(57)【要約】  撮像用のレンズシステム（１０）は、物体側（１１）から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群（Ｇ１）と、フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群（Ｇ２）と、フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群（Ｇ３）と、物体側に絞りが配置され、フォーカシングの際に固定され、最も像面側（１２）に配置された屈折力が正の第４のレンズ群（Ｇ４）とを有する。第１のレンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力の第１のレンズ（Ｌ１１）と、最も像面側に配置された負の屈折力の群末のレンズ（Ｌ１３）とを含む。
2019131750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像用のレンズシステムであって、
物体側から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群と、
フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群と、
フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群と、
物体側に絞りが配置され、フォーカシングの際に固定され、最も像面側に配置された屈折力が正の第４のレンズ群とを有し、
前記第１のレンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力の第１のレンズと、最も像面側に配置された負の屈折力の群末のレンズとを含む、レンズシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１のレンズは、最も物体側に配置された両凸の正の屈折力であり、前記群末のレンズは物体側に凹の負の屈折力のレンズである、レンズシステム。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１のレンズの物体側の面の曲率半径Ｒ１と、像面側の面の曲率半径Ｒ２とが以下の条件を満たす、レンズシステム。
０．５≦｜Ｒ１／Ｒ２｜≦１．５
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１のレンズ群は、物体側から順に前記第１のレンズと、負の屈折力の第２のレンズと、前記群末のレンズとを含む、レンズシステム。
【請求項５】
請求項４において、
前記第２のレンズは低分散の異常分散レンズであり、前記群末のレンズは高分散のレンズである、レンズシステム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１のレンズ群の前記群末のレンズの像面側の面の有効半径Ｇ１ＬＳＨと、曲率半径Ｇ１ＬＳｒとが以下の条件を満たす、レンズシステム。
０＜｜Ｇ１ＬＳＨ／Ｇ１ＬＳｒ｜≦０．１４
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記第４のレンズ群は、物体側から順に、負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる第１の接合レンズと、負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる第２の接合レンズとを含む、レンズシステム。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記第３のレンズ群は、前記絞りの物体側に、物体側から、少なくとも１枚の正の屈折力のレンズと、正の屈折力のレンズおよび負の屈折力のレンズからなる接合レンズを含み、この接合レンズが前記絞りに隣接し、
前記第４のレンズ群は、前記絞りに隣接して配置された、物体側から負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる第１の接合レンズと、負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる第２の接合レンズと、負の屈折力のレンズとを含む、レンズシステム。
【請求項９】
請求項８において、
前記第４のレンズ群は、最も像面側に配置された正の屈折力のレンズを含む、レンズシステム。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記第３のレンズ群の前記少なくとも１枚の正の屈折力のレンズは、２枚の正の屈折力のレンズを含む、レンズシステム。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記２枚の正の屈折力のレンズのｄ線の屈折率ｎｄと、ｄ線のアッベ数νｄとが以下の条件を満たす、レンズシステム。
１．７５≦ｎｄ≦１．９５
１５≦νｄ≦３５
【請求項１２】
請求項７ないし１１のいずれかにおいて、
前記第４のレンズ群の前記第１の接合レンズは、前記負の屈折力のレンズは高分散のレンズであり、前記正の屈折力のレンズは低分散の異常分散レンズである、レンズシステム。
【請求項１３】
請求項７ないし１２のいずれかにおいて、
前記第４のレンズ群の前記第１の接合レンズの接合面の有効半径Ｇ４Ｂ１ＭＨと、曲率半径Ｇ４Ｂ１Ｍｒとが以下の条件を満たす、レンズシステム。
０．６５＜｜Ｇ４Ｂ１ＭＨ／Ｇ４Ｂ１Ｍｒ｜≦０．８０
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかにおいて、
前記第２のレンズ群は、物体側に凹のメニスカスタイプのレンズにより構成されている、レンズシステム。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかにおいて、
前記第２のレンズ群は、物体側から負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる接合レンズで構成されている、レンズシステム。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれかに記載のレンズシステムと、
前記レンズシステムの像面側に配置された撮像素子とを有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズシステムおよび撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国特許公開公報２００１−２２８３９１号には、３群構成のレトロフォーカスタイプのインナーフォーカス式広角レンズ系であって、半画角４４゜程度、Ｆナンバー３．５程度の広角レンズ系が開示されている。この広角レンズ系は、物体側から順に、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群と、絞りを有する正の第３レンズ群とからなり、フォーカシングに際し、第２レンズ群が光軸方向に移動する。
【発明の開示】
【０００３】
さらに明るく、フォーカシングによる画角の変動が小さい望遠タイプの撮像系が求められている。
【０００４】
本発明の一態様は、撮像用のレンズシステムであって、物体側から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群と、フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群と、フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群と、物体側に絞りが配置され、フォーカシングの際に固定された、屈折力が正の第４のレンズ群とから構成され、第１のレンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力の第１のレンズと、最も像面側に配置された負の屈折力の群末のレンズとを含む、レンズシステムである。
【０００５】
このレンズシステムは、負−正−正−正の４群構成のレトロフォーカスタイプで、第２のレンズ群のみがフォーカシングの際に光軸に沿って移動するインナーフォーカス式であり、さらに、固定された第３のレンズ群と第４のレンズ群との間に絞りが配置されているレンズシステムである。最も物体側のレンズ群が負のパワーのレトロフォーカスタイプは明るい画像を得やすい構成であるが、どちらかというと広角レンズに適している。このため、本レンズシステムにおいては、第１のレンズ群の最も物体側に正のパワーの第１のレンズを配置し、最も像面側に負のパワーの群末のレンズを配置することにより、全体が負のパワーの第１のレンズ群に、最初のレンズ（最も物体側のレンズ）と最後のレンズ（最も像面側のレンズ）とで、正−負のパワー配置のテレフォトタイプの構成を導入している。したがって、レトロフォーカスタイプの明るい画像を得やすい構成を活かしながら焦点距離を伸ばすことができる。例えば、望遠に適した性能を備えたレンズシステムを提供できる。
【０００６】
第１のレンズ群は、最も物体側に配置された両凸の正の屈折力の第１のレンズと、最も像面側に配置された物体側に凹の負の屈折力のレンズとを含んでもよい。
【０００７】
さらに、レトロフォーカスの正のパワーの後群を３群構成に分けてパワーを分散し、フォーカシングの際に移動する第２のレンズ群のパワーを抑制し、フォーカシングの際に第２のレンズ群が移動しても画角が変動しにくい構成としている。また、フォーカシングの際に動かない（固定されている）第３のレンズ群と第４のレンズ群との間に絞りを配置することによりフォーカシングによりＦ値が変動することを防止している。このため、望遠タイプで、画角の変動や、明るさの変動をほとんど考慮することなく、フォーカスを自由に調整できるレンズシステムを提供できる。
【０００８】
本発明の他の態様の１つは、撮像用のレンズシステムであって、物体側から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群と、フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群と、フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群と、物体側に絞りが配置され、フォーカシングの際に固定された、屈折力が正の第４のレンズ群とから構成され、第３のレンズ群は、絞りの物体側に、物体側から、少なくとも１枚の正の屈折力のレンズと、正の屈折力のレンズおよび負の屈折力のレンズからなる接合レンズを含み、この接合レンズが絞りに隣接し、第４のレンズ群は、絞りに隣接して配置された、物体側から負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる第１の接合レンズと、負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズからなる第２の接合レンズと、負の屈折力のレンズとを含むレンズシステムである。
【０００９】
このレンズシステムは、フォーカシングの際に動かない（固定されている）第３のレンズ群と第４のレンズ群との間に絞りを配置し、絞りを中心として、複数の接合レンズを対称的なパワー配置となるように設けている。このため、フォーカシングにより画角やＦ値の変動が少なく、諸収差が良好に補正されたレンズシステムを提供できる。
【００１０】
本発明の他の態様の１つは、上記のレンズシステムと、レンズシステムの像面側に配置された撮像素子とを有する撮像装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レンズシステムおよび撮像装置の一例を示す図であり、図１（ａ）はレンズシステムのフォーカスが無限遠の状態を示し、図１（ｂ）はフォーカスが近距離の状態を示す。
【図２】図１に示すレンズシステムの各レンズのデータを示す図。
【図３】図１に示すレンズシステムの非球面のデータを示す図。
【図４】図１に示すレンズシステムの諸数値を示す図。
【図５】図１に示すレンズシステムの諸収差を示す図。
【図６】図１に示すレンズシステムの無限遠における横収差を示す図。
【図７】図１に示すレンズシステムの中間距離における横収差を示す図。
【図８】図１に示すレンズシステムの最短距離における横収差を示す図。
【図９】レンズシステムおよび撮像装置の異なる例を示す図であり、図９（ａ）はレンズシステムのフォーカスが無限遠の状態を示し、図９（ｂ）はフォーカスが近距離の状態を示す。
【図１０】図９に示すレンズシステムの各レンズのデータを示す図。
【図１１】図９に示すレンズシステムの非球面のデータを示す図。
【図１２】図９に示すレンズシステムの諸数値を示す図。
【図１３】図９に示すレンズシステムの諸収差を示す図。
【図１４】図９に示すレンズシステムの無限遠における横収差を示す図。
【図１５】図９に示すレンズシステムの中間距離における横収差を示す図。
【図１６】図９に示すレンズシステムの最短距離における横収差を示す図。
【図１７】レンズシステムおよび撮像装置のさらに異なる例を示す図であり、図１７（ａ）はレンズシステムのフォーカスが無限遠の状態を示し、図１７（ｂ）はフォーカスが近距離の状態を示す。
【図１８】図１７に示すレンズシステムの各レンズのデータを示す図。
【図１９】図１７に示すレンズシステムの非球面のデータを示す図。
【図２０】図１７に示すレンズシステムの諸数値を示す図。
【図２１】図１７に示すレンズシステムの諸収差を示す図。
【図２２】図１７に示すレンズシステムの無限遠における横収差を示す図。
【図２３】図１７に示すレンズシステムの中間距離における横収差を示す図。
【図２４】図１７に示すレンズシステムの最短距離における横収差を示す図。
【発明の実施の形態】
【００１２】
図１に、撮像用の光学系を備えた撮像装置（カメラ、カメラ装置）の一例を示している。図１（ａ）はフォーカシングが無限遠の状態を示し、図１（ｂ）はフォーカシングが最近距離の状態を示す。このカメラ（撮像装置）１は、レンズシステム（光学系、撮像光学系、結像光学系）１０と、レンズシステム１０の像面側（画像側、撮像側、結像側）１２に配置された撮像素子（撮像デバイス、像面）５とを有する。この撮像用のレンズシステム１０は、物体側１１から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３と、物体側１１に絞りＳｔが配置され、フォーカシングの際に固定された、屈折力が正の第４のレンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００１３】
このレンズシステム１０は、負−正−正−正の４群構成のレトロフォーカスタイプで、第２のレンズ群Ｇ２のみがフォーカシングの際に光軸７に沿って移動するインナーフォーカス式であり、さらに、固定された第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との間に絞りＳｔが配置されているレンズシステムである。最も物体側１１のレンズ群Ｇ１が負のパワーのレトロフォーカスタイプは明るく鮮明な画像を得るのに適しているが、望遠ではなく広角レンズに適していると考えられている。本例のレンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１が、最も物体側１１に正の屈折力の第１のレンズＬ１１と、最も像面側１２に配置された、負の屈折力のレンズ（群末のレンズ）Ｌ１３とを含む。さらに具体的には、第１のレンズ群Ｇ１は、最も物体側１１に配置された両凸の正の屈折力の第１のレンズＬ１１と、最も像面側１２に配置された、物体側１１に凹の負の屈折力のレンズＬ１３とを含む。
【００１４】
第１のレンズ群Ｇ１の最も物体側１１に両凸の正のパワーの第１のレンズＬ１１を配置し、最も像面側１２に物体側１１に凹の負のパワーのレンズ、本例では負のメニスカスレンズＬ１３を配置することにより、全体が負のパワーの第１のレンズ群Ｇ１に、最初のレンズ（最も物体側のレンズ）Ｌ１１と最後のレンズ（最も像面側のレンズ）Ｌ１３とで、正−負のパワー配置で負のパワーのレンズＬ１３の物体側１１の面が凹のテレフォトタイプの構成を導入している。したがって、レトロフォーカスタイプの明るい画像を得やすい構成を活かしながら焦点距離を伸ばし、望遠に適した性能を得ている。本例では、無限遠にフォーカスした際の焦点距離が７５ｍｍの望遠タイプのレンズシステム１０を得ることができる。
【００１５】
また、第１のレンズ群Ｇ１を、正のパワーのレンズＬ１１を物体側１１に配置したプラスリードのテレフォトタイプとすることにより、像面側１２に配置する負のパワーのレンズＬ１３との距離を確保することが可能となる。したがって、正のパワーのレンズＬ１１で集光した光束が距離を空けた負のパワーのレンズＬ１３に到達する構成となるので、径が大きくなる傾向となる第１のレンズ群Ｇ１の像面側１２のレンズ径を小さくできる。また、第１のレンズ群Ｇ１に続く他のレンズ群のレンズ径も小さくできる。このため、コンパクトで、明るいレンズシステム１０を提供できる。
【００１６】
したがって、第１のレンズ群Ｇ１の最も物体側１１の正のパワーのレンズＬ１１はある程度のパワーを備えていることが望ましく、収差補正を考慮すると、正のパワーを備えた面を対称に配置した両凸のレンズであることが望ましい。さらに、両凸のレンズ（第１のレンズ）Ｌ１１の両面、すなわち、物体側１１の面Ｓ１の曲率半径Ｒ１と、像面側の面Ｓ２の曲率半径Ｒ２とはできるだけ同じであることが良好な収差補正を行うために望ましく、以下の条件（１）を満たしてもよい。
０．５≦｜Ｒ１／Ｒ２｜≦１．５・・・（１）
条件（１）の下限は０．７５であってもよく、上限は１．３であってもよい。
【００１７】
さらに、第１のレンズ群Ｇ１は、物体側１１から順に第１のレンズＬ１１と、負の屈折力の第２のレンズＬ１２と、最も像面側１２に配置された物体側１１に凹の負の第３のレンズＬ１３とを含んでもよい。本例のレンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１は、両凸の正レンズＬ１１と、物体側１１に凸の負のメニスカスレンズＬ１２と、物体側１１に凹の負のメニスカスレンズＬ１３とを含む。第１のレンズ群Ｇ１は、正−負−負の構成であり、さらに全体として負のパワーなので、第２のレンズＬ１２および第３のレンズＬ１３のパワーが大きくなる。したがって、第１のレンズ群Ｇ１からフォーカシングの際に動く第２のレンズ群Ｇ２に向かう光束は、光軸７に対して平行か若干広がる傾向となり、第２のレンズ群Ｇ２がフォーカシングのために移動してもほぼ同じ位置を通過する。したがって、フォーカシングの際の倍率変動および画角変動を抑えるために好適な構成である。
【００１８】
さらに、両凸の正レンズＬ１１と、凹方向が向かい合った２つの負のメニスカスレンズＬ１２およびＬ１３とからなる構成は、面の向きと数とが対称となり、第１のレンズ群Ｇ１におけるペッツバール和を小さくするために適している。このため、第１のレンズ群Ｇ１における収差補正を行うことが可能となり、フォーカシング用の第２のレンズ群Ｇ２に収差補正が良好に施された光束を供給でき、フォーカシングによる画角変動（ブリージング）を緩和できる。また、この構成は、サジタル光線とメリジオナル光線との差を削減するためにも有効であり、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の向上にも効果的である。
【００１９】
また、第１のレンズ群Ｇ１の第２のレンズＬ１２は低分散の異常分散レンズであり、第３のレンズＬ１３は高分散のレンズであってもよい。第１のレンズ群Ｇ１の負のパワーのレンズの組み合わせＬ１２およびＬ１３を、低分散の異常分散レンズと高分散のレンズという異なる分散傾向を示す負のパワーのレンズの組み合わせにすることにより、倍率色収差などの諸収差を良好に補正することが可能となる。したがって、非球面の数を削減でき、低コストで収差が良好に補正されたレンズシステム１０を提供できる。
【００２０】
第１のレンズ群Ｇ１の最も像面側１２の面、すなわち、第３のレンズＬ１３の像面側１２の面Ｇ１ＬＳ（本例では面Ｓ６）の有効半径Ｇ１ＬＳＨ（本例ではＤ６／２）と、曲率半径Ｇ１ＬＳｒ（本例ではＲ６）との比（半球率）が以下の条件（２）を満たしてもよい。
０＜｜Ｇ１ＬＳＨ／Ｇ１ＬＳｒ｜≦０．１４・・・（２）
第１のレンズ群Ｇ１の最も像面側１２の面、すなわち、フォーカシングの際に移動する第２のレンズ群Ｇ２に面した面Ｇ１ＬＳの半球率を小さくし、平面に近い状態にすることにより、第２のレンズ群Ｇ２に入る直前の光束の向きを急激に変動することを抑制できる。したがって、フォーカシングによる画角変動を抑制でき、サジタル光線とメリジオナル光線との差を削減でき、ＭＴＦの向上にも効果的である。
【００２１】
さらに、レトロフォーカスタイプのレンズシステムは、一般に後群の正のパワーが強いためにインナーフォーカスタイプで正のパワーのレンズがフォーカスの際に移動すると画角が変化しやすい。このため、このレンズシステム１０においては、正のパワーの後群を３群構成に分けてパワーを分散し、フォーカシングの際に移動する第２のレンズ群Ｇ２のパワーを抑制し、フォーカシングの際に第２のレンズ群Ｇ２が移動しても倍率が変動しにくい、ブリージングの少ない構成としている。さらに、フォーカシングの際に動かない（固定されている）第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との間に絞りＳｔを配置することによりフォーカシングによりＦ値が変動することを防止している。このため、画角の変動や、明るさの変動をほとんど考慮することなく、フォーカスを自由に調整できる望遠タイプのレンズシステムを提供できる。
【００２２】
第２のレンズ群Ｇ２は、物体側１１に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の１枚のレンズで構成されていてもよく、接合レンズで構成されていてもよい。本例のレンズシステム１０では、物体側１１から両凹の負レンズＬ２１と両凸の正レンズＬ２２とから構成された、物体側１１に凹の正のメニスカスタイプの接合レンズＢ２１により第２のレンズ群Ｇ２が構成されている。レトロフォーカスタイプは正の屈折力が強くなりペッツバール和が増大しやすい。このレンズシステム１０においては、正の屈折力の後群の最も物体側１１となる第２のレンズ群Ｇ２に、物体側１１に凹の面を配置することによりペッツバール和の増大を抑制して、収差補正、特に、球面収差およびコマ収差を良好に補正できるレンズシステム１０を提供している。
【００２３】
さらに、物体側１１の第１のレンズ群Ｇ１に向いた接合レンズＢ２１の物体側１１の面を物体側１１に凹の面とすることにより、第２のレンズ群Ｇ２をフォーカシングの際により第１のレンズ群Ｇ１に近づけることが可能となる。したがって、負のパワーの第１のレンズ群Ｇ１で広がりやすい光束を、周辺光を含めて第２のレンズ群Ｇ２により捉えて像面側１２のレンズ群に伝達できる。このため、より明るく、Ｆ値の小さなレンズシステム１０を提供できる。また、負のパワーの第１のレンズ群Ｇ１に接近して正のパワーの第２のレンズ群を配置することにより、光束の広がりを抑制でき、像面側の第３のレンズ群Ｇ３以降のサイズを抑制でき、よりコンパクトなレンズシステム１０を提供できる。
【００２４】
また、フォーカシングを行う第２のレンズ群Ｇ２に、接合レンズＢ２１を含める、あるいは接合レンズＢ２１からなる構成とすることにより、フォーカシングの距離に応じた収差補正機能、特に、色収差の補正機能を第２のレンズ群Ｇ２に含めることができる。
【００２５】
第３のレンズ群Ｇ３は、物体側１１から順に、正の屈折力のレンズＬ３１およびＬ３２と、正の屈折力のレンズＬ３３および負の屈折力のレンズＬ３４からなる正の屈折力の接合レンズＢ３１とを含む。レトロフォーカス型の場合、後群に強い正のパワーを配置するが、第３のレンズ群に正の屈折力の接合レンズＢ３１を設けることにより色収差を改善できる。さらに、物体側１１に正のパワーのレンズＬ３１およびＬ３２を配置し、物体側１１から正レンズＬ３１、Ｌ３２およびＬ３３が並んだ構成とすることにより、正のパワーの面を分散することが可能となり、光束が急激に曲がることを抑制できる。したがって、この構成は、球面収差の改善に適している。
【００２６】
第４のレンズ群Ｇ４は、物体側１１から順に、負の屈折力のレンズＬ４１および正の屈折力のレンズＬ４２からなる第１の接合レンズＢ４１と、負の屈折力のレンズＬ４３および正の屈折力のレンズＬ４４からなる第２の接合レンズＢ４２と、物体側に凹の負のメニスカスレンズＬ４５と、正の屈折力のレンズＬ４６とを含む。この第４のレンズ群Ｇ４においては、全体として物体側１１から負−正−負−正−負−正のレンズの組み合わせとなり軸上色収差が補正しやすく、さらに像面側１２の２枚を独立したレンズとすることにより独立した面を設け、倍率色収差も含めた他の収差の補正も行いやすい構成となっている。
【００２７】
さらに、絞りＳｔを挟んだ第３のレンズ群Ｇ３の絞りＳｔに隣接する構成が正−負の構成であるのに対し、第４のレンズ群Ｇ４の絞りＳｔに隣接する構成は負−正の対称的なパワー配置となっており、収差補正が良好な構成となっている。すなわち、第３のレンズ群Ｇ３が、絞りＳｔに隣接して配置された、物体側１１から正の屈折力のレンズＬ３３および負の屈折力のレンズＬ３４からなる接合レンズＢ３１を含み、第４のレンズ群Ｇ４が、絞りＳｔに隣接して配置された、物体側１１から負の屈折力のレンズＬ４１および正の屈折力のレンズＬ４１からなる接合レンズＢ４１を含む構成は、絞りＳｔを挟んで対称性の高い構成であり、収差が良好に補正しやすい構成である。
【００２８】
また、このレンズシステム１０においては、第３のレンズ群Ｇ３が、絞りＳｔの物体側１１に、物体側１１から、少なくとも一枚の正の屈折力のレンズＬ３２と、正の屈折力のレンズＬ３３および負の屈折力のレンズＬ３４からなる接合レンズＢ３１を含み、接合レンズＢ３１が絞りＳｔに隣接し、絞りＳｔを挟んだ第４のレンズ群Ｇ４が、絞りＳｔに隣接して配置された、物体側１１から負の屈折力のレンズＬ４１および正の屈折力のレンズＬ４２からなる接合レンズ（第１の接合レンズ）Ｂ４１と、負の屈折力のレンズＬ４３および正の屈折力のレンズＬ４４からなる接合レンズ（第２の接合レンズ）Ｂ４２と、負の屈折力のレンズＬ４５とを含む。この構成は、絞りＳｔを挟んでパワーの対称性が高く、収差補正に適した構成となっている。
【００２９】
また、上述したように、このレンズシステム１０においては、第３のレンズ群Ｇ３の接合レンズＢ３１の物体側１１の正のパワーのレンズを２枚構成、すなわちレンズＬ３１およびＬ３２としており、第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との絞りＳｔを挟んだパワーの対称性を維持しつつ、正のパワーを各レンズで分散して処理するとともに収差補正に利用できるレンズ面の数を増やしている。したがって、収差補正、特に球面収差の補正に適した構成となっている。
【００３０】
２枚のレンズＬ３１およびＬ３２の屈折率（ｄ線）ｎｄ３１およびｎｄ３２と、アッベ数（ｄ線）νｄ３１およびνｄ３２とが以下の条件（３）を満たしてもよい。
１．７５≦ｎｄ３１、ｎｄ３２≦１．９５
１５≦νｄ３１、νｄ３２≦３５      ・・・（３）
高屈折率のレンズを採用することにより各レンズの面の曲率を小さくすることができ、収差の発生を抑制できる。正のパワーのレンズでありながら低アッベ数で高分散性のレンズを配置することにより、正のパワーのレンズが多いレトロフォーカス型のレンズシステム１０の中での分散性に変化を与え、色収差の改善を図れるようにしている。条件（３）の屈折率の条件の下限は１．８であってもよく、上限は１．９３であってもよい。また、条件（３）のアッベ数の下限は２０であってもよく、上限は３３であってもよい。
【００３１】
さらに、第４のレンズ群Ｇ４は、負の屈折力のレンズＬ４５の像面側１２に、レンズシステム１０の最も撮像側１２のレンズとして正の屈折力のレンズＬ４６を含む。像面５に対して、負のパワーのレンズＬ４５により光軸７に対して光束を拡大し、正のパワーのレンズＬ４６により光軸７に対して光束を平行化できる。したがって、イメージサークルの大きな像面５に対して光束を垂直に、すなわち光軸７と平行に結像させることが可能となり、より大きな像をより鮮明に結像できる。特に、負のパワーのレンズＬ４５の像面側１２の面が像面側１２に凸であり、正のパワーのレンズＬ４６は両凸の正レンズであってもよい。像面５の直前の正のパワーを複数の面に分散することにより、収差の発生を抑制するとともに、収差補正を良好に行うことができる。
【００３２】
第４のレンズ群Ｇ４の物体側１１の接合レンズ（第１の接合レンズ）Ｂ４１の一例は、異常分散の負のパワーのレンズＬ４１と、低分散で異常分散の正のパワーのレンズＬ４２との組み合わせである。接合レンズに異常分散タイプのレンズを採用することにより、軸上色収差に加え、倍率色収差の補正も良好に行うことができる。
【００３３】
また、第４のレンズ群Ｇ４の第１の接合レンズＢ４１の接合面Ｇ４Ｂ１Ｍ（本例では面Ｓ１９）の有効半径Ｇ４Ｂ１ＭＨと曲率半径Ｇ４Ｂ１Ｍｒとの比である半球率が以下の条件（４）を満たしてもよい。
０．６５＜｜Ｇ４Ｂ１ＭＨ／Ｇ４Ｂ１Ｍｒ｜≦０．８０・・・（４）
絞りＳｔの像面側１２で、像面５との間に位置する第４のレンズ群Ｇ４においては、諸収差、特に、倍率色収差の補正を良好に行うことが望ましい。第４のレンズ群Ｇ４で最も物体側１１に配置され、絞りＳｔの像面側１２に接近して配置された接合レンズＢ４１で倍率色収差を十分に補正できることは、後続のレンズにおける収差補正の負荷を大幅に低減できる。そのためには、第１の接合レンズＢ４１の接合面Ｇ４Ｂ１Ｍにある程度の曲率を持たせておくことが望ましい。特に、上述したような、高分散の負のパワーのレンズＬ４１と、低分散で異常分散の正のパワーのレンズＬ４２との組み合わせの接合レンズＢ１において接合面Ｇ４Ｂ１Ｍにある程度の曲率を付与しておくことは倍率色収差の補正に有効である。
【００３４】
また、第４のレンズ群Ｇ４の接合レンズＢ４１およびＢ４２の接合面は、ともに物体側１１に凸であることが望ましく、第３のレンズ群Ｇ３の接合レンズＢ３１の接合面（物体側１１に凹）と対称であることが望ましい。接合面が絞りＳｔを中心として対称的な配置となり、収差補正に適した構成である。
【００３５】
図面を参照してさらに詳しく説明する。図１にレンズシステム１０の幾つかの状態におけるレンズ配置を示している。図１（ａ）は、フォーカス位置が無限遠のレンズ配置を示し、図１（ｂ）は、フォーカス位置が最短（近距離、４３０ｍｍ）におけるレンズ配置を示している。
【００３６】
このレンズシステム１０は、無限遠における焦点距離が７５ｍｍの望遠レンズであり、映画あるいはビデオ撮影用のカメラ１の交換レンズとして適した構成となっている。レンズシステム１０は４群構成であり、物体側１１から合成屈折力（パワー）が負の第１のレンズ群Ｇ１、パワーが正の第２のレンズ群Ｇ２、パワーが正の第３のレンズ群Ｇ３、絞りＳｔおよびパワーが正の第４のレンズ群Ｇ４からなり、第１のレンズ群Ｇ１、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４は、フォーカシングに際して像面５に対する距離は変わらずに動かず、固定されたレンズ群である。第２のレンズ群Ｇ２は、フォーカシングの際に、無限遠から近距離にフォーカス位置が移動すると、像面側１２に単調に移動する。
【００３７】
図２に、レンズシステム１０を構成する各レンズのデータを示している。曲率半径（Ｒｉ）は物体側１１から順に並んだ各レンズの各面の曲率半径（ｍｍ）、間隔ｄｉは各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、有効径（Ｄｉ）は各レンズ面の有効径（直径、ｍｍ）、屈折率ｎｄは各レンズの屈折率（ｄ線）、アッベ数νｄは各レンズのアッベ数（ｄ線）を示している。図２において、面番号にアスタリスクが付記されている面は非球面であり、レンズ名称にアスタリスクが付記されているものは異常分散性ガラスを用いたレンズであることを示している。以下においても同様である。
【００３８】
図３には、レンズシステム１０に含まれる非球面の係数を示す。この例では、第４のレンズ群Ｇ４のレンズＬ４５の像面側の面Ｓ２５が非球面となっている。交換レンズであることを考慮した場合、非球面はレンズシステム１０の内部の面であることが望ましい。また、コストを考慮すると、非球面は少ないことが望ましい。本例のレンズシステム１０においては、上記に説明した構成により十分な収差補正機能を備えており、１つの非球面を採用するだけでよく、低コストで明るく鮮明な像が得られるレンズシステム１０を提供している。
【００３９】
非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図３に示した係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥを用いて次式（Ｘ）で表わされる。以降の実施形態においても同様である。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）２Ｙ２｝１／２］
＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０＋ＥＹ１２・・・（Ｘ）
【００４０】
図４に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠、中間（２２８０ｍｍ）、最短（最接近、４３０ｍｍ）のときのレンズシステム１０の焦点距離ｆと、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）、画角、可変間隔ｄ６、ｄ９の値を示している。
【００４１】
図５に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠（図５（ａ））、中間（２２８０ｍｍ）（図５（ｂ））、最短（最接近、４３０ｍｍ）（図５（ｃ））のときの球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。また、図６に、無限遠のときの横収差を示し、図７に中間（２２８０ｍｍ）のときの横収差を示し、図８に最短（最接近、４３０ｍｍ）のときの横収差を示している。球面収差は、波長４０４．６５６０ｎｍ（一点鎖線）と、波長４３５．８３４０ｎｍ（破線）と、波長４８６．１３３０ｎｍ（ドット、短破線）と、波長５４６．０７４０ｎｍ（二点鎖線）と、波長５８７．５６２０ｎｍ（短一点鎖線）と、波長６５６．２７２０ｎｍ（実線）とを示している。非点収差は、メリジオナル（タンジェンシャル）光線Ｍとサジタル光線Ｓａとを示している。以下に示した収差図においても同様である。
【００４２】
これらの図に示したレンズシステム１０は、全体が１５枚のレンズ（Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２２、Ｌ３１〜Ｌ３４、Ｌ４１〜Ｌ４６）からなる。最も物体側１１に配置された第１のレンズ群Ｇ１は、物体側１１から配置された、両凸の正レンズ（第１のレンズ）Ｌ１１と、物体側１１に凸の負のパワーのメニスカスレンズＬ１２と、物体側１１に凹の負のパワーのメニスカスレンズＬ１３との３枚構成である。
【００４３】
フォーカスレンズ群である第２のレンズ群Ｇ２は、両凹の負レンズＬ２１と、両凸の正レンズＬ２２とからなる接合レンズＢ２１であって、全体として物体側１１に凹の正のメニスカスレンズとして構成された接合レンズＢ２１の単独の構成である。
【００４４】
第３のレンズ群Ｇ３は、物体側１１から順に配置された、物体側１１に凸の正のメニスカスレンズＬ３１およびＬ３２と、両凸の正レンズＬ３３および両凹の負レンズＬ３４からなる接合レンズＢ３１とから構成されている。
【００４５】
絞りＳｔを挟んで第３のレンズ群Ｇ３に対して像面側１２に位置し、最も像面側１２に配置された第４のレンズ群Ｇ４は、両凹の負レンズＬ４１および両凸の正レンズＬ４２からなる接合レンズＢ４１と、両凹の負レンズＬ４３および両凸の正レンズＬ４４からなる接合レンズＢ４２と、物体側１１に凹の負のメニスカスレンズＬ４５と、物体側１１に両凸の正レンズＬ４６とから構成されている。
【００４６】
図１に示したレンズシステム１０は、上述した構成をすべて含んでおり、各条件の値は以下の通りである。
条件（１） (|R1/R2|) : 0.83
条件（２） (|G1LSH/G1LSr|(|D6/2/R6|)) : 0.004
条件（３） (nd31, nd32, νd31, νd32) : 1.82, 1.91, 22.8, 31.3
条件（４） (|G4B1MH/G4B1Mr|(|D19/2/R19|)) : 0.70
【００４７】
図１に示したレンズシステム１０は、条件（１）〜（４）のすべてを満足しており、焦点距離が７５ｍｍと望遠で、画角が１６．０５と十分に大きく、さらにＦナンバーが１．６９と非常に明るいレンズシステムとなっている。さらに、このレンズシステム１０においては、無限遠から近距離までのフォーカシングの際にＦナンバーは固定され、画角はほとんど変わらず、ブリージングが少なく、また、倍率変動も少なく、フォーカシングが容易で、鮮明で、あるいは所望のフォーカシングで、明るさの変動が少ない画像を取得できる。また、図５ないし図８に示すように、フォーカシングの全域において諸収差が良好に補正された画像を取得できる。
【００４８】
図９に異なるレンズシステム１０を示している。図９（ａ）は、フォーカス位置が無限遠のレンズ配置を示し、図９（ｂ）は、フォーカス位置が最短（近距離、４３０ｍｍ）におけるレンズ配置を示している。このレンズシステム１０も全体がレンズ１５枚（Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２２、Ｌ３１〜Ｌ３４、Ｌ４１〜Ｌ４６）の構成で、物体側１１から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３と、物体側１１に絞りＳｔが配置され、フォーカシングの際に固定された、屈折力が正の第４のレンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００４９】
したがって、このレンズシステム１０も、負−正−正−正の４群構成のレトロフォーカスタイプで、第２のレンズ群Ｇ２のみがフォーカシングの際に光軸７に沿って移動するインナーフォーカス式であり、さらに、固定された第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との間に絞りＳｔが配置されているレンズシステムである。第１のレンズ群Ｇ１は、最も物体側１１に配置された両凸の正レンズＬ１１と、最も像面側１２に配置された物体側１１に凹の負のパワーのレンズＬ１３とを備えており、全体としてレトロフォーカスタイプでありながら望遠として十分な性能を備えた明るいレンズシステム１０である。
【００５０】
図１０に、図９に示すレンズシステム１０を構成する各レンズのデータを示している。図１１に、レンズシステム１０に含まれる非球面の係数を示し、図１２に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠、中間（２２８０ｍｍ）、最短（最接近、４３０ｍｍ）のときのレンズシステム１０の焦点距離ｆと、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）、画角、可変間隔ｄ６、ｄ９の値を示している。また、図１３に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠（図１３（ａ））、中間（２２８０ｍｍ）（図１３（ｂ））、最短（最接近、４３０ｍｍ）（図１３（ｃ））のときの球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。図１４ないし１６に、無限遠、中間（２２８０ｍｍ）、および最短（最接近、４３０ｍｍ）のときの横収差を示している。
【００５１】
このレンズシステム１０は、概略のレンズ構成および配置は、図１に示したレンズシステム１０と共通する。図９に示したレンズシステム１０の各条件の値は以下の通りである。
条件（１） (|R1/R2|) : 1.17
条件（２） (|G1LSH/G1LSr|(|D6/2/R6|)) : 0.014
条件（３） (nd31, nd32, νd31, νd32) : 1.82, 1.91, 22.8, 31.3
条件（４） (|G4B1MH/G4B1Mr|(|D19/2/R19|)) : 0.70
【００５２】
図９に示したレンズシステム１０も、条件（１）〜（４）のすべてを満足しており、焦点距離が７５ｍｍと望遠で、画角が１６．０３度と比較的広角であり、Ｆナンバーが１．６９と非常に明るいレンズシステムとなっている。さらに、このレンズシステム１０においては、無限遠から近距離までのフォーカシングの際にＦナンバーは固定され、画角もほとんど変わらず、ブリージングや倍率変動が少なく、フォーカシングが容易で、鮮明で、あるいは所望のフォーカシングで、明るさの変動が少ない画像を取得できる。また、図１３ないし図１６に示すように、フォーカシングの全域において諸収差が良好に補正された画像を取得できる。
【００５３】
図１７に、さらに異なるレンズシステム１０を示している。図１７（ａ）は、フォーカス位置が無限遠のレンズ配置を示し、図１７（ｂ）は、フォーカス位置が最短（近距離、４３０ｍｍ）におけるレンズ配置を示している。このレンズシステム１０も全体がレンズ１５枚（Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２２、Ｌ３１〜Ｌ３４、Ｌ４１〜Ｌ４６）の構成で、物体側１１から順番に配置された、フォーカシングの際に固定された負の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、フォーカシングの際に移動する、正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、フォーカシングの際に固定された、正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３と、物体側１１に絞りＳｔが配置され、フォーカシングの際に固定された、屈折力が正の第４のレンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００５４】
したがって、このレンズシステム１０も、負−正−正−正の４群構成のレトロフォーカスタイプで、第２のレンズ群Ｇ２のみがフォーカシングの際に光軸７に沿って移動するインナーフォーカス式であり、さらに、固定された第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との間に絞りＳｔが配置されているレンズシステムである。また、第１のレンズ群Ｇ１は、最も物体側１１に配置された両凸の正レンズＬ１１と、最も像面側１２に配置された物体側１１に凹の負のパワーのレンズＬ１３とを備えており、全体としてレトロフォーカスタイプでありながら望遠として十分な性能を備えた明るいレンズシステム１０である。
【００５５】
図１８に、図１７に示すレンズシステム１０を構成する各レンズのデータを示している。図１９に、レンズシステム１０に含まれる非球面の係数を示し、図２０に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠、中間（２０００ｍｍ）、最短（最接近、４３０ｍｍ）のときのレンズシステム１０の焦点距離ｆと、Ｆナンバー（ＦＮｏ．）、画角、可変間隔ｄ６、ｄ９の値を示している。また、図２１に、レンズシステム１０の焦点距離が無限遠（図２１（ａ））、中間（２０００ｍｍ）（図２１（ｂ））、最短（最接近、４３０ｍｍ）（図２１（ｃ））のときの球面収差、非点収差、歪曲収差を示している。図２２ないし２４に、無限遠、中間（２０００ｍｍ）、および最短（最接近、４３０ｍｍ）のときの横収差を示している。
【００５６】
このレンズシステム１０のレンズ配置は、図１に示したレンズシステム１０と共通する。ただし、フォーカシングの際に移動する第２のレンズ群Ｇ２の最も像面側１２の面Ｓ９を非球面としてさらなる収差の改善を図っている。
【００５７】
図１７に示したレンズシステム１０の各条件の値は以下の通りである。
条件（１） (|R1/R2|) : 0.97
条件（２） (|G1LSH/G1LSr|(|D6/2/R6|)) : 0.098
条件（３） (nd31, nd32, νd31, νd32) : 1.81, 1.81, 25.4, 25.4
条件（４） (|G4B1MH/G4B1Mr|(|D19/2/R19|)) : 0.70
【００５８】
図１７に示したレンズシステム１０は、条件（１）〜（４）を満足しており、このレンズシステム１０においても、焦点距離が７５ｍｍと望遠で、画角が１５．９度と比較的広角で、Ｆナンバーが１．７と非常に明るいレンズシステムとなっている。さらに、このレンズシステム１０においては、無限遠から近距離までのフォーカシングの際にＦナンバーは固定され、画角もほとんど変わらず、ブリージングがほとんどなく、フォーカシングが容易で、鮮明で、あるいは所望のフォーカシングで、明るさの変動が少ない画像を取得できる。また、図２１ないし図２５に示すように、フォーカシングの全域において諸収差が良好に補正された画像を取得できる。
【図１】
2019131750.tif 000003
【図２】
2019131750.tif 000004
【図３】
2019131750.tif 000005
【図４】
2019131750.tif 000006
【図５】
2019131750.tif 000007
【図６】
2019131750.tif 000008
【図７】
2019131750.tif 000009
【図８】
2019131750.tif 000010
【図９】
2019131750.tif 000011
【図１０】
2019131750.tif 000012
【図１１】
2019131750.tif 000013
【図１２】
2019131750.tif 000014
【図１３】
2019131750.tif 000015
【図１４】
2019131750.tif 000016
【図１５】
2019131750.tif 000017
【図１６】
2019131750.tif 000018
【図１７】
2019131750.tif 000019
【図１８】
2019131750.tif 000020
【図１９】
2019131750.tif 000021
【図２０】
2019131750.tif 000022
【図２１】
2019131750.tif 000023
【図２２】
2019131750.tif 000024
【図２３】
2019131750.tif 000025
【図２４】
2019131750.tif 000026
【国際調査報告】
2019131750.tif 000027
2019131750.tif 000028
2019131750.tif 000029
2019131750.tif 000030