JP2004101739A - 大口径ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを提供すること。
【解決手段】正、負、正、正の4群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(レンズ全長:95mm前後、対物側フィルター径:φ67mm)で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズ。
【選択図】 図1
【解決手段】正、負、正、正の4群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(レンズ全長:95mm前後、対物側フィルター径:φ67mm)で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズ。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【産業上の利用分野]】
本発明は、大口径ズームレンズに関し、特に、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍である1眼レフレックスカメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に標準ズームレンズに適した小型軽量の大口径ズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、4群ズームや5群ズームタイプの大口径ズームレンズ、特に、1眼レフレックスカメラの標準ズームレンズとして好適なズームレンズが数多く提案されている。特に70度以上の広画角で大口径のズームレンズでは、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ズームレンズが多く用いられている。その代表的なタイプは、物体側より順に、負、正、負、正の屈折力を有する4群ズームレンズであり、大口径で高性能化が図られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
また別のタイプとして物体側より順に、正、負、正、正の屈折力を有する4群ズームレンズの大口径ズームレンズも提案されている(例えば、特許文献3参照)。このズームレンズは、株式会社タムロンより、モデル番号176A(焦点距離28−105/Fナンバー2.8)として販売されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−43613号公報
【特許文献2】
特開2000−221399号公報
【特許文献3】
特開平10−197794号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、大口径ズームレンズの広画角化、高性能化が進んでいるが、一般的なズームレンズと比較するとまだまだ大きく重いのが実状である。更に一眼レフレックスカメラボディの小型軽量化も進んだ結果、従来の大口径ズームレンズの大きさではカメラボディとのバランスが悪く、携帯性も優れていない。大口径ズームレンズは、比較的Fナンバーの大きい平均的な標準ズームレンズよりも明るくするために、より多くの光束を取り入れられるよう必然的にレンズ径が大きくなる。同時に、収差補正も難しくなるため、レンズ枚数を増やしたりすることから、レンズ全長が長くなるなど、レンズ全体が大型化する問題がある。
【0005】
例えば、特許文献3に関連した前記モデル番号176Aは、レンズ枚数が15枚、非球面が4面で構成されている。最短時におけるレンズ全長は112.0mm、フィルター径はφ82mmである。これを比較的Fナンバーの大きい平均的な標準ズームレンズ(焦点距離28−105/Fナンバー3.5−4.5クラス)と比較すると、全長で37mm以上長く、フィルター径では20mm以上大きい。
【0006】
特許文献1、2及び3に関連した大口径ズームレンズにおいても、前記モデル番号176Aと比較すると、最短時におけるレンズ全長はほぼ同じかそれ以上の長さであり、大型過ぎる。前記モデル番号176Aでさえも、標準ズームレンズとしては大型過ぎると言われている。
【0007】
【発明の目的】
本発明は、従来の大口径ズームレンズに関する上述した問題点に鑑みてなされたものであって、小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを提供することを目的とする。
【0008】
本発明はさらに、正、負、正、正の4群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(レンズ全長:95mm前後、対物側フィルター径:φ67mm)で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群との空気間隔が広がり、第2レンズ群と第3レンズ群との空気間隔が狭まり、第3レンズ群と第4レンズ群との空気間隔が狭まり、且つ各レンズ群は物体方向へ移動し、フォーカシングの際は第2レンズ群のみを移動して行うズームレンズにおいて、
(1)0.18<|f2|/fT<0.24
(2)1.1<f1/fT<1.5
(3)0.6<f4/fT<0.9
(4)0.57<Z2/Z<0.67
但し、
fT:望遠端における全系の焦点距離、
f2:第2レンズ群の焦点距離、
f1:第1レンズ群の焦点距離、
f4:第4レンズ群の焦点距離、
Z2=β2T/β2W、
β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率(β2W<0)、
β2T:望遠端における第2レンズ群の結像倍率(β2T<0)、
Z=fT/fW、
fW:広角端における全系の焦点距離
であることを特徴とする大口径ズームレンズである。
【0010】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
前記本発明において、さらに、
(5) 2.7<(TLW−0.5×FLT/tanαW)/fW<3.3
但し、
TLW:広角端における全系(前玉から像面まで)の全長、
FLT:対物側に装着するフィルターの直径
αW:広角端における半画角
であることを特徴とする。
【0011】
前記本発明において、さらに、
(6)DWENP<31
但し、
DWENP:広角端における第1レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離
であることを特徴とする。
【0012】
前記本発明において、さらに、
(7)0.15<|β2W|<0.3
(8)e0<5
(9)h1+e0×tanαW+fW/(2×FW)<28
但し、
e0:第1レンズ群の物体側面頂から第1レンズ群の前側主点までの距離、
h1:広角端において半画角で入射する主光線の延長線が第1レンズ群の前側主平面を横切る高さであり、
h1=e1×e2×tanαW×(1/e1+1/e2−φ2)/((1−e1×φ1)×(1−e2×φ2)−e2×φ1)と近軸計算により表され、ここで
e1:第1レンズ群と第2レンズ群との主点間隔であり、
e1=(φ1+φ2−φ1/β2W)/(φ1×φ2)、
e2:第2レンズ群と開口絞りまでの主点間隔であり、
e2=(1−hSTP×2×FW/fW−φ1×e1)×β2W/φ1、
φ1:第1レンズ群の屈折力(=1/f1)
φ2:第2レンズ群の屈折力(=1/f2)
hSTP:開口絞りの開放半径、
FW:広角端におけるFナンバー
であることを特徴とする。
【0013】
【発明の作用】
本発明において、フォーカシングを第2レンズ群のみを移動して行うインナーフォーカス方式を採用した。この方式は、フォーカシングに伴う焦点距離の変化が大きいという欠点があるが、以下の利点がある。すなわち、前記インナーフォーカス方式においては、第1レンズ群のような大きく重いレンズ群を動かす必要はないので、オートフォーカス時の駆動用モーターの負担が少なく、迅速なピント調節が可能であり、また至近撮影時に前玉すなわち第1群レンズの有効径も比較的小さく保つことができ、小型化に有利である。
【0014】
請求項1に記載の条件式(1)は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離fTに対する第2レンズ群の焦点距離f2との比を規定したものである。条件式(1)の上限を越えると、第2レンズ群の焦点距離が長くなるため、変倍時の移動量が大きくなり小型化に不利となる。反対に、条件式(1)の下限を越えると、第2レンズ群の焦点距離が短くなり、諸収差の補正が困難となる。
【0015】
条件式(2)は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離fTに対する第1レンズ群の焦点距離f1との比を規定したものである。条件式(2)の上限を越えると、第1レンズ群の焦点距離が長くなるため、諸収差の補正に関しては有利であるが、変倍時の移動量が増加し、レンズ全長が長くなる。反対に、条件式(2)の下限を越えると、第1レンズ群の焦点距離が短くなり、諸収差の補正が困難となる。
【0016】
条件式(3)は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離fTに対する第4レンズ群の焦点距離f4との比を規定したものである。条件式(3)の上限を越えると、第4レンズ群の焦点距離が長くなるため、諸収差の補正に関しては有利となる。また、バックフォーカスが長くなるため、必然的にレンズ全長も長くなり、小型化に不利となる。反対に条件式(3)の下限を越えると、第4レンズ群の焦点距離が短くなるため、 バックフォーカスも短くなり、例えば一眼レフレックスカメラのミラー駆動領域を確保することが難しくなる。また、諸収差の補正も困難となる。
【0017】
条件式(4)は、全系の広角端から望遠端への変倍比に対する第2レンズ群の広角端から望遠端への変倍比との比を規定したものである。条件式(4)の上限を越えると、ズーミングにおける第2レンズ群の負担する変倍比が増大するため、第2レンズ群の屈折力を強くしないと、第2レンズ群の移動量が増大し、小型化に不利となる。また、第2レンズ群の屈折力を強くすると、収差変動が大きくなり、補正が困難となる。反対に、条件式(4)の下限を越えると、第2レンズ群以外の第3レンズ群や第4レンズ群の負担する変倍比が増大する。そのため、それらの群の屈折力を強くしないと、移動量が増大し、小型化に不利となる。またそれらの群の屈折力を強くすると、収差変動が大きくなり、補正が困難となる。
【0018】
請求項2に記載の条件式(5)は、広角端における全系(前玉から像面まで)の全長と同じく広角端における半画角および焦点距離、また対物側フィルター径の関係を規定したものである。条件式(5)の上限を越えると、所定の対物側フィルター径に応じた前玉有効径に対して全長が長過ぎるため、広角端での周辺光量が不足気味となる。前玉有効径や後玉有効径を大きくすることは、小型化に不利であり、また第1レンズ群の屈折力を強くして周辺光量を確保しようとすると、諸収差の補正が困難となる。反対に、条件式(5)の下限を越えると、前玉有効径に対して全長が短過ぎるため、各レンズ群のパワーを過度に強くするか、レンズ肉厚や空気間隔を更に薄くしなければならず、収差補正及びレンズ加工において不利である。
【0019】
請求項3に記載の条件式(6)は、広角端における第1レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離を規定したものである。条件式(6)の上限を越えると、標準ズームレンズに近い大きさ(対物側フィルター径:φ67mm)程度の前玉有効径では広角端での周辺光量が不足気味となり、前玉有効径や後玉有効径を大きくする必要があり、小型化に不利となる。
【0020】
請求項4に記載の条件式(7)は、広角端における第2レンズ群の結像倍率を規定したものである。条件式(7)の上限を越えると、広角端でのフォーカシングにおける第2レンズ群の移動量が増大するため、至近撮影において第1レンズ群との空間的余裕がなくなり、繰り出し量以上の間隔確保が困難となる。これを避けるため、第1レンズ群と第2レンズ群との空気間隔を大きくすると、レンズ全長や前玉有効径が増大するため、小型化に不利となる。反対に、条件式(7)の下限を越えると、広角端において第2レンズ群から第3レンズ群に入射する近軸光線の角度が大きくなるため、フォーカシングの際に第3レンズ群で生じる球面収差の変動量が増大し、補正が困難となる。
【0021】
請求項4に記載の条件式(8)は、第1レンズ群の物体側面頂から第1レンズ群の前側主点までの距離を規定したものである。条件式(8)の上限を越えると、広角端において画面周辺部の光線が絞りの中心付近から離れた所を通るため、最小絞り時にケラレすなわち口径食が生じやすくなる。そこで前記光線が標準ズームレンズ程度の前玉径でケラレすなわち口径食が発生せず且つ絞り中心を通過させるため、第1レンズ群の屈折力を弱めたり、第2レンズ群の屈折力を強めたり、両レンズ群間の主点間隔を小さくする必要がある。しかし、第1レンズ群の屈折力を弱めると、変倍時の移動量が増加し、レンズ全長が長くなる。第2レンズ群の屈折力を強めると、諸収差の補正が困難になる。第1レンズ群及び第2レンズ群の主点間隔を小さくすると、広角端での至近撮影において、第2レンズ群の繰出し量以上の間隔確保が困難になる。よって、これらのいずれの方法も、本発明の目的である小型で至近撮影可能な大口径ズームレンズで良好な性能を実現することが困難となる。
【0022】
請求項4に記載の条件式(9)は、第1レンズ群の対物側面頂に接する平面上を、広角端における画面周辺部の光線がケラレすなわち口径食を受けることなく通過する光軸からの最大高さ、すなわち近軸計算により算出した広角端の前玉有効半径を規定したものである。条件式(9)の上限を越えると、前玉有効径が大きくなり、一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(対物側フィルター径:φ67mm)程度に小型軽量化することが困難となる。
【0023】
【発明の実施形態】
以下に本発明の実施形態の大口径ズームレンズについて説明する。図1は、実施形態の大口径ズームレンズの光学説明図である。図1において、G1は正の屈折力の第1レンズ群、G2は負の屈折力の第2レンズ群、G3は正の屈折力の第3レンズ群、G4は正の屈折力の第4レンズ群、STPは開口絞りである。図2は、実施形態の大口径ズームレンズの広角端における諸収差図である。図3は、実施形態の大口径ズームレンズの中間焦点距離状態における諸収差図である。図4は、実施形態の大口径ズームレンズの望遠端における諸収差図である.
【0024】
以下に示す実施形態の大口径ズームレンズの基づいての諸元において、fは焦点距離、FnoはFナンバー、#は面番号、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ肉厚および空気間隔、nおよびνはd線(λ=587.6nm)における屈折率およびアッべ数を示す。面番号の前に*印を付した面は、非球面形状の面である。非球面形状を表す式は、光軸に垂直な高さをH、面頂を原点としたときの高さHにおける光軸方向の変位量をX(H)、近軸曲率半径をR、円錐係数をε、n次の非球面係数をAnとしたとき次の(11)式で表される.
【0025】
X(H)=(H2/R)/{1+[1−(1+ε)・(H2/R2)]1/2}+A4H4+A6H6+A8H8+A10H10 ・・・・・・(11)
【0026】
(実施形態の大口径ズームレンズの諸元)
f=28.87〜49.98〜72.65
Fno=2.91〜2.91〜2.91
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
本発明の大口径ズームレンズにおける本発明の条件式の値は以下のとおりである.
(1)|f2|/fT =0.205
(2)f1/fT =1.329
(3)f4/fT =0.750
(4)Z2/Z =0.621
(5)(TLW−0.5×FLT/tanαW)/fW =3.124
(6)DWENP =30.11
(7)|β2W| =0.214
(8)e0<5 =4.139
(9)h1+e0×tanαW+fW/(2×FW) =27.69
【0033】
【発明の効果】
本発明の大口径ズームレンズによれば、小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを構成することができる。
【0034】
本発明はさらに、正、負、正、正の4群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(レンズ全長:95mm前後、対物側フィルター径:φ67mm)で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の大口径ズームレンズの構成を示す光学説明図である.
【図2】図1に示すズームレンズの広角端における諸収差図である.
【図3】図1に示すズームレンズの中間焦点距離状態における諸収差図である.
【図4】図1に示すズームレンズの望遠端における諸収差図である.
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
STP 開口絞り
【産業上の利用分野]】
本発明は、大口径ズームレンズに関し、特に、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍である1眼レフレックスカメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に標準ズームレンズに適した小型軽量の大口径ズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、4群ズームや5群ズームタイプの大口径ズームレンズ、特に、1眼レフレックスカメラの標準ズームレンズとして好適なズームレンズが数多く提案されている。特に70度以上の広画角で大口径のズームレンズでは、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ズームレンズが多く用いられている。その代表的なタイプは、物体側より順に、負、正、負、正の屈折力を有する4群ズームレンズであり、大口径で高性能化が図られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
また別のタイプとして物体側より順に、正、負、正、正の屈折力を有する4群ズームレンズの大口径ズームレンズも提案されている(例えば、特許文献3参照)。このズームレンズは、株式会社タムロンより、モデル番号176A(焦点距離28−105/Fナンバー2.8)として販売されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−43613号公報
【特許文献2】
特開2000−221399号公報
【特許文献3】
特開平10−197794号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、大口径ズームレンズの広画角化、高性能化が進んでいるが、一般的なズームレンズと比較するとまだまだ大きく重いのが実状である。更に一眼レフレックスカメラボディの小型軽量化も進んだ結果、従来の大口径ズームレンズの大きさではカメラボディとのバランスが悪く、携帯性も優れていない。大口径ズームレンズは、比較的Fナンバーの大きい平均的な標準ズームレンズよりも明るくするために、より多くの光束を取り入れられるよう必然的にレンズ径が大きくなる。同時に、収差補正も難しくなるため、レンズ枚数を増やしたりすることから、レンズ全長が長くなるなど、レンズ全体が大型化する問題がある。
【0005】
例えば、特許文献3に関連した前記モデル番号176Aは、レンズ枚数が15枚、非球面が4面で構成されている。最短時におけるレンズ全長は112.0mm、フィルター径はφ82mmである。これを比較的Fナンバーの大きい平均的な標準ズームレンズ(焦点距離28−105/Fナンバー3.5−4.5クラス)と比較すると、全長で37mm以上長く、フィルター径では20mm以上大きい。
【0006】
特許文献1、2及び3に関連した大口径ズームレンズにおいても、前記モデル番号176Aと比較すると、最短時におけるレンズ全長はほぼ同じかそれ以上の長さであり、大型過ぎる。前記モデル番号176Aでさえも、標準ズームレンズとしては大型過ぎると言われている。
【0007】
【発明の目的】
本発明は、従来の大口径ズームレンズに関する上述した問題点に鑑みてなされたものであって、小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを提供することを目的とする。
【0008】
本発明はさらに、正、負、正、正の4群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(レンズ全長:95mm前後、対物側フィルター径:φ67mm)で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群との空気間隔が広がり、第2レンズ群と第3レンズ群との空気間隔が狭まり、第3レンズ群と第4レンズ群との空気間隔が狭まり、且つ各レンズ群は物体方向へ移動し、フォーカシングの際は第2レンズ群のみを移動して行うズームレンズにおいて、
(1)0.18<|f2|/fT<0.24
(2)1.1<f1/fT<1.5
(3)0.6<f4/fT<0.9
(4)0.57<Z2/Z<0.67
但し、
fT:望遠端における全系の焦点距離、
f2:第2レンズ群の焦点距離、
f1:第1レンズ群の焦点距離、
f4:第4レンズ群の焦点距離、
Z2=β2T/β2W、
β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率(β2W<0)、
β2T:望遠端における第2レンズ群の結像倍率(β2T<0)、
Z=fT/fW、
fW:広角端における全系の焦点距離
であることを特徴とする大口径ズームレンズである。
【0010】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
前記本発明において、さらに、
(5) 2.7<(TLW−0.5×FLT/tanαW)/fW<3.3
但し、
TLW:広角端における全系(前玉から像面まで)の全長、
FLT:対物側に装着するフィルターの直径
αW:広角端における半画角
であることを特徴とする。
【0011】
前記本発明において、さらに、
(6)DWENP<31
但し、
DWENP:広角端における第1レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離
であることを特徴とする。
【0012】
前記本発明において、さらに、
(7)0.15<|β2W|<0.3
(8)e0<5
(9)h1+e0×tanαW+fW/(2×FW)<28
但し、
e0:第1レンズ群の物体側面頂から第1レンズ群の前側主点までの距離、
h1:広角端において半画角で入射する主光線の延長線が第1レンズ群の前側主平面を横切る高さであり、
h1=e1×e2×tanαW×(1/e1+1/e2−φ2)/((1−e1×φ1)×(1−e2×φ2)−e2×φ1)と近軸計算により表され、ここで
e1:第1レンズ群と第2レンズ群との主点間隔であり、
e1=(φ1+φ2−φ1/β2W)/(φ1×φ2)、
e2:第2レンズ群と開口絞りまでの主点間隔であり、
e2=(1−hSTP×2×FW/fW−φ1×e1)×β2W/φ1、
φ1:第1レンズ群の屈折力(=1/f1)
φ2:第2レンズ群の屈折力(=1/f2)
hSTP:開口絞りの開放半径、
FW:広角端におけるFナンバー
であることを特徴とする。
【0013】
【発明の作用】
本発明において、フォーカシングを第2レンズ群のみを移動して行うインナーフォーカス方式を採用した。この方式は、フォーカシングに伴う焦点距離の変化が大きいという欠点があるが、以下の利点がある。すなわち、前記インナーフォーカス方式においては、第1レンズ群のような大きく重いレンズ群を動かす必要はないので、オートフォーカス時の駆動用モーターの負担が少なく、迅速なピント調節が可能であり、また至近撮影時に前玉すなわち第1群レンズの有効径も比較的小さく保つことができ、小型化に有利である。
【0014】
請求項1に記載の条件式(1)は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離fTに対する第2レンズ群の焦点距離f2との比を規定したものである。条件式(1)の上限を越えると、第2レンズ群の焦点距離が長くなるため、変倍時の移動量が大きくなり小型化に不利となる。反対に、条件式(1)の下限を越えると、第2レンズ群の焦点距離が短くなり、諸収差の補正が困難となる。
【0015】
条件式(2)は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離fTに対する第1レンズ群の焦点距離f1との比を規定したものである。条件式(2)の上限を越えると、第1レンズ群の焦点距離が長くなるため、諸収差の補正に関しては有利であるが、変倍時の移動量が増加し、レンズ全長が長くなる。反対に、条件式(2)の下限を越えると、第1レンズ群の焦点距離が短くなり、諸収差の補正が困難となる。
【0016】
条件式(3)は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離fTに対する第4レンズ群の焦点距離f4との比を規定したものである。条件式(3)の上限を越えると、第4レンズ群の焦点距離が長くなるため、諸収差の補正に関しては有利となる。また、バックフォーカスが長くなるため、必然的にレンズ全長も長くなり、小型化に不利となる。反対に条件式(3)の下限を越えると、第4レンズ群の焦点距離が短くなるため、 バックフォーカスも短くなり、例えば一眼レフレックスカメラのミラー駆動領域を確保することが難しくなる。また、諸収差の補正も困難となる。
【0017】
条件式(4)は、全系の広角端から望遠端への変倍比に対する第2レンズ群の広角端から望遠端への変倍比との比を規定したものである。条件式(4)の上限を越えると、ズーミングにおける第2レンズ群の負担する変倍比が増大するため、第2レンズ群の屈折力を強くしないと、第2レンズ群の移動量が増大し、小型化に不利となる。また、第2レンズ群の屈折力を強くすると、収差変動が大きくなり、補正が困難となる。反対に、条件式(4)の下限を越えると、第2レンズ群以外の第3レンズ群や第4レンズ群の負担する変倍比が増大する。そのため、それらの群の屈折力を強くしないと、移動量が増大し、小型化に不利となる。またそれらの群の屈折力を強くすると、収差変動が大きくなり、補正が困難となる。
【0018】
請求項2に記載の条件式(5)は、広角端における全系(前玉から像面まで)の全長と同じく広角端における半画角および焦点距離、また対物側フィルター径の関係を規定したものである。条件式(5)の上限を越えると、所定の対物側フィルター径に応じた前玉有効径に対して全長が長過ぎるため、広角端での周辺光量が不足気味となる。前玉有効径や後玉有効径を大きくすることは、小型化に不利であり、また第1レンズ群の屈折力を強くして周辺光量を確保しようとすると、諸収差の補正が困難となる。反対に、条件式(5)の下限を越えると、前玉有効径に対して全長が短過ぎるため、各レンズ群のパワーを過度に強くするか、レンズ肉厚や空気間隔を更に薄くしなければならず、収差補正及びレンズ加工において不利である。
【0019】
請求項3に記載の条件式(6)は、広角端における第1レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離を規定したものである。条件式(6)の上限を越えると、標準ズームレンズに近い大きさ(対物側フィルター径:φ67mm)程度の前玉有効径では広角端での周辺光量が不足気味となり、前玉有効径や後玉有効径を大きくする必要があり、小型化に不利となる。
【0020】
請求項4に記載の条件式(7)は、広角端における第2レンズ群の結像倍率を規定したものである。条件式(7)の上限を越えると、広角端でのフォーカシングにおける第2レンズ群の移動量が増大するため、至近撮影において第1レンズ群との空間的余裕がなくなり、繰り出し量以上の間隔確保が困難となる。これを避けるため、第1レンズ群と第2レンズ群との空気間隔を大きくすると、レンズ全長や前玉有効径が増大するため、小型化に不利となる。反対に、条件式(7)の下限を越えると、広角端において第2レンズ群から第3レンズ群に入射する近軸光線の角度が大きくなるため、フォーカシングの際に第3レンズ群で生じる球面収差の変動量が増大し、補正が困難となる。
【0021】
請求項4に記載の条件式(8)は、第1レンズ群の物体側面頂から第1レンズ群の前側主点までの距離を規定したものである。条件式(8)の上限を越えると、広角端において画面周辺部の光線が絞りの中心付近から離れた所を通るため、最小絞り時にケラレすなわち口径食が生じやすくなる。そこで前記光線が標準ズームレンズ程度の前玉径でケラレすなわち口径食が発生せず且つ絞り中心を通過させるため、第1レンズ群の屈折力を弱めたり、第2レンズ群の屈折力を強めたり、両レンズ群間の主点間隔を小さくする必要がある。しかし、第1レンズ群の屈折力を弱めると、変倍時の移動量が増加し、レンズ全長が長くなる。第2レンズ群の屈折力を強めると、諸収差の補正が困難になる。第1レンズ群及び第2レンズ群の主点間隔を小さくすると、広角端での至近撮影において、第2レンズ群の繰出し量以上の間隔確保が困難になる。よって、これらのいずれの方法も、本発明の目的である小型で至近撮影可能な大口径ズームレンズで良好な性能を実現することが困難となる。
【0022】
請求項4に記載の条件式(9)は、第1レンズ群の対物側面頂に接する平面上を、広角端における画面周辺部の光線がケラレすなわち口径食を受けることなく通過する光軸からの最大高さ、すなわち近軸計算により算出した広角端の前玉有効半径を規定したものである。条件式(9)の上限を越えると、前玉有効径が大きくなり、一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(対物側フィルター径:φ67mm)程度に小型軽量化することが困難となる。
【0023】
【発明の実施形態】
以下に本発明の実施形態の大口径ズームレンズについて説明する。図1は、実施形態の大口径ズームレンズの光学説明図である。図1において、G1は正の屈折力の第1レンズ群、G2は負の屈折力の第2レンズ群、G3は正の屈折力の第3レンズ群、G4は正の屈折力の第4レンズ群、STPは開口絞りである。図2は、実施形態の大口径ズームレンズの広角端における諸収差図である。図3は、実施形態の大口径ズームレンズの中間焦点距離状態における諸収差図である。図4は、実施形態の大口径ズームレンズの望遠端における諸収差図である.
【0024】
以下に示す実施形態の大口径ズームレンズの基づいての諸元において、fは焦点距離、FnoはFナンバー、#は面番号、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ肉厚および空気間隔、nおよびνはd線(λ=587.6nm)における屈折率およびアッべ数を示す。面番号の前に*印を付した面は、非球面形状の面である。非球面形状を表す式は、光軸に垂直な高さをH、面頂を原点としたときの高さHにおける光軸方向の変位量をX(H)、近軸曲率半径をR、円錐係数をε、n次の非球面係数をAnとしたとき次の(11)式で表される.
【0025】
X(H)=(H2/R)/{1+[1−(1+ε)・(H2/R2)]1/2}+A4H4+A6H6+A8H8+A10H10 ・・・・・・(11)
【0026】
(実施形態の大口径ズームレンズの諸元)
f=28.87〜49.98〜72.65
Fno=2.91〜2.91〜2.91
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
本発明の大口径ズームレンズにおける本発明の条件式の値は以下のとおりである.
(1)|f2|/fT =0.205
(2)f1/fT =1.329
(3)f4/fT =0.750
(4)Z2/Z =0.621
(5)(TLW−0.5×FLT/tanαW)/fW =3.124
(6)DWENP =30.11
(7)|β2W| =0.214
(8)e0<5 =4.139
(9)h1+e0×tanαW+fW/(2×FW) =27.69
【0033】
【発明の効果】
本発明の大口径ズームレンズによれば、小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを構成することができる。
【0034】
本発明はさらに、正、負、正、正の4群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約75度、全ズーム域でのFナンバーが約2.8、変倍比が約2.5倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ(レンズ全長:95mm前後、対物側フィルター径:φ67mm)で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の大口径ズームレンズの構成を示す光学説明図である.
【図2】図1に示すズームレンズの広角端における諸収差図である.
【図3】図1に示すズームレンズの中間焦点距離状態における諸収差図である.
【図4】図1に示すズームレンズの望遠端における諸収差図である.
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
STP 開口絞り
Claims (4)
- 物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群と第2レンズ群との空気間隔が広がり、第2レンズ群と第3レンズ群との空気間隔が狭まり、第3レンズ群と第4レンズ群との空気間隔が狭まり、且つ各レンズ群は物体方向へ移動し、フォーカシングの際は第2レンズ群のみを移動して行うズームレンズにおいて、
(1)0.18<|f2|/fT<0.24
(2)1.1<f1/fT<1.5
(3)0.6<f4/fT<0.9
(4)0.57<Z2/Z<0.67
但し、
fT:望遠端における全系の焦点距離、
f2:第2レンズ群の焦点距離、
f1:第1レンズ群の焦点距離、
f4:第4レンズ群の焦点距離、
Z2=β2T/β2W、
β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率(β2W<0)、
β2T:望遠端における第2レンズ群の結像倍率(β2T<0)、
Z=fT/fW、
fW:広角端における全系の焦点距離
であることを特徴とする大口径ズームレンズ。 - さらに、
(5)2.7<(TLW−0.5×FLT/tanαW)/fW<3.3
但し、
TLW:広角端における全系(前玉から像面まで)の全長、
FLT:対物側に装着するフィルターの直径
αW:広角端における半画角
であることを特徴とする請求項1に記載の大口径ズームレンズ。 - さらに、
(6)DWENP<31
但し、
DWENP:広角端における第1レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離
であることを特徴とする請求項1に記載の大口径ズームレンズ。 - さらに、
(7)0.15<|β2W|<0.3
(8)e0<5
(9)h1+e0×tanαW+fW/(2×FW)<28
但し、
e0:第1レンズ群の物体側面頂から第1レンズ群の前側主点までの距離、
h1:広角端において半画角で入射する主光線の延長線が第1レンズ群の前側主平面を横切る高さであり、
h1=e1×e2×tanαW×(1/e1+1/e2−φ2)/((1−e1×φ1)×(1−e2×φ2)−e2×φ1)と近軸計算により表され、ここで
e1:第1レンズ群と第2レンズ群との主点間隔であり、
e1=(φ1+φ2−φ1/β2W)/(φ1×φ2)、
e2:第2レンズ群と開口絞りまでの主点間隔であり、
e2=(1−hSTP×2×FW/fW−φ1×e1)×β2W/φ1、
φ1:第1レンズ群の屈折力(=1/f1)
φ2:第2レンズ群の屈折力(=1/f2)
hSTP:開口絞りの開放半径、
FW:広角端におけるFナンバー
であることを特徴とする請求項1に記載の大口径ズームレンズ。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007133138A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Tamron Co Ltd | ズームレンズ |
US7301711B2 (en) | 2005-11-07 | 2007-11-27 | Pentax Corporation | Fast zoom lens system |
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US7817346B2 (en) | 2006-10-02 | 2010-10-19 | Sony Corporation | Zoom lens and image capture apparatus |
JP2013140308A (ja) * | 2012-01-06 | 2013-07-18 | Canon Inc | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
US8810918B2 (en) | 2011-08-22 | 2014-08-19 | Tamron Co., Ltd. | Large-aperture zoom lens |
WO2021148161A1 (de) | 2020-01-22 | 2021-07-29 | Carl Zeiss Ag | Kamerazoomobjektiv, optisches abbildungsgerät, steuereinheit, verfahren zum steuern einer aperturblende, computerprogramm und computerlesbarer datenträger |
-
2002
- 2002-09-06 JP JP2002261781A patent/JP2004101739A/ja active Pending
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