JP4392901B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルム用の写真カメラや電子記録方式のビデオカメラ、デジタルカメラ、そしてＳＶカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に負の屈折力のレンズ群が先行する全体として４つのレンズ群を有し、これら４つのレンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、レンズ系全体の小型化を図ったネガティブリード型のズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より負の屈折力のレンズ群が先行す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、又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は多く用いられている。
【０００３】
一方でネガティブリード型のズームレンズは、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、望遠端も長焦点化しやすいといったメリットを有している。
【０００４】
例えば特開昭６０−８７３１２号公報，特開平２−２０１３１０号公報，特開平５−２４１０７３号公報，特開平４−２３５５１５号公報，特開平４−１６３４１５号公報，特開平５−３１３０６５号公報，又、特開昭５８−９５３１５号公報，特開平６−８２６９８号公報，特開平５−１９１７０号公報，特開平７−２８７１６８号公報等では、物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、変倍の際には、これらのレンズ群のうちの少なくとも２つのレンズ群を移動させて変倍を行ったズームレンズを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年一眼レフカメラやビデオ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、かつレンズ系全体が小型のものが要望されている。
【０００６】
上記ネガティブリード型のズームタイプは、簡易な標準ズームレンズに用いられる負と正の屈折力の２つのレンズ群より成る２群ズーム、所謂ショートズーム等と比較すると、レンズ群を４つ有していることから、レンズ枚数が多くなってしまう傾向があった。
【０００７】
一般にズームレンズにおいて各レンズ群を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。
【０００８】
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強めると、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。
【０００９】
本発明はズームレンズを全体として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レンズ系全体の小型化を図ったズームレンズの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、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レンズ群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が縮小するように物体側へ移動し、前記第３レンズ群と前記第２レンズの間隔は増大し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔が縮小するように物体側へ移動し、第ｉレンズ群の負レンズの材質の屈折率をＮｉｎ、第ｉレンズ群の負レンズの材質のアッベ数をνｉｎ、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とするとき、
（ａ）３５＜ν１ｎ＜６５ ‥‥‥（１）
（ｂ）３５＜ν１ｎ＜５２のとき
−０．０１３ν１ｎ＋２．１９＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２‥‥（２ａ）
５２＜ν１ｎ＜６０のとき
１．５＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２ ‥‥‥（２ｂ）
６０＜ν１ｎ＜６５のとき
１．５＜Ｎ１ｎ＜−０．０２２ν１ｎ＋２．９４ ‥‥‥（２ｃ）
（ｃ）０．９＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．８ ‥‥‥（３）
０．６５＜ ｆ２／ｆｗ ＜１．３ ‥‥‥（４）
１．２ ＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．４ ‥‥‥（５）
２．８ ＜ ｆ４／ｆｗ ＜７．１ ‥‥‥（６）
の条件を満足することを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより構成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第２レンズ群と第４レンズ群は変倍の際、一体に移動することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群は負レンズと正レンズで構成され、少なくとも１面の非球面を有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は請求項４の発明において、前記第２レンズ群は１枚の正レンズ、そして負レンズと正レンズとを接合した正の接合レンズで構成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は請求項６の発明において、前記第４レンズ群はプラスチック非球面レンズを有していることを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明のカメラは請求項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している。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は数値実施例１のズームレン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。
【００３０】
図５は数値実施例２のズームレンズの広角端のレンズ断面図、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。
【００３１】
図９は数値実施例３のズームレンズの広角端のレンズ断面図、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。
【００３２】
図１３は数値実施例４のズームレンズの広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。
【００３３】
図１７は数値実施例５のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図１８は数値実施例５のズームレンズの広角端の収差図、図１９は数値実施例５のズームレンズの中間の収差図、図２０は数値実施例５のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００３４】
図２１は数値実施例６のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図２２は数値実施例６のズームレンズの広角端の収差図、図２３は数値実施例６のズームレンズの中間の収差図、図２４は数値実施例６のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００３５】
図２５は数値実施例７のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図２６は数値実施例７のズームレンズの広角端の収差図、図２７は数値実施例７のズームレンズの中間の収差図、図２８は数値実施例７のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００３６】
各レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は負の屈折力の第３群、Ｌ４は正の屈折力の第４群である。ＳＰは開口絞り、ＦＣはフレアーカット絞り、ＩＰは像面である。
【００３７】
矢印は広角端から望遠端への変倍を行う際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。
【００３８】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍に際しては、第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡を有しつつ、略往復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。
【００３９】
このとき第２群Ｌ２を第２群と第１群との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。また、フォーカスは第１群を移動させて行っている。
【００４０】
このようにレンズ系を４つのレンズ群で構成し、各レンズ群の間隔を変倍時に変化させることで広角を含み、高変倍でコンパクトなズームレンズを達成している。
【００４１】
本発明は以上の構成を基本構成としている。又、変倍に際して第３群の近傍に配置された絞りＳＰは第３群と一体になって移動する。又、フレアーカット絞りＦＣは第４群と像面との間に配置され、広角側，中間画角の不要な光線をカットし、画質を向上させている。
【００４２】
次に本発明の特徴について説明する。
【００４３】
（Ａ）本発明のズームレンズは以上の基本構成の基で前述の条件式（１）〜（６）を満足している。
【００４４】
一般に一眼レフカメラ用の撮影レンズは、第１レンズ群は他のレンズ群に比べて、レンズ径が大であり、特に本発明のズームレンズのような負のレンズ群が先行するレンズタイプ、所謂ネガティブリードタイプのズームレンズでは第１レンズ群内の負レンズのコバ厚が大となるため、前記負レンズの体積は光学系全体に含まれる全てのレンズの体積の総和の中でも大きな割合を占める。したがって、前記負レンズは、重量の上でも光学系全体の中で大きな割合を占めている。
【００４５】
本発明は上記を鑑みて、第１レンズ群内の負レンズの硝材の屈折率及びアッベ数と、前記硝材を用いた際の第１レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件である。
【００４６】
条件式（１）は第１レンズ群の負レンズの材質のアッベ数を適切に設定するための条件の一つであり、上限値を越えると燐酸クラウンやフッケイクラウンといった比重の重い硝子となってしまい、下限値を越えると、広角端において負の倍率色収差の補正が困難となる。
【００４７】
条件式（２ａ），（２ｂ），（２ｃ）は第１レンズ群の負レンズの屈折率とアッベ数を適切に設定する条件であり、いずれも上限値を越えるとランタンや重燐酸クラウンといった比重の重い硝子となってしまい、下限値を越えると広角端で負の倍率色収差と負の歪曲を同時に良好に補正するのが困難となる。
【００４８】
条件式（３）は上記条件で設定された硝子を第１レンズ群の負レンズに使用した際の第１レンズ群の焦点距離を適切に設定するものであり、上限値を越えると変倍比の確保や前玉径の小型化が困難となったり、下限値を越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。
【００４９】
本発明において望ましくは、条件式（１）〜（３）を以下の範囲にすると良い。
（ａ）′３７＜ν１ｎ＜６５ ‥‥‥（１）′
（ｂ）′３７＜ν１ｎ＜５２の時
−０．００８ν１ｎ＋２．０２＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９０
‥‥‥（２ａ）′
５２＜ν１ｎ＜６０の時
−０．００８ν１ｎ＋２．０２＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２
‥‥‥（２ｂ）′
６０＜ν１ｎ＜６５の時
０．００８ν１ｎ＋２．０２＜Ｎ１ｎ＜−０．０２２ν１ｎ＋２．９４
‥‥‥（２ｃ）′
（ｃ）′１．１５＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．４５ ‥‥‥（３）′
条件式（４）は本発明の第２レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件であり、上限値を越えると、必要な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づらくなることから、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。下限値を越えると、特に望遠端における球面収差を補正するのが困難となる。
条件式（５）は第３レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件であり、上限値を越えると、望遠端で第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づらくなることから、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。下限値を越えると、焦点距離全般にわたって特にコマ収差と歪曲収差の補正が困難となる。
条件式（６）は第４レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件であり、上限値を越えると、望遠端で特に球面収差の補正が困難となり、下限値を越えると広角端で負の歪曲収差の補正が困難となる。
望ましくは条件式（４）、（５）を以下の範囲とすると良い。
０．８４＜ ｆ２／ｆｗ ＜１．１ ‥‥‥（４）′
１．６ ＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜２．８ ‥‥‥（５）′
本発明のズームレンズは以上のような条件を満足することにより実現されるが、更に光学性能を良好に維持しつつ、レンズ全長の短縮を達成する為には、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。
【００５０】
（ア−１）前記第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを有していることである。
【００５１】
前記したように、前玉径の大型化はコストアップに大きく関わる。これを抑制する為には、最も物体側に負の屈折力を集中させ、第１レンズ群を通過後の軸外光線が光軸となす角度を小とすれば良い。言い換えると、絞りから第１レンズ群を見たときに軸外光線が光軸と小なる角度の光路をとっていれば第１レンズ群は大型化しないということである。
【００５２】
この原理から本発明では負の第１レンズ群の最も物体側に２枚の負レンズを配置し前玉径を小型化している。
【００５３】
また第１レンズ群で発生する諸収差を軽減するために、最も物体側の負レンズを物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズとすることで、特に広角端における歪曲収差、コマ収差を補正し易くしており、前記２枚の負レンズの像側に正レンズを配置することで、特に望遠端における球面収差を補正している。
【００５４】
望ましくは前記第１レンズ群を、物体側から順に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、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズで構成すると、上記効果がさらに得やすくなる。
【００５５】
（ア−２）前記第２レンズ群と第４レンズ群は変倍の際、一体に移動することである。
【００５６】
このように変倍の際、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を一体移動にすれば、鏡筒構造が簡略化して良い。
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
（ア−４）前記第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることである。
【００６３】
本発明のズームタイプの場合、正の屈折力の第２レンズ群は主変倍群であると同時に、広角端から望遠端を通じて光学系全体の正の屈折力を最も大きく担っているレンズ群であり、比較的強い屈折力が必要である。そのためには、第２レンズ群に複数枚の正レンズを配置すれば良いが、レンズ枚数を増やしすぎると第２レンズ群の軸上厚が厚くなる為、絞りと第１レンズ群の距離が大となってしまい、その結果、第２レンズ群のみならず第１レンズ群までもが大型化する傾向となる。
【００６４】
これを鑑みて本発明では、前記正の第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズを配置しただけのシンプルな構成としている。この構成において前記１枚の負レンズは、２枚の正レンズで発生した諸収差、特に望遠端における球面収差を補正する役割を担っている。
【００６５】
（ア−５）前記第３レンズ群は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されていることである。
【００６６】
第３レンズ群を色収差を補正する為に必要な最小単位である正レンズと負レンズで構成することで良好なる光学性能とコンパクト化を達成しやすくし、さらに前記正レンズと負レンズを接合することで前記効果を高めることができる。
【００６７】
（ア−６）前記第４レンズ群は負レンズと正レンズで構成され、少なくとも１面の非球面を有していることである。
【００６８】
第４レンズ群を色収差を補正するために必要な最小単位である正レンズと負レンズで構成することで良好なる光学性能とコンパクト化を達成しやすくし、さらに非球面を用いると、広角端における像面湾曲、歪曲収差、望遠端における球面収差の補正が容易となる。
【００６９】
望ましくは、前記非球面を光軸から離れるにしたがって、負の屈折力が強まるようにすると良い。
【００７０】
（ア−７）前記第２レンズ群は１枚の正レンズ、そして負レンズと正レンズとを接合した正の接合レンズで構成されていることである。
【００７１】
第２レンズ群に正レンズと負レンズの接合レンズを配置すると、特に望遠端の軸上色収差が良好に補正できて良い。
【００７２】
（ア−８）前記第４レンズ群はプラスチック非球面レンズを有していることである。
【００７３】
前記非球面を、プラスティックレンズに施すと製作が容易となる。
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
【００８５】
【００８６】
【００８７】
【００８８】
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【００９５】
【００９６】
【００９７】
【００９８】
【００９９】
【０１００】
【０１０１】
【０１０２】
【０１０３】
【０１０４】
【０１０５】
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【０１１４】
【０１１５】
【０１１６】
【０１１７】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
【０１１８】
又、非球面形状はレンズ面の中心部の曲率半径Ｒとし、光軸方向（光の進行方向）をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸とし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅをそれぞれ非球面係数としたとき
【０１１９】
【数１】
【０１２０】
で表されるものとする。尚、「ｅ−ｘ」は「×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，表−２に示す。
【０１２１】
【外１】
【０１２２】
【外２】
【０１２３】
【外３】
【０１２４】
【外４】
【０１２５】
【外５】
【０１２６】
【外６】
【０１２７】
【外７】
【０１２８】
【表１】
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、ズームレンズを全体として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レンズ系全体の小型化を図ったズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】 本発明の数値実施例１の中間の収差図
【図４】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】 本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】 本発明の数値実施例２の中間の収差図
【図８】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】 本発明の数値実施例３の中間の収差図
【図１２】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１５】 本発明の数値実施例４の中間の収差図
【図１６】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１７】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１８】 本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１９】 本発明の数値実施例５の中間の収差図
【図２０】 本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図２１】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図２２】 本発明の数値実施例６の広角端の収差図
【図２３】 本発明の数値実施例６の中間の収差図
【図２４】 本発明の数値実施例６の望遠端の収差図
【図２５】 本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【図２６】 本発明の数値実施例７の広角端の収差図
【図２７】 本発明の数値実施例７の中間の収差図
【図２８】 本発明の数値実施例７の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ４ 第４群
ＳＰ 絞り
ＦＣ フレアーカット絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルム用の写真カメラや電子記録方式のビデオカメラ、デジタルカメラ、そしてＳＶカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に負の屈折力のレンズ群が先行する全体として４つのレンズ群を有し、これら４つのレンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、レンズ系全体の小型化を図ったネガティブリード型のズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より負の屈折力のレンズ群が先行す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、又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は多く用いられている。
【０００３】
一方でネガティブリード型のズームレンズは、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、望遠端も長焦点化しやすいといったメリットを有している。
【０００４】
例えば特開昭６０−８７３１２号公報，特開平２−２０１３１０号公報，特開平５−２４１０７３号公報，特開平４−２３５５１５号公報，特開平４−１６３４１５号公報，特開平５−３１３０６５号公報，又、特開昭５８−９５３１５号公報，特開平６−８２６９８号公報，特開平５−１９１７０号公報，特開平７−２８７１６８号公報等では、物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、変倍の際には、これらのレンズ群のうちの少なくとも２つのレンズ群を移動させて変倍を行ったズームレンズを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年一眼レフカメラやビデオ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、かつレンズ系全体が小型のものが要望されている。
【０００６】
上記ネガティブリード型のズームタイプは、簡易な標準ズームレンズに用いられる負と正の屈折力の２つのレンズ群より成る２群ズーム、所謂ショートズーム等と比較すると、レンズ群を４つ有していることから、レンズ枚数が多くなってしまう傾向があった。
【０００７】
一般にズームレンズにおいて各レンズ群を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。
【０００８】
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強めると、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。
【０００９】
本発明はズームレンズを全体として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レンズ系全体の小型化を図ったズームレンズの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、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レンズ群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が縮小するように物体側へ移動し、前記第３レンズ群と前記第２レンズの間隔は増大し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔が縮小するように物体側へ移動し、第ｉレンズ群の負レンズの材質の屈折率をＮｉｎ、第ｉレンズ群の負レンズの材質のアッベ数をνｉｎ、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とするとき、
（ａ）３５＜ν１ｎ＜６５ ‥‥‥（１）
（ｂ）３５＜ν１ｎ＜５２のとき
−０．０１３ν１ｎ＋２．１９＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２‥‥（２ａ）
５２＜ν１ｎ＜６０のとき
１．５＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２ ‥‥‥（２ｂ）
６０＜ν１ｎ＜６５のとき
１．５＜Ｎ１ｎ＜−０．０２２ν１ｎ＋２．９４ ‥‥‥（２ｃ）
（ｃ）０．９＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．８ ‥‥‥（３）
０．６５＜ ｆ２／ｆｗ ＜１．３ ‥‥‥（４）
１．２ ＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．４ ‥‥‥（５）
２．８ ＜ ｆ４／ｆｗ ＜７．１ ‥‥‥（６）
の条件を満足することを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより構成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第２レンズ群と第４レンズ群は変倍の際、一体に移動することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群は負レンズと正レンズで構成され、少なくとも１面の非球面を有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は請求項４の発明において、前記第２レンズ群は１枚の正レンズ、そして負レンズと正レンズとを接合した正の接合レンズで構成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は請求項６の発明において、前記第４レンズ群はプラスチック非球面レンズを有していることを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明のカメラは請求項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している。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は数値実施例１のズームレン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。
【００３０】
図５は数値実施例２のズームレンズの広角端のレンズ断面図、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。
【００３１】
図９は数値実施例３のズームレンズの広角端のレンズ断面図、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。
【００３２】
図１３は数値実施例４のズームレンズの広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。
【００３３】
図１７は数値実施例５のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図１８は数値実施例５のズームレンズの広角端の収差図、図１９は数値実施例５のズームレンズの中間の収差図、図２０は数値実施例５のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００３４】
図２１は数値実施例６のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図２２は数値実施例６のズームレンズの広角端の収差図、図２３は数値実施例６のズームレンズの中間の収差図、図２４は数値実施例６のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００３５】
図２５は数値実施例７のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図２６は数値実施例７のズームレンズの広角端の収差図、図２７は数値実施例７のズームレンズの中間の収差図、図２８は数値実施例７のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００３６】
各レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は負の屈折力の第３群、Ｌ４は正の屈折力の第４群である。ＳＰは開口絞り、ＦＣはフレアーカット絞り、ＩＰは像面である。
【００３７】
矢印は広角端から望遠端への変倍を行う際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。
【００３８】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍に際しては、第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡を有しつつ、略往復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。
【００３９】
このとき第２群Ｌ２を第２群と第１群との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。また、フォーカスは第１群を移動させて行っている。
【００４０】
このようにレンズ系を４つのレンズ群で構成し、各レンズ群の間隔を変倍時に変化させることで広角を含み、高変倍でコンパクトなズームレンズを達成している。
【００４１】
本発明は以上の構成を基本構成としている。又、変倍に際して第３群の近傍に配置された絞りＳＰは第３群と一体になって移動する。又、フレアーカット絞りＦＣは第４群と像面との間に配置され、広角側，中間画角の不要な光線をカットし、画質を向上させている。
【００４２】
次に本発明の特徴について説明する。
【００４３】
（Ａ）本発明のズームレンズは以上の基本構成の基で前述の条件式（１）〜（６）を満足している。
【００４４】
一般に一眼レフカメラ用の撮影レンズは、第１レンズ群は他のレンズ群に比べて、レンズ径が大であり、特に本発明のズームレンズのような負のレンズ群が先行するレンズタイプ、所謂ネガティブリードタイプのズームレンズでは第１レンズ群内の負レンズのコバ厚が大となるため、前記負レンズの体積は光学系全体に含まれる全てのレンズの体積の総和の中でも大きな割合を占める。したがって、前記負レンズは、重量の上でも光学系全体の中で大きな割合を占めている。
【００４５】
本発明は上記を鑑みて、第１レンズ群内の負レンズの硝材の屈折率及びアッベ数と、前記硝材を用いた際の第１レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件である。
【００４６】
条件式（１）は第１レンズ群の負レンズの材質のアッベ数を適切に設定するための条件の一つであり、上限値を越えると燐酸クラウンやフッケイクラウンといった比重の重い硝子となってしまい、下限値を越えると、広角端において負の倍率色収差の補正が困難となる。
【００４７】
条件式（２ａ），（２ｂ），（２ｃ）は第１レンズ群の負レンズの屈折率とアッベ数を適切に設定する条件であり、いずれも上限値を越えるとランタンや重燐酸クラウンといった比重の重い硝子となってしまい、下限値を越えると広角端で負の倍率色収差と負の歪曲を同時に良好に補正するのが困難となる。
【００４８】
条件式（３）は上記条件で設定された硝子を第１レンズ群の負レンズに使用した際の第１レンズ群の焦点距離を適切に設定するものであり、上限値を越えると変倍比の確保や前玉径の小型化が困難となったり、下限値を越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。
【００４９】
本発明において望ましくは、条件式（１）〜（３）を以下の範囲にすると良い。
（ａ）′３７＜ν１ｎ＜６５ ‥‥‥（１）′
（ｂ）′３７＜ν１ｎ＜５２の時
−０．００８ν１ｎ＋２．０２＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９０
‥‥‥（２ａ）′
５２＜ν１ｎ＜６０の時
−０．００８ν１ｎ＋２．０２＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２
‥‥‥（２ｂ）′
６０＜ν１ｎ＜６５の時
０．００８ν１ｎ＋２．０２＜Ｎ１ｎ＜−０．０２２ν１ｎ＋２．９４
‥‥‥（２ｃ）′
（ｃ）′１．１５＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．４５ ‥‥‥（３）′
条件式（４）は本発明の第２レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件であり、上限値を越えると、必要な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づらくなることから、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。下限値を越えると、特に望遠端における球面収差を補正するのが困難となる。
条件式（５）は第３レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件であり、上限値を越えると、望遠端で第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づらくなることから、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。下限値を越えると、焦点距離全般にわたって特にコマ収差と歪曲収差の補正が困難となる。
条件式（６）は第４レンズ群の焦点距離を適切に設定する条件であり、上限値を越えると、望遠端で特に球面収差の補正が困難となり、下限値を越えると広角端で負の歪曲収差の補正が困難となる。
望ましくは条件式（４）、（５）を以下の範囲とすると良い。
０．８４＜ ｆ２／ｆｗ ＜１．１ ‥‥‥（４）′
１．６ ＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜２．８ ‥‥‥（５）′
本発明のズームレンズは以上のような条件を満足することにより実現されるが、更に光学性能を良好に維持しつつ、レンズ全長の短縮を達成する為には、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。
【００５０】
（ア−１）前記第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを有していることである。
【００５１】
前記したように、前玉径の大型化はコストアップに大きく関わる。これを抑制する為には、最も物体側に負の屈折力を集中させ、第１レンズ群を通過後の軸外光線が光軸となす角度を小とすれば良い。言い換えると、絞りから第１レンズ群を見たときに軸外光線が光軸と小なる角度の光路をとっていれば第１レンズ群は大型化しないということである。
【００５２】
この原理から本発明では負の第１レンズ群の最も物体側に２枚の負レンズを配置し前玉径を小型化している。
【００５３】
また第１レンズ群で発生する諸収差を軽減するために、最も物体側の負レンズを物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズとすることで、特に広角端における歪曲収差、コマ収差を補正し易くしており、前記２枚の負レンズの像側に正レンズを配置することで、特に望遠端における球面収差を補正している。
【００５４】
望ましくは前記第１レンズ群を、物体側から順に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、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズで構成すると、上記効果がさらに得やすくなる。
【００５５】
（ア−２）前記第２レンズ群と第４レンズ群は変倍の際、一体に移動することである。
【００５６】
このように変倍の際、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を一体移動にすれば、鏡筒構造が簡略化して良い。
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
（ア−４）前記第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることである。
【００６３】
本発明のズームタイプの場合、正の屈折力の第２レンズ群は主変倍群であると同時に、広角端から望遠端を通じて光学系全体の正の屈折力を最も大きく担っているレンズ群であり、比較的強い屈折力が必要である。そのためには、第２レンズ群に複数枚の正レンズを配置すれば良いが、レンズ枚数を増やしすぎると第２レンズ群の軸上厚が厚くなる為、絞りと第１レンズ群の距離が大となってしまい、その結果、第２レンズ群のみならず第１レンズ群までもが大型化する傾向となる。
【００６４】
これを鑑みて本発明では、前記正の第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズを配置しただけのシンプルな構成としている。この構成において前記１枚の負レンズは、２枚の正レンズで発生した諸収差、特に望遠端における球面収差を補正する役割を担っている。
【００６５】
（ア−５）前記第３レンズ群は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されていることである。
【００６６】
第３レンズ群を色収差を補正する為に必要な最小単位である正レンズと負レンズで構成することで良好なる光学性能とコンパクト化を達成しやすくし、さらに前記正レンズと負レンズを接合することで前記効果を高めることができる。
【００６７】
（ア−６）前記第４レンズ群は負レンズと正レンズで構成され、少なくとも１面の非球面を有していることである。
【００６８】
第４レンズ群を色収差を補正するために必要な最小単位である正レンズと負レンズで構成することで良好なる光学性能とコンパクト化を達成しやすくし、さらに非球面を用いると、広角端における像面湾曲、歪曲収差、望遠端における球面収差の補正が容易となる。
【００６９】
望ましくは、前記非球面を光軸から離れるにしたがって、負の屈折力が強まるようにすると良い。
【００７０】
（ア−７）前記第２レンズ群は１枚の正レンズ、そして負レンズと正レンズとを接合した正の接合レンズで構成されていることである。
【００７１】
第２レンズ群に正レンズと負レンズの接合レンズを配置すると、特に望遠端の軸上色収差が良好に補正できて良い。
【００７２】
（ア−８）前記第４レンズ群はプラスチック非球面レンズを有していることである。
【００７３】
前記非球面を、プラスティックレンズに施すと製作が容易となる。
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
【００８５】
【００８６】
【００８７】
【００８８】
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【００９５】
【００９６】
【００９７】
【００９８】
【００９９】
【０１００】
【０１０１】
【０１０２】
【０１０３】
【０１０４】
【０１０５】
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【０１１４】
【０１１５】
【０１１６】
【０１１７】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
【０１１８】
又、非球面形状はレンズ面の中心部の曲率半径Ｒとし、光軸方向（光の進行方向）をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸とし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅをそれぞれ非球面係数としたとき
【０１１９】
【数１】
【０１２０】
で表されるものとする。尚、「ｅ−ｘ」は「×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，表−２に示す。
【０１２１】
【外１】
【０１２２】
【外２】
【０１２３】
【外３】
【０１２４】
【外４】
【０１２５】
【外５】
【０１２６】
【外６】
【０１２７】
【外７】
【０１２８】
【表１】
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、ズームレンズを全体として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レンズ系全体の小型化を図ったズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】 本発明の数値実施例１の中間の収差図
【図４】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】 本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】 本発明の数値実施例２の中間の収差図
【図８】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】 本発明の数値実施例３の中間の収差図
【図１２】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１５】 本発明の数値実施例４の中間の収差図
【図１６】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１７】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１８】 本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１９】 本発明の数値実施例５の中間の収差図
【図２０】 本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図２１】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図２２】 本発明の数値実施例６の広角端の収差図
【図２３】 本発明の数値実施例６の中間の収差図
【図２４】 本発明の数値実施例６の望遠端の収差図
【図２５】 本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【図２６】 本発明の数値実施例７の広角端の収差図
【図２７】 本発明の数値実施例７の中間の収差図
【図２８】 本発明の数値実施例７の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ４ 第４群
ＳＰ 絞り
ＦＣ フレアーカット絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
Claims (9)
- 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レンズ群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が縮小するように物体側へ移動し、前記第３レンズ群と前記第２レンズの間隔は増大し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔が縮小するように物体側へ移動し、第ｉレンズ群の負レンズの材質の屈折率をＮｉｎ、第ｉレンズ群の負レンズの材質のアッベ数をνｉｎ、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とするとき、
（ａ）３５＜ν１ｎ＜６５
（ｂ）３５＜ν１ｎ＜５２のとき
−０．０１３ν１ｎ＋２．１９＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２
５２＜ν１ｎ＜６０のとき
１．５＜Ｎ１ｎ＜−０．００５ν１ｎ＋１．９２
６０＜ν１ｎ＜６５のとき
１．５＜Ｎ１ｎ＜−０．０２２ν１ｎ＋２．９４
（ｃ）０．９＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．８
０．６５＜ ｆ２／ｆｗ ＜１．３
１．２ ＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．４
２．８ ＜ ｆ４／ｆｗ ＜７．１
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより構成されていることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群と第４レンズ群は変倍の際、一体に移動することを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は負レンズと正レンズで構成され、少なくとも１面の非球面を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は１枚の正レンズ、そして負レンズと正レンズとを接合した正の接合レンズで構成されていることを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群はプラスチック非球面レンズを有していることを特徴とする請求項６記載のズームレンズ。
- 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カメラ。
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