JP2004126397A

JP2004126397A - Telephotographic lens

Info

Publication number: JP2004126397A
Application number: JP2002292973A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Tokiyoda; 常世田　義文
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a telephotographic lens hardly influenced by camera shake while maintaining excellent optical performance. <P>SOLUTION: The telephotographic lens is constituted of a 1st lens group G1 having positive refractive power, a 2nd lens group G2 having negative refractive power, and a 3rd lens group G3 having positive refractive power in this order from an object side. Then, the 1st lens group G1 has a diffraction optical surface Gf and a sticking surface Tf (or a separate chromatic aberration correction surface), and a lens L11 constituting the 3rd lens group G3 can move in a direction perpendicular to an optical axis. The maximum tilt angle of a main light beam made incident on the surface (equivalent to a surface number 1) of the 1st lens group G1 nearest to the object side is ≤10°. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩カメラやデジタルカメラ等に使用するレンズに関し、特に、望遠レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
望遠レンズは、焦点距離が長く、遠くにある被写体を引き寄せて拡大した状態で撮影することができるレンズであり、従来から一眼レフレックスカメラやデジタルカメラ等の（カメラの）対物レンズとして用いられている。
【０００３】
その一例として、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている望遠レンズが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この望遠レンズは、特許文献１の第２実施例に記載されているように、異常分散性のガラス使用することにより、焦点距離の長い望遠レンズに発生しがちな色収差を良好に補正することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３２６７５４号公報（第４−６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の望遠レンズでは、良好な光学性能を有しているものの、使用画角が小さいため、実際に使用する際には望遠レンズの振動（手ブレ）の影響を受けやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、良好な光学性能を維持しつつ、手ブレの影響を受けにくい望遠レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成される望遠レンズにおいて、前記第１レンズ群は、回折光学面と、貼り合わせ面又は分離色収差補正面とを有し、前記第３レンズ群を構成するレンズのうち、少なくとも１枚のレンズは光軸に垂直な方向に移動可能であり、前記第１レンズ群の最も物体側の面に入射する主光線の最大傾き角度が１０度以下であることを特徴とする。
【０００８】
なお、貼り合わせ面とは、隣接する２つのレンズの対向する面同士が貼り合わされてなる部分（面）をいい、分離色収差補正面とは、隣接する２つのレンズの対向する面同士の曲率半径が等しいかほぼ等しく、且つ、これらの面の間隔が極めて狭くなっている部分をいう。
【０００９】
本発明の望遠レンズは、前記望遠レンズ全体の使用画面の半画角をωとし、開放Ｆ値をＦとしたとき、次式ω／Ｆ＜２．１の条件を満足することを特徴とする。
【００１０】
本発明の望遠レンズは、前記望遠レンズ全体の焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離をｆｃとしたとき、次式｜ｆ／ｆｃ｜＜０．８の条件を満足することを特徴とする。
【００１１】
本発明の望遠レンズにおいて、前記第２レンズ群は、少なくとも１枚以上、光軸方向に移動可能なレンズを有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の望遠レンズにおいて、前記回折光学面は、異なる物質が同一の回折格子溝で接する構造であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の望遠レンズにおいて、前記第１レンズ群は、少なくとも３枚以上のガラスから構成され、前記第２レンズ群は、少なくとも２枚以上のガラスから構成され、前記第３レンズ群は、２枚以上のガラスから構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の望遠レンズにおいて、前記望遠レンズを構成する全てのレンズは、アッベ数が７５以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の望遠レンズにおいて、前記第３レンズ群は、少なくとも、２枚の正の屈折力を有するレンズと、１枚の負の屈折力を有するレンズとから構成されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る望遠レンズの実施の形態について説明する。本発明の望遠レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。このように、本発明は、正・負・正の屈折力配置を採用することにより、望遠レンズの全長を短くして、インナーフォーカスを可能にする構造をとることができる。
【００１７】
このとき、第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、少なくとも１枚のレンズを光軸と垂直な方向に移動可能とすることで、像の形成する位置を常に一定位置に保つことができる。その結果、本望遠レンズに手ブレ等による振動が加わった際に発生した撮影画像のブレを補正する、いわゆる防振を行うことが可能となる。
【００１８】
また、本発明の望遠レンズでは、回折光学面Ｇｆと、隣接する２つのレンズの対向する面同士が貼り合わされてなる部分（面）である貼り合わせ面Ｔｆとを有している。
【００１９】
回折光学面は、分散特性が通常のガラス（屈折光学素子）とは逆であるという特性、すなわち負の分散特性を有している。この特性は、色収差補正に極めて有効であるため、回折光学面を用いるだけで大きな色消し効果を得ることができる。しかしながら、回折光学面のアッベ数は−３．４５という非常に大きな分散特性を有しており、さらに、回折光学面の波長に対する回折角の変化は、通常硝種（ガラスや樹脂など）の波長に対する屈折角の変化とは異なっている。その結果、光学系に単に回折光学面を用いただけでは、色消し効果が大きくなり過ぎて色収差が通常硝種とは逆方向に大きく発生するとともに、波長により生ずる結像位置のずれ、すなわち２次スペクトルが大きく発生することも知られている。
【００２０】
上記のような不都合を解消するために、本発明に係る望遠レンズでは、回折光学面に加え、色収差の補正に大きく寄与する性質を有する、通常硝種（ガラスや樹脂）による貼り合わせ面又は分離色収差補正面を用いている。このような貼り合わせ面や分離色収差補正面は、（第１レンズ群Ｇ１の像側に位置する）第２レンズ群Ｇ２中や第３レンズ群Ｇ３中に設けることもできるが、本実施例では、第２レンズ群Ｇ２はフォーカシングのために、第３レンズ群Ｇ３は後述する防振のためにそれぞれ移動するため、かえって収差補正が難しくなるおそれがある。そこで、より効果的に色収差補正効果を得るために、移動する可能性が低い、最も物体側に近い第１レンズ群Ｇ１中に設けることが好ましい。
【００２１】
ところで、本発明の望遠レンズにおいては、回折光学面を有する一般の光学系の場合と同様に、回折光学面を通過する光線角度は、できるだけ小さい方が好ましい。これは、上記光線角度が大きくなると、回折光学面によるフレアが発生しやすくなり、画質を損ねてしまうからである。そこで、回折光学面によるフレアがあまり影響を及ぼさずに良好な画像を得るためには、本光学系の場合、上述したように、第１レンズ群Ｇ１に回折光学面Ｇｆを設けることが望ましく、さらには、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に入射する主光線の最大傾き角度が１０度以下とすることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の望遠レンズは、使用画面の半画角ωとし、開放Ｆ値をＦとしたとき、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
【００２３】
【数１】
ω／Ｆ＜２．１　　…　　（１）
【００２４】
この条件式（１）は、上記同様、回折光学面を通過する光線角度の適正な角度を規定する条件である。この条件式の上限値を上回ると、本発明の望遠レンズの画角が大きくなり伴って、回折光学面に入射する光線の傾き角も大きくなり、不用回折次数光すなわちフレアが多く発生して、良好な結像性能を得ることが難しくなってしまう。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（１）の上限値を１．８とすることが好ましい。
【００２５】
続いて、本発明の望遠レンズは、望遠レンズ全体の焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離をｆｃとしたとき、次の条件式を満足することが望ましい。
【００２６】
【数２】
｜ｆ／ｆｃ｜＜０．８　　…　　（２）
【００２７】
この条件式（２）は、本望遠レンズの形状を特定するための条件である。この条件式（２）に該当する形式の望遠レンズは、内焦点方式を採用することが可能となるため、この望遠レンズがカメラ等に設けられる場合には、ピント合わせ等をはじめとする操作性能を大きく向上させることができる。ここで、内焦点方式としては、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させる構成とすることが好ましい。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（２）の上限値を０．６とすることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の望遠レンズは、第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を構成する全てのレンズのアッベ数νｄが７５以下であることが好ましい。アッベ数νｄが７５以上であるガラスは、比重の大きいガラスである可能性が高く、このようなガラスを用いて望遠レンズを構成すると軽量化が妨げられるため、できるだけ避けたほうが好ましい。
【００２９】
また、本発明の望遠レンズで用いられる回折光学素子（回折光学面を備えた光学素子）は、図５に示す、複層型の回折光学素子であることが望ましい。なお、複層型の回折光学素子とは、回折光学面が２つ以上の物質が関与して構成される回折光学素子であり、一般に、ｇ線からＣ線までの広波長領域で回折効率を９０％以上に高くすることができる。
【００３０】
このような複層型の回折光学素子としては、図５（Ａ）に示すように、密着した２つの異なる物質Ａ，Ｂの接合面に回折光学溝が設けられて回折光学面が形成されているもの、図５（Ｂ）に示すように、極めて接近した距離で対向させた２つの異なる物質Ｃ，Ｄの対向面に回折格子溝が設けられて回折光学面が形成されているもの等がある。図５（Ａ）に示す回折光学素子は、図５（Ｂ）に示す回折光学素子よりも、製造工程が簡素であるので量産性が良く、しかも入射光線に対する回折効率がよいという長所がある。なお、回折格子溝として、ここでは鋸歯状のものを用いたが、その他、階段状のもの等であってもよい。
【００３１】
また、本発明の望遠レンズでは、図１及び図４に示したように、第１レンズ群Ｇ１は少なくとも３枚以上のレンズから、第２レンズ群Ｇ２は少なくとも２枚以上のレンズから、第３レンズ群Ｇ３は少なくとも２枚以上のレンズから各々構成されることが好ましい。このように各レンズ群を構成することにより、色収差を適正に除去することができ、より高性能化することができる。
【００３２】
なお、本発明の効果を十分に発揮するには、第３レンズ群Ｇ３は、２枚の正の屈折力を有するレンズと、１枚の負の屈折力を有するレンズ、すなわち３枚以上のレンズから構成されるとより好ましい。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を添付図面に基づいて説明するが、各実施例において回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（３），（４）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。超高屈折率法とは、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例においては回折光学面は超高屈折率法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（３），（４）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を選んでいる。本実施例において用いたこれらｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した超高屈折率法の計算に用いるための屈折率の値を下の表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）、基準球面の曲率半径をｒ、近軸曲率半径をＲ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＣ_ｎとしたとき、以下の条件式（３），（４）で表される。
【００３６】
【数３】
Ｓ（ｙ）＝（ｙ^２／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ^２／ｒ^２）^１／２｝＋Ｃ_２ｙ^２＋Ｃ_４ｙ^４＋Ｃ_６ｙ^６＋Ｃ_８ｙ^８＋Ｃ_１０ｙ^１０　　（３）
Ｒ＝１／｛（１／ｒ）＋２Ｃ_２｝　　　（４）
【００３７】
なお、各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に＊印を付している。また、各実施例において、回折光学面の位相差は通常の屈折率と上記非球面式（３），（４）を用いて行う超高屈折率法により計算した。このため、非球面レンズ面及び回折光学面のいずれにも非球面式（３），（４）が用いられるが、非球面レンズ面に用いられる非球面式（３），（４）はレンズ面の非球面形状そのものを示し、一方、回折光学面に用いられる非球面式（３），（４）は回折光学面の性能の諸元を示す。
【００３８】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る望遠レンズのレンズ構成図である。図１の望遠レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との貼り合わせレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と物体側に凸面を向け且つ像側の面に回折光学面Ｇｆを備えた正メニスカスレンズＬ５との貼り合わせレンズとから構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７と両凹レンズＬ８との貼り合わせレンズとから構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、両凸レンズＬ１１とから構成されている。
【００３９】
なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間において、第３レンズ群Ｇ３の近傍に開口絞りＳが配置されている。また、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置されている光学フィルターＦ１は、固定されている。
【００４０】
本発明の望遠レンズにおいて、無限遠物体から近距離物体への合焦は第２レンズ群Ｇ２を群単位で移動させて行われ、図１に示すように第２レンズ群Ｇ２を矢印Ａ１で示すように移動させる。また、防振レンズ群は、第３レンズ群中のレンズＬ１１とし、このレンズＬ１１が防振時において光軸と直交する方向に変位するようにした。
【００４１】
次に、この第１実施例における各レンズの諸元を表２に示す。表中、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（以下、面番号と称する。なお右の＊印は非球面形状に形成されているレンズ面である）、第２欄ｒは各光学面の曲率半径（非球面の場合には基準球面の曲率半径）、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（または像面）までの光軸上の距離、第４欄νｄはｄ線に対するアッベ数、第５欄ｎｄはｄ線に対する屈折率をそれぞれ示している。さらに、第６欄Ｌは各レンズ成分を表す。また、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さの単位は、特記のない場合、一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることもできる。そして、表には前記条件式（１），（２）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。
【００４２】
なお、第１実施例では、面番号１６が開口絞りＳに、面番号４及び７が貼り合わせ面Ｔｆに相当している。また、面番号８及び９に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当しており、この回折光学面Ｇｆの諸元は超高屈折率法を用いて示している。
【００４３】
【表２】

【００４４】
このように第１実施例では、上記条件式（１），（２）は全て満たされることが分かる。図２（ａ）に第１実施例の望遠レンズの基準時における球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差及び倍率色収差を、図２（ｂ）に第１実施例の望遠レンズの防振時におけるコマ収差を示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。なお、球面収差図において最大口径に対応するＦナンバーの値、非点収差図と歪曲収差図では、像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また非点収差図では実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。各収差図から明らかなように、第１実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００４５】
（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明の第２実施例に係る望遠レンズのレンズ構成図である。図３の望遠レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側の面に回折光学面Ｇｆを備えた平行平面板（光学フィルター）Ｆ１と、両凸レンズＬ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３との貼り合わせレンズと、物体側に凸面を向け且つ物体側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズＬ４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５との貼り合わせレンズとから構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と両凹レンズＬ８との貼り合わせレンズとから構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１とから構成されている。
【００４６】
なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間において、第３レンズ群Ｇ３の近傍に開口絞りＳが配置されている。また、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置されている光学フィルターＦ２は、固定されている。
【００４７】
本発明の望遠レンズにおいて、無限遠物体から近距離物体への合焦は第２レンズ群Ｇ２を群単位で移動させて行われ、図３に示すように第２レンズ群Ｇ２を矢印Ａ２で示すように移動させる。また、防振レンズ群は、第３レンズ群中のレンズＬ１１とし、このレンズＬ１１が防振時において光軸と直交する方向に変位するようにした。
【００４８】
次に、この第２実施例における各レンズの諸元を表３に示す。なお、第２実施例では、面番号１７が開口絞りＳに、面番号７及び１０が貼り合わせ面Ｔｆに相当している。また、面番号２及び３に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当しており、この回折光学面Ｇｆの諸元は超高屈折率法を用いて示している。
【００４９】
【表３】

【００５０】
このように第２実施例では、上記条件式（１），（２）は全て満たされることが分かる。図４（ａ）に第２実施例の望遠レンズの基準時における球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差及び倍率色収差を、図４（ｂ）に第２実施例の望遠レンズの防振時におけるコマ収差を示す。図４の各収差図から明らかなように、第２実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５１】
（第３実施例）
続いて、本発明の第３実施例について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本発明の第３実施例に係る望遠レンズのレンズ構成図である。図５の望遠レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１、両凸レンズＬ２、両凹レンズＬ３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５とから構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７と両凹レンズＬ８との貼り合わせレンズとから構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズＬ９と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、両凸レンズＬ１１とから構成されている。
【００５２】
なお、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間において、第３レンズ群Ｇ３の近傍に開口絞りＳが配置されている。また、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置されている光学フィルターＦ１は、固定されている。
【００５３】
本発明の望遠レンズにおいて、無限遠物体から近距離物体への合焦は第２レンズ群Ｇ２を群単位で移動させて行われ、図５に示すように第２レンズ群Ｇ２を矢印Ａ３で示すように移動させる。また、防振レンズ群は、第３レンズ群中のレンズＬ１１とし、このレンズＬ１１が防振時において光軸と直交する方向に変位するようにした。
【００５４】
次に、この第３実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、第３実施例では、面番号１８が開口絞りＳに、面番号４と面番号５の間及び面番号８と面番号９の間の部分がそれぞれ分離色収差補正面Ｈｆに相当している。また、面番号１０及び１１に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当しており、この回折光学面Ｇｆの諸元は超高屈折率法を用いて示している。
【００５５】
【表４】

【００５６】
このように第３実施例では、上記条件式（１），（２）は全て満たされることが分かる。図６に第３実施例の望遠レンズの基準時における球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差及び倍率色収差を示す。図６の各収差図から明らかなように、第３実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良好な光学性能を維持した状態で、手ブレの影響を受けにくい望遠レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る望遠レンズのレンズ構成を示す図である。
【図２】第１実施例に係る望遠レンズの諸収差図（ａ）と防振時のコマ収差図（ｂ）である。
【図３】本発明の第２実施例に係る望遠レンズのレンズ構成を示す図である。
【図４】第２実施例に係る望遠レンズの諸収差図（ａ）と防振時のコマ収差図（ｂ）である。
【図５】本発明の第３実施例に係る望遠レンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】第３実施例に係る望遠レンズの諸収差図である。
【図７】複層型の回折光学素子の構成例を示す図であり、（Ａ）は密着した２つの異なる物質の接合面に回折光学面が形成されているものであり、（Ｂ）は極めて接近した２つの異なる物質の対向面間に回折光学面が形成されているものである。
【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
Ｓ　　　開口絞り
Ｌ１〜Ｌ１１　各レンズ成分
Ｇｆ　　回折光学面
Ｔｆ　　貼り合わせ面
Ｈｆ　　分離色収差補正面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens used for a silver halide camera, a digital camera, and the like, and particularly to a telephoto lens.
[0002]
[Prior art]
A telephoto lens is a lens that has a long focal length and can capture a distant subject in an enlarged and photographed state, and has been conventionally used as an objective lens of a single-lens reflex camera, a digital camera, and the like. I have.
[0003]
As an example, the first lens group G1 having a positive refractive power, the second lens group G2 having a negative refractive power, and the third lens group G3 having a positive refractive power are arranged in order from the object side. A known telephoto lens is known (for example, see Patent Document 1). As described in the second example of Patent Document 1, this telephoto lens uses anomalous dispersive glass to satisfactorily correct chromatic aberration that tends to occur in a telephoto lens having a long focal length. I can do it.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-326754 (FIG. 4-6)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the telephoto lens described in Patent Literature 1 has good optical performance, but has a small angle of view, and thus is susceptible to vibration (camera shake) of the telephoto lens when actually used. There was a problem.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a telephoto lens that is less likely to be affected by camera shake while maintaining good optical performance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens having a positive refractive power. A first lens group having a diffractive optical surface and a bonding surface or a separation chromatic aberration correcting surface, and at least one of the lenses constituting the third lens group. Is movable in a direction perpendicular to the optical axis, and the maximum inclination angle of the principal ray incident on the most object side surface of the first lens group is 10 degrees or less.
[0008]
Note that the bonding surface refers to a portion (surface) where the opposing surfaces of two adjacent lenses are bonded to each other, and the separation chromatic aberration correction surface refers to a radius of curvature of the opposing surfaces of the two adjacent lenses. Are equal or almost equal, and the distance between these surfaces is extremely small.
[0009]
The telephoto lens according to the present invention is characterized in that when the half angle of view of the used screen of the entire telephoto lens is ω and the open F value is F, the following expression ω / F <2.1 is satisfied. .
[0010]
In the telephoto lens according to the present invention, when the focal length of the entire telephoto lens is f and the combined focal length of the first lens group and the second lens group is fc, the following expression | f / fc | <0. 8 is satisfied.
[0011]
In the telephoto lens according to the present invention, the second lens group has at least one or more lenses movable in the optical axis direction.
[0012]
In the telephoto lens according to the present invention, the diffractive optical surface has a structure in which different substances are in contact with the same diffraction grating groove.
[0013]
In the telephoto lens of the present invention, the first lens group is composed of at least three or more glasses, the second lens group is composed of at least two or more glasses, and the third lens group is composed of two glasses. It is characterized by being composed of the above glass.
[0014]
In the telephoto lens according to the present invention, all lenses constituting the telephoto lens have an Abbe number of 75 or less.
[0015]
In the telephoto lens according to the present invention, the third lens group includes at least two lenses having a positive refractive power and one lens having a negative refractive power.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a telephoto lens according to the present invention will be described. The telephoto lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power. It is composed of As described above, the present invention employs the positive / negative / positive refractive power arrangement to reduce the overall length of the telephoto lens, thereby enabling a structure capable of inner focusing.
[0017]
At this time, by making at least one of the lenses constituting the third lens group G3 movable in a direction perpendicular to the optical axis, the position where an image is formed can always be kept at a constant position. As a result, it is possible to perform so-called image stabilization, which corrects blurring of a captured image generated when vibration due to hand shake or the like is applied to the telephoto lens.
[0018]
Further, the telephoto lens of the present invention has a diffractive optical surface Gf and a bonding surface Tf, which is a portion (surface) where the opposing surfaces of two adjacent lenses are bonded to each other.
[0019]
The diffractive optical surface has a characteristic that the dispersion characteristic is opposite to that of ordinary glass (refractive optical element), that is, a negative dispersion characteristic. Since this characteristic is extremely effective in correcting chromatic aberration, a large achromatizing effect can be obtained only by using a diffractive optical surface. However, the Abbe number of the diffractive optical surface has a very large dispersion characteristic of -3.45, and the change of the diffraction angle with respect to the wavelength of the diffractive optical surface is usually different from the wavelength of the glass type (such as glass or resin). It is different from the change of the refraction angle. As a result, simply using a diffractive optical surface in the optical system would cause the achromatic effect to be too large, causing chromatic aberration to be large in the direction opposite to that of the normal glass type, and the shift of the imaging position caused by the wavelength, that is, the secondary spectrum It is also known that large occurrences occur.
[0020]
In order to solve the above-mentioned inconveniences, the telephoto lens according to the present invention, in addition to the diffractive optical surface, has the property of greatly contributing to the correction of chromatic aberration, and is usually bonded to a glass surface (glass or resin) or separated chromatic aberration. A correction surface is used. Such a bonding surface and a separation chromatic aberration correction surface can be provided in the second lens group G2 (located on the image side of the first lens group G1) or in the third lens group G3. The second lens group G2 moves for focusing and the third lens group G3 moves for image stabilization, which will be described later, which may make it difficult to correct aberrations. Therefore, in order to more effectively obtain the chromatic aberration correction effect, it is preferable to provide the first lens group G1 which is unlikely to move and which is closest to the object side.
[0021]
By the way, in the telephoto lens of the present invention, the angle of the light beam passing through the diffractive optical surface is preferably as small as possible, as in the case of a general optical system having a diffractive optical surface. This is because, when the light ray angle is large, flare due to the diffractive optical surface is likely to occur, and the image quality is impaired. Therefore, in order to obtain a good image without the flare caused by the diffractive optical surface having much influence, in the case of the present optical system, it is desirable to provide the first lens group G1 with the diffractive optical surface Gf as described above. Furthermore, it is desirable that the maximum inclination angle of the principal ray of the first lens group G1 incident on the most object side be 10 degrees or less.
[0022]
Further, in the telephoto lens according to the present invention, it is preferable that the following conditional expression (1) is satisfied when the half angle of view ω of the used screen and the open F value are F.
[0023]
(Equation 1)
ω / F <2.1 (1)
[0024]
This conditional expression (1) is a condition for defining an appropriate angle of a light ray passing through the diffractive optical surface, similarly to the above. When the value exceeds the upper limit of this conditional expression, the angle of view of the telephoto lens of the present invention increases, and the angle of inclination of the light beam incident on the diffractive optical surface also increases. It becomes difficult to obtain good imaging performance. In order to sufficiently exhibit the effects of the present invention, it is preferable to set the upper limit of conditional expression (1) to 1.8.
[0025]
Subsequently, the telephoto lens of the present invention satisfies the following conditional expression, where f is the focal length of the entire telephoto lens and fc is the combined focal length of the first lens group and the second lens group. Is desirable.
[0026]
(Equation 2)
| F / fc | <0.8 (2)
[0027]
This conditional expression (2) is a condition for specifying the shape of the telephoto lens. Since the telephoto lens of the type corresponding to the conditional expression (2) can adopt the inner focus method, when the telephoto lens is provided in a camera or the like, the operation performance including focusing and the like is performed. Can be greatly improved. Here, it is preferable that the inner focus method be configured to move the second lens group G2 in the optical axis direction. In order to sufficiently exhibit the effects of the present invention, it is preferable to set the upper limit of conditional expression (2) to 0.6.
[0028]
Further, in the telephoto lens of the present invention, it is preferable that Abbe numbers νd of all the lenses constituting the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 are 75 or less. Glass having an Abbe number νd of 75 or more is likely to be a glass having a large specific gravity. If such a glass is used to form a telephoto lens, weight reduction will be hindered.
[0029]
The diffractive optical element (optical element having a diffractive optical surface) used in the telephoto lens of the present invention is preferably a multilayer diffractive optical element shown in FIG. Note that a multi-layer diffractive optical element is a diffractive optical element in which a diffractive optical surface is formed of two or more substances, and generally has a diffraction efficiency in a wide wavelength region from the g-line to the C-line. It can be as high as 90% or more.
[0030]
As shown in FIG. 5A, such a multi-layered diffractive optical element has a diffractive optical groove formed in a bonding surface of two different materials A and B which are in close contact with each other, and a diffractive optical surface is formed. As shown in FIG. 5 (B), there is a structure in which a diffraction grating groove is provided on a facing surface of two different materials C and D which are opposed to each other at a very short distance to form a diffractive optical surface. is there. The diffractive optical element shown in FIG. 5A has advantages over the diffractive optical element shown in FIG. 5B in that the manufacturing process is simpler, so that mass productivity is better, and diffraction efficiency for incident light is better. Here, as the diffraction grating groove, a sawtooth-shaped groove is used here, but it may be a step-shaped groove or the like.
[0031]
In the telephoto lens according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 4, the first lens group G1 includes at least three or more lenses, and the second lens group G2 includes at least two or more lenses. It is preferable that the lens group G3 includes at least two or more lenses. By configuring each lens group in this manner, chromatic aberration can be properly removed, and higher performance can be achieved.
[0032]
In order to sufficiently exhibit the effects of the present invention, the third lens group G3 includes two lenses having a positive refractive power and one lens having a negative refractive power, that is, three or more lenses. It is more preferable to be composed of
[0033]
【Example】
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the phase difference of the diffractive optical surface is calculated using a normal refractive index and aspherical expressions (3) and (4) described later. Calculated by the ultra-high refractive index method. The ultra-high refractive index method utilizes a constant equivalent relationship between the aspherical shape and the grating pitch of the diffractive optical surface. In this embodiment, the diffractive optical surface is used as data of the ultra-high refractive index method. That is, it is represented by the aspherical expressions (3) and (4) described later and their coefficients. In this embodiment, d-line, g-line, C-line, and F-line are selected as the calculation targets of the aberration characteristics. Table 1 below shows the wavelengths of the d-line, g-line, C-line, and F-line used in the present embodiment and the values of the refractive indexes used for the calculation of the ultra-high refractive index method set for each spectral line. Shown in
[0034]
[Table 1]

[0035]
In each embodiment, the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the distance (sag amount) along the optical axis from the tangent plane at the vertex of the aspheric surface to the position on the aspheric surface at the height y. the S (y), when the radius of curvature of a reference sphere r, a paraxial radius of curvature R, the conical coefficient kappa, the n-th order aspherical coefficient was C _n, the following conditional expression (3), (4) Is represented by
[0036]
[Equation 3]
^{S (y) = (y 2} / r) / {1+ (1-κ · y 2 / r 2) 1/2} + C 2 y 2 + C 4 y 4 + C 6 y 6 + C 8 y 8 + C 10 y 10 ( 3)
R = 1 / {(1 / r) + 2C ₂ } (4)
[0037]
In each embodiment, an asterisk (*) is attached to the right side of the surface number in the table for the lens surface formed in an aspherical shape. In each example, the phase difference of the diffractive optical surface was calculated by the ordinary refractive index and the ultra-high refractive index method performed using the aspherical expressions (3) and (4). For this reason, aspherical expressions (3) and (4) are used for both the aspherical lens surface and the diffractive optical surface, but the aspherical expressions (3) and (4) used for the aspherical lens surface are lens surfaces. Aspherical surface shape itself, while the aspherical expressions (3) and (4) used for the diffractive optical surface show the specifications of the performance of the diffractive optical surface.
[0038]
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to Example 1 of the present invention. In the telephoto lens of FIG. 1, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L1, a cemented lens of a biconvex lens L2 and a biconcave lens L3, and a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the object side. And a cemented lens with a positive meniscus lens L5 having a convex surface facing the object side and a diffractive optical surface Gf on the image side. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconcave lens L6, and a cemented lens of a biconvex lens L7 and a biconcave lens L8. Further, the third lens group G3 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L9 having a convex surface facing the image side, a negative meniscus lens L10 having a convex surface facing the image side, and a biconvex lens L11.
[0039]
Note that an aperture stop S is arranged between the second lens group G2 and the third lens group G3 near the third lens group G3. The optical filter F1 disposed on the image side of the third lens group G3 is fixed.
[0040]
In the telephoto lens of the present invention, focusing from an object at infinity to an object at a short distance is performed by moving the second lens group G2 in group units, and the second lens group G2 is indicated by an arrow A1 as shown in FIG. To move. The anti-vibration lens group is a lens L11 in the third lens group, and this lens L11 is displaced in a direction orthogonal to the optical axis during anti-vibration.
[0041]
Next, Table 2 shows the specifications of each lens in the first embodiment. In the table, the first column m is the number of each optical surface from the object side (hereinafter referred to as the surface number; the mark * on the right is a lens surface formed in an aspherical shape), and the second column r is The radius of curvature of each optical surface (the radius of curvature of the reference spherical surface in the case of an aspheric surface), the third column d is the distance on the optical axis from each optical surface to the next optical surface (or image surface), and the fourth column vd Indicates the Abbe number for the d-line, and the fifth column nd indicates the refractive index for the d-line. Further, the sixth column L represents each lens component. The units of the focal length f, the radius of curvature r, the surface distance d, and other lengths described in all the following specification values are generally “mm” unless otherwise specified. Since the same optical performance can be obtained even when proportionally enlarged or proportionally reduced, the unit is not limited to “mm”, and another appropriate unit can be used. The table also shows the values corresponding to the conditional expressions (1) and (2), that is, the values corresponding to the conditions. The description of the above table is the same in other embodiments.
[0042]
In the first embodiment, the surface number 16 corresponds to the aperture stop S, and the

surface numbers

4 and 7 correspond to the bonding surface Tf. Further, the surfaces corresponding to the

surface numbers

8 and 9 correspond to the diffractive optical surface Gf, and the specifications of the diffractive optical surface Gf are shown by using the ultra-high refractive index method.
[0043]
[Table 2]

[0044]
Thus, in the first embodiment, it can be seen that all of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 2A shows the spherical aberration, astigmatism, distortion, coma, and chromatic aberration of magnification of the telephoto lens of the first embodiment at the reference time, and FIG. 2B shows the image stabilization of the telephoto lens of the first embodiment. Fig. 9 shows coma aberration at the time. In each aberration diagram, FNO indicates an F number, Y indicates an image height, d indicates a d line, g indicates a g line, C indicates a C line, and F indicates an F line. In the spherical aberration diagram, the value of the F-number corresponding to the maximum aperture, the astigmatism diagram and the distortion diagram show the maximum value of the image height, and the coma diagram shows the value of each image height. In the astigmatism diagram, a solid line indicates a sagittal image plane, and a broken line indicates a meridional image plane. The above description of the aberration diagrams is the same in the other embodiments. As is clear from the aberration diagrams, in the first embodiment, various aberrations are favorably corrected in each focal length state, and excellent imaging performance is secured.
[0045]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to Example 2 of the present invention. In the telephoto lens of FIG. 3, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a parallel plane plate (optical filter) F1 having a diffractive optical surface Gf on the image side, a biconvex lens L1, and a biconvex lens L2. A laminated lens of a cemented lens with a biconcave lens L3, a negative meniscus lens L4 with a convex surface facing the object side and an aspherical surface on the object side, and a positive meniscus lens L5 with a convex surface facing the object side It is composed of The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L6 having a convex surface facing the object side, and a cemented lens of a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the image side and a biconcave lens L8. Have been. Further, the third lens group G3 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L9 having a convex surface facing the image side, a negative meniscus lens L10 having a convex surface facing the image side, and a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. L11.
[0046]
Note that an aperture stop S is arranged between the second lens group G2 and the third lens group G3 near the third lens group G3. The optical filter F2 disposed on the image side of the third lens group G3 is fixed.
[0047]
In the telephoto lens of the present invention, focusing from an object at infinity to an object at a short distance is performed by moving the second lens group G2 in group units, and the second lens group G2 is indicated by an arrow A2 as shown in FIG. To move. The anti-vibration lens group is a lens L11 in the third lens group, and this lens L11 is displaced in a direction orthogonal to the optical axis during anti-vibration.
[0048]
Next, Table 3 shows the specifications of each lens in the second embodiment. In the second embodiment, the surface number 17 corresponds to the aperture stop S, and the

surface numbers

7 and 10 correspond to the bonding surface Tf. The surfaces corresponding to the surface numbers 2 and 3 correspond to the diffractive optical surface Gf, and the specifications of the diffractive optical surface Gf are shown by using the ultra-high refractive index method.
[0049]
[Table 3]

[0050]
Thus, in the second embodiment, it can be seen that all of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 4A shows the spherical aberration, astigmatism, distortion, coma and chromatic aberration of magnification of the telephoto lens of the second embodiment at the time of reference, and FIG. 4B shows the image stabilization of the telephoto lens of the second embodiment. Fig. 9 shows coma aberration at the time. As is clear from the aberration diagrams in FIG. 4, in the second embodiment, various aberrations are favorably corrected in each focal length state, and excellent imaging performance is secured.
[0051]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to Example 3 of the present invention. In the telephoto lens of FIG. 5, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L1, a biconvex lens L2, a biconcave lens L3, a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the object side, and a convex surface facing the object side. And a positive meniscus lens L5. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconcave lens L6, and a cemented lens of a biconvex lens L7 and a biconcave lens L8. Further, the third lens group G3 includes, in order from the object side, a biconvex lens L9, a negative meniscus lens L10 having a convex surface facing the image side, and a biconvex lens L11.
[0052]
Note that an aperture stop S is arranged between the second lens group G2 and the third lens group G3 near the third lens group G3. The optical filter F1 disposed on the image side of the third lens group G3 is fixed.
[0053]
In the telephoto lens of the present invention, focusing from an object at infinity to an object at a short distance is performed by moving the second lens group G2 in group units, and the second lens group G2 is indicated by an arrow A3 as shown in FIG. To move. The anti-vibration lens group is a lens L11 in the third lens group, and this lens L11 is displaced in a direction orthogonal to the optical axis during anti-vibration.
[0054]
Next, Table 4 shows data of each lens in the third embodiment. In the third embodiment, the surface number 18 corresponds to the aperture stop S, and the portions between the

surface numbers

4 and 5 and between the

surface numbers

8 and 9 correspond to the separation chromatic aberration correction surface Hf. . The surfaces corresponding to the

surface numbers

10 and 11 correspond to the diffractive optical surface Gf, and the specifications of the diffractive optical surface Gf are shown by using the ultra-high refractive index method.
[0055]
[Table 4]

[0056]
Thus, in the third embodiment, it can be seen that all of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 6 shows the spherical aberration, astigmatism, distortion, coma, and chromatic aberration of magnification of the telephoto lens of the third embodiment at the time of reference. As is clear from the aberration diagrams in FIG. 6, in the third embodiment, various aberrations are favorably corrected in each focal length state, and excellent imaging performance is secured.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a telephoto lens that is less affected by camera shake while maintaining good optical performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a lens configuration of a telephoto lens according to a first example of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are various aberration diagrams of the telephoto lens according to Example 1 and a coma aberration diagram at the time of image stabilization.
FIG. 3 is a diagram illustrating a lens configuration of a telephoto lens according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating various aberrations of the telephoto lens according to Example 2 and a diagram of coma aberration during vibration reduction.
FIG. 5 is a diagram showing a lens configuration of a telephoto lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of a telephoto lens according to Example 3;
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a configuration example of a multilayer diffractive optical element, in which FIG. 7A illustrates a diffractive optical surface formed on a bonding surface of two different materials that are in close contact with each other, and FIG. A diffractive optical surface is formed between opposing surfaces of two different substances which are very close to each other.
[Explanation of symbols]
G1 First lens group G2 Second lens group G3 Third lens group S Aperture stops L1 to L11 Each lens component Gf Diffractive optical surface Tf Bonding surface Hf Separation chromatic aberration correction surface

Claims

In order from the object side, in a telephoto lens including a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power,
The first lens group has a diffractive optical surface and a bonding surface or a separation chromatic aberration correction surface,
At least one of the lenses constituting the third lens group is movable in a direction perpendicular to the optical axis,
A telephoto lens, wherein a maximum inclination angle of a principal ray incident on the most object side surface of the first lens group is 10 degrees or less.

Assuming that the half angle of view of the use screen of the entire telephoto lens is ω and the open F value is F, the following equation ω / F <2.1
The telephoto lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.

When the focal length of the entire telephoto lens is f and the combined focal length of the first lens group and the second lens group is fc, the following expression | f / fc | <0.8
The telephoto lens according to claim 1 or 2, wherein the following condition is satisfied.

The telephoto lens according to claim 1, wherein the second lens group includes at least one or more lenses movable in an optical axis direction.

The telephoto lens according to any one of claims 1 to 4, wherein the diffractive optical surface has a structure in which different substances are in contact with each other at the same diffraction grating groove.

The first lens group is composed of at least three or more glasses,
The said 2nd lens group is comprised from at least 2 or more glass, The said 3rd lens group is comprised from 2 or more glass, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. telescope lens.

The telephoto lens according to any one of claims 1 to 6, wherein all lenses constituting the telephoto lens have an Abbe number of 75 or less.

8. The device according to claim 1, wherein the third lens group includes at least two lenses having a positive refractive power and one lens having a negative refractive power. 9. The telephoto lens as described.