JP2013015713A

JP2013015713A - 反射屈折型レンズ系および撮像装置

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Publication number: JP2013015713A
Application number: JP2011149111A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hatakeyama; 丈司畠山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-01-24
Also published as: US20130010376A1; US8767318B2; CN102866489A

Abstract

【課題】フォーカス群が小型・軽量であり、その駆動機構を含めたレンズサイズも小型であり、フォーカス群の偏芯敏感度が小さく製造が容易な、長焦点距離のレンズ系を得ること。
【解決手段】光の進行する順序に従って、凹面鏡と凸面鏡とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、前記凹面鏡よりも像側に位置し、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レンズ群とを備える。前記第２レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行う。以下の条件式を満足する。ｆは無限遠合焦状態における全系の焦点距離、ｆ１２は無限遠合焦状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
【選択図】図１

Description

本開示は、合焦方式がインナーフォーカス方式であって、静止画撮影はもちろん、動画撮影にも好適な、長焦点距離の反射屈折型レンズ系、およびそのような反射屈折型レンズ系を内蔵した撮像装置に関する。

反射系と屈折系とを有する反射屈折型レンズ系は、レンズ全長の短縮と色収差の低減に大きな利点があり、長焦点距離レンズに適した構成であることが一般に知られている。例えば特許文献１では、光の進行する順序に従って、正の単レンズと、負メニスカス形状で裏面反射の主鏡と、正メニスカス形状で裏面反射の副鏡と、負の屈折力を有するレンズ群とによって構成される反射屈折型レンズ系により、良好な結像性能が得られている。

反射屈折型レンズ系の合焦方式については、全体繰り出し方式や２つの反射面の間隔を変える方式等、レンズ全長を可変とする方式が一般に知られている。また、例えば特許文献２には、光学全長が不変となるインナーフォーカス方式の反射屈折型レンズ系が開示されている。この反射屈折型レンズ系では、光の進行する順序に従って、反射部材を含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、光軸に沿って移動可能であり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レンズ群とを有し、無限遠合焦状態では第１レンズ群と第２レンズ群とでアフォーカル系が形成され、第２レンズ群を像側へ移動させることにより、近距離物体への合焦を行っている。

一方、近年では、一眼レフカメラからミラーを取り払うことで、カメラ構造を簡素化し携帯性を高めた、いわゆるミラーレス一眼カメラが提供されるようになった。ミラーレス一眼カメラは、一眼レフカメラと異なり常に撮像用の撮像素子に光が届いているため、高画質な動画撮影に好適である。また一方、動画撮影時には、撮影中にカメラに対して被写体が前後に移動した際にピントを追従させるため、フォーカスを微小振幅させて高いコントラスト値が得られる方向に移動させる、いわゆるウォブリング技術が一般に知られている。フォーカス群にウォブリング動作をさせるには、合焦方式をインナーフォーカス方式とし、フォーカス群をできるだけ小型・軽量に構成することが望ましい。フォーカス群を小型・軽量にすることにより、フォーカス群の駆動機構を含めたレンズ全体のサイズを小型化し、フォーカス駆動に伴う消費電力も低減することができる。

特開昭５５−３２０２３号公報特開昭５８−２０５１２４号公報

合焦方式が全体繰り出し方式の場合、レンズの焦点距離が長くなればなるほど合焦するための繰り出し量が極めて大きくなるため、小型化に不利である。また、レンズ全体を繰り出すための駆動機構には大きな駆動力が必要となるため、ウォブリング動作をさせて動画撮影に対応することは困難であった。

合焦方式が２つの反射面の間隔を変える方式の場合、繰り出し量は極めて小さくすることができるが、駆動機構には大きな駆動力が必要となるため、同様に動画撮影に対応することは困難である。また、２つの反射面間の偏芯は光学性能に極めて敏感であるが、フォーカシングに伴う偏芯を必要十分に低減することは製造上困難であった。さらに、２つの反射面間の距離変動もまた光学的に敏感な箇所であるため、近距離合焦時の収差変動が大きくなってしまうという設計上の問題が残っていた。

特許文献２に記載された反射屈折型レンズ系にあっては、インナーフォーカス方式とすることで、フォーカス群に重量の大きいミラーレンズを含まないため、駆動機構の駆動力は全体繰り出し方式や２つの反射面の間隔を変える方式に比べて小さくすることができる。しかしながら、フォーカス群が２つの反射面の間、もしくは反射面近傍を移動するため、駆動機構を配置する十分なスペース確保が困難であり、結果的にレンズサイズが大型化してしまう問題があった。また、ミラーレンズの中央部に穴をあけその穴部に光学系を配置しているが、ミラーレンズに穴をあける加工は非常に困難であり、また穴部近傍で光学系を保持する機構を設けることも困難であった。また、フォーカス群の偏芯が光学性能に敏感になってしまうが、フォーカシングに伴う偏芯を必要十分に低減することは製造上困難であった。また、近距離合焦時の収差変動を低減するためにレンズ枚数を多く構成する必要があり、結果的にフォーカス群重量が増大して、駆動機構も大型化してしまうという問題点があった。

本開示の目的は、フォーカス群が小型・軽量であり、その駆動機構を含めたレンズサイズも小型であり、フォーカス群の偏芯敏感度が小さく製造が容易な、長焦点距離の反射屈折型レンズ系および撮像装置を提供することにある。

本開示による反射屈折型レンズ系は、光の進行する順序に従って、凹面鏡と凸面鏡とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、凹面鏡よりも像側に位置し、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レンズ群とを備え、第２レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行うように構成され、以下の条件式を満足するようにしたものである。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
ただし、
ｆ：無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１２：無限遠合焦状態における第１レンズ群と第２レンズ群との合成焦点距離
とする。

本開示による撮像装置は、反射屈折型レンズ系と、反射屈折型レンズ系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備え、反射屈折型レンズ系を、上記本開示による反射屈折型レンズ系によって構成したものである。

本開示による反射屈折型レンズ系または撮像装置では、凹面鏡よりも像側に配置された第２レンズ群がフォーカス群として移動する。

本開示の反射屈折型レンズ系または撮像装置によれば、凹面鏡よりも像側に配置された第２レンズ群をフォーカス群とし、各群の構成の最適化を図るようにしたので、フォーカス群が小型・軽量であり、その駆動機構を含めたレンズサイズも小型であり、フォーカス群の偏芯敏感度が小さく製造が容易な、長焦点距離のレンズ系を得ることができる。

本開示の一実施の形態に係る反射屈折型レンズ系の第１の構成例を示すものであり、数値実施例１に対応するレンズ断面図である。反射屈折型レンズ系の第２の構成例を示すものであり、数値実施例２に対応するレンズ断面図である。反射屈折型レンズ系の第３の構成例を示すものであり、数値実施例３に対応するレンズ断面図である。反射屈折型レンズ系の第４の構成例を示すものであり、数値実施例４に対応するレンズ断面図である。数値実施例１に対応する反射屈折型レンズ系の無限遠合焦時における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例１に対応する反射屈折型レンズ系の近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例２に対応する反射屈折型レンズ系の無限遠合焦時における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例２に対応する反射屈折型レンズ系の近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例３に対応する反射屈折型レンズ系の無限遠合焦時における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例３に対応する反射屈折型レンズ系の近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例４に対応する反射屈折型レンズ系の無限遠合焦時における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。数値実施例４に対応する反射屈折型レンズ系の近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。撮像装置の一構成例を示すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

［レンズ構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る反射屈折型レンズ系の第１の構成例を示している。この構成例は、後述の数値実施例１のレンズ構成に対応している。なお、図１は無限遠合焦時でのレンズ配置に対応している。同様にして、後述の数値実施例２〜４のレンズ構成に対応する第２ないし第４の構成例の断面構成を、図２〜図４に示す。図１〜図４において、符号Ｓｉｍｇは像面を示す。

本実施の形態に係る反射屈折型レンズ系は、光軸Ｚ１に沿って、物体側からの光の進行する順序に従って、凹面鏡（主鏡）Ｍ１と凸面鏡（副鏡）Ｍ２とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、凹面鏡Ｍ１よりも像側に位置し、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えている。この反射屈折型レンズ系は、第２レンズ群Ｇ２を光軸Ｚ１にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行うようになっている。第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は、合焦に際して固定とされている。

第２レンズ群Ｇ２は両凹形状から成る１枚の単レンズで構成することが望ましい。第３レンズ群Ｇ３は物体側の面が凸形状から成る１枚の単レンズで構成することが望ましい。

凹面鏡（主鏡）Ｍ１は、像側の面が物体側に凹面を向けたレンズにおける、像側の面の一部に反射面を設けたものであることが望ましい。凸面鏡Ｍ２は、物体側の面が像側に凸面を向けたレンズにおける、物体側の面に反射面を設けたものであることが望ましい。

本実施の形態に係る反射屈折型レンズ系は、以下の条件式を適宜選択的に満足するように構成されていることが好ましい。後述するように、具体的な構成例として、第１ないし第４の構成例に係る反射屈折型レンズ系１〜４ではいずれも、上記構成および以下の条件式を満足している。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
０．４０＜ｆ１／ｆ＜０．８０ …（１）
−０．２０＜ｆ２／ｆ＜−０．０５ …（２）
０．４０＜ｆ／ｆ１２＜１．００ …（３）
０．１０＜ｆ３／ｆ＜０．４０ …（４）

ただし、
ｆ：無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１２：無限遠合焦状態における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
とする。

［作用・効果］
次に、本実施の形態に係る反射屈折型レンズ系の作用および効果を説明する。
この反射屈折型レンズ系では、凹面鏡Ｍ１より像側に位置し、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２をフォーカス群としているので、凹面鏡Ｍ１と撮像面の間の広いスペースをフォーカスの可動ストロークとして活用することが可能である。また、凹面鏡Ｍ１より像側に位置するレンズは比較的径が小さいため、フォーカス群の駆動機構の配置が極めて容易となる。特に、ミラーレス一眼カメラシステムでは、従来ミラーボックスを配置していたスペースにもフォーカス群や他のレンズ群を配置可能であるため、十分なフォーカスストロークを確保することが可能であり、レンズとカメラを含めた全体のサイズとして十分な小型化を達成することができる。

また、凹面鏡Ｍ１および凸面鏡Ｍ２を、レンズ面に反射面を設けた構成にすることで、凹面鏡Ｍ１および凸面鏡Ｍ２において収差補正の自由度を得ることができる。また、フォーカス群が、比較的撮像面に近い位置に配置されているため、光学性能への影響が小さく、少ないレンズ枚数で構成することが可能である。また、フォーカス群の偏芯敏感度も小さいため、製造が容易となる。

この反射屈折型レンズ系では、第２レンズ群Ｇ２を両凹形状から成る１枚の単レンズで構成することにより、フォーカスストロークを最大限に確保すると共に、フォーカス重量を軽量化することで、オートフォーカスを高速化する等、動画撮影への適応性をさらに高めることができる。このように、フォーカス群を極めて軽量に構成することができ、動画の撮影機能を高めると共に、消費電力も低減することができる。

また、第３レンズ群Ｇ３を物体側の面が凸形状から成る１枚の単レンズで構成することにより、フォーカスストロークを最大限に確保すると共に、物体側の凸形状の面による正の屈折力によって像面湾曲および倍率色収差を良好に補正することができる。これにより、像面湾曲および倍率色収差を良好に補正しながら小型に構成することができる。

条件式（１）は、レンズ系全体の焦点距離ｆに対する第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１の大きさを規定したものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が強くなり過ぎるため、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差が大きくなって画質が劣化する。また、フォーカシングに伴う球面収差の変動も大きくなり、補正しきれなくなってしまう。反対に条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が弱くなり過ぎるため、レンズ全長が増大して望遠比が大きくなってしまい、小型化に反する。

条件式（２）は、レンズ系全体の焦点距離ｆに対する第２レンズ群の焦点距離ｆ２の大きさを規定したものである。条件式（２）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が弱くなり過ぎるため、フォーカス群のピント敏感度が小さくなり、フォーカスストロークが増大し、レンズ全長が長くなってしまう。また、第３レンズ群Ｇ３の径も増大するため、小型化に反する。反対に条件式（２）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が強くなり過ぎるため、フォーカスストロークは減少するが、フォーカシングに伴う球面収差や像面湾曲の変動が大きくなり、補正しきれなくなってしまう。

従って、この反射屈折型レンズ系が条件式（１）および条件式（２）を満足することにより、十分な小型化とフォーカシングに伴う収差変動の良好な補正を両立することができる。この効果をより高めるために、条件式（１），（２）の数値範囲は以下の条件式（１）’，（２）’の通り、設定することがより好ましい。
０．５４＜ｆ１／ｆ＜０．６２ …（１）’
−０．１５＜ｆ２／ｆ＜−０．０９ …（２）’

条件式（０）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離ｆ１２に対するレンズ系全体の焦点距離ｆの大きさを規定したものである。条件式（０）の下限値に近づくことは、無限遠合焦状態において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とでアフォーカル系が形成されることを意味する。その場合、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との収差補正上の負担が増大し、結果的にレンズ枚数が増大してしまう。条件式（０）を満足することにより、少ないレンズ枚数であっても、良好な光学性能を有しながら小型に構成することができる。この効果を高めるために、条件式（０）の数値範囲を条件式（３）のように設定することが好ましい。

条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２から射出された光線がアフォーカルに近づいてくるため、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との収差補正上の負担が増大し、結果的にレンズ枚数が増大してしまう。反対に条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを合成した正の屈折力が強くなり過ぎるため、光学全長が増大し、望遠比も増大してしまって小型化に反する。従って、条件式（３）を満足することにより、少ないレンズ枚数であっても、良好な光学性能を有しながら小型に構成することができる。この効果をより高めるために、条件式（３）の数値範囲は以下の条件式（３）’の通り、設定することがより好ましい。
０．５５＜ｆ／ｆ１２＜０．７４ …（３）’

条件式（４）は、レンズ系全体の焦点距離ｆに対する第３レンズ群Ｇ３の焦点距離の大きさを規定したものである。条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が強くなり過ぎるため、第３レンズ群Ｇ３の径が増大して小型化に反する。反対に条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が不足するため、光学全長が増大して小型化に反する。従って、反射屈折型レンズ系が条件式（４）を満足することにより、十分な径方向および全長方向の小型化を達成することができる。この効果をより高めるために、条件式（４）の数値範囲は以下の条件式（４）’の通り、設定することがより好ましい。
０．１４＜ｆ３／ｆ＜０．２９ …（４）’

以上のようにして、本実施の形態に係る反射屈折型レンズ系によれば、合焦方式がインナーフォーカス方式であって、フォーカス群が小型・軽量であり、その駆動機構を含めたレンズサイズも小型であり、フォーカス群の偏芯敏感度が小さく製造が容易な、長焦点距離のレンズ系を得ることができる。

また、この反射屈折型レンズ系を撮像装置に適用して電気的な画像処理を行うことにより、光学全長を短縮し、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径を小さくし、レンズ系をさらに小型化することができる。

［撮像装置への適用例］
図１３は、本実施の形態に係る反射屈折型レンズ系を適用した撮像装置１００の一構成例を示している。この撮像装置１００は、例えばデジタルスチルカメラであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０が全体を統括制御し、図１に示した反射屈折型レンズ系１（または図２〜図４に示した反射屈折型レンズ系２，３，４）によって得られる光学像を撮像素子１４０により電気信号へ変換した後、これを映像分離回路１５０へ送出するようになされている。ここで撮像素子１４０としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の光電変換素子が用いられる。映像分離回路１５０は、その電気信号に基づいてフォーカス制御信号を生成し、これをＣＰＵ１１０へ送出すると共に、電気信号のうち映像部分に相当する映像信号を後段の映像処理回路（図示せず）へ送出するようになされている。映像処理回路では、その後の処理に適した信号形式に変換し、表示部に対する映像表示処理、所定の記録媒体に対する記録処理、所定の通信インタフェースを介したデータ転送処理等に供するようになされている。

ＣＰＵ１１０は、フォーカシング操作等の外部からの操作信号が供給され、その操作信号に応じて種々の処理を実行するようになされている。ＣＰＵ１１０は、例えばフォーカシングボタンによるフォーカシング操作信号が供給された場合、その指令に応じた合焦常態にするべく、ドライバ回路１２０を介して駆動モータ１３０を動作させる。これにより撮像装置１００のＣＰＵ１１０は、フォーカシング操作信号に応じて反射屈折型レンズ系１のフォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２）を光軸に沿って移動させるようになされている。なお、撮像装置１００のＣＰＵ１１０は、そのときのフォーカスレンズ群の位置情報をフィードバックさせるようになされており、次に駆動モータ１３０を介してフォーカスレンズ群を移動させる際に参照するようになされている。

ちなみに、この撮像装置１００では、説明の簡略化のために、駆動系を１系統しか示していないが、ズーム系、フォーカス系、撮影モード切替系等をそれぞれ個別に具え、また、手振れ補正機能を具える場合には、ぶれ補正レンズ（群）を駆動するための防振駆動系を備えることもある。また上述した駆動系は、そのいくつかを共通とすることも可能である。

また上述の実施の形態においては、撮像装置１００の具体的対象としてデジタルスチルカメラとするようにした場合について述べたが、これに限らず、他の種々の電子機器を撮像装置１００の具体的対象とするようにしても良い。例えば、レンズ交換式のカメラや、デジタルビデオカメラ、デジタルビデオカメラ等が組み込まれた携帯電話機、ＰＤＡ（Personal DigitalAssistant）等のその他の種々の電子機器を、撮像装置１００の具体的対象とするようにしても良い。

次に、本実施の形態に係る反射屈折型レンズ系の具体的な数値実施例について説明する。
なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「ｓｉ」は、物体側からの光の進行する順序に従って順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面を示す。「ｒｉ」は同様に、光の進行する順序に従って順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）を示す。「ｄｉ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間のの光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。また、「ｄｉ」に関し「可変」は当該間隔が可変間隔であることを示す。「ｎｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率の値を示す。「νｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線におけるアッベ数の値を示す。

［数値実施例１］
［表１］、［表２］は、図１に示した第１の構成例に係る反射屈折型レンズ系１に具体的な数値を適用したレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］にはその他のデータを示す。

この反射屈折型レンズ系１は、フォーカシングに伴って第２レンズ群Ｇ２が移動するため、第２レンズ群Ｇ２の前後の面間隔Ｄ１４，Ｄ１６の値は可変となっている。この可変の面間隔Ｄ１４，Ｄ１６の無限遠合焦時および近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）の値を［表２］に示す。なお、［表２］において、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角を示す。「Ｂ．Ｆ．」はバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面Ｓｉｍｇまでの光軸上の距離を示す。

この反射屈折型レンズ系１では、第１レンズ群Ｇ１が、光の進行する順序に従って物体側から順に、正レンズからなる第１レンズＬ１１と、凹面鏡（主鏡）Ｍ１と、凸面鏡（副鏡）Ｍ２と、負レンズからなる第２レンズＬ１２と、正レンズからなる第３レンズＬ１３とから構成されている。凹面鏡Ｍ１は、像側の面が物体側に凹面を向けたレンズにおいて、像側の面の一部（中央部以外）に反射面を設けたものとなっている。凸面鏡Ｍ２は、物体側の面が像側に凸面を向けたレンズにおいて、物体側の面を全面的に反射面を設けたものとなっている。第２レンズ群Ｇ２は、両凹形状から成る１枚の単レンズ（負レンズＬ２１）によって構成されている。第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面が凸形状から成る１枚の単レンズ（正レンズＬ３１）によって構成されている。

［数値実施例２］
以上の数値実施例１と同様にして、図２に示した第２の構成例に係る反射屈折型レンズ系２に具体的な数値を適用したレンズデータを数値実施例２として、［表３］、［表４］に示す。

この反射屈折型レンズ系２の基本的なレンズ構成は、図１の反射屈折型レンズ系１と略同様である。

［数値実施例３］
同様にして、図３に示した第３の構成例に係る反射屈折型レンズ系３に具体的な数値を適用したレンズデータを数値実施例３として、［表５］、［表６］に示す。

この反射屈折型レンズ系３は、フォーカシングに伴って第２レンズ群Ｇ２が移動するため、第２レンズ群Ｇ２の前後の面間隔Ｄ１８，Ｄ２０の値は可変となっている。この可変の面間隔Ｄ１８，Ｄ２０の無限遠合焦時および近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）の値を［表６］に示す。

この反射屈折型レンズ系３において、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の基本的なレンズ構成は、図１の反射屈折型レンズ系１と略同様であるが、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成が異なっている。この反射屈折型レンズ系３では、第１レンズ群Ｇ１が、光の進行する順序に従って物体側から順に、正レンズからなる第１レンズＬ１１と、凹面鏡（主鏡）Ｍ１と、正レンズからなる第２レンズＬ１２と、凸面鏡（副鏡）Ｍ２と、負レンズからなる第３レンズＬ１３と、正レンズからなる第４レンズＬ１４とから構成されている。凹面鏡Ｍ１は、像側の面が物体側に凹面を向けたレンズにおいて、像側の面の一部（中央部以外）に反射面を設けたものとなっている。凸面鏡Ｍ２は、物体側の面が像側に凸面を向けたレンズにおいて、物体側の面を全面的に反射面を設けたものとなっている。凸面鏡Ｍ２と第１レンズＬ１１の中央部と第２レンズＬ１２とが接合レンズの構成とされている。すなわち、第１レンズＬ１１の中央部において物体側の面には凸面鏡Ｍ２の像側の面が接合され、第１レンズＬ１１の中央部において像側の面には第２レンズＬ１２の物体側の面が接合されている。

［数値実施例４］
同様にして、図４に示した第４の構成例に係る反射屈折型レンズ系４に具体的な数値を適用したレンズデータを数値実施例４として、［表７］〜［表９］に示す。

この反射屈折型レンズ系４は、フォーカシングに伴って第２レンズ群Ｇ２が移動するため、第２レンズ群Ｇ２の前後の面間隔Ｄ１２，Ｄ１４の値は可変となっている。この可変の面間隔Ｄ１２，Ｄ１４の無限遠合焦時および近距離合焦時（撮影倍率β＝０．１）の値を［表８］に示す。

この反射屈折型レンズ系４において、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の基本的なレンズ構成は、図１の反射屈折型レンズ系１と略同様であるが、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成が異なっている。この反射屈折型レンズ系４では、第１レンズ群Ｇ１が、光の進行する順序に従って物体側から順に、正レンズからなる第１レンズＬ１１と、凹面鏡（主鏡）Ｍ１と、凸面鏡（副鏡）Ｍ２と、正レンズからなる第２レンズＬ１２とから構成されている。凹面鏡Ｍ１は、像側の面が物体側に凹面を向けたレンズにおいて、像側の面の一部（中央部以外）に反射面を設けたものとなっている。凸面鏡Ｍ２は、物体側の面が像側に凸面を向けたレンズにおいて、物体側の面を全面的に反射面を設けたものとなっている。

この反射屈折型レンズ系４では、第２レンズＬ１２の両面が非球面となっている。非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とし、光軸に垂直な方向の高さをｈとすると、以下の数式で表せる。［表７］のレンズデータにおける非球面の曲率半径は、光軸近傍（近軸）での曲率半径の数値を示している。非球面係数のデータは［表９］に示す。［表９］に示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０５」であれば、「１．０×１０^-5」であることを示す。

ただし、
Ａｉ：第ｉ次の非球面係数
Ｒ：近軸曲率半径
Ｋ：円錐定数
とする。

［各実施例のその他の数値データ］
［表１０］、［表１１］には、上述の各条件式に関する値を、各数値実施例についてまとめたものを示す。［表１０］から分かるように、各条件式について、各数値実施例の値がその数値範囲内となっている。

［収差性能］
図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、数値実施例１に対応する反射屈折型レンズ系１の無限遠合焦時における球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。図６（Ａ）〜（Ｃ）は近距離合焦時における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図において、縦軸は開放Ｆ値との割合を示し、横軸はデフォーカスを示し、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、点線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、縦軸は画角を示し、横軸はデフォーカスを示し、実線はサジタル像面における値を示し、破線はメリディオナル像面における値を示す。歪曲収差図において、縦軸は画角を示し、横軸が％を示す。ωは半画角を示す。

同様にして、数値実施例２ないし４に対応する反射屈折型レンズ系２〜４についての諸収差を図７〜図１２の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。

以上の各収差図から分かるように、各実施例について、諸収差が良好に補正され、撮影倍率β＝０．１の近距離合焦時においても優れた結像性能を有していることが明らかである。

＜その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各数値実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

また、上記実施の形態および実施例では、３つのレンズ群からなる構成について説明したが、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であっても良い。

また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
光の進行する順序に従って、
凹面鏡と凸面鏡とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記凹面鏡よりも像側に位置し、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
を備え、
前記第２レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行うように構成され、
以下の条件式を満足する
反射屈折型レンズ系。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
ただし、
ｆ：無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１２：無限遠合焦状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離
とする。
（２）
以下の条件式を満足する、上記（１）に記載の反射屈折型レンズ系。
０．４０＜ｆ１／ｆ＜０．８０ …（１）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
とする。
（３）
以下の条件式を満足する、上記（１）または（２）に記載の反射屈折型レンズ系。
−０．２０＜ｆ２／ｆ＜−０．０５ …（２）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。
（４）
以下の条件式を満足する、上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の反射屈折型レンズ系。
０．４０＜ｆ／ｆ１２＜１．００ …（３）
（５）
以下の条件式を満足する、上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の反射屈折型レンズ系。
０．１０＜ｆ３／ｆ＜０．４０ …（４）
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
とする。
（６）
前記第２レンズ群は両凹形状の単レンズで構成されている
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の反射屈折型レンズ系。
（７）
前記第３レンズ群Ｇ３は物体側の面が凸形状の単レンズで構成されている
上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の反射屈折型レンズ系。
（８）
前記凹面鏡は、像側の面が物体側に凹面を向けたレンズにおける、前記像側の面の一部に反射面を設けたものであり、
前記凸面鏡は、物体側の面が像側に凸面を向けたレンズにおける、前記物体側の面に反射面を設けたものである
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の反射屈折型レンズ系。
（９）
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の反射屈折型レンズ系。
（１０）
反射屈折型レンズ系と、前記反射屈折型レンズ系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備え、
前記反射屈折型レンズ系は、
光の進行する順序に従って、
凹面鏡と凸面鏡とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記凹面鏡よりも像側に位置し、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
を備え、
前記第２レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行うように構成され、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
ただし、
ｆ：無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１２：無限遠合焦状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離
とする。
（１１）
前記反射屈折型レンズ系は、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記（１０）に記載の撮像装置。

Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｍ１…凹面鏡（主鏡）、Ｍ２…凸面鏡（副鏡）、Ｓｉｍｇ…像面、Ｚ１…光軸、１〜４…反射屈折型レンズ系、１００…撮像装置、１１０…ＣＰＵ、１２０…ドライバ回路、１３０…駆動モータ、１４０…撮像素子、１５０…映像分離回路。

Claims

光の進行する順序に従って、
凹面鏡と凸面鏡とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記凹面鏡よりも像側に位置し、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
を備え、
前記第２レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行うように構成され、
以下の条件式を満足する
反射屈折型レンズ系。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
ただし、
ｆ：無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１２：無限遠合焦状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
０．４０＜ｆ１／ｆ＜０．８０ …（１）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
−０．２０＜ｆ２／ｆ＜−０．０５ …（２）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
０．４０＜ｆ／ｆ１２＜１．００ …（３）
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
０．１０＜ｆ３／ｆ＜０．４０ …（４）
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
とする。
前記第２レンズ群は両凹形状の単レンズで構成されている
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
前記第３レンズ群Ｇ３は物体側の面が凸形状の単レンズで構成されている
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
前記凹面鏡は、像側の面が物体側に凹面を向けたレンズにおける、前記像側の面の一部に反射面を設けたものであり、
前記凸面鏡は、物体側の面が像側に凸面を向けたレンズにおける、前記物体側の面に反射面を設けたものである
請求項１に記載の反射屈折型レンズ系。
反射屈折型レンズ系と、前記反射屈折型レンズ系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備え、
前記反射屈折型レンズ系は、
光の進行する順序に従って、
凹面鏡と凸面鏡とを含み正の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記凹面鏡よりも像側に位置し、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
を備え、
前記第２レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行うように構成され、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
０＜ｆ／ｆ１２ …（０）
ただし、
ｆ：無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１２：無限遠合焦状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離
とする。