JP2021047297A - Optical system and image capturing device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学系及びそれを有する撮像装置に関し、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどの撮像装置の撮像光学系として好適なものである。 The present invention relates to an optical system and an image pickup device having the same, and is suitable as an image pickup optical system for an image pickup device such as a digital camera, a video camera, a broadcasting camera, a surveillance camera, and a silver halide photography camera.
近距離撮影を目的とした撮影レンズとして、マクロレンズが知られている。マクロレンズは、無限遠から等倍程度の近距離撮影時において、特に近距離撮影時に高い光学性能が得られるように設計されている。一方、ピントの合った状態から撮像光学系の一部のレンズを移動させることで、球面収差の量を制御し、主被写体が柔らかくぼける、所謂ソフトフォーカス機能を有するレンズが知られている。 A macro lens is known as a shooting lens for short-distance shooting. The macro lens is designed so that high optical performance can be obtained when shooting at a short distance of about 1x from infinity, especially when shooting at a short distance. On the other hand, there is known a lens having a so-called soft focus function in which the amount of spherical aberration is controlled by moving a part of the lenses of the imaging optical system from the in-focus state and the main subject is softly blurred.
特許文献１には、２つのフォーカスレンズ群を移動させて、遠距離から近距離において諸収差を良好に補正する光学系が開示されている。特許文献２には、フォーカスに用いる２つのレンズ群をフォーカスの時とは異なる量で移動させ、収差可変効果を得る光学系が開示されている。特許文献３には、２つのフォーカスレンズ群が、光学系の軸上光線高さの高い位置に配置され、移動による球面収差変化が大きい光学系が開示されている。
より大きな収差可変効果を得るには、レンズ群を移動させることで球面収差を大きく変化させる必要がある。また、主被写体にピントを合わせた状態を維持するため、複数のレンズを移動させて、ピント位置を合わせながら球面収差量を変化させる必要がある。 In order to obtain a larger aberration variable effect, it is necessary to greatly change the spherical aberration by moving the lens group. Further, in order to maintain the state of focusing on the main subject, it is necessary to move a plurality of lenses to change the amount of spherical aberration while adjusting the focus position.
しかしながら、特許文献１に開示された光学系では、像側から物体側へ移動するフォーカスレンズ群による収差可変効果が不十分である。特許文献２に開示された光学系では、２つのフォーカスレンズ群のピント移動効果が少なく、近距離撮影と収差可変機能とが両立しない。特許文献３に開示された光学系では、フォーカスレンズ群の移動による球面収差変化が小さく、十分な収差可変効果が得られない。
However, in the optical system disclosed in
そこで本発明は、良好な光学結像性能と十分な収差可変効果の両立が可能な光学系および撮像装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical system and an imaging apparatus capable of achieving both good optical imaging performance and sufficient aberration variable effect.
本発明の一側面としての光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１フォーカスレンズ群、正の屈折力のレンズ群、および、負の屈折力の第２フォーカスレンズ群を有し、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群を移動させることにより無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、無限遠合焦時において、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群の単位移動量当たりの入射瞳径に対する９割の位置での球面収差の変化量ΔＳＡ１、ΔＳＡ２、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群の単位移動量当たりの光学系の像面におけるピントの移動量｜ＥＳ１｜、｜ＥＳ２｜は、所定の条件式を満足する。 The optical system as one aspect of the present invention is, in order from the object side to the image side, a first focus lens group having a negative refractive force, a lens group having a positive refractive force, and a second focus lens group having a negative refractive force. By moving the first focus lens group and the second focus lens group to focus from an infinity object to a short-range object, the first focus lens group and the first focus lens group and the second focus lens group are focused at infinity. Amount of change in spherical aberration at 90% of the incident pupil diameter per unit movement amount of the second focus lens group ΔSA 1 , ΔSA 2 , unit movement amount of the first focus lens group and the second focus lens group The amount of focus movement | ES 1 |, | ES 2 | on the image plane of the hit optical system satisfies a predetermined conditional expression.
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像素子と前記光学系とを有する。 The image pickup apparatus as another aspect of the present invention includes an image pickup device and the optical system.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the present invention will be described in the following embodiments.
本発明によれば、良好な光学結像性能と十分な収差可変効果の両立が可能な光学系および撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical system and an imaging apparatus capable of achieving both good optical imaging performance and sufficient aberration variable effect.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
フォーカスレンズ群を移動させて高い撮影倍率を得るには、２つのフォーカスレンズ群の移動によるピント移動の敏感度が高いことが好ましい。また、フォーカスによる収差の変動を低減するため、２つのフォーカスレンズ群は異なる軌跡で移動する、所謂フローティングフォーカスとして構成されることが好ましい。 In order to move the focus lens group to obtain a high shooting magnification, it is preferable that the sensitivity of the focus movement due to the movement of the two focus lens groups is high. Further, in order to reduce fluctuations in aberration due to focus, it is preferable that the two focus lens groups are configured as so-called floating focus, which move in different trajectories.
また、フォーカスレンズ群を移動させて大きな球面収差の可変効果を得るには、フォーカスレンズ群を移動させて光学系の軸上光線高さが大きく変化することが好ましい。また、球面収差の変化に伴い、諸収差の変化が小さく、主被写体のピント位置の変化が無いことが好ましい。なお、ここでいう球面収差の可変効果とは、合焦位置を固定して球面収差量を変化させることをいう。「合焦位置を固定」とは、合焦位置が実質的に変化しない状態を意味する。 Further, in order to move the focus lens group to obtain a large variable effect of spherical aberration, it is preferable to move the focus lens group to greatly change the height of the axial light beam of the optical system. Further, it is preferable that the change in various aberrations is small with the change in spherical aberration and the focus position of the main subject does not change. The variable effect of spherical aberration here means that the focusing position is fixed and the amount of spherical aberration is changed. “Fixed focus position” means a state in which the focus position does not substantially change.
これらの条件を満足するため、光学系内において、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１フォーカスレンズ群、および、負の屈折力の第２フォーカスレンズ群を配置する。無限遠物体から近距離物体へのフォーカス（合焦）の際に、２つのフォーカスレンズ群を像側へ移動させることで、諸収差のフォーカスによる変動を低減し、高い撮影倍率を得ることができる。また、第１フォーカスレンズ群と第２フォーカスレンズ群との間に正の屈折力のレンズ群を配置することで、第２フォーカスレンズ群の移動による球面収差の変化量を大きく設定することができる。また、２つのフォーカスレンズ群を、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス時の移動と異なり、いずれか一方を物体側へ移動させることで、大きな球面収差変化を得ることができる。また、２つのフォーカスレンズ群の屈折力および移動量をそれぞれ適切に設定することで、主被写体のピント位置を保ちながら、球面収差を大きく変化させることが可能となる。 In order to satisfy these conditions, a first focus lens group having a negative refractive power and a second focus lens group having a negative refractive power are arranged in this order from the object side to the image side in the optical system. By moving the two focus lens groups to the image side when focusing from an infinity object to a short-distance object, it is possible to reduce fluctuations due to the focus of various aberrations and obtain a high shooting magnification. .. Further, by arranging a lens group having a positive refractive power between the first focus lens group and the second focus lens group, it is possible to set a large amount of change in spherical aberration due to the movement of the second focus lens group. .. Further, unlike the movement of the two focus lens groups at the time of focusing from an infinity object to a short-distance object, by moving one of them toward the object side, a large change in spherical aberration can be obtained. Further, by appropriately setting the refractive power and the amount of movement of the two focus lens groups, it is possible to greatly change the spherical aberration while maintaining the focus position of the main subject.
後述の各実施例で説明されるように、光学系（撮像光学系Ｌ）は、物体側から像側へ順に、第１フォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｌ２）、正の屈折力の正レンズ群（第３レンズ群Ｌ３）、および、第２フォーカスレンズ群（第４レンズ群Ｌ４）を有する。また光学系は、第１フォーカスレンズ群および第２フォーカスレンズ群を移動させることにより無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。また光学系は、任意の被写体に合焦させた状態で、第１フォーカスレンズ群および第２フォーカスレンズ群を移動させる（第１フォーカスレンズ群および第２フォーカスレンズ群の配置を変更する）ことで収差を変化させる。以下、各実施例について具体的に説明する。 As will be described in each embodiment described later, the optical system (imaging optical system L) includes a first focus lens group (second lens group L2) and a positive lens having a positive refractive power in this order from the object side to the image side. It has a group (third lens group L3) and a second focus lens group (fourth lens group L4). Further, the optical system focuses from an infinity object to a short-distance object by moving the first focus lens group and the second focus lens group. In addition, the optical system moves the first focus lens group and the second focus lens group (changes the arrangement of the first focus lens group and the second focus lens group) while focusing on an arbitrary subject. Change the aberration. Hereinafter, each embodiment will be specifically described.
（実施例１）
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の実施例１における光学系（マクロレンズ）について説明する。
(Example 1)
First, the optical system (macro lens) according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図１（Ａ）は、無限遠合焦時の光学系（撮像光学系Ｌ）の断面図である。図１（Ｂ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率０．５倍時の光学系の断面図である。図１（Ｃ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率１．４倍時の光学系の断面図である。図１（Ａ）〜（Ｃ）において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、および、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群である。第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、負の屈折力のレンズ（第１レンズ）Ｌ４１、および、正の屈折力のレンズ（第２レンズ）Ｌ４２からなる。本実施例では、物体側から像側へ順に配置された第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ４、第４レンズ群Ｌ４、および、第５レンズ群Ｌ５により、撮像光学系（光学系、またはマクロレンズ）Ｌが構成される。また本実施例において、第２レンズ群Ｌ２は第１フォーカスレンズ群、第４レンズ群Ｌ４は第２フォーカスレンズ群である。無限遠距離（無限遠物体）から至近距離（近距離物体）へのフォーカス（合焦）の際に、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、および、第５レンズ群Ｌ５は固定され、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４は互いに異なる軌跡で像側へ移動する。ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。 FIG. 1A is a cross-sectional view of an optical system (imaging optical system L) at infinity in focus. FIG. 1B is a cross-sectional view of an optical system at short-distance focusing and at a shooting magnification of 0.5 times. FIG. 1C is a cross-sectional view of an optical system at short-distance focusing and at a shooting magnification of 1.4 times. In FIGS. 1A to 1C, L1 is a first lens group having a positive refractive power, L2 is a second lens group having a negative refractive power, L3 is a third lens group having a positive refractive power, and L4 is a negative lens group. The fourth lens group of the refractive power of No. 1 and L5 is the fifth lens group of the negative refractive power. The fourth lens group L4 is composed of a negative refractive power lens (first lens) L41 and a positive refractive power lens (second lens) L42 in this order from the object side to the image side. In this embodiment, imaging optics are performed by the first lens group L1, the second lens group L2, the third lens group L4, the fourth lens group L4, and the fifth lens group L5 arranged in order from the object side to the image side. The system (optical system or macro lens) L is configured. Further, in this embodiment, the second lens group L2 is the first focus lens group, and the fourth lens group L4 is the second focus lens group. When focusing from an infinite distance (infinity object) to a close distance (short distance object), the first lens group L1, the third lens group L3, and the fifth lens group L5 are fixed. The second lens group L2 and the fourth lens group L4 move toward the image side by trajectories different from each other. SP is the aperture stop and IP is the image plane.
球面収差を変化させる（合焦状態を固定して球面収差量を変化させる）際に、第２レンズ群Ｌ２を像側に、第４レンズ群Ｌ４を物体側にそれぞれ移動させることで、球面収差を補正過剰（オーバー）方向に変化させることができる。また、第２レンズ群Ｌ２を物体側に、第４レンズ群Ｌ４を像側にそれぞれ移動させることで、球面収差を補正不足（アンダー）方向に変化させることができる。 When changing the spherical aberration (fixing the focusing state and changing the amount of spherical aberration), the second lens group L2 is moved to the image side and the fourth lens group L4 is moved to the object side. Can be changed in the overcorrection direction. Further, by moving the second lens group L2 to the object side and the fourth lens group L4 to the image side, the spherical aberration can be changed in the undercorrection direction.
本実施例の撮像光学系Ｌにおいて、以下の条件式（１）〜（４）を満足することにより、ズーム全域かつフォーカス全域で良好な結像性能を提供できる。 In the imaging optical system L of this embodiment, good imaging performance can be provided in the entire zoom range and the entire focus range by satisfying the following conditional expressions (1) to (4).
０．５０＜｜ΔＳＡ１｜＜０．９０ … （１）
０．５０＜｜ΔＳＡ２｜＜０．９０ … （２）
２．５０＜｜ＥＳ１｜＜４．５０ … （３）
２．５０＜｜ＥＳ２｜＜４．５０ … （４）
ここで、ΔＳＡ１、ΔＳＡ２はそれぞれ、無限遠合焦時における、第２レンズ群（第１フォーカスレンズ群）Ｌ２および第４レンズ群（第２フォーカスレンズ群）Ｌ４の単位移動量当たりの入射瞳径に対する９割の位置での球面収差の変化量である。｜ＥＳ１｜、｜ＥＳ２｜はそれぞれ、無限遠合焦時における、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４の単位移動量当たりの撮像光学系Ｌの像面ＩＰにおける結像位置の移動量（フォーカス敏感度）である。
0.50 << | ΔSA 1 | <0.90 ... (1)
0.50 << | ΔSA 2 | <0.90 ... (2)
2.50 << | ES 1 | <4.50 ... (3)
2.50 << | ES 2 | <4.50 ... (4)
Here, ΔSA 1 and ΔSA 2 are incidents per unit movement amount of the second lens group (first focus lens group) L2 and the fourth lens group (second focus lens group) L4 at the time of infinity focusing, respectively. This is the amount of change in spherical aberration at a position 90% of the pupil diameter. | ES 1 | and | ES 2 | move the image formation position in the image plane IP of the imaging optical system L per unit movement amount of the second lens group L2 and the fourth lens group L4 at the time of focusing at infinity, respectively. Amount (focus sensitivity).
条件式（１）、（２）は、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４それぞれにおける単位移動量当たりの球面収差の変化量を示す。本実施例において、球面収差は、撮像光学系Ｌの入射瞳径の９割に相当する位置での球面収差量である。条件式（１）の上限を超えるほど球面収差の変化量が大きいと、フォーカスに伴う諸収差の変動を補正することが困難となる。一方、条件式（１）の下限を超えるほど球面収差の変化量が小さいと、所望の収差可変効果を得るためのフォーカスレンズ群の移動量が大きくなり、撮像光学系Ｌの大型化を招く。 The conditional equations (1) and (2) show the amount of change in spherical aberration per unit movement amount in each of the second lens group L2 and the fourth lens group L4. In this embodiment, the spherical aberration is the amount of spherical aberration at a position corresponding to 90% of the entrance pupil diameter of the imaging optical system L. If the amount of change in spherical aberration is so large that it exceeds the upper limit of the conditional expression (1), it becomes difficult to correct the fluctuations in various aberrations due to focus. On the other hand, if the amount of change in spherical aberration is so small that it exceeds the lower limit of the conditional equation (1), the amount of movement of the focus lens group for obtaining a desired aberration variable effect becomes large, which leads to an increase in the size of the imaging optical system L.
好ましくは、条件式（１）、（２）の数値範囲は、以下の条件式（１Ａ）、（２Ａ）のように設定される。 Preferably, the numerical range of the conditional expressions (1) and (2) is set as the following conditional expressions (1A) and (2A).
０．６０＜｜ΔＳＡ１｜＜０．８０ … （１Ａ）
０．６０＜｜ΔＳＡ２｜＜０．８０ … （２Ａ）
より好ましくは、条件式（１）、（２）の数値範囲は、以下の条件式（１Ｂ）、（２Ｂ）のように設定される。
0.60 << | ΔSA 1 | <0.80 ... (1A)
0.60 << | ΔSA 2 | <0.80 ... (2A)
More preferably, the numerical range of the conditional expressions (1) and (2) is set as the following conditional expressions (1B) and (2B).
０．５５＜｜ΔＳＡ１｜＜０．７０ … （１Ｂ）
０．５５＜｜ΔＳＡ２｜＜０．７０ … （２Ｂ）
条件式（３）、（４）は、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４のそれぞれに関し、単位移動量における像面ＩＰにおける結像位置の移動量、所謂、フォーカス敏感度を示している。
なお、フォーカス敏感度ＥＳは、フォーカスレンズ群の横倍率をβf,該フォーカスレンズ群よりも像面側に位置する全てのレンズの合成横倍率をβRとすると、下式で定義される。
ＥＳ＝（１−βｆ２）×βR２
条件式（３）、（４）の上限を超えるほどフォーカス敏感度が高いと、フォーカスによる諸収差の変動を良好に補正することが困難となる。一方、条件式（３）、（４）の下限を超えるほどフォーカス敏感度が低いと、高い撮影倍率を確保するためにレンズの移動量が大きくなり、撮像光学系Ｌの大型化を招く。
0.55 << | ΔSA 1 | <0.70 ... (1B)
0.55 << | ΔSA 2 | <0.70 ... (2B)
Conditional expressions (3) and (4) indicate the amount of movement of the imaging position in the image plane IP in the unit movement amount, that is, the so-called focus sensitivity, with respect to each of the second lens group L2 and the fourth lens group L4. ..
The focus sensitivity ES is defined by the following equation, where the lateral magnification of the focus lens group is βf and the combined lateral magnification of all lenses located on the image plane side of the focus lens group is βR.
ES = (1-βf 2 ) × βR 2
If the focus sensitivity is so high that it exceeds the upper limits of the conditional expressions (3) and (4), it becomes difficult to satisfactorily correct the fluctuations of various aberrations due to the focus. On the other hand, if the focus sensitivity is so low that it exceeds the lower limits of the conditional expressions (3) and (4), the amount of movement of the lens increases in order to secure a high shooting magnification, which leads to an increase in the size of the imaging optical system L.
好ましくは、条件式（３）、（４）の数値範囲は、以下の条件式（３Ａ）、（４Ａ）のように設定される。 Preferably, the numerical range of the conditional expressions (3) and (4) is set as the following conditional expressions (3A) and (4A).
２．５５＜｜ＥＳ１｜＜４．２０ … （３Ａ）
２．５５＜｜ＥＳ２｜＜４．２０ … （４Ａ）
より好ましくは、条件式（３）、（４）の数値範囲は、以下の条件式（３Ｂ）、（４Ｂ）のように設定される。
2.55 << | ES 1 | <4.20 ... (3A)
2.55 << | ES 2 | <4.20 ... (4A)
More preferably, the numerical range of the conditional expressions (3) and (4) is set as in the following conditional expressions (3B) and (4B).
２．６０＜｜ＥＳ１｜＜４．１０ … （３Ｂ）
２．６０＜｜ＥＳ２｜＜４．１０ … （４Ｂ）
前述のように、撮像光学系Ｌは、条件式（１）〜（４）を満足することで、本実施例の目的は達成されるが、好ましくは、以下の条件式（５）〜（７）を満足する。
2.60 << | ES 1 | <4.10 ... (3B)
2.60 << ES 2 | <4.10 ... (4B)
As described above, the imaging optical system L achieves the object of this embodiment by satisfying the conditional expressions (1) to (4), but preferably the following conditional expressions (5) to (7). ) Is satisfied.
０．２０＜ｆｆ１／ｆｆ２＜０．５０ … （５）
０．５０＜Δｍｆ１／Δｍｆ２＜０．８０ … （６）
０．３０＜｜ｆｆＮ／ｆｆＰ｜＜０．５５ … （７）
ここで、ｆｆ１、ｆｆ２はそれぞれ、第２レンズ群（第１フォーカスレンズ群）Ｌ２の焦点距離、および、第４レンズ群（第２フォーカスレンズ群）Ｌ４の焦点距離である。Δｍｆ１、Δｍｆ２はそれぞれ、無限遠合焦時において、第２レンズ群Ｌ２が収差を変化させる際に移動可能な最大移動量、および、第４レンズ群Ｌ４が収差を変化させる際に移動可能な最大移動量である。ｆｆＮ、ｆｆＰはそれぞれ、負の屈折力のレンズＬ４１の焦点距離、正の屈折力のレンズＬ４２の焦点距離である。
0.20 <f f1 / f f2 <0.50 ... (5)
0.50 <Δmf1 / Δmf2 <0.80 ... (6)
0.30 << | f fN / f fP | <0.55 ... (7)
Here, f f1 and f f2 are the focal length of the second lens group (first focus lens group) L2 and the focal length of the fourth lens group (second focus lens group) L4, respectively. Δmf1 and Δmf2 are the maximum amount of movement that the second lens group L2 can move when changing the aberration and the maximum amount that the fourth lens group L4 can move when the aberration changes, respectively, at infinity focusing. The amount of movement. f fN and f fP are the focal length of the lens L41 having a negative refractive power and the focal length of the lens L42 having a positive refractive power, respectively.
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆｆ１と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆｆ２との比であり、フォーカスによる諸収差の変動を良好に補正するための条件式である。条件式（５）の上限を超えるほど第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆｆ２が短いと、強い屈折力によるレンズの移動で、諸収差の変動を良好に補正することが困難となる。一方、条件式（５）の下限を超えるほど第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆｆ２が長いと、所望の球面収差移動による収差可変機能を得るための移動量が大きくなり、撮像光学系Ｌが大型化する。 Condition (5), the focal length f f1 of the second lens unit L2 is the ratio between the focal length f f2 of the fourth lens unit L4, the conditional expression for satisfactorily correcting the variation of various aberrations due to focusing is there. If the focal length f f2 of the fourth lens group L4 is short enough to exceed the upper limit of the conditional equation (5), it becomes difficult to satisfactorily correct the fluctuation of various aberrations due to the movement of the lens due to the strong refractive power. On the other hand, if the focal length f f2 of the fourth lens group L4 is long enough to exceed the lower limit of the conditional equation (5), the amount of movement for obtaining the desired aberration variable function due to spherical aberration movement becomes large, and the imaging optical system L becomes large. Increase in size.
より好ましくは、条件式（５）の数値範囲は、以下の条件式（５Ａ）のように設定される。 More preferably, the numerical range of the conditional expression (5) is set as in the following conditional expression (5A).
０．２０＜ｆｆ１／ｆｆ２＜０．４０ … （５Ａ）
更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲は、以下の条件式（５Ｂ）のように設定される。
0.20 <f f1 / f f2 <0.40 ... (5A)
More preferably, the numerical range of the conditional expression (5) is set as in the following conditional expression (5B).
０．２０＜ｆｆ１／ｆｆ２＜０．３０ … （５Ｂ）
条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４のそれぞれの収差可変時の移動量の比であり、結像位置を一定に保ちながら球面収差を変化させるための条件式である。条件式（６）の上限を超えるほど第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動量が近いと、フォーカスの際の諸収差の変動を補正することが困難となる。一方、条件式（６）の下限を超えるほど第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の移動量が異なると、結像位置を一定に保ちながら収差を変化させ、良好な効果を得ることが困難となる。
0.20 <f f1 / f f2 <0.30 ... (5B)
The conditional expression (6) is the ratio of the amount of movement of the second lens group L2 and the fourth lens group L4 when the aberrations are variable, and is a conditional expression for changing the spherical aberration while keeping the imaging position constant. is there. If the amount of movement of the second lens group L2 and the fourth lens group L4 is so close that the upper limit of the conditional equation (6) is exceeded, it becomes difficult to correct fluctuations in various aberrations during focusing. On the other hand, if the amount of movement of the second lens group L2 and the fourth lens group L4 is different so as to exceed the lower limit of the conditional expression (6), the aberration can be changed while keeping the imaging position constant, and a good effect can be obtained. It will be difficult.
より好ましくは、条件式（６）の数値範囲は、以下の条件式（６Ａ）のように設定される。 More preferably, the numerical range of the conditional expression (6) is set as in the following conditional expression (6A).
０．６０＜Δｍｆ１／Δｍｆ２＜０．７５ … （６Ａ）
更に好ましくは、条件式（６）の数値範囲は、以下の条件式（６Ｂ）のように設定される。
0.60 <Δmf1 / Δmf2 <0.75 ... (6A)
More preferably, the numerical range of the conditional expression (6) is set as in the following conditional expression (6B).
０．６５＜Δｍｆ１／Δｍｆ２＜０．７３ … （６Ｂ）
条件式（７）は、第４レンズ群Ｌ４を構成するレンズ（凹レンズ）Ｌ４１の焦点距離ｆｆＮとレンズ（凸レンズ）Ｌ４２の焦点距離ｆｆＰとの比を示しており、フォーカス全域における良好な光学性能と、大きな収差可変効果を得るための条件式である。条件式（７）の上限を超えるほどレンズＬ４１、Ｌ４２の屈折力が近いと、収差可変時の球面収差の変化量が小さく、所望の収差可変効果を得ることが困難となる。一方、条件式（７）の下限を超えるほどレンズＬ４１、Ｌ４２の屈折力が異なると、フォーカスによる諸収差の変動を低減することが困難となる。
0.65 <Δmf1 / Δmf2 <0.73 ... (6B)
Conditional expression (7) shows the ratio of the focal length f fN of the lens (concave lens) L41 constituting the fourth lens group L4 to the focal length f fP of the lens (convex lens) L42, and good optics in the entire focus range. It is a conditional expression for obtaining performance and a large variable lens effect. If the refractive powers of the lenses L41 and L42 are so close that the upper limit of the conditional expression (7) is exceeded, the amount of change in spherical aberration when the aberration is variable is small, and it becomes difficult to obtain a desired aberration variable effect. On the other hand, if the refractive powers of the lenses L41 and L42 differ so as to exceed the lower limit of the conditional expression (7), it becomes difficult to reduce fluctuations in various aberrations due to focusing.
より好ましくは、条件式（７）の数値範囲は、以下の条件式（７Ａ）のように設定される。 More preferably, the numerical range of the conditional expression (7) is set as in the following conditional expression (7A).
０．３５＜｜ｆｆＮ／ｆｆＰ｜＜０．５３ … （７Ａ）
更に好ましくは、条件式（７）の数値範囲は、以下の条件式（７Ｂ）のように設定される。
0.35 << | f fN / f fP | <0.53 ... (7A)
More preferably, the numerical range of the conditional expression (7) is set as in the following conditional expression (7B).
０．４０＜｜ｆｆＮ／ｆｆＰ｜＜０．５２ … （７Ｂ）
図２（Ａ）は、無限遠合焦時の光学系（撮像光学系Ｌ）の収差図である。図２（Ｂ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率０．５倍時の光学系の収差図である。図２（Ｃ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率１．４倍時の光学系の収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、撮影倍率０．５倍における球面収差可変時の収差図である。各図中の球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーである。また、実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、鎖線はｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）を示している。非点収差図において、実線はｄ線におけるサジタル像面、点線はメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図についてはｄ線に対するｇ線の収差を示している。ωは撮像半画角（度）である。これらは、後述の各実施例についても同様である。撮像光学系Ｌは、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、フォーカス全域にわたって良好な光学性能を得ることができる。また撮像光学系Ｌは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、球面収差を大きく変化させることが可能である。
0.40 << | f fN / f fP | <0.52 ... (7B)
FIG. 2A is an aberration diagram of the optical system (imaging optical system L) at infinity focusing. FIG. 2B is an aberration diagram of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 0.5 times. FIG. 2C is an aberration diagram of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 1.4 times. 3 (A) and 3 (B) are aberration diagrams when spherical aberration is variable at a shooting magnification of 0.5 times. In the spherical aberration diagram in each figure, Fno is an F number. The solid line shows the d line (wavelength 587.56 nm), and the chain line shows the g line (wavelength 435.84 nm). In the astigmatism diagram, the solid line is the sagittal image plane on the d line, and the dotted line is the meridional image plane. Distortion is shown for line d. The chromatic aberration of magnification diagram shows the aberration of the g-line with respect to the d-line. ω is the imaging half angle of view (degrees). These are the same for each of the examples described later. As shown in FIGS. 2A to 2C, the imaging optical system L can obtain good optical performance over the entire focus range. Further, the imaging optical system L can greatly change the spherical aberration as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B).
球面収差の可変効果は、撮影倍率に応じて異なる。これは、フォーカスにより、２つのフォーカスレンズ群が像側へ移動するため、レンズの駆動スペースは確保されるものの、撮影倍率の増大につれ、光学系の軸上光束の光軸からの高さが減少し、球面収差に対する敏感度が減少するためである。例えば撮影倍率が０．５倍の場合、最大±４ｍｍの球面収差変化が可能となる。 The variable effect of spherical aberration differs depending on the shooting magnification. This is because the two focus lens groups move to the image side due to the focus, so that the driving space for the lenses is secured, but as the shooting magnification increases, the height of the on-axis light beam of the optical system from the optical axis decreases. However, the sensitivity to spherical aberration is reduced. For example, when the photographing magnification is 0.5 times, it is possible to change the spherical aberration by a maximum of ± 4 mm.
（実施例２）
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の実施例２における光学系（マクロレンズ）について説明する。
(Example 2)
Next, the optical system (macro lens) according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.
図４（Ａ）は、無限遠合焦時の光学系（撮像光学系Ｌ）の断面図である。図４（Ｂ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率０．５倍時の光学系の断面図である。図４（Ｃ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率１．４倍時の光学系の断面図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、および、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群である。第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、負の屈折力のレンズ（第１レンズ）Ｌ４１、および、正の屈折力のレンズ（第２レンズ）Ｌ４２からなる。本実施例では、物体側から像側へ順に配置された第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ４、第４レンズ群Ｌ４、および、第５レンズ群Ｌ５により、撮像光学系（光学系、またはマクロレンズ）Ｌが構成される。また本実施例において、第２レンズ群Ｌ２は第１フォーカスレンズ群、第４レンズ群Ｌ４は第２フォーカスレンズ群である。無限遠距離（無限遠物体）から至近距離（近距離物体）へのフォーカス（合焦）の際に、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、および、第５レンズ群Ｌ５は固定され、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４は互いに異なる軌跡で像側へ移動する。ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。 FIG. 4A is a cross-sectional view of the optical system (imaging optical system L) at infinity focusing. FIG. 4B is a cross-sectional view of the optical system at the time of short-distance focusing and at a photographing magnification of 0.5 times. FIG. 4C is a cross-sectional view of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 1.4 times. In FIGS. 4A to 4C, L1 is a first lens group having a positive refractive power, L2 is a second lens group having a negative refractive power, L3 is a third lens group having a positive refractive power, and L4 is a negative lens group. The fourth lens group of the refractive power of, and L5 is the fifth lens group of the negative refractive power. The fourth lens group L4 is composed of a negative refractive power lens (first lens) L41 and a positive refractive power lens (second lens) L42 in this order from the object side to the image side. In this embodiment, imaging optics are performed by the first lens group L1, the second lens group L2, the third lens group L4, the fourth lens group L4, and the fifth lens group L5 arranged in order from the object side to the image side. The system (optical system or macro lens) L is configured. Further, in this embodiment, the second lens group L2 is the first focus lens group, and the fourth lens group L4 is the second focus lens group. When focusing from an infinite distance (infinity object) to a close distance (short distance object), the first lens group L1, the third lens group L3, and the fifth lens group L5 are fixed. The second lens group L2 and the fourth lens group L4 move toward the image side by trajectories different from each other. SP is the aperture stop and IP is the image plane.
球面収差を変化させる際に、第２レンズ群Ｌ２を像側に、第４レンズ群Ｌ４を物体側にそれぞれ移動させることで、球面収差を補正過剰（オーバー）方向に変化させることができる。また、第２レンズ群Ｌ２を物体側に、第４レンズ群Ｌ４を像側にそれぞれ移動させることで、球面収差を補正不足（アンダー）方向に変化させることができる。 When changing the spherical aberration, the spherical aberration can be changed in the overcorrection direction by moving the second lens group L2 to the image side and the fourth lens group L4 to the object side. Further, by moving the second lens group L2 to the object side and the fourth lens group L4 to the image side, the spherical aberration can be changed in the undercorrection direction.
本実施例の撮像光学系Ｌにおいて、実施例１と同様に、前述の条件式（１）〜（４）を満足する（好ましくは、更に条件式（５）〜（７）を満足する）ことにより、ズーム全域かつフォーカス全域で良好な結像性能を提供できる。 In the imaging optical system L of this embodiment, similarly to the first embodiment, the above-mentioned conditional expressions (1) to (4) are satisfied (preferably, the conditional expressions (5) to (7) are further satisfied). As a result, good imaging performance can be provided over the entire zoom range and the entire focus range.
図５（Ａ）は、無限遠合焦時の光学系（撮像光学系Ｌ）の収差図である。図５（Ｂ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率０．５倍時の光学系の収差図である。図５（Ｃ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率１．４倍時の光学系の収差図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は、撮影倍率０．５倍における球面収差可変時の収差図である。撮像光学系Ｌは、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、フォーカス全域にわたって良好な光学性能を得ることができる。また撮像光学系Ｌは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、球面収差を大きく変化させることが可能である。 FIG. 5A is an aberration diagram of the optical system (imaging optical system L) at infinity focusing. FIG. 5B is an aberration diagram of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 0.5 times. FIG. 5C is an aberration diagram of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 1.4 times. 6 (A) and 6 (B) are aberration diagrams when spherical aberration is variable at a shooting magnification of 0.5 times. As shown in FIGS. 5A to 5C, the imaging optical system L can obtain good optical performance over the entire focus range. Further, the imaging optical system L can greatly change the spherical aberration as shown in FIGS. 6A and 6B.
（実施例３）
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施例３における光学系（マクロレンズ）について説明する。
(Example 3)
Next, the optical system (macro lens) in the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
図７（Ａ）は、無限遠合焦時の光学系（撮像光学系Ｌ）の断面図である。図７（Ｂ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率０．５倍時の光学系の断面図である。図７（Ｃ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率１．４倍時の光学系の断面図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、および、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群である。第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、負の屈折力のレンズ（第１レンズ）Ｌ４１、および、正の屈折力のレンズ（第２レンズ）Ｌ４２からなる。本実施例では、物体側から像側へ順に配置された第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ４、第４レンズ群Ｌ４、および、第５レンズ群Ｌ５により、撮像光学系（光学系、またはマクロレンズ）Ｌが構成される。また本実施例において、第２レンズ群Ｌ２は第１フォーカスレンズ群、第４レンズ群Ｌ４は第２フォーカスレンズ群である。無限遠距離（無限遠物体）から至近距離（近距離物体）へのフォーカス（合焦）の際に、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、および、第５レンズ群Ｌ５は固定され、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４は互いに異なる軌跡で像側へ移動する。ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。 FIG. 7A is a cross-sectional view of the optical system (imaging optical system L) at infinity focusing. FIG. 7B is a cross-sectional view of the optical system at the time of short-distance focusing and at a photographing magnification of 0.5 times. FIG. 7C is a cross-sectional view of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 1.4 times. In FIGS. 7A to 7C, L1 is a first lens group having a positive refractive power, L2 is a second lens group having a negative refractive power, L3 is a third lens group having a positive refractive power, and L4 is a negative lens group. The fourth lens group of the refractive power of No. 1 and L5 is the fifth lens group of the negative refractive power. The fourth lens group L4 is composed of a negative refractive power lens (first lens) L41 and a positive refractive power lens (second lens) L42 in this order from the object side to the image side. In this embodiment, imaging optics are performed by the first lens group L1, the second lens group L2, the third lens group L4, the fourth lens group L4, and the fifth lens group L5 arranged in order from the object side to the image side. The system (optical system or macro lens) L is configured. Further, in this embodiment, the second lens group L2 is the first focus lens group, and the fourth lens group L4 is the second focus lens group. When focusing from an infinite distance (infinity object) to a close distance (short distance object), the first lens group L1, the third lens group L3, and the fifth lens group L5 are fixed. The second lens group L2 and the fourth lens group L4 move toward the image side by trajectories different from each other. SP is the aperture stop and IP is the image plane.
球面収差を変化させる際に、第２レンズ群Ｌ２を像側に、第４レンズ群Ｌ４を物体側にそれぞれ移動させることで、球面収差を補正過剰（オーバー）方向に変化させることができる。また、第２レンズ群Ｌ２を物体側に、第４レンズ群Ｌ４を像側にそれぞれ移動させることで、球面収差を補正不足（アンダー）方向に変化させることができる。 When changing the spherical aberration, the spherical aberration can be changed in the overcorrection direction by moving the second lens group L2 to the image side and the fourth lens group L4 to the object side. Further, by moving the second lens group L2 to the object side and the fourth lens group L4 to the image side, the spherical aberration can be changed in the undercorrection direction.
図８（Ａ）は、無限遠合焦時の光学系（撮像光学系Ｌ）の収差図である。図８（Ｂ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率０．５倍時の光学系の収差図である。図８（Ｃ）は、近距離合焦時かつ撮影倍率１．４倍時の光学系の収差図である。図９（Ａ）、（Ｂ）は、撮影倍率０．５倍における球面収差可変時の収差図である。撮像光学系Ｌは、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、フォーカス全域にわたって良好な光学性能を得ることができる。また撮像光学系Ｌは、図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、球面収差を大きく変化させることが可能である。 FIG. 8A is an aberration diagram of the optical system (imaging optical system L) at infinity focusing. FIG. 8B is an aberration diagram of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 0.5 times. FIG. 8C is an aberration diagram of the optical system at the time of short-distance focusing and at a shooting magnification of 1.4 times. 9 (A) and 9 (B) are aberration diagrams when spherical aberration is variable at a shooting magnification of 0.5 times. As shown in FIGS. 8A to 8C, the imaging optical system L can obtain good optical performance over the entire focus range. Further, the imaging optical system L can greatly change the spherical aberration as shown in FIGS. 9A and 9B.
以下に、実施例１〜３にそれぞれ対応する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光入射側から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される。
The numerical examples 1 to 3 corresponding to Examples 1 to 3 are shown below. In the surface data of each numerical example, r represents the radius of curvature of each optical surface, and d (mm) represents the axial distance (distance on the optical axis) between the mth plane and the (m + 1) th plane. .. However, m is the number of the surface counted from the light incident side. Further, nd represents the refractive index of each optical member with respect to the d line, and νd represents the Abbe number of the optical member. The Abbe number νd of a certain material is determined when the refractive indexes of the Fraunhofer line d-line (587.6 nm), F-line (486.1 nm), and C-line (656.3 nm) are Nd, NF, and NC.
νd = (Nd-1) / (NF-NC)
It is represented by.
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。ＢＦ（バックフォーカス）は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。レンズ全長は、光学系の最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。レンズ群は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。「Ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味している。 In each numerical example, d, focal length (mm), and F number are all values when the optical system of each example focuses on an infinite object. BF (back focus) is the distance on the optical axis from the final surface of the lens (the lens surface on the most image side) to the paraxial image plane in terms of air equivalent length. The total length of the lens is the length obtained by adding the back focus to the distance on the optical axis from the frontmost surface (lens surface on the most object side) of the optical system to the final surface. The lens group is not limited to the case where it is composed of a plurality of lenses, but also includes the case where it is composed of one lens. "E-x" means 10 -x.
表１は、数値実施例１〜３における条件式（１）〜（７）の数値を示す。 Table 1 shows the numerical values of the conditional expressions (1) to (7) in the numerical examples 1 to 3.
（数値実施例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -94.26 1.74 1.83481 42.7 36.59
2 40.575 7.43 1.76182 26.5 36.24
3 -137.454 0.2 36.24
4 124.812 2.98 1.83481 42.7 36.75
5 -698.851 0.2 36.7
6 57.156 6.6 1.48749 70.2 36.33
7 -88.275 0.69 35.8
8 -105.533 1.65 1.84666 23.8 35.08
9 51.436 2.28 33.95
10 74.803 1.62 2.001 29.1 36
11 39.852 6.53 1.7725 49.6 36
12 -185.173 0.53 36
13 56.56 4.3 1.72916 54.7 33.3
14 -409.038 2.55 32.79
15(絞り) ∞ (可変) 30.81
16 312.322 1.37 1.734 51.5 28.43
17 39.579 3.71) 26.98
18 -83.866 1.23 1.7725 49.6 26.92
19 44.224 2.95 1.94595 18 27.02
20 176.627 (可変) 26.97
21 ∞ 4 1.76385 48.5 31.1
22 -44.068 0.2 31.1
23 96.46 6.22 1.72916 54.7 29.13
24 -37.249 1.37 2.00069 25.5 28.92
25 -102.953 (可変) 29.04
26 -51.432 1.21 1.83481 42.7 28.34
27 224.397 19.35 28.86
28 -76.056 3.76 1.6727 32.1 35.21
29 -37.684 (可変) 35.76
30 -53.234 1.73 1.58913 61.1 35.63
31 291.242 37.01
像面 ∞
各種データ
撮影倍率 -1.00E-06 -0.5 -1.4
焦点距離 100.81 65.87 36.01
Ｆナンバー 2.92 4.49 6.64
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 162.37 162.37 162.37
BF 14.66 14.66 14.66
d15 3.1 11.72 27.41
d20 27.41 18.8 3.1
d25 4.17 11.48 29.5
d29 26.63 19.32 1.3
入射瞳位置 26.15 26.15 26.15
射出瞳位置 -62.35 -58.74 -49.73
前側主点位置 -5.01 -15.2 -30.56
後側主点位置 -86.15 -84.14 -71.75
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 -167.21 21.49 17.18 4.43
2 10 85.34 8.15 1.21 -3.35
3 13 68.41 6.85 0.3 -4.75
4 16 -36.2 9.26 2.63 -3.94
5 21 37.11 11.79 2.92 -3.91
6 26 -163.75 24.32 -36.93 -76.99
7 30 -76.25 1.73 0.17 -0.92
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -33.78
2 2 41.88
3 4 127.06
4 6 72.24
5 8 -40.65
6 10 -87.23
7 11 43
8 13 68.41
9 16 -61.88
10 18 -37.33
11 19 61.7
12 21 57.69
13 23 37.59
14 24 -58.94
15 26 -50.02
16 28 106.82
17 30 -76.25
0.5倍時 収差可変時データ
収差可変1 収差可変2
d15 12.72 10.72
d20 17.8 18.8
d25 12.65 10.25
d29 18.15 20.55
（数値実施例２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 95.462 3.33 1.697 48.5 36.27
2 -910.57 4.23 35.69
3 -72.556 3.24 1.8919 37.1 34.36
4 -43.398 2 1.59522 67.7 34.5
5 134.209 4.88 34.07
6 107.133 1.5 2.0033 28.3 34.31
7 35.117 8.01 1.59522 67.7 33.7
8 -87.688 0.85 33.91
9 45.32 1 1.84666 23.8 33.53
10 33.032 6.53 1.755 52.3 32.7
11 -577.866 2.81 31.99
12(絞り) ∞ (可変) 29.86
13 525.768 1.09 1.91082 35.3 27.58
14 41.41 3.39 26.42
15 -79.495 1.33 1.72916 54.7 26.4
16 39.885 3.11 1.94595 18 26.75
17 510.522 (可変) 26.74
18 -1387.999 3.46 1.83481 42.7 27.3
19 -41.803 0.15 27.46
20 93.376 5.46 1.59282 68.6 27.48
21 -32.164 1.36 1.92286 20.9 27.33
22 -80.677 (可変) 27.57
23 -40.085 1.07 1.757 47.8 26.98
24 173.507 15.31 27.78
25 -59.181 4.49 1.80518 25.4 33.87
26 -33.084 (可変) 34.94
27 -51.3 1.8 1.84666 23.9 35.48
28 -196.758 36.89
像面 ∞
各種データ
撮影倍率 -1.00E-06 -0.5 -1.4
焦点距離 103.01 67.67 37.04
Ｆナンバー 3.04 2.6 1.45
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 141.34 141.34 141.34
BF 14.70 14.70 14.70
d12 3.08 11.84 27.69
d17 26.3 17.54 1.69
d22 4.4 11.49 30.08
d26 27.15 20.07 1.47
入射瞳位置 30.98 30.98 30.98
射出瞳位置 -64.56 -61.08 -51.76
前側主点位置 0.1 -10.37 -25.25
後側主点位置 -88.31 -86.74 -74.09
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 1 124.13 3.33 0.19 -1.78
2 3 -101.31 5.24 0.14 -2.81
3 6 45.93 20.71 6.83 -6.91
4 13 -38.17 8.92 1.34 -4.93
5 18 37.5 10.43 2.44 -3.81
6 23 -42.92 1.07 0.11 -0.49
7 25 86.54 4.49 5.24 2.93
8 27 -82.43 1.8 -0.35 -1.33
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 124.13
2 3 115.06
3 4 -54.87
4 6 -52.62
5 7 43.18
6 9 -149.47
7 10 41.58
8 13 -49.4
9 15 -36.25
10 16 45.59
11 18 51.57
12 20 41.02
13 21 -58.75
14 23 -42.92
15 25 86.54
16 27 -82.43
0.5倍時 収差可変時データ
収差可変1 収差可変2
d12 10.84 12.84
d17 18.54 16.54
d22 10.2 12.73
d26 21.36 18.83
（数値実施例３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 86.417 4.02 1.8515 40.8 35.89
2 -307.791 3.18 35.19
3 -69.608 3.24 1.8919 37.1 34.24
4 -40.782 2 1.59522 67.7 34.26
5 136.306 4.54 33.13
6 317.557 1.5 2.00069 25.5 32.66
7 32.026 7.81 1.59522 67.7 32.06
8 -91.351 0.85 32.38
9 44.995 6 1.755 52.3 32.57
10 -199.812 2.81 31.86
11(絞り) ∞ (可変) 29.44
12 888.286 1.09 1.91082 35.3 27.22
13 41.492 3.39 26.09
14 -69.56 1.33 1.72916 54.7 26.08
15 43.649 3.11 1.94595 18 26.54
16 -4990.758 (可変) 26.56
17 -877.778 3.46 1.83481 42.7 27.26
18 -41.095 0.15 27.59
19 94.554 5.46 1.59282 68.6 27.61
20 -31.818 1.36 1.92286 20.9 27.47
21 -78.931 (可変) 27.72
22 -40.144 1.07 1.757 47.8 27.13
23 175.405 15.31 27.94
24 -61.418 4.49 1.80518 25.4 34.07
25 -33.583 (可変) 35.11
26 -52.688 1.8 1.84666 23.9 35.58
27 -221.464 36.95
像面 ∞
各種データ
撮影倍率 -1.00E-06 -0.5 -1.4
焦点距離 103.02 67.96 37.17
Ｆナンバー 2.92 4.49 6.64
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 138.89 138.89 138.89
BF 14.70 14.70 14.70
d11 3.06 11.92 27.84
d16 26.3 17.44 1.51
d21 4.4 11.48 30.09
d25 27.15 20.08 1.47
入射瞳位置 30.12 30.12 30.12
射出瞳位置 -64.84 -61.32 -51.86
前側主点位置 -0.29 -11.58 -27.16
後側主点位置 -88.32 -87.17 -74.4
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 79.61 4.02 0.48 -1.71
2 3 -101.31 5.24 0.04 -2.9
3 6 53.64 18.98 9.27 -3.06
4 12 -37.77 8.92 1.11 -5.2
5 17 37.41 10.43 2.48 -3.76
6 22 -43.06 1.07 0.11 -0.49
7 24 85.85 4.49 5.12 2.8
8 26 -82.06 1.8 -0.31 -1.29
レンズ 始面 焦点距離
1 1 79.61
2 3 104.86
3 4 -52.52
4 6 -35.69
5 7 40.8
6 9 49.16
7 12 -47.82
8 14 -36.6
9 15 45.76
10 17 51.55
11 19 40.81
12 20 -58.58
13 22 -43.06
14 24 85.85
15 26 -82.06
0.5倍時 収差可変時データ
収差可変1 収差可変2
d11 16.44 18.44
d16 18.44 16.44
d21 10.17 12.735
d25 21.39 18.825
(Numerical Example 1)
Unit mm
Surface data
Surface number rd nd νd Effective diameter
1 -94.26 1.74 1.83481 42.7 36.59
2 40.575 7.43 1.76182 26.5 36.24
3 -137.454 0.2 36.24
4 124.812 2.98 1.83481 42.7 36.75
5 -698.851 0.2 36.7
6 57.156 6.6 1.48749 70.2 36.33
7 -88.275 0.69 35.8
8-105.533 1.65 1.84666 23.8 35.08
9 51.436 2.28 33.95
10 74.803 1.62 2.001 29.1 36
11 39.852 6.53 1.7725 49.6 36
12 -185.173 0.53 36
13 56.56 4.3 1.72916 54.7 33.3
14 -409.038 2.55 32.79
15 (Aperture) ∞ (Variable) 30.81
16 312.322 1.37 1.734 51.5 28.43
17 39.579 3.71) 26.98
18 -83.866 1.23 1.7725 49.6 26.92
19 44.224 2.95 1.94595 18 27.02
20 176.627 (variable) 26.97
21 ∞ 4 1.76385 48.5 31.1
22 -44.068 0.2 31.1
23 96.46 6.22 1.72916 54.7 29.13
24-37.249 1.37 2.00069 25.5 28.92
25 -102.953 (variable) 29.04
26 -51.432 1.21 1.83481 42.7 28.34
27 224.397 19.35 28.86
28 -76.056 3.76 1.6727 32.1 35.21
29 -37.684 (variable) 35.76
30 -53.234 1.73 1.58913 61.1 35.63
31 291.242 37.01
Image plane ∞
Various data shooting magnification -1.00E-06 -0.5 -1.4
Focal length 100.81 65.87 36.01
F number 2.92 4.49 6.64
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens overall length 162.37 162.37 162.37
BF 14.66 14.66 14.66
d15 3.1 11.72 27.41
d20 27.41 18.8 3.1
d25 4.17 11.48 29.5
d29 26.63 19.32 1.3
Entrance pupil position 26.15 26.15 26.15
Exit pupil position -62.35 -58.74 -49.73
Front principal point position -5.01 -15.2 -30.56
Rear principal point position -86.15 -84.14 -71.75
Lens group data
Group start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 -167.21 21.49 17.18 4.43
2 10 85.34 8.15 1.21 -3.35
3 13 68.41 6.85 0.3 -4.75
4 16 -36.2 9.26 2.63 -3.94
5 21 37.11 11.79 2.92 -3.91
6 26 -163.75 24.32 -36.93 -76.99
7 30 -76.25 1.73 0.17 -0.92
Single lens data
Lens start surface focal length
1 1 -33.78
2 2 41.88
3 4 127.06
4 6 72.24
5 8 -40.65
6 10 -87.23
7 11 43
8 13 68.41
9 16 -61.88
10 18 -37.33
11 19 61.7
12 21 57.69
13 23 37.59
14 24 -58.94
15 26 -50.02
16 28 106.82
17 30 -76.25
0.5x Aberration Variable
d15 12.72 10.72
d20 17.8 18.8
d25 12.65 10.25
d29 18.15 20.55
(Numerical Example 2)
Unit mm
Surface data
Surface number rd nd νd Effective diameter
1 95.462 3.33 1.697 48.5 36.27
2 -910.57 4.23 35.69
3-72.556 3.24 1.8919 37.1 34.36
4-43.398 2 1.59522 67.7 34.5
5 134.209 4.88 34.07
6 107.133 1.5 2.0033 28.3 34.31
7 35.117 8.01 1.59522 67.7 33.7
8 -87.688 0.85 33.91
9 45.32 1 1.84666 23.8 33.53
10 33.032 6.53 1.755 52.3 32.7
11 -577.866 2.81 31.99
12 (Aperture) ∞ (Variable) 29.86
13 525.768 1.09 1.91082 35.3 27.58
14 41.41 3.39 26.42
15 -79.495 1.33 1.72916 54.7 26.4
16 39.885 3.11 1.94595 18 26.75
17 510.522 (variable) 26.74
18 -1387.999 3.46 1.83481 42.7 27.3
19 -41.803 0.15 27.46
20 93.376 5.46 1.59282 68.6 27.48
21 -32.164 1.36 1.92286 20.9 27.33
22 -80.677 (variable) 27.57
23 -40.085 1.07 1.757 47.8 26.98
24 173.507 15.31 27.78
25 -59.181 4.49 1.80518 25.4 33.87
26 -33.084 (variable) 34.94
27 -51.3 1.8 1.84666 23.9 35.48
28 -196.758 36.89
Image plane ∞
Various data shooting magnification -1.00E-06 -0.5 -1.4
Focal length 103.01 67.67 37.04
F number 3.04 2.6 1.45
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens overall length 141.34 141.34 141.34
BF 14.70 14.70 14.70
d12 3.08 11.84 27.69
d17 26.3 17.54 1.69
d22 4.4 11.49 30.08
d26 27.15 20.07 1.47
Entrance pupil position 30.98 30.98 30.98
Exit pupil position -64.56 -61.08 -51.76
Front principal point position 0.1 -10.37 -25.25
Rear principal point position -88.31 -86.74 -74.09
Lens group data
Group start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 124.13 3.33 0.19 -1.78
2 3 -101.31 5.24 0.14 -2.81
3 6 45.93 20.71 6.83 -6.91
4 13 -38.17 8.92 1.34 -4.93
5 18 37.5 10.43 2.44 -3.81
6 23 -42.92 1.07 0.11 -0.49
7 25 86.54 4.49 5.24 2.93
8 27 -82.43 1.8 -0.35 -1.33
Single lens data
Lens start surface focal length
1 1 124.13
2 3 115.06
3 4 -54.87
4 6 -52.62
5 7 43.18
6 9 -149.47
7 10 41.58
8 13 -49.4
9 15 -36.25
10 16 45.59
11 18 51.57
12 20 41.02
13 21 -58.75
14 23 -42.92
15 25 86.54
16 27 -82.43
0.5x Aberration Variable
d12 10.84 12.84
d17 18.54 16.54
d22 10.2 12.73
d26 21.36 18.83
(Numerical Example 3)
Unit mm
Surface data
Surface number rd nd νd Effective diameter
1 86.417 4.02 1.8515 40.8 35.89
2 -307.791 3.18 35.19
3 -69.608 3.24 1.8919 37.1 34.24
4 -40.782 2 1.59522 67.7 34.26
5 136.306 4.54 33.13
6 317.557 1.5 2.00069 25.5 32.66
7 32.026 7.81 1.59522 67.7 32.06
8-91.351 0.85 32.38
9 44.995 6 1.755 52.3 32.57
10 -199.812 2.81 31.86
11 (Aperture) ∞ (Variable) 29.44
12 888.286 1.09 1.91082 35.3 27.22
13 41.492 3.39 26.09
14 -69.56 1.33 1.72916 54.7 26.08
15 43.649 3.11 1.94595 18 26.54
16 -4990.758 (variable) 26.56
17 -877.778 3.46 1.83481 42.7 27.26
18 -41.095 0.15 27.59
19 94.554 5.46 1.59282 68.6 27.61
20 -31.818 1.36 1.92286 20.9 27.47
21 -78.931 (variable) 27.72
22 -40.144 1.07 1.757 47.8 27.13
23 175.405 15.31 27.94
24 -61.418 4.49 1.80518 25.4 34.07
25 -33.583 (variable) 35.11
26 -52.688 1.8 1.84666 23.9 35.58
27 -221.464 36.95
Image plane ∞
Various data shooting magnification -1.00E-06 -0.5 -1.4
Focal length 103.02 67.96 37.17
F number 2.92 4.49 6.64
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens total length 138.89 138.89 138.89
BF 14.70 14.70 14.70
d11 3.06 11.92 27.84
d16 26.3 17.44 1.51
d21 4.4 11.48 30.09
d25 27.15 20.08 1.47
Entrance pupil position 30.12 30.12 30.12
Exit pupil position -64.84 -61.32 -51.86
Front principal point position -0.29 -11.58 -27.16
Rear principal point position -88.32 -87.17 -74.4
Lens group data
Group start surface Focal length Lens configuration length Front principal point position Rear principal point position
1 1 79.61 4.02 0.48 -1.71
2 3 -101.31 5.24 0.04 -2.9
3 6 53.64 18.98 9.27 -3.06
4 12 -37.77 8.92 1.11 -5.2
5 17 37.41 10.43 2.48 -3.76
6 22 -43.06 1.07 0.11 -0.49
7 24 85.85 4.49 5.12 2.8
8 26 -82.06 1.8 -0.31 -1.29
Lens start surface focal length
1 1 79.61
2 3 104.86
3 4 -52.52
4 6 -35.69
5 7 40.8
6 9 49.16
7 12 -47.82
8 14 -36.6
9 15 45.76
10 17 51.55
11 19 40.81
12 20 -58.58
13 22 -43.06
14 24 85.85
15 26 -82.06
0.5x Aberration Variable
d11 16.44 18.44
d16 18.44 16.44
d21 10.17 12.735
d25 21.39 18.825
（撮像装置およびレンズ装置）
次に、図１０を参照して、各実施例の光学系（マクロレンズ）を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置１０）の一例を説明する。図１０は、各実施例の光学系を備えた撮像装置１０の概略図である。
(Imaging device and lens device)
Next, an example of a digital still camera (imaging device 10) using the optical system (macro lens) of each embodiment as an imaging optical system will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic view of an
図１０において、１１３はカメラ本体、１１１は実施例１〜３で説明した光学系のいずれかによって構成された撮像光学系（結像光学系）１１１を有する交換レンズである。１１２は、カメラ本体１１３に内蔵され、撮像光学系１１１によって形成された光学像を受光して光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。カメラ本体１１３は、クイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。さらに、図１０においてはカメラ本体１１３と交換レンズが別体であるいわゆるレンズ交換式カメラを示しているが、カメラ本体１１３と撮像光学系１１１は一体に構成されていても良い。
In FIG. 10, 113 is a camera body, and 111 is an interchangeable lens having an imaging optical system (imaging optical system) 111 configured by any of the optical systems described in Examples 1 to 3.
撮像装置１０において、撮像光学系１１１は、第１フォーカス群および第２フォーカス群をフォーカシングのため（すなわち合焦位置を変化させるため）と、収差量を変更するため（すなわち合焦位置を固定して収差量を変化させる）に移動させることが可能である。この際、撮像装置１０がレンズ交換式カメラである場合には、第１フォーカス群および第２フォーカス群は交換レンズに設けられた操作部（不図示）の操作に基づいて交換レンズにより制御され得る。例えば交換レンズは、ユーザによりフォーカシングが指示されているか収差量の変更が指示されているかを判断し、目的に適合する軌跡にて第１フォーカス群および第２フォーカス群を移動させる。なお、第１フォーカス群および第２フォーカス群の駆動はカメラ本体１１３の指示に基づいて成されても良い。
In the
各実施例によれば、良好な光学結像性能と十分な収差可変効果の両立が可能な光学系および撮像装置を提供することができる。 According to each embodiment, it is possible to provide an optical system and an imaging apparatus capable of achieving both good optical imaging performance and sufficient aberration variable effect.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferable examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these examples, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
Ｌ：撮像光学系（光学系）
Ｌ２：第２レンズ群（第１フォーカスレンズ群）
Ｌ３：第３レンズ群（レンズ群）
Ｌ４：第４レンズ群（第２フォーカスレンズ群）
L: Imaging optical system (optical system)
L2: 2nd lens group (1st focus lens group)
L3: Third lens group (lens group)
L4: 4th lens group (2nd focus lens group)
Claims (8)
前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群を移動させることにより無限遠物体から近距離物体への合焦を行い、
無限遠合焦時において、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群の単位移動量当たりの入射瞳径に対する９割の位置での球面収差の変化量をそれぞれΔＳＡ１、ΔＳＡ２とし、前記第１フォーカスレンズ群および前記第２フォーカスレンズ群の単位移動量当たりの光学系の像面における結像位置の移動量をそれぞれ｜ＥＳ１｜、｜ＥＳ２｜とするとき、
０．５０＜｜ΔＳＡ１｜＜０．９０
０．５０＜｜ΔＳＡ２｜＜０．９０
２．５０＜｜ＥＳ１｜＜４．５０
２．５０＜｜ＥＳ２｜＜４．５０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。 From the object side to the image side, it has a first focus lens group with a negative refractive power, a positive lens group with a positive refractive power, and a second focus lens group with a negative refractive power.
By moving the first focus lens group and the second focus lens group, focusing from an infinity object to a short-range object is performed.
At the time of focusing at infinity, the amount of change in spherical aberration at 90% of the entrance pupil diameter per unit movement amount of the first focus lens group and the second focus lens group is defined as ΔSA 1 and ΔSA 2 , respectively. When the amount of movement of the imaging position on the image plane of the optical system per unit amount of movement of the first focus lens group and the second focus lens group is | ES 1 | and | ES 2 |, respectively.
0.50 << | ΔSA 1 | <0.90
0.50 << | ΔSA 2 | <0.90
2.50 << | ES 1 | <4.50
2.50 << | ES 2 | <4.50
An optical system characterized by satisfying the conditional expression.
０．５０＜Δｍｆ１／Δｍｆ２＜０．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の光学系。 In infinity focusing, the maximum amount of movement that the first focus lens group can move when changing the aberration is Δmf1, and the maximum amount of movement that the second focus lens group can move when changing the aberration is Δmf2. When
0.50 <Δmf1 / Δmf2 <0.80
The optical system according to claim 2, wherein the optical system satisfies the conditional expression.
０．２０＜ｆｆ１／ｆｆ２ ＜０．５０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学系。 When the focal length of the first focus lens group is f f1 and the focal length of the second focus lens group is f f2 ,
0.20 <f f1 / f f2 <0.50
The optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical system satisfies the conditional expression.
０．３０＜｜ｆｆＮ／ｆｆＰ｜＜０．５５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の光学系。 When the focal length of the first lens is f fN and the focal length of the second lens is f fP ,
0.30 << | f fN / f fP | <0.55
The optical system according to claim 5, wherein the conditional expression is satisfied.
前記第２レンズ群は、前記第１フォーカスレンズ群であり、
前記第３レンズ群は、前記正レンズ群であり、
前記第４レンズ群は、前記第２フォーカスレンズ群であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学系。 In the optical system, in order from the object side to the image side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a negative refractive power. It consists of a lens group and a fifth lens group with negative power.
The second lens group is the first focus lens group.
The third lens group is the positive lens group, and is
The optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the fourth lens group is the second focus lens group.
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学系と、を有することを特徴とする撮像装置。 With the image sensor
An imaging device comprising the optical system according to any one of claims 1 to 7.
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