JP3042107B2 - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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Description
ものであり、更に詳しくは一眼レフカメラ等のカメラに
用いるズームレンズに関するものである。
角であると共に、ズーム比が2.5〜3倍程度のズームレ
ンズ系を考える場合、光学系としては、短焦点側で物体
側から順に負・正のいわゆるレトロフォーカスタイプ、
長焦点側で正・負のテレフォト(望遠)タイプ又は正・正
の構成で像側の正の屈折力が比較的弱い(テレフォトタ
イプに近い)ものが望ましい。
うな構成において、十分なバックフォーカスを確保しな
がらズームレンズの大口径化、高性能化を図るのは困難
であった。
はズームレンズに非球面を効果的に用いることによっ
て、十分なバックフォーカスを確保しつつ、光学的に高
性能化及び大口径化が図られたズームレンズを提供する
ことを目的とする。
め、本発明に係る第1のズームレンズは、物体側から順
に、負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の屈折力を
有する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3レンズ
群と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4成分から
成り、前記第1レンズ群中の最も像側のレンズに非球面
を少なくとも1面有することを特徴としている。
は、物体側から順に、短焦点側で、負の屈折力を有する
第1レンズ群と,全体として正の合成屈折力を有する第
2レンズ群,第3レンズ群及び第4レンズ群との2成分
を構成し、長焦点側で、全体として正の合成屈折力を有
する第1レンズ群及び第2レンズ群と,全体として負又
は弱い正の合成屈折力を有する第3レンズ群及び第4レ
ンズ群との2成分を構成するズームレンズであって、前
記負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の屈折力を有
する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3レンズ群
と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4群から成
り、前記第1レンズ群中の最も像側のレンズに非球面を
少なくとも1面有することを特徴としている。
側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の
屈折力を有する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第
3レンズ群と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4
成分から成り、前記正の屈折力を有するレンズ群に非球
面を少なくとも1面有することを特徴としている。
は、物体側から順に、短焦点側で、負の屈折力を有する
第1レンズ群と,全体として正の合成屈折力を有する第
2レンズ群,第3レンズ群及び第4レンズ群との2成分
を構成し、長焦点側で、全体として正の合成屈折力を有
する第1レンズ群及び第2レンズ群と,全体として負又
は弱い正の合成屈折力を有する第3レンズ群及び第4レ
ンズ群との2成分を構成するズームレンズであって、前
記負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の屈折力を有
する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3レンズ群
と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4群から成
り、前記正の屈折力を有するレンズ群に非球面を少なく
とも1面有することを特徴としている。
ンズの構成において、短焦点側で負の第1レンズ群と全
体として正の合成屈折力となる第2レンズ群,第3レン
ズ群及び第4レンズ群という大きく分けて2成分から成
る構成をとることによって、十分なバックフォーカスを
確保することができる。
屈折力の第1レンズ群及び第2レンズ群と,全体として
負又は比較的弱い正の合成屈折力の第3レンズ群及び第
4レンズ群という大きく分けて2つの成分から成る構成
をとることによって、長焦点側での光学系全長を比較的
コンパクトにすることができる。
第1レンズ群中に非球面を用いることによって、広角端
付近での歪曲収差の負方向への増大と、望遠端付近での
球面収差のオーバー側への倒れ、及び像面湾曲を補正し
ている。過去にこのような形で非球面を用いて収差を取
っているものには、例えば特開昭61-91613号公報,特開
平2-136812号公報等があるが、これらの例では非球面が
第1レンズ群中、最も物体側のレンズ面ものが殆どで、
少なくとも第1レンズ群中最も像側のレンズに非球面を
用いているものはなかった。一般に負・正・負・正の4
成分ズームレンズの第1レンズ群では、レンズの光路有
効径は最も物体側のレンズ面が最も大きく、像側のレン
ズになるほど有効径が小さくなる。従って、最も物体側
のレンズ面に非球面を用いた場合には、非球面の有効径
が非常に大きくなり、非球面の基準球面からのずれもレ
ンズの端の方では大きくなるので、非球面を製作する上
で、非常に困難なものとなってしまう。このことより、
第1レンズ群中に非球面を用いる場合には、最も像側の
レンズに用いるのがよい。
正の屈折力を有するレンズ群(即ち、第2レンズ群,第
4レンズ群)に非球面を少なくとも1面有する構成とす
ることにより、以下のような効果がある。
って、球面収差を効果的に補正することができる。特に
光学系の大口径化を図るような場合には、望遠端での球
面収差を球面系だけで抑えることは、殆どといってよい
ほど困難であり、それを抑えるには第2レンズ群中に非
球面を用いるのが最も効果的である。
って、像面湾曲を補正することができる。光学系の大口
径化を図るような場合、球面系のみで像面湾曲を補正し
ようとするとサジタルのフレアを抑えることが非常に困
難となる。その場合、第4レンズ群に非球面を用いれば
非常に効果的となる。
よって、2.5〜3倍のズームレンズにおいて、大口径化
(広角端から望遠端までFNOが変化しない)、高性能化が
達成される。
第1レンズ群中の非球面が以下の条件式(1)を満足する
構成とするのが好ましい。H=0.5Hmaxにおいて、 -2.0×10-3<{ΔX1(H)/R1}・(N-N')<-1.0×10-5 ……
(1) ここで、 H :光軸に垂直な方向の光軸からの距離 Hmax :非球面の光路有効径 ΔX1(H):第1レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れ R1 :第1レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 N :非球面の物体側媒質のd線に対する屈折率 N' :非球面の像側媒質のd線に対する屈折率 である。
面の負の屈折力を弱める(正の屈折力を強める)方向とな
ることを示しており、この上限を越えた場合には、面の
負の屈折力が弱くなり過ぎて望遠端付近での球面収差の
アンダーへの倒れが大きくなってしまう。また、この下
限を越えてしまうと、広角端付近での歪曲収差の負の増
大に対する補正が、不十分となってしまう。
第2レンズ群中の非球面が以下の条件式(2)を満足する
構成とするのが好ましい。H=0.5Hmaxにおいて、 -1.0×10-4<{ΔX2(H)/R2}・(N-N')<-1.0×10-6 ……
(2) ここで、 ΔX2(H):第2レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れ R2 :第2レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 である。
面の正の屈折力を弱める(負の屈折力を強める)方向とな
ることを示しており、この上限を越えた場合には、面の
正の屈折力が弱くなり過ぎて望遠端付近での球面収差の
オーバー側への倒れが大きくなってしまう。また、この
下限を越えてしまうと逆に正の屈折力が強くなり過ぎて
望遠端付近での球面収差のアンダー側への倒れが大きく
なってしまう。
第4レンズ群中の非球面が以下の条件式(3)を満足する
構成とするのが好ましい。H=0.5Hmaxにおいて、 -3.0×10-4<{ΔX4(H)/R4}・(N-N')<-1.0×10-6 ……
(3) ここで、 ΔX4(H):第4レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れ R4 :第4レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 である。
面の負の屈折力を強める(正の屈折力を弱める)方向とな
ることを示しており、この上限を越えた場合には、面の
負の屈折力が強くなり過ぎて像面のオーバー側への倒れ
が大きくなってしまう。また、この下限を越えてしまう
と逆に正の屈折力が強くなり過ぎて像面のアンダー側へ
の倒れが大きくなってしまう。
状をX0(H)とすると、それらはそれぞれ後記数1及び数
2の式で定義される。従って、上記第1,第2及び第4
レンズ群中の非球面の参照球面からのずれ、即ち、ΔX1
(H),ΔX2(H)及びΔX4(H)は、各レンズ群におけるX(H)-
X0(H)で表される。
ながら、かつ、高性能を達成するためには、以下の条件
式(4)を満足する構成とするのが望ましい。 -1.6<φ1/φBW<-0.7 ……(4) ここで、 φ1 :第1レンズ群の屈折力 φBW:広角端での第2,第3,第4レンズ群の合成屈折
力 である。
第3,第4レンズ群)の正の屈折力が第1レンズ群の負
の屈折力に比べて大きくなるので、十分なバックフォー
カスを確保するのが困難になる。逆に、この下限を越え
た場合には、第1レンズ群の負の屈折力が強くなり過ぎ
て、そこで発生する収差(広角端付近の歪曲,望遠端付
近の球面収差,像面湾曲)を抑えることが困難になる。
を達成するためには、以下の条件式(5)を満足する構成
とするのが望ましい。 -0.5<φBT/φFT<0.3 ……(5) ここで、 φFT:望遠端での第1,第2レンズ群の合成屈折力 φBT:望遠端での第3,第4レンズ群の合成屈折力 である。
第4レンズ群)の正の屈折力が前群(第1,第2レンズ
群)の正の屈折力に比べて比較的大きくなる。その結
果、光学系のタイプが対称型に近くなるので、望遠端で
のコンパクト化を達成するのが困難になる。逆に、この
下限を越えた場合には、前群の正の屈折力が強くなり過
ぎて、そこで発生する収差(広角端付近の歪曲,望遠端
付近の球面収差,像面湾曲)を抑えることが困難にな
る。
に凸のメニスカス形状となることが望ましいが、その場
合以下の条件式(6)を満足する構成とするのが望まし
い。 5.0<|(R12+R11)/(R12-R11)| ……(6) ここで、 R11:第1レンズ群中の非球面レンズの物体側面の曲率
半径 R12:第1レンズ群中の非球面レンズの像側面の曲率半
径 である。
面収差を補正するためのもので、この条件を外れると、
球面収差の補正が困難になる。
くは以下の条件式(7)を満足するのがよい。 0.8Hmax<H<1.0Hmaxにおいて、 -3.0×10-5<{ΔX1(H)/R1}・(N-N')<-8.0×10-2 ……(7)
面収差及び広角端付近での歪曲収差を補正するためのも
のである。この条件を外れると、望遠端付近で球面収差
の高次の補正が過剰になり、球面収差がうねった形にな
って、高性能化が達成されないことになる。また、特に
この条件の下限を越えた場合には、広角端付近での歪曲
の負の増大を防ぐのも困難になる。
くは以下の条件式(8)を満足するのがよい。 0.8Hmax<H<1.0Hmaxにおいて、 -1.0×10-5<{ΔX2(H)/R2}・(N-N')<-1.0×10-2 ……(8)
面収差を補正するためのものである。この条件を外れる
と、望遠端付近で球面収差の高次の補正が過剰になり、
球面収差がうねった形になって、高性能化が達成されな
いことになる。第2レンズ群の非球面は、第2レンズ群
中のどのレンズに用いても構わないが、望ましくは第2
レンズ群中の正レンズに用いるのがよい。
くは以下の条件式(9)を満足するのがよい。 0.8Hmax<H<1.0Hmaxにおいて、 -1.0×10-5<{ΔX4(H)/R4}・(N-N')<-3.0×10-2 ……(9)
うサジタルフレアの補正に関するものである。この条件
を外れると、サジタルのフレアが大きくなり、高性能を
達成することが困難になる。第4レンズ群の非球面は、
第4レンズ群中のどのレンズに用いても構わないが、望
ましくは第4レンズ群中の正レンズに用いるのがよい。
示す。但し、各実施例において、ri(i=1,2,3,...)は物
体側から数えてi番目の面の曲率半径、di(i=1,2,3,...)
は物体側から数えてi番目の軸上面間隔を示し、Ni(i=1,
2,3,...),νi(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の
レンズのd線に対する屈折率,アッベ数を示す。また、
fは全系の焦点距離、FNOは開放Fナンバーを示す。
は非球面で構成された面であることを示し、前記非球面
の面形状(X(H))を表わす数1の式で定義するものとす
る。
1〜4に対応するレンズ構成図であり、広角端(W)での
配置を示している。各図中の矢印(m1),(m2),(m3)及び(m
4)は、それぞれ第1レンズ群(L1),第2レンズ群(L2),
第3レンズ群(L3)及び第4レンズ群(L4)の広角端(W)か
ら望遠端(T)にかけての移動を模式的に示している。
負メニスカスレンズ,両凸の正レンズ,両凹の負レンズ
及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る第1レン
ズ群(L1)と,像側に凹の負メニスカスレンズ,両凸の正
レンズ,物体側に凹の負メニスカスレンズ,両凸の正レ
ンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る第2
レンズ群(L2)と,像側に凸の正メニスカスレンズ及び2
枚の両凹の負レンズから成る第3レンズ群(L3)と,像側
に凸の正メニスカスレンズ,両凸の正レンズ及び物体側
に凹の負メニスカスレンズから成る第4レンズ群(L4)と
から構成されている。尚、第1レンズ群(L1)中の物体側
に凸の正メニスカスレンズの像側の面は非球面である。
負メニスカスレンズ,両凸の正レンズ,両凹の負レンズ
及び像側に凹の負メニスカスレンズから成る第1レンズ
群(L1)と,像側に凹の負メニスカスレンズ,両凸の正レ
ンズ,物体側に凹の負メニスカスレンズ,像側に凸の正
メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る第2レン
ズ群(L2)と,像側に凸の正メニスカスレンズ,両凹の負
レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る第
3レンズ群(L3)と,両凸の正レンズ,像側に凸の正メニ
スカスレンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから
成る第4レンズ群(L4)とから構成されている。尚、第1
レンズ群(L1)中の像側に凹の負メニスカスレンズの像側
の面,第2レンズ群(L2)中の像側の両凸の正レンズの像
側の面,第4レンズ群(L4)中の像側に凸の正メニスカス
レンズの物体側の面は非球面である。
負メニスカスレンズ,両凸の正レンズ,両凹の負レンズ
及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る第1レン
ズ群(L1)と,像側に凹の負メニスカスレンズ,両凸の正
レンズ,物体側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正
レンズから成る第2レンズ群(L2)と,像側に凸の正メニ
スカスレンズ,両凹の負レンズ及び物体側に凹の負メニ
スカスレンズから成る第3レンズ群(L3)と,両凸の正レ
ンズ,像側に凸の正メニスカスレンズ及び物体側に凹の
負メニスカスレンズから成る第4レンズ群(L4)とから構
成されている。尚、第1レンズ群(L1)中の物体側に凸の
正メニスカスレンズの像側の面,第2レンズ群(L2)中の
像側の両凸の正レンズの像側の面,第4レンズ群(L4)中
の像側に凸の正メニスカスレンズの物体側の面は非球面
である。
負メニスカスレンズ,両凸の正レンズ,両凹の負レンズ
及び像側に凹の負メニスカスレンズから成る第1レンズ
群(L1)と,像側に凹の負メニスカスレンズ,両凸の正レ
ンズ,2枚の物体側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸
の正レンズから成る第2レンズ群(L2)と,像側に凸の正
メニスカスレンズ,両凹の負レンズ及び物体側に凹の負
メニスカスレンズから成る第3レンズ群(L3)と,両凸の
正レンズ,像側に凸の正メニスカスレンズ及び物体側に
凹の負メニスカスレンズから成る第4レンズ群(L4)とか
ら構成されている。尚、第1レンズ群(L1)中の像側に凹
の負メニスカスレンズの像側の面,第2レンズ群(L2)中
の像側の両凸の正レンズの像側の面,第4レンズ群(L4)
中の像側に凸の正メニスカスレンズの物体側の面は非球
面である。
施例1〜4に対応する収差図であり、短焦点(広角)端
(W),中間焦点距離状態(M)及び長焦点(望遠)端(T)の各
々について示している。また、実線(d)はd線に対する
収差を表わし、破線(SC)は正弦条件を表わす。更に破線
(DM)と実線(DS)はメリディオナル面とサジタル面での非
点収差をそれぞれ表わしている。
て、前記Hの値に対する各非球面における条件式(1),(7)
中の{ΔX1(H)/R1}・(N-N')、条件式(2),(8)中の{ΔX2(H)
/R2}・(N-N')、条件式(3),(9)中の{ΔX4(H)/R4}・(N-N')
の値を示している。
件式(4)中のφ1/φBW,条件式(5)中のφBT/φFT及び
条件式(6)中の|(R12+R11)/(R12-R11)|を示してい
る。
ら順に、負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の屈折
力を有する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3レ
ンズ群と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4成分
から成り、前記第1レンズ群中の最も像側のレンズに非
球面を少なくとも1面有する第1のズームレンズの構
成、好ましくは、更に前記条件式(1)を満足する構成、
又は物体側から順に、短焦点側で、負の屈折力を有する
第1レンズ群と,全体として正の合成屈折力を有する第
2レンズ群,第3レンズ群及び第4レンズ群との2成分
を構成し、長焦点側で、全体として正の合成屈折力を有
する第1レンズ群及び第2レンズ群と,全体として負又
は弱い正の合成屈折力を有する第3レンズ群及び第4レ
ンズ群との2成分を構成するズームレンズであって、前
記負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の屈折力を有
する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3レンズ群
と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4群から成
り、前記第1レンズ群中の最も像側のレンズに非球面を
少なくとも1面有する第2のズームレンズの構成、ま
た、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群
と,正の屈折力を有する第2レンズ群と,負の屈折力を
有する第3レンズ群と,正の屈折力を有する第4レンズ
群との4成分から成り、前記正の屈折力を有するレンズ
群に非球面を少なくとも1面有する第3のズームレンズ
の構成、好ましくは更に前記条件式(2)又は(3)を満足す
る構成、又は物体側から順に、短焦点側で、負の屈折力
を有する第1レンズ群と,全体として正の合成屈折力を
有する第2レンズ群,第3レンズ群及び第4レンズ群と
の2成分を構成し、長焦点側で、全体として正の合成屈
折力を有する第1レンズ群及び第2レンズ群と,全体と
して負又は弱い正の合成屈折力を有する第3レンズ群及
び第4レンズ群との2成分を構成するズームレンズであ
って、前記負の屈折力を有する第1レンズ群と,正の屈
折力を有する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3
レンズ群と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4群
から成り、前記正の屈折力を有するレンズ群に非球面を
少なくとも1面有する第4のズームレンズの構成、をと
っているので、ズームレンズに非球面が効果的に用いら
れることによって、十分なバックフォーカスを確保しつ
つ、光学的に高性能化及び大口径化が図られたズームレ
ンズを実現することができる。つまり、本発明では短焦
点側の画角が75°又はそれ以上広角であると共に、ズ
ーム比が2.5〜3倍程度のズームレンズ系に非球面を
多用しているので、各群の屈折力を強くすることによっ
て生じる諸収差を効果的に補正することができるのであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】物体側から順に、負の屈折力を有し複数の
レンズから構成される第1レンズ群と,正の屈折力を有
する第2レンズ群と,負の屈折力を有する第3レンズ群
と,正の屈折力を有する第4レンズ群との4成分から成
り、前記第1レンズ群中の最も像側のレンズに以下の条
件を満足する非球面を少なくとも1面有することを特徴
とするズームレンズ; H=0.5Hmaxにおいて、 -2.0×10-3<{ΔX1(H)/R1}・(N-N')<-1.0×10-5 ここで、 H :光軸に垂直な方向の光軸からの距離 Hmax :非球面の光路有効径 ΔX1(H):第1レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れ R1 :第1レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 N :非球面の物体側媒質のd線に対する屈折率 N' :非球面の像側媒質のd線に対する屈折率 である。 - 【請求項2】物体側から順に、負の屈折力を有する第1
レンズ群と,正の屈折力を有する第2レンズ群と,負の
屈折力を有する第3レンズ群と,正の屈折力を有する第
4レンズ群との4成分から成り、前記第2レンズ群中に
以下の条件を満足する非球面を少なくとも1面有するこ
とを特徴とするズームレンズ; H=0.5Hmaxにおいて、 -1.0×10-4<{ΔX2(H)/R2}・(N-N')<-1.0×10-6 ここで、 H :光軸に垂直な方向の光軸からの距離 Hmax :非球面の光路有効径 ΔX2(H):第2レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れ R2 :第2レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 N :非球面の物体側媒質のd線に対する屈折率 N' :非球面の像側媒質のd線に対する屈折率 である。 - 【請求項3】物体側から順に、負の屈折力を有する第1
レンズ群と,正の屈折力を有する第2レンズ群と,負の
屈折力を有する第3レンズ群と,正の屈折力を有する第
4レンズ群との4成分から成り、前記第4レンズ群中の
凹面に以下の条件を満足する非球面を少なくとも1面有
することを特徴とするズームレンズ; H=0.5Hmaxにおいて、 -3.0×10-4<{ΔX4(H)/R4}・(N-N')<-1.0×10-6 ここで、 H :光軸に垂直な方向の光軸からの距離 Hmax :非球面の光路有効径 ΔX4(H):第4レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れ R4 :第4レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 N :非球面の物体側媒質のd線に対する屈折率 N' :非球面の像側媒質のd線に対する屈折率 である。 - 【請求項4】物体側から順に、負の屈折力を有する第1
レンズ群と,正の屈折力を有する第2レンズ群と,負の
屈折力を有する第3レンズ群と,正の屈折力を有する第
4レンズ群との4成分から成り、前記第4レンズ群中の
最も像側のレンズが負レンズであり、前記第4レンズ群
中に以下の条件を満足する非球面を少なくとも1面有す
ることを特徴とするズームレンズ; H=0.5Hmaxにおいて、-3.0×10 -4 <{ΔX4(H)/R4} ・ (N-N')<-1.0×10 -6 ここで、 H :光軸に垂直な方向の光軸からの距離 Hmax :非球面の光路有効径ΔX4(H) :第4レンズ群中の非球面の参照球面からのず
れR4 :第4レンズ群中の非球面の参照球面の曲率半
径 N :非球面の物体側媒質のd線に対する屈折率 N' :非球面の像側媒質のd線に対する屈折率 である。
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