JP7766908B2

JP7766908B2 - インナーフォーカス光学系

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Publication number: JP7766908B2
Application number: JP2021133757A
Authority: JP
Inventors: 武久小山
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2025-11-11
Anticipated expiration: 2041-08-19
Also published as: JP2023028199A

Description

本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズに好適な光学系に関し、オートフォーカスカメラに適したインナーフォーカス方式を採用し、またフォーカスレンズ群を光軸に沿う方向への微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．４と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で８０ｍｍ近辺、中望遠程度の画角を有するインナーフォーカス光学系に関するものである。

中望遠程度の画角の撮影レンズは、標準画角の撮影レンズに対し焦点距離が長いため光学全長が大きくなる傾向がある。また、超望遠レンズに対しては画角が広いため、画角に関する収差補正を行おうとすると望遠比が大きくなる傾向にある。また、中望遠程度の画角の撮影レンズは、ボケを用いた撮影表現ができることを期待するユーザーが多く、大口径比の撮影レンズが望まれている。しかし、大口径比化を行うと入射瞳が大きくなるため球面収差等を補正することが難しくなる。これらより良好な性能を実現しつつ小型化することが課題となる。

また近年台頭しているミラーレス一眼タイプのカメラは動画撮影にも頻繁に使用されるため、そのオートフォーカス方式に、フォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させ続けることで、常にフォーカス駆動方向を判断し続ける形式のインナーフォーカス方式が採用されることが多い。その際、ウオブリング時の像高変化率が大きいと、鑑賞者が画面に映る被写体の倍率変動を認識し、目障りに感じてしまうため、フォーカス変化に対し像高変化率が小さいフォーカス方式を必要としている。

このような要求に対し、特許文献１では、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、開口絞りは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置し、第２レンズ群Ｇ２を像面側へ移動することでフォーカシングを行う大口径レンズにおいて、所定の条件を満足させることで、簡易な構成ながら、動画撮影時のオートフォーカスに対応するため、フォーカスレンズ重量を削減しつつ、フォーカシングによる収差変動が少なく、インナーフォーカス方式を採用する開放Ｆ値１．４程度の明るさにも適応可能で高性能な大口径レンズを開示している。

また特許文献２では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３からなり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動し、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は像面Ｉに対して固定であり、前記第１レンズ群Ｇ１は、絞りＳを含み、所定のレンズ群からなり、前記第３レンズ群Ｇ３は、所定のレンズ群からなり、所定の条件式を満足することでインナーフォーカス光学系と撮像素子との間隔が短く、小型化を実現しており、Ｆナンバーが小さく、光線射出角を抑えることができ、無限遠撮影から近距離撮影において諸収差を良好に補正した、画角が４０～６０°程度のインナーフォーカス光学系を開示している。

また特許文献３では、物体側から順に配置された、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、を備え、前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させてフォーカシングを行うことを開示している。

また特許文献４では、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的になり、第２レンズ群の複数枚あるいは、第２レンズ群Ｇ２全体を、物体側に移動させてフォーカシングを行うことを開示している。

特開２０１３－３３２４号公報特開２０１５－７５５０１号公報特開２０１２－２４２６９０号公報特開２０１５－１４１３８４号公報

しかしながら前記特許文献１に開示されたレンズ系では、フォーカスレンズ群と絞りが隣接しているため、動画撮影時のオートフォーカスのフォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が大きいため、鑑賞者が画面に映る被写体の倍率変動を認識し、目障りに感じてしまう課題がある。

また前記特許文献２では、ＦＮＯが１．８程度のためボケ量が小さく、更なる大口径比化が課題である。さらに、フォーカスレンズ群が接合レンズを含む３枚で構成されているため、大口径比化して微小振動させながらオートフォーカスを行うにはフォーカスレンズ群の軽量化が十分でない。

また特許文献３では、ＦＮＯが１．８程度のためボケ量が小さく、更なる大口径比化が課題である。

また特許文献４では、フォーカス群が複数枚のレンズで構成されているため、微小振動（ウオブリング）させながらオートフォーカスを行うにはフォーカスレンズ群の軽量化が十分でない。

そこで本発明は、以下に示す手段により、フォーカスレンズ群が軽量で、またフォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．４と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で８０ｍｍ近辺、中望遠程度の画角を有するインナーフォーカス光学系を提供する。

上記の課題を解決するため、第１の発明のインナーフォーカス光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力からなる第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とからなり、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３が像側へ移動し、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は像面に対し固定であり、開口絞りＳは第１レンズ群Ｇ１内に配置され、以下の条件を満足することを特徴とする。
（２）０．３５＜ｆ／ｆ２＜２．２２
ただし、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離

第２の発明のインナーフォーカス光学系は、以下の条件を満足することを特徴とする。
（１）０．１２＜ＭＲ＜１．７０
（３）－２．５５＜ｆ／ｆ３＜－０．５２
（４）０．３４＜ｆ／ｆ４＜２．６８
ただし、
ＭＲ：物体距離無限遠時の第２レンズ群以降の合成系の倍率負担
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離

第３の発明のインナーフォーカス光学系は、以下の条件を満足することを特徴とする。
（５）０．１５＜Ｍ４＜１．０
ただし、
Ｍ４：物体距離無限遠時の第４レンズ群Ｇ４の倍率負担

第４の発明のインナーフォーカス光学系は、以下の条件を満足することを特徴とする。
（６）０．３５＜（（Ｍ３×Ｍ４）＾２×（１－Ｍ２＾２））＜２．１８
（７）０．４２＜｜（Ｍ４＾２×（１－Ｍ３＾２））｜＜２．１０
ただし、
Ｍ２：物体距離無限遠時の第２レンズ群Ｇ２の倍率負担
Ｍ３：物体距離無限遠時の第３レンズ群Ｇ３の倍率負担
Ｍ４：物体距離無限遠時の第４レンズ群Ｇ４の倍率負担

第５の発明のインナーフォーカス光学系は、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３が単レンズからなることを特徴とする。

第６の発明のインナーフォーカス光学系は、以下の条件を満足することを特徴とする。
（８）２．０３＜Ｄ／Ｙ＜９．９８
ただし、
Ｄ：絞りから像面までの長さ
Ｙ：最大像高

本発明により、オートフォーカスカメラに適したインナーフォーカス方式を採用し、またフォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．４と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で８０ｍｍ近辺、中望遠程度の画角を有するインナーフォーカス光学系を提供することができる。

本発明の実施例１のインナーフォーカス光学系の撮影距離無限遠におけるレンズ構成図。本発明の実施例１の撮影距離無限遠における縦収差図。本発明の実施例１の撮影倍率０．０２５倍における縦収差図。本発明の実施例１の撮影距離無限遠における横収差図。本発明の実施例１の撮影倍率０．０２５倍における横収差図。本発明の実施例２のインナーフォーカス光学系の撮影距離無限遠におけるレンズ構成図。本発明の実施例２の撮影距離無限遠における縦収差図。本発明の実施例２の撮影倍率０．０２５倍における縦収差図。本発明の実施例２の撮影距離無限遠における横収差図。本発明の実施例２の撮影倍率０．０２５倍における横収差図。本発明の実施例３のインナーフォーカス光学系の撮影距離無限遠におけるレンズ構成図。本発明の実施例３の撮影距離無限遠における縦収差図。本発明の実施例３の撮影倍率０．０２５倍における縦収差図。本発明の実施例３の撮影距離無限遠における横収差図。本発明の実施例３の撮影倍率０．０２５倍における横収差図。

以下、本実施形態のインナーフォーカス光学系について説明する。なお、以下の実施例の説明は本発明の光学系の一例を説明したものであり、本発明はその要旨を逸脱しない範囲において本実施例に限定されるものではない。

本発明のインナーフォーカス光学系は、図１、６、１１に示すレンズ構成図からわかるように、物体側から像側へ順に、正の屈折力からなる第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とからなり、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３が像側へ移動し、開口絞りＳは第１レンズ群Ｇ１内に配置される。

上記構成が必要な理由は以下のとおりである。物体側から順に正正負正の４群を配置し、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３が像側へ移動することにより、フォーカス作用を第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とで分担することで、フォーカスレンズ群を構成するレンズ枚数の増大を抑えながら、フォーカス時の収差変動を抑制することが可能となるため、フォーカス群の軽量化、フォーカシングの高速化、さらにフォーカス群を微少振動（ウオブリング）させることが可能となる。特にフォーカス群の有効径が大きくフォーカス時の収差変動が大きい大口径比の撮像レンズにおいては、フォーカス群の軽量化の効果が顕著になる

また、フォーカス時の像面湾曲と球面収差の変動を第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３、あるいは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２で打ち消し合うようにすることが可能となる。したがって、フォーカス群を構成するレンズ枚数を抑えつつ、収差を良好に補正することができる。

また、フォーカスレンズ群の像側にレンズ群を配置することでフォーカスレンズ群までの残存収差の補正を効果的に行うことが可能となる。

また、絞りの位置を第１レンズ群Ｇ１内に配置することにより、フォーカスレンズ群を光軸に沿う方向へ微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率を小さくすることが可能となる。

これらより、フォーカスレンズ群を光軸に沿う方向への微少振動（ウオブリング）させた際の像高変化率が小さく、Ｆ値が１．４と明るく、３５ｍｍ判換算焦点距離で８０ｍｍ近辺、中望遠程度の画角を有するインナーフォーカス光学系の提供が可能となる。

さらに、本実施形態のインナーフォーカス光学系は以下の条件式を満足することが好ましい。
（１）０．１２＜ＭＲ＜１．７０
（２）０．３５＜ｆ／ｆ２＜２．２２
（３）－２．５５＜ｆ／ｆ３＜－０．５２
（４）０．３４＜ｆ／ｆ４＜２．６８
ただし、
ＭＲ：物体距離無限遠時の第２レンズ群以降の合成系の倍率負担
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離

条件式（１）において、物体距離無限遠時の第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の倍率負担を適切に規定することで、フォーカス時の収差変動を抑えつつ全系の大型化を抑制することが可能となる。

条件式（１）の下限を超え、物体距離無限遠時の第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の倍率が小さくなると、第１レンズ群Ｇ１の残存収差が第２レンズ群Ｇ２以降の合成系で縮小されるが、第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の残存収差も小さくしなければ、全系の収差が小さくできないため、第２レンズ群Ｇ２以降の屈折力を小さくするか、第２レンズ群Ｇ２以降の構成枚数を増やし収差補正能力を上げる必要がある。本発明は第２レンズ群Ｇ２以降の第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３をフォーカスレンズ群としているので、第２レンズ群Ｇ２以降の屈折力が小さくなると、フォーカシングに必要な第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなる。そのためフォーカシングに必要な空気間隔が不足し、そのスペースを確保しようとすると、光学系全長が長くなり好ましくない。また、第２レンズ群Ｇ２以降の構成枚数が増えるとフォーカスレンズ群の軽量化が困難となる。

一方、条件式（１）の上限を超え、物体距離無限遠時の第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の倍率が大きくなると、全系のコンパクト化には有利になるが、第１レンズ群Ｇ１の残存収差が第２レンズ群Ｇ２以降の合成系で拡大され、それらを相殺するためには第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の残存収差を発生させる方向で補完しなければならない。その場合フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３のフォーカス時の収差変動を抑制することが困難になる。

なお、条件式（１）について、望ましくはその下限値を０．１７に、また上限値を１．２７に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

条件式（２）は、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２と全系の焦点距離の比を適切に規定することで、フォーカス時の収差変動を抑えることが可能となる。

条件式（２）の下限を超え第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が小さくなると、フォーカス時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、光学系全長が大きくなる。またウオブリング時の振幅量を大きくしなければならず、アクチュエータへの負荷がかかるため好ましくない。

一方、条件式（２）の上限を超え第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が大きくなると、フォーカス時の第３レンズ群Ｇ３の移動量が小さくなり、スペース的には有利になるが、フォーカス時の球面収差と非点収差の変動を同時に補正することが困難になる。

なお、条件式（２）について、望ましくはその下限値を０．４６に、また上限値を２．２２に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

条件式（３）において、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３と無限遠合焦時の全系の焦点距離の比を適切に規定することで、フォーカス時の収差変動を抑えることが可能となる。

条件式（３）の下限を超え、第３レンズ群Ｇ３の負の屈折力が大きくなると、フォーカス時の第３レンズ群Ｇ３の移動量が小さくなり、スペース的には有利になるが、フォーカス時の球面収差と非点収差の変動を同時に補正することが困難になる。

一方、条件式（３）の上限を超え、第３レンズ群Ｇ３の負の屈折力が小さくなると、フォーカス時の第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなり、光学系全長が大きくなる。またウオブリング時の振幅量を大きくしなければならず、アクチュエータへの負荷がかかるため好ましくない。

なお、条件式（３）について、望ましくはその下限値を－１．９１に、また上限値を－０．６９に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

条件式（４）は、第４レンズ群Ｇ４と全系の焦点距離の比を適切に規定することにより、フォーカスレンズ群までの残存収差を補正し、全系としての性能を高めることが可能となる。また第４レンズ群Ｇ４自身の残存収差を少なくするためには、第４レンズ群Ｇ４自身の屈折力を弱くする必要がある。

条件式（４）の下限を超え、第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力が小さくなると、第４レンズ群Ｇ４の結像倍率が大きくなるため、フォーカスレンズ群までの残像収差の縮小効果が小さくなるため、高性能化が困難になる。

一方、条件式（４）の上限を超え、第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力が大きくなると、第４レンズ群Ｇ４の結像倍率は縮小方向となり、収差補正がしやすくなるが、全系が大型化するので好ましくない。

なお、条件式（４）について、望ましくはその下限値を０．４５に、また上限値を２．０１に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

さらに本発明のインナーフォーカス光学系は、以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（５）０．１５＜Ｍ４＜１．０
ただし、
Ｍ４：物体距離無限遠時の第４レンズ群Ｇ４の倍率負担

条件式（５）は第４レンズ群Ｇ４の結像倍率を規定する。本発明のインナーフォーカス光学系は最終レンズ群である第４レンズ群Ｇ４の結像倍率を縮小系にすることにより、フォーカスレンズ群までの残存収差を増倍させず、全系としての性能を高めることが可能となる。

条件式（５）の下限を超え、第４レンズ群Ｇ４の結像倍率が小さくなると、フォーカス群までの残存収差は縮小されるが、全系が大型化し好ましくない。

一方、条件式（５）の上限を超え、第４レンズ群Ｇ４の結像倍率が１を超えると、フォーカスレンズ群までの残存収差が拡大するため、その収差を補正することが困難になる。

なお、条件式（５）について、望ましくはその下限値を０．２１に、また上限値を０．９４に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

さらに本発明のインナーフォーカス光学系は、以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（６）０．３５＜（（Ｍ３×Ｍ４）＾２×（１－Ｍ２＾２））＜２．１８
（７）０．４２＜｜（Ｍ４＾２×（１－Ｍ３＾２））｜＜２．１０
ただし、
Ｍ２：物体距離無限遠時の第２レンズ群Ｇ２の倍率負担
Ｍ３：物体距離無限遠時の第３レンズ群Ｇ３の倍率負担
Ｍ４：物体距離無限遠時の第４レンズ群Ｇ４の倍率負担

条件式（６）（７）は第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３がフォーカス時に移動した時の結像面の敏感度を規定する。この値を適切に規定することにより、オートフォーカスの際の合焦範囲内にフォーカスレンズ群を精度良く駆動制御することが可能となる。

条件式（６）（７）の下限を超えフォーカス時に移動した時の結像面の敏感度が小さくなると、フォーカスレンズ群の移動量が多くなるため、ウオブリングによるフォーカスレンズ群の主光線高の変動が大きくなり、像高変動を抑制する効果は弱くなり、ウオブリング時の像高変動を抑えることが困難になる。

一方、条件式（６）（７）の上限を超え、フォーカス時に移動した時の結像面の敏感度が大きくなると、フォーカスレンズ群の移動量が少なくなるため、フォーカスレンズ群の微少な動きで結像面が大きく動き、オートフォーカスの際の合焦範囲内にフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３を駆動制御することが困難になる。

なお、条件式（６）について、望ましくはその下限値を０．４７に、また上限値を１．６３に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

また、条件式（７）について、望ましくはその下限値を０．５６に、また上限値を１．５８に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

さらに本発明のインナーフォーカス光学系では、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３が単レンズからなることが望ましい。これによりフォーカス群を軽量化することができ、フォーカス駆動用のアクチュエータの小型化ひいては製品サイズの小型化が可能となる。

さらに本発明のインナーフォーカス光学系では、以下に示す条件式を満足することが望ましい。
（８）２．０３＜Ｄ／Ｙ＜９．９８
ただし、
Ｄ：開口絞りＳから像面までの長さ
Ｙ：最大像高

条件式（８）は開口絞りＳから像面までの長さと最大像高の比を適切に規定することでウオブリング時の像高変動を抑制することが可能となる。

条件式（８）の下限値を超え、開口絞りＳから像面までの長さと最大像高の比が小さくなると、軸外像面への入射角が大きくなるためウオブリング時のフォーカスレンズ群主光線高の変動が大きくなるため、ウオブリング時の像高変動を抑制することが困難になる。

一方、条件式（８）の上限を超え、開口絞りＳから像面までの長さと最大像高の比が大きくなると、全系光学系大きくなり好ましくない。

なお、条件式（８）について、望ましくはその下限値を２．７０に、また上限値を７．４８に限定することで、前述の効果をより確実にすることができる。

本発明のインナーフォーカス光学系では、以下の構成を伴うことがより効果的である。

本発明のインナーフォーカス光学系では、第３レンズ群を単レンズで構成しているが、接合レンズあるいは回折光学面、メタレンズ構造面にてフォーカスレンズ群を色消し、あるいは非球面効果を持たせることにより、フォーカス移動による色収差、球面収差、コマ収差、非点収差の変動を抑制することも可能である。

また、フォーカス時の微小振動（ウオブリング）は、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３のどちらかのみ、あるいは両方を使用させてもよい。

次に、本発明のインナーフォーカス光学系に係る実施例のレンズ構成について説明する。尚、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。

さらに、各実施例の具体的な数値データを示す。

［面データ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面又は開口絞りの番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは各面の間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数を示している。

面番号に付した＊（アスタリスク）は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、ＢＦはバックフォーカスを表している。

面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りが位置していることを示している。平面又は開口絞りに対する曲率半径には∞（無限大）を記入している。

［非球面データ］には、［面データ］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数値を示している。非球面の形状は、非球面の形状は、光軸に直行する方向への光軸からの変位をｙ、非球面と光軸の交点から光軸方向への変位（サグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫ、４、６、８、１０、１２次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２と置くとき、非球面の座標が以下の式で表されるものとする。

［各種データ］には、撮影距離がＩＮＦのときの焦点距離等の値を示している。

［可変間隔データ］には、撮影距離がＩＮＦと所定の撮影倍率のときの可変面間隔及びＢＦの値を示している。

［レンズ群データ］には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号及び群全体の合成焦点距離を示している。

なお、以下の全ての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄ、その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小とにおい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、これらの各実施例における条件式の対応値の一覧を示す。

また、各実施例に対応する収差図において、ｄ、ｇ、Ｃはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線を表しており、△Ｓ、△Ｍはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。

図１は、本発明の実施例１のインナーフォーカス光学系のレンズ構成図である。

図１のインナーフォーカス光学系のレンズ構成は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズと、両凹レンズと、開口絞りＳと、両凹レンズと両凸レンズと両凹レンズとの３枚接合レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズで構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成され、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り無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズで構成され、第３レンズ群Ｇ３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フォーカシングを行っている。

第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズで構成される。

光学フィルターＦＬは第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に配置されている。

続いて、以下に実施例１に係るインナーフォーカス光学系の諸元値を示す。

数値実施例１
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 120.5691 2.7553 1.55032 75.50
2 -160.0471 0.1500
3 40.0090 2.7597 1.90043 37.37
4 115.3070 0.1500
5 33.3087 0.8000 1.48749 70.44
6 16.3755 1.1266
7 21.2919 4.4262 1.90043 37.37
8 -73.1406 0.8000 1.77047 29.74
9 25.4133 2.0292
10 -559.0017 0.8000 1.62004 36.30
11 23.7047 3.5717
12(絞り） ∞ 3.1340
13 -17.2091 0.8000 1.77047 29.74
14 31.1532 4.5715 1.90043 37.37
15 -31.5060 0.8000 1.77047 29.74
16 377.4273 0.1500
17 158.6725 4.4020 1.91082 35.25
18* -24.7088 (d18)
19 26.5658 3.1627 1.55032 75.50
20 344.4305 (d20)
21 188.1893 0.8000 1.73037 32.23
22 20.8196 (d22)
23 36.1011 5.1756 1.77250 49.62
24 -47.5836 10.0000
25 ∞ 4.2000 1.51680 64.20
26 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
18面
K 0.00000
A4 8.06818E-06
A6 1.12593E-08
A8 -8.13920E-11
A10 8.42745E-13
A12 -2.38508E-15

[各種データ]
INF
焦点距離 36.00
Fナンバー 1.47
全画角2ω 34.12
像高Y 11.15
レンズ全長 75.00

[可変間隔データ]
INF 撮影倍率0.025
d0 ∞ 1424.1817
d18 6.0000 5.0929
d20 1.5000 2.7048
d22 6.5000 6.2024
BF 4.4354 4.4359

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 74.48
G2 19 52.12
G3 21 -32.12
G4 23 27.31

図６は、本発明の実施例２のインナーフォーカス光学系のレンズ構成図である。

図６のインナーフォーカス光学系のレンズ構成は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、開口絞りＳと、両凹レンズと像側の面が非球面の両凸レンズとの接合レンズで構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズで構成され、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り無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。

第３レンズ群Ｇ３は、両面が非球面で物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズで構成され、第３レンズ群Ｇ３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フォーカシングを行っている。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成される。

続いて、以下に実施例２に係るインナーフォーカス光学系の諸元値を示す。

数値実施例２
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 32.1532 4.1154 1.91082 35.25
2 196.6499 0.1500
3 18.5015 5.5525 1.90043 37.37
4 -114.3549 0.8000 1.85883 30.00
5 17.6043 1.2790
6 30.1018 0.8000 1.77047 29.74
7 11.0560 4.7326
8(絞り） ∞ 2.4513
9 -17.5117 0.8000 1.77047 29.74
10 17.0425 4.6641 1.90043 37.37
11* -28.3196 (d11)
12 37.4218 4.7844 1.55032 75.50
13 -20.2599 (d13)
14* 119.5082 0.8000 1.73037 32.23
15* 17.6771 (d15)
16 23.0350 6.1656 2.00100 29.13
17 130.2240 5.0000
18 ∞ 4.2000 1.51680 64.20
19 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
11面 14面 15面
K 0.00000 0.00000 0.00000
A4 3.40568E-05 6.42803E-05 5.90694E-05
A6 3.08896E-07 -1.08764E-06 -9.89901E-07
A8 -7.42785E-09 6.82573E-09 5.65140E-09
A10 1.27712E-10 -2.59845E-11 -1.95966E-11
A12 -6.83440E-13 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF
焦点距離 36.35
Fナンバー 1.47
全画角2ω 33.89
像高Y 11.15
レンズ全長 63.00

[可変間隔データ]
INF 撮影倍率0.025
d0 ∞ 1436.0578
d11 6.0000 5.5564
d13 1.5000 2.4094
d15 6.5000 6.0342
BF 2.7052 2.7052

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 145.94
G2 12 24.61
G3 14 -28.50
G4 16 27.18

図１１は、本発明の実施例３のインナーフォーカス光学系のレンズ構成図である。

図１１のインナーフォーカス光学系のレンズ構成は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凹レンズと、開口絞りＳと、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズと、両凸レンズと、像側の面が非球面で物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側の面が非球面の両凸レンズで構成され、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り無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。

第４レンズ群Ｇ４は、両面が非球面の両凸レンズで構成される。

続いて、以下に実施例３に係るインナーフォーカス光学系の諸元値を示す。

数値実施例３
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1 47.5338 3.2953 1.90043 37.37
2 -429.6719 0.1500
3 18.5134 4.0120 1.55032 75.50
4 50.8495 1.5531
5 -255.8993 0.8000 1.51742 52.15
6 11.0483 6.0180
7(絞り） ∞ 2.3142
8 -29.9203 0.8000 1.84666 23.78
9 14.7655 6.1342 1.90043 37.37
10 -37.1918 0.1500
11 67.9153 2.2650 1.55032 75.50
12 -3354.3128 0.1500
13 32.0044 2.8898 2.00100 29.13
14* 64.4464 (d14)
15* 49.0969 1.7162 1.91082 35.25
16 -895.2742 (d16)
17* 330.0774 0.8000 1.54072 47.20
18* 17.6336 (d18)
19* 102.5653 3.4432 1.71700 47.98
20* -58.5246 5.0000
21 ∞ 4.2000 1.51680 64.20
22 ∞ (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
14面 15面 17面
K 0.00000 0.00000 0.00000
A4 -5.28920E-05 -6.36770E-05 2.35364E-04
A6 2.55507E-08 -9.74129E-08 -5.48571E-06
A8 -1.23773E-09 3.58410E-10 4.01858E-08
A10 1.15308E-11 -2.13257E-12 -1.34014E-10
A12 -2.90590E-14 0.00000E+00 0.00000E+00
18面 19面 20面
K 0.00000 0.00000 0.00000
A4 3.35086E-04 1.18780E-04 7.06915E-05
A6 -4.79892E-06 2.11642E-07 -8.97179E-08
A8 2.68316E-08 -4.34359E-09 -4.47334E-10
A10 -4.73857E-11 6.26844E-12 -9.00860E-12
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
INF
焦点距離 35.63
Fナンバー 1.46
全画角2ω 34.27
像高Y 11.15
レンズ全長 61.00

[可変間隔データ]
INF 撮影倍率0.025
d0 ∞ 1405.3305
d14 4.0000 3.7000
d16 1.5000 2.3987
d18 5.2170 4.6183
BF 4.5919 4.5919

[レンズ群データ]
群始面焦点距離
G1 1 42.02
G2 15 51.15
G3 17 -34.48
G4 19 52.44

実施例対応値
実施例1 実施例2 実施例3
(1) 0.48 0.25 0.85
(2) 0.69 1.48 0.70
(3) -1.12 -1.28 -1.03
(4) 1.32 1.34 0.68
(5) 0.31 0.48 0.75
(6) 0.71 1.09 0.90
(7) 0.85 0.92 1.05
(8) 4.99 4.09 4.05

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｇ４第４レンズ群
Ｓ開口絞り
ＦＬ光学フィルター
Ｉ像面

Claims

物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とからなり、無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングをする際、第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３が像側へ移動し、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は像面に対し固定であり、開口絞りＳは第１レンズ群Ｇ１内に配置され、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光学系。
（２）０．３５＜ｆ／ｆ２＜２．２２
ただし、
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２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光学系。
（１）０．１２＜ＭＲ＜１．７０
（３）－２．５５＜ｆ／ｆ３＜－０．５２
（４）０．３４＜ｆ／ｆ４＜２．６８
ただし、
ＭＲ：物体距離無限遠時の第２レンズ群以降の合成系の倍率負担
ｆ：全系の無限遠合焦状態での焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４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または２に記載のインナーフォーカス光学系。
（５）０．１５＜Ｍ４＜１．０
ただし、
Ｍ４：物体距離無限遠時の第４レンズ群Ｇ４の倍率負担
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインナーフォーカス光学系。
（６）０．３５＜（（Ｍ３×Ｍ４）＾２×（１－Ｍ２＾２））＜２．１８
（７）０．４２＜｜（Ｍ４＾２×（１－Ｍ３＾２））｜＜２．１０
ただし、
Ｍ２：物体距離無限遠時の第２レンズ群Ｇ２の倍率負担
Ｍ３：物体距離無限遠時の第３レンズ群Ｇ３の倍率負担
Ｍ４：物体距離無限遠時の第４レンズ群Ｇ４の倍率負担
正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３が単レンズからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインナーフォーカス光学系。
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインナーフォーカス光学系。
（８）２．０３＜Ｄ／Ｙ＜９．９８
ただし、
Ｄ：絞りから像面までの長さ
Ｙ：最大像高