【課題を解決するための手段】
【0008】
レンズ系は、物体側から像側に順に、
最も物体側に固定された物体側レンズ群と、
フォーカシング動作時に移動し、且つ複数のレンズを有する第1のフォーカシングレンズ群と、
フォーカシング動作時に移動し、且つ複数のレンズを有する第2のフォーカシングレンズ群と、
前記第1のフォーカシングレンズ群の光軸上の厚み及び前記第2のフォーカシングレンズ群の光軸上の厚みよりも小さい光軸上の厚みを持ち、且つ、光軸方向に振動するウォブリングレンズ群と、
最も像側に固定された像側レンズ群と、
を少なくとも有することが好ましい。
【0009】
このように、最も物体側と最も像側のレンズ群が固定されて、使用時におけるレンズ系内の体積が一定となり、ゴミや水の進入やレンズ群が移動する際の雑音を抑制することに有利となる。
【0010】
また、複数のレンズ群の移動によりインナーフォーカスを行うので、フォーカシングレンズ群の屈折力が大きいほど無限遠合焦から至近合焦に到るフォーカシングレンズ群の移動量を短くすることに有利となる。
【0011】
一方、レンズ群の屈折力が大きくなると移動に伴う収差変動等が発生しやすくなる。それを抑えるために、第1のフォーカシングレンズ群及び第2のフォーカシングレンズ群をそれぞれ複数のレンズにて構成している。
【0012】
更に、ウォブリング動作を行うレンズ群を第1のフォーカシングレンズ群及び第2のフォーカシングレンズ群とは別に備え、このレンズ群の光軸上の厚さが小さい構成としている。
【0013】
このように構成することで、ウォブリング動作を行うレンズ群を軽量化でき、フォーカシング制御の高速化や、省エネルギー化に有利となる。
【0014】
上述の発明において、以下の構成のいずれかひとつ、更には複数を同時に満足することがより好ましい。
【0015】
更に、以下の条件式(1)を満足することが好ましい。
0.03 < Dwob/(DF1+DF2)< 0.15 (1)
ただし、
Dwobは前記ウォブリングレンズ群の光軸上での厚さ、
DF1は前記第1のフォーカシングレンズ群の光軸上での厚さ、
DF2は前記第2のフォーカシングレンズ群の光軸上での厚さ、
である。
【0016】
条件式(1)の上限値を上回らないようにすることで、ウォブリングレンズ群の軽量化と、第1のフォーカシングレンズ群及び第2のフォーカシングレンズ群の屈折力の確保による小型化に有利となる。
【0017】
条件式(1)の下限値を下回らないようにして、ウォブリングレンズ群の厚さを確保することが耐久性の面で好ましい。
【0018】
また、前記物体側レンズ群は正の屈折力を持ち、前記第1のフォーカシングレンズ群は負の屈折力を持ち、前記第2のフォーカシングレンズ群は正の屈折力を持ち、以下の条件式(2)及び(3)を満足することが好ましい。
-0.78 < fF1/fobj < -0.4 (2)
-1.3 < fF1/fF2 < -0.80 (3)
ただし、
fobjは、前記物体側レンズ群の焦点距離、
fF1は、前記第1のフォーカシングレンズ群の焦点距離、
fF2は、前記第2のフォーカシングレンズ群の焦点距離、
である。
【0019】
条件式(2)は、物体側レンズ群と第1のフォーカシングレンズ群との好ましい焦点距離比を特定するものである。
【0020】
条件式(2)の下限値を下回らないように第1のフォーカシングレンズ群の屈折力に対する物体側レンズ群の屈折力を抑えることで、物体側レンズ群で発生する球面収差の低減に有利となる。
【0021】
条件式(2)の上限値を上回らないように物体側レンズ群の屈折力に対する第1のフォーカシングレンズ群の屈折力を抑えることで、第1のフォーカシングレンズ群から射出する光束の過剰な発散を低減でき、第1のフォーカシングレンズ群に後続するレンズ群の小型化及び軽量化につながる。
【0022】
条件式(3)は、第1のフォーカシングレンズ群と第2のフォーカシングレンズ群との好ましい焦点距離比を特定するものである。
【0023】
条件式(3)の下限値を下回らず、上限値を上回らないように第1のフォーカシングレンズ群の屈折力と第2のフォーカシングレンズ群の屈折力を分担することで、何れか一方のフォーカシングレンズ群への変倍負担の過剰を抑えられ、遠距離合焦時から近距離合焦時に掛けての光学性能の確保につながる。
【0024】
また、以下の条件式(4)及び(5)を満足することが好ましい。
|(100×(y1'−y1)/y1)| < 0.107 (4)
|(100×(y0.7'−y0.7)/y0.7)| < 0.107 (5)
ただし、
y1は、像面上での最大像高、
y0.7は、前記最大像高y1の0.7倍、
y1'は、無限遠の物体に対して前記ウォブリングレンズ群を移動させて無限遠合焦時からΔsのデフォーカス量が生じたときの、無限遠合焦時に前記y1の像高に至る撮影画角と同じ画角の主光線が前記像面と交わる位置の光線高、
y0.7'は、無限遠の物体に対して前記ウォブリングレンズ群を移動させて無限遠合焦時からΔsのデフォーカス量が生じたときの、無限遠合焦時に前記y0.7の像高に至る撮影画角と同じ画角の主光線が前記像面と交わる位置の光線高、
Δsは、8*最大像高y1/1000
であり、
y1、y0.7、y1'、y0.7'、Δsの単位は何れもmm
である。
【0025】
ウォブリング動作時に、像倍率の変化を小さくすることが好ましい。像倍率の変化量は、像の高さによっても異なるが、特定の像高のみでは不十分であり、画面全体で変化量を小さくすることが好ましい。条件式(4)と条件式(5)は、画面全体で変化量を小さくするための条件式であり、デフォーカス量に対する像倍率変化量の好ましい条件を規定するものである。なお、デフォーカス量Δsの値によっても異なるが、ここでは許容深度に相当するデフォーカス量で計算している。一般的に、許容深度はFナンバー*許容錯乱円径で表すことができるが、本実施形態では、Fナンバー=8、許容錯乱円径=最大像高(y1)/1000とした。
【0026】
条件式(4)と条件式(5)のどちらか一方を満たすだけではなく、画面全体で変化量を小さくするためには、条件式(4)と条件式(5)の両式を満たすことが好ましい。
【0027】
条件式(4)と条件式(5)の両式を満足することで、これ以外の像高や有限距離物体の撮影状態においても像倍率変化を小さく維持することができる。
【0028】
更に、前記物体側レンズ群は正の屈折力を持ち、前記第1のフォーカシングレンズ群は負の屈折力を持ち、前記第2のフォーカシングレンズ群は正の屈折力を持ち、前記ウォブリングレンズ群は負の屈折力を持ち、前記ウォブリングレンズ群での横倍率は1よりも大であり、以下の条件式(6)、(7)、及び(8)を満足することが好ましい。
0.48 < fobj/finf < 0.8 (6)
0.4 < fF2/finf < 0.5 (7)
0.2 <|fwob|/finf < 2.5 (8)
ただし、
fobjは、前記物体側レンズ群の焦点距離、
fF2は、前記第2のフォーカシングレンズ群の焦点距離、
fwobは、前記ウォブリングレンズ群の焦点距離、
finfは、無限遠合焦時の前記レンズ系の焦点距離、
である。
【0029】
負の屈折力のフォーカシングレンズ群と正屈折力のフォーカシングレンズ群をレンズ系に含ませることで、結像倍率の変化を持たせやすくなり、最大結像倍率の絶対値を大きくしやすくなる。
【0030】
ウォブリングレンズ群を負の屈折力のレンズ群とし、横倍率を1より大とすることでピント感度(ウォブリングレンズ群の移動量に対する結像面の移動量)を大きくしやすくなり振動する範囲を小さくすることに有利となる。
【0031】
条件式(6)は、物体側レンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。
【0032】
条件式(6)の下限値を下回らないようにして正の屈折力を適度に抑えることで、フォーカシング時の収差変動の低減に有利となる。
【0033】
条件式(6)の上限値を上回らないようにして正の屈折力を確保することで、小型化と最大結像倍率を大きくすることに有利となる。
【0034】
条件式(7)は、第2のフォーカシングレンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。
【0035】
条件式(7)の下限値を下回らないようにして正の屈折力を適度に抑えることで、フォーカシング時の収差変動を抑えることに有利となる。
【0036】
条件式(7)の上限値を上回らないようにして正の屈折力を確保することで、小型化と最大結像倍率を大きくすることに有利となる。
【0037】
条件式(8)は、ウォブリングレンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。
【0038】
条件式(8)の下限値を下回らないようにして負の屈折力を適度に抑えることでピント感度(ウォブリングレンズ群の移動量に対する結像面の移動量)の過剰を抑えると共に軽量化にも有利となる。
【0039】
条件式(8)の上限値を上回らないようにして負の屈折力を確保することでウォブリング時の振動方向の移動範囲を小さくできる。
【0040】
更に、前記物体側レンズ群が正屈折力を持ち、且つ、3つの正レンズと1つの負レンズを含むことが好ましい。
【0041】
物体側レンズ群の収差を抑えつつ正の屈折力を十分に確保できる。無限遠合焦時から至近距離合焦時に掛けての収差変動の低減に有利となる。
【0042】
更に、前記像側レンズ群は、正屈折力を持つ単レンズからなることが好ましい。
【0043】
像側レンズ群に、全長とバックフォーカスを短く保ちながら射出瞳を像面から離す機能を持たせられる。また、このレンズ群を単レンズで構成することで軽量化に有利となる。
【0044】
更に、固定されたレンズ群は、前記物体側レンズ群と前記像側レンズ群の2つのみであることが好ましい。
【0045】
フォーカシング時に移動するレンズ群の移動量の確保に有利となる。
【0046】
更に、前記第1のフォーカシングレンズ群が負の屈折力を持ち、1つの正レンズと2つの負レンズの3枚のレンズからなることが好ましい。
【0047】
第1のフォーカシングレンズ群における屈折力の確保と収差低減を行いやすくなり、フォーカシング時の収差変動を抑えることに有利となる。
【0048】
更に、前記第2のフォーカシングレンズ群は、正屈折力を持ち、2つの正レンズと1つの負レンズの3枚のレンズからなることが好ましい。
【0049】
第2のフォーカシングレンズ群における屈折力の確保と収差低減を行いやすくなり、フォーカス時の収差変動を抑えることに有利となる。これよりもレンズ枚数を減らすと、フォーカシング時の収差変動が生じやすくなる。一方、レンズ枚数が多いと小型化とフォーカシング時の静音化には不利となってくる。
【0050】
更に、前記ウォブリングレンズ群は、負の屈折力を持つ単レンズからなることが好ましい。
【0051】
軽量化に有利となり、且つ、ピント感度の確保にも有利となる。
【0052】
更に、前記物体側レンズ群は正の屈折力を持ち、
前記第1のフォーカシングレンズ群は負の屈折力を持ち、
前記第2のフォーカシングレンズ群は正の屈折力を持ち、
前記ウォブリングレンズ群は負の屈折力を持ち、
前記像側レンズ群は正の屈折力を持ち、
前記第2のフォーカシングレンズ群は前記第1のフォーカシングレンズ群よりも像側に配置され、
前記ウォブリングレンズ群は前記第2のフォーカシングレンズ群よりも像側に配置され、
前記第1のフォーカシングレンズ群と前記第2のフォーカシングレンズ群との間に明るさ絞りが配置され、
遠距離から近距離へのフォーカシングの際に、前記第1のフォーカシングレンズ群は像側へ移動し、前記第2のフォーカシングレンズ群は物体側へ移動する
ことが好ましい。
【0053】
第1のフォーカシングレンズ群及び第2のフォーカシングレンズ群で諸収差の変動を打ち消しあうことで、性能を維持したまま近距離合焦動作時の増倍機能を待たせやすくなる。ウォブリングレンズ群を上述の位置に配置することで、ピント感度を確保しつつ、ウォブリングレンズ群の移動に伴う像倍率の変化の低減もしやすくなる。像側レンズ群に正の屈折力を持たせることで、前記ウォブリングレンズ群の径を小さくすることが可能となり軽量化が可能となるとともに、全長とバックフォーカスを短く保ちながら射出瞳を像面から離すことが可能となる。
【0054】
更に、前記レンズ系は、物体側から順に、実質的に、前記物体側レンズ群、前記第1のフォーカシングレンズ群、前記第2のフォーカシングレンズ群、前記ウォブリングレンズ群、及び前記像側レンズ群からなることが好ましい。
【0055】
第1のフォーカシングレンズ群及び第2のフォーカシングレンズ群の移動範囲を確保しやすくなると共に、低コスト化、小型化に有利となる。
【0056】
更に、前記明るさ絞りは、前記第1のフォーカシングレンズ群と前記第2のフォーカシングレンズ群との間にて位置が固定されており、以下の条件式(9)を満足することが好ましい。
0.2 <|M1F|/|M2F|< 2.0 (9)
ただし、
M1Fは、前記第1のフォーカシングレンズ群の最大移動量、
M2Fは、前記第2のフォーカシングレンズ群の最大移動量、
である。
【0057】
条件式(9)を満足するようにフォーカスレンズ群の移動量をバランスよく行うことで、フォーカシングによる収差変動を抑えやすくなり、レンズ系の小型化にも有利となる。
【0058】
条件式(9)の下限値を下回らないようにして第2のフォーカスレンズ群の移動量を小さくすることで、明るさ絞りよりも像側のレンズ群の径方向の小型化につながる。
【0059】
条件式(9)の上限値を上回らないようにして第1のフォーカスレンズ群の移動量を小さくすることで、明るさ絞りよりも物体側のレンズ群の径方向の小型化につながる。
【0060】
更に、以下の条件式(10)を満足することが好ましい。
0.003 <|Mwob|/(|M1F|+|M2F|)< 0.1 (10)
ただし、
M1Fは、前記第1のフォーカシングレンズ群の最大移動量、
M2Fは、前記第2のフォーカシングレンズ群の最大移動量、
Mwobは、前記ウォブリングレンズ群の最大移動量、
である。
【0061】
条件式(10)は、ウォブリングレンズ群の好ましい移動量を特定するものである。
【0062】
条件式(10)の下限値を下回らないようにして、ウォブリング動作を行うことが好ましい。
【0063】
条件式(10)の上限値を上回らないようにして、移動量を適度に抑えることがメカ機構を簡略にでき好ましい。
【0064】
なお、ウォブリングレンズ群は、ウォブリング動作時のほかに、フォーカシングレンズ群として光軸方向に移動可能としてもよい。
【0065】
更に、以下の条件式(11)を満足することが好ましい。
0.09 < Lbf / Ltotal < 0.2 (11)
ただし、
Lbfは、前記レンズ系の空気中における最像側レンズ面から像面までの光軸上での距離、
Ltotalは、Llens+Lbfであって
Llensは、前記レンズ系中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面の光軸上での距離、
である。
【0066】
条件式(11)の下限値を下回らないようにバックフォーカスを確保することで、レンズが配置される部分での大きさを小さくできる。例えば、光学系をカメラボディに装着可能な交換レンズ装置とする場合の小型化に有利となる。
【0067】
条件式(11)の上限値を上回らないようにしてバックフォーカスを短くすることで、光学系を含めた撮像装置全体の小型化に有利となり携帯性が向上する。例えば、クイックリターンミラーを持たないカメラボディに装着するタイプの交換レンズとして本発明を利用する場合の小型化、高性能化に適している。
【0068】
更に、前記ウォブリングレンズ群は、フォーカシング時にフォーカス駆動せず、ウォブリングのみを行うことが好ましい。
【0069】
フォーカシングの仕事を第1フォーカシングレンズ群と第2フォーカシングレンズ群のみで行うことで、ウォブリングレンズ群の稼動範囲が狭くでき駆動が容易になる。加えて、レンズ全長の小型化にも有利となる。
【0070】
更に、前記フォーカシング動作時に、前記第1のフォーカシングレンズ群と前記第2のフォーカシングレンズ群は合焦状態がピークに近づくように移動し、その後、前記ウォブリングレンズ群が前記合焦状態の前記ピークに一層近づくように移動することが好ましい。
【0071】
上述の構成とすることで合焦精度の向上につながる。
【0072】
更に、前記ウォブリングレンズ群の移動による像面の移動ピッチは、
前記第1のフォーカシングレンズ群の移動による像面の移動ピッチよりも小さいと共に、
前記第2のフォーカシングレンズ群の移動による像面の移動ピッチよりも小さい
ことが好ましい。
【0073】
フォーカシングレンズ群の駆動ピッチを荒くすることでフォーカシングスピードを高めることができる。そして、荒いピッチのフォーカシングレンズ群で大まかな合焦を行った後、ウォブリング群の移動により合焦状態のピークにいっそう近づけることが可能となる。それによりフォーカシングの高速化と高精度化の両立が可能となる。
【0074】
更に、前記像側レンズ群は、一枚の接合レンズからなることが好ましい。
【0075】
像側レンズ群を一枚の接合レンズとすることで、軸外の色収差の低減に有利となる。
【0076】
または、前記像側レンズ群は、一枚のレンズからなることが好ましい。
【0077】
像側レンズ群を一枚のレンズとすることで、小型化に有利となる。
【0078】
更に、前記近距離合焦可能なレンズ系と、前記レンズ系の像側に配置され、前記レンズ系による像を受光する撮像面をもつ撮像素子を有する撮像装置本体を有し、前記レンズ系が以下の条件式(12)を満足することが好ましい。
0.3 ≦|βmax|≦ 1.7 (12)
ただし、
βmaxは、前記近距離合焦可能なレンズ系の最大横倍率
である。
【0079】
条件式(12)の下限値を下回らないように最大横倍率(絶対値)を確保することで、マクロ撮影時における撮影範囲の自由度が確保でき好ましい。
【0080】
条件式(12)の上限値を上回らないように最大横倍率(絶対値)を抑えることで、レンズ系の全長を小さくしやすくなる。
【0081】
各条件式について、それぞれ、以下のようにするとその効果をより確実にでき好ましい。
【0082】
条件式(1)について、
下限値を0.04、更に、0.05とすることが好ましい。
上限値を0.12、更に、0.09とすることが好ましい。
【0083】
条件式(2)について、
下限値を-0.75、更に、-0.73とすることが好ましい。
上限値を-0.5、更に、-0.55とすることが好ましい。
【0084】
条件式(3)について、
下限値を-1.1、更に、-1.0とすることが好ましい。
上限値を-0.82、更に、-0.85とすることが好ましい。
【0085】
条件式(4)について、
上限値を0.0892、更に、0.0624とすることが好ましい。
【0086】
条件式(5)について、
上限値を0.0892、更に、0.0624とすることが好ましい。
【0087】
条件式(6)について、
下限値を0.50、更に、0.53とすることが好ましい。
上限値を0.70、更に、0.65とすることが好ましい。
【0088】
条件式(7)について、
下限値を0.41とすることが好ましい。
上限値を0.48とすることが好ましい。
【0089】
条件式(8)について、
下限値を0.3、更に、0.4とすることが好ましい。
上限値を1.4、更に、1.2とすることが好ましい。
【0090】
条件式(9)について、
下限値を0.3、更に、0.4とすることが好ましい。
上限値を0.9、更に、0.8とすることが好ましい。
【0091】
条件式(10)について、
下限値を0.005、更に、0.015とすることが好ましい。
上限値を0.05、更に、0.03とすることが好ましい。
【0092】
条件式(11)について、
下限値を0.12、更に、0.14とすることが好ましい。
上限値を0.185、更に、0.165とすることが好ましい。
【0093】
条件式(12)について、
下限値を0.4、更に、0.5とすることが好ましい。
上限値を1.4、更に、1.2とすることが好ましい。