JP2003329933A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
超高倍でありながら、近距離物体に対しインナーフォー
カシングが可能であり、かつ防振機能を備えるとともに
良好な性能を有した高変倍防振ズームレンズを実現す
る。 【解決手段】 正負負正負正又は正負負正正のレンズタ
イプにおいてフォーカシングを第3群で行い、防振を第
5レンズ群で行う。超高倍となったときの防振群のパワ
ー及びフォーカス群のパワーを条件にとり従来例と差別
化した。
Description
デオカメラ、ビデオスチルカメラ等に好適な画角84°
〜8°程度、Fナンバー4〜5.6程度の口径比を有
し、変倍比12倍という高変倍ズームレンズであり、ま
た防振機能を有するとともに、近距離へのフォーカシン
グ機能を備えたズームレンズに関するものである。
および高機能化が加速しつつある。写真カメラ用のズー
ムレンズにおいて変倍比が10倍を超えるような製品が
市場に導入されるようになっている。またズームレンズ
の高機能化についても最短撮影距離の短縮あるいは手ぶ
れ等による撮影画面のプレを補正する機能を搭載した製
品なども導入されている。そこで近年、とくに市場ニー
ズの大きい高変倍ズームレンズのフォーカシング方法及
び防振機能について以下で説明する。
グ方法として第1レンズ群を移動させる所謂フロントフ
ォーカシングが知られるが一般に第1レンズ群は重量が
大きく迅速なフォーカシングには適していなしことが知
られている。そこで第2レンズ群以降のレンズ群を移動
させる所謂インナーフォーカシング式、リアフォーカシ
ング式が提案されている。
群を全体として正の後続群とを有し、各群の空気間隔を
変化させることにより変倍を行う、所謂ポジティブリー
ドタイプのズームレンズは高変倍化に適している。この
タイプのズームレンズにおいて負の第2レンズ群を移動
させてフォーカシングを行う方式が提案されている。こ
の方式は、特に標準域を含む高変倍ズームレンズにおい
て、前述の特徴を十分に発揮するとともに遠距離物体か
ら近距離物体にいたる物体距離全般に渡り、良好なる光
学性能を備えるものである。しかし10倍以上もの高い
変倍域をもつポジティブリードタイプのズームレンズで
は主変倍群である負の第2レンズ群は光学全系が広角端
から望遠端へ変倍する際の倍率の増加量が顕著であり
(負の縮小倍率から−1に近づく方向)、次式で表すフ
ォーカス群のフォーカス敏感度(フォーカス群の移動量
に対するピントの移動量の比率) ES=(1−βf^2)×βr^2 ただし、 ES:フォーカス敏感度 βf:フォーカスレンズ群の倍率 βr:フォーカスレンズ群より像側に配置された全ての
レンズ群の合成倍率 が広角端から望遠端へ変倍する際、負の第2レンズ群の
倍率が負の縮小倍率から−1に近づく方向に変倍するた
め、望遠端付近で負の第2レンズ群のフォーカス敏感度
が少となり、フォーカシングが不能となってしまったこ
とがあった。特開2000−28923ではポジティプ
リードタイプの負の第2レンズ群を2つの負レンズ群
(第2a群、第2b群)に分割し、フォーカス群として
第2b群を使用することで望遠端付近においてもフォー
カス敏感度が大であるため近距離物体へのフォーカシン
グも可能であると提案している。
えた場合、ポジティブリードタイプのズームレンズにお
いて主変倍群である負の第2レンズ群を防振レンズ群と
して光軸を垂直な方向に移動させて行う方法が提案され
ている(特開平5−232410)。負の第2レンズ群
は偏心時のコマ収差の発生が小さく防振群に適してい
る。また負の第2レンズ群は一般にレンズパワーが大き
く防振敏感度(レンズ群を光軸を垂直方向の移動量に対
する像ブレを補正する角度の比率)が大きいため、駆動
量を小さくすることができ、メカ的にも有利である。
ンズの迅速かつ最短撮影距離の短いフォーカシング方法
及び防振機能の両者を考えた場合、両者の機能を第2レ
ンズ群にて行うのが最もよいが、第2レンズ群のみで防
振機能とフォーカシング機能を両立することはメカ構造
が複雑化し実現することは困難である。また特開200
0−28923のように第2レンズ群を分割した場合、
フォーカシング群ではない第2a群を防振レンズ群とす
ることも可能であるが、広角側において撮影画面周辺で
の光量を得るために第2a群のレンズ径を大きくしなけ
ればなはらず、防振機構の小型化、また防振時の省電力
化を実現するために防振レンズ群径の更なる小型化が望
まれる。
最短撮影距離の短いフォーカシング機能および防振機能
を持ったズームレンズを提供することを目的とする。
折力の第1レンズ群と負の第2レンズ群を負の第3レン
ズ群と複数または1つのレンズ群によって構成される後
続群とを有し、近距離物体へのフォーカシングを第3レ
ンズ群で行うとともに、少なくとも1つ以上のレンズ群
を光軸と直交する方向に移動させて該変倍光学系が振動
したときに生じる撮影画面のブレを補正し、広角端にお
ける全系の焦点距離をfw、防振レンズ群の焦点距離を
fisとしたとき、以下の条件式を満足することを特徴
とする。
群、負の屈折力の第2群、負の屈折力の第3群、正の屈
折力の第4群、負の屈折力の第5群、正の屈折力の第6
群を有し、近距離物体へのフォーカシングを第3レンズ
群で行うとともに、第5レンズ群を光軸と直交する方向
に移動させて該変倍光学系が振動したときに生じる撮影
画面のブレを補正し、広角端における全系の焦点距離を
fw、防振レンズ群の焦点距離をfisとしたとき、以
下の条件式を満足することを特徴とする。
際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増
大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が増
大し、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔変化
が増大または一定であることを特徴とする。
ける全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点
距離をftとしたとき、 0.3<|f2|/(fw×ft)^0.5<0.9 ・・・(2) なる条件を満足することを特徴とする。
頂点から第3群の最も物体側の面頂点までの距離をD2
3t、広角端におけるレンズ全系での焦点距離をfwと
したとき、 0.05<D23t/(fw×ft)^0.5<0.3 ・・・(3) なる条件を満足することを特徴とする。
端における全系の焦点距離をftとしたとき、 0.05< f4/ft <0.2 ・・・(4) なる条件を満足することを特徴とする。
は正レンズ、負レンズの接合レンズからなることを特徴
とする。防振機能を有する第5レンズ群は少なくとも正
レンズ、負レンズからなる接合レンズを有することを特
徴とする。前記第2レンズは非球面レンズを含むことを
特徴とする。前記第6レンズは非球面レンズを含むこと
を特徴とする。
について説明する。
の数値実施例1で示されるズームレンズの短焦点端、長
焦点端でのレンズ断面図である。I〜VIはそれぞれ第1
レンズ群〜第6レンズ群でありズーミングに際し、正屈
折力をもつ第1レンズ群を物体側に移動させ第1レンズ
群と第2レンズ群の間隔が増大し、第2レンズ群と第3
レンズ群の間隔が増大し、第3レンズ群および第4レン
ズ群の間隔が減少し、第4レンズ群と第5レンズ群の間
隔が固定または増大し、第5レンズ群と第6レンズ群の
間隔が減少する。
で望遠端付近においてもフォーカス敏感度が大であるた
め近距離物体までフォーカシングが可能である。
用する。第5レンズ群のレンズ外径はFナンバーを決定
する光線束の高さによって決められる。もともと本レン
ズ系はテレフォトタイプであるため第2レンズ群以降の
レンズ群のレンズ外径は小さくなるが、更に第4レンズ
群の正の屈折力によってFナンバー光束を収斂させて第
5レンズ群のレンズ外径の縮小化することが可能であ
る。
離に対する防振レンズ群の焦点距離の比を表したもので
ある。上限値を超えて防振レンズ群の焦点距離が大きく
なると、防振時における防振収差、特に偏心コマ収差の
補正が容易となるが防振敏感度(防振レンズ群の光軸と
垂直方向の移動量に対する防振の補正角度の比)が減少
し、十分な防振の補正角度を得るためには防振レンズ群
の光軸と垂直方向への移動量を大としなければならず、
防振を行う為のメカユニットが大型化する。逆に下限値
をこえて防振レンズ群の焦点距離が小さくなると防振敏
感度が大となり、防振レンズ群の光軸に対する垂直方向
の移動量は小さくなるが、本発明で示すような高変倍ズ
ームレンズでは特に望遠側における防振時のコマ収差が
悪化し補正が困難となる。
端、望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規定す
る式である。条件式(2)の上限値を超えると十分な変
倍比を確保することが困難となるうえ、第3レンズ群の
フォーカス敏感度を維持することが困難となり、その結
果、第3群のフォーカス移動量が大となりすぎる。下限
値を超えると、特に広角側における負の屈折力が歪曲収
差の補正が困難となる。
側の面頂点から第3群の最も物体側までの距離に対する
広角端、望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規
定する式である。条件式(3)の上限値を超える第4レ
ンズ群がフォーカシングに際しての移動量を大きくでき
ので第4レンズ群のレンズパワーを小さくできるためフ
ォーカシングによる光学性能の変動を小さくできるが、
ズーミングにおける第4レンズ群の移動量が制限され、
変倍を得るために第4レンズ群のレンズパワーを大きく
しなければならず、主に球面収差が悪化しています。逆
に(3)の下限値を超えると広角端におけるレンズ全長
を伸ばすことなく第3レンズ群のズーミングにおける移
動量を確保できるが、至近距離へのフォーカシングを行
うためには第3レンズ群自体のレンズパワーを増大しな
ければならず特に広角側でのコマ収差の補正が困難とな
る。
離に対する第4レンズ群の焦点距離の比を表したもので
ある。上限値を超えて第4レンズ群の焦点距離が大きく
なると、球面収差の補正は容易となるが変倍に要する第
4レンズ群の移動量が増大し、コンパクト性にかけると
ともに防振群である第5レンズ群へ入射する光束を十分
に収斂できないことから第5レンズ群のレンズ径が増大
し、防振を行うためのメカユニットが大型化し、また第
5レンズ群を光軸と垂直方向に移動させるための消費電
力も増大する。逆に下限値を超えて第4レンズ群の焦点
距離が小さくなると小さな移動量にて変倍を確保できコ
ンパクト性には有利であるが、第4レンズ群自体が発生
する球面収差が大となりよくない。
正レンズおよび負レンズからなる接合レンズを有し、第
3レンズ群自体が発生する色収差を小さくすることで近
距離物体へのフォーカシング時における収差変動を補正
している。また第2レンズ群に含まれる非球面レンズに
よって主に広角側での歪曲収差の補正が容易になってい
る。
によって歪曲収差、像面湾曲の補正が容易となってい
る。
iは物体側より第i番目のレンズ面の曲率半径、diは
物体側より第i番目のレンズ厚または空気間隔、niと
viは第i番目のレンズの屈折率とアッベ数である。こ
こでf,Fno,2ωはそれぞれ無限遠物体に焦点を合
わせたときの全系の焦点距離、Fナンバー、画角を表わ
している。
方向にH軸、光の進行方向を正としrを近軸曲率半径
A,B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき X=(H^2/r)/(1+(1−(H/r)^2)^
0.5)+A*H^2+B*H^4+C*H^6+D*
H^8+E*H^10
でありながら、良好な光学性能を持ち、近距離物体まで
のフォーカシング機能を有し、防振レンズ群の径、重量
がともに小さい防振系を構成し、防振状態においても良
好な光学性能が得られ、しかも装置全体が小型である防
振機能を搭載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。
負、正のレンズ構成において第3レンズ群フォーカシン
グ群とし、また第5レンズ群を光軸と直交する方向に移
動させ、条件式(1)〜(3)を満足するように設定す
ることで好適な防振機能を有し、高い光学性能を持った
高変倍のズームレンズを達成することができる。
限遠物体撮影状態のレンズ断面図
状態の縦収差図
状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と0.
5°傾けたときの防振時の収差図
状態の縦収差図
状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と0.
5°傾けたときの防振時の収差図
限遠物体撮影状態のレンズ断面図
状態の縦収差図
状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と0.
5°傾けたときの防振時の収差図
状態の縦収差図
影状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と
0.5°傾けたときの防振時の収差図
無限遠物体撮影状態のレンズ断面図
影状態の縦収差図
影状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と
0.5°傾けたときの防振時の収差図
影状態の縦収差図
影状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と
0.5°傾けたときの防振時の収差図
無限遠物体撮影状態のレンズ断面図
影状態の縦収差図
影状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と
0.5°傾けたときの防振時の収差図
影状態の縦収差図
影状態の横収差図、(A),(B)はそれぞれ標準と
0.5°傾けたときの防振時の収差図
Claims (10)
- 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力の第1レン
ズ群と負の第2レンズ群を負の第3レンズ群と複数また
は1つのレンズ群によって構成される後続群とを有し、
近距離物体へのフォーカシングを第3レンズ群で行うと
ともに、少なくとも1つ以上のレンズ群を光軸と直交す
る方向に移動させて該変倍光学系が振動したときに生じ
る撮影画面のブレを補正し、広角端における全系の焦点
距離をfw、防振レンズ群の焦点距離をfisとしたと
き、以下の条件式を満足することを特徴とする防振機能
を有したズームレンズ。 1.0<|fis|/fw<4 ・・・(1) - 【請求項2】 前記ズームレンズは物体側より順に正の
屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、負の屈折力の第
3群、正の屈折力の第4群、負の屈折力の第5群、正の
屈折力の第6群を有し、近距離物体へのフォーカシング
を第3レンズ群で行うとともに、第5レンズ群を光軸と
直交する方向に移動させて該変倍光学系が振動したとき
に生じる撮影画面のブレを補正し、広角端における全系
の焦点距離をfw、防振レンズ群の焦点距離をfisと
したとき、以下の条件式を満足することを特徴とする防
振機能を有したズームレンズ。 1.5<|fis|/fw<4 ・・・(1) - 【請求項3】 前記ズームレンズにおいて広角端から望
遠端への変倍に際し、前記第1レンズ群と前記第2レン
ズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レン
ズ群の間隔が増大し、前記第4レンズ群と前記第5レン
ズ群の間隔変化が増大または一定であることを特徴とす
る請求項1又は2の防振機能を有したズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第2群の焦点距離をf3、広角端に
おける全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦
点距離をftとしたとき、 0.3<|f2|/(fw×ft)^0.5<0.9 ・・・(2) なる条件を満足することを特徴とする請求項1、2又は
3に記載の防振機能を有したズームレンズ。 - 【請求項5】 望遠端における前記第2群の最も像側の
面頂点から第3群の最も物体側の面頂点までの距離をD
23t、広角端におけるレンズ全系での焦点距離をfw
としたとき、 0.05<D23t/(fw×ft)^0.5<0.3 ・・・(3) なる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項に記載の防振機能を有したズームレンズ。 - 【請求項6】 前記第4レンズ群の焦点距離をf4、望
遠端における全系の焦点距離をftとしたとき、 0.05<f4/ft<0.2 ・・・(4) なる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項に記載の防振機能を有したズームレンズ。 - 【請求項7】 フォーカシング機能を有する第3レンズ
群は正レンズ、負レンズの接合レンズからなることを特
徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の防振機
能を有したズームレンズ。 - 【請求項8】 防振機能を有する第5レンズ群は少なく
とも正レンズ、負レンズからなる接合レンズを有するこ
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
防振機能を有したズームレンズ。 - 【請求項9】 前記第2レンズは非球面レンズを含むこ
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
防振機能を有したズームレンズ。 - 【請求項10】 前記第6レンズは非球面レンズを含む
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
の防振機能を有したズームレンズンズ。
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JP2002139921A JP4227360B2 (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | ズームレンズ |
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