JP2013178429A - 光学系、この光学系を有する光学機器、及び、光学系の製造方法 - Google Patents

光学系、この光学系を有する光学機器、及び、光学系の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】小型で構成し易くかつ良好な光学性能を有する光学系、この光学系を有する光学機器、及び、光学系の製造方法を提供する。
【解決手段】一眼レフカメラ1等に搭載される光学系OS1においては、少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、この防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、光学系、この光学系を有する光学機器、及び、光学系の製造方法に関する。
従来、一眼レフレックスカメラやデジタルカメラ等に適した、防振機能を備えた光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−294853号公報
しかしながら、従来の光学系では、良好な光学性能の達成が困難であるという課題があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、小型で構成し易くかつ良好な光学性能を有する光学系、この光学系を有する光学機器、及び、光学系の製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る光学系は、少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、この防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有することを特徴とする。
このような光学系において、防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力は正であり、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.5 < |φ1|/φ2 < 3.5
但し、
φ1:防振用負レンズの屈折力
φ2:防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力
また、このような光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.05 < f/f′ < 1.5
但し、
f :全系の焦点距離
f′:防振用負レンズの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離
また、このような光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.5 < (1−β1)×β2 < 3.5
但し、
β1:防振用負レンズの横倍率
β2:防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成横倍率
また、このような光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
−2.0 < (r2+r1)/(r2−r1) < 0.6
但し、
r1:防振用負レンズの物体側面の曲率半径
r2:防振用負レンズの像側面の曲率半径
また、このような光学系は、複数のレンズ群を有し、防振用負レンズは最も像側のレンズ群に配置されていることが好ましい。
また、このような光学系は、2つのレンズ群で構成されていることが好ましい。
また、このような光学系は、単焦点であることが好ましい。
また、本発明に係る光学機器は、上述の光学系のいずれかを有することを特徴とする。
また、本発明に係る光学系の製造方法は、少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズを配置し、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズを、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズとして配置し、防振用負レンズの像側に正レンズ成分を配置することを特徴とする。
本発明によれば、小型で構成し易くかつ良好な光学性能を有する光学系、この光学系を有する光学機器、及び、光学系の製造方法を提供することができる。
第1実施例に係る光学系の構成を示すレンズ断面図である。 第1実施例の広角端状態における諸収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第1実施例の中間焦点距離状態における諸収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第1実施例の望遠端状態における諸収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第2実施例に係る光学系の構成を示すレンズ断面図である。 第2実施例の諸収差図であって、(a)は無限遠合焦時の諸収差を示し、(b)はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第2実施例の諸収差図であって、(a)は撮影倍率−0.5倍のときの諸収差を示し、(b)はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第2実施例の諸収差図であって、(a)は撮影倍率−1.0倍のときの諸収差を示し、(b)はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 本実施形態に係る光学系を搭載する一眼レフカメラの断面図を示す。 本実施形態に係る光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係る光学系OSは、少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズ(例えば、図1における負メニスカスレンズL11や両凹レンズL25)を有し、これらの負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズ(例えば両凹レンズL25)を、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズVLとして用いる。また、この光学系OLは、この防振用負レンズVLの像側に正レンズ成分(例えば正メニスカスレンズL26)を有して構成されている。このように、防振用のレンズを負の単レンズとすることで、駆動するための機構を小型化する等、鏡筒全体への構成の負担を低減することができる。また、本光学系OSにおいては、防振時に防振用負レンズVLを光軸と直交する方向の成分を持つように移動させるため、この防振用負レンズVLにおいて光線は本来よりシフトずれした位置より射出されるが、続く像側に配置された正レンズ成分ではレンズ中心部よりレンズ縁端部に寄った位置、つまり中心部より屈折力の強まった位置でこの光線を受けるため、集光させる力が強まり、結果として、像点での光軸ずれの影響を少なく保つように構成されている。
しかし、この防振用負レンズVLと、続く像側の正レンズ成分との横倍率の関係によっては、偏芯敏感度が高くなってしまったり、逆に敏感度が鈍くなりすぎて防振用負レンズVLの光軸と直交する方向への変位量を大きくせざるを得ないといった不具合が生じる。そこで、本実施形態に係る光学系OSは、防振用負レンズVLより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力は正となるように構成し、さらに以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
0.5 < |φ1|/φ2 < 3.5
但し、
φ1:防振用負レンズVLの屈折力
φ2:防振用負レンズVLより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力
条件式(1)は、防振用負レンズVLと、像側に続く全てのレンズの合成の屈折力(正の屈折力)とを適切に保つための、パワーの関係を示したものである。この条件式(1)の上限値を上回ると、防振用負レンズVLの屈折力が増大し、防振時の偏心コマと像面倒れを良好に補正することが困難になるため好ましくない。また、条件式(1)の下限値を下回ると、防振用負レンズVLの像側に配置された全体で正の屈折力を有するレンズ群の屈折力が強くなり、球面収差がマイナス方向になるため好ましくない。また防振用負レンズVLで発生した収差を拡大させることになるため好ましくない。
また、本実施形態の光学系OSは、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.05 < f/f′ < 1.5
但し、
f :全系の焦点距離
f′:防振用負レンズVLの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離
条件式(2)は、この光学系OSの全系の焦点距離と、防振用負レンズVLの像側に配置された正レンズ成分の物体側面から最終レンズ(最も像側に配置されたレンズ)の最終面(像側の面)までの合成焦点距離(すなわち、防振用負レンズVLの像側に配置された全体で正の屈折力を有するレンズ群の合成焦点距離)との比を規定したものである。この条件式(2)の上限値を上回ると、防振用負レンズVLより像側に配置したレンズ群の屈折力が強すぎ、十分なバックフォーカスを確保できずシェーディングなどが発生するため好ましくない。また、条件式(2)の下限値を下回ると、焦点距離に相応した防振効果を得ることができないため好ましくない。このように条件式(2)の範囲を満足することで、防振時の偏心コマと像面湾曲を良好に補正することが可能になる。
また、本実施形態の光学系OSは、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.5 < (1−β1)×β2 < 3.5
但し、
β1:防振用負レンズVLの横倍率
β2:防振用負レンズVLより像側に配置された全てのレンズの合成横倍率
条件式(3)は防振用負レンズVLの適切な防振係数を規定したものである。この条件式(3)の上限値を上回ると、防振用負レンズVLを光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させたときの像面移動の比、いわゆる偏芯敏感度が高くなりすぎ、この防振用負レンズVLの移動精度が厳しくなり、制御が困難になるため好ましくない。また防振用負レンズVLの屈折力が増大して、防振時の偏心コマと像面湾曲が発生するため好ましくない。また、条件式(3)の下限値を下回ると、防振用負レンズVLの防振移動量を大きくしなければならないためレンズ系が大型化し、防振駆動系の駆動力も大きくしなければならないため好ましくない。
また、本実施形態の光学系OSは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
−2.0 < (r2+r1)/(r2−r1) < 0.6
但し、
r1:防振用負レンズVLの物体側面の曲率半径
r2:防振用負レンズVLの像側面の曲率半径
条件式(4)は、防振用負レンズVLのシェイプファクターを規定したもので、像側に凹面を向けた負メニスカス形状、または両凹形状となる。防振用負レンズは防振時に光軸と直行する方向の成分を持つようにシフトさせるが、この条件式(4)の範囲で示された像側に凹面を向けた形状の面で射出することにより、レンズ中心部から周辺部までの光線の角度の急激な変化を抑え、コマ収差を良好に補正することができる。この条件式(4)の上限値を上回ると、防振用負レンズVLの像側面の曲率半径が小さくなるため、ここから射出される光線の屈折力が強くなりすぎ、コマ収差等の軸外諸収差が大きく発生してしまうため好ましくない。また、条件式(4)の下限値を下回ると、防振用負レンズVLの像側面の曲率半径が緩くなりすぎ、コマ収差等の軸外諸収差が悪くなるとともに、防振時にシフトしても防振効果がなく成り立たない。
また、本実施形態に係る光学系OSは、複数のレンズ群で構成され、防振用負レンズVLは最も像側のレンズ群に配置されていることが好ましい。防振用負レンズVLを最も像側のレンズ群に配置することにより、この防振用負レンズVLを光軸と直交する方向の成分を持つように移動させたときの諸収差への影響を少なくすることができる。また、本実施形態に係る光学系OSは負の屈折力を有する単レンズを防振用負レンズVLとしているため、2群程度の光学系、又は、単焦点の光学系に適用することが好ましい。
図9に、上述の光学系OSを備える光学機器として、一眼レフカメラ1(以後、単にカメラと記す)の略断面図を示す。このカメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ2(光学系OS)で集光されて、クイックリターンミラー3を介して焦点板4に結像される。そして、焦点板4に結像された光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へと導かれる。これにより、撮影者は、物体(被写体)像を接眼レンズ6を介して正立像として観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー3が光路外へ退避し、撮影レンズ2で集光された不図示の物体(被写体)の光は撮像素子7上に被写体像を形成する。これにより、物体(被写体)からの光は、当該撮像素子7により撮像され、物体(被写体)画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ1による物体(被写体)の撮影を行うことができる。なお、図9に記載のカメラ1は、光学系OSを着脱可能に保持するものでも良く、光学系OSと一体に成形されるものでも良い。また、カメラ1は、いわゆる一眼レフカメラでも良く、クイックリターンミラー等を有さないコンパクトカメラでも良い。
なお、以上の説明において、「単レンズ」とは、1つの媒質からなる1枚のレンズ(「レンズ要素」とも呼ばれる)を指し、「レンズ成分」とは、1枚の単レンズ(レンズ要素)、若しくは、2枚以上の単レンズ(レンズ要素)を接合した接合レンズを指すものとする。
また、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
本実施形態では、2群または3群構成の光学系OSを示したが、以上の構成条件等は、4群、5群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時若しくは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、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。この場合、前記合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モーター等を用いた)モーター駆動にも適している。特に、第1レンズ群を合焦レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動(揺動)させて、手ぶれによって生じる像ぶれを補正する防振レンズ群としても良い。特に、第2レンズ群または第3レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を妨げるので好ましい。また、光軸方向に像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしても良い。
また、開口絞りは第2レンズ群近傍に配置されるのが好ましいが、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しても良い。
さらに、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、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良い。
図10は、本実施形態に係る光学系OSの製造方法の概略を示しており、各レンズを配置してレンズ群をそれぞれ準備する。まず、少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズを配置する(ステップS100)。そして、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズを、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズとする(ステップS200)。さらに、防振用負レンズの像側に正レンズ成分を配置する(ステップS300)。具体的には、図1に示す光学系OSの場合、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズL11、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12を配置して第1レンズ群G1とし、物体側から順に、両凸形状の非球面正レンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL23との接合レンズ、両凸レンズL24、防振用負レンズVLとしての両凹レンズL25、及び、正レンズ成分である像側に凸面を向けた正メニスカス形状の非球面正レンズL26を配置して第2レンズ群G2とする。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配置する。
以下、上述の光学系OSの実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図1及び図5は、各実施例に係る光学系OS(OS1〜OS2)の構成を示している。
各実施例において非球面がある場合は、その非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をrとし、円錐定数をκとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で表される。なお、以降の実施例において、「E−n」は「×10-n」を示す。また、2次の非球面係数A2は0である。また、非球面には面番号の右側に*印を付している。
S(y)=(y2/r)/{1+(1−κ×y2/r21/2
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10
+A12×y12+A14×y14+A16×y16 (a)
[第1実施例]
図1は、第1実施例に係る光学系OS1としての、ズームレンズの構成を示す図である。この光学系OS1は、物体側から順に、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、を有して構成されている。この光学系OS1において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズL11、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12から構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の非球面正レンズL21、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL23との接合レンズ、両凸レンズL24、両凹レンズL25、及び、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の非球面正レンズL26から構成される。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配置されている。また、第2レンズ群G2と像面Iとの間にはフィルター群FLが配置されている。また、第1レンズ群G1の非球面負レンズL11の像側面と、第2レンズ群G2の非球面正レンズL21の物体側面、及び、非球面正レンズL26の像側面が非球面形状に形成されている。
このよう構成である第1実施例に係る光学系OS1では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が減少し、バックフォーカスが増加するように第1及び第2レンズ群G1,G2が光軸上を移動する。なお、開口絞りSは第2レンズ群G2と一体に移動する。
また、本第1実施例に係る光学系OS1では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、第1レンズ群G1が像側から物体側に向かって光軸上を移動する。
また、本第1実施例に係る光学系OS1では、第2レンズ群G2の両凹レンズL25を防振用負レンズVLとし、光軸と直交する方向の成分を持つように移動させることにより、ぶれ発生時の像面を補正を行うように構成されている。
なお、全系の焦点距離がfで、防振係数(ぶれ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量の比)がKのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、ぶれ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向に移動させればよい。
以下の表1に、本第1実施例に係る光学系OS1の諸元の値を掲げる。この表1の全体諸元において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角、Yは像高を表しており、それぞれについて、広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態の各焦点距離における値を示している。また、レンズデータにおいて、第1欄mは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序(面番号)を、第2欄rは、各光学面の曲率半径を、第3欄dは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄nd及び第5欄νdは、それぞれd線(λ=587.6nm)に対する屈折率及びアッベ数を示している。なお、この表1に示す面番号1〜18は、図1に示す番号1〜18に対応している。また、曲率半径0.0000はレンズ面においては平面を示し、開口絞りSにおいては開口を示す。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、第18面の面間隔は、像面Iまでの光軸上の距離である。また、レンズ群焦点距離は、各レンズ群が開始する面番号(始面)および各レンズ群の焦点距離をそれぞれ示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径r、面間隔d、その他長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
(表1)
[全体諸元]
広角端 中間焦点距離 望遠端
f = 11.0 20.0 28.0
FNO= 3.51 5.34
2ω = 77.1° 32.6°
Y = 8.0 8.0 8.0

[レンズデータ]
m r d nd νd
1 69.6391 1.300 1.8513 40.10
2* 8.2895 4.244
3 15.5509 2.000 1.8467 23.78
4 35.4335 (d1)
5 0.0000 1.000 開口絞りS
6* 17.3583 2.500 1.8513 40.10
7 -157.5664 2.274
8 14.8450 1.805 1.4875 70.41
9 125.5726 0.800 1.8467 23.80
10 11.3749 1.129
11 23.3389 1.800 1.4978 82.56
12 -11.3971 0.422
13 -19.9158 2.000 1.6259 35.70
14 30.8999 0.500
15 -149.4080 1.350 1.8467 23.78
16* -27.6045 (d2)
17 0.0000 2.790 1.5168 64.17
18 0.0000 0.700
この第1実施例において、第2面、第6面、及び、第16面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表2に、面番号mと、非球面のデータ、すなわち円錐係数κ及び各非球面定数A4〜A16と、を示す。なお、表示されていない非球面定数は0である。
(表2)
m κ A4 A6 A8 A10
2 0.2068 4.77819E-05 3.06339E-07 -2.99088E-09 4.01063E-11
A12 A14 A16
-0.46991E-13 -0.16614E-13 0.26874E-15

m κ A4 A6 A8 A10
6 -0.5976 -1.20799E-05 -4.86210E-07 -1.02880E-08 7.29887E-10
16 1.0000 6.58601E-05 -8.34036E-07 1.35308E-07 -4.56423E-09
また、上述したように、この第1実施例において、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2が光軸上を移動するため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔d1、及び、第2レンズ群G2とフィルタ群FLとの軸上空気間隔d2が変化する。次の表3に、無限遠合焦状態における広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態の各焦点距離における可変間隔を示す。なお、この表3において、バックフォーカスBfは第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面(第16面)から像面Iまでの光軸上の距離を表し、全長TLは、無限遠合焦時のレンズ面の第1面から像面Iまでの光軸上の距離を表している。
(表3)
広角端 中間焦点距離 望遠端
f = 11.0 20.0 28.0
d1= 21.3773 5.8997 0.4948
d2= 13.5972 21.4677 28.4636
Bf= 17.0872 24.9577 31.9536
TL= 62.9976 55.3904 56.9815
次の表4に、この第1実施例に係る光学系OS1の各条件式対応値を示す。なおこの表4において、φ1は防振用負レンズVLの屈折力、φ2は防振用負レンズVLより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力、fは全系の焦点距離、f′は防振用負レンズVLの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離、β1は防振用負レンズVLの横倍率、β2は防振用負レンズVLより像側に配置された全てのレンズの合成横倍率、r1は防振用負レンズVLの物体側面の曲率半径、r2は防振用負レンズVLの像側面の曲率半径を示している。この説明は以降の実施例においても同様である。また、この第1実施例においては、条件式(1)〜(3)に対して、広角端状態及び望遠端状態のときの値を示す。
(表4)
広角端 望遠端
(1)|φ1|/φ2 = 2.088 2.088
(2)f/f′ = 0.276 0.704
(3)(1−β1)×β2= -0.987 -1.694
(4)(r2+r1)/(r2−r1)=0.216
このように、第1実施例に係る光学系OS1は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足している。
図2〜図4に、この第1実施例に係る光学系OS1の広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図と、それぞれの焦点距離状態でぶれ補正を行ったときのコマ収差図と、を示す。各収差図において、FNOはFナンバーを、Yは半画角に対する像高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)を、それぞれ示している。また、非点収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。これらの収差図の説明は、以降の実施例においても同様である。図2〜図4に示す各収差図から明らかなように、この第1実施例に係る光学系OS1では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
[第2実施例]
図5は、第2実施例に係る光学系OS2としての、単焦点のマクロレンズの構成を示す図である。この光学系OS2は、物体側から順に、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、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、を有して構成されている。この光学系OS2において、第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸レンズL11、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12、両凸レンズL13、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズL14から構成される。また、第2レンズ群G2は、両凹レンズL21と両凸レンズL22との接合レンズ、及び、両凸形状の非球面正レンズL23から構成される。また、第3レンズ群G3は、両凹レンズL31、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL32、及び、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL33から構成される。なお、開口絞りSは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に配置されている。また、第1レンズ群G1の非球面負レンズL14の像側面と、第2レンズ群G2の非球面正レンズの像側面が非球面形状に形成されている。
このよう構成である第2実施例に係る光学系OS1では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第3レンズ群G3は像面に対して光軸方向に固定され、また、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が変化し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が増加するように第1及び第2レンズ群G1,G2が光軸上を移動する。なお、開口絞りSは第2レンズ群G2と一体に移動する。
また、本第2実施例に係る光学系OS2では、第3レンズ群G3の両凹レンズL31を防振用負レンズVLとし、光軸と直交する方向の成分を持つように移動させることにより、ぶれ発生時の像面を補正を行うように構成されている。
以下の表5に、本第2実施例に係る光学系OS2の諸元の値を掲げる。なお、この表5に示す面番号1〜20は、図5に示す番号1〜20に対応している。また、第20面の面間隔は、像面Iまでの光軸上の距離である。
(表5)
[全体諸元]
f =40.1
FNO= 3.49
2ω =41.1°
Y =14.25

[レンズデータ]
m r d nd νd
1 118.0579 2.014 1.7552 27.51
2 -229.8126 0.100
3 69.2455 1.300 1.7440 45.01
4 13.9476 6.111
5 21.7599 4.059 1.7174 29.52
6 -48.4886 2.695
7 867.3679 1.300 1.7552 27.51
8* 29.1006 (d1)
9 0.0000 3.000 開口絞りS
10 -17.3631 1.300 1.7552 27.51
11 33.4589 5.283 1.6516 58.54
12 -21.7917 0.100
13 141.8627 4.737 1.7170 47.93
14* -21.4316 (d2)
15 -71.8514 1.300 1.7440 44.78
16 47.7704 3.174
17 -45.0000 2.488 1.7440 44.78
18 -43.3505 0.100
19 -440.9766 2.938 1.8044 39.58
20 -44.5238 50.006
この第2実施例において、第8面、及び、第14面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表6に、面番号mと、非球面のデータ、すなわち円錐係数κ及び各非球面定数A4〜A8と、を示す。なお、表示されていない非球面定数は0である。
(表6)
m κ A4 A6 A8
8 4.8064 5.57380E-06 -4.16100E-08 4.70190E-10
14 0.7132 4.20690E-06 -3.19560E-09 6.85120E-12
また、上述したように、この第2実施例において、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2が光軸上を移動するため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔d1、及び、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との軸上空気間隔d2が変化する。次の表7に、無限遠合焦状態、撮影倍率−0.5倍、及び、撮影倍率−1.0倍のときの可変間隔を示す。なお、この表7において、バックフォーカスBfは第3レンズ群G3の最も像側のレンズ面(第20面)から像面Iまでの光軸上の距離を表し、全長TLは、レンズ面の第1面から像面Iまでの光軸上の距離を表している。
(表7)
無限遠 −0.5x −1.0x
d1= 2.0286 1.6637 1.7855
d2= 1.8450 11.6208 21.3450
Bf= 50.0063 50.0063 50.0063
TL= 95.8803 105.2912 115.1372
次の表8に、この第2実施例に係る光学系OS2の各条件式対応値を示す。
(表8)
(1)|φ1|/φ2 =1.473
(2)f/f′ =0.710
(3)(1−β1)×β2=1.280
(4)(r2+r1)/(r2−r1)=-0.201
このように、第2実施例に係る光学系OS2は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足している。
図6〜図8に、この第2実施例に係る光学系OS2の無限遠合焦状態、撮影倍率−0.5倍、及び、撮影倍率−1.0倍における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図と、それぞれの状態でぶれ補正を行ったときのコマ収差図と、を示す。なお、各収差図においてNAは開口数を示す。これらの図6〜図8に示す各収差図から明らかなように、この第2実施例に係る光学系OS2では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
OS(OS1〜OS2) 光学系
VL 防振用負レンズ

Claims (10)

  1. 少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、
    前記負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、
    前記防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有することを特徴とする光学系。
  2. 前記防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力は正であり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。
    0.5 < |φ1|/φ2 < 3.5
    但し、
    φ1:前記防振用負レンズの屈折力
    φ2:前記防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力
  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に記載の光学系。
    0.05 < f/f′ < 1.5
    但し、
    f :全系の焦点距離
    f′:前記防振用負レンズの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離
  4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学系。
    0.5 < (1−β1)×β2 < 3.5
    但し、
    β1:前記防振用負レンズの横倍率
    β2:前記防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成横倍率
  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のいずれか一項に記載の光学系。
    −2.0 < (r2+r1)/(r2−r1) < 0.6
    但し、
    r1:前記防振用負レンズの物体側面の曲率半径
    r2:前記防振用負レンズの像側面の曲率半径
  6. 複数のレンズ群を有し、
    前記防振用負レンズは最も像側のレンズ群に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学系。
  7. 2つのレンズ群で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学系。
  8. 単焦点であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学系。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。
  10. 少なくとも1枚の負の屈折力を有する単レンズを配置し、
    前記負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズを、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズとして配置し、
    前記防振用負レンズの像側に正レンズ成分を配置することを特徴とする光学系の製造方法。
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