(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群より構成され、無限遠側から近距離側へのフォーカシングに際して、少なくとも前記第２レンズ群を像面側へ光軸上移動させるとともに前記第４レンズ群を物体側へ光軸上移動させ、前記第５レンズ群は物体側より像側へ順に負の屈折力の第５１レンズ群と、屈折力の絶対値が前記第５１レンズ群よりも小さい第５２レンズ群より構成され、前記第５１レンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させることにより結像位置を変位させ、前記第４レンズ群の最も像面側のレンズ面の曲率半径をＲ４ｒ、前記第５１レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をＲ５ｆ、光学系全系の焦点距離をＦ、第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第５１レンズ群の焦点距離をＦ５１としたとき、
−０．３＜（Ｒ４ｒ−Ｒ５ｆ）／（Ｒ４ｒ＋Ｒ５ｆ）＜０．４
（Ｒ４ｒ＜０、Ｒ５ｆ＜０）
０．５＜│Ｆ５１／Ｆ５│≦０．８６
０．３＜Ｆ１／Ｆ＜０．８
０．２＜｜Ｆ２／Ｆ｜＜０．６
０．２＜Ｆ４／Ｆ＜０．６
なる条件式を満足することを特徴とする近距離撮影可能な光学系。
【請求項２】
前記第１、第３、第５レンズ群はフォーカシングのためには移動しないことを特徴とする請求項１記載の近距離撮影可能な光学系。
【請求項３】
無限遠の物体距離にフォーカスしているときの第１、第２、第３レンズ群の合成焦点距離をＦ１２３としたとき、
Ｆ１２３＞０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の近距離撮影可能な光学系。
【請求項４】
無限遠の物体距離にフォーカスしているときの第２、第３、第４レンズ群の合成焦点距離をＦ２３４としたとき、
０．３＜Ｆ２３４／Ｆ＜０．７
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の近距離撮影可能な光学系。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項の近距離撮影可能な光学系を有していることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影倍率が等倍程度の近距離撮影が可能な光学系に関し、一眼レフ等のスチルカメラやビデオカメラに好適な手ぶれ等における像ブレを補正し得るような光学的な結像位置変位作用を有したマクロ撮影レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一眼レフ用のマクロレンズはそのフォーカス方法としてレンズ系全体を光軸上移動させる方法や例えば特開平５−１４２４７４公報や特開平８−２０１６９２公報のように正レンズ群の光学系の像面側に近距離時の収差変動を補正する負レンズ群の光学系を配置し、正レンズ群を光軸上移動させることにより行う方法等が提案されている。
【０００３】
しかしながらそれらは、例えば撮影倍率が等倍程度のマクロ撮影を行おうとするならばフォーカスレンズ群の移動量が大きくなりすぎてしまい近年主流となっているオートフォーカスのための電気的なフォーカスレンズ駆動が困難になってくる。
【０００４】
またフォーカシングの際、光学全長が変化するため撮影時の取り扱いに支障をきたすことが考えられる。またレンズ全長を一定にして、複数のフォーカスレンズ群をインナーフォーカスさせる方法が例えば特開平３−２７８０１２公報、特開平４−１１０８１１公報にて提案されている。
【０００５】
また、何れの場合においてもマクロ撮影を行う際、被写界深度を得ようとして絞りを絞り込んで撮影を行うことが望まれる。しかしながらその場合スローシャッターによる撮影状況になってしまうため像ブレの発生を招いてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点を解決すべく、フォーカスの際レンズ全長が一定に保たれる利点を生かしつつ、更に手持ち撮影で弊害となる像ブレを補正する作用を有する光学系を達成するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の近距離撮影可能な光学系は、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群より構成され、無限遠側から近距離側へのフォーカシングに際して、少なくとも前記第２レンズ群を像面側へ光軸上移動させるとともに前記第４レンズ群を物体側へ光軸上移動させ、前記第５レンズ群は物体側より像側へ順に負の屈折力の第５１レンズ群と、屈折力の絶対値が前記第５１レンズ群よりも小さい第５２レンズ群より構成され、前記第５１レンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させることにより結像位置を変位させ、前記第４レンズ群の最も像面側のレンズ面の曲率半径をＲ４ｒ、前記第５１レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をＲ５ｆ、光学系全系の焦点距離をＦ、第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第５１レンズ群の焦点距離をＦ５１としたとき、
−０．３＜（Ｒ４ｒ−Ｒ５ｆ）／（Ｒ４ｒ＋Ｒ５ｆ）＜０．４  ・・・（１）
（Ｒ４ｒ＜０、Ｒ５ｆ＜０）
０．５＜│Ｆ５１／Ｆ５│≦０．８６  ・・・（２）
０．３＜Ｆ１／Ｆ＜０．８  ・・・（４）
０．２＜｜Ｆ２／Ｆ｜＜０．６  ・・・（５）
０．２＜Ｆ４／Ｆ＜０．６  ・・・（６）
なる条件式を満足することを特徴としている。
【０００８】
また第１、第５レンズ群はそのレンズ群全体、またはその中の一部のレンズ群を光軸方向に移動を行うことにより変倍作用を持たせても良い。ここで主なフォーカス作用は第２レンズ群にて行い、第４レンズ群にて副次的なフォーカス作用及びフォーカスによる収差変動の補正を行っている。
【０００９】
また正の第３レンズ群により正の球面収差を発生させ、第２レンズ群により発生する負の球面収差の補正を行うど同時にその収斂作用にて第４、第５レンズ群のレンズ径を小型化することを行っている。これにより後記する結像位置変位作用を行うレンズ群の移動スペースの確保を行いつつ鏡筒の大型化を防止するのに効果的である。
【００１０】
第３レンズ群はフォーカシングのためには移動しない構成とするのが、メカ機構の簡略化のため好ましい。また、第５レンズ群中の負レンズ群（第５１レンズ群）を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させることにより結像位置を変化させている。
本発明の実施例においては第５１レンズ群を光軸と垂直方向に移動させて、少ない偏心量により効率の良い結像位置変位作用を得ている。また、光軸に対し傾き方向に（垂直方向と水平方向の成分を持つように）移動させても良く、それにより更なる軸外光線の結像面位置補正を行っても良い。
【００１１】
第５レンズ群は、物体側より像側へ順に負の屈折力の第５１レンズ群と、屈折力の絶対値が前記第５１レンズ群よりも小さい第５２レンズ群より構成されている。これにより、結像位置を変化させたときに第５１レンズ群で発生するコマ収差をキャンセルすることができ、良好な画質を維持することができる。また、第４レンズ群の最も像面側のレンズ面（Ａ面）の曲率半径をＲ４ｒ、第５１レンズ群の最も物体側のレンズ面（Ｂ面）の曲率半径をＲ５ｆとしたとき、
−０．３＜（Ｒ４ｒ−Ｒ５ｆ）／（Ｒ４ｒ＋Ｒ５ｆ）＜０．４  ・・・（１）
（但し、Ｒ４ｒ＜０、Ｒ５ｆ＜０）
の条件式を満足している。これにより、結像位置を変化させたときの諸収差の発生を効果的に抑えることができる。
【００１２】
条件式（１）の範囲を越えると、前記Ａ面において大きく発生する球面収差及びコマ収差のキャンセルを行う前記Ｂ面の作用が崩れてしまい、高画質な光学系の達成が困難となってくる。また、第５レンズ群及び第５１レンズ群の焦点距離をそれぞれＦ５、Ｆ５１としたとき、以下の条件式を満足することが良い。
【００１３】
０．５＜｜Ｆ５１／Ｆ５｜≦０．８６  ・・・（２）
条件式（２）の上限を超えると、第５１レンズ群の負の屈折力が弱くなりすぎるため、第５１レンズ群のレンズの偏心移動量が大きくなり、レンズ鏡筒が大型化すると同時に偏心移動を電気的駆動で行う際には大きなトルクが必要となるため良くない。
【００１４】
また、無限遠の物体距離にフォーカスしているときの第１、第２、第３レンズ群の合成焦点距離をＦ１２３としたとき、
Ｆ１２３＞０  ・・・（３）
なる条件式を満足するのが良い。この条件式を満足することにより、第４レンズ群のレンズ径を小型化できると共に球面収差を効果的に補正することができる。
【００１５】
また、条件式（３）’を満足することにより更に良い光学性能が得られる。
【００１６】
Ｆ１２３／Ｆ＞０．３  ・・・（３）’
また、第１、第３、第５レンズ群をフォーカシングのためには移動させない構成にすることにより、機構を簡略化することができる。また、光彩絞りを第２、第４レンズ群の間に配置する、もしくは、小絞り時に軸外光線ケラレが生じなければ、第４、第５レンズ群の間に光軸上固定とするのが望ましい。
【００１７】
本発明の光学系は、高画質の撮影を行うために、レンズ全系の焦点距離をＦ、第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉとしたとき、以下の条件式を満足している。
【００１８】
０．３＜Ｆ１／Ｆ＜０．８  ・・・（４）
０．２＜｜Ｆ２／Ｆ｜＜０．６  ・・・（５）
０．２＜Ｆ４／Ｆ＜０．６  ・・・（６）
条件式（４）は、第１レンズ群の屈折力に関し、レンズ系の小型化と光学性能のバランスを保つための条件である。上限値を越えると第１レンズ群の屈折力が弱くなってきてレンズ系の全長が大きくなるため良くない。また逆に下限値を越えて屈折力が強くなりすぎるとバックフォーカスの確保が困難になってくると同時に正の球面収差が多く発生してくるため、これを他のレンズ群で補正することが難しくなる。
【００１９】
条件式（５）は、主たるフォーカス作用を行う第２レンズ群の屈折力に関しフォーカシング時の第２レンズ群の移動量とそれに伴なう収差変動の補正をバランス良く行うためのものである。上限値を越えて第２レンズ群の負の屈折力が弱くなりすぎると一定の撮影倍率を確保するためのフォーカス移動量が大きくなるためレンズ全長が大きくなってしまう。また下限値を越えるとフォーカスによる諸収差の変動が大きくなってくるため撮影倍率全域に渡って高画質を得ることが難しくなってくる。
【００２０】
条件式（６）は、第４レンズ群の屈折力に関し、バックフォーカスを確保しつつレンズ系の全長短縮を図ると同時に軸外収差を良好に補正するための条件である。上限値を越えて第４レンズ群の屈折力が小さくなりすぎるとレンズ全長が増大するとともに軸外収差補正作用が弱くなり良くない。他方、条件式の下限を越えて第４レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、テレフォト系の作用が大きくなりすぎて所定のバックフォーカスを確保するのが困難になると同時に高次のコマ収差が発生してきてこれを補正するのが難しくなる。
【００２１】
また更には、無限物体距離撮影時における第２、第３、第４レンズ群の合成焦点距離をＦ２３４としたとき以下の条件式を満足することが更なる高画質を得るのに望ましい。
【００２２】
０．３＜Ｆ２３４／Ｆ＜０．７  ・・・（７）
条件式（７）は、物体距離無限状態での第２、第３、第４レンズ群の合成屈折力に関する、条件式（７）の上限値を越えると第２レンズ群によるフォーカス作用が弱くなり一定撮影倍率を得るためのフォーカス移動量が大きくなってくるためレンズ系が大型化してしまうと同時にぺッツバール和が小さくなるすぎるため像面湾曲が大きく発生してしまい良くない。
【００２３】
他方、下限値を越えて屈折力が大きくなりすぎると、正の球面収差が大きく発生し、同時にフォーカス時の収差変動を補正することが困難となってくる。
【００２４】
本発明のレンズ系の構成としては、第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと正レンズを有することが良く、正レンズは複数枚有することが望ましい。また少なくとも１枚の正レンズと負レンズの接合レンズを有するのが良い。
【００２５】
第２レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと正レンズを有することが良く、負レンズは複数枚有することが望ましい。また少なくとも１枚の正レンズと負レンズの接合レンズを有するのが良い。
【００２６】
第３レンズは少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた正レンズを有することが良く、単レンズ構成とするのが光学系の小型化のため望ましいが、更なる高画質化のため複数のレンズ構成としても良い。
【００２７】
第４レンズ群は少なくとも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を有することが良く、更に正レンズは複数枚用いることが高画質化のため望ましい。
【００２８】
第５レンズ群は少なくとも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を有することが良く、更に負レンズは複数枚用いることが高画質化のため望ましい。
【００２９】
また、第５レンズ中の結像位置変位作用を行う第５１レンズ群は少なくとも１枚の正レンズと負レンズを有するのが良い。これにより像位置変位時に発生する色収差を抑えることを行える。
【００３０】
光彩絞りはフォーカス時に移動レンズ群と干渉しない位置に光軸上固定とするのが望ましい。そして更なる光学性能向上のためレンズ系に非球面や回折光学素子、屈折分布型光学材料を導入しても良い。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１、２はそれぞれ数値実施例１、２のレンズ構成図であり、（Ａ）は物体距離無限状態、（Ｂ）は撮影像倍率０．５倍、（Ｃ）は撮影像倍率１．０倍であることを示す。図３は、参考例のレンズ構成図である。
【００３２】
図４、５、６は数値実施例１の縦収差図であり、それぞれ撮影距離無限、撮影倍率０．５倍、撮影倍率１．０倍である。
【００３３】
図７、８、９は数値実施例１の物体距離無限状態で第５１レンズ群を０．４８ｍｍ光軸と平行移動させて、画角０．３°相当の結像位置変位を行った時の横収差図であり、それぞれ撮影距離無限、撮影倍率０．５倍、撮影倍率１．０倍である。
【００３４】
図１０、１１、１２は数値実施例２の縦収差図であり、それぞれ撮影距離無限、撮影倍率０．５倍、撮影倍率１．０倍である。
【００３５】
図１３、１４、１５は数値実施例２の物体距離無限状態で第５１レンズ群を０．４０ｍｍ光軸と平行移動させて、画角０．３°相当の結像位置変位を行った時の横収差図であり、それぞれ撮影距離無限、撮影倍率０．５倍、撮影倍率１．０倍である。
【００３６】
図１６、１７、１８は参考例の縦収差図であり、それぞれ撮影距離無限、撮影倍率０．５倍、撮影倍率１．０倍である。
【００３７】
図１９、２０、２１は参考例の物体距離無限状態で第５１レンズ群を０．５５ｍｍ光軸と平行移動させて、画角０．３°相当の結像位置変位を行った時の横収差図であり、それぞれ撮影距離無限、撮影倍率０．５倍、撮影倍率１．０倍である。
【００３８】
表１は、本発明の数値実施例１、２および参考例の各条件式に対応する数値を表したものである。
【００３９】
数値実施例中、Ｒｉは第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の光軸上におけるレンズ面頂点間隔Ｎｉ、νｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの屈折力とアッベ数を示す。
【００４０】
レンズ構成図中Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれ第１〜第５レンズ群を示し、Ｌ５１は第５１レンズ群を示している。
【００４１】
レンズ構成図中ＳＰは絞りをＩＰは像面を示す。
【００４２】
収差図中、ｄはｄ線をｇはｇ線、ΔＳはサジタル(SAGITAL)像面をΔＭはメリディオナル(MERIDIONAL)像面を示す。ＥＦｎｏはＦナンバー、Ｙは像高である。
【００４３】
収差図においてＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＩＳＴは歪曲収差、ＣＨＲＯは倍率色収差である。
【００４４】
【表１】
0004194297.tif 000002
【００４５】
【外１】
0004194297.tif 000003
【００４６】
【外２】
0004194297.tif 000004
【００４７】
【外３】
0004194297.tif 000005
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては光学全長が常に一定で、小さなフォーカスレンズ群の移動にて撮影倍率が等倍程度の撮影が可能であり、且つ手ぶれ等における像ブレ補正作用を有する光学系が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  数値実施例１のレンズ構成図
【図２】  数値実施例２のレンズ構成図
【図３】  参考例のレンズ構成図
【図４】  数値実施例１の縦収差図
【図５】  数値実施例１の縦収差図
【図６】  数値実施例１の縦収差図
【図７】  数値実施例１の横収差図
【図８】  数値実施例１の横収差図
【図９】  数値実施例１の横収差図
【図１０】  数値実施例２の縦収差図
【図１１】  数値実施例２の縦収差図
【図１２】  数値実施例２の縦収差図
【図１３】  数値実施例２の横収差図
【図１４】  数値実施例２の横収差図
【図１５】  数値実施例２の横収差図
【図１６】  参考例の縦収差図
【図１７】  参考例の縦収差図
【図１８】  参考例の縦収差図
【図１９】  参考例の横収差図
【図２０】  参考例の横収差図
【図２１】  参考例の横収差図
【符号の説明】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
Ｌ４  第４レンズ群
Ｌ５  第５レンズ群
ＳＰ  絞り
ＩＰ  像面
【図１】
0004194297.tif 000006
【図２】
0004194297.tif 000007
【図３】
0004194297.tif 000008
【図４】
0004194297.tif 000009
【図５】
0004194297.tif 000010
【図６】
0004194297.tif 000011
【図７】
0004194297.tif 000012
【図８】
0004194297.tif 000013
【図９】
0004194297.tif 000014
【図１０】
0004194297.tif 000015
【図１１】
0004194297.tif 000016
【図１２】
0004194297.tif 000017
【図１３】
0004194297.tif 000018
【図１４】
0004194297.tif 000019
【図１５】
0004194297.tif 000020
【図１６】
0004194297.tif 000021
【図１７】
0004194297.tif 000022
【図１８】
0004194297.tif 000023
【図１９】
0004194297.tif 000024
【図２０】
0004194297.tif 000025
【図２１】
0004194297.tif 000026