JP2002287031A - ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
ズームレンズ及びそれを用いた光学機器Info
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Abstract
2.8で、良好なる光学性能を有したズームレンズ及び
それを用いた光学機器を得ること 【解決手段】 物体側より順に、負,正,負,正の屈折
力の4つのレンズ群を有し変倍に際して、前記第1レン
ズ群は像側へ凸状の軌跡の一部を有して移動し、広角端
から望遠端への変倍に際して前記第2レンズ群は前記第
1レンズ群との間隔が小さくなるように物体側へ移動
し、前記第4レンズ群は前記第3レンズ群との間隔が小
さくなるように物体側へ移動し、広角端に対し、望遠端
での前記第3レンズ群と前記第2レンズの間隔が大きく
なり、第iレンズ群の焦点距離fiを適切に設定したこ
と
Description
それを用いた光学機器に関し、特に超広角域を含みかつ
大口径でありながらも良好なる光学性能を有するフィル
ム用カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、SVカメ
ラ等に好適なものである。
る所謂ネガティブリード型のズームレンズは近接撮影距
離が比較的短くなり、また広画角化が比較的容易である
ため、広角用のズームレンズに多く用いられている。
ズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正の
屈折力のレンズ群を配置したズームレンズが知られてい
る。
のに適している一方で、望遠端では第1レンズ群と第2
レンズ群が全体として正の屈折力のグループ、第3レン
ズ群と第4レンズ群が全体として負の屈折力のグループ
を構成し、光学系全体として所謂テレフォトタイプとで
きることから望遠端においても明るいFNo(Fナンバ
ー)とし易いといったメリットを有している。
て、特開平4−235515号公報、特開平10−32
5923号公報では広角端の画角が100°以上で変倍
比1.7倍程度のズームレンズを開示している。
は、広角端の画角が100°をこえ、変倍比2.0倍程
度、FNo3.5程度のズームレンズを開示している。
で広角端の画角が100°以上で、変倍比2.0倍程
度、FNo2.8程度のズームレンズを開示している。
ビデオカメラやデジタルカメラ等に用いる標準用のズー
ムレンズとしては、所定の変倍比を有し、広画角を含
み、かつ明るいレンズ系のものが要望されている。
の屈折力のレンズ群配置のズームレンズは、広画角用の
ズームレンズに好適であるが、広角側の画角が100°
をこえるような超広角ズームレンズとし、光学性能や変
倍比を十分確保するには、レンズ構成を適切に設定する
ことが必要となってくる。
屈折力を強めれば所定の変倍比を得るための各レンズ群
の移動量が少なくなる為、レンズ全長の短縮化を図りつ
つ、広画角化が可能となる。
めると、変倍に伴う収差変動が大きくなり、特に広画角
化を図る際には全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を
得るのが難しくなってくるという問題点がある。
構成し、各レンズ群の屈折力やレンズ構成そして変倍に
伴う各レンズ群の移動条件等を適切に設定することによ
り、広画角で、しかも全変倍範囲にわたり高い光学性能
を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供
を目的とする。
°、変倍比2.0倍以上、FNoが約2.8程度を達成
し、かつ良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそ
れを用いた光学機器の提供を目的とする。
レンズは、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ
群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レン
ズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、変倍に際し
て、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部を有し
て移動し、広角端から望遠端への変倍に際して前記第2
レンズ群は前記第1レンズ群との間隔が小さくなるよう
に物体側へ移動し、前記第4レンズ群は前記第3レンズ
群との間隔が小さくなるように物体側へ移動し、広角端
に対し、望遠端での前記第3レンズ群と前記第2レンズ
の間隔が大きくなり、第iレンズ群の焦点距離をfi,
広角端における光学系全体の焦点距離をfw,望遠端に
おける光学系全体の焦点距離をftとするとき 0.9 < |f1/fw| < 1.7 0.6 < f2/ft < 1.2 1.9 < |f3/fw| < 4.5 1.4 < f4/(fw×ft)0.5 < 2.5 の条件を満足することを特徴としている。
前記第1レンズ群は、2以上の非球面を有することを特
徴としている。
前記第1レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正
の屈折力が強くなる非球面と、光軸からレンズ周辺に向
かって負の屈折力が強くなる非球面とを有することを特
徴としている。
か1項の発明において前記第4レンズ群は、光軸からレ
ンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有す
ることを特徴としている。
か1項の発明において前記第4レンズ群は正レンズと負
レンズで構成された接合レンズを2以上有することを特
徴としている。
いて前記第4レンズ群の接合レンズのうち、少なくとも
一つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ数をν4p
とするとき 80 < ν4p の条件を満足することを特徴としている。
いて前記第4レンズ群の少なくとも2つの接合レンズの
正レンズの材質のアッベ数のうち任意のアッベ数をν4
ppとするとき 80 < ν4pp の条件を満足することを特徴としている。
か1項の発明において前記第4レンズ群の最も像側のレ
ンズは、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強
くなる非球面を有することを特徴としている。
8のいずれか1項のズームレンズを有していることを特
徴としている。
ズの広角端のレンズ断面図、図2は数値実施例1のズー
ムレンズの広角端の収差図、図3は数値実施例1のズー
ムレンズの中間のズーム位置での収差図、図4は数値実
施例1のズームレンズの望遠端の収差図である。
端のレンズ断面図、図6は数値実施例2のズームレンズ
の広角端の収差図、図7は数値実施例2のズームレンズ
の中間のズーム位置での収差図、図8は数値実施例2の
ズームレンズの望遠端の収差図である。
端のレンズ断面図、図10は数値実施例3のズームレン
ズの広角端の収差図、図11は数値実施例3のズームレ
ンズの中間のズーム位置での収差図、図12は数値実施
例3のズームレンズの望遠端の収差図である。
角端のレンズ断面図、図14は数値実施例4のズームレ
ンズの広角端の収差図、図15は数値実施例4のズーム
レンズの中間のズーム位置での収差図、図16は数値実
施例4のズームレンズの望遠端の収差図である。
間のズーム位置、(C)は望遠端を示す。各レンズ断面
図において、L1は負の屈折力の第1群(第1レンズ
群)、L2は正の屈折力の第2群(第2レンズ群)、L
3は負の屈折力の第3群(第3レンズ群)、L4は正の
屈折力の第4群(第4レンズ群)である。SPは開口絞
り、FCは固定のフレアーカット絞り、IPは像面であ
る。SSPは開放Fナンバーを規制する開放FNo絞り
である。
の各レンズ群の移動軌跡を示している。尚、広角端と望
遠端では変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲
の両端に位置したときのズーム位置をいう。
に際しては、第1群L1を像面側に凸状の軌跡の一部を
有しつつ移動させて変倍に伴う像面変動を補正し、第
2,第3,第4群をいずれも物体側へ移動させて変倍を
行っている。
間隔が小さくなるように移動させ、第3群L3を、第3
群と第2群との間隔が大きくなるように移動させ、第4
群L4を第4群と第3群との間隔が小さくなるように移
動させている。
の焦点距離をfi,広角端における光学系全体の焦点距
離をfw,望遠端における光学系全体の焦点距離をft
とするとき 0.9 < |f1/fw| < 1.7 ・・・(1) 0.6 < f2/ft < 1.2 ・・・(2) 1.9 < |f3/fw| < 4.5 ・・・(3) 1.4 < f4/(fw×ft)0.5 < 2.5 ・・・(4) を満足するようにしている。
なる光学性能や仕様を満足することのほかに、光学系の
大きさ、特に前玉径の大型化を抑制することが重要にな
ってくる。
ンズ群が先行するズームタイプ、所謂ネガティブリード
タイプを用いている。このズームレンズは、負の屈折力
の第1レンズ群の屈折力を強めると前玉径を小さくする
のに有利となる。しかしながら、負の屈折力の第1レン
ズ群の屈折力を強めすぎると、特に広角端における歪曲
収差、コマ収差、そして像面湾曲の良好なる補正が困難
となるうえ、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置を
とりづらくなるため、望遠端で明るいFナンバーを確保
することが困難となる。
たものであり、第1レンズ群の焦点距離を適切に設定す
る為のものである。
を小型化することが困難となり、又下限値をこえると広
角端における歪曲収差、コマ収差、像面湾曲の補正が困
難となったり、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置
をとりづらくなることなることから、望遠端で明るいF
ナンバーを確保することが困難となる。
て、負の屈折力の第1レンズ群と正の屈折力の第2レン
ズ群が全体として正の屈折力を有している。
1レンズ群と第2レンズ群が全体として正の屈折力のグ
ループ、第3レンズ群と第4レンズ群が全体として負の
屈折力のグループを構成し、光学系全体として所謂テレ
フォトタイプとなっている。このとき、全体として正の
屈折力のグループである第1レンズ群と第2レンズ群で
は、負の屈折力の第1レンズ群によって入射光束が発散
するため第2レンズ群には径の大きなFNo光束が入射
することになる。特に本発明のような大口径ズームレン
ズでは大きなFNo光束が入射するので、第2レンズ群
では望遠端において球面収差が多く発生しやすい。
群の焦点距離を適切に設定する為の条件である。
変倍比を確保するのが困難となったり、望遠端でテレフ
ォトタイプの屈折力配置をとりずらくなることなること
から、望遠端で明るいFナンバーを確保することが困難
となる。又下限値を越えると、特に望遠端における球面
収差を良好に補正するのが困難となる。
適切に設定し望遠端で明るいFナンバーを確保しつつ、
収差を良好に補正するためのものである。
で第3レンズ群と第4レンズ群の合成屈折力を十分な負
の屈折力にすることが困難となり、テレフォトタイプの
屈折力配置をとりずらくなることなることから、望遠端
で明るいFナンバーを確保することが困難となる。又下
限値を越えると、焦点距離全域にわたって特にコマ収差
と歪曲収差の良好なる補正が困難となる。
適切に設定し、主にバックフォーカスを長く確保しつ
つ、望遠端の球面収差を良好に補正するためのものであ
る。
で特に球面収差の補正や広角端におけるバックフォーカ
スの確保及び十分な変倍比を達成することが困難とな
り、又下限値をこえると、広角端で負の歪曲収差の補正
が困難となる。
式(1)、(2)、(3)、(4)の数値範囲を以下の
如くにすると良い。
により達成されるが、更に高い光学性能を得るためには
次の条件のうち少なくとも1つを満足することが好まし
い。
有することである。
を配置すれば、超広角ズームレンズを構成するときに問
題となる、広角端における負の歪曲収差を良好に補正す
るのが容易となる。
辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸から
レンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面とを
有することである。
差は、一般的に画面周辺における歪曲収差が中間画角に
おける歪曲収差よりも小さくなる、所謂陣笠形状の歪曲
収差となりやすい。そこで第1レンズ群に光軸からレン
ズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸
からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面
を配置すれば、画面周辺における歪曲収差が中間画角に
おける歪曲収差よりも小さくなり過ぎないようにし易く
なるので好ましい。
辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有すること
ことである。
かって負の屈折力が強くなる非球面を配置すれば広角端
における負の歪曲収差を良好に補正しやすくなるので好
ましい。
で構成された接合レンズを2以上有することである。
された接合レンズを2つ以上配置すれば広角端における
負の倍率色収差と望遠端における軸上色収差を良好に補
正しやすくなる。 ◎前記第4レンズ群の接合レンズのうち、少なくとも一
つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ数をν4pと
するとき 80 < ν4p ・・・(5) の条件を満足することである。
正レンズの材質のアッベ数を規定する条件であり、前記
第4レンズ群の2以上の接合レンズのうち、少なくとも
一方の接合レンズの正レンズが条件式(5)を満足すれ
ば、広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸
上色収差を良好に補正しやすくなる。 ◎前記第4レンズ群の少なくとも2つの接合レンズの正
レンズの材質のアッベ数のうち小さい方のアッベ数をν
4ppとするとき 80 < ν4pp ・・・(6) の条件を満足することである。
とも2つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ数を規
定するものであり、条件式(6)を満足すれば、さらに
広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸上色
収差を良好に補正しやすくなる。
は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くな
る非球面を有することである。
群の最も像側のレンズは、広角端において比較的軸外光
束が光軸から離れた位置を通過している。このレンズ周
辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を配置すれ
ば、広角端における負の歪曲収差の補正がさらに容易と
なる。
物体側の面と最も像側の面以外に配置された非球面であ
れば、球面レンズの表面に樹脂等による非球面層を形成
しても良い。
シングは第1レンズ群を物体側へ移動させて行っている
が、第1レンズ群を2つの負レンズ群に分割し、像側の
レンズ群を物体側に移動させて行っても良い。これによ
れば、前玉径が小型化しやすくなる。
に第1レンズ群L1は物体側に凸面を向けたメニスカス
状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズそして物体
側に凸面を向けた正レンズより成っている。
正接合レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズとの接合レ
ンズより成っている。
が凹面の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズとの接
合レンズより成っている。
正接合レンズ、負レンズと正レンズの正接合レンズ、そ
して正レンズより成っている。
レフカメラシステムの実施形態を、図17を用いて説明
する。図17において、10は一眼レフカメラ本体、1
1は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズ、
12は交換レンズ11を通して得られる被写体像を記録
するフィルムや撮像素子などの記録手段、13は交換レ
ンズ11からの被写体像を観察するファインダー光学
系、14は交換レンズ11からの被写体像を記録手段1
2とファインダー光学系13に切り替えて伝送するため
の回動するクイックリターンミラーである。ファインダ
ーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラ
ー14を介してピント板15に結像した被写体像をペン
タプリズム16で正立像としたのち、接眼光学系17で
拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー
14が矢印方向に回動して被写体像は記録手段12に結
像して記録される。
フカメラ交換レンズ等の光学機器に適用することによ
り、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。
いSLR(Single lens Reflex)カメラにも同様に適用
することができる。
例においてiは物体側からの面の順番を示し、Riは各
面の曲率半径、Diは第i番目と第i+1番目の光学部
材厚又は空気間隔、Niとνiは第i番目の光学部材の
d線に対する屈折率とアッベ数である。
R、光軸からの高さYの位置での光軸方向(光の進行方
向)の変位を面頂点を基準にしてXとし、A,B,C,
D,Eをそれぞれ非球面係数としたとき
「×10-x」を表す。また前述の各条件式の一部と数値
実施例における諸数値との関係を表−1に示す。
て4つのレンズ群より構成し、各レンズ群の屈折力やレ
ンズ構成そして変倍に伴う各レンズ群の移動条件等を適
切に設定することにより、広画角で、しかも全変倍範囲
にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを
用いた光学機器を達成することができる。
5°、変倍比2.0倍以上、FNoが約2.8程度を達
成し、かつ良好なる光学性能を有したズームレンズ及び
それを用いた光学機器を達成することができる。
収差図
収差図
の収差図
の収差図
Claims (9)
- 【請求項1】 物体側より順に、負の屈折力の第1レン
ズ群、正の屈折力の第2レンズ群、負の屈折力の第3レ
ンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、変倍に際し
て、前記第1レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部を有し
て移動し、広角端から望遠端への変倍に際して前記第2
レンズ群は前記第1レンズ群との間隔が小さくなるよう
に物体側へ移動し、前記第4レンズ群は前記第3レンズ
群との間隔が小さくなるように物体側へ移動し、広角端
に対し、望遠端での前記第3レンズ群と前記第2レンズ
の間隔が大きくなり、 第iレンズ群の焦点距離をfi,広角端における光学系
全体の焦点距離をfw,望遠端における光学系全体の焦
点距離をftとするとき 0.9 < |f1/fw| < 1.7 0.6 < f2/ft < 1.2 1.9 < |f3/fw| < 4.5 1.4 < f4/(fw×ft)0.5 < 2.5 の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 前記第1レンズ群は、2以上の非球面を
有することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項3】 前記第1レンズ群は、光軸からレンズ周
辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸から
レンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面とを
有することを特徴とする請求項2記載のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第4レンズ群は、光軸からレンズ周
辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有すること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズ
ームレンズ。 - 【請求項5】 前記第4レンズ群は正レンズと負レンズ
で構成された接合レンズを2以上有することを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレン
ズ。 - 【請求項6】 前記第4レンズ群の接合レンズのうち、
少なくとも一つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ
数をν4pとするとき 80 < ν4p の条件を満足することを特徴とする請求項5記載のズー
ムレンズ。 - 【請求項7】 前記第4レンズ群の少なくとも2つの接
合レンズの正レンズの材質のアッベ数のうち小さい方の
アッベ数をν4ppとするとき 80 < ν4pp の条件を満足することを特徴とする請求項5記載のズー
ムレンズ。 - 【請求項8】 前記第4レンズ群の最も像側のレンズ
は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くな
る非球面を有することを特徴とする請求項1乃至7のい
ずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項9】 請求項1から8のいずれか1項のズーム
レンズを有していることを特徴とする光学機器。
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