）
１０００×（ΔＨ／ｆ）＝0.21

（条件式（２）に関する数値）
ｆＶ（防振群Ｖ₂の焦点距離）＝-62.446
ｆＦ（フォーカス群Ｆ₂の焦点距離）＝-21.516
ｆＶ／ｆＦ＝2.90

（条件式（３）に関する数値）
βｉｎｆ（無限遠合焦状態におけるフォーカス群Ｆ₂の近軸結像倍率）＝3.986
βｍｏｄ（最至近距離合焦状態におけるフォーカス群Ｆ₂の近軸結像倍率）＝2.872
βｉｎｆ／βｍｏｄ＝1.39

（条件式（４）に関する数値）
ｆＭ（マスター群Ｍ₂の焦点距離）＝（20.757）
ｆＭ／ｆ＝0.59

また、図７は、実施例２にかかる固定焦点レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。図８は、実施例２にかかる固定焦点レンズの撮影倍率０．０２５倍合焦状態における諸収差図である。図９は、実施例２にかかる固定焦点レンズの最至近距離合焦状態における諸収差図である。図１０は、実施例２にかかる固定焦点レンズの防振群Ｖ₂の各シフト状態におけるコマ収差図である。図中、ｇはｇ線（λ＝４３５．８３ｎｍ）、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。非点収差図におけるｓ，ｍは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。また、コマ収差図におけるシフト量は光軸に対して上方向を正とする。

図１１は、実施例３にかかる固定焦点レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。この固定焦点レンズは、正の屈折力を有するマスター群Ｍ₃と、マスター群Ｍ₃よりも像面ＩＭＧ側に配置された、負の屈折力を有するフォーカス群Ｆ₃と、マスター群Ｍ₃よりも物体側（不図示）に配置された、負の屈折力を有する防振群Ｖ₃と、防振群Ｖ₃よりも前記物体側に配置された、正の屈折力を有するフロントコンポーネント群ＦＣ₃と、フォーカス群Ｆ₃よりも像面ＩＭＧ側に配置された、正の屈折力を有するリア群Ｒ₃と、を備えている。また、フロントコンポーネント群ＦＣ₃と防振群Ｖ₃との間には、所定の口径を規定する開口絞りＳＴが配置されている。

フロントコンポーネント群ＦＣ₃は、前記物体側から順に、正レンズＬ₃₁と、正レンズＬ₃₂と、負レンズＬ₃₃と、が配置されて構成される。なお、フロントコンポーネント群ＦＣ₃は固定されており、フォーカシング時に移動しない。

防振群Ｖ₃は、負レンズＬ₃₄により構成されている。負レンズＬ₃₄の前記物体側面には、光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状の非球面が形成されている。防振群Ｖ₃は光軸に対して垂直方向に移動することにより、防振補正を行う。なお、防振群Ｖ₃は、フォーカシング時に光軸に沿って移動することはない。

マスター群Ｍ₃は、正レンズＬ₃₅により構成されている。マスター群Ｍ₃は固定されており、フォーカシング時に移動しない。

フォーカス群Ｆ₃は、負レンズＬ₃₆により構成されている。フォーカス群Ｆ₃は、光軸に沿って前記物体側から像面ＩＭＧ側へ移動することにより、無限遠合焦状態から最至近距離合焦状態までのフォーカシングを行う。

リア群Ｒ₃は、正レンズＬ₃₇により構成されている。

以下、実施例３にかかる固定焦点レンズに関する各種数値データを示す。

（レンズデータ）
ｒ₀＝∞（物体面）
ｄ₀＝Ｄ（０）
ｒ₁＝53.7846
ｄ₁＝2.9122 ｎｄ₁＝1.91082 νｄ₁＝35.25
ｒ₂＝-54.7799
ｄ₂＝0.2000
ｒ₃＝18.0573
ｄ₃＝1.7681 ｎｄ₂＝1.91082 νｄ₂＝35.25
ｒ₄＝31.2689
ｄ₄＝1.6294
ｒ₅＝-32.9967
ｄ₅＝0.8000 ｎｄ₃＝1.70620 νｄ₃＝29.22
ｒ₆＝12.0203
ｄ₆＝2.8263
ｒ₇＝∞（開口絞り）
ｄ₇＝1.6000
ｒ₈＝-46.3200（非球面）
ｄ₈＝0.8000 ｎｄ₄＝1.83949 νｄ₄＝23.98
ｒ₉＝-153.1652
ｄ₉＝0.4370
ｒ₁₀＝22.4845
ｄ₁₀＝3.8389 ｎｄ₅＝1.74564 νｄ₅＝51.53
ｒ₁₁＝-22.6890
ｄ₁₁＝Ｄ（１１）
ｒ₁₂＝-57.6585
ｄ₁₂＝0.8000 ｎｄ₆＝1.58144 νｄ₆＝40.89
ｒ₁₃＝15.4524
ｄ₁₃＝Ｄ（１３）
ｒ₁₄＝58.8737
ｄ₁₄＝3.2150 ｎｄ₇＝1.72916 νｄ₇＝54.67
ｒ₁₅＝-22.7664
ｄ₁₅＝ＦＢ
ｒ₁₆＝∞（結像面）

（円錐係数（ｋ）および非球面係数（Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀））
（第８面）
ｋ＝0,
Ａ₄＝1.00000×10^-6, Ａ₆＝1.00000×10^-8,
Ａ₈＝-7.00000×10^-10, Ａ₁₀＝1.00000×10^-11

（各合焦状態の数値データ）
無限遠 0.025倍 最至近距離
全系の焦点距離（ｆ） 30.00 30.07 30.05
Ｆｎｏ． 2.0 2.0 2.1
半画角（ω） 15.7 15.3 14.6
Ｄ（０）（物像間距離） ∞ 1215.0 402.0
Ｄ（１１） 1.5000 2.1225 3.4139
Ｄ（１３） 3.6140 2.9915 1.7000
ＦＢ（バックフォーカス） 21.4268 21.4268 21.4268

（条件式（１）に関する数値）
ΔＨ（防振群Ｖ₃内に形成された非球面の有効半径（6.723）位置における母球面からの変形量（像面側を正の符号とする））＝（0.0019）
１０００×（ΔＨ／ｆ）＝0.06

（条件式（２）に関する数値）
ｆＶ（防振群Ｖ₃の焦点距離）＝-79.368
ｆＦ（フォーカス群Ｆ₃の焦点距離）＝-20.875
ｆＶ／ｆＦ＝3.80

（条件式（３）に関する数値）
βｉｎｆ（無限遠合焦状態におけるフォーカス群Ｆ₃の近軸結像倍率）＝26.952
βｍｏｄ（最至近距離合焦状態におけるフォーカス群Ｆ₃の近軸結像倍率）＝7.765
βｉｎｆ／βｍｏｄ＝3.47

（条件式（４）に関する数値）
ｆＭ（マスター群Ｍ₃の焦点距離）＝（15.716）
ｆＭ／ｆ＝0.52

また、図１２は、実施例３にかかる固定焦点レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。図１３は、実施例３にかかる固定焦点レンズの撮影倍率０．０２５倍合焦状態における諸収差図である。図１４は、実施例３にかかる固定焦点レンズの最至近距離合焦状態における諸収差図である。図１５は、実施例３にかかる固定焦点レンズの防振群Ｖ₃の各シフト状態におけるコマ収差図である。図中、ｇはｇ線（λ＝４３５．８３ｎｍ）、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。非点収差図におけるｓ，ｍは、それぞれサジタル像面、メリディオナル像面に対する収差を表す。また、コマ収差図におけるシフト量は光軸に対して上方向を正とする。

なお、上記各実施例中の数値データにおいて、ｒ₁，ｒ₂，・・・・は各レンズ、絞り面などの曲率半径、ｄ₁，ｄ₂，・・・・は各レンズ、絞りなどの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ₁，ｎｄ₂，・・・・は各レンズのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄ₁，νｄ₂，・・・・は各レンズのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数を示している。そして、長さの単位はすべて「ｍｍ」、角度の単位はすべて「°」である。

また、上記各非球面形状は、非球面の深さをＺ、曲率をｃ（＝１／ｒ：ｒは曲率半径）、光軸からの高さをｈとし、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。

ただし、ｋは円錐係数、Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀はそれぞれ４次，６次，８次，１０次の非球面係数である。

以上説明したように、上記各実施例の固定焦点レンズは、フォーカス群および防振群を小型、軽量のレンズで構成したうえ、その他のレンズ群も少ないレンズ枚数で構成し、高い結像性能を確保することができる。特に、上記各条件式を満足することにより、より小型で、優れた結像性能を備えた固定焦点レンズを実現することができる。また、上記各実施例の固定焦点レンズは、適宜非球面が形成されたレンズを用いているため、少ないレンズ枚数で、良好な光学性能を維持することができる。

以上のように、この発明の固定焦点レンズは、３５ｍｍカメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラなどに有用であり、特に、バックフォーカスが短いミラーレス一眼カメラに最適である。

Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃ マスター群
Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃ フォーカス群
Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃ 防振群
ＦＣ₁，ＦＣ₂，ＦＣ₃ フロントコンポーネント群
Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃ リア群
Ｌ₁₁，Ｌ₁₂，Ｌ₁₅，Ｌ₁₇，Ｌ₂₁，Ｌ₂₂，Ｌ₂₅，Ｌ₂₇，Ｌ₃₁，Ｌ₃₂，Ｌ₃₅，Ｌ₃₇ 正レンズ
Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₆，Ｌ₂₃，Ｌ₂₄，Ｌ₂₆，Ｌ₃₃，Ｌ₃₄，Ｌ₃₆ 負レンズ
ＩＭＧ 像面
ＳＴ 開口絞り

Claims (6)

1. 光学系中に、
   正の屈折力を有するＭ群と、
   前記Ｍ群よりも像面側に配置された、負の屈折力を有し、フォーカシング時に光軸に沿って移動するＦ群と、
   前記Ｍ群よりも物体側に配置された、負の屈折力を有し、防振補正時に光軸に対して垂直方向に移動するＶ群と、
   前記Ｖ群よりも物体側に配置された、正の屈折力を有するＦＣ群と、を備え、
   前記Ｖ群は単体のレンズ要素で構成され、
   フォーカシング時に、少なくとも前記ＦＣ群および前記Ｍ群が固定されることを特徴とする固定焦点レンズ。
2. 前記Ｖ群を構成するレンズには、光軸中心から外周部にかけて正の屈折力が強くなっていくような形状を有する非球面が少なくとも１面形成されており、
   以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の固定焦点レンズ。
   （１） ０．０４≦１０００×（ΔＨ／ｆ）≦０．５
   ただし、ΔＨは前記非球面の有効半径位置における母球面からの変形量（像面側を正の符号とする）、ｆは光学系全系の焦点距離を示す。
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の固定焦点レンズ。
   （２） １．５≦ｆＶ／ｆＦ≦６．２
   ただし、ｆＶは前記Ｖ群の焦点距離、ｆＦは前記Ｆ群の焦点距離を示す。
4. 前記Ｆ群は単体のレンズ素子で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の固定焦点レンズ。
5. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の固定焦点レンズ。
   （３） ０．８≦βｉｎｆ／βｍｏｄ≦７．０
   ただし、βｉｎｆは無限遠合焦状態における前記Ｆ群の近軸結像倍率、βｍｏｄは最至近距離合焦状態における前記Ｆ群の近軸結像倍率を示す。
6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の固定焦点レンズ。
   （４） ０．３６≦ｆＭ／ｆ≦０．７７
   ただし、ｆＭは前記Ｍ群の焦点距離、ｆは光学系全系の焦点距離を示す。

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