JP2014235177A - インナーフォーカス式レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量な手振れ補正レンズを備え、手振れ補正レンズ群の作動に大きな駆動力を必要としないインナーフォーカス式レンズを提供すること。
【解決手段】物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群G1、正の屈折力の第２レンズ群G2、負の屈折力第３レンズ群G3とを備え、フォーカシング時に、前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群G1および前記第３レンズ群G3が固定され、前記第３レンズ群G3は負の屈折力の第３レンズ前群G3aと正の第３レンズ後群G3bとから構成され、第３レンズ前群G3aが光軸と垂直方向に移動して手振れ補正を行い、所定の条件式を満足するインナーフォーカス式レンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナーフォーカス式レンズ、さらに詳しくは、マクロ撮影にも好適であって、無限遠物体合焦から撮影倍率等倍までを可能とし、手ブレ等による像ブレを補正するための防振機能を有し、デジタルカメラ、銀塩カメラ及びビデオカメラ等に好適なインナーフォーカス式レンズに関する。

従来、無限遠合焦から最至近距離合焦まで、複数レンズ群を移動させて合焦を行うことができるインナーフォーカス式マクロレンズが提案されている。例えば、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｌ６で構成され、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第１レンズ群Ｌ１は像面に対し固定であり、第２レンズ群Ｌ２が像面側へ移動すると同時に第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動し、第５レンズ群Ｌ５が光軸に対して略垂直方向に移動することで、像を光軸に対して略垂直方向に移動させることが可能であり、所定の条件式を満足させるインナーフォーカス式マクロレンズである（特許文献１参照）。

このインナーフォーカス式マクロレンズにおいては、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、複数のレンズから成り重量の大きい第２レンズ群が像面側へ移動すると同時に、第３レンズ群が物体側へ移動するため、フォーカス群が重く、鏡筒の小型化が困難であるという問題がある。さらに、光軸に対して略垂直方向に移動して手振れ等による像ずれを補正するための手振れ補正レンズ群は、実施例において３枚レンズで重く、手振れ補正レンズ群の作動に大きな駆動力を必要とするという問題がある。

無限遠合焦から最至近距離合焦まで、複数レンズ群を移動させて合焦を行う他の従来の等倍マクロレンズとして、物体側から順に、正の第１レンズ群、絞り、正の第２レンズ群及び負の第３レンズ群からなり、無限遠物体から近距離物体に合焦する際に、第１レンズ群と第２レンズ群を、その空気間隔を変化させることなく像面に対して固定されている第３レンズ群に対して物体側へ移動するマクロレンズ系において、第１レンズ群は、空気間隔最大のところを境に分けられる負の第１ａレンズ群と正の第１ｂレンズ群から構成され、所定の条件式を満足するマクロレンズである（特許文献２参照）。

このマクロレンズにおいては、無限遠物体から近距離物体に合焦する際に、その空気間隔を変化させることなく物体側へ移動する第１レンズ群と第２レンズ群が、実施例において第１レンズ群は４枚レンズで構成され、第２レンズ群は３枚レンズで構成され、しかも第１レンズ群は当然に大直径であり、フォーカス群が重くなり、鏡筒の小型化が困難であるという問題がある。さらに、このマクロレンズは、手振れ補正機構を持っていない。

一方、近年、ミラーレスカメラに好適に使用でき、フォーカスレンズ群を小型化して軽量化を実現したマクロレンズも提案されている。例えば、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、フォーカシング時に、前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が固定され、所定の条件式を満足するインナーフォーカス式レンズである（特許文献３参照）。

このインナーフォーカス式等倍マクロレンズは、フォーカス群が一枚レンズで構成され、小型化と軽量化が十分に実現されているが、実施例から明らかなように、合焦時の球面収差、倍率色収差および像面湾曲等の諸収差を良好に補正することが困難であるという問題がある。さらに、このマクロレンズは、手振れ補正機構を持っていない。

特開２０１２−０６３４０３号公報 特開２００８−２５７０８８号公報 特開２０１２−１５９６１３号公報

（発明の目的）
本発明は、上述した従来技術のインナーフォーカス式レンズに関する問題に鑑みてなされたものであって、軽量な手振れ補正レンズを備え、手振れ補正レンズ群の作動に大きな駆動力を必要としないインナーフォーカス式レンズを提供することを目的とする。
本発明はまた、フォーカスレンズ群が小径・軽量・少枚数であって、フォーカス機構の小型化・軽量化を容易に実現でき、かつ球面収差、倍率色収差および像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができるインナーフォーカス式レンズを提供することを目的とする。

本発明は、
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群G1、正の屈折力の第２レンズ群G2、負の屈折力第３レンズ群G3とを備え、フォーカシング時に、前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群G1および前記第３レンズ群G3が固定され、前記第３レンズ群G3は負の屈折力の第３レンズ前群G3aと正の第３レンズ後群G3bとから構成され、第３レンズ前群G3aが光軸と垂直方向に移動して手振れ補正を行い、以下の条件式を満足することを特徴とするインナーフォーカス式レンズである。
0.5≦Finf／(−Fbx)≦7.0・・・・・・・・・・・・・・（１）
Finf：無限遠における、全レンズ系の焦点距離
Fbx：第3レンズ群の前群G3aの焦点距離

本発明は、好ましくは、前記インナーフォーカス式レンズが、第３レンズ群G3の焦点距離をF3とするとき、以下の条件式を満足することを特徴する。
0.1≦Fbx／F3≦0.5・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

本発明は、さらに好ましくは、前記インナーフォーカス式レンズが、無限遠における第３レンズ前群G3aの横倍率をβｂとするとき、以下の条件式を満足することを特徴する。
2.0≦βb≦10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）

本発明は、さらに好ましくは、前記第３レンズ前群G3aが、一枚負レンズで構成され、像面側の面は凹面であることを特徴する。

本発明は、さらに好ましくは、前記インナーフォーカス式レンズが、単焦点マクロレンズであることを特徴する。

本発明は、さらに好ましくは、前記インナーフォーカス式レンズが、等倍単焦点マクロレンズであることを特徴する。

本発明のインナーフォーカス式レンズによれば、軽量な手振れ補正レンズを備え、手振れ補正レンズ群の作動に大きな駆動力を必要としないインナーフォーカス式レンズを構成することができる。
本発明のインナーフォーカス式レンズによればまた、フォーカスレンズ群が小径・軽量・少枚数であって、フォーカス機構の小型化・軽量化を容易に実現でき、かつ球面収差、倍率色収差および像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができるインナーフォーカス式レンズを構成することができる。

（条件式の説明）
条件式（１）の下限を超えると、第３レンズ前群G3aのパワー（焦点距離の逆数）が弱くなり過ぎ、手振れ補正レンズの光軸と直交する方向のシフト量大きくなり、小型化が困難である。さらに、第３レンズ群G3全体のパワーも弱くなり、フォーカスレンズ群である第２レンズ群G2のパワーも弱くなる。その結果、全レンズ系の小型化、軽量化が困難となる。
条件式（１）の上限を超えると、手振れ補正レンズである第３レンズ後群G3aのパワー強くなり、フォーカス群である第２レンズ群G2のパワーも強くなる。その結果、インナーフォーカス式レンズの小型化と軽量化を実現し易くなるが、球面収差、倍率色収差および像面湾曲等の諸収差の補正が困難になる。
条件式（１）は、より好ましくは、0.6 ≦Finf／(−Fbx)≦ 6.5であり、さらにより好ましくは、0.7 ≦Finf／(−Fbx)≦ 6.0である。

条件式（２）の下限を超えると、第３レンズ前群G3aと第３レンズ後群G3bのパワーが相殺し過ぎ、第３レンズ群G3全体のパワーが弱くなり、インナーフォーカス式レンズのサイズが膨大化する。
条件式（２）の上限を超えると、第３レンズ後群G3bのパワーが弱くなり過ぎ、第３レンズ群G3により発生する諸収差の補正が困難になる。手振れ補正の性能（作用）も小さくなる。
条件式（２）は、より好ましくは、0.12 ≦Fbx／F3≦ 0.45であり、さらにより好ましくは、0.13 ≦Fbx／F3≦ 0.40である。

条件式（３）の下限を超えると、第３レンズ群G3の横倍率が弱くなり過ぎ、手振れ補正のための第３レンズ前群G3aのシフト量が大きくなり、小型化と高速化が困難になる。
条件式（３）の上限を超えると、手振れ補正のための第３レンズ前群G3aのシフト量が小さくなるが、第３レンズ前群G3aのパワーが強くなり過ぎ、手振れ補正の性能（作用）が小さくなる。
条件式（３）は、より好ましくは、2.4 ≦βb≦ 9.5であり、さらにより好ましくは、2.8 ≦βb≦ 9.0である。

第１実施例のインナーフォーカス式レンズの無限遠合焦時の光学断面、フォーカスレンズ及び手振れ補正レンズの移動を示す光学断面図である。 図１に示す第１実施例の無限遠合焦状態及び最至近等倍合焦状態の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率収差図である。収差図の実線グラフは波長５８７．５６ｎｍのｄ線を示し、点線グラフは波長６５６．２８ｎｍのＣ線を示し、一点鎖線は波長４３５．８４ｎｍのｇ線を示す。非点収差図の実線グラフΔSはサジタル像面の収差を示し、点線グラフΔTはタンジェンシャル（メリディオナル）像面の収差を示す。倍率収差図の実線グラフは波長６５６．２８ｎｍのＣ線を示し、点線は波長４３５．８４ｎｍのｇ線を示す。 第２実施例のインナーフォーカス式レンズの無限遠合焦時の光学断面、フォーカスレンズ及び手振れ補正レンズの移動を示す光学断面図である。 図３に示す第１実施例の無限遠合焦状態及び最至近等倍合焦状態の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率収差図である。各収差図の表示は、図２と同じである。 第３実施例のインナーフォーカス式レンズの無限遠合焦時の光学断面、フォーカスレンズ及び手振れ補正レンズの移動を示す光学断面図である。 図５に示す第３実施例の無限遠合焦状態及び最至近等倍合焦状態の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率収差図である。各収差図の表示は、図２と同じである。 第４実施例のインナーフォーカス式レンズの無限遠合焦時の光学断面、フォーカスレンズ及び手振れ補正レンズの移動を示す光学断面図である。 図７に示す第４実施例の無限遠合焦状態及び最至近等倍合焦状態の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率収差図である。各収差図の表示は、図２と同じである。 第５実施例のインナーフォーカス式レンズの無限遠合焦時の光学断面、フォーカスレンズ及び手振れ補正レンズの移動を示す光学断面図である。 図９に示す第１実施例の無限遠合焦状態及び最至近等倍合焦状態の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率収差図である。各収差図の表示は、図２と同じである。 第６実施例のインナーフォーカス式レンズの無限遠合焦時の光学断面、フォーカスレンズ及び手振れ補正レンズの移動を示す光学断面図である。 図１１に示す第６実施例の無限遠合焦状態及び最至近等倍合焦状態の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図及び倍率収差図である。各収差図の表示は、図２と同じである。

以下に示す実施例において、諸元光学データにおける面番号NSは物体側から数えたレンズ面の面番号、Ｒはレンズ面の曲率半径(mm)、Ｄはレンズ面の光軸上の間隔・厚さ(mm)、Ｎｄはｄ線（波長λ=587.56nm）に対する屈折率、ＡＢＶはｄ線（波長λ=587.56ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示している。焦点距離及び近軸像高の単位は、ｍｍである。FNOは開口数、ωが半画角（°）を示す。面番号の後側にＡＳＰＨを付した面は非球面を示し、同じくＳＴＯＰを付したものは絞りを示す。

非球面は、次式で表される。

（第１実施例）
第１実施例は、条件式（１）（２）（３）（４）の全てを満足し、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、正の屈折力を持つ第２レンズ群G2と、負の屈折力を持つ第３レンズ群G3とから構成され、物体が無限遠から最至近距離（等倍）までのフォーカシングを、正の屈折力を持つ第２レンズ群を物体方向へ移動させることによって行う。手振れ等よる像面移動の補正は、負の屈折力を持つ第３レンズ群の一部である負の屈折力持つ第３レンズ前群G3aを光軸と直交する方向に移動して行う。

第１実施例の光学データは、以下の通りである。
焦点距離 ：18.0〜14.1826ｍｍ
FNO ：2.9〜5.6
半画角ω ：24.487〜22.1863°

第１実施例の非球面係数は、以下の通りである。

第１実施例の焦点距離及びレンズ間隔変化は、以下の通りである。
INF時 等倍時
焦点距離 18.0000 14.1826
D(12) 7.8995 1.4707
D(14) 2.0000 8.4288

第１実施例の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） Finf／(−Fbx)= 1.129
条件式（２） Fbx／F3 = 0.276
条件式（３） βb = 4.018

（第２実施例）
第２実施例は、条件式（１）（２）（３）（４）の全てを満足し、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、正の屈折力を持つ第２レンズ群G2と、負の屈折力を持つ第３レンズ群G3とから構成され、物体は無限遠から近距離へのフォーカシングを正の屈折力を持つ第２レンズ群を移動させて行う。手振れ等による像面移動の補正は、負の屈折力を持つ第３レンズ群の一部である負の屈折力を持つ第３レンズ前群G3aを光軸と直交する方向に移動させて行う。

第２実施例の光学データは、以下の通りである。
焦点距離 ：22.0220〜15.7258mm
FNO ：2.9〜5.6
半画角ω ：21.98〜18.86°

第２実施例の非球面係数は、以下の通りである。

第２実施例の焦点距離及びレンズ間隔変化は、以下の通りである。
INF時 等倍時
焦点距離 20.0220 15.7258
D(12) 15.5000 1.4352
D(14) 2.0000 16.0648

第２実施例の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） Finf／(−Fbx)= 0.844
条件式（２） Fbx／F3 = 0.146
条件式（３） βb = 3.000

（第３実施例）
第３実施例は、条件式（１）（２）（３）（４）の全てを満足し、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、正の屈折力を持つ第２レンズ群G2と、負の屈折力を持つ第３レンズ群G3とから構成され、物体が無限遠から最至近距離（等倍）までのフォーカシングを、正の屈折力を持つ第２レンズ群を物体方向へ移動させることによって行う。手振れ等よる像面移動の補正は、負の屈折力を持つ第３レンズ群の一部である負の屈折力を持つ第３レンズ前群G3aを光軸と直交する方向に移動して行う。

第３実施例の光学データは、以下の通りである。
焦点距離 ：29.3244〜20.7469ｍｍ
FNO ：2.9〜5.6
半画角ω ：15.40〜13.78°

第３実施例の非球面係数は、以下の通りである。

第３実施例の焦点距離及びレンズ間隔変化は、以下の通りである。
INF時 等倍時
焦点距離 29.3244 20.7469
D( 9) 11.5000 1.4776
D(11) 2.0000 12.0224

第３実施例の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） Finf／(−Fbx)= 1.944
条件式（２） Fbx／F3 = 0.245
条件式（３） βb = 7.737

（第４実施例）
第４実施例は、条件式（１）（２）（３）（４）の全てを満足し、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、正の屈折力を持つ第２レンズ群G2と、負の屈折力を持つ第３レンズ群G3とから構成され、物体が無限遠から最至近距離（等倍）までのフォーカシングを、正の屈折力を持つ第２レンズ群を物体方向へ移動させることによって行う。手振れ等よる像面移動の補正は、負の屈折力を持つ第３レンズ群の一部である負の屈折力を持つ第３レンズ前群G3aを光軸と直交する方向に移動して行う。

第４実施例の光学データは、以下の通りである。
焦点距離 ：49.0161〜32.7697ｍｍ
FNO ：3.6〜5.6
半画角ω ：9.62〜10.04°

第４実施例の非球面係数は、以下の通りである。

第４実施例の焦点距離及びレンズ間隔変化は、以下の通りである。
INF時 等倍時
焦点距離 49.0162 32.7697
D(12) 10.5000 1.4858
D(14) 2.1896 11.2038

第４実施例の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） Finf／(−Fbx)= 3.835
条件式（２） FFbx／F3 = 0.221
条件式（３） βb = 8.636

（第５実施例）
第５実施例は、条件式（１）（２）（３）（４）の全てを満足し、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、正の屈折力を持つ第２レンズ群G2と、負の屈折力を持つ第３レンズ群G3とから構成され、物体が無限遠から最至近距離（等倍）までのフォーカシングを、正の屈折力を持つ第２レンズ群を物体方向へ移動させることによって行う。手振れ等よる像面移動の補正は、負の屈折力を持つ第３レンズ群の一部である負の屈折力を持つ第３レンズ前群G3aを光軸と直交する方向に移動して行う。

第５実施例の光学データは、以下の通りである。
焦点距離 ：65.0139〜35.8369ｍｍ
FNO ：3.6〜5.6
半画角ω ：7.05〜6.57°

第５実施例の非球面係数は、以下の通りである。

第５実施例の焦点距離及びレンズ間隔変化は、以下の通りである。
INF時 等倍時
焦点距離 65.0139 35.8369
D(12) 13.5000 1.5052
D(14) 2.1339 14.1287

第５実施例の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） Finf／(−Fbx)= 4.258
条件式（２） Fbx／F3 = 0.358
条件式（３） βb = 6.191

（第６実施例）
第６実施例は、条件式（１）（２）（３）（４）の全てを満足し、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群G1と、正の屈折力を持つ第２レンズ群G2と、負の屈折力を持つ第３レンズ群G3とから構成され、物体が無限遠から最至近距離（等倍）までのフォーカシングを、正の屈折力を持つ第２レンズ群を物体方向へ移動させることによって行う。手振れ等よる像面移動の補正は、負の屈折力を持つ第３レンズ群の一部である負の屈折力持つ第３レンズ前群G3aを光軸と直交する方向に移動して行う。

第６実施例の光学データは、以下の通りである。
焦点距離 ：75.0093〜48.3368ｍｍ
FNO ：3.6〜5.6
半画角ω ：6.12〜5.77°

第６実施例の非球面係数は、以下の通りである。

第６実施例の焦点距離及びレンズ間隔変化は、以下の通りである。
INF時 等倍時
焦点距離 75.0093 48.3368
D(12) 9.0000 1.4989
D(14) 2.3850 9.8861

第６実施例の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） Finf／(−Fbx)= 5.781
条件式（２） Fbx／F3 = 0.243
条件式（３） βb = 5.416

ＳＴＯＰ 絞り
ＩＰ 結像面
１，２，３，・・・ レンズ面
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ３a 第３レンズ前群
Ｇ３b 第３レンズ後群

Claims (6)

1. 物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群G1、正の屈折力の第２レンズ群G2、負の屈折力第３レンズ群G3とを備え、フォーカシング時に、前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群G1および前記第３レンズ群G3が固定され、前記第３レンズ群G3は負の屈折力の第３レンズ前群G3aと正の第３レンズ後群G3bとから構成され、第３レンズ前群G3aが光軸と垂直方向に移動して手振れ補正を行い、以下の条件式を満足することを特徴とするインナーフォーカス式レンズ。
   0.5≦Finf／(−Fbx)≦7.0・・・・・・・・・・・・・・（１）
   Finf：無限遠における、全レンズ系の焦点距離
   Fbx：第3レンズ群の前群G3aの焦点距離
2. 前記インナーフォーカス式レンズは、第３レンズ群G3の焦点距離をF3とするとき、以下の条件式を満足することを特徴する請求項１に記載のインナーフォーカス式レンズ。
   0.1≦Fbx／F3≦0.5・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
3. 前記インナーフォーカス式レンズは、無限遠における第３レンズ前群G3aの横倍率をβｂとするとき、以下の条件式を満足することを特徴する請求項１又は２に記載のインナーフォーカス式レンズ。
   2.0≦βb≦10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
4. 前記第３レンズ前群G3aは、一枚負レンズで構成され、像面側の面は凹面であることを特徴する請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のインナーフォーカス式レンズ。
5. 前記インナーフォーカス式レンズは、単焦点マクロレンズであることを特徴する請求項１ないし４のいずれかに記載のインナーフォーカス式レンズ。
6. 前記インナーフォーカス式レンズは、等倍単焦点マクロレンズであることを特徴する請求項１ないし５のいずれかに記載のインナーフォーカス式レンズ。

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