JP5378880B2 - インナーフォーカス式マクロレンズ - Google Patents

Description

本発明は、インナーフォーカス式マクロレンズに関するものであり、特に無限遠物体から近距離物体まで撮影可能で、手ブレ等による像ブレを補正する防振機能を有することが可能な、デジタルスチルカメラ、銀塩カメラ及びビデオカメラ等に適した交換レンズ等のインナーフォーカス式マクロレンズに関するものである。

従来、インナーフォーカスを採用したマクロレンズが知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献５を参照。）。

特開２００５−２９２３４５号公報

特開２００６−１７１４３２号公報

特開２００６−１０６１１２号公報

特開２００８−２５７２００号公報

特開２００９−０６３７１５号公報

特許文献１及び特許文献２に記載の発明では、フォーカシングに際し移動するレンズ群の数が３つと多く、フォーカシング駆動速度の高速化は容易ではない。

特許文献３に記載の発明では、フォーカシングに際し移動するレンズ群が２つと少ないが、本発明の目的である２０度程度の半画角は得られない。

特許文献４に記載の発明では、フォーカシングに際し移動するレンズ群が２つと少なく、本発明の目的である２０度程度の半画角を得ているが、防振機能を有するレンズ群について明確に開示されていない。

特許文献５に記載の発明では、フォーカシングに際し移動するレンズ群が２つと少なく、本発明の目的である２０度程度の半画角を得ているが、像面から防振レンズ群までの間隔が短いため、防振レンズ群を制御するための電装パーツやメカニカルパーツを配置することが困難となる。

本発明は、フォーカシングに際しレンズ群の駆動を迅速に行うことができ、撮影倍率が絶対値で０．４５倍より大きくすることができ、２０度程度の半画角を有し、かつ、諸収差を良好に補正する防振機能を有することが可能なインナーフォーカス式マクロレンズを提供する。

上記課題を解決するために、本発明のインナーフォーカス式マクロレンズは、物体側より順に、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レンズ群とで構成され、最短撮影距離での撮影倍率を少なくとも絶対値で０．４５倍より大きくすることが可能であり、無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際に、前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群が像面側へ移動すると同時に前記第３レンズ群が物体側へ移動され、前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１ａレンズ群と、負の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とで構成され、第１ｂレンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、像を光軸に対して垂直方向に移動させることが可能であり、以下の条件式を満足することを特徴とするインナーフォーカス式マクロレンズとした。
（１）０．０＜ｆ３／ｆ１＜０．４５
（２）−１．５＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜−０．６
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
ｆ１ｂ：前記第１ｂレンズ群の焦点距離
ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群の焦点距離

また、本発明のインナーフォーカス式マクロレンズにおいて、前記第１レンズ群に非球面を使用したレンズを１枚以上含むことが望ましい。

本発明は上記条件を満足することで、フォーカシングに際しレンズ群の駆動を迅速に行うことができ、撮影倍率が絶対値で０．４５倍より大きくすることができ、２０度程度の半画角を有し、かつ、諸収差を良好に補正する防振機能を有することが可能なインナーフォーカス式マクロレンズを得ることができる。

本発明の実施例１に係るマクロレンズのレンズ構成図である。 本発明の実施例１に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における諸収差である。 本発明の実施例１に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝１．０における諸収差である。 本発明の実施例１に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例１に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝１．０における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例２に係るマクロレンズのレンズ構成図である。 本発明の実施例２に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における諸収差である。 本発明の実施例２に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝１．０における諸収差である。 本発明の実施例２に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例２に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝１．０における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例３に係るマクロレンズのレンズ構成図である。 本発明の実施例３に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における諸収差である。 本発明の実施例３に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝１．０における諸収差である。 本発明の実施例３に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例３に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝１．０における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例４に係るマクロレンズのレンズ構成図である。 本発明の実施例４に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における諸収差である。 本発明の実施例４に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝０．５における諸収差である。 本発明の実施例４に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例４に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝０．５における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例５に係るマクロレンズのレンズ構成図である。 本発明の実施例５に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における諸収差である。 本発明の実施例５に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝０．５における諸収差である。 本発明の実施例５に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例５に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝０．５における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例６に係るマクロレンズのレンズ構成図である。 本発明の実施例６に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における諸収差である。 本発明の実施例６に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝０．５における諸収差である。 本発明の実施例６に係るマクロレンズの無限遠撮影状態における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。 本発明の実施例６に係るマクロレンズの撮影倍率|β|＝０．５における横収差図、防振レンズ群を光軸に対して垂直な方向へ＋０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ａ）、防振レンズ群を光軸に垂直な方向へ−０．４５ｍｍ移動をさせた防振時の横収差図（Ｂ）である。

以下に本発明のインナーフォーカス式マクロレンズに係る各実施例について、図面を用いて詳細に説明する

本発明のインナーフォーカス式マクロレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、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レンズ群とで構成される。

本発明では、最短撮影距離での撮影倍率を少なくとも絶対値で０．４５倍より大きくすることが可能である。また、前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は像面に対し固定であり、前記第２レンズ群が像面側へ移動すると同時に前記第３レンズ群は物体側へ移動する機構とし、フォーカシング時に移動するレンズ群を少なくすることで迅速なフォーカシングを可能としている。また、いずれかのレンズ群の一部又は全部を光軸に対して略垂直方向へ移動させ、像を光軸に対して略垂直方向へ移動させる防振機能を搭載することが可能である。

本発明のインナーフォーカス式マクロレンズは、次の条件式を満足する。
（１）０．０＜ｆ３／ｆ１＜０．４５
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離

条件式（１）は、第１レンズ群及び第３レンズ群の焦点距離の比を規定したものである。

ｆ１が小さくなり条件式（１）の上限を越えると、第１レンズ群内の曲率半径の小さいレンズを、さらに小さい曲率半径としなければならず、第１レンズ群の球面収差を抑えることが困難となる。同時に、ペッツバール和がマイナス側に大きくなり、非点収差、像面湾曲の補正が困難となる。また、ｆ３が大きくなればフォーカスの移動量が大きくなりレンズ全体が大型化する。

ｆ１が極めて大きくなり（１）式の下限に近づいた場合、最大撮影倍率|β|＝０．５程度であれば以降のレンズ群で良好な収差の補正が可能である。収差補正を良好な状態にしたまま最大撮影倍率|β|を大きくするには、ｆ３を小さくせずに第３レンズ群の移動量を大きくすることが望ましいが、レンズ全系が大型化してしまう。そこで、第２レンズ群の屈折力を大きくすることで第２レンズ群の移動量を減らし、レンズ全系の大型化を避けることが可能ではあるが、第２レンズ群の屈折力の増大により、第２レンズ群における、特に球面収差係数、コマ収差係数が大きくなってしまう。したがって、最大撮影倍率を|β|＝１．０付近まで大きくした場合、レンズ全系において良好な収差補正を行うためには、条件式（１）の下限値は０．１程度であることが望ましい。また、ｆ３が小さくなることにより条件式（１）の下限値に近づく場合は、第３レンズ群の曲率半径が小さくなり、特に球面収差の補正が困難となる。

本発明におけるインナーフォーカス式マクロレンズは、防振機能を有することが可能である。防振レンズ群について、前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１ａレンズ群と、負の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とで構成され、第１ｂレンズ群が、光軸に対して略垂直方向に移動されることで、像を光軸に対して垂直方向に移動させ、防振レンズ群として機能する。

本発明のインナーフォーカス式マクロレンズは、防振機能を有する場合、次の条件式を満足することが望ましい。
（２）−１．５＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜−０．６
ただし、
ｆ１ｂ：前記第１ｂレンズ群の焦点距離
ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群の焦点距離

条件式（２）は防振レンズ群である第１ｂレンズ群の焦点距離と、その後に配置される第１ｃレンズ群の焦点距離との比を規定したものである。

条件式（２）の下限値を越える場合、後述する防振係数が小さくなり、防振時に防振レンズ群が光軸に対して略垂直方向へ移動する移動量が増加するため、防振レンズ群周りのメカニカルパーツ等が大型化してしまう。条件式（２）の上限値を越える場合、防振レンズ群の屈折力が大きくなることで、特に防振時に発生する偏心コマ収差が発生しやすくなり、防振時のレンズ全系の収差補正が困難となる。

さらに、本発明のインナーフォーカス式マクロレンズは、前記第１レンズ群に１面以上の非球面を使用することが望ましい。特に、第１ｂレンズ群に非球面を使用することで防振時の軸外収差を補正し易くなり、偏心コマ収差の補正が容易となる。

第１レンズ群に１面以上の非球面を使用することで、特にコマ収差、非点収差、歪曲収差を補正し、レンズ径が大きくなる第１レンズ群のレンズ枚数を少なくし、レンズ全系を小型化できる。

さらに、第２レンズ群に非球面を使用することで、第２レンズ群の軸上収差、軸外収差を共に補正しやすくなる。特にフォーカシング時のコマ収差を抑えることでレンズ全系の良好な収差補正が可能となる。

さらに、第３レンズ群に非球面を使用することで、フォーカシング時の非点収差の補正が容易となる。このため第３レンズ群以降のレンズ群を像面に対して固定した状態でもフォーカシング時における像面湾曲の補正が容易となる。

防振時において、防振レンズ群が光軸方向に対して略垂直方向に移動する移動量は防振係数より求められる。防振係数は、防振レンズ群の移動量と像の変位量の比であって、詳しくは防振レンズ群から像面までの間にある全てのレンズ（防振レンズ群も含まれる。）の横倍率と、防振レンズ群より後のレンズ群から像面までの間にある全てのレンズ（防振レンズ群は含まれない。）の横倍率との差で表される。

以下、本発明の数値実施例１乃至数値実施例６について説明する。

各数値実施例において、全体諸元中のｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、Ｙは光軸からの最大像高を表す。また、レンズ諸元中の第１列の番号は物体側からのレンズ面の面番号、第２列Ｒはレンズ面の曲率半径、第３列Ｄはレンズ面間隔、第４列ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．５６ｍｍ）に対する屈折率、第５列νｄはｄ線に対するアッベ数を表す。また、第２列の「絞り」は絞り面を表し、第３列のＢ．Ｆ．はバックフォーカスを表す。可変であるレンズ面間隔は、可変間隔でその各対応値を表す。図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリジオナル像面を示す。

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場合「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、長さの単位は「ｍｍ」に限られるものではない。

非球面データとして、面番号、非球面の形状を次式で表した場合の非球面係数、円錐係数を表す。

なお、ｚは、レンズ面の頂点を基準として光軸からの高さｙの位置における光軸方向への変位量、Ｋは、円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２は非球面係数、ｒは基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）を示す。なお、「Ｅ−ｎ」は「×１０＾（−ｎ）」を示し、例えば、「１．２３４Ｅ−４」は「１．２３４×１０＾（−４）」を示す。防振時の横収差を示した図面において、防振レンズ群を光軸方向に対して略垂直方向に移動させる移動量は０．４５ｍｍである。

（数値実施例１）

（数値実施例２）

（数値実施例３）

（数値実施例４）

（数値実施例５）

（数値実施例６）

Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Ｇｒ１ 第１レンズ群
Ｇｒ１ａ 第１ａレンズ群
Ｇｒ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｇｒ１ｃ 第１ｃレンズ群
Ｇｒ２ 第２レンズ群
Ｇｒ３ 第３レンズ群
Ｇｒ４ 第４レンズ群
Ｃ Ｃ線（波長λ＝６５６．３ｎｍ）
ｄ ｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）
ｇ ｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）
Ｙ 像高
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メジオナル像面

Claims (2)

1. 物体側より順に、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レンズ群とで構成され、
   最短撮影距離での撮影倍率を少なくとも絶対値で０．４５倍より大きくすることが可能であり、
   無限遠物体から近距離物体へフォーカシングする際に、前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群が像面側へ移動すると同時に前記第３レンズ群が物体側へ移動され、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１ａレンズ群と、負の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とで構成され、
   第１ｂレンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、像を光軸に対して垂直方向に移動させることが可能であり、
   以下の条件式を満足することを特徴とするインナーフォーカス式マクロレンズ。
   （１）０．０＜ｆ３／ｆ１＜０．４５
   （２）−１．５＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜−０．６
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｆ１ｂ：前記第１ｂレンズ群の焦点距離
   ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群の焦点距離
2. 請求項１のインナーフォーカス式マクロレンズにおいて、
   前記第１レンズ群に非球面を使用したレンズを１枚以上含む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式マクロレンズ。

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