JP2019023693A

JP2019023693A - 大口径比レンズ

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Publication number: JP2019023693A
Application number: JP2017142519A
Authority: JP
Inventors: 正和日比野; Masakazu Hibino
Original assignee: Sigma Corp
Current assignee: Sigma Corp
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2037-07-24
Also published as: JP6969780B2

Abstract

【課題】軽量なレンズ群でフォーカシング群を構成し、フォーカシングを行いながら、フォーカシング群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．２と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で９０ｍｍ相当の画角を有する大口径比レンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳ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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなり、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に負レンズと正レンズの接合からなる負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａと正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂとからなり、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、前記第３レンズ群Ｇ３が像面側へ移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする大口径比レンズ。【選択図】図１

Description

本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズに好適な光学系に関し、オートフォーカスカメラに適したインナーフォーカス方式を採用し、またフォーカスレンズ群を光軸に沿った方向への微少な振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．２と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で９０ｍｍ相当の画角を有する大口径比レンズに関するものである。

近年、デジタルスチルカメラを使用しての動画撮影は一般的になっている。動画撮影におけるオートフォーカス方式に、フォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させ続けることで、常にフォーカス駆動方向を判断し続ける方法が採用されることが多い。その際、ウオブリング時の像高変化率が大きいと、鑑賞者が画面に映る被写体の倍率変動を認識し、目障りに感じてしまうため、フォーカス変化に対し像高変化率が小さいフォーカス方式を必要としている。

さらに近年、デジタルスチルカメラの動画撮影においては、静粛且つ高速なフォーカス機構が求められている。フォーカス駆動を行うアクチュエータは、フォーカスレンズ群が大きく重い場合では、その出力に余裕が無い状況で駆動せざるを得ず、結果、騒音が大きくなることがわかっている。そのため、フォーカスレンズ群の軽量化が求められる性能となる。

３５ｍｍ判換算焦点距離で９０ｍｍ相当の画角を有する大口径比レンズで、軽量なレンズ群でフォーカス可能なインナーフォーカスの大口径比レンズとしては例えば以下の特許文献が挙げられる。

特許文献１に記載された結像光学系は、フォーカスレンズ群を凹レンズ一枚で構成し、軽量化をはかることで静音化と合焦速度の確保の向上がしやすくなっている。

また特許文献２に記載された結像光学系は、フォーカスレンズ群を凹レンズ一枚か二枚で構成し、軽量化をはかることで静音化と合焦速度の確保の向上がしやすくなっている。

特開２０１２−２２０６５４号公報

特開２０１４−１９７２３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたレンズ系では、Ｆ値が１．４程度の実施例しか開示されておらず、この構成からＦ１．２程度を達成することは困難である。

また、特許文献２に開示されたレンズ系では、Ｆ値が１．８程度の実施例しか開示されておらず、この構成からＦ１．２程度を達成することは困難である。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、軽量なレンズ群でフォーカシング群を構成し、フォーカシングを行いながら、フォーカスシング群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．２と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で９０ｍｍ相当の画角を有する大口径比レンズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳ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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなり、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に負レンズと正レンズの接合からなる負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａと正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂとからなり、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、前記第３レンズ群Ｇ３が像面側へ移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする大口径比レンズ。
（１）−１．０７＜ＤＦｃＩ／ｆ３＜−０．６５
（２）−０．８０＜ｆ２ｂ／ｆ２ａ＜−０．１８
ＤＦｃＩ：無限遠合焦時の前記第３レンズ群Ｇ３の像面側の面から像面までの距離
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ２ａ：前記第２ａレンズ群Ｇ２ａの焦点距離
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの焦点距離

上記課題を解決するための第２の発明は、第１の発明である大口径比レンズであり、下記の条件式を満足することを特徴とする大口径比レンズ。
（３）０．７０＜ｆ１２／ｆ＜１．０５
ｆ１２：前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の合成系の焦点距離
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離

上記課題を解決するための第３の発明は、第１または第２の発明である大口径比レンズであり、下記の条件式を満足することを特徴とする大口径比レンズ。
（４）−１３．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−７．０
ＦｃＥｎｔｐ：無限遠合焦状態での、前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした前記第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置
ｈ：無限遠合焦状態での、前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高

上記課題を解決するための第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明である大口径比レンズであり、前記第２レンズ群Ｇ２は物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ、とからなる３枚接合レンズを有し、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３に記載の大口径比レンズ。
（５）１０．０＜νｐ−νｎ＜６０．０
（６）１０．０＜νｐ´−νｎ＜５５．０
νｐ：前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の大きい方の正レンズのアッベ数
νｎ：前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
νｐ´：前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の小さい方の正レンズのアッベ数

本発明によれば、軽量なレンズ群でフォーカシング群を構成し、フォーカシングを行いながら、フォーカスシング群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．２と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で９０ｍｍ相当の画角を有する大口径比レンズを提供する。

本発明の実施例１の大口径比レンズにおけるレンズ構成図本発明の実施例１の撮影距離無限遠における縦収差図本発明の実施例１の撮影倍率４０倍における縦収差図本発明の実施例１の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例１の撮影距離無限遠における横収差図本発明の実施例１の撮影倍率４０倍における横収差図本発明の実施例１の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例２の大口径比レンズにおけるレンズ構成図本発明の実施例２の撮影距離無限遠における縦収差図本発明の実施例２の撮影倍率４０倍における縦収差図本発明の実施例２の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例２の撮影距離無限遠における横収差図本発明の実施例２の撮影倍率４０倍における横収差図本発明の実施例２の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例３の大口径比レンズにおけるレンズ構成図本発明の実施例３の撮影距離無限遠における縦収差図本発明の実施例３の撮影倍率４０倍における縦収差図本発明の実施例３の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例３の撮影距離無限遠における横収差図本発明の実施例３の撮影倍率４０倍における横収差図本発明の実施例３の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例４の大口径比レンズにおけるレンズ構成図本発明の実施例４の撮影距離無限遠における縦収差図本発明の実施例４の撮影倍率４０倍における縦収差図本発明の実施例４の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図本発明の実施例４の撮影距離無限遠における横収差図本発明の実施例４の撮影倍率４０倍における横収差図本発明の実施例４の撮影距離０．５ｍにおける縦収差図

本発明の大口径比レンズは、図１、８、１５、２２に示すレンズ構成図からわかるように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳ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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなり、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、第３レンズ群Ｇ３が像面側方向へ移動する構成となっている。

上記構成が必要な理由は以下の通りである。すなわち、絞り面から射出した軸外主光線を正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２で緩やかにすることによりフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３に入射する軸外主光線の角度を小さくすることが可能であり、ウオブリング時の像高変化率の縮小に寄与する。

また、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置することにより第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の正の屈折力を大きくしなくてよいので球面収差やコマ収差の発生を抑えることが可能である。

また、第３レンズ群Ｇ３はフォーカシング群であり軽量化のため少ない枚数で構成されることが望ましい。しかし、収差補正が十分でなく収差の発生要因となってしまう。特に、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３は軸外主光線の高さが大きい位置に配置されるため、正の非点収差および倍率色収差や正の歪曲収差の発生要因となってしまう。そこで、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を軸外主光線の高さが大きい位置に配置することにより、効果的にこれらの収差を補正することが可能となる。

さらに、本実施形態の大口径比レンズは以下の条件式を満足することが好ましい。
（１）−１．０７＜ＤＦｃＩ／ｆ３＜−０．６５
（２）−０．８＜ｆ２ｂ／ｆ２ａ＜−０．１８
ＤＦｃＩ：無限遠合焦時の前記第３レンズ群Ｇ３の像面側の面から像面Ｉまでの距離
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ２ａ：前記第２ａレンズ群Ｇ２ａの焦点距離
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの焦点距離

条件式（１）は、大口径比レンズにおいてフォーカシングに必要なスペースを確保しつつフォーカスレンズの重量を抑えるための好ましい条件として、軽量な無限遠合焦時の第３レンズ群Ｇ３の像面側の面から像面Ｉまでの距離と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離の比について規定するものである。

条件式（１）の上限を超え、無限遠合焦時の第３レンズ群Ｇ３の像面側の面から像面Ｉまでの距離が小さくなる、あるいは第３レンズ群Ｇ３の負の屈折力が小さくなると、フォーカシングに必要なスペースが不足してしまう。

条件式（１）の下限を超え、無限遠合焦時の第３レンズ群Ｇ３の像面側の面から像面Ｉまでの距離が大きくなると、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を通る軸上光束径が大きくなりフォーカスレンズ径を小さくするのが困難になる、あるいは第３レンズ群Ｇ３の負の屈折力が大きくなると、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の重量を小さくするのが困難になる。

尚、条件式（１）について、望ましくはその下限値を−１．０５に、また、さらには上限値を−０．７０とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

条件式（２）は、大口径比レンズにおいて球面収差の発生を抑えつつ光学全長の増大を抑制するための好ましい条件として、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの焦点距離と第２ａレンズ群Ｇ２ａの焦点距離の比について規定するものである。

条件式（２）の上限を超え、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの正の屈折力が大きくなる、あるいは第２ａレンズ群Ｇ２ａの負の屈折力が小さくなると、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２で発生する球面収差を補正することが困難になる。

条件式（２）の下限を超え、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの正の屈折力が小さくなる、あるいは第２ａレンズ群Ｇ２ａの負の屈折力が大きくなると、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂを通る軸上光束径が大きくなり球面収差の発生原因となる。または、負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａと正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間のレトロフォーカスの作用が強くなり、光学全長の短縮が困難になる。

尚、条件式（２）について、望ましくはその下限値を−０．７０に、また、さらには上限値を−０．１９とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

さらに、本実施形態の大口径比レンズは下記の条件を満足することが好ましい。
（３）０．７０＜ｆ１２／ｆ＜１．０５
ｆ１２：前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の合成系の焦点距離
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離

条件式（３）は、大口径比レンズにおいてフォーカシングに必要な移動量および光学全長の増大を抑制しつつ球面収差やコマ収差をおさえるための好ましい条件として、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の焦点距離と全系の無限遠合焦状態での焦点距離の比について規定するものである。

フォーカス敏感度は第３レンズ群Ｇ３のフォーカス移動量に対する像面位置の光軸方向の変化量の比であり、第３レンズ群Ｇ３の倍率β３と第４レンズ群Ｇ４の倍率β４を用いて（１−β３＾２）×β４＾２で表される。

条件式（３）の上限を超え、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の正の屈折力が相対的に小さくなると、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の合成系の倍率が小さくなる。つまり、第３レンズ群Ｇ３の倍率β３が小さくなるか、または第４レンズ群Ｇ４の倍率β４が小さくなる。本発明においてβ３は１．０より大きいことを踏まえると、フォーカス敏感度は小さくなるためフォーカシングに必要な第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなる。そのため、フォーカシングに必要な空気間隔が不足する。また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の正の屈折力が相対的に小さくなり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の合成系の倍率が小さくなると望遠比が大きくなるため大口径比レンズの光学全長が増大する。

条件式（３）の下限を超え、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の正の屈折力が相対的に大きくなると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の球面収差やコマ収差を補正するのが困難になりかつ第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の合成系の倍率が大きくなり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系で発生した収差が増倍される。

尚、条件式（３）について、望ましくはその下限値を０．８０に、また、さらには上限値を１．００とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

上記のように本発明のインナーフォーカス光学系は、ウオブリングによるオートフォーカスが可能であることを前提にしている。すなわちウオブリングの際の像高変化率が小さい形式としている。ウオブリングの際の像高変化率が小さくするには、ウオブリングによるフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の主光線高の変動を小さくすればよく、無限遠合焦時の、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の物体側の面から第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置までの距離を大きくすればよい。

ウオブリングによる像高変動はウオブリングによる歪曲収差の変動で表すことができる。松居吉哉著、レンズ設計法、共立出版Ｐ．８８によれば、３次の歪曲収差係数Ｖは以下の式で表される。
Ｖ＝Ｊ・ＩＶ
これを展開すると以下になり、３次の歪曲収差係数Ｖは近軸主光線高Ｈ’の３乗に比例する。
参考式（１）
Ｖ＝（（Ｈ’・Ｑ’）＾３／（Ｈ・Ｑ））・Ｈ＾２・Δ（１／（ｎ・ｓ））＋Ｐ・（Ｈ’・Ｑ’）／（Ｈ・Ｑ）

これよりウオブリングによる歪曲収差の変動を少なくするには、ウオブリングによるフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の主光線高の変動を少なくすればよい。ここで物体距離無限遠時の第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした、第２レンズ群Ｇ２による絞りの像位置、およびフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の倍率負担、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３より後方のレンズ群である第４レンズ群Ｇ４の倍率負担、および物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３における主光線高から、ウオブリングによるフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の主光線高の変動Δｈは以下の式で表される。
参考式（２）
Δｈ＝ｈ’−ｈ＝ｈ・Δｓ／（ＦｃＥｎｔｐ×Ｍ４＾２×（１−Ｍ３＾２））
ただし、
ＦｃＥｎｔｐ：物体距離無限遠時の前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした、前記第２レンズ群Ｇ２による絞りの像位置
Δｓ：ウオブリング時の像面移動量
ｈ：物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群における主光線高
ｈ’：ウオブリング時のフォーカスレンズ群における主光線高
Ｍ３：物体距離無限遠時の前記第３レンズ群Ｇ３の倍率負担
Ｍ４：物体距離無限遠時の前記第４レンズ群Ｇ４の倍率負担

さらに、本実施形態の大口径比レンズは下記の条件を満足することが好ましい。
（４）−１３．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−７．０
ＦｃＥｎｔｐ：無限遠合焦状態での、前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした前記第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置
ｈ：無限遠合焦状態での、前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高

条件式（４）は、大口径比レンズのウオブリング時の像高変動を抑制しつつ大口径化時の球面収差とコマ収差を補正し、さらに光学全長の増大を抑制するための好ましい条件として、無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置と無限遠合焦状態での第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高の比について規定するものである。

条件式（４）の上限を超え、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置が物体側にあり距離が短くなる、あるいは第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高が大きくなると、ウオブリング時の像高変動を抑制することが困難になる。

条件式（４）の下限を超え、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置が物体側にあり距離が長くなる、あるいは第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高が小さくなると、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が大きくなるため、大口径化時の球面収差とコマ収差の補正が困難になる。または、開口絞りＳが物体側に移動するため、第１レンズ群Ｇ１の配置に必要なスペースを確保するのが困難となり全長の短縮が困難となる。

尚、条件式（４）について、望ましくはその下限値を−１２．４に、また、さらには上限値を−８．０とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

さらに、本実施形態の大口径比レンズは、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ、とからなる３枚接合レンズを有し、下記の条件を満足することが好ましい。
（５）１０．０＜νｐ−νｎ＜６０．０
（６）１０．０＜νｐ´−νｎ＜５５．０
νｐ：前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の大きい方の正レンズのアッベ数
νｎ：前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
νｐ´：前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の小さい方の正レンズのアッベ数

上記構成が必要な理由は以下の通りである。すなわち、前述の通り第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力であることが求められるが、３枚接合中に曲率が大きい接合面を複数有することが可能になり、３枚接合は正の屈折力を持ちながらオーバーの軸上色収差を発生させ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で発生するアンダーの軸上色収差を補正することが可能になる。

条件式（５）は、全系の軸上色収差を抑えるための好ましい条件として、前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の大きい方の正レンズのアッベ数と前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数の差について規定するものである。

条件式（５）の上限を超え、前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の大きい方の正レンズのアッベ数と前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数の差が大きくなると、３枚接合で発生するアンダーの軸上色収差が過剰になり、全系の軸上色収差が補正過剰になる。

条件式（５）の下限を超え、前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の大きい方の正レンズのアッベ数と前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数の差が小さくなると、３枚接合で発生するアンダーの軸上色収差が少なくなり、全系の軸上色収差が補正不足になる。

尚、条件式（５）について、望ましくはその下限値を１３．０に、また、さらには上限値を５６．０とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

条件式（６）は、全系の軸上色収差を抑えるための好ましい条件として、前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の小さい方の正レンズのアッベ数と前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数の差について規定するものである。

条件式（６）の上限を超え、前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の小さい方の正レンズのアッベ数と前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数の差が大きくなると、３枚接合で発生するアンダーの軸上色収差が過剰になり、全系の軸上色収差が補正過剰になる。

条件式（６）の下限を超え、前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の小さい方の正レンズのアッベ数と前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数の差が小さくなると、３枚接合で発生するアンダーの軸上色収差が少なくなり、全系の軸上色収差が補正不足になる。

尚、条件式（６）について、望ましくはその下限値を１３．０に、また、さらには上限値を５０．０とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

また、本発明の大口径比レンズでは、いずれの実施例も第１レンズ群Ｇ１は正の屈折力を有している。しかし、いずれの実施例も第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力は小さい。従って、第１レンズ群Ｇ１が負の屈折力を有する場合であっても、屈折力が小さければ本発明の効果を得ることが可能である。

本発明の大口径比レンズでは、以下の構成を伴うことがより効果的である。

本発明の大口径比レンズでは、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を単レンズで構成しているが、フォーカス駆動するアクチュエータのトルクに余裕があれば、接合レンズにてフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を色消しにすることで、フォーカス移動による色収差の変動を抑制することも可能である。

次に、本発明の大口径比レンズに係る実施例のレンズ構成について説明する。尚、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。

［面データ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面又は開口絞りの番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは各面の間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数、有効径はレンズ有効径を示す。またＢＦはバックフォーカスを表す。

面番号を付した（開口絞り）には、平面または開口絞りに対する曲率半径∞（無限大）を記入している。

［非球面データ］には［面データ］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数値を示している。非球面の形状は、光軸に直交する方向への変位をｙ、非球面と光軸の交点から光軸方向への変位（サグ量）をｚ、コーニック係数をＫ、４、６、８、１０次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０と置くとき、非球面の座標が以下の式で表わされるものとする。

［各種データ］には、焦点距離等の値を示している。

［可変間隔データ］には、各撮影距離状態における可変間隔及びＢＦ（バックフォーカス）の値を示している。

［レンズ群データ］には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号及び群全体の合成焦点距離を示している。

なお、以下の全ての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄ、その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小とにおい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、各実施例に対応する収差図において、ｄ、ｇ、Ｃはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線を表しており、ΔＳ、ΔＭはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。

さらに図１、８、１５、２２に示すレンズ構成図において、Ｓは開口絞り、Ｉは像面、Ｆは光学フィルター、中心を通る一点鎖線は光軸である。また、図１、８、１５、２２に示すレンズ構成図において、ＦＳはフレアカット絞りである。

図１は、本発明の実施例１の大口径比レンズのレンズ構成図である。実施例１の大口径比レンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

第１レンズ群Ｇ１は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する平凸レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第３レンズからなる。

第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有しており、両凹形状の負の屈折力を有する第４レンズと像側の面が非球面である両凸形状の正の屈折力を有する第５レンズを貼り合わせた接合レンズからなる第２ａレンズ群Ｇ２ａと、両凸形状の正の屈折力を有する第６レンズと両凹形状の負の屈折力を有する第７レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第８レンズを貼り合わせた接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第９レンズからなる第２ｂレンズ群Ｇ２ｂからなる。

第３レンズ群Ｇ３は全体で負の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する第１０レンズからなる。無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、係る第３レンズ群Ｇ３が像面側へ移動する。

第４レンズ群Ｇ４は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第１１レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第１２レンズと両凹形状の負の屈折力を有する第１３レンズを貼り合わせた接合レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１４レンズからなる。

光学フィルタＦは、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に配置されている。

続いて、以下に実施例１に係る大口径比レンズの諸言値を示す。
数値実施例１
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 64.8169 5.7367 1.95375 32.32
2 ∞ 0.5471
3 30.5121 4.3742 1.92286 20.88
4 34.7793 3.5949
5 97.2682 1.0000 1.64769 33.84
6 20.7908 7.1072
7(絞り) ∞ 5.6691
8 -27.7117 1.0000 1.75211 25.05
9 27.7117 7.5177 1.85135 40.10
10* -68.5749 0.1629
11 80.4340 6.5884 1.59282 68.63
12 -41.9887 0.8000 1.85478 24.80
13 41.9887 7.3908 1.87070 40.73
14 -56.2507 0.1500
15 153.3223 4.4981 1.92286 20.88
16 -70.6979 (d16)
17 80.4673 0.7000 1.56732 42.84
18 21.5186 (d18)
19 32.2679 5.2311 1.92286 20.88
20 -123.4875 0.3677
21 1000.0000 3.4186 1.87070 40.73
22 -40.1517 0.8000 1.80809 22.76
23 23.4881 2.2933
24 37.4085 2.5209 1.87070 40.73
25 73.6554 13.5159
26 ∞ 4.0000 1.51680 64.20
27 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
10面
K 0.00000
A4 8.27980E-06
A6 5.62700E-09
A8 9.98870E-12
A10 -5.98660E-15

[各種データ]
INF 40倍 0.5m
焦点距離 44.10 43.72 42.17
Fナンバー 1.28 1.30 1.34
全画角2ω 27.57 27.48 27.23
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 101.22 101.22 101.22

[可変間隔データ]
INF 40倍 0.5m
d0 ∞ 1738.8853 398.7806
d16 1.7000 2.9131 6.9499
d18 9.5346 8.3215 4.2847
BF 1.0000 1.0000 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 422.98
G2 8 31.97
G3 17 -52.00
G4 19 53.08
G2a 8 -102.97
G2b 11 29.23

図８は、本発明の実施例２の大口径比レンズのレンズ構成図である。実施例２の大口径比レンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

第１レンズ群Ｇ１は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第３レンズからなる。

第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有しており、両凹形状の負の屈折力を有する第４レンズと像側の面が非球面である物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第５レンズを貼り合わせた接合レンズからなる第２ａレンズ群Ｇ２ａと、両凸形状の正の屈折力を有する第６レンズと両凹形状の負の屈折力を有する第７レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第８レンズを貼り合わせた接合レンズと、両凸形状の正の屈折力を有する第９レンズからなる第２ｂレンズ群Ｇ２ｂからなる。

第４レンズ群Ｇ４は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第１１レンズと、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１２レンズと両凹形状の負の屈折力を有する第１３レンズを貼り合わせた接合レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１４レンズからなる。

続いて、以下に実施例２に係る大口径比レンズの諸言値を示す。
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 70.7340 5.2918 2.00069 25.46
2 2485.4271 0.5000
3 27.2685 3.0691 1.92286 20.88
4 30.6448 3.3171
5 52.6229 1.0000 1.73800 32.26
6 23.1917 8.9296
7(絞り) ∞ 5.2485
8 -32.3626 1.7507 1.80809 22.76
9 23.4300 6.4407 1.80834 40.92
10* 709.3320 0.3436
11 81.8223 7.9483 1.83481 42.72
12 -27.4239 0.8000 1.76182 26.61
13 32.0390 7.8280 1.83481 42.72
14 -73.6801 0.1500
15 74.1069 5.0479 1.92286 20.88
16 -84.1287 (d16)
17 73.3594 0.7000 1.69895 30.05
18 20.4645 (d18)
19 33.0531 5.2416 1.92286 20.88
20 -78.8099 0.5803
21 -143.1007 4.1860 1.83481 42.72
22 -25.9812 0.8000 1.76182 26.61
23 24.6221 1.8811
24 38.3327 2.3666 1.87070 40.73
25 81.1275 13.4398
26 ∞ 4.0000 1.51680 64.20
27 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
10面
K 0.00000
A4 1.17480E-05
A6 2.68200E-09
A8 1.17490E-11
A10 -2.98550E-14

[各種データ]
INF 40倍 0.5m
焦点距離 44.11 43.68 42.04
Fナンバー 1.29 1.30 1.34
全画角2ω 27.56 27.49 27.31
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 102.07 102.07 102.07

[可変間隔データ]
INF 40倍 0.5m
d0 ∞ 1737.2605 397.9278
d16 1.7000 2.6379 5.7114
d18 8.5116 7.5737 4.5001
BF 1.0000 1.0000 1.0001

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 179.82
G2 8 30.11
G3 17 -40.83
G4 19 48.52
G2a 8 -38.13
G2b 11 22.43

図１５は、本発明の実施例３の大口径比レンズのレンズ構成図である。実施例３の大口径比レンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

第１レンズ群Ｇ１は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第３レンズからなる。

続いて、以下に実施例３に係る大口径比レンズの諸言値を示す。
数値実施例3
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 80.6587 5.6102 1.91082 35.25
2 -346.9864 1.0962
3 35.9081 6.1441 1.92286 20.88
4 44.1238 3.1285
5 191.8113 1.0000 1.69895 30.05
6 23.2786 5.9758
7(絞り) ∞ 5.9317
8 -25.8129 1.0000 1.69895 30.05
9 35.8846 6.7645 1.85135 40.10
10* -59.3356 0.1960
11 83.1824 6.6057 1.55032 75.50
12 -42.4070 0.8000 1.69895 30.05
13 103.7621 6.0250 1.55032 75.50
14 -47.8313 0.1500
15 237.0405 5.3072 1.83481 42.72
16 -46.2615 (d16)
17 88.1813 0.7000 1.58144 40.89
18 24.0102 (d18)
19 41.5726 4.3861 1.92286 20.88
20 -2520.1788 0.2705
21 98.8201 4.1729 1.87070 40.73
22 -39.0211 0.8000 1.69895 30.05
23 22.4576 1.4074
24 25.6740 2.3895 1.87070 40.73
25 36.7813 14.3865
26 ∞ 4.0000 1.51680 64.20
27 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
10面
K 0.00000
A4 1.04170E-05
A6 4.72650E-09
A8 3.06930E-11
A10 -4.12070E-14

[各種データ]
INF 40倍 0.5m
焦点距離 44.10 43.71 42.13
Fナンバー 1.29 1.30 1.34
全画角2ω 27.42 27.39 27.35
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 101.06 101.06 101.06

[可変間隔データ]
INF 40倍 0.5m
d0 ∞ 1738.1481 398.9366
d16 1.7000 3.0072 7.3741
d18 10.1154 8.8082 4.4414
BF 1.0000 1.0000 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 825.16
G2 8 31.95
G3 17 -56.97
G4 19 56.23
G2a 8 -143.00
G2b 11 30.50

図２２は、本発明の実施例４の大口径比レンズのレンズ構成図である。実施例４の大口径比レンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

続いて、以下に実施例４に係る大口径比レンズの諸言値を示す。
数値実施例4
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 65.0663 5.6127 2.00100 29.13
2 1844.1285 0.5000
3 30.0079 3.8699 1.92286 20.88
4 34.2297 3.6176
5 87.5595 1.0000 1.67270 32.17
6 21.4554 7.6134
7(絞り) ∞ 5.5523
8 -29.2207 1.0000 1.75211 25.05
9 22.9114 8.0646 1.85135 40.10
10* -99.7789 0.1500
11 85.3838 6.3591 1.83481 42.72
12 -43.9105 0.8000 1.80809 22.76
13 59.5886 5.6885 1.55032 75.50
14 -73.1805 0.1500
15 88.5287 5.1771 1.92286 20.88
16 -62.7622 (d16)
17 108.2584 0.7000 1.64769 33.84
18 22.4861 (d18)
19 35.4931 5.5000 1.92286 20.88
20 -175.2639 0.1500
21 146.4899 4.0051 1.87070 40.73
22 -37.8896 0.8000 1.75211 25.05
23 23.5184 1.8985
24 35.4726 3.4774 1.87070 40.73
25 62.5934 13.6591
26 ∞ 4.0000 1.51680 64.20
27 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
10面
K 0.00000
A4 8.99040E-06
A6 4.60580E-09
A8 1.69820E-11
A10 -1.04830E-14

[各種データ]
INF 40倍 0.5m
焦点距離 44.10 43.80 42.43
Fナンバー 1.29 1.29 1.35
全画角2ω 27.58 27.43 27.00
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 101.07 101.07 101.07

[可変間隔データ]
INF 40倍 0.5m
d0 ∞ 1742.2773 398.9345
d16 1.7000 2.7978 6.4508
d18 9.0202 7.9224 4.2693
BF 1.0000 1.0000 1.0000

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 360.62
G2 8 32.08
G3 17 -43.96
G4 19 45.56
G2a 8 -84.08
G2b 11 27.86

[条件式対応値]
条件式／実施例実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
(1) −１．０７＜ＤＦｃＩ／ｆ３ -0.82 -1.03 -0.75 -0.99
(2) −０．８＜ｆ２ｂ／ｆ２ａ＜ -0.28 -0.59 -0.21 -0.33
(3) ０．７＜ｆ１２／ｆ＜１．０ 0.95 0.86 0.96 0.93
(4) −１３．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ -9.46 -11.89 -9.66 -8.84
(5) １０．０＜νｐ−νｎ＜６０ 43.82 16.11 45.45 52.73
(6) １０．０＜νｐ´−νｎ＜５ 15.93 16.11 45.45 19.96

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ２ａ第２ａレンズ群
Ｇ２ｂ第２ｂレンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｇ４第４レンズ群
Ｓ開口絞り
Ｆ光学フィルタ
Ｉ像面

Claims

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳ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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなり、
前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に負レンズと正レンズの接合からなる負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａと正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂとからなり、
無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、前記第３レンズ群Ｇ３が像面側へ移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする大口径比レンズ。
（１）−１．０７＜ＤＦｃＩ／ｆ３＜−０．６５
（２）−０．８０＜ｆ２ｂ／ｆ２ａ＜−０．１８
ＤＦｃＩ：無限遠合焦時の前記第３レンズ群Ｇ３の像面側の面から像面までの距離
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ２ａ：前記第２ａレンズ群Ｇ２ａの焦点距離
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの焦点距離
下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の大口径比レンズ。
（３）０．７０＜ｆ１２／ｆ＜１．０５
ｆ１２：前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の合成系の焦点距離
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
下記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に記載の大口径比レンズ。
（４）−１３．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−７．０
ＦｃＥｎｔｐ：無限遠合焦状態での、前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした前記第２レンズ群Ｇ２による開口絞りＳの結像位置
ｈ：無限遠合焦状態での、前記第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高
前記第２レンズ群Ｇ２は物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ、とからなる３枚接合レンズを有し、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の大口径比レンズ。
（５）１０．０＜νｐ−νｎ＜６０．０
（６）１０．０＜νｐ´−νｎ＜５５．０
νｐ：前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の大きい方の正レンズのアッベ数
νｎ：前記３枚接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
νｐ´：前記３枚接合レンズを構成する２枚の正レンズの内、アッベ数の小さい方の正レンズのアッベ数