JP2014052445A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】大口径広角・標準ズームレンズにおいて色収差・口径に効く諸収差（球面収差・コマ収差等）を良好に補正し、高い光学性能を有したズームレンズを提供すること。
【解決手段】物体側より負の第１レンズ群、正の第２レンズ群を有し、広角端から望遠端のズーミングに際して、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭まるように動くズームレンズにおいて、前記第１レンズ群に少なくとも一枚以上の下記の条件式を満たす正レンズを有することを特徴としたズームレンズ。
０．０２＜θｇＦ−０．６４３８＋０．００１６８２×νｄ＜０．１ （１）
ただし、異常部分分散値をθｇＦ、アッベ数をνｄとする。

【選択図】 図１

Description

本発明は、光学系およびそれを有する光学機器に関し、たとえば、銀塩カメラ・デジタルスチルカメラ・デジタルビデオカメラ等の撮影レンズに好適なものである。

従来より、一眼レフカメラ用のズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正の屈折力配置を有する光学系が知られている。

このズームタイプは負レンズ群先行、所謂ネガティブリードであることから広角端を広画角にするのに適している。一方で、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群が全体として正のグループ、第３レンズ群と第４レンズ群が全体として負のグループを構成されている。よって、光学系全体として所謂テレフォトタイプとできることから望遠端においても明るいＦナンバーとし易いといったメリットを有している（特許文献１）。

さらにこの前記ズームタイプを改良し、さらなる高変倍化を達成したズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正・負・正の屈折力配置を有した光学系が、特許文献２に開示されている。このズームタイプは前玉径を小型化し易いため、前記ズームタイプからさらなる広角化を可能にしている（特許文献２）。

例えば、特許文献１では、物体側から順に負・正・負・正の屈折力配置を有した光学系が開示されている。

特許文献２ではＡＰＳ−Ｃフォーマットのカメラに最適な物体側から順に負・正・負・正・負・正の屈折力配置を有した大口径光学系が開示されている。

特開２００４−２１２５４１号公報 特開２００６−３３７６４７号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、大口径ズームレンズの球面収差・コマ収差等の口径に効く収差補正と色収差補正を両立することが困難であった。

口径に効く収差（球面収差・コマ収差等）は、軸上光束が高くなるところに高屈折率材を使用することで補正できる。一方で色収差（特に軸上色収差）補正には一般に同じく軸上高束が高くなるところに異常分散性の強い低屈折率硝材を使用しなくてはならなかった。そのため、従来は大口径ズームレンズの球面収差・コマ収差等の口径に効く収差補正と色収差補正を両立することが困難であった。

また、大口径広角・標準ズームレンズは広角端でサジタル像面湾曲（特に周辺での像面湾曲）が大きいという課題があった。サジタル像面湾曲は軸外光束が高い第１群の形状起因が大きく、負の第１群内の負レンズに出来るだけ高屈折率材を用いることで低減できる。一方で、ズームレンズは稼動することでの収差変動を減らすために、各群で発生する収差を低減する必要がある。負の第１群内の１次色消しには、負レンズに低分散材料を使用し、正レンズに高分散材料を使用するのが一般的である。低分散材料は一般に低屈折率であることが多く、そのためサジタル像面湾曲補正と色収差補正の両立が困難であった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、一眼レフカメラに好適で、広角域を含み、大口径を達成しながらも、色収差・口径に効く諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有した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、本発明は、
物体側より負の第１レンズ群を有し、
絞りより像側に正のレンズ群、負のレンズ群を有し、
広角端から望遠端のズーミングに際して、前記正レンズ群と負レンズ群の間隔が広がるように動くズームレンズにおいて、
絞りより像側の負レンズ群に少なくとも１枚以上の下記条件式を満たす正レンズを有することを特徴とするズームレンズ。
０．０２＜θｇＦ−０．６４３８＋０．００１６８２×νｄ＜０．１ （１）
ただし、異常部分分散値をθｇＦ、アッベ数をνｄとする。

以下に上記について説明する。

従来広角側での色収差補正のために軸外光束が高くなる絞りより像側の正レンズ群の正レンズに異常部分分散性の強い硝材を用いていた。しかし、軸上光束も比較的高くなるので球面収差等の補正のため高屈折硝材を使用したいところであった。そこで、正レンズ群で必要であった異常部分分散性を負レンズ群内の正レンズに移すことで、正レンズ群で高屈折材を使用でき球面収差と色収差（特に倍率色収差）の補正を両立できる。

上記を鑑みて本発明では、条件式（１）を設定している。

条件式（１）の上限を超えると色収差の補正が過剰になってしまう。また、下限を超えると色収差補正の為の補正効果が減少する。
更に好ましくは、
０．０２＜θｇＦ−０．６４３８＋０．００１６８２×νｄ＜０．０４ （７）
とするのが好ましい。

また、条件式（１）を満たす硝材は、生産性や加工自由度としてＳｉＯ２を主成分とした材料で出来たものであることが望ましい。

条件式（２）は絞りより像側の負レンズ群内の正レンズにアッベ数の小さい高分散材を使用するという条件式である。負群であるので、群内の色消しを考えると正レンズは高分散材を使用したほうがよい。更に好ましくは、
１８＜νｄ＜２３ （８）
とするのが好ましい。

条件式（３）は絞りより像側の負レンズ群内正レンズの平均屈折率に関しての条件式である。

従来広角側での色収差補正のために軸外光束が高くなる絞りより像側の正レンズ群の正レンズに異常部分分散性の強い硝材を用いていた。しかし、軸上光束も比較的高くなるので球面収差等の補正のため高屈折硝材を使用したいところであった。そこで、正レンズ群で必要であった異常部分分散性を負レンズ群内の正レンズに移すことで、正レンズ群で硝材選択自由度が増え球面収差と色収差（特に倍率色収差）の補正を両立できる。

条件式（４）（５）は、最も物体側に位置する負メニスカスレンズの屈折率と形状に関する条件式である。サジタル像面湾曲は軸外光束が高い第１群の形状起因が大きく、負の第１群内の負レンズに出来るだけ高屈折率材を用いることで低減できる。
更に好ましくは、
ｎｄ＿Ｇ１＞１．８５ （９）
−３．５＜ｒ１／ｆ１＜−２．５ （１０）
とするのが好ましい。

条件式（６）は、絞りより像側の負レンズ群内の条件式（１）を満たす正レンズの焦点距離をｆｐと、ワイド端での絞りより像側のレンズ群の焦点距離をｆｗｒを規定する式である。条件式（６）の上限を超えると、正レンズによる色収差（特に倍率色収差）補正効果が弱くなる。また、条件式（６）の下限を超えると正レンズの屈折力が強くなり、一次の色収差補正が困難になる。
更に好ましくは、
０．５５＜ｆｐ／ｆｗｒ＜０．７５ （６）
とするのが好ましい。

本発明によれば、大口径広角・標準ズームレンズにおいて色収差・口径に効く諸収差（球面収差・コマ収差等）を良好に補正し、高い光学性能を有したズームレンズを提供することができる。

数値実施例１のレンズ構成図である。 数値実施例１において物体距離が焦点距離の５０倍の状態での収差図である。 数値実施例２のレンズ構成図である。 数値実施例２において物体距離が焦点距離の５０倍の状態での収差図である。 実施例１と条件式（５）、（６）の対応を表わす図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の特徴を最も良く表わす図面である。Ｉは負の第１レンズ群、ＩＩは正の第２レンズ群、ＩＩＩは負の第３レンズ群、ＩＶは正の第４レンズ群、Ｖは負の第５レンズ群、ＶＩは正の第６レンズ群、ＳＰは絞り、ＳＳＰは開放Ｆナンバー絞り、ＩＰは像面である。

広角から望遠への変倍の際、Ｉは像側へ移動し、ＩＩは物体側へ移動し、ＩＩＩは物体側に凸の軌跡で移動し、ＩＶはＩＩと一体に物体側へ移動し、Ｖ は物体側へ凸の軌跡で移動し、ＶＩは像面に対して固定であり、ＳＰとＳＳＰはＩＩＩと一体で移動している。

図３（数値実施例２）についても、各レンズ群の移動および相対位置関係は上記と同様である。

近距離へのフォーカシングはどのレンズ群で行ってもよいが、Ｖを像側に移動させて行うことが望ましい。

実施例中に採用されている非球面は周知の如く、光軸方向にＺ軸、光軸直行方向にＹ軸をとるとき、周知の非球面式：

で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面である。非球面式は、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０， Ａ１２を与えて形状を特定する。なお、高次の非球面係数の表記において「ｅとそれに続く数字」は「１０のべき乗」を表す。たとえば「ｅ−９」は１０^−９を意味し、この数値がその直前の数値に掛かるのである。

実施例１と条件式（５）、（６）の対応を図５に示す。

次に各実施例の特徴について説明する。

図１ないし図２と表１は本発明を大口径標準ズームレンズに適用した実施例１を示している。図１はレンズの構成図、図２は各ズーム位置での焦点距離の５０倍の物体距離にフォーカスを合わせたときの諸収差図、表１はその数値データである。

本大口径標準ズームレンズは物体側から負の第１群、正の第２群、補助絞り、負の第３群、絞り、正の第４群、負の第５群、正の第６群から構成される。

第１群は物体側から順に第１負メニスカスレンズ、第２負メニスカスレンズ、第３正レンズから構成されている。第２群は物体側から第４負レンズと第５正レンズの張り合わせレンズ、第６正レンズ、第７正レンズから構成される。第３レンズ群は物体側から第８負レンズ、第９負レンズと第１０正レンズの張り合わせレンズから構成される。第４群は物体側から第１１負レンズと第１２正レンズの張り合わせレンズ、第１３正レンズから構成される。第５群は物体側から第１４正レンズ、第１５負レンズから構成される。第６群は物体側から第１６正レンズから構成される。

広角端から望遠端への変倍の際、負の第１群は像側へ移動、正の第２群は物体側へ移動、負の第３群は物体側に凸の軌跡で移動、正の第４群は正の第２群と一体に物体側へ移動、負の第５群は物体側へ凸の軌跡で移動、正の第６群は像面に対して固定である。

また、本実施例においてフォーカシングは、第５群を光軸方向に動かすことで行っている。


(表１)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* 118.198 2.50 1.85400 40.4
2 32.634 13.07
3 -163.403 2.30 1.77250 49.6
4 81.290 0.55
5 70.200 4.08 1.92286 18.9
6 152.179 (可変)
7 711.348 1.90 1.80518 25.4
8 53.949 5.71 1.77250 49.6
9 -165.565 0.15
10 100.780 3.80 1.83481 42.7
11 -271.032 2.39
12 44.062 4.89 1.69680 55.5
13 704.565 (可変)
14 ∞ 1.92
15 -124.320 1.30 1.88300 40.8
16 46.486 2.44
17 -87.213 1.30 1.72000 50.2
18 41.011 4.26 1.80518 25.4
19 -88.417 0.48
20(絞り) ∞ (可変)
21 103.464 1.30 1.84666 23.9
22 23.591 6.12 1.49700 81.5
23 -82.833 1.20
24 34.667 4.40 1.61800 63.3
25 -116.798 (可変)
26 347.196 3.07 1.80809 22.8
27 -43.713 0.10
28 -51.755 1.20 1.83400 37.2
29 27.958 (可変)
30 51.982 6.34 1.58313 59.4
31* -149.954 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.12374e-006 A 6= 7.74070e-010 A 8=-1.85284e-012 A10= 1.79073e-015 A12=-6.28159e-019

第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.83372e-007 A 6=-1.01210e-008 A 8= 6.39805e-011 A10=-1.95942e-013 A12= 2.35213e-016

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.70 35.70 68.00
画角 41.21 31.21 17.65
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 201.98 185.29 168.85
BF 41.71 41.71 41.71

d 6 56.98 31.56 3.45
d13 2.60 6.90 20.13
d20 19.08 14.78 1.56
d25 0.96 3.40 12.55
d29 3.89 10.16 12.69
d31 41.71 41.71 41.71

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -36.10
2 7 33.02
3 14 -45.33
4 21 43.61
5 26 -40.27
6 30 66.97

図３ないし図４と表２は本発明を大口径標準ズームレンズに適用した実施例２を示している。図３はレンズの構成図、図４は各ズーム位置での焦点距離の５０倍の物体距離にフォーカスを合わせたときの諸収差図、表２はその数値データである。

本大口径標準ズームレンズは物体側から負の第１群、正の第２群、補助絞り、負の第３群、絞り、正の第４群、負の第５群、正の第６群から構成される。

第１群は物体側から順に第１負メニスカスレンズ、第２負メニスカスレンズ、第３正レンズから構成されている。第２群は物体側から第４負レンズと第５正レンズの張り合わせレンズ、第６正レンズ、第７正レンズから構成される。第３レンズ群は物体側から第８負レンズ、第９負レンズと第１０正レンズの張り合わせレンズから構成される。第４群は物体側から第１１負レンズと第１２正レンズの張り合わせレンズ、第１３正レンズから構成される。第５群は物体側から第１４正レンズ、第１５負レンズから構成される。第６群は物体側から第１６正レンズから構成される。

広角端から望遠端への変倍の際、負の第１群は像側へ移動、正の第２群は物体側へ移動、負の第３群は物体側に凸の軌跡で移動、正の第４群は正の第２群と一体に物体側へ移動、負の第５群は物体側へ凸の軌跡で移動、正の第６群は像面に対して固定である。
また、本実施例においてフォーカシングは、第５群を光軸方向に動かすことで行っている。

（表２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* 106.468 2.50 1.85400 40.4
2 32.905 13.10
3 -149.850 2.30 1.77250 49.6
4 83.237 0.86
5 80.026 3.89 1.92286 18.9
6 184.393 (可変)
7 -472.687 1.90 1.80518 25.4
8 60.248 5.52 1.77250 49.6
9 -154.955 0.20
10 106.156 4.00 1.88300 40.8
11 -183.624 0.15
12 42.726 4.78 1.72916 54.7
13 330.022 (可変)
14 ∞ 1.89
15 -156.023 1.30 1.88300 40.8
16 45.965 2.48
17 -87.778 1.30 1.72000 50.2
18 59.283 3.62 1.80809 22.8
19 -94.325 0.49
20(絞り) ∞ (可変)
21 112.332 1.30 1.84666 23.9
22 22.167 6.49 1.49700 81.5
23 -77.614 1.40
24 34.311 4.31 1.67790 55.3
25 -147.476 (可変)
26 493.290 3.09 1.80809 22.8
27 -41.809 0.05
28 -50.890 1.20 1.83400 37.2
29 27.760 (可変)
30 54.178 6.56 1.58313 59.4
31* -119.504 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.00056e-006 A 6= 1.05287e-009 A 8=-2.23584e-012 A10= 2.08279e-015 A12=-7.18763e-019

第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.03251e-007 A 6=-9.37908e-009 A 8= 6.31048e-011 A10=-1.95942e-013 A12= 2.35213e-016

各種データ
ズーム比 2.75
広角 中間 望遠
焦点距離 24.70 35.60 68.00
画角 41.22 31.28 17.65
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 200.09 183.25 166.09
BF 39.82 39.82 39.82

d 6 56.43 31.37 3.21
d13 4.16 8.56 22.48
d20 19.90 15.51 1.58
d25 0.96 3.12 11.38
d29 4.13 10.19 12.93
d31 39.82 39.82 39.82

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -36.50
2 7 32.58
3 14 -45.11
4 21 42.81
5 26 -39.61
6 30 64.83


以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｖ 第５群
ＶＩ 第６群
ＳＳＰ 補助絞り
ＳＰ 絞り
ＩＰ 像面
ΔＳ サジタル像面湾曲
ΔＭ メリジオナル像面湾曲

Claims (7)

1. 物体側より負の第１レンズ群を有し、
   絞りより像側に正のレンズ群、負のレンズ群を有し、
   広角端から望遠端のズーミングに際して、前記正レンズ群と負レンズ群の間隔が広がるように動くズームレンズにおいて、
   絞りより像側の負レンズ群に少なくとも１枚以上の下記条件式を満たす正レンズを有することを特徴とするズームレンズ。
   ０．０２＜θｇＦ−０．６４３８＋０．００１６８２×νｄ＜０．１ （１）
   ただし、異常部分分散値をθｇＦ、アッベ数をνｄとする。
   
   
   
   
2. 絞りより像側の負レンズ群内の条件式（１）を満たす正レンズが下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   νｄ＜２３ （２）
   ただし、νｄはアッベ数とする。
3. 絞りより像側の負レンズ群内正レンズの平均屈折率ｎｄ＿ａｖｅが以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   ｎｄ＿ａｖｅ＞１．７５ （３）
   
4. 最も物体側に下記の条件式を満たす負メニスカスレンズを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   ｎｄ＿Ｇ１＞１．８０ （４）
   ただし、ｎｄ＿Ｇ１はＧ１レンズの屈折率とする。
5. 前記第１レンズ群は最も物体側に負メニスカスレンズを有し、その物体側面の曲率半径をｒ１、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき次式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   −４＜ｒ１／ｆ１＜−１ （５）
   
6. 絞りより像側の群を光軸方向に動かすでフォーカシングをすることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
7. 絞りより像側の負レンズ群内の条件式（１）を満たす正レンズの焦点距離をｆｐ、ワイド端での絞りより像側のレンズ群の焦点距離をｆｗｒとしたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   ０．３＜ｆｐ／ｆｗｒ＜０．９ （６）