JP5292894B2 - 光学系と、光学系の合焦方法と、これらを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光学系と、光学系の合焦方法と、これらを有する撮像装置に関する。
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７−１９９０６６号公報
従来のインナーフォーカス式の光学系は、合焦群とその他の群とのパワーバランスが最適化されていなかったため、無限遠距離から至近距離まで良好な光学性能を保つことが困難であった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、無限遠距離から至近距離まで良好な光学性能を有する光学系と、光学系の合焦方法と、これらを有する撮像装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、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、正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レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系を提供する。
2.75 ＜ F1/F2
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記光学系の焦点距離である。
また、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、正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レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系を提供する。
2.75 ＜ F1/F2 ＜ 4.00
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離である。
また、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、正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レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系を提供する。
2.75 ＜ F1/F2
2.2 ＜ F1/ｆ ＜ 2.8
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記光学系の焦点距離である。
2.75 ＜ F1/F2
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記光学系の焦点距離である。
また、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、正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レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系を提供する。
2.75 ＜ F1/F2 ＜ 4.00
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離である。
また、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、正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レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系を提供する。
2.75 ＜ F1/F2
2.2 ＜ F1/ｆ ＜ 2.8
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記光学系の焦点距離である。
また、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、正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レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足し、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行うことを特徴とする光学系の合焦方法を提供する。
2.75 ＜ F1/F2
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記光学系の焦点距離である。
2.75 ＜ F1/F2
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記光学系の焦点距離である。
また、本発明は、前記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、前記光学系の合焦方法を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
本発明によれば、無限遠距離から至近距離まで良好な光学性能を有する光学系と、光学系の合焦方法と、これらを有する撮像装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係る光学系について説明する。
実施形態に係る光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正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、物体への合焦を第２レンズ群を光軸方向へ移動させることにより行い、第１レンズ群と第２レンズ群が以下の条件式（１）を満足する構成である。
（１） 2.75 ＜ F1/F2
但し、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である。
（１） 2.75 ＜ F1/F2
但し、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である。
このような構成により、第１レンズ群で発生する諸収差を抑制し、良好な光学性能を得ることができる。
条件式（１）は第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力（焦点距離）の比を規定したものである。
条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群の屈折力が強くなるため（焦点距離が短くなるため）、第１レンズ群で発生する収差が大きくなり過ぎ、像面湾曲収差、コマ収差等を良好に補正することができなくなる。或いは、第２レンズ群の屈折力が弱くなり（焦点距離が長くなり）、合焦時における第２レンズ群の移動量が大きくなるため像面湾曲収差を良好に補正できなくなる。なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を２．８０にすることが好ましい。
なお、条件式（１）は４．００より小さいと無限遠距離から至近距離への合焦の際に、像面湾曲変動が少なくなるので好ましい。更に条件式（１）は３．６０より小さいと前記像面湾曲変動がより小さくなるのでより好ましい。
また、実施形態に係る光学系は、第２レンズ群が以下の条件式（２）を満足する構成が望ましい。
（２） 0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、ｆは本光学系の焦点距離である。
（２） 0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、ｆは本光学系の焦点距離である。
条件式（２）を満足することで、光学系の焦点距離を所定値に設定したとき、光学系の諸収差を良好に補正でき、高い結像性能を達成することができる。
条件式（２）の上限値を上回ると、第２レンズ群の屈折力が弱くなり（焦点距離が長くなり）、合焦群である第２レンズ群の移動量が大きくなるため、像面湾曲収差を良好に補正できなくなる。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１.０にすることが好ましい。
条件式（２）の下限値を下回ると、第２レンズ群の屈折力が強くなり（焦点距離が短くなり）、第２レンズ群の移動量が大きくなるため、球面収差変動を良好に補正できなくなる。なお、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０.８にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る光学系は、第１レンズ群が以下の条件式（３）を満足する構成が望ましい。
（３） 2.2 ＜ F1/ｆ ＜ 2.8
（３） 2.2 ＜ F1/ｆ ＜ 2.8
条件式（３）を満足することにより、光学系の焦点距離を所定値に設定したとき、無限遠距離から至近距離まで良好な光学性能を得ることができる。
条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズ群の屈折力が弱くなるため（焦点距離が長くなるため）、合焦時に第２レンズ群が移動した際の像面湾曲収差変動が大きくなり過ぎ、無限遠距離から至近距離まで良好な光学性能を保つことが困難になる。なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を２．７にすることが好ましい。
条件式（３）の下限値を下回ると、第１レンズ群の屈折力が強くなるため（焦点距離が長くなるため）、球面収差変動が大きくなり良好な光学性能を保つことが困難となる。また、正弦条件が保てなくなり、無限遠距離から至近距離まで良好な光学性能を保つことが困難になる。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２．５にすることが好ましい。
また、本実施形態に係る光学系は、第１レンズ群と第２レンズ群との間に開口絞りを有することが望ましい。このような構成により、軸外色収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態に係る光学系では、第１レンズ群は、合焦時に光軸方向に固定していることが望ましい。このような構成により、小型化を達成することができる。
また、本実施形態に係る光学系では、第２レンズ群は、接合レンズを有することが望ましい。このような構成により、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。
また、本実施形態に係る光学系では、光学系の各レンズ面は、球面または平面であることが望ましい。このような構成により、レンズ加工が容易になり加工誤差による光学性能の劣化を防ぐことができる。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化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では、第２レンズ群は、前記第１レンズ群より軽いことが望ましい。このような構成により、第１レンズ群で合焦する場合より第２レンズ群で合焦したほうが合焦時の負荷を小さくすることができる。また、超音波モータ等のモータ駆動にも好適となる。
また、本実施形態の光学系の合焦方法は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正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、第１レンズ群と第２レンズ群が以下の条件式（１）を満足し、第２レンズ群を光軸方向へ移動させることにより物体への合焦を行う構成である。
（１） 2.75 ＜F1/F2
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離である。
（１） 2.75 ＜F1/F2
但し、F1は前記第１レンズ群の焦点距離、F2は前記第２レンズ群の焦点距離である。
このような構成にすることにより、高い結像性能を有するインナーフォーカス式の光学系を達成することができる。
（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実施例に係る光学系のレンズ構成の無限遠合焦状態における断面図である。
図１は、第１実施例に係る光学系のレンズ構成の無限遠合焦状態における断面図である。
第１実施例に係る光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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負メニスカスレンズＬ１３とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸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、両凹形状の負レンズＬ２３と両凸形状の正レンズＬ２４との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２５とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１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を光軸に沿って物体側へ移動させることによって行う。
以下の表１に、第１実施例に係る光学系の諸元値を掲げる。
表中の（面データ）において、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、物面は物体面、（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は物体面と最も物体側のレンズ面（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」に限定されることな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 48.8417 11.20 1.60300 65.47
2 448.8233 0.10
3 44.0159 7.60 1.80400 46.58
4 67.5908 4.64
5 204.7044 2.30 1.67270 32.11
6 28.5061 10.70
7 (絞り) ∞ (可変)
8 52.1712 3.60 1.77250 49.61
9 14443.5010 3.30
10 -49.7521 1.50 1.58144 40.75
11 48.8814 6.00
12 -43.0322 1.40 1.58144 40.75
13 62.8163 7.30 1.77250 49.61
14 -41.0534 0.10
15 100.8291 3.40 1.69680 55.52
16 -187.3176 (可変)
17 329.9899 2.00 1.77250 49.61
18 780.7371 Bf
像面 ∞ ∞
（各種データ）
f = 86.0
f1 = 219.1428
f2 = 71.9802
f3 = 715.7011
FNO = 1.44
2ω = 28.39
Y = 21.60
TL = 120.98
Bf = 38.12
（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 85.1452 -0.11598
d0 ∞ 731.5216
d7 14.91346 2.53213
d16 3.60003 15.98136
Bf 38.12 38.12
（条件式対応値）
（１） F1/F2 ＝ 3.04
（２） F2/f ＝ 0.837
（３） F1/ｆ ＝ 2.548
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 48.8417 11.20 1.60300 65.47
2 448.8233 0.10
3 44.0159 7.60 1.80400 46.58
4 67.5908 4.64
5 204.7044 2.30 1.67270 32.11
6 28.5061 10.70
7 (絞り) ∞ (可変)
8 52.1712 3.60 1.77250 49.61
9 14443.5010 3.30
10 -49.7521 1.50 1.58144 40.75
11 48.8814 6.00
12 -43.0322 1.40 1.58144 40.75
13 62.8163 7.30 1.77250 49.61
14 -41.0534 0.10
15 100.8291 3.40 1.69680 55.52
16 -187.3176 (可変)
17 329.9899 2.00 1.77250 49.61
18 780.7371 Bf
像面 ∞ ∞
（各種データ）
f = 86.0
f1 = 219.1428
f2 = 71.9802
f3 = 715.7011
FNO = 1.44
2ω = 28.39
Y = 21.60
TL = 120.98
Bf = 38.12
（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 85.1452 -0.11598
d0 ∞ 731.5216
d7 14.91346 2.53213
d16 3.60003 15.98136
Bf 38.12 38.12
（条件式対応値）
（１） F1/F2 ＝ 3.04
（２） F2/f ＝ 0.837
（３） F1/ｆ ＝ 2.548
図２は、第１実施例に係る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＝-0.11598）の諸収差図をそれぞれ示す。なお、像高はＹ＝２１．６０である。
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（波長λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。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、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実施例に係る光学系のレンズ構成の無限遠合焦状態における断面図である。
図３は、第２実施例に係る光学系のレンズ構成の無限遠合焦状態における断面図である。
第２実施例に係る光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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負メニスカスレンズＬ１３とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸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、両凹形状の負レンズＬ２３と両凸形状の正レンズＬ２４との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２５とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１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を光軸に沿って物体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 49.6722 11.20 1.60300 65.47
2 357.8769 0.10
3 43.3361 7.60 1.80400 46.58
4 66.3322 4.42
5 161.8658 2.30 1.67270 32.11
6 28.5061 10.70
7 (絞り) ∞ (可変)
8 51.3573 3.60 1.80400 46.58
9 2180.315 3.30
10 -52.2845 1.50 1.60342 38.00
11 48.3972 6.00
12 -43.1588 1.40 1.60342 38.00
13 62.8163 7.30 1.80400 46.58
14 -41.997 0.10
15 105.218 3.40 1.69680 55.52
16 -187.318 (可変)
17 306.5836 2.00 1.77250 49.61
18 819.5894 Bf
像面 ∞ ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 218.15933
f2 = 73.20767
f3 = 616.32650
FNO = 1.44
2ω = 28.75
Y = 21.60
TL = 120.76
Bf = 38.12
（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 84.9999 -0.11475
d0 ∞ 731.5216
d7 14.91346 2.53213
d16 2.29346 14.67479
Bf 38.12 38.12
（条件式対応値）
（１） F1/F2 ＝ 2.98
（２） F2/f ＝ 0.861
（３） F1/ｆ ＝ 2.567
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 49.6722 11.20 1.60300 65.47
2 357.8769 0.10
3 43.3361 7.60 1.80400 46.58
4 66.3322 4.42
5 161.8658 2.30 1.67270 32.11
6 28.5061 10.70
7 (絞り) ∞ (可変)
8 51.3573 3.60 1.80400 46.58
9 2180.315 3.30
10 -52.2845 1.50 1.60342 38.00
11 48.3972 6.00
12 -43.1588 1.40 1.60342 38.00
13 62.8163 7.30 1.80400 46.58
14 -41.997 0.10
15 105.218 3.40 1.69680 55.52
16 -187.318 (可変)
17 306.5836 2.00 1.77250 49.61
18 819.5894 Bf
像面 ∞ ∞
（各種データ）
f = 85.0
f1 = 218.15933
f2 = 73.20767
f3 = 616.32650
FNO = 1.44
2ω = 28.75
Y = 21.60
TL = 120.76
Bf = 38.12
（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 84.9999 -0.11475
d0 ∞ 731.5216
d7 14.91346 2.53213
d16 2.29346 14.67479
Bf 38.12 38.12
（条件式対応値）
（１） F1/F2 ＝ 2.98
（２） F2/f ＝ 0.861
（３） F1/ｆ ＝ 2.567
図４は、第２実施例に係る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＝-0.11475）の諸収差図をそれぞれ示す。なお、像高はＹ＝２１．６０である。
各収差図より第２実施例に係る光学系は、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実施例に係る光学系のレンズ構成の無限遠合焦状態における断面図である。
図５は、第３実施例に係る光学系のレンズ構成の無限遠合焦状態における断面図である。
第３実施例に係る光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＳが配置されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ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負メニスカスレンズＬ１３とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸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、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と像面Ｉ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２５とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１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を光軸に沿って物体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 48.8417 11.20 1.60300 65.47
2 448.8233 0.10
3 44.0159 7.60 1.80400 46.58
4 67.5908 4.64
5 204.7044 2.30 1.67270 32.11
6 28.5061 10.70
7 (絞り) ∞ (可変)
8 44.3052 4.20 1.83481 42.72
9 701.4073 2.50
10 -84.1675 1.50 1.62004 36.30
11 40.6158 7.00
12 -34.0106 1.50 1.67270 32.11
13 -156.805 7.60 1.83481 42.72
14 -43.4693 0.10
15 97.7847 3.60 1.69680 55.52
16 -81.5801 (可変)
17 329.9899 2.00 1.77250 49.61
18 780.7371 Bf
像面 ∞ ∞
（各種データ）
f = 86.0
f1 = 219.14277
f2 = 71.98016
f3 = 715.70110
FNO = 1.44
2ω = 28.38
Y = 21.60
TL = 120.87
Bf = 38.12
（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 86.0011 -0.11579
d0 ∞ 731.5216
d7 13.60145 1.22012
d16 2.09728 14.47861
Bf 38.12 38.12
（条件式対応値）
（１） F1/F2＝3.04
（２） F2/f＝0.837
（３） F1/ｆ=2.548
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 48.8417 11.20 1.60300 65.47
2 448.8233 0.10
3 44.0159 7.60 1.80400 46.58
4 67.5908 4.64
5 204.7044 2.30 1.67270 32.11
6 28.5061 10.70
7 (絞り) ∞ (可変)
8 44.3052 4.20 1.83481 42.72
9 701.4073 2.50
10 -84.1675 1.50 1.62004 36.30
11 40.6158 7.00
12 -34.0106 1.50 1.67270 32.11
13 -156.805 7.60 1.83481 42.72
14 -43.4693 0.10
15 97.7847 3.60 1.69680 55.52
16 -81.5801 (可変)
17 329.9899 2.00 1.77250 49.61
18 780.7371 Bf
像面 ∞ ∞
（各種データ）
f = 86.0
f1 = 219.14277
f2 = 71.98016
f3 = 715.70110
FNO = 1.44
2ω = 28.38
Y = 21.60
TL = 120.87
Bf = 38.12
（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 86.0011 -0.11579
d0 ∞ 731.5216
d7 13.60145 1.22012
d16 2.09728 14.47861
Bf 38.12 38.12
（条件式対応値）
（１） F1/F2＝3.04
（２） F2/f＝0.837
（３） F1/ｆ=2.548
図６は、第３実施例に係る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＝-0.11579）の諸収差図をそれぞれ示す。なお、像高はＹ＝２１．６０である。
各収差図より第３実施例に係る光学系は、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、実施形態によれば、大口径比であるが軽量な合焦群である第２レンズ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光学系を提供することができる。
次に、実施形態に係る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７は、第１実施例に係る光学系を備えたカメラの構成を示す図である。
図７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、第１実施例に係る光学系の撮影レンズ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、高い結像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、４群，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。
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１レンズ群と第２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
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Ｌ１１ 正メニスカスレンズ
Ｌ１２ 正メニスカスレンズ
Ｌ１３ 負メニスカスレンズ
Ｌ２１ 正レンズ
Ｌ２２ 負レンズ
Ｌ２３ 負レンズ
Ｌ２４ 正レンズ
Ｌ２５ 正レンズ
Ｌ３１ 正レンズ
１ カメラ
２ 撮影レンズ
３ クイックリターンミラー
４ 焦点板
５ ペンタプリズム
６ 接眼レンズ
７ 撮像素子
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Ｌ１１ 正メニスカスレンズ
Ｌ１２ 正メニスカスレンズ
Ｌ１３ 負メニスカスレンズ
Ｌ２１ 正レンズ
Ｌ２２ 負レンズ
Ｌ２３ 負レンズ
Ｌ２４ 正レンズ
Ｌ２５ 正レンズ
Ｌ３１ 正レンズ
１ カメラ
２ 撮影レンズ
３ クイックリターンミラー
４ 焦点板
５ ペンタプリズム
６ 接眼レンズ
７ 撮像素子
Claims (12)
- 物体側から順に、正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、正の屈折力を有する第３レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系。
2.75 ＜ F1/F2
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、
F1：前記第１レンズ群の焦点距離
F2：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系の焦点距離 - 物体側から順に、正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、正の屈折力を有する第３レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系。
2.75 ＜ F1/F2 ＜ 4.00
但し、
F1：前記第１レンズ群の焦点距離
F2：前記第２レンズ群の焦点距離 - 物体側から順に、正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、正の屈折力を有する第３レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行い、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする光学系。
2.75 ＜ F1/F2
2.2 ＜ F1/ｆ ＜ 2.8
但し、
F1：前記第１レンズ群の焦点距離
F2：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系の焦点距離 - 前記第２レンズ群が以下の条件を満足することを特徴とする請求項３に記載の光学系。
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、
ｆ：前記光学系の焦点距離 - 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に開口絞りがあることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記第１レンズ群は、合焦時に光軸方向に固定していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記第２レンズ群は、接合レンズを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記光学系の各レンズ面は、球面または平面であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学系。
- 前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群より軽いことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学系。
- 請求項１から９のいずれか１項に記載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、正の屈折力を有する第３レンズ群の実質的に３個のレンズ群からなり、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が以下の条件を満足し、
前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔及び前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させて物体への合焦を行うことを特徴とする光学系の合焦方法。
2.75 ＜ F1/F2
0.7 ＜ F2/ｆ ＜ 1.2
但し、
F1：前記第１レンズ群の焦点距離
F2：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ：前記光学系の焦点距離 - 請求項１１に記載の光学系の合焦方法を有することを特徴とする撮像装置。
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- 2008-03-31 JP JP2008092670A patent/JP5292894B2/ja active Active
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