JP6531351B2 - 光学系、光学装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光学系、光学装置、光学系の製造方法に関する。
従来、写真用カメラや電子スチルカメラ等には、画角が小さくFナンバーが比較的小さい光学系として、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、開口絞りと、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有するインナーフォーカス式の光学系が多く用いられている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2011−81064号公報
しかしながら、上述のような画角が小さくFナンバーが比較的小さい従来の光学系は、小型化と高性能化が十分に図られていないという問題があった。
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学系、光学装置及び光学系の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、
物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とにより、実質的に3個のレンズ群からなり、
合焦時に、隣り合う前記レンズ群どうしの間隔が変化し、
前記第1レンズ群が、物体側から順に、第1aレンズ群と、第1bレンズ群とからなり、
前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との空気間隔が、前記第1レンズ群中の空気間隔のうちで最大であり、
前記第3レンズ群の一部がシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動し、
前記第3レンズ群が、前記シフトレンズ群よりも像側に少なくとも1つのレンズを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系を提供する。
1.00<βr×(1−βs)<1.50
0.16<TL1a/TL<0.45
1.40<f1a/f1b<2.20
ただし、
βs:前記シフトレンズ群の横倍率
βr:前記シフトレンズ群よりも像側に位置する全てのレンズの横倍率
TL1a:前記第1aレンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
TL:前記光学系中の最も物体側のレンズ面から像面までの距離
f1a:前記第1aレンズ群の焦点距離
f1b:前記第1bレンズ群の焦点距
また本発明は、
前記光学系を有することを特徴とする光学装置を提供する。
本発明によれば、小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学系、光学装置及び光学系の製造方法を提供することができる。
図1は、本願の第1実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。 図2(a)、及び図2(b)はそれぞれ、本願の第1実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。 図3は、本願の第1実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。 図4は、本願の第2実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。 図5(a)、及び図5(b)はそれぞれ、本願の第2実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。 図6は、本願の第2実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。 図7は、本願の第3実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。 図8(a)、及び図8(b)はそれぞれ、本願の第3実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。 図9は、本願の第3実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。 図10は、本願の第4実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。 図11(a)、及び図11(b)はそれぞれ、本願の第4実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。 図12は、本願の第4実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。 図13は、本願の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 図14は、本願の光学系の製造方法の概略を示す図である。
以下、本願の光学系、光学装置及び光学系の製造方法について説明する。
本願の光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群が、物体側から順に、第1aレンズ群と、第1bレンズ群とを有し、前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との空気間隔が、前記第1レンズ群中の空気間隔のうちで最大であり、前記第3レンズ群の一部がシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動し、前記第3レンズ群が、前記シフトレンズ群よりも像側に少なくとも1つのレンズを有し、以下の条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする。
(1) 1.00<βr×(1−βs)<1.50
(2) 0.16<TL1a/TL<0.45
ただし、
βs:前記シフトレンズ群の横倍率
βr:前記シフトレンズ群よりも像側に位置する全てのレンズの横倍率
TL1a:前記第1aレンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離、即ち前記第1aレンズ群の光軸に沿った長さ
TL:前記光学系中の最も物体側のレンズ面から像面までの距離、即ち前記光学系の全長
上記のように本願の光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群が、物体側から順に、第1aレンズ群と、第1bレンズ群とを有し、前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との空気間隔が、前記第1レンズ群中の空気間隔のうちで最大である。この構成により、第1レンズ群全体において球面収差が補正され、所定の軸外収差の状態とすることができる。
また、上記のように本願の光学系は、前記第3レンズ群の一部がシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動、即ちレンズシフトする。この構成により、手ぶれ等に起因する像ぶれの補正、即ち防振を行うことができる。
条件式(1)は、シフトレンズ群の光軸と直交する方向への移動量に対する像の光軸と直交する方向への移動量である、所謂ブレ係数の適切な範囲を規定するものである。本願の光学系は、条件式(1)を満足することにより、小型化を図りながら、コマ収差を良好に補正でき、レンズシフト時の光学性能の低下を抑えることができる。
本願の光学系の条件式(1)の対応値が上限値を上回ると、シフトレンズ群の移動量に対する像の移動量が相対的に大きくなり過ぎる。これにより、シフトレンズ群が微小量移動しただけで像が大きく移動してしまう。このため、シフトレンズ群の位置制御が困難になり、十分な防振精度を確保することができなくなってしまう。また、コマ収差が悪化してしまうため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の上限値を1.45とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の上限値を1.39とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の上限値を1.35とすることがより好ましい。
一方、本願の光学系の条件式(1)の対応値が下限値を下回ると、シフトレンズ群の移動量に対する像の移動量が相対的に小さくなる。これにより、防振に必要なシフトレンズ群の移動量が極端に大きくなってしまう。このため、シフトレンズ群を移動させるための駆動機構が大型化し、レンズ径の小型化を図ることができなくなってしまう。また、コマ収差が悪化してしまうため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の下限値を1.04とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の下限値を1.08とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の下限値を1.12とすることがより好ましい。
条件式(2)は、第1aレンズ群の光軸に沿った長さと光学系の全長との比の適切な範囲を規定するものである。本願の光学系は、条件式(2)を満足することにより、小型軽量化を図りながら、コマ収差を良好に補正でき、優れた結像性能を得ることができる。
本願の光学系の条件式(2)の対応値が上限値を上回ると、レンズ重量が増大してしまう。そこで本願の光学系の軽量化を図るために、例えば第1レンズ群中の負レンズに屈折率の小さな硝材を使用すると、第1aレンズ群単体で発生する像面湾曲を十分に補正できなくなるため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の上限値を0.40とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の上限値を0.36とすることがより好ましい。
一方、本願の光学系の条件式(2)の対応値が下限値を下回ると、第1aレンズ群単体でコマ収差が多大に発生してしまうため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の下限値を0.17とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の下限値を0.18とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(2)の下限値を0.19とすることがより好ましい。
以上の構成により、小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学系を実現することができる。
なお、本願の光学系は、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、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うことが望ましい。
また、本願の光学系は、前記シフトレンズ群が、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを有することが望ましい。この構成により、シフトレンズ群において球面収差を良好に補正することができ、第3レンズ群全体において球面収差を良好に補正することができる。これにより、本願の光学系は、さらなる高性能化を図りながら、レンズシフト時の光学性能の低下をより良好に抑えることができる。
また、本願の光学系は、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3) 0.00<|f/fF|<0.15
ただし、
f:前記光学系の焦点距離
fF:前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の合成焦点距離
条件式(3)は、本願の光学系全体の焦点距離と、無限遠物体合焦時の第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離との比の適切な範囲を規定するものである。本願の光学系は、条件式(3)を満足することにより、小型化を図りながら、コマ収差と倍率色収差を良好に補正でき、優れた結像性能を得ることができる。
本願の光学系の条件式(3)の対応値が上限値を上回ると、第1レンズ群と第2レンズ群の屈折力が相対的に大きくなる。これにより、第1レンズ群と第2レンズ群でコマ収差が多大に発生してしまうため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の上限値を0.10とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の上限値を0.05とすることがより好ましい。
一方、本願の光学系の条件式(3)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群と第2レンズ群の屈折力が相対的に小さくなる。これにより、第1レンズ群と第2レンズ群で発生する倍率色収差を十分に補正できなくなるため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の下限値を0.001とすることがより好ましい。
また、本願の光学系は、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4) 1.40<f1a/f1b<2.20
ただし、
f1a:前記第1aレンズ群の焦点距離
f1b:前記第1bレンズ群の焦点距離
条件式(4)は、第1aレンズ群と第1bレンズ群の焦点距離比の適切な範囲を規定するものである。本願の光学系は、条件式(4)を満足することにより、第1aレンズ群単体で発生する球面収差とコマ収差を良好に補正し、合焦時に球面収差の変動を抑えることができる。これにより、本願の光学系は、さらなる高性能化を図りながら、合焦時の光学性能の低下を抑えることができる。
本願の光学系の条件式(4)の対応値が上限値を上回ると、第1aレンズ群の屈折力が相対的に小さくなり、第1aレンズ群単体で発生する球面収差とコマ収差を十分に補正できなくなってしまう。また、第1bレンズ群の屈折力が相対的に大きくなり、合焦時に球面収差の変動を抑えることができなくなるため、高い光学性能を得ることができなくなってしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の上限値を2.10とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の上限値を2.00とすることがより好ましい。
一方、本願の光学系の条件式(4)の対応値が下限値を下回ると、第1aレンズ群の屈折力が相対的に大きくなり、第1aレンズ群単体で球面収差とコマ収差が多大に発生してしまう。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の下限値を1.50とすることがより好ましい。また、本願の効果をより確実にするために、条件式(4)の下限値を1.60とすることがより好ましい。
また、本願の光学系は、前記第1aレンズ群中の最も像側のレンズが、負レンズであることが望ましい。本願の光学系においては、さらなる高性能化と合焦時の性能変動をバランスさせるために、第1レンズ群を、物体側より順に、第1aレンズ群と、第1レンズ群中で最も大きい空気間隔を第1aレンズ群に対して隔てた第1bレンズ群とを有するように構成することが望ましい。このような構成を採用することにより、第1レンズ群全体において球面収差が補正され、所定の軸外収差の状態とすることができる。また、第1aレンズ群は、第1レンズ群中の最も物体側のレンズから第1レンズ群中の最も物体側に配置される負レンズまでで構成することで、性能の低下を最低限に抑えることが可能である。なお、最も物体側に配置される負レンズとは、保護フィルタガラスを除いた負レンズのうちで最も物体側に配置されるものをいう。
また、本願の光学系は、前記第1aレンズ群が以下の条件式(5)を満足する少なくとも1枚の正レンズを有することが望ましい。
(5) 90<νdp
ただし、
νdp:前記第1aレンズ群中の前記少なくとも1枚の正レンズの硝材のd線(波長587.6nm)に対するアッベ数
条件式(5)は、第1aレンズ群中の正レンズの硝材のアッベ数を規定するものである。本願の光学系は、条件式(5)を満足することにより、第1レンズ群単体で軸上色収差と倍率色収差が発生することを抑えることができる。
本願の光学系の条件式(5)の対応値が下限値を下回ると、第1レンズ群単体で軸上色収差と倍率色収差が発生し、光学性能が悪化してしまうため好ましくない。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(5)の下限値を93とすることがより好ましい。
また、本願の光学系は、前記第2レンズ群が、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されていることが望ましい。この構成により、第2レンズ群においてコマ収差を良好に補正でき、本願の光学系のさらなる高性能化を図りながら、合焦時の光学性能の低下を抑えることができる。
なお、本願の光学系は、前記第1aレンズ群が、最も物体側に保護フィルタガラスを有することが好ましい。保護フィルタガラスは、実質的に屈折力を有しないレンズであって、その焦点距離が本願の光学系の焦点距離の10倍以上であることが好ましい。特に、本願の光学系は、保護フィルタガラスが物体側に凸面を向けた負メニスカス形状であることが好ましい。この構成により、ゴーストを良好にカットすることができる。
また、本願の光学系は、前記第1aレンズ群が正の屈折力を有することが望ましい。
また、本願の光学系は、前記第1bレンズ群が正の屈折力を有することが望ましい。
本願の光学装置は、上述した構成の光学系を有することを特徴とする。これにより、小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学装置を実現することができる。
本願の光学系の製造方法は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有する光学系の製造方法であって、前記第1レンズ群が、物体側から順に、第1aレンズ群と、第1bレンズ群とを有するようにし、前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との空気間隔が、前記第1レンズ群中の空気間隔のうちで最大であるようにし、前記第3レンズ群の一部がシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動するようにし、前記第3レンズ群が、前記シフトレンズ群よりも像側に少なくとも1つのレンズを有するようにし、前記光学系が以下の条件式(1)、(2)を満足するようにすることを特徴とする。これにより、小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学系を製造することができる。
(1) 1.00<βr×(1−βs)<1.50
(2) 0.16<TL1a/TL<0.45
ただし、
βs:前記シフトレンズ群の横倍率
βr:前記シフトレンズ群よりも像側に位置する全てのレンズの横倍率
TL1a:前記第1aレンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
TL:前記光学系中の最も物体側のレンズ面から像面までの距離
以下、本願の数値実施例に係る光学系を添付図面に基づいて説明する。なお、第4実施例は参考例である。
(第1実施例)
図1は、本願の第1実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。なお、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が備えられており、第3レンズ群G3と像面Iとの間にはフィルタFLが備えられている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1aレンズ群G1aと、正の屈折力を有する第1bレンズ群G1bとから構成されている。
第1aレンズ群G1aは、物体側から順に、保護フィルタガラスFLGと、両凸形状の正レンズL11と、両凸形状の正レンズL12と、両凹形状の負レンズL13とからなる。なお、保護フィルタガラスFLGは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状をしており、実質的に屈折力を有していない。
第1bレンズ群G1bは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15との接合レンズからなる。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL21と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズとからなる。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL31と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32と、両凸形状の正レンズL33と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸形状の正レンズL35との接合レンズと、両凹形状の負レンズL36とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系では、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り、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。なおこのとき、開口絞りSの位置は固定である。
本実施例に係る光学系では、第3レンズ群G3における正レンズL31と負メニスカスレンズL32と正レンズL33とをシフトレンズ群(防振レンズ群)として光軸と直交する方向の成分を含むようにシフトさせることにより防振を行う。
なお、像面I上には、CCDやCMOS等で構成された不図示の撮像素子が配置される。これは後述する各実施例においても同様である。
以下の表1に、本実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
表1において、fは焦点距離、Bfはバックフォーカス(フィルタFLと像面Iとの光軸上の距離)を示す。
[面データ]において、面番号は物体側から数えた光学面の順番、rは曲率半径、dは面間隔(第n面(nは整数)と第n+1面との間隔)、ndはd線(波長587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、可変は可変の面間隔、絞りSは開口絞りS、像面は像面Iをそれぞれ示している。なお、曲率半径r=∞は平面を示している。また、空気の屈折率nd=1.00000の記載は省略している。
[各種データ]において、FNOはFナンバー、2ωは画角(単位は「°」)、Yは像高、TLは本実施例に係る光学系の全長(第1面から像面Iまでの光軸上の距離)、dnは第n面と第n+1面との可変の間隔をそれぞれ示す。なお、d0は物体から第1面までの距離を示す。βは撮影倍率を示し、近距離物体合焦時の撮影倍率は約−1/30倍である。
[レンズ群データ]には、各レンズ群の始面と焦点距離を示す。
[条件式対応値]には、本実施例に係る光学系の各条件式の対応値を示す。
ここで、表1に掲載されている焦点距離f、曲率半径r及びその他の長さの単位は一般に「mm」が使われる。しかしながら光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
なお、以上に述べた表1の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いるものとする。
(表1)第1実施例
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞

1 1200.3704 5.00 1.51680 63.88
2 1199.7897 1.00
3 186.6940 18.20 1.43385 95.25
4 -1475.4824 50.00
5 150.5065 19.70 1.43385 95.25
6 -321.7891 4.16
7 -287.2066 6.50 1.60562 43.49
8 276.0459 78.94
9 77.3942 4.50 1.64000 60.20
10 45.9800 19.00 1.49782 82.57
11 1076.6228 可変

12 -431.5985 2.70 1.78800 47.35
13 67.7298 5.93
14 -94.1649 5.00 1.80518 25.45
15 -43.8362 3.00 1.48749 70.31
16 133.8558 可変

17(絞りS) ∞ 8.00

18 145.9321 5.30 1.61272 58.54
19 -116.0070 3.30
20 -66.9628 1.10 1.80518 25.45
21 -212.7352 7.28
22 150.3310 4.70 1.65100 56.24
23 -114.5004 5.03
24 214.5485 1.30 1.78800 47.35
25 38.0817 9.50 1.66446 35.87
26 -246.0503 0.30
27 -478.5749 1.30 1.78472 25.64
28 190.6886 11.27

29 ∞ 2.00 1.51680 63.88
30 ∞ Bf

像面 ∞

[各種データ]
f 391.58
FNO 2.95
2ω 6.27
Y 21.60
TL 399.64
Bf 75.103

無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
f又はβ 391.583 -0.033
d0 ∞ 11820.843
d11 20.261 23.233
d16 20.257 17.285
Bf 75.103 75.110

[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 187.0910
2 12 -53.4010
3 18 111.8005

[条件式対応値]
f = 391.5830
TL = 399.6448
TL1a = 104.5673
f1a = 345.0413
f1b = 207.2034
fF = 188516.7995
βs = 0.0017
βr = 1.2201
(1) βr×(1−βs) = 1.2180
(2) TL1a/TL = 0.2617
(3) |f/fF| = 0.0021
(4) f1a/f1b = 1.6652
(5) νdp = 95.25(L11), 95.25(L12)
図2(a)、及び図2(b)はそれぞれ、本願の第1実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。
また、図3は、本願の第1実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。なお、図3におけるシフトレンズ群の光軸と直交する方向へのシフト量は1.70mmである。
各収差図において、FNOはFナンバー、NAは開口数、Yは像高をそれぞれ示す。dはd線(波長587.6nm)、gはg線(波長435.8nm)における収差をそれぞれ示す。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。コマ収差図は、各像高Yにおけるコマ収差を示す。なお、後述する各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。
各収差図より、本実施例に係る光学系は諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらにレンズシフト時にも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4は、本願の第2実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。なお、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が備えられており、第3レンズ群G3と像面Iとの間にはフィルタFLが備えられている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1aレンズ群G1aと、正の屈折力を有する第1bレンズ群G1bとから構成されている。
第1aレンズ群G1aは、物体側から順に、保護フィルタガラスFLGと、両凸形状の正レンズL11と、両凸形状の正レンズL12と、両凹形状の負レンズL13とからなる。なお、保護フィルタガラスFLGは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状をしており、実質的に屈折力を有していない。
第1bレンズ群G1bは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15との接合レンズからなる。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL21と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズとからなる。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL31と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32と、両凸形状の正レンズL33と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸形状の正レンズL35との接合レンズと、両凹形状の負レンズL36とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系では、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り、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。なおこのとき、開口絞りSの位置は固定である。
本実施例に係る光学系では、第3レンズ群G3における正レンズL31と負メニスカスレンズL32と正レンズL33とをシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むようにシフトさせることにより防振を行う。
以下の表2に、本実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表2)第2実施例
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞

1 1200.3704 5.00 1.51680 63.88
2 1199.7897 1.00
3 186.6940 18.20 1.43385 95.25
4 -1475.4824 50.00
5 150.5065 19.70 1.43385 95.25
6 -321.7890 4.16
7 -287.2066 6.50 1.60562 43.49
8 276.0459 78.94
9 77.3942 4.50 1.64000 60.20
10 45.9800 19.00 1.49782 82.57
11 1076.6228 可変

12 -431.5985 2.70 1.78800 47.35
13 67.7298 5.93
14 -94.1649 5.00 1.80518 25.45
15 -43.8361 3.00 1.48749 70.31
16 133.8558 可変

17(絞りS) ∞ 8.00

18 145.9321 5.30 1.61272 58.54
19 -116.0070 3.30
20 -66.9628 1.10 1.80518 25.45
21 -212.7352 7.28
22 150.3310 4.70 1.65100 56.24
23 -114.5004 5.03
24 214.5485 1.30 1.78800 47.35
25 38.0817 9.50 1.66446 35.87
26 -246.0503 0.30
27 -478.5749 1.30 1.78472 25.64
28 190.6886 11.27

29 ∞ 2.00 1.51680 63.88
30 ∞ Bf

像面 ∞

[各種データ]
f 391.58
FNO 2.88
2ω 6.27
Y 21.60
TL 399.66
Bf 76.149

無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
f又はβ 391.583 -0.033
d0 ∞ 11770.185
d11 20.654 23.583
d16 18.741 15.857
Bf 76.149 76.153

[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 183.9628
2 12 -53.6118
3 18 114.8090

[条件式対応値]
f = 391.5834
TL = 399.6570
TL1a = 104.0000
f1a = 357.6700
f1b = 193.8819
fF = 10156.3897
βs = 0.0316
βr = 1.2207
(1) βr×(1−βs) = 1.1821
(2) TL1a/TL = 0.2602
(3) |f/fF| = 0.0386
(4) f1a/f1b = 1.8448
(5) νdp = 95.25(L11), 95.25(L12)
図5(a)、及び図5(b)はそれぞれ、本願の第2実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。
また、図6は、本願の第2実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。なお、図6におけるシフトレンズ群の光軸と直交する方向へのシフト量は1.60mmである。
各収差図より、本実施例に係る光学系は諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらにレンズシフト時にも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7は、本願の第3実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。なお、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が備えられており、第3レンズ群G3と像面Iとの間にはフィルタFLが備えられている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1aレンズ群G1aと、正の屈折力を有する第1bレンズ群G1bとから構成されている。
第1aレンズ群G1aは、物体側から順に、保護フィルタガラスFLGと、両凸形状の正レンズL11と、両凸形状の正レンズL12と、両凹形状の負レンズL13とからなる。なお、保護フィルタガラスFLGは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状をしており、実質的に屈折力を有していない。
第1bレンズ群G1bは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15との接合レンズからなる。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL21と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズとからなる。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL31と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32と、両凸形状の正レンズL33と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸形状の正レンズL35との接合レンズと、両凹形状の負レンズL36とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系では、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り、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。なおこのとき、開口絞りSの位置は固定である。
本実施例に係る光学系では、第3レンズ群G3における正レンズL31と負メニスカスレンズL32と正レンズL33とをシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むようにシフトさせることにより防振を行う。
以下の表3に、本実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表3)第3実施例
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞

1 1200.3704 5.00 1.51680 63.88
2 1199.7897 1.00
3 223.3738 18.50 1.43385 95.25
4 -600.3785 25.00
5 167.8920 20.00 1.43385 95.25
6 -382.1597 4.00
7 -336.4465 6.50 1.69700 48.45
8 381.6199 102.17
9 83.7803 4.50 1.67003 47.14
10 48.9944 19.00 1.49782 82.57
11 -764.5336 可変

12 -487.5473 2.70 1.75700 47.86
13 76.6189 5.93
14 -115.2678 5.00 1.84666 23.80
15 -49.4799 3.00 1.48749 70.31
16 74.5991 可変

17(絞りS) ∞ 8.00

18 121.1970 5.30 1.62041 60.25
19 -147.7851 3.30
20 -55.4986 1.10 1.80518 25.45
21 -112.1177 7.28
22 872.5838 4.70 1.69680 55.52
23 -76.8005 5.03
24 -796.1438 1.30 1.80400 46.60
25 50.2587 9.50 1.66446 35.87
26 -89.2482 0.30
27 -98.4391 1.30 1.78472 25.64
28 -695.4003 11.27

29 ∞ 2.00 1.51680 63.88
30 ∞ Bf

像面 ∞

[各種データ]
f 391.58
FNO 2.87
2ω 6.28
Y 21.60
TL 399.66
Bf 75.797

無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
f又はβ 391.583 -0.033
d0 ∞ 11770.185
d11 22.044 24.928
d16 19.136 16.252
Bf 75.797 75.797

[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 183.9628
2 12 -53.6118
3 18 114.8090

[条件式対応値]
f = 391.5834
TL = 399.6570
TL1a = 80.0000
f1a = 357.6700
f1b = 193.8819
fF = 10156.3897
βs = 0.0296
βr = 1.3038
(1) βr×(1−βs) = 1.2653
(2) TL1a/TL = 0.2002
(3) |f/fF| = 0.0386
(4) f1a/f1b = 1.8448
(5) νdp = 95.25(L11), 95.25(L12)
図8(a)、及び図8(b)はそれぞれ、本願の第3実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。
また、図9は、本願の第3実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。なお、図9におけるシフトレンズ群の光軸と直交する方向へのシフト量は1.60mmである。
各収差図より、本実施例に係る光学系は諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらにレンズシフト時にも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10は、本願の第4実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時のレンズ配置を示す断面図である。
本実施例に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。なお、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が備えられており、第3レンズ群G3と像面Iとの間にはフィルタFLが備えられている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1aレンズ群G1aと、正の屈折力を有する第1bレンズ群G1bとから構成されている。
第1aレンズ群G1aは、物体側から順に、保護フィルタガラスFLGと、両凸形状の正レンズL11とからなる。なお、保護フィルタガラスFLGは、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状をしており、実質的に屈折力を有していない。
第1bレンズ群G1bは、物体側から順に、両凸形状の正レンズL12と、両凹形状の負レンズL13と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL15との接合レンズからなる。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹形状の負レンズL21と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL22と両凹形状の負レンズL23との接合レンズとからなる。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL31と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL32と、両凸形状の正レンズL33と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34と両凸形状の正レンズL35との接合レンズと、両凹形状の負レンズL36とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系では、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り、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。なおこのとき、開口絞りSの位置は固定である。
本実施例に係る光学系では、第3レンズ群G3における正レンズL31と負メニスカスレンズL32と正レンズL33とをシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むようにシフトさせることにより防振を行う。
以下の表4に、本実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。
(表4)第4実施例
[面データ]
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞

1 1200.3704 5.00 1.51680 63.88
2 1199.7897 1.00
3 206.6161 20.00 1.43385 95.25
4 -624.5543 75.00
5 124.1080 18.00 1.43385 95.25
6 -20844.1826 5.00
7 -311.9285 6.65 1.71700 47.98
8 393.0337 46.15
9 107.5416 5.10 1.71700 47.98
10 58.8090 21.50 1.45600 91.36
11 -192.8096 可変

12 529.0102 2.90 1.75700 47.86
13 97.4254 6.40
14 -121.8472 5.40 1.84666 23.80
15 -51.3932 3.25 1.58267 46.48
16 68.5829 可変

17(絞りS) ∞ 8.00

18 126.0089 5.30 1.65160 58.57
19 -191.1923 3.30
20 -53.9080 1.10 1.80518 25.45
21 -96.5427 7.28
22 -289.4025 4.70 1.71999 50.27
23 -67.2935 5.00
24 307.8858 1.30 1.71300 53.96
25 45.8112 9.60 1.66446 35.87
26 -641.4964 0.30
27 -272.4945 1.30 1.78472 25.64
28 719.9258 11.38

29 ∞ 2.02 1.51680 63.88
30 ∞ Bf

像面 ∞

[各種データ]
f 392.57
FNO 2.89
2ω 6.28
Y 21.60
TL 410.00
Bf 79.818

無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
f又はβ 392.000 -0.033
d0 ∞ 11835.598
d11 23.793 27.136
d16 24.453 21.110
Bf 79.818 79.830

[レンズ群データ]
群 始面 f
1 1 198.4207
2 12 -57.8250
3 18 114.4060

[条件式対応値]
f = 392.5727
TL = 409.9940
TL1a = 26
f1a = 360.938
f1b = 250.7169
fF = 99999.0000
βs = 0.0000
βr = 1.1431
(1) βr×(1−βs) = 1.1431
(2) TL1a/TL = 0.0634
(3) |f/fF| = 0.0004
(4) f1a/f1b = 1.4396
(5) νdp = 95.25(L11)
図11(a)、及び図11(b)はそれぞれ、本願の第4実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時、及び近距離物体合焦時の諸収差図である。
また、図12は、本願の第4実施例に係る光学系の無限遠物体合焦時にレンズシフトした際のコマ収差図である。なお、図12におけるシフトレンズ群の光軸と直交する方向へのシフト量は1.60mmである。
各収差図より、本実施例に係る光学系は諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有しており、さらにレンズシフト時にも優れた結像性能を有していることがわかる。
上記各実施例によれば、6度程度の画角を有し、小型軽量で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学系を実現することができる。特に、上記各実施例に係る光学系は、小型化が図られているため、鏡筒が大型化して重量が大きくなってしまうこともない。なお、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。以下の内容は、本願の光学系の光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
本願の光学系の数値実施例として3群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成(例えば、4群や5群等)の光学系を構成することもできる。具体的には、本願の光学系の最も物体側や最も像側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、上記各実施例に係る光学系は、第1レンズ群中の最も物体側に保護フィルタガラスを備えているが、これを備えない構成としてもよい。
また、本願の光学系は、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うために、レンズ群の一部、1つのレンズ群全体、或いは複数のレンズ群を合焦レンズ群として光軸方向へ移動させる構成としてもよい。特に、第2レンズ群の少なくとも一部を合焦レンズ群とすることが好ましい。斯かる合焦レンズ群は、オートフォーカスに適用することも可能であり、オートフォーカス用のモータ、例えば超音波モータ等による駆動にも適している。
また、本願の光学系において、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振レンズ群として光軸に対して垂直な方向の成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動(揺動)させることにより、防振を行う構成とすることもできる。特に、本願の光学系では第3レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。
また、本願の光学系を構成するレンズのレンズ面は、球面又は平面としてもよく、或いは非球面としてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防ぐことができるため好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないため好ましい。レンズ面が非球面の場合、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、又はガラス表面に設けた樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでもよい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)或いはプラスチックレンズとしてもよい。
また、本願の光学系において開口絞りは第3レンズ群の物体側の近傍に配置されることが好ましく、開口絞りとして部材を設けずにレンズ枠でその役割を代用する構成としてもよい。
また、本願の光学系を構成するレンズのレンズ面に、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よい。これにより、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ことができる。
次に、本願の光学系を備えたカメラを図13に基づいて説明する。
図13は、本願の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
本カメラ1は、撮影レンズ2として上記第1実施例に係る光学系を備えたレンズ交換式のデジタル一眼レフカメラである。
本カメラ1において、被写体である不図示の物体からの光は、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、当該撮像素子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、撮影者は本カメラ1による被写体の撮影を行うことができる。
ここで、本カメラ1に撮影レンズ2として搭載した上記第1実施例に係る光学系は、上述のように小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有している。即ち本カメラ1は、小型化と高性能化を実現することができる。なお、上記第2〜第4実施例に係る光学系を撮影レンズ2として搭載したカメラを構成しても、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。また、クイックリターンミラー3を有しない構成のカメラに上記各実施例に係る光学系を搭載した場合でも、上記カメラ1と同様の効果を奏することができる。
最後に、本願の光学系の製造方法の概略を図14に基づいて説明する。
図14は、本願の光学系の製造方法の概略を示す図である。
図14に示す本願の光学系の製造方法は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有する光学系の製造方法であって、以下のステップS1〜S5を含むものである。
ステップS1:第1〜第3レンズ群を準備し、第1レンズ群が、物体側から順に、第1aレンズ群と、第1bレンズ群とを有するようにする。そして、各レンズ群を鏡筒内に物体側から順に配置する。
ステップS2:第1aレンズ群と第1bレンズ群との空気間隔が、第1レンズ群中の空気間隔のうちで最大であるようにする。
ステップS3:公知の移動機構を鏡筒に設けることにより、第3レンズ群の一部がシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動するようにする。
ステップS4:第3レンズ群が、シフトレンズ群よりも像側に少なくとも1つのレンズを有するようにする。
ステップS5:光学系が以下の条件式(1)、(2)を満足するようにする。
(1) 1.00<βr×(1−βs)<1.50
(2) 0.16<TL1a/TL<0.45
ただし、
βs:シフトレンズ群の横倍率
βr:シフトレンズ群よりも像側に位置する全てのレンズの横倍率
TL1a:第1aレンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
TL:光学系中の最も物体側のレンズ面から像面までの距離
斯かる本願の光学系の製造方法によれば、小型で、諸収差を良好に補正し優れた光学性能を有する光学系を製造することができる。
G1 第1レンズ群
G1a 第1aレンズ群
G1b 第1bレンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
FL フィルタ
FLG 保護フィルタガラス
S 開口絞り
I 像面

Claims (7)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とにより、実質的に3個のレンズ群からなり、
    合焦時に、隣り合う前記レンズ群どうしの間隔が変化し、
    前記第1レンズ群が、物体側から順に、第1aレンズ群と、第1bレンズ群とからなり、
    前記第1aレンズ群と前記第1bレンズ群との空気間隔が、前記第1レンズ群中の空気間隔のうちで最大であり、
    前記第3レンズ群の一部がシフトレンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動し、
    前記第3レンズ群が、前記シフトレンズ群よりも像側に少なくとも1つのレンズを有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
    1.00<βr×(1−βs)<1.50
    0.16<TL1a/TL<0.45
    1.40<f1a/f1b<2.20
    ただし、
    βs:前記シフトレンズ群の横倍率
    βr:前記シフトレンズ群よりも像側に位置する全てのレンズの横倍率
    TL1a:前記第1aレンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離
    TL:前記光学系中の最も物体側のレンズ面から像面までの距離
    f1a:前記第1aレンズ群の焦点距離
    f1b:前記第1bレンズ群の焦点距離
  2. 前記シフトレンズ群が、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとからなることを特徴とする請求項1に記載の光学系。
  3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学系。
    0.00<|f/fF|<0.15
    ただし、
    f:前記光学系の焦点距離
    fF:前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の合成焦点距離
  4. 前記第1aレンズ群中の最も像側のレンズは、負レンズであることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の光学系。
  5. 前記第1aレンズ群が以下の条件式を満足する少なくとも1枚の正レンズを有することを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の光学系。
    90<νdp
    ただし、
    νdp:前記第1aレンズ群中の前記少なくとも1枚の正レンズの硝材のd線に対するアッベ数
  6. 前記第2レンズ群が、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されていることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の光学系。
  7. 請求項1から請求項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装置。
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