2017-167327 インナーフォーカス光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-167327(P2017-167327A)

(43)【公開日】2017年9月21日

(54)【発明の名称】インナーフォーカス光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20170825BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20170825BHJP

   G02B 7/36 20060101ALI20170825BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20170825BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/04

   G02B13/18

   G02B7/36

   G03B13/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-52355(P2016-52355)

(22)【出願日】2016年3月16日

(71)【出願人】

【識別番号】000131326

【氏名又は名称】株式会社シグマ

(72)【発明者】

【氏名】日比野 正和

【テーマコード（参考）】

2H011

2H087

2H151

【Ｆターム（参考）】

2H011BA39

2H087KA01

2H087LA03

2H087MA07

2H087PA11

2H087PA12

2H087PA20

2H087PB14

2H087PB15

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA12

2H087QA14

2H087QA17

2H087QA22

2H087QA26

2H087QA37

2H087QA41

2H087QA46

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA43

2H151BA63

2H151EB12

(57)【要約】

【課題】
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な振動（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２４ｍｍ相当の画角を有するインナーフォーカス光学系を提供する。
【解決手段】
物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りと、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、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３レンズ群Ｇ３が物体側方向へ移動するインナーフォーカス光学系とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りと、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、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３レンズ群Ｇ３が物体側方向へ移動し、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光学系。
（１）−２．８＜ｆ１／ｆ＜−０．６
（２）３．１＜ｆ３／ｆ＜１３．５
（３）−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−０．７
ただし
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
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、

【請求項2】

下記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。
（４）−７．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−２．７
ＦｃＥｎｔｐ： 無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置
ｈ ：無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高

【請求項3】

前記第４レンズ群Ｇ４は正レンズと負レンズを含み、下記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）−０．０５＜ｆ／ｆ４＜０．１０
（６）１０＜νｐ−νｎ＜８０
ただし
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
νｐ：第４レンズ群Ｇ４の正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
νｎ：第４レンズ群Ｇ４の負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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な振動（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２４ｍｍ相当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。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルスチルカメラを使用しての動画撮影は一般的になっている。動画撮影における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方法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。

【0003】

さらに近年、デジタルスチルカメラの動画撮影においては、静粛且つ高速なフォーカス機構が求められている。フォーカス駆動を行うアクチュエータは、フォーカスレンズ群が大きく重い場合では、その出力に余裕が無い状況で駆動せざるを得ず、結果、騒音が大きくなることがわかっている。そのため、フォーカスレンズ群の軽量化が課題となる。

【0004】

さらに近年、デジタルスチルカメラの動画撮影機能の向上により、より高い解像度で記録を行うことが可能になってきている。そのため、フォーカス変化に対する像高変化率をより小さくすることが求められ、またより高いフォーカス停止精度が求められる。

【0005】

３５ｍｍ判換算焦点距離で２４ｍｍ相当の画角を有する結像光学系で、軽量なレンズ群でフォーカス可能なインナーフォーカスまたはリアフォーカスの結像光学系としては例えば以下の特許文献が挙げられる。

【0006】

特許文献１に記載された結像光学系は、フォーカスレンズ群を凸レンズ一枚で構成し、軽量化をはかることで静音化と合焦精度の確保の向上がしやすくなっている。

【0007】

また特許文献２に記載された結像光学系は、３５ｍｍ判換算焦点距離で２４ｍｍ相当の画角とＦ１．０程度のＦ値を有している。

【0008】

また、特許文献３に記載された結像光学系は、フォーカスレンズ群を凸レンズ一枚で構成し軽量化をはかることで静音化と合焦精度の確保の向上がしやすくなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１１−２０９３７７号公報

【特許文献2】特開２０１４−０３２２３１号公報

【特許文献3】国際公開ＷＯ２０１４／０１３６４８Ａ１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

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、Ｆ値が２．０程度の実施例しか開示されておらず、この構成からＦ１．４程度を達成することは困難である。

【0011】

また、前記特許文献２に開示されたレンズ系では、実施例においてフォーカスレンズ群が４枚のレンズで構成されているために重量が重く、十分に静粛なフォーカシングを行い、高いフォーカス停止精度を得ることが困難である。

【0012】

また、前記特許文献３に開示されたレンズ系では、イメージサークルに対してレンズ全長が大きいため、大型の撮像素子にスケーリングした場合にレンズ全長が大きくなってしまう課題がある。

【0013】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、軽量なレンズ群でフォーカシングを行いながら、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２４ｍｍ相当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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

そこで、上記課題を解決するため、第１の発明は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りと、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、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３レンズ群Ｇ３が物体側方向へ移動し、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光学系とした。
（１）−２．８＜ｆ１／ｆ＜−０．６
（２）３．１＜ｆ３／ｆ＜１３．５
（３）−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−０．７
ただし
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
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

【0015】

第２の発明は、下記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とした。
（４）−７．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−２．７
ＦｃＥｎｔｐ： 無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置
ｈ ：無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高

【0016】

第３の発明は、前記第４レンズ群Ｇ４は正レンズと負レンズを含み、下記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とした。
（５）−０．０５＜ｆ／ｆ４＜０．１０
（６）１０＜νｐ−νｎ＜８０
ただし
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
νｐ：第４レンズ群Ｇ４の正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
νｎ：第４レンズ群Ｇ４の負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均

【発明の効果】

【0017】

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の微少な振動（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２４ｍｍ相当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出来る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】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。

【図2】本発明の実施例１の撮影距離無限遠における縦収差図。

【図3】本発明の実施例１の撮影倍率４０倍における縦収差図。

【図4】本発明の実施例１の撮影距離２００ｍｍにおける縦収差図。

【図5】本発明の実施例１の撮影距離無限遠における横収差図。

【図6】本発明の実施例１の撮影倍率４０倍における横収差図。

【図7】本発明の実施例１の撮影距離２００ｍｍにおける横収差図。

【図8】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。

【図9】本発明の実施例２の撮影距離無限遠における縦収差図。

【図10】本発明の実施例２の撮影倍率４０倍における縦収差図。

【図11】本発明の実施例２の撮影距離２００ｍｍにおける縦収差図。

【図12】本発明の実施例２の撮影距離無限遠における横収差図。

【図13】本発明の実施例２の撮影倍率４０倍における横収差図。

【図14】本発明の実施例２の撮影距離２００ｍｍにおける横収差図。

【図15】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。

【図16】本発明の実施例３の撮影距離無限遠における縦収差図。

【図17】本発明の実施例３の撮影倍率４０倍における縦収差図。

【図18】本発明の実施例３の撮影距離２００ｍｍにおける縦収差図。

【図19】本発明の実施例３の撮影距離無限遠における横収差図。

【図20】本発明の実施例３の撮影倍率４０倍における横収差図。

【図21】本発明の実施例３の撮影距離２００ｍｍにおける横収差図。

【図22】本発明の実施例４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。

【図23】本発明の実施例４の撮影距離無限遠における縦収差図。

【図24】本発明の実施例４の撮影倍率４０倍における縦収差図。

【図25】本発明の実施例４の撮影距離２００ｍｍにおける縦収差図。

【図26】本発明の実施例４の撮影距離無限遠における横収差図。

【図27】本発明の実施例４の撮影倍率４０倍における横収差図。

【図28】本発明の実施例４の撮影距離２００ｍｍにおける横収差図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明のインナーフォーカス光学系は、図１、８、１５、２２に示すレンズ構成図からわかるように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りと、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、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３レンズ群Ｇ３が物体側方向へ移動する構成となっている。

【0020】

上記構成が必要な理由は以下のとおりである。すなわち、レンズ第１面に入射する軸外主光線の光軸に対しての角度を負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１で小さくして絞り面に射出し、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２でさらに緩やかすることによりフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３に入射する軸外主光線の角度を小さくすることが可能であり、像高変化率の縮小に寄与する。

【0021】

また、撮像素子への入射角が大きくなるとシェーディングが問題となってくるので、軸外光束の射出角が小さくなる光学系が求められている。

【0022】

前述のようにフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３に入射する軸外主光線の光軸に対しての角度が小さいため、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力を大きくしなくても、撮像素子へ届く軸外主光線の入射角を小さくすることが可能になる。したがって、正の屈折力の小さい軽量なレンズでフォーカスを行うことが可能になる。

【0023】

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）−２．８＜ｆ１／ｆ＜−０．６
（２）３．１＜ｆ３／ｆ＜１３．５
（３）−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−０．７
ただし
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
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

【0024】

上記のように本発明のインナーフォーカス光学系は、ウオブリングによるオートフォーカスが可能であることを前提にしている。すなわちウオブリングの際の像高変化率が小さい形式としている。ウオブリングの際の像高変化率が小さくするには、ウオブリングによるフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の主光線高の変動を小さくすればよく、無限遠合焦時の、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の物体側の面から第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置までの距離を大きくすればよい。

【0025】

ウオブリングによる像高変動はウオブリングによる歪曲収差の変動で表すことができる。松居吉哉著、レンズ設計法、共立出版Ｐ８８によれば、３次の歪曲収差係数Ｖは以下の式で表される。
Ｖ＝Ｊ・ＩＶ
これを展開すると以下になり、３次の歪曲収差係数Ｖは近軸主光線高Ｈ’の３乗に比例する。
参考式（１）
Ｖ＝（（Ｈ’・Ｑ’）^３／（Ｈ・Ｑ））・Ｈ^２・Δ（１／（ｎ・ｓ））＋Ｐ・（Ｈ’・Ｑ’）／（Ｈ・Ｑ）

【0026】

これよりウオブリングによる歪曲収差の変動を少なくするには、ウオブリングによるフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の主光線高の変動を少なくすればよい。ここで物体距離無限遠時の第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした、第２レンズ群Ｇ２による絞りの像位置、およびフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の倍率負担、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３より後方のレンズ群である第４レンズ群Ｇ４の倍率負担、および物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３における主光線高から、ウオブリングによるフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の主光線高の変動Δｈは以下の式で表される。
参考式（２）
Δｈ＝ｈ’−ｈ＝ｈ・Δｓ／（ＦｃＥｎｔｐ×Ｍ４^２×（１−Ｍ３^２））
ただし、
ＦｃＥｎｔｐ：物体距離無限遠時の第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした、第２レンズ群Ｇ２による絞りの像位置
Δｓ：ウオブリング時の像面移動量
ｈ：物体距離無限遠時のフォーカスレンズ群における主光線高
ｈ’：ウオブリング時のフォーカスレンズ群における主光線高
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

【0027】

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１と無限遠合焦時の全系の焦点距離の比について規定するものである。

【0028】

条件式（１）の上限を超え第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が大きくなると、第１レンズ群Ｇ１内の凹面の曲率がさらに大きくなり正の球面収差の発生要因となる。また第２レンズ群Ｇ２への軸上光線の入射角および光線高が大きくなるため高次収差の発生要因となり、収差補正が困難になる。

【0029】

条件式（１）の下限を超え第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が小さくなると、全系の後側主点位置が物体側に移動するため撮像素子とレンズの最も像側のレンズ面の間隔を十分に確保できない。

【0030】

尚、条件式（１）について、望ましくはその下限値を−２．２に、また、さらには上限値を−０．７とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0031】

条件式（２）は、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について規定するものである。

【0032】

条件式（２）の上限を超え第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が相対的に小さくなると、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。

【0033】

条件式（２）の下限を超え第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が相対的に大きくなると、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。

【0034】

尚、条件式（２）について、望ましくはその下限値を３．９に、また、さらには上限値を１０．８とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0035】

条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離の比について規定するものである。

【0036】

条件式（３）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、あるいは第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が小さくなると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成系の後側主点位置が物体側に移動するため、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面と第２レンズＧ２の像側の面の間隔を十分に確保できない。

【0037】

条件式（３）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、あるいは第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が大きくなると、絞り前後の屈折力配置の非対称性が大きくなり、負のディストーションが大きくなってしまう。また第２レンズ群Ｇ２への軸上光線の入射角および光線高が大きくなるため高次収差の発生要因となり、収差補正が困難になる。

【0038】

尚、条件式（３）について、望ましくはその下限値を−２．１に、また、さらには上限値を−０.９とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0039】

さらに、本発明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。
（４）−７．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−２．７
ＦｃＥｎｔｐ： 無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置
ｈ ：無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高

【0040】

条件式（４）は、無限遠合焦状態での、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置と無限遠合焦状態での第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高の比について規定するものである。

【0041】

条件式（４）の上限を超え、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置が物体側にあり距離が短くなる、あるいは第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高が大きくなると、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。

【0042】

条件式（４）の下限を超え、第３レンズ群Ｇ３の物体側の面を基準とした第２レンズ群Ｇ２による開口絞りの結像位置が物体側にあり距離が長くなる、あるいは第３レンズ群Ｇ３の物体側の面頂に接する光軸と垂直な平面における最大画角光線の主光線高が小さくなると、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が大きくなるため、大口径化時の球面収差とコマ収差の補正が困難になる。または、絞りが物体側に移動するため、第１レンズ群Ｇ１の配置に必要なスペースを確保するのが困難となり全長の短縮が困難となる。

【0043】

尚、条件式（４）について、望ましくはその下限値を−５．６に、また、さらには上限値を−２．９とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0044】

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。
（５）−０．０５＜ｆ／ｆ４＜０．１０
（６）１０＜νｐ−νｎ＜８０
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
νｐ：第４レンズ群Ｇ４の正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
νｎ：第４レンズ群Ｇ４の負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均

【0045】

本発明のインナーフォーカス光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りと、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を有するため、絞り前後の屈折力配置の非対称性による倍率色収差が発生してしまう。そこで、軸外光線の主光線高が大きい第４レンズ群Ｇ４の屈折力と硝材を適切に選択して、倍率色収差を補正するのが効果的である。

【0046】

条件式（５）は全系の無限遠合焦状態での焦点距離と第４レンズ群Ｇ４の焦点距離の比に関して規定するものである。

【0047】

条件式（５）の上限を超え、第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力が相対的に大きくなると、絞り前後の屈折力配置の非対称性による倍率色収差を補正するのが困難になる。

【0048】

条件式（５）の下限を超え、第４レンズ群Ｇ４の負の屈折力が相対的に大きくなると、第２レンズ群Ｇ２とフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を通る軸上光線の光線高が高くなるため、高次収差の発生要因となり収差補正が困難になる。

【0049】

尚、条件式（５）について、望ましくはその下限値を−０．０４に、また、さらには上限値を０．０７とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0050】

条件式（６）は第４レンズ群Ｇ４の正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均と第４レンズ群Ｇ４の負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均の差に関して規定するものである。

【0051】

条件式（６）の上限を超え、第４レンズ群Ｇ４の正レンズのアッベ数の平均と第４レンズ群Ｇ４の負レンズのアッベ数の平均の差が大きくなると、第４レンズ群Ｇ４による色収差の発生が大きくなりすぎる。

【0052】

条件式（６）の下限を超え、第４レンズ群Ｇ４の正レンズのアッベ数の平均と第４レンズ群Ｇ４の負レンズのアッベ数の平均の差が小さくなると、絞り前後の屈折力配置の非対称性による倍率色収差を補正するのが困難になる。

【0053】

尚、条件式（６）について、望ましくはその下限値を１３に、また、さらには上限値を７５とすることで、前述の効果をより確実にすることができる。

【0054】

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。

【0055】

本発明のインナーフォーカス光学系では、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を単レンズで構成しているが、フォーカス駆動するアクチュエータのトルクに余裕があれば、接合レンズにてフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３を色消しにし、フォーカス移動による色収差の変動を抑制することも可能である。

【0056】

次に、本発明のインナーフォーカス光学系に係る各実施例のレンズ構成と具体的な数値データについて説明する。
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。

【0057】

［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λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数、有効径はレンズ有効径を示す。またＢＦはバックフォーカスを表す。

【0058】

面番号を付した（開口絞り）には、平面または開口絞りに対する曲率半径∞（無限大）を記入している。

【0059】

［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、光軸に直交する方向への変位を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、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わされるものとする。

【0060】

［各種データ］には、焦点距離等の値を示している。

【0061】

［可変間隔データ］には、各撮影距離状態における可変間隔及びＢＦ（バックフォーカス）の値を示している。

【0062】

［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。

【0063】

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。

【0064】

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、ΔＳ、ΔＭ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。

【0065】

さらに図１、８、１５、２２に示すレンズ構成図において、Ｓは開口絞り、Ｉは像面、Ｆは光学フィルター、中心を通る一点鎖線は光軸である。また、図１、１５、２２に示すレンズ構成図において、ＦＳはフレアカット絞りである。

【実施例1】

【0066】

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。実施例１のインナーフォーカス光学系のレンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

【0067】

第１レンズ群Ｇ１は全体で負の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、物体側に凸面を向け物体側面が所定の非球面形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズである第３レンズと、両凹形状の負の屈折力を有する第４レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第５レンズとを貼り合わせた接合レンズと、フレアカット絞りと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズからなる。

【0068】

第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第７レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第８レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第９レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１０レンズを貼り合わせた接合レンズと物体側に凹面を向け像側面が所定の非球面形状を有し正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１１レンズからなる。

【0069】

第３レンズ群Ｇ３は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１２レンズからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、かかる第３レンズ群Ｇ３が物体側へ移動する。

【0070】

第４レンズ群Ｇ４は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１３レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第１４レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１５レンズを貼り合わせた接合レンズからなる

【0071】

光学フィルターＦは、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に配置されている。

【0072】

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 有効径
物面 ∞ (d0)
1 89.5300 4.3200 1.51680 64.20 41.02
2 522.2000 0.6800 38.02
3 32.0000 1.4000 1.70154 41.15 28.14
4 12.1800 3.9300 20.86
5* 23.4500 1.0000 1.58913 61.25 20.17
6 12.4000 6.4100 17.69
7 -22.3000 1.0000 1.43700 95.10 16.90
8 64.9600 2.7400 1.80610 33.27 16.23
9 -64.9600 1.0000 15.84
10(フレアカット） ∞ 8.8500 14.90
11 -13.0200 1.4000 1.60342 38.01 16.79
12 -18.5600 0.8500 18.57
13(絞り) ∞ 1.0000 21.10
14 57.7700 5.6100 1.83481 42.72 22.77
15 -29.2200 0.1500 23.18
16 -51.4800 0.8000 1.74077 27.76 22.72
17 -192.3900 0.1500 22.70
18 53.2500 8.5500 1.43700 95.10 22.52
19 -17.4200 1.0000 1.90366 31.32 21.81
20 -26.0700 0.1500 22.36
21 -384.4000 2.0000 1.58913 61.25 21.29
22* -61.7000 (d22) 21.08
23 30.0000 2.8000 1.48749 70.45 19.74
24 210.9500 (d24) 19.20
25 37.9500 0.8000 1.80610 33.27 19.07
26 17.8200 2.6600 18.51
27 54.8800 6.3500 1.55032 75.50 19.02
28 -17.0800 1.0000 1.84666 23.78 19.57
29 -27.3500 11.9400 20.40
30 ∞ 4.2000 1.51680 64.20 21.38
31 ∞ (BF) 21.58
像面 ∞

［非球面データ］
5面 22面
K 0.0000 0.0000
A4 1.22500E-05 2.72520E-05
A6 3.90070E-07 -1.10080E-08
A8 -5.82220E-09 5.24780E-11
A10 5.38370E-11 -3.68560E-13
A12 -1.79910E-13 2.15050E-16

［各種データ］
INF 40倍 0.2m
焦点距離 11.98 11.94 11.82
Fナンバー 1.45 1.45 1.46
全画角2ω 89.28 89.27 89.18
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 89.00 89.00 89.00

［可変間隔データ］
INF 40倍 0.2m
d0 ∞ 462.07 111.00
d22 3.7600 3.3002 2.0736
d24 1.5000 1.9598 3.1864
BF 0.9999 1.0000 0.9999

［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 1 -12.90
G2 14 20.24
G3 23 71.38
G4 25 386.19

【実施例2】

【0073】

図８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。実施例２のインナーフォーカス光学系のレンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

【0074】

第１レンズ群Ｇ１は全体で負の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、物体側に凸面を向け物体側面が所定の非球面形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズである第３レンズと、両凹形状の負の屈折力を有する第４レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第５レンズとを貼り合わせた接合レンズからなる。

【0075】

第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第７レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第８レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第９レンズを貼り合わせた接合レンズと両凸形状の像側面が所定の非球面形状を有し正の屈折力を有する第１０レンズからなる。

【0076】

第３レンズ群Ｇ３は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１１レンズからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、かかる第３レンズ群Ｇ３が物体側へ移動する。

【0077】

第４レンズ群Ｇ４は全体で負の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１２レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第１３レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１４レンズを貼り合わせた接合レンズからなる。

【0078】

光学フィルターＦは、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に配置されている。

【0079】

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 有効径
物面 ∞ (d0)
1 285.8212 2.9894 1.51680 64.20 43.54
2 -429.0115 0.6800 41.67
3 23.4067 1.4000 1.83481 42.72 27.51
4 11.5012 4.5749 20.75
5* 23.5206 1.0000 1.58913 61.25 20.21
6 12.6130 11.0603 17.92
7 -15.9904 1.4261 1.43700 95.10 14.73
8 1112.2553 3.0798 1.80610 33.27 16.43
9 -28.2315 7.7282 17.15
10(絞り) ∞ 2.2174 21.10
11 513.0370 5.4179 1.83481 42.72 22.05
12 -23.8246 0.7429 22.74
13 -27.2849 0.8000 2.00069 25.46 22.18
14 -72.3173 0.1500 22.72
15 29.6059 8.8781 1.43700 95.10 23.28
16 -20.1034 1.0000 1.83400 37.34 22.85
17 -28.7217 0.1500 23.23
18 73.4067 2.0000 1.58913 61.25 21.76
19* 152.4390 (d19) 21.37
20 28.3377 2.1395 1.48749 70.45 19.30
21 60.0491 (d21) 19.20
22 26.7159 0.8000 2.00069 25.46 18.86
23 15.9019 2.4198 18.07
24 33.6062 4.3357 1.43700 95.10 18.61
25 -43.9123 1.0000 1.84666 23.78 19.01
26 -49.7258 11.9400 19.29
27 ∞ 4.2000 1.51680 64.20 21.10
28 ∞ (BF) 21.51
像面 ∞

［非球面データ］
5面 19面
K 0.0000 0.0000
A4 6.67250E-06 1.80640E-05
A6 3.94000E-07 1.45700E-08
A8 -5.68820E-09 -4.54580E-10
A10 5.27790E-11 4.22460E-12
A12 -1.79000E-13 -1.38420E-14

［各種データ］
INF 40倍 0.2m
焦点距離 11.99 11.93 11.77
Fナンバー 1.45 1.45 1.46
全画角2ω 89.01 89.08 89.18
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 89.00 89.00 89.00

［可変間隔データ］
INF 40倍 0.2m
d0 ∞ 462.0399 111.0000
d19 4.3344 3.7201 2.0967
d21 1.5356 2.1499 3.7733
BF 1.0001 1.0001 1.0001

［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 1 -22.18
G2 11 23.48
G3 20 107.69
G4 22 -406.16

【実施例3】

【0080】

図１５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。実施例３のインナーフォーカス光学系のレンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

【0081】

第１レンズ群Ｇ１は全体で負の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、物体側に凸面を向け物体側面が所定の非球面形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズである第３レンズと、両凹形状の負の屈折力を有する第４レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第５レンズとを貼り合わせた接合レンズと、フレアカット絞りと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズからなる。

【0082】

第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第７レンズと両凹形状の負の屈折力を有する第８レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第９レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１０レンズを貼り合わせた接合レンズと両凸形状の像側面が所定の非球面形状を有し正の屈折力を有する第１１レンズからなる。

【0083】

第３レンズ群Ｇ３は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第１２レンズからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、かかる第３レンズ群Ｇ３が物体側へ移動する。

【0084】

第４レンズ群Ｇ４は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１３レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第１４レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１５レンズを貼り合わせた接合レンズからなる。

【0085】

光学フィルターＦは、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に配置されている。

【0086】

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 有効径
物面 ∞ (d0)
1 113.0430 4.1354 1.51680 64.20 41.37
2 2368.0954 0.6800 38.47
3 30.1839 1.4000 1.88100 40.14 27.78
4 13.1854 3.6194 21.56
5* 24.1607 1.0000 1.58913 61.25 20.88
6 13.7419 5.8900 18.65
7 -35.8270 1.0000 1.43700 95.10 17.83
8 19.6339 3.6564 1.72342 37.99 16.58
9 -605.2854 1.0000 15.86
10(フレアカット） ∞ 7.5904 15.05
11 -14.9408 1.7863 1.58144 40.89 15.92
12 -37.1201 2.4357 17.57
13(絞り) ∞ 1.0000 20.37
14 33.6429 5.9235 1.83481 42.72 23.00
15 -40.4250 0.1500 23.14
16 -115.5691 0.8000 1.51742 52.15 22.62
17 254.3638 0.1500 22.33
18 38.3139 8.5795 1.43700 95.10 22.00
19 -18.8304 1.0000 1.78472 25.72 20.82
20 -50.3160 0.1500 21.04
21 136.0747 2.0000 1.80610 40.73 20.70
22* -140.0900 (d22) 21.37
23 27.4688 3.3621 1.48749 70.45 19.30
24 -4248.9237 (d24) 19.20
25 46.7920 0.8000 1.92119 23.96 19.11
26 18.9366 2.7943 18.61
27 58.8594 4.8752 1.80450 39.63 19.45
28 -23.6068 1.0000 1.92119 23.96 19.85
29 -44.9018 11.9400 20.38
30 ∞ 4.2000 1.51680 64.20 21.35
31 ∞ (BF) 21.56
像面 ∞

［非球面データ］
5面 22面
K 0.0000 0.0000
A4 8.96590E-06 3.23000E-05
A6 2.00610E-07 3.81760E-08
A8 -2.14200E-09 -7.83440E-10
A10 1.69340E-11 9.13260E-12
A12 -4.90890E-14 -3.50210E-14
［各種データ］
INF 40倍 0.2m
焦点距離 12.05 12.01 11.90
Fナンバー 1.45 1.45 1.46
全画角2ω 88.96 88.94 88.80
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 89.00 89.00 89.00

［可変間隔データ］
INF 40倍 0.2m
d0 ∞ 465.3998 111.0000
d22 3.5820 3.1730 2.0666
d24 1.5000 1.9090 3.0154
BF 1.0000 1.0000 1.0000

［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 1 -11.43
G2 14 19.10
G3 23 56.00
G4 25 280.34

【実施例4】

【0087】

図２２は、本発明の実施例４のインナーフォーカス光学系のレンズ構成図である。実施例４のインナーフォーカス光学系のレンズは、物体側より順に第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とからなる。

【0088】

第１レンズ群Ｇ１は全体で負の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１レンズと、物体側に凸面を向け両側の面が非球面形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズである第２レンズと、両凹形状の負の屈折力を有する第３レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第４レンズとを貼り合わせた接合レンズと、フレアカット絞りと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第５レンズからなる。

【0089】

第２レンズ群Ｇ２は全体で正の屈折力を有しており、両凸形状の正の屈折力を有する第６レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第７レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第８レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第９レンズを貼り合わせた接合レンズと両凸形状の両側の面が所定の非球面形状を有し正の屈折力を有する第１０レンズからなる。

【0090】

第３レンズ群Ｇ３は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズである第１１レンズからなり、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、第３レンズ群Ｇ３が物体側へ移動する。

【0091】

第４レンズ群Ｇ４は全体で正の屈折力を有しており、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１２レンズと両凸形状の正の屈折力を有する第１３レンズと物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１４レンズを貼り合わせた接合レンズからなる。

【0092】

光学フィルターＦは、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に配置されている。

【0093】

続いて、以下に実施例４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4
単位：mm
［面データ］
面番号 r d nd vd 有効径
物面 ∞ (d0)
1 22.4000 1.4000 1.83481 42.72 29.09
2 11.9483 5.9528 22.28
3* 71.5338 1.0000 1.58913 61.25 21.92
4* 20.2853 6.4145 20.22
5 -27.3186 1.0000 1.43700 95.10 19.68
6 41.3760 3.9432 1.83400 37.34 19.33
7 -44.4097 3.0000 19.03
8(フレアカット) ∞ 9.1194 16.00
9 -18.5186 0.8000 1.64769 33.84 17.46
10 -103.0858 1.5650 18.96
11(絞り) ∞ 1.0000 20.72
12 48.5441 5.7538 1.83481 42.72 22.90
13 -32.6953 0.2747 23.37
14 -58.8269 0.8000 1.68893 31.16 23.05
15 -210.7172 0.1500 23.08
16 29.5162 7.8199 1.43700 95.10 22.96
17 -24.4969 1.0000 1.90366 31.32 22.17
18 -45.8841 0.1500 22.30
19* 114.4648 2.0000 1.80610 40.73 21.27
20* -202.0938 (d20) 20.57
21 33.1961 2.4758 1.48749 70.45 19.25
22 167.6130 (d22) 19.22
23 34.1963 0.8000 1.76182 26.61 19.36
24 18.1952 2.5060 18.88
25 46.6287 5.8487 1.49700 81.61 19.38
26 -19.7201 1.0000 1.76182 26.61 19.84
27 -29.6305 12.2548 20.48
28 ∞ 4.2000 1.51680 64.20 21.38
29 ∞ (BF) 21.55
像面 ∞

［非球面データ］
3面 4面 19面 20面
K 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
A4 2.06170E-04 2.02640E-04 5.11710E-05 7.87070E-05
A6 -2.10200E-06 -2.30430E-06 1.41820E-07 1.71350E-07
A8 1.81350E-08 1.84170E-08 1.35440E-09 1.50510E-09
A10 -8.34500E-11 -7.90670E-11 -1.01440E-11 -6.07450E-12
A12 1.57290E-13 0.00000E+00 0.00000E+00 -3.48990E-14

［各種データ］
INF 40倍 0.2m
焦点距離 11.96 11.92 11.82
Fナンバー 1.45 1.45 1.46
全画角2ω 89.71 89.66 89.41
像高Y 10.82 10.82 10.82
レンズ全長 89.00 89.00 89.00

［可変間隔データ］
INF 40倍 0.2m
d0 ∞ 462.9999 111.0000
d20 4.2713 3.6856 2.0965
d22 1.5000 2.0857 3.6748
BF 1.0002 1.0002 1.0002

［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 1 -10.87
G2 12 18.58
G3 21 84.40
G4 23 186.60

【0094】

［条件式対応値］
条件式／実施例 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
(1)−２．８＜ｆ１／ｆ＜−０．６ -1.08 -1.85 -0.95 -0.91
(2)３．１＜ｆ３／ｆ＜１３．５ 5.96 8.98 4.65 7.06
(3)−２．５＜ｆ２／ｆ１＜−０．７ -1.57 -1.06 -1.67 -1.71
(4)−７．０＜ＦｃＥｎｔｐ／ｈ＜−２．７ -3.88 -4.69 -3.48 -3.70
(5)−０．０５＜ｆ／ｆ４＜０．１０ 0.03 -0.03 0.04 0.06
(6) １０＜νｐ−νｎ＜８０ 46.98 70.48 15.67 55.00

【符号の説明】

【0095】

Ｇ１ 第１レンズ群Ｇ１
Ｇ２ 第２レンズ群Ｇ２
Ｇ３ 第３レンズ群Ｇ３
Ｇ４ 第４レンズ群Ｇ４
Ｓ 開口絞り
ＦＳ フレアカット絞り
Ｆ 光学フィルター
Ｉ 像面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】