JP2005309124A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の変倍比を有しつつ、広画角、大口径でありながらも、良好なる光学性能を有するズームレンズを提供すること。
【解決手段】 物体側から順に、負の第１レンズ群Ｌ１、正の第２レンズ群Ｌ２、負の第３レンズ群Ｌ３、正の第４レンズ群Ｌ４を有し、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が小となり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が大となり、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が小となる光学系において、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、負の１a群Ｌ１ａ、最も大なる空気間隔をはさんで負の１ｂ群Ｌ１ｂを有し、１a群Ｌ１ａは最も物体側に負レンズを有し、１a群Ｌ１ａの焦点距離をｆ１ａ、負レンズの焦点距離をｆｇ１，広角端の焦点距離をｆｗとした時、以下の条件を満足するよう構成する。
１．０ ＜｜ｆ１ａ｜／ｆｗ＜ ３．５
５．０ ＜｜ｆｇ１｜／ｆｗ＜ ５０．０
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズに関し、特に超広角域を含みかつ２倍程度の変倍比を有し、比較的大口径のズームレンズに関するものである。

従来より、広角域を含み大口径のズームレンズに好適な光学系として、物体側から順に、負・正・負・正のレンズ群を有するズームタイプが知られており、中でも広角端の画角が比較的大なるズームレンズが、特許文献１〜４等に開示されており、本出願人も特許文献５〜７等に開示している。
特開平 ４−２３５５１４号公報 特開平 ５−１7３０７１号公報 特開平１０− ８２９５４号公報 特開平１０−３２５９２３号公報 特開平 ２−２０１３１０号公報 特開平 ２−２９６２０８号公報 特開平 ７−２６１０８４号公報

しかしながら、上記従来例の多くは広角端の画角が１００°程度であり、超広角ズームレンズとしては不十分なものであった。特許文献１には広角端の画角が１１０°程度のズームレンズが開示されているが、Fナンバーが４程度と暗いため、大口径ズームレンズとしては不適当であった。また特許文献４のズームレンズは、広角端の歪曲収差が、中間像高から周辺にかけて正から負に大きく変化しているという欠点を有していた。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、広角端の画角が１１０°を超え、かつ2倍程度の変倍比を有し、Fナンバーが２．８程度と大口径でありながらも、良好なる光学性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、物体側から順に負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群、正の第４レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍の際、前記負の第１レンズ群と前記正の第２レンズ群の間隔が小となり、前記正の第２レンズ群と前記負の第３レンズ群の間隔が大となり、前記負の第３レンズ群と前記正の第４レンズ群の間隔が小となる光学系において、前記負の第１レンズ群は物体側から順に、負の１ａ群、最も大なる空気間隔をはさんで負の１ｂ群を有し、前記負の１ａ群は最も物体側に負レンズＧ１を有し、前記負の１a群の焦点距離をｆ１ａ、負レンズG１の焦点距離をｆｇ１，広角端の焦点距離をｆｗとした時、以下の条件を満足することを特徴としている。
１．０ ＜｜ｆ１ａ｜／ｆｗ＜ ３．５ …（ア）
５．０ ＜｜ｆｇ１｜／ｆｗ＜ ５０．０ …（イ）

以上説明したように、本発明によれば、広角端の画角が１１０°を超え、かつ2倍程度の変倍比を有し、Ｆナンバーが２．８程度と大口径でありながらも、良好なる光学性能を有するズームレンズを提供することが可能となる。

図１〜５の本発明の実施形態である数値実施例１〜５のズームレンズのレンズ断面図を示す。図６〜１０はそれぞれ数値実施例１〜５のズームレンズの諸収差図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、（ｃ）は望遠端の状態を表している。

図１において、Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ１ａは第１レンズ群Ｌ１中の最も大なる空気間隔を挟んで第１レンズ群Ｌ１の前方成分を構成する負の屈折力の第１ａ群、Ｌ１ｂは第１レンズ群Ｌ１中の最も大なる空気間隔を挟んで第１レンズ群Ｌ１の後方成分を構成する負の屈折力の第１ｂ群である。ＳＰは開口絞り、ＳＳＰは開放Fナンバー絞り、ＦＣはフレアーカッター、ＩＰは像面である。

本実施形態のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像面ＩＰに対し凸状の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を小としつつ物体側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を大としつつ、開口絞りＳＰ及び開放Ｆナンバー絞りＳＳＰと一体に物体側に移動し、第４レンズ群Ｌ４は第２レンズ群Ｌ２と一体に移動する。フレアーカッターＦＣは像面ＩＰに対して固定である。なお、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第１ｂ群Ｌ１ｂを物体側に移動させて行っている。

図２〜５に示した数値実施例２〜５のズームレンズのズーミングの際の各レンズ群の移動及び相対関係は図１に示したものと同様である。

周知のとおり超広角ズームレンズを設計する際には、適切な前玉径と良好なる光学性能を両立させることが課題となり、特に広角端における歪曲収差の補正については、最も注意がはらわれるところである。一般に前玉径を小型化しようとした際、入射瞳を物体側に近づけるために、光学系全系のうち最も物体側のレンズを含んで物体側に位置するレンズグループの負の屈折力を強めた屈折力配置をとることがおこなわれる。しかしながら、前記レンズグループの負の屈折力を強め過ぎると前記歪曲収差の補正が困難となってくる。

本発明では上記を解決するために、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を、物体側から順に、負の屈折力の１a群Ｌ１ａ、最も大なる空気間隔をはさんで負の屈折力の１ｂ群Ｌ１ｂを配置するよう構成し、１ａ群Ｌ１ａは最も物体側に負レンズG１を有し、１a群Ｌ１ａの焦点距離をｆ１ａ、負レンズＧ１の焦点距離をｆｇ１，広角端の焦点距離をｆｗとした時、以下の条件を設定した。
１．０ ＜｜ｆ１ａ｜／ｆｗ＜ ３．５ …（１）
５．０ ＜｜ｆｇ１｜／ｆｗ＜ ５０．０ …（２）
条件式（１）は、負の１ａ群の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、前玉径の小型化が困難となり、下限をこえると広角端における負の歪曲収差の補正が困難となる。

さらに前玉径を小型化するためには、前記負の１ａ群のうち最も物体側に負レンズＧ１を配置し、負レンズＧ１の負の屈折力を強めるとよいが、ここでも負レンズＧ１の負の屈折力を強め過ぎると前記歪曲収差の補正が困難となるといった問題が起こってくる。

条件式（２）は、前記負レンズＧ１の負の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、前玉径の小型化が困難となり、下限をこえると広角端における負の歪曲収差の補正が困難となる。

望ましくは条件式（１），（２）を各々以下の範囲とすると良い。
１．８ ＜｜ｆ１ａ｜／ｆｗ＜ ２．８ …（１ａ）
９．０ ＜｜ｆｇ１｜／ｆｗ＜ １５．０ …（２ａ）
さらに望ましくは、前記負の第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記正の第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記負の第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記正の第４レンズ群の焦点距離をｆ４とした時、以下の条件を満足するとよい。
０．９ ＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜ ２．０ …（３）
１．５ ＜ ｆ２ ／ｆｗ＜ ３．３ …（４）
２．２ ＜｜ｆ３｜／ｆｗ＜ ５．０ …（５）
２．２ ＜ ｆ４ ／ｆｗ＜ ４．９ …（６）
条件式（３）は前記負の第１レンズ群の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、広角端においてレトロフォーカスタイプの屈折力配置をとりずらくなり、像面湾曲の補正が困難となる。下限をこえると広角端における負の歪曲収差の補正が困難となる。

条件式（４）は前記正の第２レンズ群の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、望遠端においてテレフォトタイプの屈折力配置をとりずらくなり、明るいFナンバーの確保が困難となる。下限をこえると望遠端における球面収差の補正が困難となる。

条件式（５）は前記負の第３レンズ群の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、十分な変倍比を確保することが、明るいＦナンバーの確保が困難となる。下限をこえると望遠端における球面収差の補正が困難となる。

条件式（６）は前記正の第２レンズ群の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、広角端におけるバックフォーカスの確保が困難となる。下限をこえると広角端における負の歪曲収差の補正が困難となる。

望ましくは条件式（３）〜（６）を各々以下の範囲とすると良い。
１．１ ＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜ １．６ …（３ａ）
１．９ ＜ ｆ２ ／ｆｗ＜ ２．７ …（４ａ）
２．８ ＜｜ｆ３｜／ｆｗ＜ ４．０ …（５ａ）
２．７ ＜ ｆ４ ／ｆｗ＜ ３．９ …（６ａ）
さらに望ましくは、１a群Ｌ１ａの最も物体側に負レンズを少なくとも２枚配置し、且つ中心から周辺に向かって負の屈折力が小となる非球面を少なくとも１面配置することで、広角端における負の歪曲収差の補正が容易となる。

さらに望ましくは、第４レンズ群Ｌ４に中心から周辺に向かって正の屈折力が小となる非球面を少なくとも１面配置することで、広角端における負の歪曲収差の補正が容易となる。

さらに望ましくは、１ｂ群Ｌ１ｂを物体側に移動させて近距離へのフォーカシングをおこなえば、前玉径の小型化が容易となるうえ、１ｂ群Ｌ１ｂは第１レンズ群Ｌ１の中でも比較的小型であるので、本光学系をオートフォーカスカメラに採用した場合、フォーカスアクチュエータへの負担を小とできるため、迅速なるフォーカシングが可能となる。

さらに１ｂ群Ｌ１ｂの焦点距離をｆ１ｂをしたとき、以下の条件を満足すると良い。
３．９ ＜｜ｆ１ｂ｜／ｆｗ＜ １０．０ …（７）
条件式（７）は、前記負の１ｂ群の屈折力を適切に設定するための条件であり、上限をこえると、フォーカシングのための移動量が大となりすぎるため、前記負の１ａ群との空気間隔が大となり、前玉径の大型化をひきおこす。下限をこえると望遠端において、フォーカシングにともなう球面収差の変動を抑制するのが困難となる。

望ましくは条件式（７）を以下の範囲とすると良い。
４．８ ＜｜ｆ１ｂ｜／ｆｗ＜ ８．０ …（７ａ）
（実施例）
次に数値実施例１〜５のズームレンズの数値データを示す。表中、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、Ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは、第ｉ番目の面と第（ｉ＋１）番目の面の間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材のｄ線を基準とした屈折率とアッベ数である。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき

で表す。

各数値実施例の条件式（１）〜（７）に対応する値は表１に示す。

（数値実施例１）

（数値実施例２）

（数値実施例３）

（数値実施例４）

（数値実施例５）

数値実施例１のズームレンズのレンズ断面図 数値実施例２のズームレンズのレンズ断面図 数値実施例３のズームレンズのレンズ断面図 数値実施例４のズームレンズのレンズ断面図 数値実施例５のズームレンズのレンズ断面図 数値実施例１のズームレンズの収差図 数値実施例２のズームレンズの収差図 数値実施例３のズームレンズの収差図 数値実施例４のズームレンズの収差図 数値実施例５のズームレンズの収差図

符号の説明

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
Ｌ１ａ 第１ａ群
Ｌ１ｂ 第１ｂ群
ＳＰ 開口絞り
ＳＳＰ 開放Ｆナンバー絞り
IP 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリジオナル像面

Claims (6)

1. 物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が小となり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が大となり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が小となる光学系において、前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力の第１ａ群、最も大なる空気間隔をはさんで負の屈折力の第１ｂ群を有し、前記第１a群は最も物体側に負レンズG１を有し、前記第１a群の焦点距離をｆ１ａ、負レンズＧ１の焦点距離をｆｇ１，広角端の焦点距離をｆｗとした時、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
   １．０ ＜｜ｆ１ａ｜／ｆｗ＜ ３．５
   ５．０ ＜｜ｆｇ１｜／ｆｗ＜ ５０．０
2. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とした時、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   ０．９ ＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜ ２．０
   １．５ ＜ ｆ２ ／ｆｗ＜ ３．３
   ２．２ ＜｜ｆ３｜／ｆｗ＜ ５．０
   ２．２ ＜ ｆ４ ／ｆｗ＜ ４．９
3. 前記第１ａ群は、最も物体側に負レンズを少なくとも２枚有し、且つ中心から周辺に向かって負の屈折力が小となる非球面を少なくとも１面有していることを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群は中心から周辺に向かって負の屈折力が大となる非球面を少なくとも１面有していることを特徴とする請求項１乃至３記載のズームレンズ。
5. 前記第４レンズ群は中心から周辺に向かって正の屈折力が小となる非球面を少なくとも１面有していることを特徴とする請求項１乃至４記載の広角ズームレンズ。
6. 前記第１ｂ群を物体側に移動させて近距離へのフォーカシングをおこない、前記第１ｂ群の焦点距離をｆ１ｂをしたとき、以下の特徴とする請求項１乃至５記載のズームレンズ。
   ３．９ ＜｜ｆ１ｂ｜／ｆｗ＜ １０．０

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