JPH1068879A - 収差可変光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分大きな画角を有し、シャープな画質状態
を挟んで球面収差を負の値から正の値まで連続的に変化
させることのできる収差可変光学系。 【解決手段】 マスターレンズ群Ｇ_M は、正屈折力の第
１部分レンズ群Ｌ₁ と、負屈折力の第２部分レンズ群Ｌ
₂ と、正屈折力の第３部分レンズ群Ｌ₃ とを有する。コ
ンバータレンズ群Ｇ_C は、正レンズ成分Ｌ_P と、負レン
ズ成分Ｌ_N とを有する。そして、正レンズ成分Ｌ_P と負
レンズ成分Ｌ_N との軸上空気間隔Ｄを変化させることに
より主に球面収差を変化させる。このとき、−１＜ｆ_M
／ｆ_C ＜０の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は収差可変光学系に関
し、特に、画角が比較的大きく且つ明るいソフトフォー
カス画像を得ることのできるバリアブルソフトフォーカ
スレンズや、ボケ味を良好に補正する機能を有するボケ
味可変光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ソフトフォーカス（軟調描写）の
効果を得ることのできる光学系が古くから知られてい
る。特に、ソフトフォーカスの効果を連続的に変化させ
ることが可能な光学系、すなわちバリアブルソフトフォ
ーカスレンズは、近年のソフトフォーカスレンズの主流
になっている。たとえば、特開昭５２−７６９２１号公
報には、比較的画角の小さいテッサータイプやトリプレ
ットタイプをマスター部分に使用し、その後方に負のメ
ニスカスレンズを付加し、マスター部分と負メニスカス
レンズとの間隔を変化させることによって球面収差を連
続的に変化させる光学系が開示されている。

【０００３】また、特開昭５３−１０９６２６号公報に
は、マスター部分にガウスタイプを使用して大口径化
し、その後方に負のメニスカスレンズ成分を付加し、マ
スター部分と負メニスカスレンズとの間隔を変化させる
ことによって球面収差を連続的に変化させる光学系が開
示されている。さらに、ソフトフォーカスの効果を得る
こととは目的が異なるが、主に球面収差を連続的に発生
させることによってアウトフォーカス部分の描写を変化
させる光学系が特開平１−２５９３１４号公報に開示さ
れている。この公報に開示の光学系は、ソフトフォーカ
スと類似の効果を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５２−７６９２
１号公報および特開昭５３−１０９６２６号公報に開示
されたバリアブルソフトフォーカスレンズでは、いわゆ
るシャープな画質が得られるポジション（すなわちノー
マルモードのレンズ位置状態）を有し、所定の可変間隔
を変化させることによって球面収差を連続的に発生させ
る効果を有する。しかしながら、画角（２ω）が２８°
程度と小さく、美しいソフトフォーカスイメージやデフ
ォーカスイメージを得るために必要なコマ収差の対称性
が良くなかった。また、シャープな画質が得られるポジ
ションから、負の球面収差および正の球面収差のうちの
いずれか一方しか発生させることができなかった。仮
に、逆の符号の球面収差を無理に発生させようとする
と、コマ収差の対称性がさらに悪化し、美しいソフトフ
ォーカスイメージやデフォーカスイメージを得ることが
できないばかりか、最終的にはレンズ成分が機械的に干
渉する可能性もあり、実現困難であった。

【０００５】また、特開昭５２−７６９２１号公報に
は、マスターレンズ群の後方に正の屈折力を有するコン
バータレンズ群を設置し、コンバータレンズ群中の空気
間隔を変化させることによって球面収差を変化させる光
学系が開示されている。しかしながら、マスターレンズ
群にテッサータイプやトリプレットタイプを使用し、コ
ンバータレンズ群のパワー（屈折力）を正にした場合、
同様の焦点距離を有する場合、全長をよりコンパクトに
することができない。

【０００６】さらに、特開平１−２５９３１４号公報に
開示された光学系においては、球面収差を変化させるた
めの可変間隔が最も物体側に設けられている。その結
果、美しいソフトフォーカスイメージやデフォーカスイ
メージを得るために必要なコマ収差の対称性を得ること
ができなかった。また、美しいソフトフォーカスイメー
ジを得るのに十分な大きさの球面収差量を得ることがで
きなかった。本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、十分大きな画角を有し、シャープな画質状態
を挟んで球面収差を負の値から正の値まで連続的に変化
させることのできる収差可変光学系を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、物体側から順に、正の屈折力を
有するマスターレンズ群Ｇ_M と、負の屈折力を有するコ
ンバータレンズ群Ｇ_Cとを備え、前記マスターレンズ群
Ｇ_M は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１部分
レンズ群Ｌ₁ と、負の屈折力を有する第２部分レンズ群
Ｌ₂ と、正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｌ₃ とを
有し、前記コンバータレンズ群Ｇ_C は、物体側から順
に、正の屈折力を有するレンズ成分Ｌ_P と、負の屈折力
を有するレンズ成分Ｌ_N とを有し、前記正レンズ成分Ｌ
_P と前記負レンズ成分Ｌ_N との間に形成される空間は開
口絞りに対して凹面を向け、前記正レンズ成分Ｌ_P と負
レンズ成分Ｌ_N との軸上空気間隔Ｄを変化させることに
より主に球面収差を変化させる収差可変光学系であっ
て、無限遠合焦状態における前記マスターレンズ群Ｇ_M
の焦点距離をｆ_M とし、無限遠合焦状態で且つ球面収差
の発生量が最も少ないレンズ位置状態における前記コン
バータレンズ群Ｇ_C の焦点距離をｆ_C としたとき、 −１＜ｆ_M ／ｆ_C ＜０ の条件を満足することを特徴とする収差可変光学系を提
供する。

【０００８】本発明の好ましい態様によれば、前記負レ
ンズ成分Ｌ_N の焦点距離をｆ_N とし、無限遠合焦状態で
且つ球面収差の発生量が最も少ないレンズ位置状態にお
ける前記コンバータレンズ群Ｇ_C の焦点距離をｆ_C とし
たとき、 ０＜ｆ_N ／ｆ_C ＜１ の条件を満足する。また、前記負レンズ成分Ｌ_N 中の負
レンズのアッベ数をν_N とし、前記正レンズ成分Ｌ_P 中
の正レンズのアッベ数をν_P としたとき、 −１０＜ν_N −ν_P ＜３０ の条件を満足することが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の基本的な構造につ
いて説明する。本発明においては、比較的大きい画角お
よび比較的大きい口径を確保することが可能なレンズタ
イプ（例えば、いわゆるクセノタータイプやガウスタイ
プに代表される光学系）をマスターレンズ群Ｇ_M に使用
し、色収差を含む諸収差を十分に補正している。そし
て、コンバータレンズ群Ｇ_C によってテレ比をかけ、小
型化しつつ、且つバリアブルソフトフォーカスのための
レンズ群移動やデフォーカスイメージコントロールのた
めのレンズ群移動に十分なバックフォーカスを確保して
いる。

【００１０】なお、「デフォーカスイメージコントロー
ル」は、撮影している被写体そのものの像面上における
解像およびコントラストがあまり変化しない程度に収差
（特に球面収差）を変化させ、その結果、作画写真の描
写性（特に前ボケ、後ボケによるボケ味）を変化させる
作用を有する。この時、収差の変化のさせ方によって、
前ボケに明瞭な変化を与えるか、あるいは後ボケに明瞭
な変化を与えるかの選択が可能である。

【００１１】一方、「ソフトフォーカス」では、収差
（特に球面収差）を大きく変化させて、画面全体の主に
各周波数成分に対応するコントラストを低下させる。そ
の結果、ソフトフォーカスは、いわゆる軟調描写と呼ば
れるフレアーかぶりが発生した状態を作り出す作用を有
する。したがって、ソフトフォーカスでは、撮影してい
る被写体そのものの像面上における主に各周波数成分に
対応するコントラストが実質的に変化することになる。

【００１２】また、本発明では、マスターレンズ群Ｇ_M
とコンバータレンズ群Ｇ_C とを明確に分離することによ
って、主に球面収差を変化させるための可変空気間隔Ｄ
を瞳（または開口絞り）から遠ざけることができる。こ
うして、正レンズ成分Ｌ_P および負レンズ成分Ｌ_N に対
する射出斜光線および入射斜光線が光軸からより離れる
ため、正レンズ成分Ｌ_P および負レンズ成分Ｌ_N に対す
る偏角が大きくなり、上下光線で比較的近い偏角の大き
さを実現することができる。したがって、画面の周辺部
分まで対称性の良いフレアーが発生し、良好な点像を得
ることができる。

【００１３】特に、本発明の光学系のように、大画角を
有するソフトフォーカスレンズやボケ味可変光学系の場
合、対称性の良いフレアーが発生することは、球面収差
の発生量の大小と同様に重要なファクターの一つであ
る。また、本発明では、正レンズ成分Ｌ_P と負レンズ成
分Ｌ_N との間に形成される空間すなわち空気レンズが開
口絞りに対して凹面を向けた構造になっている。これ
は、主に球面収差を変化させるために軸上空気間隔Ｄを
変化させる際に像面湾曲やコマ収差の非対称成分の発生
を極力抑え、且つレンズ群の少ない移動量によって高次
収差を含む球面収差を発生させるためである。

【００１４】以下、本発明の各条件式について説明す
る。本発明においては、次の条件式（１）を満足する。 −１＜ｆ_M ／ｆ_C ＜０ （１） ここで、 ｆ_M ：無限遠合焦状態におけるマスターレンズ群Ｇ_M の
焦点距離 ｆ_C ：無限遠合焦状態で且つ球面収差の発生量が最も少
ないレンズ位置状 態におけるコンバータレンズ群Ｇ_C の焦点距離

【００１５】条件式（１）は、マスターレンズ群Ｇ_M の
焦点距離ｆ_M とコンバータレンズ群Ｇ_C の焦点距離ｆ_C
との比について適切な範囲を規定している。条件式
（１）の下限値を下回ると、マスターレンズ群Ｇ_M の焦
点距離ｆ_M が一定である場合、コンバータレンズ群Ｇ_C
のパワーが著しく大きくなる。その結果、同一焦点距離
を有するには、物体側主点と像側主点との間隔ＨＨ’を
長くする必要があるため、コンバータレンズ群Ｇ_C が大
型化してしまう。また、結果的にバックフォーカスが極
端に短くなり、一眼レフカメラ等に使用することができ
なくなってしまう。なお、条件式（１）の下限値を−
０．５に、さらに好ましくは−０．４に設定することに
より、光学系の小型化をさらに進めることができる。

【００１６】一方、条件式（１）の上限値を上回ること
は、条件式（１）が正の値をとること、すなわちコンバ
ータレンズ群Ｇ_C が正屈折力のレンズ群となることを意
味する。前述したように、本発明では、大画角化および
大口径化が可能で、負方向および正方向の双方向に十分
な球面収差量を得ることができ、且つ高画質のポジショ
ン（諸収差の発生が少なくシャープな画質が得られるレ
ンズ位置状態）を有する光学系を実現するために、コン
バータレンズ群Ｇ_C を負屈折力のレンズ群で構成するこ
とによって、小型で、十分なバックフォーカスを確保
し、諸収差を良好に補正している。条件式（１）の上限
値を上回ると、本発明の所要の構造から大きく外れて、
テレフォトタイプのパワー配置を確保することができな
い。その結果、小型化が困難になり、後玉径も大型化
し、好ましくない。なお、条件式（１）の上限値を−
０．０１に、さらに好ましくは−０．１２に設定するこ
とにより、本発明の効果をさらに良好に発揮することが
できる。

【００１７】また、本発明においては、次の条件式
（２）を満足することが望ましい。 ０＜ｆ_N ／ｆ_C ＜１ （２） ここで、 ｆ_N ：負レンズ成分Ｌ_N の焦点距離

【００１８】条件式（２）は、負レンズ成分Ｌ_N の焦点
距離ｆ_N とコンバータレンズ群Ｇ_Cの焦点距離ｆ_C との
比について適切な範囲を規定している。条件式（２）の
下限値の近傍において、コンバータレンズ群Ｇ_C のパワ
ーが一定であれば、負レンズ成分Ｌ_N のパワーが強くな
り過ぎて、シャープな画質が得られるべきポジションす
なわちノーマルモードにおいて諸収差を良好に補正する
ことが困難になる。また、構成レンズ枚数を増大させる
等の対策により諸収差の良好な補正が可能になったとし
ても、偏心に対する敏感度が著しく高くなり、製造が困
難になる。

【００１９】更に、条件式（２）の下限値を下回ること
は、条件式（２）が負の値をとること、すなわち負レン
ズ成分Ｌ_N およびコンバータレンズ群Ｇ_C のうちのいず
れか一方が正の屈折力を有することを意味する。その場
合、前述したように、本発明の効果を発揮するための所
要の構成および方式を満足しないため、大画角化および
大口径化が可能で、負方向および正方向の双方向に十分
な球面収差量を得ることができ、且つ高画質のポジショ
ンを有する光学系を実現することができない。なお、条
件式（２）の下限値を０．０５に、さらに好ましくは
０．１に設定することにより、本発明の効果を更に良好
に発揮することができる。

【００２０】一方、条件式（２）の上限値を上回ると、
コンバータレンズ群Ｇ_C のパワーが一定である場合、負
レンズ成分Ｌ_N のパワーが弱くなり過ぎて、球面収差の
変化量を十分に得ることができなくなってしまう。仮
に、レンズ群の移動量を著しく大きくすることにより球
面収差の変化量を十分に得ようにすると、光学系の全長
の変化が増大し、バリソフトフォーカスモード中で結果
的にバックフォーカスが著しく短くなるポジションがで
きてしまうので好ましくない。また、バックフォーカス
が短くなるポジションとは反対の符号の球面収差を発生
させるバリソフトフォーカスモードにおいては、レンズ
成分Ｌ_P とレンズ成分Ｌ_N とが機械的な干渉を起こし、
結果的に球面収差の変化量を十分に得ることができなく
なる。なお、条件式（２）の上限値を０．６に、さらに
好ましくは０．４に設定することにより、球面収差の変
化量をさらに十分に得ることができる。

【００２１】また、本発明においては、次の条件式
（３）を満足することが望ましい。 −１０＜ν_N −ν_P ＜３０ （３） ここで、 ν_N ：負レンズ成分Ｌ_N 中の負レンズのアッベ数 ν_P ：正レンズ成分Ｌ_P 中の正レンズのアッベ数

【００２２】条件式（３）は、負レンズ成分Ｌ_N 中の負
レンズのアッベ数ν_N と正レンズ成分Ｌ_P 中の正レンズ
のアッベ数ν_P との差について適切な範囲を規定してい
る。コンバータレンズ群Ｇ_C は、マスターレンズ群Ｇ_M
とは独立した負の屈折力を有するレンズ群である。した
がって、光学系全体の色収差を考慮すれば、コンバータ
レンズ群Ｇ_C 内で色消しがなされていることが望まし
い。すなわち、基本的には、一般の負レンズ群の色消し
と同様に、負レンズが低分散の光学材料で構成され、正
レンズが高分散の光学材料で構成されていることが望ま
しい。本発明の光学系の場合、正レンズ成分Ｌ_P と負レ
ンズ成分Ｌ_N との間の空気間隔Ｄを変化させる。このた
め、２つのレンズ成分の間にあまり大きな分散差を設定
すると色収差が変動してしまうので、２つのレンズ成分
の間には適当な分散差を与えることが望ましい。

【００２３】条件式（３）の下限値を下回る場合、すな
わち負レンズの方が正レンズよりも分散が著しく大きく
なった場合、一般の負レンズ群の色消し状態とは逆の組
み合わせになり、色収差の変動が増大し、満足な光学性
能を得ることができなくなる。なお、本発明の光学系の
場合、マスターレンズ群Ｇ_M の構成が色収差の補正に十
分な自由度を有している。このため、一般的な負レンズ
群の色消しとは逆の硝材の使い方をした組み合わせ、す
なわち負レンズの方が正レンズよりも若干量だけ分散が
大きいような構成（高分散の構成）も可能になってい
る。なお、条件式（３）の下限値を−７に、さらに好ま
しくは−５に設定することにより、さらに良好な色消し
が可能になる。さらに、条件式（３）の下限値を−２．
５に設定すると、本発明の効果をさらに十分に発揮する
ことができる。

【００２４】逆に、条件式（３）の上限値を上回る場
合、すなわち正レンズの方が負レンズよりも分散が著し
く大きくなった場合、レンズ成分Ｌ_P とレンズ成分Ｌ_N
との間の空気間隔Ｄの変化に伴って色収差が変動するの
で好ましくない。なお、条件式（３）の上限値を２５
に、さらに好ましくは１５に設定することにより、さら
に良好な色消しが可能になる。さらに、条件式（３）の
上限値を１０に設定すると、本発明の効果をさらに十分
に発揮することができる。

【００２５】また、本発明においては、次の条件式
（４）を満足することが望ましい。 −１＜（ｒb −ｒa ）／（ｒb ＋ｒa ）＜０ （４） ここで、 ｒa ：正レンズ成分Ｌ_P 中の最も像側に位置する正レン
ズの像側の面の曲率半径 ｒb ：負レンズ成分Ｌ_N 中の最も物体側に位置する負レ
ンズの物体側の面の曲率半径

【００２６】条件式（４）は、正レンズ成分Ｌ_P と負レ
ンズ成分Ｌ_N との間に形成される空気レンズの形状因子
（シェイプファクター）の逆数について適切な範囲を規
定している。条件式（４）の下限値を下回る場合、空気
レンズの形状が像側に凸面を向けた平凸形状から両凸形
状になる。その場合、空気間隔Ｄを変化させることによ
り、球面収差以外の諸収差、特に像面湾曲や非対称のコ
マ収差が著しく発生するので好ましくない。なお、条件
式（４）の下限値を−０．５に、さらに好ましくは−
０．２に設定することより、球面収差以外の諸収差、特
に像面湾曲や非対称のコマ収差の発生をさらに良好に抑
えることが可能になる。

【００２７】逆に、条件式（４）の上限値の近傍に至る
と、空気レンズの形状が像側に著しく曲率の大きい凸面
を向けたメニスカス形状になる。その結果、各面に対す
る射出光線や入射光線の偏角が著しく大きくなり、高次
の諸収差が増大し、本発明の特徴であるシャープな画質
が得られるべきポジションすなわちノーマルモードにお
ける性能が特に悪化する傾向がある。また、偏心やレン
ズ間隔やレンズ厚の公差が著しく厳しくなり、製造が困
難になる。なお、条件式（４）の上限値を−０．００５
に、さらに好ましくは−０．０１に設定することによ
り、本発明の効果をさらに十分に発揮することができ
る。

【００２８】また、本発明においては、次の条件式
（５）を満足することが望ましい。 −０．２５＜ｎ_N −ｎ_P ＜０．３５ （５） ここで、 ｎ_N ：負レンズ成分Ｌ_N 中の負レンズのｄ線に対する屈
折率 ｎ_P ：正レンズ成分Ｌ_P 中の正レンズのｄ線に対する屈
折率

【００２９】条件式（５）は、負レンズ成分Ｌ_N 中の負
レンズのｄ線に対する屈折率ｎ_N と正レンズ成分Ｌ_P 中
の正レンズのｄ線に対する屈折率ｎ_P との差について適
切な範囲を規定している。条件式（５）の下限値を下回
ると、負レンズ成分Ｌ_N の屈折率が著しく小さくなる。
その結果、高次の諸収差が著しく増加し、本発明の特徴
であるシャープな画質が得られるべきポジションすなわ
ちノーマルモードにおける性能が特に悪化する傾向があ
るので好ましくない。なお、条件式（５）の下限値を−
０．２に、さらに好ましくは−０．１５に設定すること
により、適当な球面収差の発生を促し、諸収差、特に像
面湾曲や非対称のコマ収差の発生を良好に抑えることが
可能になる。

【００３０】逆に、条件式（５）の上限値を上回る場
合、正レンズ成分Ｌ_P の屈折率が著しく小さくなる。そ
の結果、ペッツバール和を適切な値に設定するのが困難
になり、像面湾曲が大きくなるので好ましくない。な
お、条件式（５）の上限値を０．２５に、さらに好まし
くは０．２に設定すると、本発明の効果をさらに十分に
発揮することができる。

【００３１】また、本発明においては、次の条件式
（６）を満足することが望ましい。 −１０＜（ｒd ＋ｒc ）／（ｒd −ｒc ）＜１ （６） ここで、 ｒc ：正レンズ成分Ｌ_P の物体側の面の曲率半径 ｒd ：正レンズ成分Ｌ_P の像側の面の曲率半径

【００３２】条件式（６）は、コンバータレンズ群Ｇ_C
中の正レンズ成分Ｌ_P の形状因子について適切な範囲を
規定している。条件式（６）の下限値を下回る場合、正
レンズ成分Ｌ_P の形状は著しいメニスカス形状になる。
その結果、高次収差の影響により、本発明の特徴である
シャープな画質が得られるべきポジションすなわちノー
マルモードにおける性能が特に悪化する傾向があるので
好ましくない。なお、条件式（６）の下限値を−５に設
定すると、本発明の効果をさらに十分に発揮することが
できる。逆に、条件式（６）の上限値を上回る場合、正
レンズ成分Ｌ_P の形状は物体側に凸面を向けたメニスカ
ス形状になる。その場合、空気間隔Ｄを変化させること
により、球面収差以外の諸収差、特に像面湾曲や非対称
のコマ収差が著しく発生するので好ましくない。

【００３３】また、本発明においては、次の条件式
（７）を満足することが望ましい。 −１＜（ｒf ＋ｒe ）／（ｒf −ｒe ）＜１０ （７） ここで、 ｒe ：負レンズ成分Ｌ_N の物体側の面の曲率半径 ｒf ：負レンズ成分Ｌ_N の像側の面の曲率半径

【００３４】条件式（７）は、コンバータレンズ群Ｇ_C
中の負レンズ成分Ｌ_N の形状因子について適切な範囲を
規定している。条件式（７）の下限値を下回る場合、負
レンズ成分Ｌ_N の形状が像側に凹面を向けた平凹形状を
超え像側に凹面を向けたメニスカスレンズ形状になり、
空気レンズの形状がメニスカス形状から著しく外れる。
このため、空気間隔Ｄを変化させることにより、球面収
差以外の諸収差、特に像面湾曲や非対称のコマ収差が著
しく発生するので好ましくない。なお、条件式（７）の
下限値を０に設定すると、本発明の効果をさらに十分に
発揮することができる。

【００３５】逆に、条件式（７）の上限値を上回る場
合、負レンズ成分Ｌ_N の形状は著しいメニスカス形状に
なる。その結果、高次収差の影響により、本発明の特徴
であるシャープな画質が得られるべきポジションすなわ
ちノーマルモードにおける性能が特に悪化する傾向があ
るので好ましくない。なお、条件式（７）の上限値を５
に、さらに好ましくは２または１．５に設定すると、本
発明の効果をさらに十分に発揮することができる。

【００３６】また、本発明においては、大口径化に対応
した良好な球面収差およびコマ収差を得るために、マス
ターレンズ群Ｇ_M 中の第１部分レンス群Ｌ₁ は２枚の正
レンズを有することが望ましい。また、ペッツバール和
を適当に設定するとともに十分な色消しを行うために、
正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｌ₃ は負レンズと
正レンズとからなる接合レンズと正レンズとを有するこ
とが望ましい。さらに、コストダウンおよびコンパクト
化のために、コンバータレンズ群Ｇ_C中の正レンズ成分
Ｌ_P および負レンズ成分Ｌ_N をそれぞれ１枚のレンズに
よって構成することが望ましい。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。本発明の各実施例にかかる収差可変光学
系は、物体側から順に、正の屈折力を有するマスターレ
ンズ群Ｇ_M と、負の屈折力を有するコンバータレンズ群
Ｇ_C とを備えている。そして、マスターレンズ群Ｇ
_M は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１部分レ
ンズ群Ｌ₁ と、負の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｌ
₂ と、正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｌ₃ とを有
する。また、コンバータレンズ群Ｇ_C は、物体側から順
に、正の屈折力を有するレンズ成分Ｌ_P と、負の屈折力
を有するレンズ成分Ｌ_N とを有する。

【００３８】〔第１実施例〕図１は、本発明の第１実施
例にかかる収差可変光学系の構成および移動軌跡を示す
図である。図１の収差可変光学系において、マスターレ
ンズ群Ｇ_M は、物体側から順に、両凸レンズおよび物体
側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第１部分
レンズ群Ｌ₁ と、両凹レンズからなる第２部分レンズ群
Ｌ₂ と、開口絞りＳと、物体側に凹面を向けた負メニス
カスレンズと物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
との接合負レンズおよび両凸レンズからなる第３部分レ
ンズ群Ｌ₃ とから構成されている。また、コンバータレ
ンズ群Ｇ_C は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ_P と、物体側（開口絞りＳ側）に
凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_N とから構成されて
いる。

【００３９】第１実施例では、図１に示すように、球面
収差の発生量が最も少ないシャープな画質が得られるノ
ーマルモードを基準として、正メニスカスレンズＬ_P と
負メニスカスレンズＬ_N との軸上空気間隔Ｄが増大する
ように負メニスカスレンズＬ_N を移動させることによ
り、ソフトフォーカスモード（１）を実現することがで
きる。また、軸上空気間隔Ｄが減少するように負メニス
カスレンズＬ_N を移動させることにより、ソフトフォー
カスモード（２）を実現することができる。なお、負メ
ニスカスレンズＬ_N の移動に伴ってバックフォーカスが
変動するため、マスターレンズ群Ｇ_M と正メニスカスレ
ンズＬ_P とを一体的に移動させることにより、バックフ
ォーカスの変動を補正している。また、第１実施例で
は、光学系全体を一体的に物体側へ繰り出すことによっ
て近距離物体への合焦を行っている。この合焦方法によ
り、１／４倍までのマクロ撮影が可能である。

【００４０】次の表（１）に、本発明の第１実施例の諸
元の値を掲げる。表（１）において、ｆは焦点距離を、
ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォ
ーカスを、Ｄ0 は物体と最も物体側の面との光軸に沿っ
た距離をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の
進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、
屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６
ｎｍ）に対する値を示している。

【００４１】

【表１】 ｆ＝１０５ ＦNO＝２．８３ ２ω＝３５．７２° 面番号 曲率半径 面間隔 アッベ数 屈折率 1 185.3082 4.0000 60.64 1.603110 2 -163.2324 0.1000 3 33.0757 7.0000 82.52 1.497820 4 84.3311 2.3000 5 -282.0428 1.8000 45.87 1.548139 6 39.4465 6.6000 7 ∞ 6.5000 （開口絞りＳ） 8 -29.4505 1.8000 36.98 1.612930 9 -223.1023 7.5000 53.75 1.693500 10 -37.4314 0.1000 11 392.7974 4.5000 50.84 1.658440 12 -76.2736 6.2824 13 -247.6209 5.0000 37.90 1.723421 14 -52.9649 (d14=可変) 15 -40.5667 2.0000 36.98 1.612930 16 -1871.6154 （Ｂｆ） （ソフトフォーカス化および合焦における可変間隔） ｆ＆β 105.00000 94.00000 112.00000 -0.03333 -0.10000 Ｄ０ ∞ ∞ ∞ 3244.5250 1141.0400 d14 4.20977 8.14357 2.19293 4.20977 4.20977 Ｂｆ 69.46796 54.76221 78.45128 72.97376 79.98537 β -0.25000 -0.03333 -0.10000 -0.03333 -0.10000 Ｄ０ 509.9955 2900.8090 1020.8086 3454.4867 1214.4859 d14 4.20977 8.14357 8.14357 2.19293 2.19293 Ｂｆ 95.76148 57.89554 64.16221 82.18461 89.65128 （条件対応値） （１）ｆ_M ／ｆ_C ＝−０．２９５５ （２）ｆ_N ／ｆ_C ＝ ０．２２８６ （３）ν_N −ν_P ＝−０．９２ （４）（ｒb −ｒa ）／（ｒb ＋ｒa ）＝−０．１３２６ （５）ｎ_N −ｎ_P ＝−０．１１０５ （６）（ｒd ＋ｒc ）／（ｒd −ｒc ）＝−１．５４４ （７）（ｒf ＋ｒe ）／（ｒf −ｒe ）＝ １．０４４

【００４２】図２乃至図４は、第１実施例の諸収差図で
ある。すなわち、図２は、無限遠合焦状態で且つ球面収
差の発生量が最も少ないノーマルモードにおける諸収差
図である。また、図３は、無限遠合焦状態で且つ後ボケ
（背景のアウトフォーカス部分の画像）が良好なソフト
フォーカスモード（１）における諸収差図である。さら
に、図４は、無限遠合焦状態で且つ前ボケ（前景のアウ
トフォーカス部分の画像）が良好なソフトフォーカスモ
ード（２）における諸収差図である。各収差図におい
て、ＦNOはＦナンバーを、Ａは半画角を、ｄはｄ線（λ
＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎ
ｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差
図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリデ
ィオナル像面を示している。

【００４３】図２を参照すると、ノーマルモードでは、
一般の写真レンズと同様に、大画角の全体に亘って諸収
差が良好に補正されていることがわかる。また、図３を
参照すると、ソフトフォーカスモード（１）では、負の
球面収差および軸外の球面収差（コマ収差の対称性のあ
るフレアー成分）が大きく発生し、他の収差、特に軸外
収差の変動が微量であることがわかる。なお、ノーマル
モードとソフトフォーカスモード（１）との間において
収差発生量を連続的にコントロールすることができ、ノ
ーマルモードからソフトフォーカスモード（１）への方
向にレンズ移動を行うことにより、結像面の性能をあま
り劣化させることなく、後ボケだけを良好なボケ味にす
るボケ味可変（デフォーカスイメージコントロール）が
可能になる。

【００４４】さらに、図４を参照すると、ソフトフォー
カスモード（２）では、正の球面収差および軸外の球面
収差（コマ収差の対称性のあるフレアー成分）が大きく
発生し、他の収差、特に軸外収差の変動が微量であるこ
とがわかる。なお、ノーマルモードとソフトフォーカス
モード（２）との間において収差発生量を連続的にコン
トロールすることができ、ノーマルモードからソフトフ
ォーカスモード（２）への方向にレンズ移動を行うこと
により、結像面の性能をあまり劣化させることなく、前
ボケだけを良好なボケ味にするボケ味可変（デフォーカ
スイメージコントロール）が可能になる。

【００４５】なお、第１実施例では、マスターレンズ群
Ｇ_M と正メニスカスレンズＬ_P とを一体的に移動させる
ことにより、バックフォーカスの変動を補正している。
しかしながら、球面収差の可変のための負レンズ成分Ｌ
_N の移動量によっては、他の様々な方法によってバック
フォーカスの変動を補正することが可能である。たとえ
ば、マスターレンズ群Ｇ_M のみを移動させることによっ
て、あるいは正メニスカスレンズＬ_P のみを移動させる
ことによって、バックフォーカスの変動を補正すること
もできる。また、バックフォーカスの変動を補正するた
めのコンペンセータ群を別途設けることもできる。ま
た、第１実施例では、光学系全体を一体的に物体側へ繰
り出すことによって近距離物体への合焦を行っている。
しかしながら、他の様々な方法によって近距離物体への
合焦を行うことができる。たとえば、マスターレンズ群
Ｇ_M のみを移動させることによって、あるいはマスター
レンズ群Ｇ_M とコンバータレンズ群Ｇ_C とを互いに独立
に移動させる（フローティングさせる）ことによって、
近距離物体への合焦を行うこともできる。

【００４６】〔第２実施例〕図５は、本発明の第２実施
例にかかる収差可変光学系の構成および移動軌跡を示す
図である。図５の収差可変光学系において、マスターレ
ンズ群Ｇ_M は、物体側から順に、両凸レンズおよび物体
側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第１部分
レンズ群Ｌ₁ と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズからなる第２部分レンズ群Ｌ₂ と、開口絞りＳと、
両凹レンズと両凸レンズとの接合負レンズおよび両凸レ
ンズからなる第３部分レンズ群Ｌ₃ とから構成されてい
る。また、コンバータレンズ群Ｇ_C は、物体側から順
に、両凸レンズＬ_P と、物体側（開口絞りＳ側）に凹面
を向けた両凹レンズＬ_N とから構成されている。

【００４７】第２実施例では、図５に示すように、球面
収差の発生量が最も少ないシャープな画質が得られるノ
ーマルモードを基準として、両凸レンズＬ_P と両凹レン
ズＬ_N との軸上空気間隔Ｄが増大するように負メニスカ
スレンズＬ_N を移動させることにより、ソフトフォーカ
スモード（１）を実現することができる。また、軸上空
気間隔Ｄが減少するように両凹レンズＬ_N を移動させる
ことにより、ソフトフォーカスモード（２）を実現する
ことができる。なお、両凹レンズＬ_N の移動に伴ってバ
ックフォーカスが変動するため、マスターレンズ群Ｇ_M
と両凸レンズＬ_P とを一体的に移動させることにより、
バックフォーカスの変動を補正している。また、第２実
施例では、マスターレンズ群Ｇ_M を第１部分レンズ群Ｌ
₁ および第２部分レンズ群Ｌ₂ からなる前群と、第３部
分レンズ群Ｌ₃ からなる後群とに分割し、前群と後群と
を互いに独立に移動させる（フローティングさせる）こ
とによって近距離物体への合焦を行っている。この合焦
方法により、１／２倍までのマクロ撮影が可能である。

【００４８】次の表（２）に、本発明の第２実施例の諸
元の値を掲げる。表（２）において、ｆは焦点距離を、
ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォ
ーカスを、Ｄ0 は物体と最も物体側の面との光軸に沿っ
た距離をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の
進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、
屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６
ｎｍ）に対する値を示している。

【００４９】

【表２】 ｆ＝８５ ＦNO＝２．８５ ２ω＝４３．５° 面番号 曲率半径 面間隔 アッベ数 屈折率 1 55.6538 5.0000 48.04 1.716999 2 -2603.3146 0.1000 3 25.1841 3.4000 53.75 1.693500 4 38.3374 1.6000 5 92.2896 1.7000 36.98 1.612930 6 22.1322 (d6= 可変) 7 ∞ 4.0000 （開口絞りＳ） 8 -29.3026 1.7000 32.17 1.672700 9 196.5217 12.5000 53.89 1.713000 10 -39.9515 0.1000 11 334.0512 3.5000 55.60 1.696800 12 -73.6850 (d12=可変) 13 2514.2791 7.0000 33.75 1.648310 14 -49.2645 (d14=可変) 15 -45.2184 2.0000 40.90 1.796310 16 1264.3990 （Ｂｆ） （ソフトフォーカス化および合焦における可変間隔） ｆ＆β 85.02000 73.00000 90.00000 -0.03333 -0.10000 Ｄ０ ∞ ∞ ∞ 2604.1136 902.5494 d6 5.51671 5.51671 5.51671 6.06841 7.18198 d12 1.96096 1.96096 1.96096 3.80796 7.53598 d14 2.63421 7.07075 1.15230 2.63421 2.63421 Ｂｆ 55.73839 39.93660 62.24573 55.73839 55.73839 β -0.30000 -0.50000 -0.10000 -0.50000 -0.10000 -0.50000 D0 333.2842 217.3791 781.9516 192.1951 952.1982 227.6557 d6 10.60870 14.17700 7.45963 15.69403 7.08942 13.67642 d12 19.00804 30.95410 8.46553 36.03287 7.22613 29.27826 d14 2.63421 2.63421 7.07075 7.07075 1.15230 1.15230 Ｂｆ 55.73840 55.73839 39.93660 39.93661 62.24572 62.24574 （条件対応値） （１）ｆ_M ／ｆ_C ＝−０．２９５８ （２）ｆ_N ／ｆ_C ＝ ０．２２８８ （３）ν_N −ν_P ＝ ７．１５ （４）（ｒb −ｒa ）／（ｒb ＋ｒa ）＝−０．０４２８ （５）ｎ_N −ｎ_P ＝ ０．１４８ （６）（ｒd ＋ｒc ）／（ｒd −ｒc ）＝−０．９６１６ （７）（ｒf ＋ｒe ）／（ｒf −ｒe ）＝ ０．９３０９

【００５０】図６乃至図８は、第２実施例の諸収差図で
ある。そして、図６は、無限遠合焦状態で且つ球面収差
の発生量が最も少ないノーマルモードにおける諸収差図
である。また、図７は、無限遠合焦状態で且つ後ボケ
（背景のアウトフォーカス部分の画像）が良好なソフト
フォーカスモード（１）における諸収差図である。さら
に、図８は、無限遠合焦状態で且つ前ボケ（前景のアウ
トフォーカス部分の画像）が良好なソフトフォーカスモ
ード（２）における諸収差図である。各収差図におい
て、ＦNOはＦナンバーを、Ａは半画角を、ｄはｄ線（λ
＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎ
ｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差
図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリデ
ィオナル像面を示している。

【００５１】図６を参照すると、ノーマルモードでは、
一般の写真レンズと同様に、大画角の全体に亘って諸収
差が良好に補正されていることがわかる。また、図７を
参照すると、ソフトフォーカスモード（１）では、負の
球面収差および軸外の球面収差（コマ収差の対称性のあ
るフレアー成分）が大きく発生し、他の収差、特に軸外
収差の変動が微量であることがわかる。なお、ノーマル
モードとソフトフォーカスモード（１）との間において
収差発生量を連続的にコントロールすることができ、ノ
ーマルモードからソフトフォーカスモード（１）への方
向にレンズ移動を行うことにより、結像面の性能をあま
り劣化させることなく、後ボケだけを良好なボケ味にす
るボケ味可変（デフォーカスイメージコントロール）が
可能になる。

【００５２】さらに、図８を参照すると、ソフトフォー
カスモード（２）では、正の球面収差および軸外の球面
収差（コマ収差の対称性のあるフレアー成分）が大きく
発生し、他の収差、特に軸外収差の変動が微量であるこ
とがわかる。なお、ノーマルモードとソフトフォーカス
モード（２）との間において収差発生量を連続的にコン
トロールすることができ、ノーマルモードからソフトフ
ォーカスモード（２）への方向にレンズ移動を行うこと
により、結像面の性能をあまり劣化させることなく、前
ボケだけを良好なボケ味にするボケ味可変（デフォーカ
スイメージコントロール）が可能になる。

【００５３】なお、第２実施例では、マスターレンズ群
Ｇ_M と正メニスカスレンズＬ_P とを一体的に移動させる
ことにより、バックフォーカスの変動を補正している。
しかしながら、球面収差の可変のための負レンズ成分Ｌ
_N の移動量によっては、他の様々な方法によってバック
フォーカスの変動を補正することが可能である。たとえ
ば、マスターレンズ群Ｇ_M のみを移動させることによっ
て、あるいは正メニスカスレンズＬ_P のみを移動させる
ことによって、バックフォーカスの変動を補正すること
もできる。また、バックフォーカスの変動を補正するた
めのコンペンセータ群を別途設けることもできる。ま
た、第２実施例では、マスターレンズ群Ｇ_M を前群と後
群とに分割し、前群と後群とを互いに独立に移動させる
ことによって近距離物体への合焦を行っている。しかし
ながら、他の様々な方法によって近距離物体への合焦を
行うことができる。たとえば、光学系全体を一体的に物
体側へ繰り出すことによって、あるいはマスターレンズ
群Ｇ_M を一体的に繰り出すことによって、近距離物体へ
の合焦を行うこともできる。また、マスターレンズ群Ｇ
_M とコンバータレンズ群Ｇ_C とを互いに独立に移動させ
る（フローティングさせる）ことによって、近距離物体
への合焦を行うこともできる。

【００５４】以上の各実施例によれば、２ω＝４３．５
°程度の大画角を有し、且つＦナンバーが２．８程度の
大きな口径を有し、シャープな画質状態を含んで球面収
差を負の値から正の値まで連続的に変化させることが可
能な収差可変光学系を実現することができる。この収差
可変光学系では、美しいソフトフォーカスイメージやデ
フォーカスイメージを得ることができ、１／２倍または
１／４倍までのマクロ撮影が可能である。また、各実施
例の収差可変光学系では、大画角の条件を満足している
ため、光学系全体を更に移動させることによって、いわ
ゆるティルトシフトレンズの機能を備えることができ
る。また、マスターレンズ群Ｇ_M やコンバータレンズ群
Ｇ_C もしくは全群を光軸直交方向に移動させて、いわゆ
る防振光学系を実現することもできる。

【００５５】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、十分大
きな画角を有し、シャープな画質状態を挟んで球面収差
を負の値から正の値まで連続的に変化させることのでき
る収差可変光学系を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる収差可変光学系の
構成および移動軌跡を示す図である。

【図２】第１実施例の無限遠合焦状態で且つ球面収差の
発生量が最も少ないノーマルモードにおける諸収差図で
ある。

【図３】第１実施例の無限遠合焦状態で且つ後ボケ（背
景のアウトフォーカス部分の画像）が良好なソフトフォ
ーカスモード（１）における諸収差図である。

【図４】第１実施例の無限遠合焦状態で且つ前ボケ（前
景のアウトフォーカス部分の画像）が良好なソフトフォ
ーカスモード（２）における諸収差図である。

【図５】本発明の第２実施例にかかる収差可変光学系の
構成および移動軌跡を示す図である。

【図６】第２実施例の無限遠合焦状態で且つ球面収差の
発生量が最も少ないノーマルモードにおける諸収差図で
ある。

【図７】第２実施例の無限遠合焦状態で且つ後ボケ（背
景のアウトフォーカス部分の画像）が良好なソフトフォ
ーカスモード（１）における諸収差図である。

【図８】第２実施例の無限遠合焦状態で且つ前ボケ（前
景のアウトフォーカス部分の画像）が良好なソフトフォ
ーカスモード（２）における諸収差図である。

【符号の説明】

Ｇ_M マスターレンズ群 Ｇ_C コンバータレンズ群 Ｌ_P 正レンズ成分 Ｌ_N 負レンズ成分 Ｌ₁ 第１部分レンズ群 Ｌ₂ 第２部分レンズ群 Ｌ₃ 第３部分レンズ群 Ｓ 開口絞り

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、正の屈折力を有するマ
   スターレンズ群Ｇ_Mと、負の屈折力を有するコンバータ
   レンズ群Ｇ_C とを備え、 前記マスターレンズ群Ｇ_M は、物体側から順に、正の屈
   折力を有する第１部分レンズ群Ｌ₁ と、負の屈折力を有
   する第２部分レンズ群Ｌ₂ と、正の屈折力を有する第３
   部分レンズ群Ｌ₃ とを有し、 前記コンバータレンズ群Ｇ_C は、物体側から順に、正の
   屈折力を有するレンズ成分Ｌ_P と、負の屈折力を有する
   レンズ成分Ｌ_N とを有し、 前記正レンズ成分Ｌ_P と前記負レンズ成分Ｌ_N との間に
   形成される空間は開口絞りに対して凹面を向け、前記正
   レンズ成分Ｌ_P と負レンズ成分Ｌ_N との軸上空気間隔Ｄ
   を変化させることにより主に球面収差を変化させる収差
   可変光学系であって、 無限遠合焦状態における前記マスターレンズ群Ｇ_M の焦
   点距離をｆ_M とし、無限遠合焦状態で且つ球面収差の発
   生量が最も少ないレンズ位置状態における前記コンバー
   タレンズ群Ｇ_C の焦点距離をｆ_C としたとき、 −１＜ｆ_M ／ｆ_C ＜０ の条件を満足することを特徴とする収差可変光学系。
2. 【請求項２】 前記負レンズ成分Ｌ_N の焦点距離をｆ_N
   とし、無限遠合焦状態で且つ球面収差の発生量が最も少
   ないレンズ位置状態における前記コンバータレンズ群Ｇ
   _C の焦点距離をｆ_C としたとき、 ０＜ｆ_N ／ｆ_C ＜１ の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の収
   差可変光学系。
3. 【請求項３】 前記負レンズ成分Ｌ_N 中の負レンズのア
   ッベ数をν_N とし、前記正レンズ成分Ｌ_P 中の正レンズ
   のアッベ数をν_P としたとき、 −１０＜ν_N −ν_P ＜３０ の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に
   記載の収差可変光学系。
4. 【請求項４】 前記負レンズ成分Ｌ_N 中の最も物体側に
   位置する負レンズの物体側の面の曲率半径をｒb とし、
   前記正レンズ成分Ｌ_P 中の最も像側に位置する正レンズ
   の像側の面の曲率半径をｒa としたとき、 −１＜（ｒb −ｒa ）／（ｒb ＋ｒa ）＜０ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか１項に記載の収差可変光学系。
5. 【請求項５】 前記負レンズ成分Ｌ_N 中の負レンズのｄ
   線に対する屈折率をｎ_N とし、前記正レンズ成分Ｌ_P 中
   の正レンズのｄ線に対する屈折率をｎ_P としたとき、 −０．２５＜ｎ_N −ｎ_P ＜０．３５ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１項に記載の収差可変光学系。
6. 【請求項６】 前記正レンズ成分Ｌ_P の物体側の面の曲
   率半径をｒc とし、前記正レンズ成分Ｌ_P の像側の面の
   曲率半径をｒd としたとき、 −１０＜（ｒd ＋ｒc ）／（ｒd −ｒc ）＜１ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載の収差可変光学系。
7. 【請求項７】 前記負レンズ成分Ｌ_N の物体側の面の曲
   率半径をｒe とし、前記負レンズ成分Ｌ_N の像側の面の
   曲率半径をｒf としたとき −１＜（ｒf ＋ｒe ）／（ｒf −ｒe ）＜１０ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のい
   ずれか１項に記載の収差可変光学系。
8. 【請求項８】 前記正レンズ成分Ｌ_P と前記負レンズ成
   分Ｌ_N との軸上空気間隔Ｄを変化させることにより、負
   の値から極小値を含んで正の値まで球面収差を変化させ
   ることのできるバリアブルソフトフォーカスレンズであ
   ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記
   載の収差可変光学系。
9. 【請求項９】 前記第１部分レンズ群Ｌ₁ は２枚の正レ
   ンズを有し、 前記第２部分レンズ群Ｌ₂ は１枚の負レンズを有し、 前記第３部分レンズ群Ｌ₃ は、負レンズと正レンズとの
   接合レンズと、正レンズとを有することを特徴とする請
   求項１乃至８のいずれか１項に記載の収差可変光学系。
10. 【請求項１０】 前記正レンズ成分Ｌ_P および前記負レ
    ンズ成分Ｌ_N は、それぞれ１枚のレンズからなることを
    特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の収差
    可変光学系。