JP5410797B2 - 防振機能を有するズームレンズ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ等に用いられるズームレンズ、特に防振機能を有するズームレンズに関する。

４倍程度の変倍比を有し、防振機能を有するズームレンズとして、以下に示す特許文献が開示されている。

特許文献１には、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、ズーミングに際して移動する第３レンズ群Ｌ３を含み、全ズーム範囲中にて全体として正の屈折力の後続レンズ群ＬＢより成り、特に第２レンズ群Ｌ２は、、単一の負レンズより成る第２ｓレンズ群Ｌ２ｓと、正レンズと負レンズを含み全体として負の屈折力の第２ｍレンズ群Ｌ２ｍとで構成され、第２ｍレンズ群Ｌ２ｍを光軸に対し垂直方向の成分を持つように変位させることで防振を行うズームレンズが開示されている。

特許文献２には、正、負、正、正、負の５つのレンズ群を有し、３つの可動群で変倍を行い、第２レンズ群と第４レンズ群は固定とし、第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させて防振を行うズームレンズが開示されている。

特許文献３には、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３を有し、第３レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第３１レンズ群Ｇ３１と、負屈折力の第３２レンズ群Ｇ３２と、第３３レンズ群Ｇ３３とからなり、第３２レンズ群のみを光軸と直交方向に移動させることにより防振を行うズームレンズが開示されている。

特許文献４には、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群とを有し、第２レンズ群は光軸方向と垂直方向の成分を持つように移動して防振を行うズームレンズが開示されている。

特開２００６−１７１６２８号公報

特開２００６−３３７６４８号公報

特開２００７−２０６５４２号公報

特開２００８−１２２７７５号公報

特許文献１に記載のズームレンズは、少なくとも３つのレンズ群から構成されるが、実施例１のレンズ光学系は、４群構成のズームレンズであり、シンプルな構成となっている。

しかし、第２レンズ群はズーミング時に像面に対し固定であるが、第２レンズ群のうち像面側のレンズ群のみを防振用レンズ群として使用しているため、機構が複雑になってしまっている。

また第３レンズ群の内部に開口絞りを有しているため、第３レンズ群の構成を分割しなければならない。したがって、メカ構成パーツが多くなった分メカ構造が複雑となり、コスト抑制が困難となる。実施例２及び実施例３のレンズ光学系においては、開口絞りを第３レンズ群の後ろにおいているが、より多群のレンズ光学系となっており、メカ構造が複雑化している。

特許文献２に記載のズームレンズは、５群構成のズームレンズであり、変倍時において第２レンズ群及び第４レンズ群を固定とし、光軸上で移動させ無いことによって機構を簡易にしている。

しかし、広角端状態のズームレンズ全長が、広角端の焦点距離に対して長いため、レンズ系全体が大きくなっており、小型化することが困難である。

特許文献３に記載のズームレンズは、ズームレンズ全長が短く小型化されており、また、変倍時に移動するレンズ群は３つであるため、シンプルなレンズ光学系となっている。

しかし、フォーカス方式が、第１レンズ群Ｇ１の構成要素である像面側の第１２レンズ群Ｇ１２を移動させるインナーフォーカス方式であること、さらに、第３レンズ群を３つの補助レンズ群に分割し、その中央の第２補助レンズ群を防振用レンズ群としていることから、変倍時に移動するレンズ群は３つであるにもかかわらず、機構部品が増加し、コストダウンが困難となっている。
また、３分割された第３レンズ群の中央に位置するレンズ群を防振用レンズ群とすることは、防振用レンズ群の前後のレンズ群の光軸合わせを機構上困難としている。

特許文献４に記載のズームレンズは、広角端状態のズームレンズ全長が、広角端の焦点距離に対して長いため、レンズ系全体が大きくなっており、小型化することが困難である。

本発明は、上記課題を解決し、機構部品が少なくコストを抑え、小型で、光学性能が良好な防振機能を有するズームレンズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る第１の発明は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群及び正の屈折力を有する第４レンズ群で構成され、
各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行い、
前記第１レンズ群を光軸に沿って物体側へ移動させることにより無限遠物体から近距離物体に合焦させ、
前記第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることにより像を光軸に対して略垂直方向に移動させ、
以下の条件を満足することを特徴とする防振機能を有するズーム比４倍以上のズームレンズを提供する。
（１）１．８≦ｆ１／ｆｗ≦２．０
（２）０．４≦ｆｗ／ＬＴｗ≦０．５
（３）０．６６≦ＭＬ３／ＭＬ４≦０．７８
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
ＬＴｗ：広角端でのズームレンズ全長
ＭＬ３：広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量
ＭＬ４：広角端から望遠端までの前記第４レンズ群の移動量

また、本発明に係る第２の発明は、前記第３レンズ群の物体側に開口絞りが配置されていることを特徴とする第１の発明の防振機能を有するズーム比４倍以上のズームレンズを提供する。

また、本発明に係る第３の発明は、以下の条件を満足することを特徴とする第１の発明又は第２の発明の防振機能を有するズーム比４倍以上のズームレンズを提供する。
（４）０．３＜｜βｗ２｜＜０．４
βｗ２：前記第２レンズ群の横倍率

本発明によれば、機構部品が少なくコストを抑え、小型で、光学性能が良好な防振機能を有するズームレンズを提供することができる。

実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 実施例１のズームレンズの広角端における縦収差図 実施例１のズームレンズの望遠端における縦収差図 実施例１のズームレンズの広角端における標準状態での横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端における標準状態での横収差図 実施例１のズームレンズの広角端における防振時の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端における防振時の横収差図 実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 実施例２のズームレンズの広角端における縦収差図 実施例２のズームレンズの望遠端における縦収差図 実施例２のズームレンズの広角端における標準状態での横収差図 実施例２のズームレンズの望遠端における標準状態での横収差図 実施例２のズームレンズの広角端における防振時の横収差図 実施例２のズームレンズの望遠端における防振時の横収差図

本発明の防振機能を有するズームレンズは、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群及び正の屈折力を有する第４レンズ群から構成される。また、各レンズ群の間隔を変化させることにより変倍を行い、無限遠物体から近距離物体に合焦させる場合に前記第１レンズ群を光軸に沿って物体側に移動させる。さらに、前記第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、像を光軸に対して略垂直方向に移動させる。

本発明の防振機能を有するズームレンズのレンズ光学系において、第１レンズ群の焦点距離を短く設計することにより、変倍の場合にもフォーカシングの場合にも、第１レンズ群の移動量を小さくして移動機構を簡易にすることができ、また、ズームレンズ全長を短くすることができる。

しかし、第１レンズ群の焦点距離が短く設計しすぎると、第１レンズ群で発生する収差、特に球面収差がアンダーになったり、軸上色収差が大きくなってしまう。そこで次の条件式を満足することが望ましい。

（１）１．８≦ｆ１／ｆｗ≦２．０
（２）０．４≦ｆｗ／ＬＴｗ≦０．５
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
ＬＴｗ：広角端でのズームレンズ全長

条件式（１）は、第１レンズ群と広角端におけるズームレンズ全系との焦点距離の比率を定めるものである。条件式（１）の上限値を越えると第１レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり、球面収差や軸上色収差の補正には有利であるが、変倍時やフォーカシング時の第１レンズ群の移動量が大きくなり、この移動量を確保するための機構が複雑になり、ズームレンズの小型化が困難になる。条件式（１）の下限値を越えると第１レンズ群の焦点距離は相対的に短くなり、変倍時やフォーカシング時の第１レンズ群の移動量が小さくなり、ズームレンズの小型化が可能となるが、球面収差がアンダーになり、軸上色収差が大きく発生し、ズームレンズの光学性能を良好に補正することができなくなる。

条件式（２）は、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離と広角端でのズームレンズ全長との比率を定めるものである。条件式（２）の上限値を越えると広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離に対してズームレンズ全長が短くなりすぎるため、ズームレンズの各レンズ群の屈折力が強くなり、各レンズ群で発生する収差量が多くなって収差補正が困難にとなる。条件式（２）の下限値を越えると広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離に対してズームレンズ全長が長くなりすぎるため、ズームレンズの小型化を達成できない。

また、本発明のズームレンズにおいて、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置することで、開口絞りがレンズ群の内部にあるよりも組立てが容易となり、製造コストを抑えることができる。さらに、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置することで、中間像高での有害光線をカットし易くなり、光学性能を良好にすることができる。

また、本発明のズームレンズにおいて、広角端から望遠端までの変倍時の第３レンズ群の移動量ＭＬ３、第４レンズ群の移動量ＭＬ４は、次の条件式（３）を満足することが望ましい。

（３）０．６≦ＭＬ３／ＭＬ４＜１．０
ＭＬ３：広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量
ＭＬ４：広角端から望遠端までの前記第４レンズ群の移動量

条件式（３）は、広角端から望遠端までの変倍時の第３レンズ群の移動量ＭＬ３と、第４レンズ群の移動量ＭＬ４との比率を定めるものである。
条件式（３）の上限値を越えると第３レンズ群の移動量ＭＬ３が大きくなるため、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を広くとらなければならず、ズームレンズの大型化を招いてしまう。条件式（３）の下限値を越えると第３レンズ群の移動量ＭＬ３は小さくなるが、第３レンズ群の倍率負担が大きくなるため、正のコマ収差が発生してしまう。

また、本発明のズームレンズにおいて、第２レンズ群の横倍率は、次の条件式（４）を満足することが望ましい。

（４）０．３＜｜βｗ２｜＜０．４
βｗ２：前記第２レンズ群の横倍率

条件式（４）は、第２レンズ群の横倍率を定めるものである。条件式（４）の上限値を越えると第２レンズ群の屈折力が強くなり、第２レンズ群により跳ね上げられる光線が高くなるので、第２レンズ群の像面側に位置する開口絞り径を大きくしなければならない。その結果、ズームレンズの大型化を招く。条件式（４）の下限値を越えると防振敏感度が大きくなりすぎるため、防振レンズ群である第２レンズ群の制御が困難となる。

以下に本発明のズームレンズに係る数値実施例１及び数値実施例２を示す。

各数値実施例において、全体諸元中のｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角を示す。また、レンズ諸元中の番号は物体側からのレンズの面番号、Ｒはレンズ面の曲率半径、Ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線の屈折率、νｄはｄ線のアッベ数を示す。また、Ｂｆはバックフォーカス、Ｏｂｊは被写体からレンズ第１面までの距離を示す。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、ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリジオナル像面を示す。

（数値実施例１）

（数値実施例２）

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｃ Ｃ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリジオナル像面

Claims (3)

1. 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群及び正の屈折力を有する第４レンズ群で構成され、
   各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行い、
   前記第１レンズ群を光軸に沿って物体側へ移動させることにより無限遠物体から近距離物体に合焦させ、
   前記第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることにより像を光軸に対して略垂直方向に移動させ、
   以下の条件を満足することを特徴とする防振機能を有するズーム比４倍以上のズームレンズ。
   （１）１．８≦ｆ１／ｆｗ≦２．０
   （２）０．４≦ｆｗ／ＬＴｗ≦０．５
   （３）０．６６≦ＭＬ３／ＭＬ４≦０．７８
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆｗ：広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
   ＬＴｗ：広角端でのズームレンズ全長
   ＭＬ３：広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量
   ＭＬ４：広角端から望遠端までの前記第４レンズ群の移動量
2. 前記第３レンズ群の物体側に開口絞りが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の防振機能を有するズーム比４倍以上のズームレンズ。
3. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防振機能を有するズーム比４倍以上のズームレンズ。
   （４）０．３＜｜βｗ２｜＜０．４
   βｗ２：前記第２レンズ群の横倍率率

Images