JP4210272B2 - 防振ズームレンズ及びこれを備えたカメラ - Google Patents

Description

本発明は、放送用カメラ等の電子カメラに好適であり、手ぶれ等に起因する画像のブレを防止する防振機能が付与された防振ズームレンズ、及びこれを備えたカメラに関する。

物体側より順に正，負，正，正，正の５群構成からなるリアフォーカスタイプのズームレンズが知られている（特許文献１等参照）。このズームレンズは、広角端から望遠端に変倍を行う際に負の第２群を像側に移動させ、変倍に伴う像面変動の補償とフォーカスを行うために第４群を移動させている。第１群と第３群、第５群は常に固定され、変倍時、フォーカス時にはレンズ全長が一定に保たれる。また、１０倍という高いズーム比を有し、変倍域全体に亘って収差変動が抑えられた高い結像性能が実現されている。

ズーム比の高いズームレンズでは、望遠時に手ぶれや乗り物等の振動による撮影画像のブレが顕著に現れる。このため、振動発生時に一部のレンズを光軸と垂直な面内で移動させ、像面の位置を光軸に対して垂直方向に移動させることにより撮影画像のブレを打ち消す防振機能を有するズームレンズが知られている（例えば特許文献２参照）。
特許３１０９３４２号公報 特許３３５９１３１号公報

特許文献１に記載のズームレンズは、変倍時の収差変動を抑えることには成功しているが、一部のレンズを光軸と垂直に移動させた際に生じる偏心の収差が大きく、防振機能を付与するために適したレンズ構成を備えていないという欠点がある。

本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、ズーム比が高く、変倍時の収差変動が抑えられ、振動による撮影画像のブレを効果的に軽減することの可能な防振ズームレンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の防振ズームレンズは、物体側から順に正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群、正の第５群を備え、広角端から望遠端への変倍を行うために前記第２群が像側に移動し、変倍に伴う像面変動を補正するとともにフォーカスを行うために前記第４群が移動し、前記第１群、第３群、第５群が固定される。前記第３群は、正の第３ａ群、正の第３ｂ群、負の第３ｃ群の少なくとも３群とから構成され、前記第３ｂ群を光軸と垂直な面内の方向に移動させ、振動時の撮影画像のブレを補正することを特徴としており、変倍時及びフォーカス時に固定されている第３群に防振機能の実現に好適なレンズ構成を備えたものである。

また、前記第３ｂ群は、物体側から順に負の前群と正の後群とから構成され、前記負の前群の少なくとも一面が非球面であることを特徴としており、非球面により防振時の収差変動を抑制するものである。

また、前記負の前群は、最も物体側の面に、周辺に近づくに従って凹のパワーが強くなる非球面を有することを特徴としており、非球面を使用した防振時の収差変動を抑制するのに効果的な構成を表すものである。

また、前記負の前群及び正の後群は、それぞれ１枚のレンズからなることを特徴としており、レンズを光軸と垂直に移動させる機構が簡単であり、レンズの移動に要する力が小さいことにより、実用的な防振機能を実現するレンズ構成を表すものである。

また、前記第３ｂ群の最も物体側の面から最も像側の面までの軸上間距離をＤ、前記負の前群の最も像側の面から前記正の後群の最も物体側の面までの軸上間距離をｄとした時に、
０．２５＜ｄ／Ｄ＜０．５
を満足することを特徴とする。上式の上限を超えると、レンズ間隔が大きくなることによる全系の長大化、第３ｂ群のレンズ径の大型化を招く。また、下限を超えると、レンズの移動量に対する像面の移動量が小さくなり、効果的な防振機能を実現することができなくなる。

また、前記第４群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと、像側に凸面を向けた正レンズと、両面が凸面の正レンズとから構成され、前記両面が凸面の正レンズは、いずれか一方の面が、周辺に近づくに従い凸のパワーが強くなる非球面であることを特徴とする。これにより、遠距離撮影と近距離撮影の両方で諸収差の変動が抑えられ、良好なフォーカス調節の可能な防振ズームレンズを実現することができる。

また、前記第２群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凸面を向けた接合面を有する正レンズと負レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズと、負レンズの５枚のレンズからなることを特徴とする。これにより、全変倍域で解像度及びコントラストの高い優れた結像性能を有する防振ズームレンズを実現することができる。

また、本発明のカメラは、上記防振ズームレンズと、これを透過して形成された被写体像を撮像し、画像信号を出力する撮像装置を備えたことを特徴としており、高解像度の撮像装置を用いて鮮明な撮影画像を得るものである。

本発明によれば、広角端の画角が７０度と広く、Ｆ１．９の明るさ、１１倍の高いズーム比が得られ、振動による画質劣化を効果的に防止できる防振機能を有し、変倍時及びフォーカス時の収差変動が良好に補正された高性能の防振ズームレンズが実現できる。

（実施例１）
図１及び図２において、防振ズームレンズ１は、物体側より順に、正パワーの第１群Ｇ１１、負パワーの第２群Ｇ１２，正パワーの第３群Ｇ１３，正パワーの第４群Ｇ１４、正パワーの第５群Ｇ１５を備えている。第２群Ｇ１２は、広角端から望遠端への変倍時に像側に移動する。第４群Ｇ１４は、広角端から望遠端への変倍時に物体側に移動し、変倍に伴う光軸方向の像面の変動を補正する。また、第４群Ｇ１４は、フォーカス調節を行う際にも光軸方向に移動する。第１群Ｇ１１，第３群Ｇ１３，第５群Ｇ１５は固定され、変倍時及びフォーカス時も位置は一定である。第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３の間には絞りが設けられている。第５群Ｇ１５と撮像装置が設けられる像面との間には、入射光を色分解する色分解プリズムが設けられるが、この色分解プリズムはその光路長と等価な平行平面ガラスとして表されている。防振ズームレンズ１のレンズデータは、以下の表１に示す通りである。

第１群Ｇ１１は、物体側より順に像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ１１と、負レンズ１１と接合された両凸の正レンズ１２と、それぞれ物体側に凸面を向けたメニスカスの２枚の正レンズ１３及び１４の計５枚のレンズから構成されている。第２群Ｇ１２は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２１と、像側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２２と、正レンズ２２と接合された両凹の負レンズ２３と、両凸の正レンズ２４と、正レンズ２４と接合され物体側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２５からなる計５枚のレンズを有している。

第３群Ｇ１３は、両凹の負レンズ３１と、負レンズ３１に接合された両凸の正レンズ３２と、物体側に非球面を有し像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３３と、両凸の正レンズ３４と、両凹の負レンズ３５からなる計５枚のレンズによって構成される。さらに、第３群Ｇ１３は、負レンズ３１と正レンズ３２の接合レンズである第３ａ群Ｇ１３ａと、負レンズ３３と正レンズ３４とからなる第３ｂ群Ｇ１３ｂと、負レンズ３５からなる第３ｃ群Ｇ１３ｃとから構成される。第３ｂ群Ｇ１３ｂは、光軸と垂直な方向に移動し、振動による画像のブレを防止する防振作用を奏する。負レンズ３３の像側の凹面と、正レンズ３４の物体側の凸面との間隔ｄは、第３群Ｇ１３で最も大きい。第３ｂ群Ｇ１３ｂの最も物体側の面から最も像側の面までの長さをＤとしたとき、
ｄ／Ｄ＝０．４２１／１．２５０＝０．３３６８
となる。

第４群Ｇ１４は、両凹の負レンズ４１と、負レンズ４１と接合された両凸の正レンズ４２と、物体側に非球面を有する両凸の正レンズ４３からなる計３枚のレンズによって構成される。第５群Ｇ１５は、物体側の凹面のパワーが強いメニスカスの負レンズ５１と、負レンズ５１と接合され像側の凸面のパワーが強いメニスカスの正レンズ５２からなる計２枚のレンズによって構成される。負レンズ３３の物体側の非球面（第２０面）と、正レンズ４３の物体側の非球面（第２９面）は、ともに以下の非球面の式により表される。なお、本実施例以下、他の実施例についても各レンズの非球面は同式により表される。また、各非球面の非球面係数を以下の表２に示す。

広角端から望遠端への移行に伴い、合成焦点距離、Ｆナンバー、第２群Ｇ１２の前後のレンズ間隔、第４群Ｇ１４の前後のレンズ間隔の変化は以下の表３に示す通りである。また、図３には、防振ズームレンズ１の広角端と望遠端における収差図を示す。

（実施例２）

図４及び図５において、防振ズームレンズ２は、第１群Ｇ１１〜第５群Ｇ１５を備えている。第１群Ｇ１１は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ１１と、負レンズ１１と接合された両凸の正レンズ１２と、それぞれ物体側に凸面を向けたメニスカスの２枚の正レンズ１３及び１４の計５枚のレンズから構成されている。第２群Ｇ１２は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２１と、像側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２２と、正レンズ２２と接合された両凹の負レンズ２３と、物体側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２４と、正レンズ２４と接合され像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２５からなる計５枚のレンズを有している。

第３群Ｇ１３は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ３２と、物体側に非球面を有し、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３３と、両凸の正レンズ３４と、両凹の負レンズ３５からなる計５枚のレンズによって構成される。さらに、第３群Ｇ１３は、負レンズ３１と正レンズ３２の接合レンズである第３ａ群Ｇ１３ａと、負レンズ３３と正レンズ３４とからなる第３ｂ群Ｇ１３ｂと、負レンズ３５からなる第３ｃ群Ｇ１３ｃとから構成される。第３ｂ群Ｇ１３ｂは、光軸と垂直な方向に移動し、振動による画像のブレを防止する防振作用を奏する。負レンズ３３の像側の凹面と、正レンズ３４の物体側の凸面との間隔ｄは、第３群Ｇ１３で最も大きい。第３ｂ群Ｇ１３ｂの最も物体側の面から最も像側の面までの長さをＤとした時、
ｄ／Ｄ＝０．５３７／１．６３６＝０．３２８２
となる。

第４群Ｇ１４は、両凹の負レンズ４１と、負レンズ４１と接合された両凸の正レンズ４２と、物体側に非球面を有する両凸の正レンズ４３からなる計３枚のレンズによって構成される。第５群Ｇ１５は、物体側の凹面のパワーが強いメニスカスの負レンズ５１と、負レンズ５１と接合され像側の凸面のパワーが強いメニスカスの正レンズ５２からなる計２枚のレンズによって構成される。負レンズ３３の物体側の非球面（第２０面）と、正レンズ４３の物体側の非球面（第２９面）の非球面計数を表５に、広角端から望遠端への移行に伴う合成焦点距離、Ｆナンバー、第２群Ｇ１２の前後のレンズ間隔、第４群Ｇ１４の前後のレンズ間隔の変化を表６に示す。また、図６には、防振ズームレンズ２の広角端と望遠端における収差図を示す。

（実施例３）

図７及び図８において、防振ズームレンズ３は、第１群Ｇ１１〜第５群Ｇ１５を備えている。第１群Ｇ１１は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ１１と、負レンズ１１と接合された両凸の正レンズ１２と、それぞれ物体側に凸面を向けたメニスカスの２枚の正レンズ１３及び１４の計５枚のレンズから構成されている。第２群Ｇ１２は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２１と、像側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２２と、正レンズ２２と接合された両凹の負レンズ２３と、両凸の正レンズ２４と、正レンズ２４と接合された両凹の負レンズ２５からなる計５枚のレンズを有している。

第３群Ｇ１３は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ３２と、物体側に非球面を有し、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３３と、両凸の正レンズ３４と、両凹の負レンズ３５からなる計５枚のレンズによって構成される。さらに、第３群Ｇ１３は、負レンズ３１と正レンズ３２の接合レンズである第３ａ群Ｇ１３ａと、負レンズ３３と正レンズ３４とからなる第３ｂ群Ｇ１３ｂと、負レンズ３５からなる第３ｃ群Ｇ１３ｃとから構成される。第３ｂ群Ｇ１３ｂは、光軸と垂直な方向に移動し、振動による画像のブレを防止する防振作用を奏する。負レンズ３３の像側の凹面と、正レンズ３４の物体側の凸面との間隔ｄは、第３群Ｇ１３で最も大きい。第３ｂ群Ｇ１３ｂの最も物体側の面から最も像側の面までの長さをＤとした時、
ｄ／Ｄ＝０．５００／１．３０６＝０．３８２８
となる。

第４群Ｇ１４は、両凹の負レンズ４１と、負レンズ４１と接合された両凸の正レンズ４２と、物体側に非球面を有する両凸の正レンズ４３からなる計３枚のレンズによって構成される。第５群Ｇ１５は、物体側の凹面のパワーが強いメニスカスの負レンズ５１と、負レンズ５１と接合され像側の凸面のパワーが強いメニスカスの正レンズ５２からなる計２枚のレンズによって構成される。負レンズ３３の物体側の非球面（第２０面）と、正レンズ４３の物体側の非球面（第２９面）の非球面計数を表７に、広角端から望遠端への移行に伴う合成焦点距離、Ｆナンバー、第２群Ｇ１２の前後のレンズ間隔、第４群Ｇ１４の前後のレンズ間隔の変化を表９に示す。また、図９には、防振ズームレンズ３の広角端と望遠端における収差図を示す。

（実施例４）

図１０及び図１１において、防振ズームレンズ４は、第１群Ｇ１１〜第５群Ｇ１５を備えている。第１群Ｇ１１は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ１１と、負レンズ１１と接合された両凸の正レンズ１２と、それぞれ物体側に凸面を向けたメニスカスの２枚の正レンズ１３及び１４の計５枚のレンズから構成されている。第２群Ｇ１２は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２１と、像側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２２と、正レンズ２２と接合された両凹の負レンズ２３と、両凸の正レンズ２４と、正レンズ２４と接合され像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２５からなる計５枚のレンズを有している。

第３群Ｇ１３は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３１と、物体側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ３２と、物体側に非球面を有する両凹の負レンズ３３と、両凸の正レンズ３４と、両凹の負レンズ３５からなる計５枚のレンズによって構成される。さらに、第３群Ｇ１３は、負レンズ３１と正レンズ３２の接合レンズである第３ａ群Ｇ１３ａと、負レンズ３３と正レンズ３４とからなる第３ｂ群Ｇ１３ｂと、負レンズ３５からなる第３ｃ群Ｇ１３ｃとから構成される。第３ｂ群Ｇ１３ｂは、光軸と垂直な方向に移動し、振動による画像のブレを防止する防振作用を奏する。負レンズ３３の像側の凹面と、正レンズ３４の物体側の凸面との間隔ｄは、第３群Ｇ１３で最も大きい。第３ｂ群Ｇ１３ｂの最も物体側の面から最も像側の面までの長さをＤとした時、
ｄ／Ｄ＝０．５２６／１．３３５＝０．３９４０
となる。

第４群Ｇ１４は、両凹の負レンズ４１と、負レンズ４１と接合された両凸の正レンズ４２と、物体側に非球面を有する両凸の正レンズ４３からなる計３枚のレンズによって構成される。第５群Ｇ１５は、物体側の凸面のパワーが僅かに強い両凸の正レンズ５１からなる。負レンズ３３の物体側の非球面（第２０面）と、正レンズ４３の物体側の非球面（第２９面）の非球面計数を表１１に、広角端から望遠端への移行に伴う合成焦点距離、Ｆナンバー、第２群Ｇ１２の前後のレンズ間隔、第４群Ｇ１４の前後のレンズ間隔の変化を表１２に示す。また、図１２には、防振ズームレンズ４の広角端と望遠端における収差図を示す。

（実施例５）

図１３及び図１４において、防振ズームレンズ５は、第１群Ｇ１１〜第５群Ｇ１５を備えている。第１群Ｇ１１は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ１１と、負レンズ１１と接合された両凸の正レンズ１２と、それぞれ物体側に凸面を向けたメニスカスの２枚の正レンズ１３及び１４の計５枚のレンズから構成されている。第２群Ｇ１２は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ２１と、像側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２２と、正レンズ２２と接合された両凹の負レンズ２３と、物体側に凸面を向けたメニスカスの正レンズ２４と、正レンズ２４と接合されたメニスカスの負レンズ２５からなる計５枚のレンズを有している。

第３群Ｇ１３は、像側に凹面を向けたメニスカスの負レンズ３１と、負レンズ３１と接合されたメニスカスの正レンズ３２と、物体側に非球面を有する両凹の負レンズ３３と、両凸の正レンズ３４と、両凹の負レンズ３５からなる計５枚のレンズによって構成される。さらに、第３群Ｇ１３は、負レンズ３１と正レンズ３２の接合レンズである第３ａ群Ｇ１３ａと、負レンズ３３と正レンズ３４とからなる第３ｂ群Ｇ１３ｂと、負レンズ３５からなる第３ｃ群Ｇ１３ｃとから構成される。第３ｂ群Ｇ１３ｂは、光軸と垂直な方向に移動し、振動による画像のブレを防止する防振作用を奏する。負レンズ３３の像側の凹面と、正レンズ３４の物体側の凸面との空気間隔ｄは、第３群Ｇ１３で最も大きい。第３ｂ群Ｇ１３ｂの最も物体側の面から最も像側の面までの長さをＤとした時、
ｄ／Ｄ＝０．３３６／１．１５５＝０．２９０９
となる。

第４群Ｇ１４は、両凹の負レンズ４１と、負レンズ４１と接合された両凸の正レンズ４２と、物体側に非球面を有する両凸の正レンズ４３からなる計３枚のレンズによって構成される。第５群Ｇ１５は、物体側に平面を有する平凸の正レンズ５１からなる。負レンズ３３の物体側の非球面（第２０面）と、正レンズ４３の物体側の非球面（第２９面）の非球面計数を表１４に、広角端から望遠端への移行に伴う合成焦点距離、Ｆナンバー、第２群Ｇ１２の前後のレンズ間隔、第４群Ｇ１４の前後のレンズ間隔の変化を表１５に示す。また、図１５には、防振ズームレンズ３の広角端と望遠端における収差図を示す。

広角端における第１実施例の断面図である。 望遠端における第１実施例の断面図である。 第１実施例の広角端と望遠端における収差図である。 広角端における第２実施例の断面図である。 望遠端における第２実施例の断面図である。 第２実施例の広角端と望遠端における収差図である。 広角端における第３実施例の断面図である。 望遠端における第３実施例の断面図である。 第３実施例の広角端と望遠端における収差図である。 広角端における第４実施例の断面図である。 望遠端における第４実施例の断面図である。 第４実施例の広角端と望遠端における収差図である。 広角端における第５実施例の断面図である。 望遠端における第５実施例の断面図である 第５実施例の広角端と望遠端における収差図である。

符号の説明

１，２，３，４，５ 防振ズームレンズ
Ｇ１１ 第１群
Ｇ１２ 第２群
Ｇ１３ 第３群
Ｇ１３ａ 第３ａ群
Ｇ１３ｂ 第３ｂ群
Ｇ１３ｃ 第３ｃ群
Ｇ１４ 第４群
Ｇ１５ 第５群

Claims (8)

1. 物体側から順に正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群、正の第５群を備え、広角端から望遠端への変倍を行うために前記第２群が像面側に移動し、変倍に伴う像面変動を補正するとともにフォーカスを行うために前記第４群が移動し、前記第１群、第３群、第５群が固定されており、
   前記第３群は、正の第３ａ群、正の第３ｂ群、負の第３ｃ群とから構成され、前記第３ｂ群を光軸と垂直な面内の方向に移動させ、振動時の撮影画像のブレを補正することを特徴とする防振ズームレンズ。
2. 前記第３ｂ群は、物体側から順に負の前群と正の後群とから構成され、前記負の前群の少なくとも一面が非球面であることを特徴とする請求項１記載の防振ズームレンズ。
3. 前記負の前群は、最も物体側の面に、周辺に近づくに従って凹のパワーが強くなる非球面を有することを特徴とする請求項２記載の防振ズームレンズ。
4. 前記負の前群及び正の後群は、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３記載の防振ズームレンズ。
5. 前記第３ｂ群の最も物体側の面から最も像面側の面までの軸上間距離をＤ、前記負の前群の最も像側の面から前記正の後群の最も物体側の面までの軸上間距離をｄとした時に、
   ０．２５＜ｄ／Ｄ＜０．５
   としたことを特徴とする請求項２ないし４にいずれか１つ記載の防振ズームレンズ。
6. 前記第４群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと、像側に凸面を向けた正レンズと、両面が凸面の正レンズとから構成され、前記両面が凸面の正レンズは、いずれか一方の面が、周辺に近づくに従い凸のパワーが強くなる非球面であることを特徴とする請求項１ないし５にいずれか１つ記載の防振ズームレンズ。
7. 前記第２群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凸面を向けた接合面を有する正レンズと負レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズと、負レンズの５枚のレンズからなることを特徴とする請求項１ないし６にいずれか１つ記載の防振ズームレンズ。
8. 請求項１ないし７にいずれか１つに記載の防振ズームレンズと、これを透過して形成された被写体像を撮像し、画像信号を出力する撮像装置を備えたことを特徴とするカメラ。
   

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