JP2009168933A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカシングの際、２つ以上の群を移動させることなく、１つの群のみのインナーフォーカス方式、又はリアフォーカス方式で望遠側の球面収差変動を良好に補正したズームレンズを提供すること。
【解決手段】物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、それに続く全体で正の屈折力を持つ後群を有し、後群の正の屈折力をもついずれかの群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成し、前記接合レンズにおける接合面前後の媒質の屈折率をそれぞれN1、N2、接合面の曲率半径をR、レンズ全系の望遠側の焦点距離をft、レンズ全系の望遠側の屈折力をφt=1/ft、上記接合レンズにおける全ての接合面の屈折力の和をΣΦ=Σ|(N1-N2)/R|とするとき、
条件式（１） 2 < ΣΦ/φt < 10
を満足することを特徴とするインナーフォーカスズームレンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナーフォーカス式又はリアフォーカス式で望遠型のズームレンズに関し、特に、変倍比４．３〜５．７程度の全変倍範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能を有した35mmカメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適なズームレンズに関するものである。

従来、ズームレンズのフォーカス方式として、最も物体側のレンズ群を繰り出してフォーカシングを行う前玉フォーカス方式が知られている。前玉フォーカス方式においてオートフォーカスにすると、フォーカスのために大きく重いレンズを動かさなければならず、迅速性に欠けるという問題がある。
他のフォーカス方式として、インナーフォーカス方式やリアフォーカス方式が知られている。これらの方式では、一般にフォーカス群を小さく構成できるため迅速なフォーカシングを行うことができる。

インナーフォーカス方式やリアフォーカス方式のフォーカス方式は、迅速なフォーカシングを行うことができるが、前玉フォーカス方式に比べて、フォーカシングの際の収差変動が大きくなり、収差変動を良好に補正することが困難になる問題があった。

上述の問題を解消する収差変動の少ないズームレンズとして、正、負、正、負、正、負の6群ズーム構成であって、第５群でフォーカスを行うズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

他の従来技術として、正、負、正、負、正、負の６群ズーム構成であって、遠距離から近距離へのフォーカシングは、主フォーカス群である第６群と、第４群とのフローティング方式を採用したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平10-133107号公報 特開2000-47107号公報

特許文献１のズームレンズにおいては、遠距離から近距離へのフォーカシングの際、第１群から第４群までの球面収差変動がアンダーになるのに対して、第５群に負レンズ１枚、及び接合面が発散面となる接合レンズを１枚配置し、第５群の球面収差変動をオーバーにすることによって、レンズ全系の球面収差変動が小さくなるようにしている。しかし、前記接合面の発散効果が十分ではなく、レンズ全系の特に望遠側の球面収差変動を充分に抑えることができていない。

特許文献１はまた、第５群と第４群によるフローティング方式によってフォーカシングすることを提案している。これによって、特に広角側の像面湾曲変動、また望遠側の球面収差変動も良好に補正している。しかしながら、インナーフォーカス方式のみのフォーカス方式と比べ、鏡筒構造がフローティングのための連結部品の増加を伴い、複雑になるという問題があった。

特許文献２においては、フォーカシングの際、第１群から第４群までの球面収差変動がアンダーになるのに対し、第５群に負レンズを１枚配置し、第５群の球面収差変動をオーバーにすることによってレンズ全系の球面収差変動が小さくなるようにしている。しかし、負レンズによる発散効果が不十分であり、望遠側の球面収差変動を良好に補正していない。また、第４群と第６群によるフローティング方式によってフォーカシングを提案しているが、１つの群を移動させる通常のインナーフォーカス方式と比べ、鏡筒構造がフローティングのための連結部品の増加を伴い、複雑になるという問題もある。

一般に、ズームレンズは遠距離から近距離へのフォーカシングの際、フォーカス群を距離変動の少ない構成にする等の特別な処置を施さない限り、球面収差はアンダーになり、特に望遠側でその傾向は大きく、望遠側の焦点距離が400mm相当となる望遠型のズームレンズにおいては、近距離合焦での光学性能の低下が激しい。

（発明の目的）
本発明は、従来のインナーフォーカス方式やリアフォーカス方式のフォーカス方式において、前玉フォーカス方式に比べて、迅速なフォーカシングを行うことができるが、フォーカシングの際の収差変動が大きくなり、収差変動を良好に補正するのが困難になる問題に鑑みてなされたものであって、フォーカシングの際、２つ以上の群を移動させることなく、１つの群のみのインナーフォーカス方式、又はリアフォーカス方式で望遠側の球面収差変動を良好に補正したズームレンズを提供することを目的とする。

第１発明は、
物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、それに続く全体で正の屈折力を持つ後群を有し、後群の正の屈折力をもついずれかの群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成し、前記接合レンズにおける接合面前後の媒質の屈折率をそれぞれN1、N2、接合面の曲率半径をR、レンズ全系の望遠側の焦点距離をft、レンズ全系の望遠側の屈折力をφt=1/ft、上記接合レンズにおける全ての接合面の屈折力の和をΣΦ=Σ|(N1-N2)/R|とするとき、
条件式（１） 2 < ΣΦ/φt < 10
を満足することを特徴とするインナーフォーカスズームレンズである。

第１発明の実施態様は以下のとおりである。
物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、負の屈折力の第５群の少なくとも５つのレンズ群を有し、該第４群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成していることを特徴とする。
物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群、負の屈折力の第６群の少なくとも６つのレンズ群を有し、該第５群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成していることを特徴とする。
最も像側の群でフォーカスを行うことを特徴とする。
正の屈折力を有する最も像側の群によってフォーカスを行うことを特徴とする。
物体側より第３群以降の正の屈折力をもついずれかの群に、負レンズと正レンズと負レンズの３枚接合レンズを含んでいることを特徴とする。

第２発明は、
物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、負の屈折力の第５群の少なくとも５つのレンズ群を有するズームレンズ、または物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群、負の屈折力の第６群の少なくとも６つのレンズ群を有するズームレンズにおいて、
該第1群は少なくとも負レンズ１枚と正レンズ２枚で構成し、該第１群の負レンズのアッベ数をνd1、第１群以外の正の屈折力をもつ群のいずれかの正レンズのアッベ数をνd2とするとき、
条件式（２） 40 < νd1 < 55
条件式（３） 20 < νd2 < 35
を満足することを特徴とするズームレンズである。

（構成要件の説明）
請求項１の第１発明は、接合レンズにおける接合面前後の媒質の屈折率をそれぞれＮ1、Ｎ２、接合面の曲率半径をＲ、レンズ全系の望遠側の焦点距離をft、レンズ全系の望遠側の屈折力をφt=1/ft、全ての接合面の屈折力の和をΣΦ=Σ|(N1-N2)/R|としたとき、
条件式（１） 2 < ΣΦ/φt < 10
の条件式を満足する。

条件式（１）は、レンズ全系の望遠側の屈折力に対する２枚以上の負レンズと１枚以上の接合レンズを含む群（ここでは第４群）における全ての接合面の屈折力の和の範囲を規定するものである。下限値を超えて接合面の屈折力を小さくすると、球面収差をオーバーにする作用が小さくなり、レンズ全系の特に望遠側の球面収差変動を小さくすることが困難になる。

条件式（１）の上限値を超えて接合面の屈折力を大きくすると、第４群の遠距離合焦時の球面収差がオーバーになり過ぎ、第４群より前群の特に第３群で球面収差を大きくアンダーにしなければ変倍全域で球面収差を小さくすることが困難になる。

請求項７の第２発明は、第１群の負レンズのアッベ数をνd1、第1群以外の正の屈折力をもつ群のいずれかの正レンズのアッベ数をνd2とするとき、
条件式（２） 40 < νd1 < 55
条件式（３） 20 < νd2 < 35
を満足する。

条件式（２）は、第１群の負レンズのアッベ数の範囲を規定するものである。下限値を超えてアッベ数が小さくなると、特に望遠側のｇ線の倍率色収差、及びｇ線の下線側コマ収差を良好に補正することが困難になる。上限値を超えてアッベ数が大きくなると、特に望遠側のＣ線の倍率色収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（３）は、絞り以降の正の屈折力をもつ群におけるいずれかの正レンズのアッベ数の範囲を規定するものである。
下限値を超えてアッベ数が小さくなると、特に望遠側のｇ線の倍率色収差を良好に補正することが困難になる。上限値を超えてアッベ数が大きくなると、特に望遠側のＣ線の軸上色収差、及び倍率色収差を良好に補正することが困難になる。
本発明のズームレンズは、条件式（２）で特に望遠側のｇ線の倍率色収差を良好に補正している。しかしながら、条件式（２）だけ満足させた場合、望遠側のＣ線の倍率色収差を良好に補正することが困難になる。そこで、条件式（３）を満足させることによって、Ｃ線の倍率色収差も良好に補正することを可能にしている。

請求項２に記載の実施態様においては、ズームレンズ全長の小型化の利点を有する。請求項２の要件から外れると、レンズの大型化を招き、好ましくない。
請求項３に記載の実施態様においては、ズームレンズ全長の小型化、ズーム全域で非点収差を良好に補正できる利点を有する。請求項３の要件から外れると、レンズの大型化、ズーム全域で像面を平坦にすることが困難になるという好ましくない問題が発生する。

請求項４に記載の実施態様においては、レンズ全系の球面収差変動を小さくすることができる利点を有する。請求項４の要件から外れると、近距離合焦時に負レンズ２枚と接合レンズを含む群に入射する光線の高さを高くすることができないため、レンズ全系の球面収差変動を小さくできないという好ましくない問題が発生する。
請求項５に記載の実施態様においては、レンズ全系の球面収差変動を小さくすることができる利点を有する。請求項５の要件から外れると、近距離合焦時に負レンズ２枚と接合レンズを含む群に入射する光線の高さを高くすることができないため、レンズ全系の球面収差変動を小さくできないという好ましくない問題が発生する。
請求項６に記載の実施態様においては、フォーカシングによる球面収差の変動を抑える最良の形態を実現している。請求項６の要件から外れると、高次収差の増加、敏感度すなわち製造誤差による諸収差の著しい増加を伴い、製造が困難になる。

本発明のズームレンズによれば、インナーフォーカス方式やリアフォーカス方式のフォーカス方式において、前玉フォーカス方式に比べて、迅速なフォーカシングを行うことができ、２つ以上の群を移動させることなく望遠側の球面収差変動を良好に補正したズームレンズを提供することができる。

（第１実施形態）

（第２実施形態）

（第３実施形態）

（第４実施形態）

（第５実施形態）

（第６実施形態）

（第１〜４実施態様の説明）
第１〜４実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、負の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して該第１群と第２群の間隔が増加し、該第２群と第３群の間隔が減少し、該第３群と第４群の間隔が減少し、該第４群と第５群の間隔が減少するように、少なくとも該第１群、第３群、第４群、第５群が物体側へ移動して変倍を行う。

開口絞りは、第３群の像側又は物体側に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第３群と一緒に移動する。
遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングは、最も像側の群（第５群）を移動させるリアフォーカス方式(第１〜第３実施形態)、または正の屈折力を有する最も像側の群（第４実施形態）を移動させるインナーフォーカス方式である。前記いずれのフォーカス方式においても、前玉フォーカス方式に対して迅速なフォーカシングが可能であり、コンパクト化を可能とし、かつ周辺光量を確保することが可能である。同一物体距離へのフォーカシングのための移動は、焦点距離が長くなるに従って増大する。

第３群以降の正の屈折力を有する群、ここでは該第４群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成している。一般に、ズームレンズは、遠距離から近距離へのフォーカシングの際、フォーカス群を距離変動の少ない構成にする等の特別な処置を施さない限り、球面収差はアンダーになる可能性がある。本発明のズームレンズにおいても、フォーカシングの際、第１群から第３群までの球面収差変動はアンダーである。しかし、正の屈折力をもつ第４群に負レンズを２枚以上、その内の少なくとも１枚は、接合面が発散面となる接合レンズで構成することによって、第４群の球面収差変動をオーバーにし、レンズ全系の特に望遠側の球面収差変動を小さくしている。

第４群の球面収差変動をオーバーにできる理由は、遠距離合焦時に対して、近距離合焦時では第４群に入射する光線の高さが高くなり、球面収差のオーバー作用が強くなるためである。これによって、フォーカス群は、リアフォーカス方式のみに限定する必要はなく、正の屈折力を有する最も像側の群でインナーフォーカス方式を行うことも可能としている（第４実施形態）。

しかしながら、負レンズ２枚、及びその内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズを含む群より、前群でのフォーカスは、近距離合焦時にこの群に入射する光線の高さを高くできないため、球面収差の変動を抑えることができない。

前記接合レンズの条件は、接合面が強い発散面となるように負レンズが高屈折率硝種、正レンズが低屈折率硝種にして、接合面の曲率は強くすることが望ましい。しかし、実際は条件式（１）を満足するように設定している。

フォーカシングの際の球面収差変動を小さくする最良の形態は、物体側より第３群以降の正の屈折力をもついずれかの群（ここでは第４群）に、負レンズと正レンズと負レンズの３枚接合レンズを含むことが望ましい。球面収差をオーバーにする作用は、接合面ではなく単レンズでも構成できるが、高次収差が発生しやすく、敏感度が高くなるため曲率を強くすることが困難となる。

（第５及び第６実施態様の説明）
第５及び第６実施態様に係るズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群、負の屈折力の第６群の６つのレンズ群を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、該第１群と第２群の間隔が増加し、該第２群と第３群の間隔が減少し、該第３群と第４群の間隔が減少し、該第４群と第５群の間隔が増加し、該第５群と第６群の間隔が減少するように、少なくとも該第１群、第３群、第４群、第５群、第６群が物体側へ移動して変倍を行う。第２群は、変倍に際して、固定でも良い。

開口絞りは、第３群の像側又は物体側に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第３群と一緒に移動する。
遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングは、最も像側の群（第６群）を移動させるリアフォーカス方式(実施形態５)、または正の屈折力を有する最も像側の群（第５群）を移動させるインナーフォーカス方式(実施形態６)を採用しても良い。

広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第４群と第５群の間隔は、増加するように移動させている。これによって、変倍全域で非点収差を良好に補正している。
第５群に負レンズを２枚以上、その内の１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成することによって、フォーカシングの際の第５群の球面収差変動をオーバーにし、レンズ全系の特に望遠側の球面収差変動を小さくしている。

さらに、第４群に接合面が発散面となる接合レンズで構成することによって、第５群の球面収差変動をオーバーにする作用の補助的な役割を担い、第５群だけではなく第４群においてもフォーカシングによる球面収差変動を抑える構成にした。

本発明の第１実施形態のズームレンズの断面図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの断面図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの断面図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの断面図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの断面図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの断面図である。 本発明の第１実施形態のズームレンズの無限遠での広角端の収差図である。 本発明の第１実施形態のズームレンズの物点1.6mでの広角端の収差図である。 本発明の第１実施形態のズームレンズの無限遠での中間域の収差図である。 本発明の第１実施形態のズームレンズの物点1.6mでの中間域の収差図である。 本発明の第１実施形態のズームレンズの無限遠での望遠端の収差図である。 本発明の第１実施形態のズームレンズの物点1.6mでの望遠端の収差図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの無限遠での広角端の収差図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの物点1.6mでの広角端の収差図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの無限遠での中間域の収差図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの物点1.6mでの中間域の収差図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの無限遠での望遠端の収差図である。 本発明の第２実施形態のズームレンズの物点1.6mでの望遠端の収差図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの無限遠での広角端の収差図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの物点1.6mでの広角端の収差図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの無限遠での中間域の収差図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの物点1.6mでの中間域の収差図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの無限遠での望遠端の収差図である。 本発明の第３実施形態のズームレンズの物点1.6mでの望遠端の収差図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの無限遠での広角端の収差図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの物点1.6mでの広角端の収差図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの無限遠での中間域の収差図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの物点1.6mでの中間域の収差図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの無限遠での望遠端の収差図である。 本発明の第４実施形態のズームレンズの物点1.6mでの望遠端の収差図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの無限遠での広角端の収差図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの物点1.6mでの広角端の収差図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの無限遠での中間域の収差図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの物点1.6mでの中間域の収差図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの無限遠での望遠端の収差図である。 本発明の第５実施形態のズームレンズの物点1.6mでの望遠端の収差図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの無限遠での広角端の収差図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの物点1.6mでの広角端の収差図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの無限遠での中間域の収差図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの物点1.6mでの中間域の収差図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの無限遠での望遠端の収差図である。 本発明の第６実施形態のズームレンズの物点1.6mでの望遠端の収差図である。

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
L5 第5レンズ群
L6 第6レンズ群
S 開口絞り
d d線
g g線
C C線
S.C 正弦条件
ΔS d線のサジタル像面
ΔM d線のメリディオナル像面
FNo. Fナンバー
ω 半画角

Claims (7)

1. 物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、それに続く全体で正の屈折力を持つ後群を有し、後群の正の屈折力をもついずれかの群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成し、前記接合レンズにおける接合面前後の媒質の屈折率をそれぞれN1、N2、接合面の曲率半径をR、レンズ全系の望遠側の焦点距離をft、レンズ全系の望遠側の屈折力をφt=1/ft、上記接合レンズにおける全ての接合面の屈折力の和をΣΦ=Σ|(N1-N2)/R|とするとき、
   条件式（１） 2 < ΣΦ/φt < 10
   を満足することを特徴とするインナーフォーカスズームレンズ。
2. 物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、負の屈折力の第５群の少なくとも５つのレンズ群を有し、該第４群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成している請求項１のインナーフォーカスズームレンズ。
3. 物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群、負の屈折力の第６群の少なくとも６つのレンズ群を有し、該第５群に２枚以上の負レンズを含み、その内の少なくとも１枚は接合面が発散面となる接合レンズで構成している請求項１のインナーフォーカスズームレンズ。
4. 最も像側の群でフォーカスを行うことを特徴とする請求項１ないし３のうちの一項に記載のインナーフォーカスズームレンズ。
5. 正の屈折力を有する最も像側の群によってフォーカスを行うことを特徴とする請求項１ないし３のうちの一項に記載のインナーフォーカスズームレンズ。
6. 物体側より第３群以降の正の屈折力をもついずれかの群に、負レンズと正レンズと負レンズの３枚接合レンズを含んでいることを特徴とする請求項１ないし５のうちの一項に記載のインナーフォーカスズームレンズ。
7. 物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、負の屈折力の第５群の少なくとも５つのレンズ群を有するズームレンズ、または物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群、負の屈折力の第６群の少なくとも６つのレンズ群を有するズームレンズにおいて、
   該第1群は少なくとも負レンズ１枚と正レンズ２枚で構成し、該第１群の負レンズのアッベ数をνd1、第１群以外の正の屈折力をもつ群のいずれかの正レンズのアッベ数をνd2とするとき、、
   条件式（２） 40 < νd1 < 55
   条件式（３） 20 < νd2 < 35
   を満足することを特徴とするズームレンズ。

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