JP2004029765A

JP2004029765A - ズームレンズ系

Info

Publication number: JP2004029765A
Application number: JP2003131481A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Ozaki; 尾崎　弘康
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【目的】ズーム比４倍程度であって、ローコストで、かつレンズ全長が比較的短い一眼レフカメラ用望遠ズームレンズ系を得る。
【構成】物体側から順に、正、負、正の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、全てのレンズ群が長焦点側が最も物体側に位置するように移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大して、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群は、短焦点距離端での空気間隔最長部を基準として物体側の正の第３ａレンズ群と像面側の負の第３ｂレンズ群とから構成され、第３ａレンズ群には少なくとも１面の非球面を有し、さらに次の条件式（１）ないし（３）を満足するズームレンズ系。
（１）１．５＜ｆｗ／ｆ３＜２．５
（２）−０．６＜ｆｗ／ｆ３ｂ＜−０．２
但し、
ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
ｆ３：短焦点距離端での第３レンズ群の焦点距離、
ｆ３ｂ：短焦点距離端での第３ｂレンズ群の焦点距離、
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、バックフォーカスの長い一眼レフカメラ用のズーム比４倍程度の望遠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４倍程度の一眼レフカメラ用の望遠ズームレンズ系として、例えば特開平８−１６０３０１号公報や特開平１０−１４８７５８号公報は、４群ズームレンズ系を提案しているが、レンズ全長が比較的長くコンパクトとは言えない。また、いずれも構成枚数が１４枚、１２〜１４枚と多く、低コスト化が困難である。
【０００３】
特開２００１−１８８１６９号公報のズームレンズ系は、構成枚数が１１枚程度と比較的少ないが、ズーム比が３倍程度であり、レンズ全長も短いとは言えない。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、ズーム比４倍程度であって、ローコストで、かつレンズ全長が比較的短い一眼レフカメラ用望遠ズームレンズ系を得ることを目的とする。また、本発明は、ズーム比４倍程度を達成しながら構成枚数が少ない望遠ズームレンズ系を得ることを目的とする。
【０００５】
【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、負の第２レンズ群及び正の第３レンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、全てのレンズ群が移動して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大して、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、各レンズ群は長焦点距離端において最も物体側に位置し、第３レンズ群は、短焦点距離端での空気間隔最長部を基準として物体側の正の第３ａレンズ群と像面側の負の第３ｂレンズ群とから構成され、第３ａレンズ群には少なくとも１面の非球面を有し、さらに次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴としている。
（１）１．７＜ｆｗ／ｆ３＜２．５
（２）−０．５＜ｆｗ／ｆ３ｂ＜−０．２
但し、
ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
ｆ３：短焦点距離端での第３レンズ群の焦点距離、
ｆ３ｂ：短焦点距離端での第３ｂレンズ群の焦点距離、
である。
【０００６】
第３ａレンズ群と第３ｂレンズ群は、相対位置を固定した態様と、ズーミングに伴い相対移動させる態様とが可能である。第３ａレンズ群と第３ｂレンズ群を分ける基準である「短焦点距離端での空気間隔最長部」とは、第３ａレンズ群と第３ｂレンズ群を相対移動させる場合の概念であるが、相対移動させない場合には単に空気間隔最長部と読み替える。
第３レンズ群中の第３ａレンズ群に非球面を用いると、球面収差補正に効果的であり、またレンズ枚数削減に寄与するので、ローコスト化を図ることができる。さらに、非球面化によるレンズ枚数低減と、条件式（２）を満足するように第３レンズ群を望遠タイプにすることによって、全長の小型化も図ることができる。
【０００７】
本発明のズームレンズ系は、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）−４５＜ΔＩａｓｐ＜−２０
但し、
ΔＩａｓｐ：短焦点距離端における全系の焦点距離を１．０に換算したときの非球面の３次の球面収差係数の非球面項の収差係数、
である。
【０００８】
第３ａレンズ群中の非球面は、ガラスレンズに形成しても、プラスチックレンズに形成しても、あるいは球面ガラスレンズ上に透明樹脂を付着させて非球面とするハイブリッドタイプとしてもよいが、プラスチックレンズに非球面を形成する場合には、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）０＜ｆｗ／ｆｐ＜０．２
但し、
ｆｐ：第３ａレンズ群中のプラスチック非球面レンズの焦点距離、
である。
【０００９】
【発明の実施形態】
本実施形態の望遠ズームレンズ系は、図１７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、負の第２レンズ群２０及び正の第３レンズ群３０からなり、これら３つのレンズ群はすべて、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、像側から物体側に移動し、かつ、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少する。第３レンズ群は、短焦点距離端での空気間隔最長部を基準として物体側の正の第３ａレンズ群３１と像面側の負の第３ｂレンズ群３２とに分けられている。第３ａレンズ群と第３ｂレンズ群がズーミング中に相対移動しない態様では、この空気間隔最長部の距離は一定である（変化しない）。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。
【００１０】
条件式（１）、（２）、（３）は、いずれも非球面を含む第３ａレンズ群に関係した条件式で、これら条件式を満足させることにより第３レンズ群のパワーと非球面による収差補正の効果を適切に設定し、ズームレンズ系を少ないレンズ枚数でコンパクトにまとめることができる。
【００１１】
条件式（１）は、第３レンズ群の焦点距離を規定している。
条件式（１）の下限を越えると、第３レンズ群のパワーが小さくなり過ぎ、レンズ全長が長くなりコンパクト化に反する。
条件式（１）の上限を越えると、第３レンズ群のパワーが大きくなり過ぎ、球面収差等の収差の発生が増大し、たとえ非球面を用いたとしても補正しきれなくなる。また、バックフォーカスが短くなるので一眼レフカメラ用には適さなくなる。
【００１２】
条件式（２）は、第３ｂレンズ群の焦点距離を規定することで、間接的に第３ａレンズ群の焦点距離を規定している。
条件式（２）の下限を越えると、第３ｂレンズ群のパワーが負に大きくなり過ぎ、第３レンズ群のテレフォトタイプとしての作用が大きすぎて諸収差の補正が難しくなる。
条件式（２）の上限を越えると、第３ｂレンズ群のパワーが負に小さくなり過ぎ、レンズ全長が長くなりコンパクト化に反する。
【００１３】
条件式（３）は、非球面の収差係数を規定する。特に、非球面による球面収差の補正効果に関する。
条件式（３）の下限を越えると、非球面の収差係数が小さくなり過ぎ、第３レンズ群で発生する球面収差に対して十分な補正効果が得られない。
条件式（３）の上限を越えると、非球面の収差係数が大きくなり過ぎ、製造上あるいは組立上の誤差に対する感度が大きすぎてしまい望ましくない。
【００１４】
条件式（４）は、第３ａレンズ群中の非球面をプラスチックレンズに形成する場合の該プラスチックレンズの焦点距離を規定している。
全体として正のパワーを有する第３ａレンズ群において、プラスチック非球面レンズも正のパワーの一部を分担することが望ましい。条件式（４）の下限を越えると、プラスチック非球面レンズのパワーが０もしくは負となり、第３ａレンズ群内の正レンズのパワーを強くしなければならなくなり、第３ａレンズ群内の収差が大きくなって、第３ａレンズ群と第３ｂレンズ群の相対的な編心による収差の発生量が大きくなる。
条件式（４）の上限を越えると、プラスチック非球面レンズのパワーが強くなり過ぎて、プラスチックレンズの温度変化によるピント変化が増大し補正しきれなくなる。
【００１５】
次に具体的な数値実施例を示す。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、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルである。
また、表中のＦＮｏ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、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。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８　＋Ａ１０ｙ^１０＋Ａ１２ｙ^１２・・・
（但し、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・・・は各次数の非球面係数）
【００１６】
また、非球面係数と収差係数との間には、次の関係がある。
１．非球面形状を次式で定義する。
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８＋Ａ１０ｙ^１０＋・・・
（但し、ｘ：非球面形状、ｃ：曲率、ｙ：光軸からの高さ、Ｋ：円錐係数）
２．この式において、収差係数を求めるため、Ｋ＝０　に変換する（Ｋ＝０　のときは、Ｂｉ＝Ａｉ）ため、
Ｂ４＝Ａ４＋Ｋｃ^３／８　，
Ｂ６＝Ａ６＋（Ｋ^２＋２Ｋ）ｃ^５／１６，
Ｂ８＝Ａ８＋５（Ｋ^３＋３Ｋ^２＋３Ｋ）ｃ^７／１２８
Ｂ１０＝Ａ１０＋７（Ｋ^４＋４Ｋ^３＋６Ｋ^２＋４Ｋ）ｃ^９／２５６
とすると、
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ｂ４ｙ^４＋Ｂ６ｙ^６＋Ｂ８ｙ^８＋Ｂ１０ｙ^１０＋・・・
となる。
３．さらに、ｆ＝１．０　に変換するため、
Ｘ＝ｘ／ｆ，　Ｙ＝ｙ／ｆ，　Ｃ＝ｆ・ｃ，
α４＝ｆ^３Ｂ４，　α６＝ｆ^５Ｂ６，　α８＝ｆ^７Ｂ８，　α１０＝ｆ^９Ｂ１０
とすると、
Ｘ＝ＣＹ^２／［１＋［１−Ｃ^２Ｙ^２］^１／２］＋α４Ｙ^４＋α６Ｙ^６＋α８Ｙ^８＋α１０Ｙ^１０＋・・・
となる。
４．Φ＝８（Ｎ’−Ｎ）α４　で定義し、３次の収差係数を、
Ｉ　：　球面収差係数、
ＩＩ：　コマ収差係数、
ＩＩＩ：非点収差係数、
ＩＶ：　球欠像面湾曲係数、
Ｖ：歪曲収差係数、
とすると、各収差係数の４次の非球面係数（α４）の影響は、
ΔＩ＝ｈ^４Φ
ΔＩＩ＝ｈ^３ｋΦ
ΔＩＩＩ＝ｈ^２ｋ^２Φ
ΔＩＶ＝ｈ^２ｋ^２Φ
ΔＶ＝ｈｋ^３Φ
（但し、ｈ：近軸軸上光線の通る高さ、ｋ：瞳の中心を通る近軸軸外光線の高さ、Ｎ’：非球面の後側の屈折率、Ｎ：非球面の前側の屈折率）で与えられる。
【００１７】
［数値実施例１］
図１ないし図４は、本発明のズームレンズ系の数値実施例１を示している。図１は短焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２、図３及び図４それぞれ図１のレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端での諸収差図を示している。表１はその数値データである。面Ｎｏ．１〜６が第１レンズ群１０（正レンズ、負レンズ、正レンズ）、面Ｎｏ．７〜１１が第２レンズ群２０（負レンズ、正レンズ、負レンズ）、面Ｎｏ．１２〜１６が第３ａレンズ群３１（正レンズ、正レンズ、負レンズ）、面Ｎｏ．１７〜２０が第３ｂレンズ群３２（正レンズ、負レンズ）である。非球面は、第３ａレンズ群３１の最も物体側のガラスレンズ（ガラスモールドレンズ）の物体側の面に形成されている。なお、第３ａレンズ群３１の最も物体側のレンズをハイブリッドレンズとし、このレンズの物体側の面に非球面を形成してもよい。
【００１８】
【表１】
Ｗ＝１６．０　−　６．０　−　４．２
ＦＮｏ＝１：４．６　−　５．４　−　６．２
ｆ＝７７．２５　−　２００．０１　−　２８９．９５
ｆ_Ｂ＝５６．４３　−　７１．７９　−　８５．７０

＊は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は０．００である。）：

【００１９】
［数値実施例２］
図５ないし図８は、本発明のズームレンズ系の数値実施例２を示している。図５は短焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図６、図７及び図８それぞれ図５のレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端での諸収差図を示している。表２はその数値データである。基本的なレンズ構成は数値実施例１と同様である。第３ａレンズ群３１中の非球面は、最も像側の球面ガラスレンズの像側の面に透明樹脂層を付着させて形成している。
【００２０】
【表２】
Ｗ＝１６．０　−　６．０　−　４．２
ＦＮｏ＝１：４．６　−　５．４　−　６．２
ｆ＝７７．２５　−　２００．００　−　２８９．９６
ｆ_Ｂ＝５７．７８　−　７２．３２　−　８６．５８

【００２１】
［数値実施例３］
図９ないし図１２は、本発明のズームレンズ系の数値実施例３を示している。図９は短焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図１０、図１１及び図１２それぞれ図９のレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端での諸収差図を示している。表３はその数値データである。レンズ構成は、第３ａレンズ群が物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正のプラスチックレンズの４枚からなる点を除き、数値実施例１と同様である。第３ａレンズ群３１中の非球面は、最も像側のプラスチックレンズの像側の面に形成している。
【００２２】
【表３】
Ｗ＝１６．０　−　６．０　−　４．２
ＦＮｏ＝１：４．６　−　５．４　−　６．２
ｆ＝７７．２５　−　２００．０１　−　２８９．９６
ｆ_Ｂ＝５８．９７　−　７３．１９　−　８７．５６

【００２３】
［数値実施例４］
図１３ないし図１６は、本発明のズームレンズ系の数値実施例４を示している。図１３は短焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図１４、図１５及び図１６それぞれ図１３のレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端での諸収差図を示している。表４はその数値データである。基本的なレンズ構成及び第３ａレンズ群３１中の非球面の位置は、数値実施例３と同様である。
【００２４】
【表４】
Ｗ＝１６．０　−　６．０　−　４．２
ＦＮｏ＝１：４．６　−　５．４　−　６．２
ｆ＝７７．２５　−　２００．００　−　２８９．９６
ｆ_Ｂ＝５８．２９　−　７２．３２　−　８６．５８

【００２５】
各条件式の各実施形態に対する値を表５に示す。
【表５】

【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ズーム比４倍程度であってレンズ全長が短くコンパクトでかつローコストな一眼レフカメラ用望遠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】本発明によるズームレンズ系の数値実施例１の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】図１のズームレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図４】図１のズームレンズ系の長焦点距離端における諸収差図である。
【図５】本発明によるズームレンズ系の数値実施例２の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】図５のズームレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図８】図５のズームレンズ系の長焦点距離端における諸収差図である。
【図９】本発明によるズームレンズ系の数値実施例３の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】図９のズームレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１２】図９のズームレンズ系の長焦点距離端における諸収差図である。
【図１３】本発明によるズームレンズ系の数値実施例４の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】図１３のズームレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１６】図１３のズームレンズ系の長焦点距離端における諸収差図である。
【図１７】本発明によるズームレンズ系の簡易移動図である。

Claims

物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群及び正の第３レンズ群からなり、
短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、全てのレンズ群が移動して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少、各レンズ群は長焦点距離端において最も物体側に位置し、
第３レンズ群は、短焦点距離端での空気間隔最長部を基準として物体側の正の第３ａレンズ群と像面側の負の第３ｂレンズ群とから構成され、
第３ａレンズ群には少なくとも１面の非球面を有し、
さらに次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴とするズームレンズ系。
（１）１．７＜ｆｗ／ｆ３＜２．５
（２）−０．５＜ｆｗ／ｆ３ｂ＜−０．２
但し、
ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
ｆ３：短焦点距離端での第３レンズ群の焦点距離、
ｆ３ｂ：短焦点距離端での第３ｂレンズ群の焦点距離、
請求項１記載のズームレンズ系において、次の条件式（３）を満足するズームレンズ系。
（３）−４５＜ΔＩａｓｐ＜−２０
但し、
ΔＩａｓｐ：短焦点距離端における全系の焦点距離を１．０に換算したときの非球面の３次の球面収差係数の非球面項の収差係数。
請求項１または２記載のズームレンズ系において、非球面はプラスチックレンズに形成されており、次の条件式（４）を満足するズームレンズ系。
（４）０＜ｆｗ／ｆｐ＜０．２
但し、
ｆｐ：第３ａレンズ群中のプラスチック非球面レンズの焦点距離。
請求項１ないし３のいずれか１項記載のズームレンズ系において、第１レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚構成であり、第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚構成であり、第３ａレンズ群は、物体側から順に、正のガラス非球面レンズまたはハイブリッド非球面レンズ、正レンズ、負レンズからなり、第３ｂレンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズからなり、全体で１１枚構成であるズームレンズ系。
請求項１ないし３のいずれか１項記載のズームレンズ系において、第１レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚構成であり、第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚構成であり、第３ａレンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正のプラスチック非球面レンズからなり、第３ｂレンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズからなり、全体で１２枚構成であるズームレンズ系。