JP2012226309A - インナーフォーカスレンズ、交換レンズ装置及びカメラシステム - Google Patents

インナーフォーカスレンズ、交換レンズ装置及びカメラシステム Download PDF

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卓也 今岡
Koji Hoshi
浩二 星
Hitoshi Hagimori
仁 萩森
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    • G02—OPTICS
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    • G02B13/02—Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length

Abstract

【課題】大口径でありながら、高速フォーカスが可能なインナーフォーカスレンズ、交換レンズ装置及びカメラシステムを提供する。
【解決手段】物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行い、第１レンズ群が両凸形状の空気レンズを含み、条件：０．６５＜｜ｆ2／f｜＜５．００及び０．５＜ｆ23／ｆ1＜９．０（ｆ2：第２レンズ群の焦点距離、ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、ｆ23：第２レンズ群と第３レンズ群との無限遠合焦状態での合成焦点距離、ｆ1：第１レンズ群の焦点距離）を満足するインナーフォーカスレンズ、交換レンズ装置及びカメラシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナーフォーカスレンズ、交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。詳しくは、本発明は、デジタル一眼レフレックスカメラ又は銀塩フィルム用一眼レフレックスカメラに装着可能な交換レンズ装置、デジタルスチルカメラ、カムコーダ等に好適なインナーフォーカスレンズ、該インナーフォーカスレンズを含む交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。
近年の固体撮像素子の高画素化に伴い、それに用いられる撮像光学系としてより高性能な光学系が求められており、しかもＦナンバーが小さい明るいレンズが求められている。また、フォーカスの高速化や、フォーカス時の像ゆれの小さなレンズの要求も高い。さらには、光学系に対する小型化や低コスト化の要求も高く、少ないレンズで光学系を構成することが必要とされてきている。
このような要求に応えるべく、例えば特許文献１に開示されるように、物体側から順に正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とで構成された、いわゆるガウスタイプのレンズ系で、後群中の正レンズ群でフォーカスを行うレンズ系が提案されている。このガウスタイプのレンズ系は、大口径でありながら収差補正を容易に行うことが可能である。
特開昭５０−１３８８２３号公報
しかしながら、前記特許文献１に開示されたレンズ系では、後群中の正レンズ群でフォーカスを行うため、フォーカス時に正レンズ群の移動量の増加が避けられず、近年要求される高速フォーカスが実現されたものではない。
本発明の目的は、大口径でありながら、高速フォーカスが可能なインナーフォーカスレンズ、該インナーフォーカスレンズを含む交換レンズ装置及びカメラシステムを提供することである。
上記目的の１つは、以下のインナーフォーカスレンズにより達成される。すなわち本発明は、
物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行い、
前記第１レンズ群が、両凸形状の空気レンズを含み、
以下の条件（１）及び（２）：
０．６５＜｜ｆ2／f｜＜５．００ ・・・（１）
０．５＜ｆ23／ｆ1＜９．０ ・・・（２）
（ここで、
ｆ2：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、
ｆ23：第２レンズ群と第３レンズ群との無限遠合焦状態での合成焦点距離、
ｆ1：第１レンズ群の焦点距離
である）
を満足する、インナーフォーカスレンズ
に関する。
上記目的の１つは、以下の交換レンズ装置により達成される。すなわち本発明は、
物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行い、
前記第１レンズ群が、両凸形状の空気レンズを含み、
以下の条件（１）及び（２）：
０．６５＜｜ｆ2／f｜＜５．００ ・・・（１）
０．５＜ｆ23／ｆ1＜９．０ ・・・（２）
（ここで、
ｆ2：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、
ｆ23：第２レンズ群と第３レンズ群との無限遠合焦状態での合成焦点距離、
ｆ1：第１レンズ群の焦点距離
である）
を満足するインナーフォーカスレンズと、
前記インナーフォーカスレンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体との接続が可能なレンズマウント部と
を備える、交換レンズ装置
に関する。
上記目的の１つは、以下のカメラシステムにより達成される。すなわち本発明は、
物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行い、
前記第１レンズ群が、両凸形状の空気レンズを含み、
以下の条件（１）及び（２）：
０．６５＜｜ｆ2／f｜＜５．００ ・・・（１）
０．５＜ｆ23／ｆ1＜９．０ ・・・（２）
（ここで、
ｆ2：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、
ｆ23：第２レンズ群と第３レンズ群との無限遠合焦状態での合成焦点距離、
ｆ1：第１レンズ群の焦点距離
である）
を満足するインナーフォーカスレンズ、を含む交換レンズ装置と、
前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記インナーフォーカスレンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体と
を備える、カメラシステム
に関する。
本発明によれば、少ないレンズ素子で構成されているにも係らず各収差の補正が良好になされ、かつ、フォーカス時にフォーカシングレンズ群の移動量が少なく、該フォーカシングレンズ群が軽量であり、大口径でありながら、高速フォーカスが可能なインナーフォーカスレンズ、該インナーフォーカスレンズを含む交換レンズ装置及びカメラシステムを提供することができる。
実施の形態１（実施例１）に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図 実施例１に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態２（実施例２）に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図 実施例２に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態３（実施例３）に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図 実施例３に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態４（実施例４）に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図 実施例４に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態５（実施例５）に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図 実施例５に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態６（実施例６）に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図 実施例６に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図 実施の形態７に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの概略構成図
本発明のインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、該第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行い、該第１レンズ群が、両凸形状の空気レンズを含んでいる。ここで、２枚のレンズ素子間の空気間隔を、屈折率が約１のレンズとみなし、該空気間隔を空気レンズと定義する。
本発明のインナーフォーカスレンズのレンズ構成においては、第１レンズ群の正のパワーの光束収束作用により、フォーカシングレンズ群である第２レンズ群のレンズ外径を小さくすることができる。これにより、フォーカシングレンズ群の軽量化が達成され、電気的レンズ駆動によるオートフォーカス機構でフォーカシングレンズ群を駆動させる際に、高速フォーカスが可能となる。
前記レンズ構成では、負のパワーを有し、フォーカシングレンズ群である第２レンズ群の物体側及び像側に、正のパワーを有する第１レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群が配置されている。これにより、第２レンズ群の倍率を高めることができ、その結果、フォーカシングレンズ群の移動量が短縮され、電気的レンズ駆動によるオートフォーカス機構でフォーカシングレンズ群を駆動させる際に、高速フォーカスが可能となる。
前記レンズ構成では、負のパワーを有する第２レンズ群の像側に、正のパワーを有する第３レンズ群が配置されている。これにより、インナーフォーカスレンズのレンズバックを長くすることなく射出瞳位置を像面から離すことができる。その結果、固体撮像素子を有するカメラに該インナーフォーカスレンズを適用した場合に、固体撮像素子の前面に設けられているマイクロレンズの集光性能を充分に発揮させることが可能となる。
前記レンズ構成では、正のパワーを有する第１レンズ群が両凸形状の空気レンズを含んでいる。これにより、インナーフォーカスレンズは、大口径でありながら、少ないレンズ素子で球面収差、非点収差等の補正を容易に行うことができ、第１レンズ群中の残存収差をできる限り小さくすることが可能となる。その結果、フォーカシングレンズ群である第２レンズ群の収差補正の寄与が減少し、第２レンズ群を少ないレンズ素子で構成することができ、フォーカシングレンズ群の軽量化及びインナーフォーカスレンズの小型化が達成される。
前記レンズ構成では、第２レンズ群が、例えば負のパワーを有する接合レンズ素子、負のパワーを有する単レンズ素子等の、負のパワーを有する単一ユニットで構成されることが好ましく、該負のパワーを有する単一ユニットが負のパワーを有する単レンズ素子１枚で構成されることがさらに好ましい。この場合、フォーカシングレンズ群のさらなる軽量化及びインナーフォーカスレンズのさらなる小型化が可能となる。
本発明のインナーフォーカスレンズは、以下の条件（１）を満足する。
０．６５＜｜ｆ2／f｜＜５．００ ・・・（１）
ここで、
ｆ2：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
である。
前記条件（１）は、第２レンズ群の焦点距離とインナーフォーカスレンズ全系の焦点距離との比を規定する条件である。条件（１）の下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが強くなり、第２レンズ群を少ないレンズ素子で構成することが困難となる。一方、条件（１）の上限を上回ると、第２レンズ群のパワーが弱くなり、フォーカス時の移動量が増加する。これにより、高速フォーカスやインナーフォーカスレンズの小型化の妨げとなる。
なお、さらに以下の条件（１）’及び（１）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．６８＜｜ｆ2／f｜ ・・・（１）’
｜ｆ2／f｜＜４．００ ・・・（１）’’
本発明のインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）を満足すると同時に、以下の条件（２）を満足する。
０．５＜ｆ23／ｆ1＜９．０ ・・・（２）
ここで、
ｆ23：第２レンズ群と第３レンズ群との無限遠合焦状態での合成焦点距離、
ｆ1：第１レンズ群の焦点距離
である。
前記条件（２）は、第２レンズ群と第３レンズ群との合成焦点距離と、第１レンズ群の焦点距離との比を規定する条件である。条件（２）の下限を下回ると、第１レンズ群のパワーが弱くなり、第１レンズ群の大型化が避けられず、インナーフォーカスレンズの小型化の妨げとなる。一方、条件（２）の上限を上回ると、第２レンズ群と第３レンズ群との合成パワーが弱くなり、インナーフォーカスレンズの大口径化の妨げとなる。
なお、さらに以下の条件（２）’及び（２）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
１．５＜ｆ23／ｆ1 ・・・（２）’
ｆ23／ｆ1＜６．０ ・・・（２）’’
本発明のインナーフォーカスレンズにおいて、第１レンズ群が、物体側ａ面及び像側ｂ面を有する両凸形状の空気レンズを含んでおり、以下の条件（３）を満足することが好ましい。
−０．５＜ＳＦ＜０．５ ・・・（３）
ここで、
ＳＦ＝（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒｂ−Ｒａ）、
Ｒａ：第１レンズ群に含まれる両凸形状の空気レンズの、物体側ａ面の曲率半径、
Ｒｂ：第１レンズ群に含まれる両凸形状の空気レンズの、像側ｂ面の曲率半径
である。
条件（３）は、第１レンズ群に含まれる両凸形状の空気レンズの形状を規定する条件である。この条件（３）は、物体側ａ面の曲率半径の絶対値と像側ｂ面の曲率半径の絶対値とが近いことを意味している。条件（３）を満足することで、第１レンズ群中で発生する球面収差、非点収差等の各収差を少ないレンズ素子で良好に補正することができる。
なお、さらに以下の条件（３）’及び（３）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
−０．１＜ＳＦ ・・・（３）’
ＳＦ＜０．２ ・・・（３）’’
本発明のインナーフォーカスレンズは、以下の条件（４）を満足することが好ましい。
０．０２＜Ｄ2／｛ｆ×ｔａｎ（ω）｝＜０．３０ ・・・（４）
ここで、
Ｄ2：第２レンズ群の光軸上での厚み、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、
ω：全系の無限遠合焦状態での半画角（°）
である。
前記条件（４）は、第２レンズ群の光軸上での厚みと像高との比を規定する条件である。条件（４）の下限を下回ると、第２レンズ群の光軸上での厚みが小さくなり、レンズの製造難易度が高くなる。一方、条件（４）の上限を上回ると、第２レンズ群の光軸上での厚みが大きくなり、フォーカシングレンズ群の軽量化及びインナーフォーカスレンズの小型化の妨げとなる。
なお、さらに以下の条件（４）’及び（４）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．０５＜Ｄ2／｛ｆ×ｔａｎ（ω）｝ ・・・（４）’
Ｄ2／｛ｆ×ｔａｎ（ω）｝＜０．１５ ・・・（４）’’
本発明のインナーフォーカスレンズは、軸上光束を規制するための開口絞りをさらに有し、以下の条件（５）を満足することが好ましい。
０．５＜ｆsb／ｆ＜３．０ ・・・（５）
ここで、
ｆsb：開口絞りよりも像側に位置するレンズ素子の、無限遠合焦状態での合成焦点距離、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
である。
条件（５）は、開口絞りよりも像側に位置するレンズ素子の無限遠合焦状態での合成焦点距離と、インナーフォーカスレンズ全系の無限遠合焦状態での焦点距離との比を規定する条件である。条件（５）の下限を下回ると、開口絞りよりも像側に位置するレンズ素子の合成パワーが強くなり、少ないレンズ素子でインナーフォーカスレンズを構成することが困難となり、インナーフォーカスレンズの小型化の妨げとなる。一方、条件（５）の上限を上回ると、開口絞りよりも像側に位置するレンズ素子の合成パワーが弱くなり、インナーフォーカスレンズの大口径化の妨げとなる。
なお、さらに以下の条件（５）’及び（５）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．７＜ｆsb／ｆ ・・・（５）’
ｆsb／ｆ＜２．０ ・・・（５）’’
本発明のインナーフォーカスレンズは、以下の条件（６）を満足することが好ましい。
０．２＜｜（１−β2）×β3｜＜０．９ ・・・（６）
ここで、
β2：第２レンズ群の無限遠合焦状態での横倍率、
β3：第３レンズ群の無限遠合焦状態での横倍率
である。
条件（６）は、フォーカシングレンズ群の光軸と垂直方向の偏芯によって生じる、光軸のずれを規定する条件である。条件（６）の上限を上回ると、フォーカシングレンズ群の駆動中に発生する、該フォーカシングレンズ群の光軸と垂直方向のガタつきによって光軸のずれが大きくなる。すなわち、フォーカス中に画像が揺れる現象が顕著となり、像ゆれの小さなレンズの要求に応えることが困難となる。一方、条件（６）の下限を下回ると、第２レンズ群の倍率が１に近くなり、フォーカス時の移動量が大きくなってしまう。その結果、インナーフォーカスレンズの小型化及びフォーカスの高速化の妨げとなる。
なお、さらに以下の条件（６）’及び（６）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．４８＜｜（１−β2）×β3｜ ・・・（６）’
｜（１−β2）×β3｜＜０．８６ ・・・（６）’’
例えば以下に示す実施の形態１〜６に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）すべてを満足するものである。このように複数の条件を満足するインナーフォーカスレンズの構成が最も望ましいが、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するインナーフォーカスレンズを得ることも可能である。
（実施の形態１〜６）
次に、本発明のインナーフォーカスレンズの具体的な実施の形態を、図面を参照して説明する。
なお、各図において、特定の面に付されたアスタリスク＊は、該面が非球面であることを示している。各レンズ群の符号に付された記号（＋）及び記号（−）は、各レンズ群のパワーの符号に対応する。レンズ群に付された矢印は、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングの際の移動方向を示している。また、最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表す。
図１は、実施の形態１に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図である。
実施の形態１に係るインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。実施の形態１に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）を満足する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、開口絞りＡと、物体側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第３レンズ素子Ｌ３と両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４との接合レンズ素子と、像側面が非球面である両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５とで構成される。該第１レンズ群Ｇ１では、第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３との間が、両凸形状の空気レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、両面が非球面であり、像側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。該第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行う。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。
図３は、実施の形態２に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図である。
実施の形態２に係るインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。実施の形態２に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）を満足する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、開口絞りＡと、物体側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５とで構成される。該第１レンズ群Ｇ１では、第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３との間が、両凸形状の空気レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。該第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行う。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。
図５は、実施の形態３に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図である。
実施の形態３に係るインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。実施の形態３に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）を満足する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と、開口絞りＡと、物体側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６と両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７との接合レンズ素子と、両凸形状の第８レンズ素子Ｌ８とで構成される。該第１レンズ群Ｇ１では、第５レンズ素子Ｌ５と第６レンズ素子Ｌ６との間が、両凸形状の空気レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第９レンズ素子Ｌ９のみで構成される。該第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行う。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第１０レンズ素子Ｌ１０のみで構成される。
図７は、実施の形態４に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図である。
実施の形態４に係るインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。実施の形態４に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）を満足する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凸形状の第２レンズ素子Ｌ２と、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、開口絞りＡと、物体側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５との接合レンズ素子と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とで構成される。該第１レンズ群Ｇ１では、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４との間が、両凸形状の空気レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。該第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行う。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第８レンズ素子Ｌ８のみで構成される。
図９は、実施の形態５に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図である。
実施の形態５に係るインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。実施の形態５に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）を満足する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、開口絞りＡと、物体側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５とで構成される。該第１レンズ群Ｇ１では、第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３との間が、両凸形状の空気レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率の凹面を有する両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。該第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行う。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。
図１１は、実施の形態６に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態のレンズ配置図である。
実施の形態６に係るインナーフォーカスレンズは、物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。実施の形態６に係るインナーフォーカスレンズは、前記条件（１）〜（６）を満足する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、開口絞りＡと、物体側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４との接合レンズ素子と、両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５とで構成される。該第１レンズ群Ｇ１では、第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３との間が、両凸形状の空気レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率の凹面を有する負メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。該第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行う。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。
（実施の形態７）
図１３は、実施の形態７に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの概略構成図である。
本実施の形態７に係るレンズ交換式デジタルカメラシステム１００は、カメラ本体１０１と、カメラ本体１０１に着脱自在に接続される交換レンズ装置２０１とを備える。
カメラ本体１０１は、交換レンズ装置２０１のインナーフォーカスレンズ２０２によって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子１０２と、撮像素子１０２によって変換された画像信号を表示する液晶モニタ１０３と、カメラマウント部１０４とを含む。一方、交換レンズ装置２０１は、実施の形態１〜６いずれかに係るインナーフォーカスレンズ２０２と、インナーフォーカスレンズ２０２を保持する鏡筒２０３と、カメラ本体のカメラマウント部１０４に接続されるレンズマウント部２０４とを含む。カメラマウント部１０４及びレンズマウント部２０４は、物理的な接続のみならず、カメラ本体１０１内のコントローラ（図示せず）と交換レンズ装置２０１内のコントローラ（図示せず）とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。なお、図１３においては、インナーフォーカスレンズ２０２として実施の形態１に係るインナーフォーカスレンズを用いた場合を図示している。
本実施の形態７では、実施の形態１〜６いずれかに係るインナーフォーカスレンズ２０２を用いているので、コンパクトで結像性能に優れた交換レンズ装置を低コストで実現することができる。また、本実施の形態７に係るカメラシステム１００全体の小型化及び低コスト化も達成することができる。
以下、実施の形態１〜６に係るインナーフォーカスレンズを具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。各数値実施例において、「面番号」は物体側から数えてｉ番目の面であることを、「ｒ」は物体側からｉ番目の面の近軸曲率半径を、「ｄ」は第ｉ面と第ｉ＋１面との間の軸上面間隔を、「ｎｄ」は物体側に第ｉ面を有する硝材のｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、「ｖｄ」は物体側に第ｉ面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。「可変」は軸上面間隔が可変間隔であることを示す。また、面番号ｉの後に「＊」を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
Figure 2012226309
 ここで、
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。
図２、４、６、８、１０及び１２は、各々数値実施例１〜６に係るインナーフォーカスレンズの無限遠合焦状態の縦収差図である。各縦収差図は、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図において、縦軸に開放Ｆナンバーとの割合、横軸にデフォーカスをとり、実線はｄ線、長破線はＣ線（波長：６５６．３ｎｍ）、短破線はＦ線（波長：４８６．１ｎｍ）に対する球面収差をそれぞれ表わす。非点収差図において、縦軸は像高、横軸はフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面の非点収差を表わす。歪曲収差図において、縦軸は像高で、歪曲収差を％で表わす。
数値実施例１〜６に係るインナーフォーカスレンズのレンズデータを、以下の表１〜６にそれぞれ示す。
表 １（数値実施例１）

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞
1 18.74540 4.20230 1.88300 40.8 10.699
2 68.34600 0.58830 9.850
3 39.42090 1.20000 1.51198 54.6 8.840
4 10.02710 5.97820 7.316
5(絞り) ∞ 5.64000 6.953
6 -11.03380 1.00000 1.80518 25.5 7.078
7 34.67830 6.54960 1.88300 40.8 8.805
8 -17.84130 0.10000 9.665
9 37.38830 4.20550 1.80139 45.4 10.100
10* -32.91630 可変 10.092
11* -126.83080 1.00000 1.68893 31.2 9.000
12* 27.17400 可変 9.092
13 114.19150 3.92620 1.83480 42.7 10.974
14 -33.79120 (BF) 11.194
像面 ∞

非球面データ
第10面
K= 0.00000E+00, A4= 2.11487E-05, A6=-4.74672E-08, A8= 2.19448E-10
A10=-5.03837E-13, A12= 0.00000E+00
第11面
K= 0.00000E+00, A4= 3.62979E-05, A6=-4.48579E-07, A8= 2.76766E-09
A10=-7.32635E-12, A12= 2.28019E-15
第12面
K= 0.00000E+00, A4= 4.29240E-05, A6=-4.05961E-07, A8= 2.90164E-09
A10=-1.27839E-11, A12= 3.16035E-14

各種データ
焦点距離 25.6692
Ｆナンバー 1.44319
画角 22.9335
像高 10.8150
レンズ全長 60.5607
ＢＦ 18.03332

間隔データ
d0 ∞ 938 238
d10 1.9100 2.5773 4.5173
d12 6.2273 5.5599 3.6200

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 28.1345
2 3 -26.6341
3 6 -10.2953
4 7 14.1701
5 9 22.4406
6 11 -32.3981
7 13 31.6167

レンズ群データ
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 23.59025 29.46390 28.45049 28.34207
2 11 -32.39815 1.00000 0.48633 0.89580
3 13 31.61672 3.92620 1.67140 3.43160

レンズ群倍率
群 始面 ∞ 1000 300
1 1 0.00000 -0.02502 -0.09714
2 11 2.62843 2.61210 2.56276
3 13 0.41398 0.41324 0.41140
表 ２（数値実施例２）

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞
1 20.30060 3.93000 1.83481 42.7 9.322
2 89.46490 0.15000 8.444
3 16.07300 1.04510 1.50846 56.3 7.240
4 9.72270 5.52680 6.535
5(絞り) ∞ 4.53410 6.137
6 -11.09480 0.70000 1.78045 24.1 5.906
7 60.99120 0.92000 6.515
8 85.13520 3.77750 1.88300 40.8 6.981
9 -15.84300 0.10000 7.345
10 56.48310 2.80000 1.88300 40.8 7.245
11 -56.03340 可変 7.100
12 -455.80430 0.80530 1.67347 28.7 6.820
13 18.01680 可変 6.994
14 50.85540 3.90510 1.88300 40.8 10.297
15 -41.00730 (BF) 10.493
像面 ∞

各種データ
焦点距離 30.0362
Ｆナンバー 1.85425
画角 19.4978
像高 10.8150
レンズ全長 55.0786
ＢＦ 18.40474

間隔データ
d0 ∞ 943.5114 279.7570
d11 1.5000 2.3437 4.3800
d13 6.9800 6.1363 4.1000

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 30.6625
2 3 -51.2410
3 6 -11.9770
4 8 15.3973
5 10 32.2319
6 12 -25.7174
7 14 26.2327

レンズ群データ
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 27.35203 23.48350 20.73736 17.66640
2 12 -25.71744 0.80530 0.46260 0.78701
3 14 26.23271 3.90510 1.17145 2.96050

レンズ群倍率
群 始面 ∞ 1000 330
1 1 0.00000 -0.02919 -0.10014
2 12 4.18502 4.15448 4.09114
3 14 0.26240 0.26224 0.26118
表 ３（数値実施例３）

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞
1 28.87270 1.20000 1.83481 42.7 11.644
2 11.20020 5.74330 9.257
3 39.14190 1.20000 1.48749 70.4 8.888
4 15.81720 9.22000 8.353
5 40.19020 5.80000 1.48749 70.4 8.197
6 -17.36590 0.25000 7.950
7 16.99630 2.23440 1.92286 20.9 6.880
8 23.33040 0.15000 6.473
9 14.27180 0.90000 1.48749 70.4 6.343
10 9.49870 5.60000 5.928
11(絞り) ∞ 4.14220 5.742
12 -13.20030 0.77000 1.90348 23.3 5.663
13 54.16530 3.55500 1.83481 42.7 6.183
14 -16.71490 0.15000 6.613
15 46.74820 2.98610 1.83481 42.7 6.798
16 -37.73570 可変 6.800
17 29.04120 0.80000 1.84666 23.8 6.940
18 15.15520 可変 6.888
19 27.88570 3.81290 1.71900 53.1 9.033
20 -71.11320 (BF) 9.154
像面 ∞

各種データ
焦点距離 12.2982
Ｆナンバー 1.85546
画角 41.3302
像高 9.6300
レンズ全長 71.7778
ＢＦ 16.55704

間隔データ
d0 ∞ 926.8299 91.6668
d16 1.5100 1.7487 3.7557
d18 5.1969 4.9581 2.9511

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -22.6181
2 3 -55.3828
3 5 25.7244
4 7 58.0135
5 9 -62.0982
6 12 -11.6842
7 13 15.6581
8 15 25.4212
9 17 -38.4517
10 19 28.3157

レンズ群データ
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 13.96609 43.90100 22.18150 55.19111
2 17 -38.45172 0.80000 0.93061 1.28564
3 19 28.31571 3.81290 0.63502 2.19350

レンズ群倍率
群 始面 ∞ 1000 160
1 1 0.00000 -0.01494 -0.13983
2 17 2.45916 2.45444 2.41394
3 19 0.35808 0.35782 0.35580
表 ４（数値実施例４）

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞
1 417.26590 1.40670 1.48749 70.4 14.073
2 15.95220 16.89000 11.552
3 25.41240 4.20000 1.79015 47.8 9.340
4 -66.89890 0.25000 8.860
5 13.20950 1.20000 1.48749 70.4 6.900
6 9.13610 5.41630 6.179
7(絞り) ∞ 4.71000 5.695
8 -9.53450 0.85000 1.63102 31.7 5.619
9 43.30240 4.48060 1.73601 53.8 6.438
10 -14.10590 0.15000 6.960
11 143.14960 2.84160 1.83481 42.7 7.000
12 -34.83740 可変 7.136
13 33.34540 0.77000 1.90426 22.5 7.100
14 16.68380 可変 7.074
15 26.55040 4.38840 1.77250 49.6 9.700
16 -106.12200 (BF) 9.791
像面 ∞

各種データ
焦点距離 16.4891
Ｆナンバー 1.85519
画角 33.2665
像高 9.8700
レンズ全長 71.9424
ＢＦ 17.30921

間隔データ
d0 ∞ 926.6400 151.9306
d12 1.5260 1.9488 4.0015
d14 5.5536 5.1307 3.0780

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -34.0630
2 3 23.7853
3 5 -67.2696
4 8 -12.3066
5 9 14.9510
6 11 33.8085
7 13 -37.7534
8 15 27.8935

レンズ群データ
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 19.06111 42.39520 27.90038 50.02446
2 13 -37.75338 0.77000 0.82741 1.18398
3 15 27.89354 4.38840 0.50271 2.37907

レンズ群倍率
群 始面 ∞ 1000 220
1 1 0.00000 -0.02038 -0.11856
2 13 2.81397 2.80677 2.76947
3 15 0.30742 0.30691 0.30475
表 ５（数値実施例５）

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞
1 31.39110 8.70000 1.86727 41.4 14.500
2 106.05050 0.30000 12.600
3 22.34120 1.96000 1.60227 34.4 11.500
4 15.19480 11.12020 10.300
5(絞り) ∞ 5.75000 9.031
6 -18.20990 1.15000 1.79315 23.8 8.628
7 45.78640 1.49080 9.366
8 63.05850 6.45400 1.88300 40.8 10.130
9 -24.27750 0.10000 10.714
10 49.19470 4.90000 1.88300 40.8 10.434
11 1674.43050 可変 9.900
12 -220.09700 0.98000 1.60463 34.1 8.500
13 23.59130 可変 8.602
14 78.49360 3.29660 1.88300 40.8 11.200
15 -51.56840 (BF) 11.318
像面 ∞

各種データ
焦点距離 50.0000
Ｆナンバー 1.85406
画角 12.0593
像高 10.8150
レンズ全長 85.9781
ＢＦ 25.61839

間隔データ
d0 ∞ 1913 461
d11 2.5000 3.6397 7.2784
d13 11.6581 10.5183 6.8796

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 48.7743
2 3 -87.9381
3 6 -16.2965
4 8 20.5641
5 10 57.3185
6 12 -35.1873
7 14 35.6697

レンズ群データ
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 45.23426 41.92500 36.20086 26.58546
2 12 -35.18732 0.98000 0.55077 0.92096
3 14 35.66971 3.29660 1.06928 2.59411

レンズ群倍率
群 始面 ∞ 2000 550
1 1 0.00000 -0.02376 -0.10004
2 12 4.21740 4.18489 4.09314
3 14 0.26209 0.26210 0.26131
表 ６（数値実施例６）

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞
1 20.90960 3.48760 1.83481 42.7 8.989
2 73.31670 0.15000 8.134
3 19.60710 1.00000 1.48749 70.4 7.220
4 9.24460 5.38590 6.351
5(絞り) ∞ 5.47890 5.884
6 -8.77660 0.72000 1.74463 25.4 5.964
7 -133.00140 4.32380 1.88300 40.8 7.039
8 -12.70510 0.15000 7.704
9 92.02180 2.98800 1.83481 42.7 7.785
10 -34.07470 可変 7.761
11 109.12330 0.80240 1.69419 27.6 6.850
12 19.19240 可変 6.984
13 30.68590 4.12080 1.77250 49.6 10.263
14 -88.81590 (BF) 10.374
像面 ∞

各種データ
焦点距離 26.2626
Ｆナンバー 1.85576
画角 22.9788
像高 10.8150
レンズ全長 56.6628
ＢＦ 19.84693

間隔データ
d0 ∞ 941.9300 242.7550
d10 1.5100 2.3180 4.6835
d12 6.6985 5.8904 3.5250

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 34.0108
2 3 -37.0534
3 6 -12.6505
4 7 15.6445
5 9 30.1120
6 11 -33.6703
7 13 29.9732

レンズ群データ
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 26.78155 23.68420 22.45767 23.06921
2 11 -33.67030 0.80240 0.57680 0.90385
3 13 29.97319 4.12080 0.60609 2.36656

レンズ群倍率
群 始面 ∞ 1000 300
1 1 0.00000 -0.02856 -0.11232
2 11 3.51078 3.49510 3.45130
3 13 0.27932 0.27859 0.27630
以下の表７に、各数値実施例のインナーフォーカスレンズにおける各条件の対応値を示す。
表 ７（条件の対応値）
Figure 2012226309
本発明に係るインナーフォーカスレンズは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯情報端末のカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用可能であり、特にデジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される撮影光学系に好適である。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ素子
Ｌ２ 第２レンズ素子
Ｌ３ 第３レンズ素子
Ｌ４ 第４レンズ素子
Ｌ５ 第５レンズ素子
Ｌ６ 第６レンズ素子
Ｌ７ 第７レンズ素子
Ｌ８ 第８レンズ素子
Ｌ９ 第９レンズ素子
Ｌ１０ 第１０レンズ素子
Ａ 開口絞り
Ｓ 像面
１００ レンズ交換式デジタルカメラシステム
１０１ カメラ本体
１０２ 撮像素子
１０３ 液晶モニタ
１０４ カメラマウント部
２０１ 交換レンズ装置
２０２ インナーフォーカスレンズ
２０３ 鏡筒
２０４ レンズマウント部

Claims (9)

  1. 物体側から像側へと順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、
    前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを行い、
    前記第１レンズ群が、両凸形状の空気レンズを含み、
    以下の条件（１）及び（２）を満足する、インナーフォーカスレンズ：
    ０．６５＜｜ｆ2／f｜＜５．００ ・・・（１）
    ０．５＜ｆ23／ｆ1＜９．０ ・・・（２）
    ここで、
    ｆ2：第２レンズ群の焦点距離、
    ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、
    ｆ23：第２レンズ群と第３レンズ群との無限遠合焦状態での合成焦点距離、
    ｆ1：第１レンズ群の焦点距離
    である。
  2. 以下の条件（３）を満足する、請求項１に記載のインナーフォーカスレンズ：
    −０．５＜ＳＦ＜０．５ ・・・（３）
    ここで、
    ＳＦ＝（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒｂ−Ｒａ）、
    Ｒａ：第１レンズ群に含まれる両凸形状の空気レンズの、物体側面の曲率半径、
    Ｒｂ：第１レンズ群に含まれる両凸形状の空気レンズの、像側面の曲率半径
    である。
  3. 第２レンズ群が、負のパワーを有する単一ユニットで構成される、請求項１に記載のインナーフォーカスレンズ。
  4. 負のパワーを有する単一ユニットが、負のパワーを有する単レンズ素子１枚で構成される、請求項３に記載のインナーフォーカスレンズ。
  5. 以下の条件（４）を満足する、請求項１に記載のインナーフォーカスレンズ：
    ０．０２＜Ｄ2／｛ｆ×ｔａｎ（ω）｝＜０．３０ ・・・（４）
    ここで、
    Ｄ2：第２レンズ群の光軸上での厚み、
    ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離、
    ω：全系の無限遠合焦状態での半画角（°）
    である。
  6. 軸上光束を規制するための開口絞りをさらに有し、以下の条件（５）を満足する、請求項１に記載のインナーフォーカスレンズ：
    ０．５＜ｆsb／ｆ＜３．０ ・・・（５）
    ここで、
    ｆsb：開口絞りよりも像側に位置するレンズ素子の、無限遠合焦状態での合成焦点距離、
    ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
    である。
  7. 以下の条件（６）を満足する、請求項１に記載のインナーフォーカスレンズ：
    ０．２＜｜（１−β2）×β3｜＜０．９ ・・・（６）
    ここで、
    β2：第２レンズ群の無限遠合焦状態での横倍率、
    β3：第３レンズ群の無限遠合焦状態での横倍率
    である。
  8. 請求項１に記載のインナーフォーカスレンズと、
    前記インナーフォーカスレンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体との接続が可能なレンズマウント部と
    を備える、交換レンズ装置。
  9. 請求項１に記載のインナーフォーカスレンズを含む交換レンズ装置と、
    前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記インナーフォーカスレンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体と
    を備える、カメラシステム。
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