JP5888004B2 - 光学系、及び、この光学系を有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学系、及び、この光学系を有する光学機器に関する。

従来、一眼レフレックスカメラやデジタルカメラ等に適した、防振機能を備えた光学系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２９４８５３号公報

しかしながら、従来の光学系では、良好な光学性能の達成が困難であるという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、小型で構成し易くかつ良好な光学性能を有する光学系、及び、この光学系を有する光学機器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る光学系は、変倍時に変化する空気間隔で分離された複数のレンズ群を有し、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、この防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有し、正レンズ成分は、１つの単レンズまたは１つの接合レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
−０．２０１ ≦ （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１） ＜ ０．６
但し、
ｒ１：防振用負レンズの物体側面の曲率半径
ｒ２：防振用負レンズの像側面の曲率半径

また、本発明に係る光学系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を有し、合焦時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有し、正レンズ成分は、１つの単レンズ又は１つの接合レンズからなることを特徴とする。

本発明によれば、小型で構成し易くかつ良好な光学性能を有する光学系、及び、この光学系を有する光学機器を提供することができる。

第１実施例に係る光学系の構成を示すレンズ断面図である。 第１実施例の広角端状態における諸収差図であって、（ａ）は無限遠合焦時の諸収差を示し、（ｂ）はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第１実施例の中間焦点距離状態における諸収差図であって、（ａ）は無限遠合焦時の諸収差を示し、（ｂ）はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第１実施例の望遠端状態における諸収差図であって、（ａ）は無限遠合焦時の諸収差を示し、（ｂ）はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第２実施例に係る光学系の構成を示すレンズ断面図である。 第２実施例の諸収差図であって、（ａ）は無限遠合焦時の諸収差を示し、（ｂ）はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第２実施例の諸収差図であって、（ａ）は撮影倍率−０．５倍のときの諸収差を示し、（ｂ）はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 第２実施例の諸収差図であって、（ａ）は撮影倍率−１．０倍のときの諸収差を示し、（ｂ）はぶれ補正を行ったときのコマ収差を示す。 本実施形態に係る光学系を搭載する一眼レフカメラの断面図を示す。 本実施形態に係る光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る光学系ＯＳは、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズ（例えば、図１における負メニスカスレンズＬ１１や両凹レンズＬ２５）を有し、これらの負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズ（例えば両凹レンズＬ２５）を、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズＶＬとして用いる。また、この光学系ＯＬは、この防振用負レンズＶＬの像側に正レンズ成分（例えば正メニスカスレンズＬ２６）を有して構成されている。このように、防振用のレンズを負の単レンズとすることで、駆動するための機構を小型化する等、鏡筒全体への構成の負担を低減することができる。また、本光学系ＯＳにおいては、防振時に防振用負レンズＶＬを光軸と直交する方向の成分を持つように移動させるため、この防振用負レンズＶＬにおいて光線は本来よりシフトずれした位置より射出されるが、続く像側に配置された正レンズ成分ではレンズ中心部よりレンズ縁端部に寄った位置、つまり中心部より屈折力の強まった位置でこの光線を受けるため、集光させる力が強まり、結果として、像点での光軸ずれの影響を少なく保つように構成されている。

しかし、この防振用負レンズＶＬと、続く像側の正レンズ成分との横倍率の関係によっては、偏芯敏感度が高くなってしまったり、逆に敏感度が鈍くなりすぎて防振用負レンズＶＬの光軸と直交する方向への変位量を大きくせざるを得ないといった不具合が生じる。そこで、本実施形態に係る光学系ＯＳは、防振用負レンズＶＬより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力は正となるように構成し、さらに以下の条件式（１）を満足することが望ましい。

０．５ ＜ ｜φ１｜／φ２ ＜ ３．５
但し、
φ１：防振用負レンズＶＬの屈折力
φ２：防振用負レンズＶＬより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力

条件式（１）は、防振用負レンズＶＬと、像側に続く全てのレンズの合成の屈折力（正の屈折力）とを適切に保つための、パワーの関係を示したものである。この条件式（１）の上限値を上回ると、防振用負レンズＶＬの屈折力が増大し、防振時の偏心コマと像面倒れを良好に補正することが困難になるため好ましくない。また、条件式（１）の下限値を下回ると、防振用負レンズＶＬの像側に配置された全体で正の屈折力を有するレンズ群の屈折力が強くなり、球面収差がマイナス方向になるため好ましくない。また防振用負レンズＶＬで発生した収差を拡大させることになるため好ましくない。

また、本実施形態の光学系ＯＳは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。

０．０５ ＜ ｆ／ｆ′ ＜ １．５
但し、
ｆ ：全系の焦点距離
ｆ′：防振用負レンズＶＬの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離

条件式（２）は、この光学系ＯＳの全系の焦点距離と、防振用負レンズＶＬの像側に配置された正レンズ成分の物体側面から最終レンズ（最も像側に配置されたレンズ）の最終面（像側の面）までの合成焦点距離（すなわち、防振用負レンズＶＬの像側に配置された全体で正の屈折力を有するレンズ群の合成焦点距離）との比を規定したものである。この条件式（２）の上限値を上回ると、防振用負レンズＶＬより像側に配置したレンズ群の屈折力が強すぎ、十分なバックフォーカスを確保できずシェーディングなどが発生するため好ましくない。また、条件式（２）の下限値を下回ると、焦点距離に相応した防振効果を得ることができないため好ましくない。このように条件式（２）の範囲を満足することで、防振時の偏心コマと像面湾曲を良好に補正することが可能になる。

また、本実施形態の光学系ＯＳは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。

０．５ ＜ （１−β１）×β２ ＜ ３．５
但し、
β１：防振用負レンズＶＬの横倍率
β２：防振用負レンズＶＬより像側に配置された全てのレンズの合成横倍率

条件式（３）は防振用負レンズＶＬの適切な防振係数を規定したものである。この条件式（３）の上限値を上回ると、防振用負レンズＶＬを光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させたときの像面移動の比、いわゆる偏芯敏感度が高くなりすぎ、この防振用負レンズＶＬの移動精度が厳しくなり、制御が困難になるため好ましくない。また防振用負レンズＶＬの屈折力が増大して、防振時の偏心コマと像面湾曲が発生するため好ましくない。また、条件式（３）の下限値を下回ると、防振用負レンズＶＬの防振移動量を大きくしなければならないためレンズ系が大型化し、防振駆動系の駆動力も大きくしなければならないため好ましくない。

また、本実施形態の光学系ＯＳは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。

−２．０ ＜ （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１） ＜ ０．６
但し、
ｒ１：防振用負レンズＶＬの物体側面の曲率半径
ｒ２：防振用負レンズＶＬの像側面の曲率半径

条件式（４）は、防振用負レンズＶＬのシェイプファクターを規定したもので、像側に凹面を向けた負メニスカス形状、または両凹形状となる。防振用負レンズは防振時に光軸と直行する方向の成分を持つようにシフトさせるが、この条件式（４）の範囲で示された像側に凹面を向けた形状の面で射出することにより、レンズ中心部から周辺部までの光線の角度の急激な変化を抑え、コマ収差を良好に補正することができる。この条件式（４）の上限値を上回ると、防振用負レンズＶＬの像側面の曲率半径が小さくなるため、ここから射出される光線の屈折力が強くなりすぎ、コマ収差等の軸外諸収差が大きく発生してしまうため好ましくない。また、条件式（４）の下限値を下回ると、防振用負レンズＶＬの像側面の曲率半径が緩くなりすぎ、コマ収差等の軸外諸収差が悪くなるとともに、防振時にシフトしても防振効果がなく成り立たない。

また、本実施形態に係る光学系ＯＳは、複数のレンズ群で構成され、防振用負レンズＶＬは最も像側のレンズ群に配置されていることが好ましい。防振用負レンズＶＬを最も像側のレンズ群に配置することにより、この防振用負レンズＶＬを光軸と直交する方向の成分を持つように移動させたときの諸収差への影響を少なくすることができる。また、本実施形態に係る光学系ＯＳは負の屈折力を有する単レンズを防振用負レンズＶＬとしているため、２群程度の光学系、又は、単焦点の光学系に適用することが好ましい。

図９に、上述の光学系ＯＳを備える光学機器として、一眼レフカメラ１（以後、単にカメラと記す）の略断面図を示す。このカメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２（光学系ＯＳ）で集光されて、クイックリターンミラー３を介して焦点板４に結像される。そして、焦点板４に結像された光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へと導かれる。これにより、撮影者は、物体（被写体）像を接眼レンズ６を介して正立像として観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、撮影レンズ２で集光された不図示の物体（被写体）の光は撮像素子７上に被写体像を形成する。これにより、物体（被写体）からの光は、当該撮像素子７により撮像され、物体（被写体）画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ１による物体（被写体）の撮影を行うことができる。なお、図９に記載のカメラ１は、光学系ＯＳを着脱可能に保持するものでも良く、光学系ＯＳと一体に成形されるものでも良い。また、カメラ１は、いわゆる一眼レフカメラでも良く、クイックリターンミラー等を有さないコンパクトカメラでも良い。

なお、以上の説明において、「単レンズ」とは、１つの媒質からなる１枚のレンズ（「レンズ要素」とも呼ばれる）を指し、「レンズ成分」とは、１枚の単レンズ（レンズ要素）、若しくは、２枚以上の単レンズ（レンズ要素）を接合した接合レンズを指すものとする。

また、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

本実施形態では、２群または３群構成の光学系ＯＳを示したが、以上の構成条件等は、４群、５群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時若しくは合焦時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。この場合、前記合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第１レンズ群を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ぶれによって生じる像ぶれを補正する防振レンズ群としても良い。特に、第２レンズ群または第３レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を妨げるので好ましい。また、光軸方向に像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしても良い。

また、開口絞りは第２レンズ群近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良い。

さらに、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。

図１０は、本実施形態に係る光学系ＯＳの製造方法の概略を示しており、各レンズを配置してレンズ群をそれぞれ準備する。まず、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを配置する（ステップＳ１００）。そして、負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズを、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズとする（ステップＳ２００）。さらに、防振用負レンズの像側に正レンズ成分を配置する（ステップＳ３００）。具体的には、図１に示す光学系ＯＳの場合、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ１１、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２を配置して第１レンズ群Ｇ１とし、物体側から順に、両凸形状の非球面正レンズＬ２１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３との接合レンズ、両凸レンズＬ２４、防振用負レンズＶＬとしての両凹レンズＬ２５、及び、正レンズ成分である像側に凸面を向けた正メニスカス形状の非球面正レンズＬ２６を配置して第２レンズ群Ｇ２とする。なお、開口絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置する。

以下、上述の光学系ＯＳの実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図１及び図５は、各実施例に係る光学系ＯＳ（ＯＳ１〜ＯＳ２）の構成を示している。

各実施例において非球面がある場合は、その非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐定数をκとし、ｎ次の非球面係数をＡnとしたとき、以下の式（ａ）で表される。なお、以降の実施例において、「Ｅ−ｎ」は「×１０^-n」を示す。また、２次の非球面係数Ａ2は０である。また、非球面には面番号の右側に＊印を付している。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ×ｙ²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰
＋Ａ12×ｙ¹²＋Ａ14×ｙ¹⁴＋Ａ16×ｙ¹⁶ （ａ）

［第１実施例］
図１は、第１実施例に係る光学系ＯＳ１としての、ズームレンズの構成を示す図である。この光学系ＯＳ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、を有して構成されている。この光学系ＯＳ１において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ１１、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２から構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の非球面正レンズＬ２１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３との接合レンズ、両凸レンズＬ２４、両凹レンズＬ２５、及び、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の非球面正レンズＬ２６から構成される。なお、開口絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。また、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間にはフィルター群ＦＬが配置されている。また、第１レンズ群Ｇ１の非球面負レンズＬ１１の像側面と、第２レンズ群Ｇ２の非球面正レンズＬ２１の物体側面、及び、非球面正レンズＬ２６の像側面が非球面形状に形成されている。

このよう構成である第１実施例に係る光学系ＯＳ１では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が減少し、バックフォーカスが増加するように第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２が光軸上を移動する。なお、開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２と一体に移動する。

また、本第１実施例に係る光学系ＯＳ１では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、第１レンズ群Ｇ１が像側から物体側に向かって光軸上を移動する。

また、本第１実施例に係る光学系ＯＳ１では、第２レンズ群Ｇ２の両凹レンズＬ２５を防振用負レンズＶＬとし、光軸と直交する方向の成分を持つように移動させることにより、ぶれ発生時の像面を補正を行うように構成されている。

なお、全系の焦点距離がｆで、防振係数（ぶれ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量の比）がＫのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、ぶれ補正用の移動レンズ群を（ｆ・ｔａｎθ）／Ｋだけ光軸と直交方向に移動させればよい。

以下の表１に、本第１実施例に係る光学系ＯＳ１の諸元の値を掲げる。この表１の全体諸元において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角、Ｙは像高を表しており、それぞれについて、広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態の各焦点距離における値を示している。また、レンズデータにおいて、第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各光学面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄは、それぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率及びアッベ数を示している。なお、この表１に示す面番号１〜１８は、図１に示す番号１〜１８に対応している。また、曲率半径0.0000はレンズ面においては平面を示し、開口絞りＳにおいては開口を示す。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、第１８面の面間隔は、像面Ｉまでの光軸上の距離である。また、レンズ群焦点距離は、各レンズ群が開始する面番号（始面）および各レンズ群の焦点距離をそれぞれ示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。

（表１）
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ ＝ 11.0 20.0 28.0
ＦＮＯ＝ 3.51 5.34
２ω ＝ 77.1° 32.6°
Ｙ ＝ 8.0 8.0 8.0

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 69.6391 1.300 1.8513 40.10
2* 8.2895 4.244
3 15.5509 2.000 1.8467 23.78
4 35.4335 (d1)
5 0.0000 1.000 開口絞りＳ
6* 17.3583 2.500 1.8513 40.10
7 -157.5664 2.274
8 14.8450 1.805 1.4875 70.41
9 125.5726 0.800 1.8467 23.80
10 11.3749 1.129
11 23.3389 1.800 1.4978 82.56
12 -11.3971 0.422
13 -19.9158 2.000 1.6259 35.70
14 30.8999 0.500
15 -149.4080 1.350 1.8467 23.78
16* -27.6045 (d2)
17 0.0000 2.790 1.5168 64.17
18 0.0000 0.700

この第１実施例において、第２面、第６面、及び、第１６面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表２に、面番号ｍと、非球面のデータ、すなわち円錐係数κ及び各非球面定数Ａ4〜Ａ16と、を示す。なお、表示されていない非球面定数は０である。

（表２）
ｍ κ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
2 0.2068 4.77819E-05 3.06339E-07 -2.99088E-09 4.01063E-11
Ａ12 Ａ14 Ａ16
-0.46991E-13 -0.16614E-13 0.26874E-15

ｍ κ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
6 -0.5976 -1.20799E-05 -4.86210E-07 -1.02880E-08 7.29887E-10
16 1.0000 6.58601E-05 -8.34036E-07 1.35308E-07 -4.56423E-09

また、上述したように、この第１実施例において、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動するため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔ｄ１、及び、第２レンズ群Ｇ２とフィルタ群ＦＬとの軸上空気間隔ｄ２が変化する。次の表３に、無限遠合焦状態における広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態の各焦点距離における可変間隔を示す。なお、この表３において、バックフォーカスＢｆは第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面（第１６面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を表し、全長ＴＬは、無限遠合焦時のレンズ面の第１面から像面Ｉまでの光軸上の距離を表している。

（表３）
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ ＝ 11.0 20.0 28.0
ｄ１＝ 21.3773 5.8997 0.4948
ｄ２＝ 13.5972 21.4677 28.4636
Ｂｆ＝ 17.0872 24.9577 31.9536
ＴＬ＝ 62.9976 55.3904 56.9815

次の表４に、この第１実施例に係る光学系ＯＳ１の各条件式対応値を示す。なおこの表４において、φ１は防振用負レンズＶＬの屈折力、φ２は防振用負レンズＶＬより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力、ｆは全系の焦点距離、ｆ′は防振用負レンズＶＬの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離、β１は防振用負レンズＶＬの横倍率、β２は防振用負レンズＶＬより像側に配置された全てのレンズの合成横倍率、ｒ１は防振用負レンズＶＬの物体側面の曲率半径、ｒ２は防振用負レンズＶＬの像側面の曲率半径を示している。この説明は以降の実施例においても同様である。また、この第１実施例においては、条件式（１）〜（３）に対して、広角端状態及び望遠端状態のときの値を示す。

（表４）
広角端 望遠端
（１）｜φ１｜／φ２ ＝ 2.088 2.088
（２）ｆ／ｆ′ ＝ 0.276 0.704
（３）（１−β１）×β２＝ -0.987 -1.694
（４）（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＝0.216

このように、第１実施例に係る光学系ＯＳ１は、上記条件式（１）〜（４）を全て満足している。

図２〜図４に、この第１実施例に係る光学系ＯＳ１の広角端状態、中間焦点距離状態、及び、望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図と、それぞれの焦点距離状態でぶれ補正を行ったときのコマ収差図と、を示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは半画角に対する像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）を、それぞれ示している。また、非点収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。これらの収差図の説明は、以降の実施例においても同様である。図２〜図４に示す各収差図から明らかなように、この第１実施例に係る光学系ＯＳ１では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

［第２実施例］
図５は、第２実施例に係る光学系ＯＳ２としての、単焦点のマクロレンズの構成を示す図である。この光学系ＯＳ２は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されている。この光学系ＯＳ２において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の非球面負レンズＬ１４から構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２との接合レンズ、及び、両凸形状の非球面正レンズＬ２３から構成される。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３１、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３２、及び、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３から構成される。なお、開口絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。また、第１レンズ群Ｇ１の非球面負レンズＬ１４の像側面と、第２レンズ群Ｇ２の非球面正レンズの像側面が非球面形状に形成されている。

このよう構成である第２実施例に係る光学系ＯＳ１では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第３レンズ群Ｇ３は像面に対して光軸方向に固定され、また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が変化し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が増加するように第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２が光軸上を移動する。なお、開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２と一体に移動する。

また、本第２実施例に係る光学系ＯＳ２では、第３レンズ群Ｇ３の両凹レンズＬ３１を防振用負レンズＶＬとし、光軸と直交する方向の成分を持つように移動させることにより、ぶれ発生時の像面を補正を行うように構成されている。

以下の表５に、本第２実施例に係る光学系ＯＳ２の諸元の値を掲げる。なお、この表５に示す面番号１〜２０は、図５に示す番号１〜２０に対応している。また、第２０面の面間隔は、像面Ｉまでの光軸上の距離である。

（表５）
［全体諸元］
ｆ ＝40.1
ＦＮＯ＝ 3.49
２ω ＝41.1°
Ｙ ＝14.25

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 118.0579 2.014 1.7552 27.51
2 -229.8126 0.100
3 69.2455 1.300 1.7440 45.01
4 13.9476 6.111
5 21.7599 4.059 1.7174 29.52
6 -48.4886 2.695
7 867.3679 1.300 1.7552 27.51
8* 29.1006 (d1)
9 0.0000 3.000 開口絞りＳ
10 -17.3631 1.300 1.7552 27.51
11 33.4589 5.283 1.6516 58.54
12 -21.7917 0.100
13 141.8627 4.737 1.7170 47.93
14* -21.4316 (d2)
15 -71.8514 1.300 1.7440 44.78
16 47.7704 3.174
17 -45.0000 2.488 1.7440 44.78
18 -43.3505 0.100
19 -440.9766 2.938 1.8044 39.58
20 -44.5238 50.006

この第２実施例において、第８面、及び、第１４面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。次の表６に、面番号ｍと、非球面のデータ、すなわち円錐係数κ及び各非球面定数Ａ4〜Ａ8と、を示す。なお、表示されていない非球面定数は０である。

（表６）
ｍ κ Ａ4 Ａ6 Ａ8
8 4.8064 5.57380E-06 -4.16100E-08 4.70190E-10
14 0.7132 4.20690E-06 -3.19560E-09 6.85120E-12

また、上述したように、この第２実施例において、無限遠物体から近距離物体への合焦に際し、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動するため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔ｄ１、及び、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔ｄ２が変化する。次の表７に、無限遠合焦状態、撮影倍率−０．５倍、及び、撮影倍率−１．０倍のときの可変間隔を示す。なお、この表７において、バックフォーカスＢｆは第３レンズ群Ｇ３の最も像側のレンズ面（第２０面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を表し、全長ＴＬは、レンズ面の第１面から像面Ｉまでの光軸上の距離を表している。

（表７）
無限遠 −０．５ｘ −１．０ｘ
ｄ１＝ 2.0286 1.6637 1.7855
ｄ２＝ 1.8450 11.6208 21.3450
Ｂｆ＝ 50.0063 50.0063 50.0063
ＴＬ＝ 95.8803 105.2912 115.1372

次の表８に、この第２実施例に係る光学系ＯＳ２の各条件式対応値を示す。

（表８）
（１）｜φ１｜／φ２ ＝1.473
（２）ｆ／ｆ′ ＝0.710
（３）（１−β１）×β２＝-1.287
（４）（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）＝-0.201

このように、第２実施例に係る光学系ＯＳ２は、上記条件式（１）〜（４）を全て満足している。

図６〜図８に、この第２実施例に係る光学系ＯＳ２の無限遠合焦状態、撮影倍率−０．５倍、及び、撮影倍率−１．０倍における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図と、それぞれの状態でぶれ補正を行ったときのコマ収差図と、を示す。なお、各収差図においてＮＡは開口数を示す。これらの図６〜図８に示す各収差図から明らかなように、この第２実施例に係る光学系ＯＳ２では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

ＯＳ（ＯＳ１〜ＯＳ２） 光学系
ＶＬ 防振用負レンズ

Claims (10)

1. 変倍時に変化する空気間隔で分離された複数のレンズ群を有し、
   少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、
   前記負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、
   前記防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有し、
   前記正レンズ成分は、１つの単レンズまたは１つの接合レンズからなり、
   以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
   −０．２０１ ≦ （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１） ＜ ０．６
   但し、
   ｒ１：前記防振用負レンズの物体側面の曲率半径
   ｒ２：前記防振用負レンズの像側面の曲率半径
2. 最も物体側に配置されたレンズ群は、負の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 最も像側に配置されたレンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
4. 物体側より順に、
   負の屈折力を有する第１レンズ群と、
   正の屈折力を有する第２レンズ群と、
   負の屈折力を有する第３レンズ群と、を有し、
   合焦時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、
   少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを有し、
   前記負の屈折力を有する単レンズのうち、最も像側に配置された単レンズは、光軸と直交する方向の成分を持つように移動する防振用負レンズであり、
   前記防振用負レンズの像側に正レンズ成分を有し、
   前記正レンズ成分は、１つの単レンズ又は１つの接合レンズからなることを特徴とする光学系。
5. 合焦時に、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群は、像面に対して移動することを特徴とする請求項４に記載の光学系。
6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４または５に記載の光学系。
   −２．０ ＜ （ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２−ｒ１） ＜ ０．６
   但し、
   ｒ１：前記防振用負レンズの物体側面の曲率半径
   ｒ２：前記防振用負レンズの像側面の曲率半径
7. 前記防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力は正であり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学系。
   ０．５ ＜ ｜φ１｜／φ２ ＜ ３．５
   但し、
   φ１：前記防振用負レンズの屈折力
   φ２：前記防振用負レンズより像側に配置された全てのレンズの合成の屈折力
8. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学系。
   ０．０５ ＜ ｆ／ｆ′ ＜ １．５
   但し、
   ｆ ：全系の焦点距離
   ｆ′：前記防振用負レンズの像側に配置された正レンズ成分の物体側の面から最も像側に配置されたレンズの像側の面までの合成焦点距離
9. 前記防振用負レンズは最も像側のレンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学系。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。

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