JP5200564B2 - インナーフォーカス式の光学系、撮像装置、合焦方法 - Google Patents
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Description
本発明は、大口径比で比較的広画角なインナーフォーカス式の光学系とこれを有する撮像装置、該光学系の合焦方法に関する。
従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適したインナーフォーカス式の光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平１−１５４１１２号公報
従来のインナーフォーカス式の光学系は、合焦群が比重の大きなガラスで構成されており、軽量化が不十分であるため迅速な合焦が困難であった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、大口径比であるが迅速な合焦が可能であり、良好な光学性能を有するインナーフォーカス式の光学系とこれを有する撮像装置、該光学系の合焦方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群とにより、実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより物体への合焦を行い、前記第２レンズ群はＡレンズとＢレンズとを有し、以下の条件を満足することを特徴とするインナーフォーカス式の光学系を提供する。
ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
１．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
ｎｄＢ＜１．５５００
０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、ｎｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ｎｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、νｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離である。
ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
１．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
ｎｄＢ＜１．５５００
０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、ｎｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ｎｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、νｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離である。
また、本発明は、前記インナーフォーカス式の光学系を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
また、本発明は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群とにより、実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群はＡレンズとＢレンズとを有し、以下の条件を満足するインナーフォーカス式の光学系の合焦方法において、前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより物体への合焦を行うことを特徴とする合焦方法を提供する。
ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
１．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
ｎｄＢ＜１．５５００
０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、ｎｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ｎｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、νｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離である。
ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
１．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
ｎｄＢ＜１．５５００
０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、ｎｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ｎｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄＡは前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、νｄＢは前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離である。
本発明によれば、大口径比であるが迅速な合焦が可能であり、良好な光学性能を有するインナーフォーカス式の光学系とこれを有する撮像装置、該光学系の合焦方法を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系について説明する。
本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群とを有し、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより物体への合焦を行い、第２レンズ群はＡレンズとＢレンズとを有し、以下の条件式（１）から（４）を満足する構成である。
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
（２） １．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
（４） ｎｄＢ＜１．５５００
但し、ｎｄＡはＡレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ｎｄＢはＢレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄＡはＡレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、νｄＢはＢレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数である。
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
（２） １．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
（４） ｎｄＢ＜１．５５００
但し、ｎｄＡはＡレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、ｎｄＢはＢレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄＡはＡレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、νｄＢはＢレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数である。
条件式（１）、（２）はＡレンズの屈折率及びアッベ数を規定したものである。条件式（３）、（４）はＢレンズの屈折率及びアッベ数を規定したものである。
上記構成により、合焦群に比重の小さなレンズを使うことで軽量化できるため、迅速な合焦が可能となり、良好な光学性能を得ることができる。
条件式（１）の上限値を上回ると、Ａレンズのガラスの比重が大きくなり、レンズ重量を軽量化できない。また、球面収差を良好に補正できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を−０．０１００にすることが好ましい。
条件式（２）の上限値を上回ると、Ａレンズのガラスの比重が大きくなり、レンズ重量を軽量化できない。また、合焦時の正弦条件が保てなくなる。条件式（２）の下限値を下回ると、合焦時のコマ収差を良好に補正できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を１．７９００にすることが好ましい。また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を１．６６００にすることが好ましい。
条件式（３）の下限値を下回ると、Ｂレンズの比重が大きくなり、レンズ重量を軽量化できないか、像面湾曲収差を良好に補正できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を０．０５００にすることが好ましい。
条件式（４）はＢレンズの屈折率を規定したものである。
条件式（４）を満足することで、迅速な合焦を実現できる。
条件式（４）の上限値を上回ると、ガラスの比重が大きくなり、合焦群を軽量化できない。また、球面収差を良好に補正できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を１．５４００にすることが好ましい。
また、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） ０．６５＜ｆ３／ｆ
但し、ｆは全系の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離である。
（５） ０．６５＜ｆ３／ｆ
但し、ｆは全系の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離である。
条件式（５）は第３レンズ群の焦点距離を規定したものである。
条件式（５）を満足することで、迅速な合焦を実現できる。
条件式（５）の下限値を下回ると、合焦群の移動量が増え、迅速な合焦を行うことができない。また、球面収差を良好に補正できない。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の下限値を０．６７にすることが好ましい。
また、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６） ０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離である。
（６） ０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離である。
条件式（６）は第２レンズ群と第３レンズ群の焦点距離比を規定したものである。
条件式（６）を満足することで、無限遠から近距離まで良好な光学性能を保つことができる。
条件式（６）の上限値を上回ると、無限遠から近距離までの球面収差、像面湾曲収差変動が大きくなり過ぎる。条件式（６）の下限値を下回ると、径が大きくなり過ぎるため、合焦群を十分に軽量化できない。また、無限遠から近距離までの球面収差、像面湾曲収差変動が大きくなり過ぎる。
なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の上限値を０．７７にすることが好ましい。また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の下限値を０．７４にすることが好ましい。
また、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有することが望ましい。
この構成により、コマ収差を良好に補正できる。
また、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、ＡレンズとＢレンズで接合レンズを形成していることが望ましい。
この構成により、合焦時の球面収差及び軸上色収差の変動を少なくできる。
また、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、第３レンズ群の最も物体側の面が凹面形状であることが望ましい。
この構成により、球面収差を良好に補正できる。
また、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系は、第３レンズ群中の最も像側に位置する負レンズ成分の物体側面は凹面形状であり、該物体側面の曲率半径Ｒａの絶対値は、隣接する物体側レンズ成分の像側面の曲率半径Ｒｂの絶対値よりも小さいことが望ましい。即ち、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７） ｜Ｒａ｜＜｜Ｒｂ｜
（７） ｜Ｒａ｜＜｜Ｒｂ｜
この構成により、前記物体側面と前記像側面とは像側に凸面を向けた空気レンズを形成するため、コマ収差を良好に補正することができる。
（実施例）
以下、本実施形態に係る各実施例について図面を参照しつつ説明する。
以下、本実施形態に係る各実施例について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施例）
図１は、第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
図１は、第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２との接合レンズからなる。ここで、Ｌ２１が前記Ａレンズ、Ｌ２２が前記Ｂレンズに対応する。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とからなる。
無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることによって行う。
以下の表１に、第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸元値を掲げる。
表中の（面データ）において、物面は物体面、面番号は物体側からの面の番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数、（可変）は合焦における可変面間隔、（絞り）は開口絞りＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ表している。なお、空気の屈折率ｎｄ＝１．０００００は記載を省略している。また、曲率半径ｒ欄の「∞」は平面を示している。
（各種データ）において、ｆは焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位：「°」）、Ｙは像高、ＴＬはレンズ全長、Ｂｆは無限遠合焦状態におけるバックフォーカスをそれぞれ表している。
（可変間隔データ）において、ｆは焦点距離、βは倍率、ｄ０は物体面と第１面との間隔、ｄｉは面番号ｉでの可変面間隔値、Ｂｆはバックフォーカスを表している。
（条件式対応値）は、各条件式の対応値をそれぞれ示す。
なお、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その他の長さ等は、特記の無い場合一般に「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、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
（表１）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 87.9321 7.30 1.72916 54.66
4 4282.3876 0.20
5 75.0126 9.50 1.74100 52.67
6 176.0450 1.40
7 588.5561 3.60 1.80518 25.43
8 75.9425 （可変）
9 -128.0134 3.20 1.75520 27.51
10 -67.6255 1.80 1.53996 59.40
11 51.9180 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -55.4018 7.00 1.71736 29.52
14 43.3586 19.00 1.88300 40.77
15 -62.4622 1.89
16 63.2707 8.50 1.71300 53.89
17 -243.1544 2.90
18 -62.0755 3.50 1.72825 28.46
19 -116.9184 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.5
2ω = 29.07
Y = 21.60
TL = 156.81
Bf = 44.89
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13907
d0 ∞ 693.1886
d8 8.34981 24.33653
d11 20.58834 4.60162
Bf 44.88525 44.88524
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０３４６
（２） ｎｄＡ＝１．７５５２
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．０７８０
（４） ｎｄＢ＝１．５４００
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 87.9321 7.30 1.72916 54.66
4 4282.3876 0.20
5 75.0126 9.50 1.74100 52.67
6 176.0450 1.40
7 588.5561 3.60 1.80518 25.43
8 75.9425 （可変）
9 -128.0134 3.20 1.75520 27.51
10 -67.6255 1.80 1.53996 59.40
11 51.9180 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -55.4018 7.00 1.71736 29.52
14 43.3586 19.00 1.88300 40.77
15 -62.4622 1.89
16 63.2707 8.50 1.71300 53.89
17 -243.1544 2.90
18 -62.0755 3.50 1.72825 28.46
19 -116.9184 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.5
2ω = 29.07
Y = 21.60
TL = 156.81
Bf = 44.89
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13907
d0 ∞ 693.1886
d8 8.34981 24.33653
d11 20.58834 4.60162
Bf 44.88525 44.88524
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０３４６
（２） ｎｄＡ＝１．７５５２
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．０７８０
（４） ｎｄＢ＝１．５４００
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
図２は、第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸収差図を示し、（ａ）は無限遠合焦時、（ｂ）は近距離合焦時（β＝-0.13907）の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角（単位：「°」）、ＮＡは開口数、Ｈ０は物体高をそれぞれ示す。またｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を示す。そして球面収差図、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、像高はＹ＝２１．６０である。
なお、以降の実施例においても同様の記号を使用し、以降の説明を省略する。
各収差図より第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
（第２実施例）
図３は、第２実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
図３は、第２実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
第２実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２との接合レンズからなる。ここで、Ｌ２１が前記Ａレンズ、Ｌ２２が前記Ｂレンズに対応する。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とからなる。
無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることによって行う。
以下の表２に、第２実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸元値を掲げる。
（表２）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 98.4398 7.30 1.69680 55.52
4 1688.5640 0.20
5 66.5527 9.50 1.75500 52.29
6 219.5516 1.40
7 414.6949 3.60 1.78472 25.68
8 65.7667 （可変）
9 -135.1330 3.20 1.67270 32.11
10 -67.6255 1.80 1.51860 69.89
11 49.7833 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -56.0637 7.00 1.71736 29.52
14 43.5833 19.00 1.88300 40.77
15 -62.7259 1.91
16 64.3102 8.50 1.71300 53.89
17 -254.1620 2.90
18 -62.0755 3.50 1.72825 28.46
19 -110.7890 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.5
2ω = 29.08
Y = 21.60
TL = 156.86
Bf = 44.90
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13903
d0 ∞ 693.1394
d8 8.34989 24.33111
d11 20.58817 4.60695
Bf 44.90772 44.90772
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０２５１
（２） ｎｄＡ＝１．６７２７
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．２６６４
（４） ｎｄＢ＝１．５１８６
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 98.4398 7.30 1.69680 55.52
4 1688.5640 0.20
5 66.5527 9.50 1.75500 52.29
6 219.5516 1.40
7 414.6949 3.60 1.78472 25.68
8 65.7667 （可変）
9 -135.1330 3.20 1.67270 32.11
10 -67.6255 1.80 1.51860 69.89
11 49.7833 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -56.0637 7.00 1.71736 29.52
14 43.5833 19.00 1.88300 40.77
15 -62.7259 1.91
16 64.3102 8.50 1.71300 53.89
17 -254.1620 2.90
18 -62.0755 3.50 1.72825 28.46
19 -110.7890 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.5
2ω = 29.08
Y = 21.60
TL = 156.86
Bf = 44.90
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13903
d0 ∞ 693.1394
d8 8.34989 24.33111
d11 20.58817 4.60695
Bf 44.90772 44.90772
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０２５１
（２） ｎｄＡ＝１．６７２７
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．２６６４
（４） ｎｄＢ＝１．５１８６
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
図４は、第２実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸収差図を示し、（ａ）は無限遠合焦時、（ｂ）は近距離合焦時（β＝-0.13903）の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図より第２実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
（第３実施例）
図５は、第３実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
図５は、第３実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
第３実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２との接合レンズからなる。ここで、Ｌ２１が前記Ａレンズ、Ｌ２２が前記Ｂレンズに対応する。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とからなる。
無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることによって行う。
以下の表３に、第３実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸元値を掲げる。
（表３）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 105.5391 7.30 1.65160 58.54
4 3348.3733 0.20
5 61.8409 9.50 1.77250 49.61
6 322.7607 1.40
7 666.8274 3.60 1.75520 27.51
8 58.7408 （可変）
9 -114.6265 3.20 1.71736 29.52
10 -67.6255 1.80 1.48749 70.45
11 47.5458 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -54.0680 7.00 1.71736 29.52
14 43.1228 19.00 1.88300 40.77
15 -61.2345 1.88
16 63.4790 8.50 1.71300 53.89
17 -223.2946 2.90
18 -62.0755 3.50 1.67270 32.11
19 -136.0883 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.5
2ω = 29.08
Y = 21.60
TL = 156.86
Bf = 44.84
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13907
d0 ∞ 693.2377
d8 8.35003 24.33642
d11 20.58830 4.60191
Bf 44.84019 44.84019
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０３２２４
（２） ｎｄＡ＝１．７１７４
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．２４６５
（４） ｎｄＢ＝１．４８７５
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 105.5391 7.30 1.65160 58.54
4 3348.3733 0.20
5 61.8409 9.50 1.77250 49.61
6 322.7607 1.40
7 666.8274 3.60 1.75520 27.51
8 58.7408 （可変）
9 -114.6265 3.20 1.71736 29.52
10 -67.6255 1.80 1.48749 70.45
11 47.5458 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -54.0680 7.00 1.71736 29.52
14 43.1228 19.00 1.88300 40.77
15 -61.2345 1.88
16 63.4790 8.50 1.71300 53.89
17 -223.2946 2.90
18 -62.0755 3.50 1.67270 32.11
19 -136.0883 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.5
2ω = 29.08
Y = 21.60
TL = 156.86
Bf = 44.84
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13907
d0 ∞ 693.2377
d8 8.35003 24.33642
d11 20.58830 4.60191
Bf 44.84019 44.84019
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０３２２４
（２） ｎｄＡ＝１．７１７４
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．２４６５
（４） ｎｄＢ＝１．４８７５
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
図６は、第３実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸収差図を示し、（ａ）は無限遠合焦時、（ｂ）は近距離合焦時（β＝-0.13907）の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図より第３実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
（第４実施例）
図７は、第４実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
図７は、第４実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の無限遠合焦状態における構成を示す断面図である。
第４実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２との接合レンズからなる。ここで、Ｌ２１が前記Ａレンズ、Ｌ２２が前記Ｂレンズに対応する。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とからなる。
無限遠物体から近距離物体への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させることによって行う。
以下の表４に、第４実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸元値を掲げる。
（表４）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 97.4604 7.30 1.61800 63.38
4 1858.6331 0.20
5 64.1097 9.50 1.77250 49.61
6 379.6432 1.40
7 879.7183 3.80 1.75520 27.51
8 60.6818 （可変）
9 -118.1136 3.20 1.78472 25.68
10 -67.6255 1.80 1.51680 64.12
11 49.5240 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -56.8910 7.00 1.71736 29.52
14 41.9606 19.00 1.88300 40.77
15 -61.7079 0.10
16 63.7026 8.50 1.71300 53.89
17 -222.0107 2.80
18 -63.0059 3.50 1.67270 32.11
19 -157.4900 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.4
2ω = 29.08
Y = 21.60
TL = 156.86
Bf = 43.63
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13897
d0 ∞ 693.5353
d8 8.35013 24.32455
d11 21.97597 6.00155
Bf 44.83859 44.83858
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０４１６８
（２） ｎｄＡ＝１．７８４７
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．１４９２
（４） ｎｄＢ＝１．５１６８
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 250.0000 6.00 1.60300 65.47
2 -500.0000 0.20
3 97.4604 7.30 1.61800 63.38
4 1858.6331 0.20
5 64.1097 9.50 1.77250 49.61
6 379.6432 1.40
7 879.7183 3.80 1.75520 27.51
8 60.6818 （可変）
9 -118.1136 3.20 1.78472 25.68
10 -67.6255 1.80 1.51680 64.12
11 49.5240 （可変）
12（絞り） ∞ 7.00
13 -56.8910 7.00 1.71736 29.52
14 41.9606 19.00 1.88300 40.77
15 -61.7079 0.10
16 63.7026 8.50 1.71300 53.89
17 -222.0107 2.80
18 -63.0059 3.50 1.67270 32.11
19 -157.4900 (Bf)
像面 ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 95.53793
f2 = -75.60268
f3 = 57.05933
FNO = 1.4
2ω = 29.08
Y = 21.60
TL = 156.86
Bf = 43.63
（可変間隔データ）
無限遠合焦状態 近距離合焦状態
f又はβ 85.02033 -0.13897
d0 ∞ 693.5353
d8 8.35013 24.32455
d11 21.97597 6.00155
Bf 44.83859 44.83858
（条件式対応値）
（１） ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＝−０．０４１６８
（２） ｎｄＡ＝１．７８４７
（３） ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＝０．１４９２
（４） ｎｄＢ＝１．５１６８
（５） ｆ３／ｆ＝０．６７１
（６） ｆ３／（−ｆ２）＝０．７５５
図８は、第４実施例に係るインナーフォーカス式の光学系の諸収差図を示し、（ａ）は無限遠合焦時、（ｂ）は近距離合焦時（β＝-0.13897）の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図より第４実施例に係るインナーフォーカス式の光学系は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
以上のように、本実施形態によれば、大口径比であるが軽量な合焦群により迅速な合焦が可能であり、高い合焦精度を有し、球面収差や像面湾曲収差の変動が十分に補正された良好な光学性能を有するインナーフォーカス式の光学系を提供することができる。
次に、本実施形態に係るインナーフォーカス式の光学系を搭載したカメラについて説明する。なお、第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系を搭載した場合について説明するが、他の実施例でも同様である。
図９は、第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
図９において、カメラ１は、撮影レンズ２として第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系を備えたデジタル一眼レフカメラである。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に結像されたこの光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へ導かれる。これにより撮影者は、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、不図示の被写体からの光は撮像素子７へ到達する。これにより被写体からの光は、撮像素子７によって撮像されて、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、撮影者はカメラ１による被写体の撮影を行うことができる。
カメラ１に撮影レンズ２として第１実施例に係るインナーフォーカス式の光学系を搭載することにより、高い性能を有するカメラを実現することができる。
なお、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。
実施例では、３群構成を示したが、５群等の他の群構成にも適用可能である。
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。
また、前記合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用出来、オートフォーカス用の(超音波モーター等の)モーター駆動にも適している。特に第２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に振動させて、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レンズ群又は第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、レンズ面を非球面としても構わない。また、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、開口絞りは第２レンズ群と第３レンズ群との間に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材は設けずにレンズ枠でその役割を代用しても良い。
また、各レンズ面には、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜が施されれば、フレアやゴーストを軽減し高いコントラストの高い光学性能を達成できる。
また、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群の各間隔を可変にしてズームレンズとして用いても良い。
なお、本発明を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ２１ 正メニスカスレンズ
Ｌ２２ 負レンズ
Ｌ３３ 正レンズ
Ｌ３４ 負メニスカスレンズ
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
１ カメラ
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ２１ 正メニスカスレンズ
Ｌ２２ 負レンズ
Ｌ３３ 正レンズ
Ｌ３４ 負メニスカスレンズ
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
１ カメラ
Claims (8)
- 物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群とにより、実質的に３個のレンズ群からなり、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより物体への合焦を行い、
前記第２レンズ群はＡレンズとＢレンズとを有し、
以下の条件を満足することを特徴とするインナーフォーカス式の光学系。
ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
１．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
ｎｄＢ＜１．５５００
０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、
ｎｄＡ：前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
ｎｄＢ：前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
νｄＡ：前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数
νｄＢ：前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離 - 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のインナーフォーカス式の光学系。
０．６５＜ｆ３／ｆ
但し、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離 - 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインナーフォーカス式の光学系。
- 前記Ａレンズと前記Ｂレンズで接合レンズを形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインナーフォーカス式の光学系。
- 前記第３レンズ群の最も物体側の面が凹面形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインナーフォーカス式の光学系。
- 前記第３レンズ群中の負レンズの内、最も像側に位置する負レンズ成分の物体側面は凹面形状であり、該物体側面の曲率半径の絶対値は、隣接する物体側レンズ成分の像側面の曲率半径の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインナーフォーカス式の光学系。
- 請求項１から６のいずれか１項に記載のインナーフォーカス式の光学系を有することを特徴とする撮像装置。
- 物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群とにより、実質的に３個のレンズ群からなり、
前記第２レンズ群はＡレンズとＢレンズとを有し、
以下の条件を満足するインナーフォーカス式の光学系の合焦方法において、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより物体への合焦を行うことを特徴とする合焦方法。
ｎｄＡ＋０．０２００×νｄＡ−２．３４００＜０
１．６５００＜ｎｄＡ＜１．８０００
ｎｄＢ＋０．０２００×νｄＢ−２．６５００＞０
ｎｄＢ＜１．５５００
０．７３＜ｆ３／（−ｆ２）＜０．７８
但し、
ｎｄＡ：前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
ｎｄＢ：前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
νｄＡ：前記Ａレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数
νｄＢ：前記Ｂレンズの媒質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
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