JP2005292338A

JP2005292338A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2005292338A
Application number: JP2004105268A
Authority: JP
Inventors: Keiko Mizuguchi; 圭子水口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】オートフォーカスに適した小型のズームレンズを提供すること。
【解決手段】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と、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、負屈折力の第５レンズ群Ｇ５を有し、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍に際して前記各レンズ群の間隔が変化し、遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して前記第４レンズ群Ｇ４が物体方向に移動するズームレンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムまたは固体撮像素子を用いる一眼レフカメラ用のズームレンズに関し、特に４倍程度のズーム比と広角端状態で３４°程度の画角を有する小型のズームレンズに関する。

従来、ズームレンズの合焦方法として最も一般的な方法は、ズームレンズの最も物体側のレンズ群（前玉とも言う）を繰り出して合焦する前玉繰り出し方式である。この合焦方法は鏡筒の構造を比較的簡単にすることができるため、現在でも多くのズームレンズに用いられている。しかし、一般にズームレンズの全レンズ群中で前玉は、最も大きな径を必要とするために、重量が一番重くなりやすい。そのため前玉を合焦レンズ群とした場合、駆動するときの重量バランスの問題や、オートフォーカス使用時に合焦速度が遅くなる、あるいは合焦用モーターへの負荷も大きくなると言う問題がある。

そこで最近では、ズームレンズを構成するレンズ群中の第２レンズ群で合焦を行う所謂インナーフォーカス方式が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平5-273467号公報

特許文献１では、正・負・負・正・負の５群構成のズームレンズにおいて、負屈折力の第２レンズ群を合焦レンズ群としたインナーフォーカス方式を採用したズームレンズが開示されている。この開示例では、前玉繰り出し方式と比較して、レンズ径の小さな第２レンズ群で合焦することが出来るため、前玉繰り出し方式による問題は低減される。

しかしながら、合焦レンズ群の第２レンズ群は、後方に配置された他のレンズ群よりもレンズ径が大きいため、第２レンズ群を駆動する際の重量バランスの問題や、オートフォーカス使用時に合焦速度が遅くなる、あるいは合焦用モーターへの負荷が大きいという問題は依然として残っている。

本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、オートフォーカスに適した小型のズームレンズを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、負屈折力の第５レンズ群を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して前記各レンズ群の間隔が変化し、遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して前記第４レンズ群が物体方向に移動することを特徴とするズームレンズを提供する。

また、本発明にかかるズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
０．４＜ｆ４／ｆＷ＜２．５
但し、ｆ４は前記第４レンズ群の焦点距離、ｆＷは前記広角端状態における前記ズームレンズの焦点距離である。

また、本発明にかかるズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
１．１＜ β４Ｔ／β４Ｗ＜３．０
但し、β４Ｗは前記広角端状態における前記第４レンズ群の倍率、β４Ｔは前記望遠端状態における前記第４レンズ群の倍率である。

また、本発明にかかるズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
０．４０＜（−ｆ２）／ｆＷ＜０．７５
但し、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離である。

また、本発明にかかるズームレンズは、前記広角端状態から前記望遠端状態への変倍に際して、前記第２レンズ群が固定されていることが好ましい。

本発明によれば、オートフォーカスに適した小型のズームレンズを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態にかかるズームレンズに関し詳説する。

本発明の実施の形態にかかるズームレンズは、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、負屈折力の第５レンズ群を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して前記各レンズ群の間隔が変化し、遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して前記第４レンズ群が物体方向に移動する構成である。

このような構成はズームレンズ全長の小型化に有利である。なお、開口絞りは第３レンズ群の像側に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第３レンズ群と一緒に移動する。

また、遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して第４レンズ群でフォーカシングを行うインナーフォーカス方式をとることにより、広角端状態でのズームレンズ全長の小型化を達成すると共に、前玉繰り出し方式によるフォーカシングに比べ周辺光量を確保することが可能となる。

また、以下の条件式（１）を満足する構成が望ましい。
（１）０．４＜ｆ４／ｆＷ＜２．５
但し、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離、ｆＷは広角端状態におけるズームレンズの焦点距離である。

条件式（１）はズームレンズ全長の小型化と第４レンズ群の有効径の小型化に適した第４レンズ群の焦点距離の範囲を規定する。条件式（１）の上限値を越えると、第４レンズ群の正屈折力が小さくなり、ズームレンズ全長の小型化と第４レンズ群の有効径の小型化が困難となる。条件式（１）の下限値を越えると、第４レンズ群の正屈折力が過大となり、良好な収差補正が困難となる。

なお、本発明の効果をさらに確実にするために、条件式（１）の上限値を２．００にすることが望ましい。また、条件式（１）の下限値を０．５０にすることが望ましい。

また、以下の条件式（２）を満足する構成が望ましい。
（２）１．１＜ β４Ｔ／β４Ｗ＜３．０
但し、β４Ｗは広角端状態における第４レンズ群の倍率、β４Ｔは望遠端状態における第４レンズ群の倍率である。

条件式（２）は広角端状態から望遠端状態における第４レンズ群の変倍比の範囲を規定するものである。条件式（２）の上限値を超えると合焦レンズ群である第４レンズ群の最短距離撮影状態に於ける移動空間の確保が困難となる。そのため第３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔を広げなければならず、ズームレンズ全長が大型化する。条件式（２）の下限を越えると、合焦レンズ群である第４レンズ群の移動空間は十分確保できるけれども、諸収差の変動、特に望遠端状態に於ける球面収差の変動が大きくなる。

なお、本発明の効果をさらに確実にするために、条件式（２）の上限値を２．０にすることが望ましい。また、条件式（２）の下限値を１．２にすることが望ましい。

また、以下の条件式（３）を満足する構成が望ましい。
（３）０．４０＜（−ｆ２）／ｆＷ＜０．７５
但し、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離である。

条件式（３）は広角端状態におけるズームレンズ全系の焦点距離に対する第２レンズ群の焦点距離の比の範囲を規定するものであり、第２レンズ群の焦点距離を比較的短くすることでズームレンズ全長を短縮すること、特に広角端状態でのズームレンズ全長を短くし、変倍時におけるズームレンズ全長の変化を少なくするための条件式である。ズームレンズの小型化を図りつつ良好な結像性能を維持する為には、各レンズ群に適切な変倍を分担させること、特に第２レンズ群の変倍分担を大きくすることが必要である。条件式（３）の下限値を超えて第２レンズ群の焦点距離を短くしすぎると、第２レンズ群で発生する望遠端状態での収差、特に球面収差が著しく大きくなり収差の補正が困難となる。条件式（３）の上限値を超えると所望とする変倍比を得るための各レンズ群の移動量を大きく与えねばならず鏡筒の保持構造が複雑となる。また、ズームレンズ全長の小型化が難しくなる。

なお、本発明の効果をさらに確実にするために、条件式（３）の上限値を０．６０にすることが望ましい。また、条件式（３）の下限値を０．４５にすることが望ましい。

また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第２レンズ群が固定されている構成が望ましい。

変倍の際に第２レンズ群以外のレンズ群を物体側に移動させることにより複数のレンズ群に変倍をバランス良く分担させ、ズームレンズ系全体の小型化を図りつつ効率良く変倍を行うと共に、全変倍領域での収差補正を良好に行っている。また、第２レンズ群を固定にすることにより鏡筒構造を簡素化することが可能になる。

以下，本発明の実施の形態にかかる一実施例に関し図面を参照しつつ説明する。

（実施例）
図１は本発明の実施例にかかるズームレンズのレンズ構成図である。

図１において、ズームレンズは、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と、開口絞りＳと、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、負屈折力の第５レンズ群Ｇ５を有し、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍に際して第２レンズ群Ｇ２以外の各レンズ群を移動し、遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して第４レンズ群Ｇ４が物体方向に移動する構成である。

第１レンズ群Ｇ１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Ｌ１１と両凸形状の正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とからなる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合レンズとからなる。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３３との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とからなる。

第４レンズ群Ｇ４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Ｌ４１と、両凸形状の正レンズＬ４２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ４４とからなる。

第５レンズ群Ｇ５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Ｌ５１と、両凸形状の正レンズＬ５２と両凹形状の負レンズＬ５３とからなる。

開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の像面Ｉ側に配置され、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍に際して第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。

以下の表１に、本発明の実施例にかかるズームレンズの諸元の値を掲げる。［全体諸元］中、ｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角をそれぞれ表す。［レンズ諸元］中、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ厚またはレンズ面間隔、第４カラムνｄはｄ線（λ=587.6nm）に対するアッベ数、第５カラムｎｄはｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率をそれぞれ表す。なお、第２カラムｒにおいて「∞」は平面を表し、第５カラムｎｄにおいて空気の屈折率１．００００００は記載を省略している。［可変間隔データ］には、焦点距離ｆと、可変間隔の値と、物体から第１レンズ面までの距離ｄ0と、近接撮影距離状態での倍率βと、バックフォーカスB.f.をそれぞれ示す。[条件式対応値]は、各条件式の値を表す。

なお、以下の全ての諸元の値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、レンズ面間隔ｄその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、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。

（表１）
[全体諸元]
ｆ＝70.097〜299.876
ＦNO＝4〜5.79
２ω＝34.67〜8゜

[レンズ諸元]
r d νd nd
1 150.439 1.50 25.43 1.80518
2 93.254 6.75 81.61 1.49700
3 -305.757 0.50
4 115.320 3.50 48.87 1.53172
5 317.235 (d5)

6 -128.379 1.50 49.61 1.77250
7 84.471 2.66
8 -93.094 1.50 60.68 1.60311
9 35.037 3.18 23.78 1.84666
10 82.196 (d10)

11 77.419 4.34 60.29 1.62041
12 -69.848 0.50
13 79.872 4.68 53.85 1.71300
14 -46.033 1.50 37.17 1.83400
15 369.890 2.16
16 -56.925 1.50 47.38 1.78800
17 -98.910 0.50
18 ∞ (d18) 開口絞りＳ

19 85.560 1.50 46.58 1.80400
20 45.182 1.78
21 137.796 5.10 51.47 1.73400
22 -30.583 1.50 25.43 1.80518
23 -77.717 0.50
24 36.337 4.36 64.14 1.51633
25 -361.561 (d25)

26 159.371 1.50 46.58 1.80400
27 38.861 1.70
28 88.215 3.65 25.43 1.80518
29 -64.036 1.50 49.61 1.77250
30 49.652 (B.f.)

[可変間隔データ]
f 70 135 250 300
d0 ∞ ∞ ∞ ∞
d5 1.6 35.0 69.0 72.9
d10 20.4 12.6 6.7 0.5
d18 42.5 25.0 13.6 11.2
d25 13.7 8.1 1.0 0.5
B.f. 39.5 70.3 94.7 103.8

β -0.05 -0.10 -0.18 -0.22
d0 1323.0 1289.6 1255.6 1251.7
d5 1.6 35.0 69.0 72.6
d10 20.4 12.6 6.7 0.5
d18 41.5 23.0 9.0 5.3
d25 14.7 10.1 5.7 6.6
B.f. 39.5 70.3 94.7 103.9

[条件式対応値]
ｆ４＝ 47.326
ｆＷ＝ 70.097
β４Ｗ＝ 0.1402
β４Ｔ＝ 0.2025
ｆ２＝-38.741
ｆ４／ｆＷ＝ 0.675
β４Ｔ／β４Ｗ＝ 1.444
（−ｆ２）／ｆＷ＝ 0.553

図２は本実施例の広角端状態での無限遠合焦状態における収差図を示す。図３は本実施例の広角端状態での最近接撮影状態における諸収差図を示す。図４は本実施例の望遠端状態での無限遠合焦状態における収差図を示す。図５は本実施例の望遠端状態での最近接撮影状態における諸収差図を示す。

また、各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、ωは半画角、Ｈ０は物体高、ｄはｄ線（λ=587.6nm）及びｇはｇ線（λ=435.6nm）をそれぞれ示す。球面収差図では最大口径に対するＦナンバーの値またはＮＡの最大値を示し、非点収差図および歪曲収差図では半画角または物体高の最大値を示し、コマ収差図では各半画角または各物体高の値を示す。

また、非点収差図で、実線はサジタル像面を、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。倍率色収差図は、ｄ線（λ＝587.6nm）を基準として示されている。

各収差図から、本実施例にかかるズームレンズは諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

このように本発明によれば、フィルムまたは固体撮像素子を用いる一眼レフカメラ用であって、約４倍のズーム比と広角端状態で約３４°の画角を有し、全変倍域にわたり良好な結像性能を有するオートフォーカスに適した小型のズームレンズを提供することが可能となる。

なお、本発明において、第２レンズ群の全体または一部を光軸と直交方向に移動させることにより像面上の像ぶれ補正を行う防振機能を有するズームレンズを構成することができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の実施例にかかるズームレンズのレンズ構成図。本実施例の広角端状態での無限遠合焦状態における諸収差図。本実施例の広角端状態での最近接撮影状態における諸収差図。本実施例の望遠端状態での無限遠合焦状態における諸収差図。本実施例の望遠端状態での最近接撮影状態における諸収差図。

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
Ｇ５第５レンズ群
Ｓ開口絞り
Ｉ像面

Claims

物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、正屈折力の第４レンズ群と、負屈折力の第５レンズ群を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して前記各レンズ群の間隔が変化し、遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して前記第４レンズ群が物体方向に移動することを特徴とするズームレンズ。
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．４＜ｆ４／ｆＷ＜２．５
但し、
ｆ４は前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆＷは前記広角端状態における前記ズームレンズの焦点距離である。
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
１．１＜ β４Ｔ／β４Ｗ＜３．０
但し、
β４Ｗは前記広角端状態における前記第４レンズ群の倍率、
β４Ｔは前記望遠端状態における前記第４レンズ群の倍率である。
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．４０＜（−ｆ２）／ｆＷ＜０．７５
但し、
ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離である。
前記広角端状態から前記望遠端状態への変倍に際して、前記第２レンズ群が固定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項に記載のズームレンズ。