JPH11242155A - 対物レンズ及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レトロフォーカス型を採用し、広画角化、及
びレンズ全長の短縮化を図った対物レンズ及びそれを用
いた撮像装置を得ること。 【解決手段】 物体側から順に、負の屈折力の前群と正
の屈折力の後群とからなる対物レンズにおいて、該前群
は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負のレンズＬ１
より成り、該後群は最も物体側のレンズＬ２が物体側に
凸面を向けた正レンズより成り、該前群を光軸上移動さ
せてフォーカスを行っていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対物レンズ及びそれ
を用いた撮像装置に関し、特に負の屈折力の前群と正の
屈折力の後群より成るレトロフォーカス型を採用し、広
画角化を図りつつ、射出瞳を像面から遠く離したデジタ
ルスチルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、写真用
カメラ等の撮影系に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの画像入力機器とし
てデジタルスチルカメラが普及しつつある。このデジタ
ルスチルカメラではＣＣＤ等の固体撮像素子からの出力
信号をＡＤ変換して画像データとし、これをＪＰＥＧ等
の圧縮処理を行い、フラッシュメモリー等の記録媒体に
記録するといった処理が一般的に行われている。このよ
うにして記録された圧縮データはコンピュータ上で展開
された後、モニタ等に表示される。

【０００３】このようなデジタルスチルカメラにおいて
は、近年撮影画像の高精細化と撮影装置の小型化が課題
となっており、それに伴い撮影系には高解像力と小型化
の両立が求められている。特に携帯性を重視して薄型の
カメラとするには、撮影系にはレンズ全長の短縮化が要
求されている。レンズ全長を短縮するにはできるだけレ
ンズ構成枚数の少ない対物レンズを用いると有利であ
る。

【０００４】また、広角系（広画角系）の対物レンズと
しては負の屈折力の前群と、正の屈折力の後群で構成さ
れるレトロフォーカス型の対物レンズが多数知られてい
る。特にレンズ構成枚数が少ないレトロフォーカス型の
対物レンズとしては、上記前群を１枚の負レンズで構成
したものが提案されている。

【０００５】このように前群を１枚の負レンズで構成し
たレトロフォーカス型の対物レンズとして、例えばＵＳ
Ｐ５、４１８、６４９には物体側から順に負レンズ、正
レンズ、正レンズの３群３枚構成が、ＵＳＰ５、４１
８、６４９の別の実施例では物体側から順に負レンズ、
正レンズ、正接合レンズの３群４枚構成が、特公平７−
１２２６９２号公報には物体側から順に負レンズ、正レ
ンズ、正レンズ、正レンズの４群４枚構成が、特公平５
−３７２８８号公報には物体側から順に負レンズ、正レ
ンズ、負レンズ、正レンズの４群４枚構成が、特公平５
−２０７２４号公報には物体側から順に負レンズ、正レ
ンズ、正レンズ、負レンズの４群４枚構成が、特公昭６
１−４６８０７号公報には物体側から順に負レンズ、正
レンズ、正レンズ、正接合レンズの４群５枚構成が、特
公昭５８−７号公報、特開平９−１８９８５６号公報に
は物体側から順に負レンズ、正レンズ、負接合レンズ、
正レンズの４群５枚構成が、ＵＳＰ４、１４６、３０４
には物体側から順に負レンズ、正レンズ、正接合レン
ズ、正レンズの４群５枚構成が、ＵＳＰ４、６７４、８
４４には物体側から順に負レンズ、正レンズ、正接合レ
ンズ、負レンズの４群５枚構成が、特公昭６０−３２１
６５号公報には物体側から順に負レンズ、正レンズ、負
レンズ、正レンズ、正レンズの５群５枚構成が開示され
ている。いずれもレトロフォーカス型であり、負の前群
と正の後群より成っている。

【０００６】又、フォーカス方式としては過焦点距離に
ピントが固定されているパンフォーカス式とレリーズ毎
にフォーカスレンズを駆動して合焦させる方法がある。
一般に、消費電力の多いデジタルスチルカメラでは電池
の使用時間を長くすることが望まれており、パンフォー
カスは消費電力削減のためには有効である。しかしなが
ら、高解像の画像を得るには被写体距離に応じてベスト
ピントとなるようフォーカシングを行うのが好ましい。
特に、最短撮像距離の短い対物レンズにてマクロ撮影を
行う場合、パンフォーカスよりもフォーカシング機構を
有する方が好ましい。

【０００７】レトロフォーカス型の対物レンズにおいて
はレンズ全系を移動して行う全体繰出し式は周知であ
る。又、全体繰出しを行いつつ部分繰出しを行うものと
して特公昭４５−３９８７５号公報、像側のレンズを繰
出すリアフォーカス式として特開昭５５−１４３５１７
号公報等が挙げられる。

【０００８】又、撮像装置を光軸方向に極力薄くするた
めの方式として、非撮影時は対物レンズを結像面側に移
動させ、カメラのフロントカバー内に収める沈胴式が周
知である。沈胴式においてレンズのアクチュエータを含
めた駆動機構を最小限とするには、単焦点レンズではフ
ォーカスレンズを沈胴させてフォーカス機構と沈胴機構
を共通化するのが効果的である。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】固体撮像素子を用
いた撮影系では、像面から射出瞳までの距離が短いと軸
外光線の受光面への入射角が大きくなるため、シェーデ
ィング等の問題が発生する。よってこのような撮像素子
に用いる対物レンズは、射出瞳が像面より十分に離れて
いるテレセントリックな光学系とする必要がある。具体
的には、対物レンズを光軸と撮影画角に相当する角度を
なして入射した軸外主光線が光軸と略平行となって結像
面に至るように構成するのが良い。撮影画角が広画角と
なる程、光軸と平行となるまで軸外主光線を屈曲するた
めに必要な屈折力は強まる。

【００１０】一般的に、絞りより物体側のレンズ群を負
の屈折力とし、絞りより像面側のレンズ群を正の屈折力
とすると軸外主光線の光軸となす角度を小さくする、す
なわち平行に近づけるのに有利となる。即ち、レトロフ
ォーカス型の対物レンズにおいては、一般的に絞りより
物体側に負の屈折力の前群が配置されるため、この前群
により軸外主光線の光軸となす角度を小さくすることが
できる。正の後群においては絞りより像面側の正レンズ
により軸外主光線の光軸となす角度を小さくすることが
できる。レトロフォーカス型の光学系は前群、後群とも
に射出瞳を像面から離す効果があるため、撮影画角が広
画角な場合は大変効果的である。

【００１１】さらに、レンズ全長を短縮して射出瞳を像
面より十分に離すには、少なくとも後群の最終レンズは
正レンズとすることが良い。さらに好ましくは最終レン
ズの直前のレンズの像面側の面は凸面であるのがよい。
このようにすると軸外主光線を屈曲させる作用を最終レ
ンズを含め三つのレンズ面で分担できるため、最終レン
ズの屈折力が極端に強くならずにすむ。最終レンズの屈
折力が強すぎると樽型の歪曲収差および非点収差が発生
するためよくない。

【００１２】以上より、撮影画角が広画角でレンズ全長
を短縮しテレセントリックな対物レンズとするには、全
系をレトロフォーカス型とし、負の前群を第１レンズの
み、正の後群の最終レンズを正レンズとするのが効果的
であり、好ましくは最終レンズの直前のレンズの像面側
の面は凸面であるのがよい。

【００１３】さらに、像面の平坦性を良好にするにはペ
ッツバール和をある程度小さくすることが必要である。
前記後群中に負の屈折力がない場合、ペッツバール和を
小さくするには前群の第１レンズの屈折力をかなり強め
る必要がある。第１レンズの屈折力をこのように強める
と、結果として非常に大きな樽型の歪曲収差が発生す
る。デジタルスチルカメラを含む一般的なカメラにおい
ては大きな歪曲収差は問題である。後群に負の屈折力を
有する場合は、後群内のペッツバール項をある程度コン
トロールすることができる。レンズ１枚で構成される前
群のペッツバール項は群内で補正されないので、前群を
補正するように後群のペッツバール項を設定すればよ
い。よって良好な像面特性を得るには、後群には少なく
とも凹レンズを１枚もしくは負の屈折力を有する接合レ
ンズを１群有することが必要である。

【００１４】特公平５−２０７２４号公報、ＵＳＰ４、
６７４、８４４の構成は最終レンズが正レンズでないた
め、バックフォーカスを短縮した場合に射出瞳を像面か
ら十分離せないという課題がある。

【００１５】ＵＳＰ５、４１８、６４９の３群３枚構
成、特公平７−１２２６９２号公報の構成では後群に凹
レンズがないためペッツバール和を小さくしながら、射
出瞳を像面から十分離せないという課題がある。

【００１６】ＵＳＰ５、４１８、６４９の３群４枚構
成、特公昭６１−４６８０７号公報、ＵＳＰ４、１４
６、３０４の構成では後群中に負レンズを有するが、こ
れは正の接合レンズを構成するものである。色収差に関
してはこの負レンズは効果があるが、ペッツバール和を
小さくしながら射出瞳を像面から十分離せないという課
題がある。

【００１７】特公平５−３７２８８号公報では後群に独
立した負レンズを有している。しかしながら負レンズは
最終レンズの直前のレンズであり、像面側の面は凹面の
ため最終レンズの屈折力をかなり大きくしないと射出瞳
を像面から十分に離すことができない。特公平５−３７
２８８号公報の構成では最終レンズの屈折力が射出瞳を
像面から十分に離す程強くはなっていない。また、射出
瞳を像面から十分に離すために最終レンズの屈折力を極
端に強くすると樽型の歪曲収差、非点収差が発生するた
めよくない。特公昭５８−７号公報の構成においても最
終レンズの直前に位置する負の接合レンズが像面側に強
い凹面を有するメニスカス形状となっており同様の課題
を有する。

【００１８】また、特開平９−１８９８５６号公報にお
いては接合レンズが像面側に凸面を向けた構成ではある
が、画角が４８°程度であり広画角な対物レンズには対
応していない。また、第１群と第２群の合成系の屈折力
が弱いためレンズバックが長く、光軸方向にコンパクト
なカメラを構成できない。

【００１９】又、フォーカシング方法として全体繰出し
とすると移動レンズ群の重量が重くなる。オートフォー
カス機構を有するカメラではフォーカスレンズの応答性
が良好であることが望まれる。又、消費電力の多いカメ
ラではフォーカシングに必要な電力が少ないのが好まし
い。この為にはフォーカスレンズはなるべく小型軽量で
あることが好ましく、全体繰出しはこの点で不利であ
る。特公昭４５−３９８７５号公報も同様の課題を有す
る。

【００２０】特開昭５５−１４３５１７号公報のリアフ
ォーカス式では繰出すための空間をフォーカスレンズの
物体側に必要とする。又、更に製造誤差、組み立て誤差
によるピント移動を調整するための空間がフォーカスレ
ンズの前後に必要とされ、光軸方向にコンパクトなカメ
ラを構成するには不利である。又、レンズを沈胴させて
非撮影時のコンパクト化を図ろうとするとフォーカスレ
ンズよりも物体側のレンズを移動させる必要があり、駆
動系を複数要する。

【００２１】又、特公昭６０−３２１６５号公報の構成
は第１群をフォーカスレンズとすると近距離での球面収
差と像面湾曲の変動が著しい。近距離では球面収差はア
ンダー側に大きく変動し、像面湾曲はオーバー側に大き
く変動するため、第１群でフォーカス可能な構成となっ
ていない。

【００２２】本発明はレンズ構成を適切に設定すること
により撮影画角の広画角化、及びレンズ全長の短縮化を
図りつつ、射出瞳を像面より遠く離したテレセントリッ
クな無限遠物体から至近物体に至る物体距離全般にわた
り良好なる光学性能を有した撮影画角６５〜７７度程
度、Ｆナンバー２．５程度で画面全体の諸収差を良好に
補正した高い光学性能を有した対物レンズの提供を目的
とする。

【００２３】又、フォーカシングに関して応答性に優
れ、かつ消費電力が少ない撮像装置を提供することを目
的としている。

【００２４】又、非撮影時において光軸方向に更にコン
パクトな撮像装置を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の対物レンズは、
(1-1) 物体側から順に、負の屈折力の前群と正の屈折力
の後群とからなる対物レンズにおいて、該前群は像面側
に凹面を向けたメニスカス状の負のレンズＬ１より成
り、該後群は最も物体側のレンズＬ２が物体側に凸面を
向けた正レンズより成り、該前群を光軸上移動させてフ
ォーカスを行っていることを特徴としている。

【００２６】特に、(1-1-1) 物体側より順に、前記後群
は両レンズ面が凸面の正レンズ、物体側に凹面を向けた
負レンズと像面側に凸面を向けた正レンズとを接合し、
全体として像面側に凸面を向けた負の屈折力のメニスカ
ス状の貼合わせレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズよ
り成ること。

【００２７】(1-1-2) 物体側より順に、前記後群は正レ
ンズ、物体側に凹面を向けた負レンズ、像面側に凸面を
向けた正レンズ、そして両レンズ面が凸面の正レンズよ
り成っていること等を特徴としている。

【００２８】本発明の撮像装置は、(2-1) 構成(1-1)の
対物レンズと、該対物レンズの前群を光軸方向に移動さ
せる駆動手段、そして、該対物レンズの結像面近傍に設
けた撮像素子とを有する撮像装置であって、該前群は光
軸に沿って無限遠物体合焦位置よりも該撮像素子側に移
動可能であり、特定のモードにおいて無限遠物体合焦位
置よりも撮像素子側で停止していることを特徴としてい
る。

【００２９】特に、(2-1-1) 前記特定モードは、前記撮
像装置が非撮影状態のモードであり、前記停止位置は前
記前群が沈胴した状態であることを特徴としている。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の対物レンズの基本
構成の説明図である。図２〜図６は本発明の後述する数
値実施例１〜５のレンズ断面図である。レンズ断面図に
おいて（Ａ）は無限遠物体合焦時、（Ｂ）は沈胴時を示
している。図７〜図１１は本発明の数値実施例１〜５の
諸収差図である。収差図において（Ａ）は無限遠物体、
（Ｂ）は数値実施例に示した近距離物体にフォーカスし
た倍率β＝−０．０５８のときを示している。図１２は
本発明の撮像装置の撮影時の基本構成、図１３は本発明
の撮像装置の非撮影時の基本構成を示している。

【００３１】図１において１０１は負の屈折力の前群、
１０２は正の屈折力の後群である。前群１０１は負の屈
折力の第１群１０３を有し、後群１０２は正の屈折力の
第２群１０４、負の屈折力を有する第３群１０５、そし
て正の屈折力の第４群１０６とを有している、１０７は
水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等で構
成されるフィルター群（ガラスブロック）である。ＳＰ
は絞りであり、第１群１０３と第２群１０４との間、又
は第２群１０４と第３群１０５との間に設けている。１
０８は結像面、１０９は軸上光束、１１０は軸外光束、
１１１は軸外光束１１０の主光線、１１２、１１３は軸
外光束１１０のマージナル光線であり、光線１１２は上
線、光線１１３は下線を表す。

【００３２】本発明の対物レンズは物体側より順に、負
の屈折力の前群１０１と正の屈折力の後群１０２で構成
されるレトロフォーカス型のレンズ構成である。負の屈
折力の第１群１０３は像面側に凹面を向けたメニスカス
状の負の第１レンズのみから成っている。正の屈折力の
第２群１０４は、物体側のレンズ面が凸面の正の第２レ
ンズより成っている。負の屈折力の第３群１０５は、負
の第３レンズ１０５ａと正の第４レンズ１０５ｂとの独
立した２つのレンズ、又は双方のレンズを接合し、全体
として凹面を物体側に向けたメニスカス形状の接合レン
ズより成っている。正の屈折力の第４群１０６は１つの
両レンズ面が凸面の正の第５レンズで構成している。本
実施形態の対物レンズの全系は５群５枚、又は４群５枚
で構成している。

【００３３】前述のように、撮影画角を広画角として射
出瞳を像面より十分離すには全系をレトロフォーカス型
とするのがよい。またレンズ全長を短縮するにはレンズ
枚数を最小限とするのがよく、本発明では負レンズ１枚
で構成される前群１０１と、最終レンズを正の第５レン
ズとした後群１０２で構成している。また、最終レンズ
の屈折力を極端に強めず射出瞳を像面より離すために、
最終レンズの直前のレンズである第４レンズ１０５ｂ、
又は負の接合レンズ１０５は像面側の面を凸面としてい
る。

【００３４】また、像面特性を良好とするために数値実
施例１から４では後群１０２中に負の接合レンズを配置
している。前群１０１はレンズ１枚のため群内ではペッ
ツバール和に対する補正がなされていない。よって後群
１０２中に負の屈折力を設定することで前群１０１と後
群１０２でキャンセルして全系でペッツバール和を小さ
くしている。

【００３５】また、本発明の対物レンズは第１群１０３
と第２群１０４の間、もしくは第２群１０４と第３群１
０５の間に絞りＳＰを設けている。射出瞳を像面から離
すにはレトロフォーカス型の前群は絞りＳＰより物体側
に配置されるのが好ましく、本発明の対物レンズでは絞
りＳＰは第１群より像面側に配置している。また第３群
と第４群の間に絞りを配置すると、レンズ全長を短縮し
ながら射出瞳を像面から離すために第４群の屈折力を過
度に強くする必要があり、この結果、ペッツバール和を
小さくすることができない。そこで、レンズ全長の短縮
と射出瞳を像面から遠く離す為に絞りＳＰを第１群と第
２群の間、もしくは第２群と第３群の間に配置してい
る。

【００３６】また、第１レンズは像面側に凹面を有する
メニスカスレンズとしている。射出瞳を像面から遠く離
すには軸外主光線を屈曲させる作用を第１レンズにある
程度持たせる必要がある。よって、第１レンズにはある
程度の負の屈折力が必要であるが、結果として第１レン
ズにおいて樽型の歪曲収差が発生しやすい。この歪曲収
差の発生を最小限とするには、軸外光束の主光線がレン
ズ面へ入射する角度を最小とすると効果がある。例えば
コンセントリックな曲率半径とすれば軸外光線の入射角
度を０とできるが、これでは前述のようなある程度の負
の屈折力を有することができない。よって本発明の対物
レンズではコンセントリックな形状に対して物体側の面
は曲率半径を大きく、像面側の面は曲率半径を小さくし
て負の屈折力を強めるものの、像面側に強い凹面を有す
るメニスカス形状を維持して歪曲収差の発生を最小限と
している。そして、これをキャンセルするように後群１
０２にて収差補正を行っている。

【００３７】また、本発明の対物レンズは最終レンズで
ある第４群１０６の少なくとも１つのレンズに非球面を
用いることにより、さらにレンズ全長を短縮して良好な
結像性能を得ている。上記４群５枚構成では球面レンズ
だけでは射出瞳を像面から十分に離してレンズ全長を短
縮するには限界がある。それは射出瞳を像面から十分に
離してレンズ全長を短縮するには特に最終レンズの屈折
力を強めなければならず、これにより樽型の歪曲収およ
びアンダーの像面彎曲が生じる。本発明の対物レンズは
最終レンズに非球面を用いることで、諸収差を補正しな
がら球面レンズのみの構成よりもさらにレンズ全長の短
縮を容易としている。

【００３８】最終レンズに非球面を設定する場合、樽型
の歪曲収差を補正するには光軸から周辺に向かって収斂
作用が弱まるような形状とすると効果がある。これは凸
面においては曲率が緩くなるような形状である。このよ
うにすると、レンズ面の曲率、光線の入射角ともに軸外
光線に対して屈曲を弱めるよう働き、この結果、樽型の
歪曲収差が補正される。また、軸外光束に対しては結像
作用が弱まるためアンダーの像面彎曲を補正する方向に
ある。よって、本発明の対物レンズでは最終レンズにこ
のような非球面を用いることでレンズ全長を短縮しなが
ら歪曲収差と像面彎曲をともに補正している。なお、上
記非球面形状により光軸付近に対して周辺の屈折力は相
対的に弱まるが、非球面導入により第４群の屈折力その
ものは強められるため射出瞳を像面から十分に離したま
ま収差補正が可能である。

【００３９】又、本発明の対物レンズは第２群のレンズ
形状を適切に設定することにより広画角としながらコマ
収差の発生を抑えている。軸外光束は第１群にて屈曲し
た後、第２群に主光線が光軸とある角度をもって入射す
る。このとき、第２群のレンズ面がコンセントリックな
曲率でないとコマ収差が発生する。そこで、広画角の場
合は第２群の物体側のレンズ面を凸面としながら比較的
小さな曲率半径とすることでコマ収差の発生を低減して
いる。

【００４０】さらに、本発明の対物レンズは第２群に少
なくとも１つの非球面を用いることで、広画角としなが
らレンズ全長を短縮した場合でもさらに良好な結像性能
を実現している。軸外光束は第１群にて屈曲した後、第
２群に主光線が光軸とある角度をもって入射する。この
とき第２群のレンズ面がコンセントリックな曲率でない
とコマ収差が発生する。そこで、広画角の場合は第２群
の物体側のレンズ面を比較的小さな曲率半径とすること
でコマ収差の発生を低減している。また、軸上光束にお
いては第１群の像側の凹面にてオーバーの球面収差が発
生する。第２の物体側のレンズ面を凸面とすればアンダ
ーの球面収差が発生し、第１群で発生する球面収差を補
正できる。しかしながら、広画角としてコマ収差補正の
ために第２群の物体側レンズ面の曲率をきつくすると第
２群にて必要以上にアンダーの球面収差が発生する。第
３群の凹面ではオーバーの球面収差が発生するが第２群
でのアンダーの度合いが大きいとこれを補正しきれず全
系にて補正不足となる。そこで、本実施形態では第２群
に光軸から周辺に向かって収斂作用が弱まるような非球
面を設定することで、アンダーの球面収差を補正してい
る。軸上ランド光線は第２群のいずれの面においても光
軸から離れた位置で屈曲するため、球面収差を補正する
ための非球面は第２群のいずれのレンズ面においても有
効である。

【００４１】また、撮影画角をより広画角とするには第
４群１０６に加えて第１群１０３にも少なくとも１つの
非球面を用いると効果がある。ある一定のレンズ全長で
は撮影画角が広画角になるほど第１群の負の屈折力を強
める必要がある。第１群では樽型の歪曲収差が発生する
が屈折力が強すぎると第４群に非球面を用いても補正不
足となる。このような場合は第１群に非球面を用いる
と、より広画角な対物レンズとしながら歪曲収差を良好
に補正できる。前に述べたように、第１群はコンセント
リックな形状に対して負の屈折力を強めたメニスカスレ
ンズである。よって、第１群のレンズ面では軸外光束ほ
ど大きな入射角で主光線が屈曲する。樽型の歪曲収差を
補正するには光軸から周辺に向かってしだいに発散作用
が弱まるような非球面とするのがよい。すなわち、第１
群の物体側のレンズ面では光軸から周辺に向かって曲率
がきつくなるような非球面とし、また、像面側のレンズ
面では光軸から周辺に向かって曲率がゆるくなるような
非球面形状とするのがよい。尚、本発明の対物レンズは
図１に示す第３群の接合を分離して図６に示すように全
体を５群５枚構成としても、射出瞳を像面から十分に離
しながら全長短縮と良好な光学性能を両立できる。又、
上述の第１群、第２群のレンズ構成、絞り位置、非球面
の設定方法はすべて当てはまる。しかしながら、一般的
に第３群を分離してできる空気レンズの敏感度が高く、
製造誤差、組み立て誤差等により像面湾曲が発生しやす
い特徴を有する。よって、製造誤差、組み立て誤差等が
管理されていれば５群５枚構成は本発明の対物レンズと
して有効である。

【００４２】又、本発明の対物レンズは第１群１０３の
レンズ１枚のみをフォーカスレンズとしている。これに
より、フォーカスレンズが極めて軽量に構成できる為、
応答性に優れた合焦性能が得られる。固体撮像素子を用
いたスチルカメラ等においては、フォーカスレンズを無
限遠物体から近距離物体までの全フォーカス範囲にて駆
動させながら、一定駆動距離毎にＡＦ信号を読み取り、
ＡＦ信号が最大であった位置にフォーカスレンズを再
度、位置決めして合焦させる方法がある。このような合
焦方法において、合焦速度を速めるにはフォーカスレン
ズの応答性が優れているのが好ましい。特に、駆動方向
が反転する動作を含む場合は重要である。又、駆動に必
要な消費電力が少なくて済むので電池で稼働するカメラ
においては使用時間を長くすることにつながる。

【００４３】又、本発明の撮像装置は上述の対物レンズ
の一部を沈胴させて光軸方向へのコンパクト化を可能と
している。上述の対物レンズは極力、光学全長を短縮し
ているが、撮像装置が非撮影時の時は、図１に示すよう
にフォーカスレンズを像面側に移動させて更なる全長短
縮が実現できる。

【００４４】図１２は本発明の撮像装置の基本構成の断
面を示す図である。図１２において２２１は後群１０
２、フィルター１０７等を保持し斜線部として示される
レンズ鏡筒、２２２は前群１０１、後群１０２、フィル
ター１０７で構成される対物レンズの結像面に配置され
た固体撮像素子、２２３はステッピングモータ（駆動手
段）、２２４はステッピングモータ２２３の出力軸、２
２５は出力軸２２３と噛合したラック部材、２２６は前
群１０１を保持する移動環、２２７は光軸を挟んで２２
４と対向した位置にあるガイドバーである。又、図１２
の断面とは異なる断面に不図示のガイドバーを有する。

【００４５】移動環２２６はガイドバー２２７と不図示
のガイドバーにより保持され、光軸方向に移動可能とな
っている。このとき、移動環２２６は不図示のガイドバ
ーと嵌合する不図示のスリーブ部を有し、ガイドバー２
２７に対しては光軸回りの回転を抑制する為のＵ字型の
溝（光軸方向に見てＵ字型）２２６ａを有する。又、出
力軸２２４の回転をラック部材２２５を介して光軸方向
へのトルクに変換することにより、移動環２２６は光軸
に沿って駆動される。このとき、移動環２２６はステッ
ピングモーター２２３の入力ステップ数に対応した距離
だけ駆動される。図１２は撮影のためにフォーカスレン
ズ１０１が繰出した状態であり、図１３は非撮影時に移
動環２２６を像面側に移動させてフォーカスレンズ１０
１が沈胴した状態である。フォーカシングは図１２にお
いてステッピングモータ２２３を駆動させてフォーカス
レンズ１０１を光軸方向に移動させることで行われる。
又、非撮影時は同じ機構を用いて無限遠合焦位置よりも
像側にフォーカスレンズを駆動させて沈胴状態とする。
このように本発明の撮像装置はフォーカス機構で沈胴機
構を兼ねているため、沈胴のための特別な機構を有さ
ず、装置を大型化することなく光軸方向へのコンパクト
化を実現している。

【００４６】尚、本発明の撮像装置のフォーカスレンズ
はカメラのモードに応じて図１２に示す撮影位置と図１
３に示す沈胴位置に駆動される。例えば液晶デバイス等
の表示手段を有するデジタルスチルカメラにおいては次
のようなモードが考えられる。

【００４７】オート撮影モード マニュアル撮影モード 電源オフ 再生モード 設定モード 通信モード モードはフォーカス、露出、ストロボのオンオフ等を
カメラが自動で設定する撮影モードである。モードは
フォーカス、露出、ストロボのオンオフ等を撮影者が設
定する撮影モードである。モードはカメラ全体の電源
をオフにするモードである。モードは撮影した画像を
表示手段にて再生するモードである。モードはファイ
ル圧縮のレベル、日付等の設定を行うモードである。モ
ードはコンピュータとデータ通信を行うためのモード
である。これらにおいて、モード、は撮影モード、
モード〜モードは非撮影モードである。モードか
らモードにおいては電源オフモードはフォーカスレ
ンズは必ず沈胴状態となる。又、モード〜モードの
他のモードが選択されているときにもフォーカスレンズ
を沈胴させても良い。特に、フォーカスレンズを保護す
るという見地では非撮影時は極力沈胴状態にしておくの
が良い。

【００４８】尚、本発明に収差補正上好ましくは次の条
件を満足させるのが良い。

【００４９】(ア) 前記レンズＬ１の物体側と像面側のレ
ンズ面の曲率半径を各々Ｒ１，Ｒ２、前記レンズＬ２の
物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３としたとき、 ０．７＜ Ｒ３ ／ Ｒ２ ＜ １．５・・・（１） −２．３＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−１．０・・・（２） を満足することである。

【００５０】条件式（１）は第１群のレンズＬ１の像側
のレンズ面と第２群のレンズＬ２の物体側のレンズ面の
曲率半径の比を規定している式である。

【００５１】条件式（１）の上限を超えると、第２群の
物体側のレンズ面の曲率が軸外光線に対してコンセント
リックな曲率から遠ざかるため、特にコマ収差の発生が
過大となり、非球面を用いても補正困難となる。条件式
（１）の下限を超えると、第１群の像側のレンズ面で発
生するオーバーの球面収差に対して、第２群の物体側の
レンズ面での補正が過剰となり非球面を用いても補正困
難となる。

【００５２】条件式（２）は第１群のレンズＬ１のレン
ズ形状を規定している式である。

【００５３】条件式（２）の上限を超えると第１群の物
体側のレンズ面への軸外光束の入射角が大きくなり、像
面湾曲、非点収差を良好に補正することが非球面を用い
ても困難となる。条件式（２）の下限を超えると第１群
の像側のレンズ面の曲率がきつくなりすぎ、過度のオー
バーの球面収差が発生する。

【００５４】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてＲｉは物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率
半径、Ｄｉは物体側より順にｉ番目のレンズ厚及び空気
間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレン
ズのガラスの屈折率とアッベ数である。また、本発明の
対物レンズの非球面形状は以下の式で表される。

【００５５】

【数１】 但し、Ｘ：非球面の頂点を原点とし、光軸に沿って物体
側から像側に向かう座標 ｈ：非球面の頂点を原点とし、光軸に垂直な座標 Ｒ：非球面の近軸曲率半径 Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ：非球面係数 また、 表１に各数値実施例における各条件式の値を示
す。 （数値実施例１） f＝1.00 Fno＝2.50 2ω＝65.2゜ R 1 = 6.561 D 1 = 0.14 N 1 = 1.772499 ν 1 = 49.6 R 2 = 1.100 D 2 = 1.00 R 3 = 1.186 D 3 = 0.40 N 2 = 1.772499 ν 2 = 49.6 R 4 = -3.441 D 4 = 0.10 R 5 = 絞り D 5 = 0.51 R 6 = -0.539 D 6 = 0.10 N 3 = 1.846660 ν 3 = 23.8 R 7 = 4.804 D 7 = 0.50 N 4 = 1.677900 ν 4 = 55.3 R 8 = -0.763 D 8 = 0.04 R 9 = 2.452 D 9 = 0.36 N 5 = 1.772499 ν 5 = 49.6 R10 = -3.035 D10 = 0.40 R11 = ∞ D11 = 0.68 N 6 = 1.516330 ν 6 = 64.2 R12 = ∞ 無限遠 近距離(β=-0.058) 沈胴時 D2 1.00 1.17 0.20 非球面係数 R 9 Ｂ=-1.07887e-01 Ｃ=3.37571e-02 Ｄ=-8.37316e-02 Ｅ=0.00000e+00 射出瞳位置 近軸像面より -13.609 光学全長（無限遠物体合焦時） 4.511 光学全長（沈胴時） 3.711 （数値実施例２） f ＝1.00 Fno＝ 2.50 2ω＝65.2゜ R 1 = 4.006 D 1 = 0.14 N 1 = 1.772499 ν 1 = 49.6 R 2 = 1.018 D 2 = 1.08 R 3 = 絞り D 3 = 0.10 R 4 = 1.027 D 4 = 0.40 N 2 = 1.743997 ν 2 = 44.8 R 5 = -4.383 D 5 = 0.62 R 6 = -0.499 D 6 = 0.10 N 3 = 1.846660 ν 3 = 23.8 R 7 = 8.829 D 7 = 0.50 N 4 = 1.677900 ν 4 = 55.3 R 8 = -0.799 D 8 = 0.04 R 9 = 2.287 D 9 = 0.36 N 5 = 1.772499 ν 5 = 49.6 R10 = -2.601 D10 = 0.20 R11 = ∞ D11 = 0.68 N 6 = 1.516330 ν 6 = 64.2 R12 = ∞ 無限遠 近距離(β=-0.058 ) 沈胴時 D2 1.08 1.27 0.28 非球面係数 R 9 Ｂ=-1.05540e-01 Ｃ=1.62936e-02 Ｄ=-2.41597e-02 Ｅ=-1.56026e-02 射出瞳位置 近軸像面より -9.081 光学全長（無限遠物体合焦時） 4.622 光学全長（沈胴時） 3.822 （数値実施例３） f ＝1.00 Fno＝ 2.50 2ω＝77.3゜ R 1 = 5.506 D 1 = 0.18 N 1 = 1.772499 ν 1 = 49.6 R 2 = 0.975 D 2 = 1.30 R 3 = 1.059 D 3 = 0.45 N 2 = 1.677900 ν 2 = 54.9 R 4 = -2.511 D 4 = 0.20 R 5 = 絞り D 5 = 0.55 R 6 = -0.574 D 6 = 0.18 N 3 = 1.846660 ν 3 = 23.8 R 7 = 6.627 D 7 = 0.65 N 4 = 1.696797 ν 4 = 55.5 R 8 = -1.025 D 8 = 0.05 R 9 = 1.928 D 9 = 0.50 N 5 = 1.677900 ν 5 = 54.9 R10 = -2.424 D10 = 0.13 R11 = ∞ D11 = 0.85 N 6 = 1.516330 ν 6 = 64.2 R12 = ∞ 無限遠 近距離（β=-0.047 ） 沈胴時 D2 1.30 1.41 0.25 非球面係数 R 3 Ｂ=-3.74809e-02 Ｃ=-2.99963e-01 Ｄ=0.00000e+00 Ｅ=0.00000e+00 R10 Ｂ=1.40788e-01 Ｃ=-3.66529e-02 Ｄ=1.89036e-02 Ｅ=0.00000e+00 射出瞳位置 近軸像面より -16.540 光学全長（無限遠物体合焦時） 5.257 光学全長（沈胴時） 4.207 （数値実施例４） f ＝1.00 Fno＝ 2.50 2ω＝69.7゜ R 1 = 3.492 D 1 = 0.15 N 1 = 1.772499 ν 1 = 49.6 R 2 = 1.069 D 2 = 1.30 R 3 = 1.027 D 3 = 0.43 N 2 = 1.743997 ν 2 = 44.8 R 4 = 24.503 D 4 = 0.09 R 5 = 絞り D 5 = 0.54 R 6 = -0.582 D 6 = 0.11 N 3 = 1.846660 ν 3 = 23.8 R 7 = 2.694 D 7 = 0.54 N 4 = 1.677900 ν 4 = 55.3 R 8 = -0.850 D 8 = 0.04 R 9 = 1.494 D 9 = 0.39 N 5 = 1.772499 ν 5 = 49.6 R10 = -8.547 D10 = 0.22 R11 = ∞ D11 = 0.74 N 6 = 1.516330 ν 6 = 64.2 R12 = ∞ 無限遠 近距離(β=-0.054 ) 沈胴時 D2 1.30 1.53 0.22 非球面係数 R 2 Ｂ=-3.29786e-02 Ｃ=-9.81517e-02 Ｄ=4.58637e-02 Ｅ=0.00000e+00 R 9 Ｂ=-7.58203e-02 Ｃ=-1.94961e-02 Ｄ=3.80518e-02 Ｅ=-2.74684e-02 射出瞳位置 近軸像面より -22.865 光学全長（無限遠物体合焦時） 5.059 光学全長（沈胴時） 3.979 （数値実施例５） f ＝1.00 Fno＝ 2.50 2ω＝65.2゜ R 1 = 6.750 D 1 = 0.14 N 1 = 1.696797 ν 1 = 55.5 R 2 = 1.003 D 2 = 1.10 R 3 = 1.197 D 3 = 0.40 N 2 = 1.772499 ν 2 = 49.6 R 4 = -3.396 D 4 = 0.20 R 5 = 絞り D 5 = 0.46 R 6 = -0.539 D 6 = 0.10 N 3 = 1.846660 ν 3 = 23.8 R 7 = -30.127 D 7 = 0.06 R 8 = 65.281 D 8 = 0.50 N 4 = 1.696797 ν 4 = 55.5 R 9 = -0.834 D 9 = 0.04 R10 = 1.723 D10 = 0.36 N 5 = 1.583126 ν 5 = 59.4 R11 = -3.113 D11 = 0.20 R12 = ∞ D12 = 0.68 N 6 = 1.516330 ν 6 = 64.2 R13 = ∞ 無限遠 近距離（β=-0.059 ） 沈胴時 D2 1.10 1.27 0.20 非球面係数 R10 Ｂ=-1.57488e-01 Ｃ= 4.03051e-02 Ｄ=-1.37226e-01 Ｅ=0.00000e+00 射出瞳位置 近軸像面より -14.174 光学全長（無限遠物体合焦時） 4.672 光学全長（沈胴時） 3.772

【００５６】

【表１】

【００５７】

【発明の効果】本発明はレンズ構成を適切に設定するこ
とにより撮影画角の広画角化、及びレンズ全長の短縮化
を図りつつ、射出瞳を像面より遠く離したテレセントリ
ックな無限遠物体から至近物体に至る物体距離全般にわ
たり良好なる光学性能を有した撮影画角６５〜７７度程
度、Ｆナンバー２．５程度で画面全体の諸収差を良好に
補正した高い光学性能を有した対物レンズを達成するこ
とができる。

【００５８】又、フォーカシングに関して応答性に優
れ、かつ消費電力が少ない撮像装置を提供することがで
きる。

【００５９】又、非撮影時において光軸方向に更にコン
パクトな撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の対物レンズの基本構成の説明図

【図２】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図３】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図４】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図５】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図

【図６】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図

【図７】 本発明の数値実施例１の諸収差図

【図８】 本発明の数値実施例２の諸収差図

【図９】 本発明の数値実施例３の諸収差図

【図１０】 本発明の数値実施例４の諸収差図

【図１１】 本発明の数値実施例５の諸収差図

【図１２】 本発明の撮像装置の基本構成の説明図

【図１３】 本発明の撮像装置の基本構成の説明図

【符号の説明】

１０１ 前群 １０２ 後群 １０３ 第１群 １０４ 第２群 １０５ 第３群 １０６ 第４群 １０７ ガラスブロック １０８ 像面 ＳＰ 絞り ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、負の屈折力の前群と正
   の屈折力の後群とからなる対物レンズにおいて、該前群
   は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負のレンズＬ１
   より成り、該後群は最も物体側のレンズＬ２が物体側に
   凸面を向けた正レンズより成り、該前群を光軸上移動さ
   せてフォーカスを行っていることを特徴とする対物レン
   ズ。
2. 【請求項２】 前記レンズＬ１の物体側と像面側のレン
   ズ面の曲率半径を各々Ｒ１，Ｒ２、前記レンズＬ２の物
   体側のレンズ面の曲率半径をＲ３としたとき、 ０．７＜ Ｒ３ ／ Ｒ２ ＜ １．５ −２．３＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−１．０ を満足することを特徴とする請求項１の対物レンズ。
3. 【請求項３】 前記後群は負レンズを含み全体として４
   枚以下のレンズより成っていることを特徴とする請求項
   ２記載の対物レンズ。
4. 【請求項４】 物体側より順に、前記後群は正レンズ、
   物体側に凹面を向けた負レンズと像面側に凸面を向けた
   正レンズとを接合し、全体として像面側に凸面を向けた
   負の屈折力のメニスカス状の貼合わせレンズ、両レンズ
   面が凸面の正レンズより成ることを特徴とする請求項３
   の対物レンズ。
5. 【請求項５】 物体側より順に、前記後群は正レンズ、
   物体側に凹面を向けた負レンズ、像面側に凸面を向けた
   正レンズ、そして両レンズ面が凸面の正レンズより成っ
   ていることを特徴とする請求項３の対物レンズ。
6. 【請求項６】 前記対物レンズは少なくとも１つの非球
   面を有することを特徴とする請求項４又は５記載の対物
   レンズ。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項の対物レ
   ンズと、該対物レンズの前群を光軸方向に移動させる駆
   動手段、そして、該対物レンズの結像面近傍に設けた撮
   像素子とを有する撮像装置であって、該前群は光軸に沿
   って無限遠物体合焦位置よりも該撮像素子側に移動可能
   であり、特定のモードにおいて無限遠物体合焦位置より
   も撮像素子側で停止していることを特徴とする撮像装
   置。
8. 【請求項８】 前記特定モードは、前記撮像装置が非撮
   影状態のモードであり、前記停止位置は前記前群が沈胴
   した状態であることを特徴とする請求項７の撮像装置。