JP2012220828A - 光学系、光学装置、光学系の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系、光学装置、及び光学系の製造方法を提供する。
【解決手段】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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有し、第１レンズ群Ｇ１が少なくとも１枚の負レンズを有し、第１レンズ群Ｇ１の位置は固定であり、第２レンズ群Ｇ２を像側へ移動させ、第３レンズ群Ｇ３を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合焦を行い、所定の条件式を満足することを特徴とする。
【選択図】図１

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、近接撮影用のレンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。近接撮影用のレンズは、通常の撮影レンズと異なり、無限遠物体から等倍又は等倍付近の近距離物体までを撮影対象としている。このため、近接撮影用のレンズは、合焦の際に移動するレンズ群の移動量が大きく、オートフォーカスに不向きであった。特に、無限遠物体から等倍の近距離物体までの合焦を、レンズ全体を一体的に移動させて行おうとすれば、レンズの焦点距離と同じだけの移動量が必要となり、球面収差の変動や像面の変動を抑えることが困難であった。そこで、一部のレンズ群をレンズ全体の移動と異なるように移動させて合焦を行う所謂フローティング方式を採用する近接撮影用のレンズが提案されている。

特開２００６−２３６８０号公報

しかしながら、上述のようなフローティング方式を採用した近接撮影用のレンズであっても、合焦の際に移動するレンズ群の移動量は大きいままであるため、高速のオートフォーカスには不向きである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、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系、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、負の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、
前記第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有し、
前記第１レンズ群の位置は固定であり、前記第２レンズ群を像側へ移動させ、前記第３レンズ群を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合焦を行い、
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。
１．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
ただし、
ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

また本発明は、
前記光学系を備えたことを特徴とする光学装置を提供する。
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、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、負の屈折力を有する第４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レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有するようにし、
前記第１レンズ群の位置は固定であり、前記第２レンズ群を像側へ移動させ、前記第３レンズ群を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合焦を行うようにし、
前記光学系が以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする光学系の製造方法を提供する。
１．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
ただし、
ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

本発明によれば、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系、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。

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断面図である。 （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）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の諸収差図、撮影倍率β＝−０．５の時の諸収差図、及び撮影倍率β＝−１．０の時（近距離物体合焦時）の諸収差図である。 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断面図である。 （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）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の諸収差図、撮影倍率β＝−０．５の時の諸収差図、及び撮影倍率β＝−１．０の時（近距離物体合焦時）の諸収差図である。 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断面図である。 （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）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の諸収差図、撮影倍率β＝−０．５の時の諸収差図、及び撮影倍率β＝−１．０の時（近距離物体合焦時）の諸収差図である。 本願の光学系を備えたカメラの構成を示す図である。 本願の光学系の製造方法を示す図である。

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、負の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、前記第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有し、前記第１レンズ群の位置は固定であり、前記第２レンズ群を像側へ移動させ、前記第３レンズ群を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合焦を行い、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
（１） １．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
ただし、
ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

条件式（１）は、第４レンズ群の焦点距離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、バックフォーカスを確保しながら、球面収差、像面湾曲収差、及びコマ収差を良好に補正することができる。
本願の光学系の条件式（１）の対応値が上限値を上回ると、第４レンズ群の焦点距離が小さくなる。このため、像面湾曲収差とコマ収差を良好に補正す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（１）の上限値を７．００とすることがより好ましい。
一方、本願の光学系の条件式（１）の対応値が下限値を下回ると、第４レンズ群の焦点距離が大きくなる。このため、バックフォーカスを確保することが困難になり、また球面収差を良好に補正す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（１）の下限値を１．９０とすることがより好ましい。
以上の構成により、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系を実現することができる。

また本願の光学系は、前記第１レンズ群が有する前記負レンズは１枚のみであることが望ましい。前記第１レンズ群が２枚以上の負レンズを有する場合、本願の光学系が大型化し、また軸上色収差が悪化してしまうため好ましくない。
また本願の光学系は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２） ３．８０ ＜ （−ｆ４）／ｆ３ ＜ １４．００
ただし、
ｆ３：無限遠物体合焦時の前記第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

条件式（２）は、第３レンズ群と第４レンズ群の焦点距離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、像面湾曲収差、球面収差、及びコマ収差を良好に補正することができる。
本願の光学系の条件式（２）の対応値が上限値を上回ると、第３レンズ群の焦点距離が小さくなるため、像面湾曲収差を良好に補正することができなくなってしまう。また、第４レンズ群の焦点距離が大きくなるため、球面収差を良好に補正す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（２）の上限値を１２．５０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、像面湾曲収差とコマ収差を良好に補正す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（２）の下限値を４．００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（３）を満足することが望ましい。
（３） ４．８０ ＜ ｆ４／ｆ２ ＜ ２５．００
ただし、
ｆ２：無限遠物体合焦時の前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

条件式（３）は、第２レンズ群と第４レンズ群の焦点距離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、像面湾曲収差、球面収差、及びコマ収差を良好に補正することができる。
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２レンズ群の焦点距離が小さくなるため、像面湾曲収差を良好に補正することができなくなってしまう。また、第４レンズ群の焦点距離が大きくなるため、球面収差を良好に補正す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（３）の上限値を２０．００とすることがより好ましい。
一方、本願の光学系の条件式（３）の対応値が下限値を下回ると、像面湾曲収差とコマ収差を良好に補正す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（３）の下限値を５．００とすることがより好ましい。

また本願の光学系は、前記第３レンズ群が接合レンズを有することが望ましい。この構成により、本願の光学系は軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。
また本願の光学系は、前記第２レンズ群が接合レンズを有することが望ましい。この構成により、本願の光学系は軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。
また本願の光学系は、前記第２レンズ群が３枚のレンズのみで構成されていることが望ましい。この構成により、本願の光学系は球面収差やコマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。
また本願の光学系は、前記第３レンズ群が３枚のレンズのみで構成されていることが望ましい。この構成により、本願の光学系は球面収差やコマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。

また本願の光学系は、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群との間に開口絞りを有することが望ましい。この構成により、本願の光学系はコマ収差を良好に補正することができる。
また本願の光学系は、前記開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されていることが望ましい。この構成により、本願の光学系はコマ収差をより良好に補正することができる。
また本願の光学系は、前記開口絞りの絞り径が合焦の際に変化することが望ましい。この構成により、本願の光学系は球面収差やコマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。

また本願の光学系は、前記第４レンズ群の位置が合焦の際に固定であることが望ましい。この構成により、本願の光学系は、合焦時における球面収差やコマ収差等の諸収差の変動を少なくすることができる。
また本願の光学系は、前記光学系中の全てのレンズ面が球面又は平面であることが望ましい。この構成により、本願の光学系のレンズ加工及び組立調整が容易になり、これら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。
本願の光学装置は、上述した構成の光学系を備えたことを特徴とする。これにより、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた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、負の屈折力を有する第４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レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有するようにし、前記第１レンズ群の位置は固定であり、前記第２レンズ群を像側へ移動させ、前記第３レンズ群を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合焦を行うようにし、前記光学系が以下の条件式（１）を満足するようにすることを特徴とする。これにより、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系を製造することができる。
（１） １．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
ただし、
ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

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。
（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断面図であり、合焦の際の各レンズ群の移動軌跡も示している。
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、Ｆナンバーを決定する開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、両凹形状の負レンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４との接合負レンズとからなる。
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、両凹形状の負レンズＬ２２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合負レンズとからなる。

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、物体側に凸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との接合正レンズとからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ４１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２との接合負レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と、両凸形状の正レンズＬ４４とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系は、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、及び第４レンズ群Ｇ４の位置を像面Ｉに対して固定とし、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させ、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って物体側へ移動させることにより、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦を行う。
なお、本実施例に係る光学系では、開口絞りＳの無限遠物体合焦時の絞り径よりも近距離物体合焦時の絞り径が小さくなるように、合焦の際に開口絞りＳの絞り径が変化する。

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は光軸上の面間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝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、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、Ｙは像高、ＴＬは光学系全長（第１面から像面Ｉまでの距離）、diは第i面の可変の面間隔、βは撮影倍率をそれぞれ示す。
ここで、表１に掲載されている焦点距離ｆや曲率半径ｒ、及びその他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 80.4775 2.80 1.79500 45.31
2 -67.2134 0.15
3 22.8496 2.70 1.61800 63.34
4 155.4117 0.65
5 -134.0000 0.80 1.75520 27.57
6 19.0148 2.70 1.80400 46.60
7 346.5433 可変
8 -154.9309 0.80 1.62299 58.12
9 12.7982 2.30
10 -48.8633 0.80 1.51823 58.82
11 13.2188 1.90 1.78472 25.64
12 38.2840 可変
13(絞りＳ) ∞ 可変
14 40.5538 2.30 1.61800 63.34
15 -35.2835 0.10
16 19.4139 1.10 1.80809 22.74
17 10.4886 3.70 1.60300 65.44
18 -993.2637 可変
19 -136.0047 0.90 1.74400 44.81
20 9.7879 1.90 1.75520 27.57
21 17.2285 4.70
22 -10.8000 1.10 1.48749 70.31
23 -16.0003 0.10
24 53.6559 3.30 1.71999 50.27
25 -24.2509 ＢＦ
像面 ∞

［各種データ］
ｆ 37.20
ＦＮＯ 2.88
２ω 24.7゜
Ｙ 8.11
ＴＬ 77.43
ＢＦ 16.09

＜合焦時の可変間隔データ＞
無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
ｆ又はβ 37.20 -0.50 -1.01
d7 1.53 6.42 10.47
d12 10.72 5.82 1.77
d13 10.96 6.23 1.40
d18 2.30 7.02 11.85
ＢＦ 16.09 16.09 16.09

［レンズ群データ］
群 始面 ｆ
1 1 25.05
2 8 -15.15
3 14 18.10
4 19 -211.78

［条件式対応値］
（１） ｆ／（−ｆ４） ＝ 5.70
（２） （−ｆ４）／ｆ３ ＝ 11.70
（３） ｆ４／ｆ２ ＝ 14.00

図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）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の諸収差図、撮影倍率β＝−０．５の時の諸収差図、及び撮影倍率β＝−１．０の時（近距離物体合焦時）の諸収差図である。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高をそれぞれ示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝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。なお、後述する各実施例の諸収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。
図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）より、本実施例に係る光学系は無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時にわたって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断面図であり、合焦の際の各レンズ群の移動軌跡も示している。
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、Ｆナンバーを決定する開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、両凹形状の負レンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４との接合負レンズとからなる。
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、両凹形状の負レンズＬ２２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合負レンズとからなる。

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、物体側に凸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との接合正レンズとからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ４１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２との接合負レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と、両凸形状の正レンズＬ４４とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系は、第１レンズ群Ｇ１及び開口絞りＳの位置を像面Ｉに対して固定とし、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させ、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って物体側へ移動させ、第４レンズ群Ｇ４を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦を行う。
なお、本実施例に係る光学系では、開口絞りＳの無限遠物体合焦時の絞り径よりも近距離物体合焦時の絞り径が小さくなるように、合焦の際に開口絞りＳの絞り径が変化する。
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 62.5471 2.72 1.79500 45.29
2 -65.0490 0.15
3 22.6930 2.50 1.62299 58.22
4 174.1884 0.60
5 -120.0000 0.80 1.78472 25.68
6 16.6957 2.80 1.80400 46.57
7 6876.0909 可変
8 -71.7826 0.80 1.60311 60.67
9 10.9013 2.30
10 -68.8400 0.80 1.51742 52.30
11 11.2530 1.80 1.80518 25.43
12 34.2160 可変
13(絞りＳ) ∞ 可変
14 34.6945 2.20 1.61800 63.37
15 -33.0826 0.10
16 18.8317 1.10 1.76182 26.56
17 10.2304 3.10 1.59319 67.90
18 -3408.2041 可変
19 -475.8216 0.92 1.62299 58.22
20 9.2000 1.80 1.54814 45.79
21 12.8431 4.60
22 -11.4956 1.10 1.48749 70.40
23 -15.5600 0.10
24 19.6665 3.42 1.51860 69.97
25 -46.4686 ＢＦ
像面 ∞

［各種データ］
ｆ 37.1
ＦＮＯ 2.40
２ω 24.7゜
Ｙ 8.18
ＴＬ 70.20
ＢＦ 14.13

＜合焦時の可変間隔データ＞
無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
ｆ又はβ 37.05 -0.50 -1.01
d7 1.50 6.25 9.80
d12 9.80 5.05 1.50
d13 8.83 5.54 1.50
d18 2.25 5.53 9.55
ＢＦ 14.13 13.24 13.36

［レンズ群データ］
群 始面 ｆ
1 1 22.98
2 8 -14.05
3 14 16.59
4 19 -76.27

［条件式対応値］
（１） ｆ／（−ｆ４） ＝ 2.10
（２） （−ｆ４）／ｆ３ ＝ 4.60
（３） ｆ４／ｆ２ ＝ 5.40

図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図４（ｃ）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の諸収差図、撮影倍率β＝−０．５の時の諸収差図、及び撮影倍率β＝−１．０の時（近距離物体合焦時）の諸収差図である。
図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図４（ｃ）より、本実施例に係る光学系は無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時にわたって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断面図であり、合焦の際の各レンズ群の移動軌跡も示している。
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、Ｆナンバーを決定する開口絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、両凹形状の負レンズＬ１３と両凸形状の正レンズＬ１４との接合負レンズとからなる。
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、両凹形状の負レンズＬ２２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合負レンズとからなる。

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、物体側に凸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との接合正レンズとからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ４１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２との接合負レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と、両凸形状の正レンズＬ４４とからなる。
以上の構成の下、本実施例に係る光学系は、第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、及び第４レンズ群Ｇ４の位置を像面Ｉに対して固定とし、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側へ移動させ、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って物体側へ移動させることにより、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦を行う。
なお、本実施例に係る光学系では、開口絞りＳの無限遠物体合焦時の絞り径よりも近距離物体合焦時の絞り径が小さくなるように、合焦の際に開口絞りＳの絞り径が変化する。
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 ∞
1 100.9013 2.80 1.78800 47.35
2 -52.4774 0.15
3 21.0408 2.40 1.72916 54.61
4 110.4223 0.70
5 -87.5313 0.90 1.78472 25.64
6 18.8617 2.40 1.79500 45.31
7 -228.4833 可変
8 -89.4401 0.80 1.51680 63.88
9 10.0686 2.00
10 -35.9995 0.80 1.51823 58.82
11 10.9067 0.97 1.78472 25.64
12 29.3852 可変
13(絞りＳ) ∞ 可変
14 34.1643 2.00 1.49782 82.57
15 -24.6009 0.10
16 17.4739 0.70 1.84666 23.80
17 9.9643 3.50 1.60300 65.44
18 -78.7084 可変
19 -60.1553 0.70 1.78800 47.35
20 10.2000 2.00 1.75520 27.57
21 18.6523 4.75
22 -11.7834 1.11 1.51680 63.88
23 -17.4095 0.10
24 36.0398 3.88 1.72916 54.61
25 -31.9682 ＢＦ
像面 ∞

［各種データ］
ｆ 37.10
ＦＮＯ 2.85
２ω 24.9゜
Ｙ 8.11
ＴＬ 68.83
ＢＦ 15.04

＜合焦時の可変間隔データ＞
無限遠物体合焦時 近距離物体合焦時
ｆ又はβ 37.10 -0.50 -1.01
d7 1.54 6.25 9.80
d12 8.75 5.05 1.50
d13 8.23 5.54 1.50
d18 1.68 5.53 9.55
ＢＦ 15.04 15.04 15.04

［レンズ群データ］
群 始面 ｆ
1 1 21.65
2 8 -13.05
3 14 15.41
4 19 -86.17

［条件式対応値］
（１） ｆ／（−ｆ４） ＝ 2.30
（２） （−ｆ４）／ｆ３ ＝ 5.60
（３） ｆ４／ｆ２ ＝ 6.60

図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）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の諸収差図、撮影倍率β＝−０．５の時の諸収差図、及び撮影倍率β＝−１．０の時（近距離物体合焦時）の諸収差図である。
図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）より、本実施例に係る光学系は無限遠物体合焦時から近距離物体合焦時にわたって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。

上記各実施例によれば、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系を実現することができる。詳細には、フィルムカメラや電子スチルカメラ等に好適であり、画角が２５度程度、Ｆナンバーが２．４〜２．８程度で、無限遠物体から等倍の近距離物体まで高品質な画像を撮影可能なオートフォーカスに適した内焦式の光学系を実現することができる。
なお、上記各実施例に係る光学系は、最も像側に配置されるレンズ成分の像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス）を最も小さい状態で１０．０〜３０．０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、上記各実施例に係る光学系は、像高を５．０〜１２．５ｍｍとすることが好ましく、５．０〜９．５ｍｍとすることがより好ましい。

ここで、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４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、５群や６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、レンズ群とは、空気間隔で分離された少なくとも１つのレンズを有する部分をいう。

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レンズ群と第３レンズ群を合焦レンズ群とすることが好ましい。また、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垂直な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）させることで、手ブレ等によって生じる像ブレを補正する構成とすることもできる。特に、本願の光学系では第４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、これら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２レンズ群又は第３レンズ群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７に基づいて説明する。
図７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デジタル一眼レフカメラである。
本カメラ１において、不図示の物体（被写体）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、上述のように無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えている。これにより本カメラ１は、オートフォーカスに適しており、無限遠物体から等倍の近距離物体まで高品質な画像を撮影することができる。なお、上記第２、第３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８に基づいて説明する。
図８は本願の光学系の製造方法を示す図である。
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、負の屈折力を有する第４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〜Ｓ３を含むものである。
ステップＳ１：第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有するようにする。
ステップＳ２：レンズ鏡筒に公知の移動機構を設ける等することで、第１レンズ群の位置は固定であり、第２レンズ群を像側へ移動させ、第３レンズ群を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合焦を行うようにする。
ステップＳ３：光学系が以下の条件式（１）を満足するようにし、第１〜第４レンズ群をレンズ鏡筒内に物体側から順に配置する。
（１） １．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
ただし、
ｆ ：無限遠物体合焦時の光学系の焦点距離
ｆ４：無限遠物体合焦時の第４レンズ群の焦点距離

斯かる本願の光学系の製造方法によれば、無限遠物体から等倍の近距離物体への合焦の際に移動するレンズ群の移動量が小さく、良好な光学性能を備えた光学系を製造することができる。

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
Ｉ 像面

Claims (15)

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、負の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、
   前記第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有し、
   前記第１レンズ群の位置は固定であり、前記第２レンズ群を像側へ移動させ、前記第３レンズ群を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合焦を行い、
   以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
   １．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
   ただし、
   ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
   ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離
2. 前記第１レンズ群が有する前記負レンズは１枚のみであ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。
   ３．８０ ＜ （−ｆ４）／ｆ３ ＜ １４．００
   ただし、
   ｆ３：無限遠物体合焦時の前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
   ４．８０ ＜ ｆ４／ｆ２ ＜ ２５．００
   ただし、
   ｆ２：無限遠物体合焦時の前記第２レンズ群の焦点距離
   ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離
5. 前記第３レンズ群が接合レンズを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学系。
6. 前記第２レンズ群が接合レンズを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 前記第２レンズ群が３枚のレンズのみ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６のいずれか一項に記載の光学系。
8. 前記第３レンズ群が３枚のレンズのみ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７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 前記第１レンズ群と前記第４レンズ群との間に開口絞りを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
10. 前記開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
11. 前記開口絞りの絞り径が合焦の際に変化することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光学系。
12. 前記第４レンズ群の位置が合焦の際に固定であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学系。
13. 前記光学系中の全てのレンズ面が球面又は平面であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光学系。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光学系を備えたことを特徴とする光学装置。
15. 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、負の屈折力を有する第４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レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを有するようにし、
    前記第１レンズ群の位置は固定であり、前記第２レンズ群を像側へ移動させ、前記第３レンズ群を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合焦を行うようにし、
    前記光学系が以下の条件式を満足するようにすることを特徴とする光学系の製造方法。
    １．８０ ＜ ｆ／（−ｆ４） ＜ ９．００
    ただし、
    ｆ ：無限遠物体合焦時の前記光学系の焦点距離
    ｆ４：無限遠物体合焦時の前記第４レンズ群の焦点距離

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