JP4205879B2 - 超高変倍ズームレンズ系 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ズーム比（変倍比）が５０を超える４群構成の超高変倍ズームレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
ズーム比が５０を超える４群構成の超高変倍ズームレンズ系は従来、構成枚数が１５枚以上と多く、小型軽量化が困難であった。また、従来品は、望遠比が０．６以下のものは少なく、全長が長くて大型であった。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、ズーム比が５０を超える超高変倍系でありながら、口径比が１：４〜１：７．２で、構成枚数が少なく、全長が短く、小型軽量の超高変倍ズームレンズ系を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明のズームレンズ系は、物体側から順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、負の第３レンズ群と、正の第４レンズ群とからなる４群ズームレンズにおいて、ズーム比が５０倍を超えること、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズと２枚の正レンズとからなること、及び次の条件式（１）ないし（４）を満足すること、を特徴としている。
（１）０．２８＜ｆ_I／ｆ_L＜０．３５
（２）０．３０＜ｒ₁／ｆ_L＜０．４３
（３）０．０６＜｜ｆ_II／ｆ_L｜＜０．０９
（４）４５＜（ν_d2＋ν_d3）／２-ν_d1
但し、
ｆ_I：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ_L：長焦点距離端の全系の焦点距離、
ｆ_II：第２レンズ群の焦点距離、
ｒ₁：第１レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径、
ν_di：物体側からｉ番目のレンズのアッベ数、
である。
【０００５】
負の第２レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含むことが好ましい。
第１レンズ群をフォーカスレンズ群とするのが実際的である。
【０００６】
【発明の実施態様】
本実施形態の超高変倍ズームレンズ系は、図２５の簡易移動図に示すように、物体側から順に、正の第１レンズ群１０と、負の第２レンズ群２０と、負の第３レンズ群３０と、正の第４レンズ群４０からなっている。この超高変倍ズームレンズ系は、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０は物体側から像側に移動し、第１レンズ群１０と第４レンズ群４０は固定である。絞りＳは第３レンズ群と第４レンズ群の間に位置し、固定である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群１０を物体側に移動させて行う。
【０００７】
図１（実施例１）、図５（実施例２）、図９（実施例３）、図１３（実施例４）、図１７（実施例５）及び図２１（実施例６）の各実施例に示すように、全体として正のパワーの第１レンズ群１０は、物体側から順に、負レンズ１１と２枚の正レンズ１２、１３とからなっており、図９（実施例３）では負レンズ１１と正レンズ１２が貼り合わされている。負のパワーの第２レンズ群２０は、正レンズ２１を含んでいて、実施例１と２では、正レンズ２１と負レンズの貼合せレンズからなっており、その他の実施例では、正レンズ２１の前後にそれぞれ負レンズが位置している。第３レンズ群３０は、いずれの実施例でも、物体側の負レンズ３１と像側の正レンズ３２の貼合せレンズからなっいて、その合成パワーは負である。第４レンズ群４０は、少なくとも１枚の負レンズを含む正のレンズ群で結像作用を持っている。第４レンズ群４０の後方に、撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラスＣが位置している。撮像面（結像面）は、このカバーガラスＣの像側の面に一致する。
【０００８】
条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離の範囲を規定するもので、全長の短い超高変倍ズームレンズ系を得るための条件である。レンズ系の最も物体側の面（第１面）から結像面までの距離を全長Ｌと定義すると、長焦点距離端での焦点距離ｆＬとこの全長Ｌとの比（望遠比、＝Ｌ／ｆＬ）が小さい程全長を短縮できる。
条件式（１）の上限を超えると、望遠比を０．６１以下に抑えることが困難になる。
条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群のパワーが強くなりすぎるため、収差補正が困難になる。
【０００９】
条件式（２）は、第１レンズ群の最も物体側のレンズ（第１レンズ、負レンズ）の物体側の面（第１面）の曲率半径を規定したものである。第１レンズの第１面の曲率半径がこの条件を満足することにより、短焦点距離端において最外角（画角）２１゜〜２５゜で入射する光線の非点収差と、長焦点距離端におけるコマ収差とをバランスよく補正することができる。
条件式（２）の上限を超えて第１面の曲率半径が大きくなると、長焦点距離側におけるコマフレアーが大きく発生し、良好な結像性能が望めない。
条件式（２）の下限を超えて第１面の曲率半径が小さくなると、短焦点距離側における非点収差が補正不足となり、特に画面の周辺の結像性能が低下するため、望ましくない。
【００１０】
条件式（３）は、負の第２レンズ群のパワーを規定している。
条件式（３）の上限を超えて第２レンズ群のパワーが弱くなると、ズーム比５０以上を達成することが困難となる。
条件式（３）の下限を超えて第２レンズ群のパワーが強くなると、第２レンズ群の小さい移動距離でズーム比５０以上を達成できるが、反面、球面収差が補正過剰となり、短焦点距離側での像面湾曲及び非点収差の補正が非常に困難になる。
【００１１】
条件式（４）は、超高変倍ズームレンズ系の色収差を小さくするための条件であり、第１レンズ群を構成する３枚のレンズのアッベ数を規定している。
ズーム比が５０を超える本発明の超高変倍ズームレンズ系において、その全焦点距離域で色収差を良好に補正するには、この条件式のように、２枚の正レンズのアッベ数の平均値と負レンズのアッベ数の差が４５を超えることが好ましい。この条件式（４）を満足しないと、全焦点距離域において色収差を良好に補正することが困難になる。
【００１２】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｙは像高、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルである。また、表中のＦ_NOはＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆ_B はバックフォーカス（最も像側の面から撮像面までの空気換算距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_d はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
【００１３】
［実施例１］
図１ないし図４は本発明のズームレンズ系の第１実施例を示している。図１と図３はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端でのレンズ構成図、図２と図４はそれぞれ図１と図３のレンズ構成における諸収差図を示している。表１はその数値データである。ｒ１３とｒ１４の平行平面は内蔵フィルターである。カバーガラスＣは数値データに表れていない。
【００１４】
【表１】

【００１５】
［実施例２］
図５ないし図８は本発明のズームレンズ系の第２実施例を示している。図５と図７はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端でのレンズ構成図、図６と図８はそれぞれ図５と図７のレンズ構成における諸収差図を示している。表２はその数値データである。
【００１６】
【表２】

【００１７】
［実施例３］
図９ないし図１２は本発明のズームレンズ系の第３実施例を示している。図９と図１１はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端でのレンズ構成図、図１０と図１２はそれぞれ図９と図１１のレンズ構成における諸収差図を示している。表３はその数値データである。
【００１８】
【表３】

【００１９】
［実施例４］
図１３ないし図１６は本発明のズームレンズ系の第４実施例を示している。図１３と図１５はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端でのレンズ構成図、図１４と図１６はそれぞれ図１３と図１５のレンズ構成における諸収差図を示している。表４はその数値データである。
【００２０】
【表４】

【００２１】
［実施例５］
図１７ないし図２０は本発明のズームレンズ系の第５実施例を示している。図１７と図１９はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端でのレンズ構成図、図１８と図２０はそれぞれ図１７と図１９のレンズ構成における諸収差図を示している。表５はその数値データである。
【００２２】
【表５】

【００２３】
［実施例６］
図２１ないし図２４は本発明のズームレンズ系の第６実施例を示している。図２１と図２３はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端でのレンズ構成図、図２２と図２４はそれぞれ図２１と図２３のレンズ構成における諸収差図を示している。表６はその数値データである。
【００２４】
【表６】

【００２５】
各実施例の各条件式に対する値を表に示す。
【表７】

【００２６】
表７から明らかなように、実施例１ないし実施例６の数値は、条件式（１）ないし（４）を満足しており、かつ収差図に示すように各焦点距離での諸収差もよく補正されている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ズーム比が５０を超える超高変倍ズームレンズ系でありながら、構成枚数が少なく、全長が短い小型軽量のズームレンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超高変倍ズームレンズ系の実施例１を示す、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】実施例１の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による超高変倍ズームレンズ系の実施例２を示す、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】実施例２の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
【図９】本発明による超高変倍ズームレンズ系の実施例３を示す、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【図１１】実施例３の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。
【図１３】本発明による超高変倍ズームレンズ系の実施例４を示す、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ構成の諸収差図である。
【図１５】実施例４の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ構成の諸収差図である。
【図１７】本発明による超高変倍ズームレンズ系の実施例５を示す、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ構成の諸収差図である。
【図１９】実施例５の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２０】図１９のレンズ構成の諸収差図である。
【図２１】本発明による超高変倍ズームレンズ系の実施例６を示す、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２２】図２１のレンズ構成の諸収差図である。
【図２３】実施例６の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２４】図２３のレンズ構成の諸収差図である。
【図２５】本発明による超高変倍ズームレンズ系の簡易移動図である。

Claims (3)

1. 物体側から順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、負の第３レンズ群と、正の第４レンズ群とからなる４群ズームレンズにおいて、
   ズーム比が５０倍を超えること、
   第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズと２枚の正レンズとからなること、及び
   次の条件式（１）ないし（４）を満足すること、
   を特徴とする超高変倍ズームレンズ系。
   （１）０．２８＜ｆ_I／ｆ_L＜０．３５
   （２）０．３０＜ｒ₁／ｆ_L＜０．４３
   （３）０．０６＜｜ｆ_II／ｆ_L｜＜０．０９
   （４）４５＜（ν_d2＋ν_d3）／２-ν_d1
   但し、
   ｆ_I：第１レンズ群の焦点距離、
   ｆ_L：長焦点距離端の全系の焦点距離、
   ｆ_II：第２レンズ群の焦点距離、
   ｒ₁：第１レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径、
   ν_di：物体側からｉ番目のレンズのアッベ数。
2. 請求項１記載の超高変倍ズームレンズ系において、第２レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含んでいる超高変倍ズームレンズ系。
3. 請求項１または２記載のズームレンズ系において、第１レンズ群はフォーカスレンズ群である超高変倍ズームレンズ系。

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