JP2008070450A

JP2008070450A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2008070450A
Application number: JP2006246771A
Authority: JP
Inventors: Keiko Taki; 慶行滝
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】良好な光学性能が得られる小型なズームレンズを実現すること。
【解決手段】ズーム部と、ズーム部の像側に位置するリレー部で構成され、リレー部を、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群Ｇｆ、負の屈折力のレンズ群Ｇｍ、正の屈折力のレンズ群Ｇｒで構成する。このようなズームレンズにおいて、レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とするとき、
１．００＜｜ｒ１＋ｒ２｜／｜ｒ１−ｒ２｜＜１．５０
なる条件を満足させる。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズに関し、例えばカメラに好適な望遠ズームレンズに関するものである。

従来、写真用カメラやビデオカメラ等には高変倍比で高い光学性能を有したズームレンズが要求されている。

このようなズームレンズとして、所謂４群ズームレンズが、例えば特許文献１で提案されている。特許文献１で提案された４群ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群で構成されている。そして、第２レンズ群で変倍を行い、第３レンズ群で変倍に伴う像面変動の補償を行っている。第４レンズ群は結像用のレンズ群であり、所謂リレー部と呼ばれる。

また、ズームレンズが振動した際の撮影画像のブレを補正する機能を有した防振光学系が、例えば特許文献２に開示されている。
特公昭５９−４６８６号公報特許３５６４０６１号公報

一般的に長い焦点距離の光学系（望遠レンズ）は、大型で、高重量のものが多い。更なる軽量化、さらなるコストダウンを図る方法には、レンズの枚数を減らすことが考えられる。また、装置の小型化を図るためには、各レンズ群の屈折力を強めることが考えられる。

一方、防振光学系では、防振のために変位させるレンズ群（防振レンズ群）の移動量や回転量が少ないこと、装置全体が小型であること等が要望されている。また、防振レンズ群を偏芯させたときに偏芯収差が多く発生すると、偏芯収差のために画像の劣化が大きくなる。そこで、防振光学系では可防振レンズ群を変位させて偏芯状態にしたときに、偏芯収差の発生量が少ないことが要求される。

本発明は、上述した従来例を考慮して、良好な光学性能が得られる小型なズームレンズを実現することを目的とする。

本願第１発明のズームレンズは、ズーミングに際し移動する複数のレンズ群を含むズーム部と、ズーム部の像側に位置し、ズーミングに際し移動するレンズ群を含まないリレー部で構成され、リレー部は、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群Ｇｆ、負の屈折力のレンズ群Ｇｍ、正の屈折力のレンズ群Ｇｒで構成され、レンズ群Ｇｍを光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させることで、全系で形成する像を光軸と直交する方向に変位させるズームレンズであって、
レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とするとき、
１．００＜｜ｒ１＋ｒ２｜／｜ｒ１−ｒ２｜＜１．５０
なる条件を満足することを特徴としている。

また、本願第２発明のズームレンズは、ズーミングに際し移動する複数のレンズ群を含むズーム部と、ズーム部の像側に位置し、ズーミングに際し移動するレンズ群を含まないリレー部で構成され、リレー部は、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群Ｇｆ、負の屈折力のレンズ群Ｇｍ、正の屈折力のレンズ群Ｇｒで構成されたズームレンズであって、
レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒ２、レンズ群Ｇｒの焦点距離をｆＧＲ、ズームレンズ全系の広角端での焦点距離をｆｗとするとき、
１．００＜｜ｒ１＋ｒ２｜／｜ｒ１−ｒ２｜＜１．５０
０．９０＜｜ｆＧＲ／ｆｗ｜＜２．００
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、良好な光学性能が得られる小型なズームレンズを実現できる。

以下、本発明のズームレンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本実施例で開示するズームレンズは、ズーム比３程度と高変倍比で、全変倍範囲にわたって良好な光学性能を有するズームレンズである。

図１，４，７は、それぞれ実施例１〜３のズームレンズの断面図である。図１，４，７において、（ａ）は広角端での断面図、（ｂ）は望遠端での断面図である。

図２，５，８は、それぞれ実施例１〜３のズームレンズの収差図である。図２，５，８において、（ａ）は広角端での収差図、（ｂ）は望遠端での収差図である。

図３，６，９は、それぞれ実施例１〜３のズームレンズの横収差図である。図３，６，９において、（ａ）は広角端における基準状態（防振レンズ群を偏心させていない状態）での横収差図であり、（ｂ）は広角端で防振状態（光軸を０．３°傾けた状態）での横収差図である。（ｃ）は望遠端における基準状態での横収差図であり、（ｄ）は望遠端で光軸を０．３°傾けた状態での横収差図である。

図１，４，７において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。矢印は広角端から望遠端までのズーミングに際する各レンズ群の移動軌跡を示している。

図２，５，８において、ＦｎｏはＦナンバー、Ｙは像高である。球面収差、非点収差、歪曲はそれぞれｄ線で表している。非点収差における、ΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面である。倍率色収差は、ｄ線を基準に、Ｆ線は破線、一点鎖線はＣ線、二点鎖線はｇ線で記している。

第４レンズ群Ｌ４は、正の屈折力のレンズ群Ｇｆ、負の屈折力のレンズ群Ｇｍ、正の屈折力のレンズ群Ｇｒの３つのレンズ群から構成されている。レンズ群Ｇｍは、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、ズームレンズ全系が形成する像を光軸に対して垂直方向に変位させる。このようにレンズ群Ｇｍを移動させることにより、手ぶれ等の光学系の振動に起因する撮影画像のブレを補正（防振）することが可能となる。防振レンズ群であるレンズ群Ｇｍは、光軸に対して垂直方向に変位させても良いし、光軸上の点を中心に回動させても良い。本実施例では、光軸と垂直方向に変位させている。

ズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２を像側に移動させて変倍を行い、第３レンズ群Ｌ３を像側に凸状の軌跡で移動させることにより、変倍に伴う像面の変動の補償を行っている。

したがって、図１，４，７において、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、そして第３レンズ群Ｌ３が、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含むズーム部に相当する。そして、第４レンズ群Ｌ４が、ズーミングに際して移動するレンズ群を含まないリレー部に相当する。

リレー部は、前方のズーム部より射出された光束を結像させる作用を担っている。リレー部に入射した光束は、まず比較的屈折力の強い正のレンズ群Ｇｆによって収斂する。レンズ群Ｇｆは、防振レンズ群であるレンズ群Ｇｍのレンズ径を小さくする働きをしている。レンズ群Ｇｍは防振敏感度（レンズ群Ｇｍの移動量に対する像面の移動量）を大きくするために適切な屈折力を持つ。レンズ群Ｇｒは適切な正の屈折力を持ち、レンズ群Ｇｍによって発生した収差を補正する働きをしている。

また、実施例１〜３のズームレンズは、オートフォーカスに有利になるように、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｌ２の重量を低減している。一般に知られる前玉フォーカスのレンズ系では、フォーカスレンズ群のレンズ重量が大きくなる。また、フォーカスレンズ群の繰り出し量を低減するために前玉の屈折力を大きくすると、球面収差の補正が困難になる。そこで実施例１〜３では、軸上光束の入射高が小さい、ひいては径を小さくできる第２レンズ群Ｌ２をフォーカスレンズ群に採用することで、迅速なオートフォーカスに有利な構成としている。

実施例１〜３のズームレンズは、以上のような構成により、基準状態と防振状態において全ズーム範囲、全物体距離範囲にわたり、良好な光学性能を得ている。

実施例１〜３のズームレンズにおいて、更に高い光学性能を得るには、次の条件式を満足することが望ましい。

レンズ群Ｇｆの最も像側のレンズの物体側の曲率半径をｒ１、像側の曲率半径をｒ２とするとき、
１．００＜｜ｒ１＋ｒ２｜／｜ｒ１−ｒ２｜＜１．５０（１）
なる条件を満足することが望ましい。

条件式（１）は、リレー部を構成する物体側の正の屈折力のレンズ群Ｇｆの最も像側のレンズについて、その形状を表したものである。ズーム部の第３レンズ群Ｌ３とレンズ群Ｇｆのレンズ構成枚数を減らしつつ、良好な収差の補正を可能にする条件式である。

条件式（１）の上限を超えると、レンズ全長が長くなりコンパクト化の弊害となる。下限を超えると、球面収差が補正不足となり、光学性能が悪化する。

また、レンズ群Ｇｒの焦点距離をｆＧＲ，ズームレンズ全系の広角端での焦点距離をｆｗとするとき、
０．９０＜｜ｆＧＲ／ｆｗ｜＜２．００（２）
なる条件を満足することが望ましい。

条件式（２）はリレー部を構成する像側の正の屈折力のレンズ群Ｇｒの焦点距離に関するものである。コンパクト化、そして、良好な防振性能を保つためにリレー部後方の収差分担を軽くするための条件式である。

条件式（２）の上限を超えるほどレンズ群Ｇｒの屈折力が小さいと、全長が長くなり、コンパクト化の弊害となる。下限を超えるほどレンズ群Ｇｒの屈折力が大きいと、諸収差の補正が困難になる。

次に実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３の数値データを示す。数値実施例において、ｆは焦点距離、Ｆｎｏ．はＦナンバーである。ｉを物体側より数えた順序として、ｒｉは第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目の面と第（ｉ＋１）番目の面との軸上間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々第ｉ番目の材料のｄ線を基準とした屈折率とアッベ数である。
又前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。

（数値実施例１）

（数値実施例２）

（数値実施例３）

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

実施例１のズームレンズの断面図である。実施例１のズームレンズの収差図である。実施例１のズームレンズの横収差図である。実施例２のズームレンズの断面図である。実施例２のズームレンズの収差図である。実施例２のズームレンズの横収差図である。実施例３のズームレンズの断面図である。実施例３のズームレンズの収差図である。実施例３のズームレンズの横収差図である。

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
ＳＰ開口絞り
ＩＰ像面

Claims

ズーミングに際し移動する複数のレンズ群を含むズーム部と、該ズーム部の像側に位置し、ズーミングに際し移動するレンズ群を含まないリレー部で構成され、前記リレー部は、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群、負の屈折力のレンズ群、正の屈折力のレンズ群で構成され、前記リレー部中の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させることで、全系で形成する像を光軸と直交する方向に変位させるズームレンズであって、
前記リレー部中の物体側に配置された正の屈折力のレンズ群の最も像側のレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、前記リレー部中の物体側に配置された正の屈折力のレンズ群の最も像側のレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とするとき、
１．００＜｜ｒ１＋ｒ２｜／｜ｒ１−ｒ２｜＜１．５０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記リレー部中の像側に配置された正の屈折力のレンズ群の焦点距離をｆＧＲ、ズームレンズ全系の広角端での焦点距離をｆｗとするとき、
０．９０＜｜ｆＧＲ／ｆｗ｜＜２．００
なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
前記ズーム部は、物体側より像側へ順に、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レンズ群で構成され、ズーミングに際し、前記第２レンズ群と第３レンズ群とが移動することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
ズーミングに際し移動する複数のレンズ群を含むズーム部と、該ズーム部の像側に位置し、ズーミングに際し移動するレンズ群を含まないリレー部で構成され、前記リレー部は、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群、負の屈折力のレンズ群、正の屈折力のレンズ群で構成されたズームレンズであって、
前記リレー部中の物体側に配置された正の屈折力のレンズ群の最も像側のレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、前記リレー部中の物体側に配置されたレンズ群の最も像側のレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒ２、前記リレー部中の像側に配置された正の屈折力のレンズ群の焦点距離をｆＧＲ、ズームレンズ全系の広角端での焦点距離をｆｗとするとき、
１．００＜｜ｒ１＋ｒ２｜／｜ｒ１−ｒ２｜＜１．５０
０．９０＜｜ｆＧＲ／ｆｗ｜＜２．００
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記ズーム部は、物体側より像側へ順に、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レンズ群で構成され、ズーミングに際し、前記第２レンズ群と第３レンズ群とが移動することを特徴とする請求項４のズームレンズ。