JP3713370B2 - ズーム光学系 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真用カメラ特にレンズシャッターカメラに用いられる撮影光学系に関するもので、変倍比3を超える高変倍のズーム光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、レンズシャッターカメラ用ズーム光学系として、高変倍比でかつ小型な光学系が求められている。特に、カメラ携帯時の小型化のために、鏡枠沈胴時の鏡枠長を短くする必要がある。そのため、光学系は、レンズ構成枚数を少なくし、レンズ構成長を短くすることが有利である。
【0003】
レンズ構成枚数が少なくかつ変倍比の大きなズーム光学系の従来例として、特開平6−214157号、特開平6−214158号、特開平8−122640号、特開平9−15499号、特開平9−15500号、特開平9−101457号の各公報に記載されたズーム光学系等が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のうち、特開平6−214157号公報および特開平6−214158号公報に記載する光学系は、4群ズーム光学系で第4群が2枚以上のレンズよりなり、深い凹面を物体側に有する最終レンズの物体側にレンズを配置した構成である。そのため、第4群の入射面から射出面までの軸上距離(構成長)が長く、沈胴時の鏡枠構成長を短くするのには適さない。
【0005】
また、特開平8−122640号公報、特開平9−101457号公報に記載された光学系は、上記問題点のほかに、開口絞りが第3群中に配置されているために、広角端で60°程度の画角を有するズーム光学系では、前玉径が非常に大になり、鏡枠が大になるためカメラの小型化に反することになる。
【0006】
また、特開平9−15499号公報、特開平9−15500号公報に記載されている光学系は、負、正、正、負の4群構成のズーム光学系で、レンズ構成枚数が7枚と少ないが、開口絞りが第2群中に配置されていて第1群と比較的大きな空気間隔をおいて配置されているため前玉径が大になる。また、近距離物体への合焦を第3群を繰り出すことにより行なっており、そのため、特に望遠端での球面収差の劣化が大きく、至近距離の短縮化が難しい。それは、正の第2群を通過した収斂作用をもつ光束が第3群へ入射し、合焦により第3群を繰り出した状態では第3群の負の第1レンズを通る光線の高さが高くなり球面収差の劣化が大きく、この傾向は特に望遠端において強い。
【0007】
又、カメラの小型化の要求が強く、特にフイルム面に近いレンズは、有効光束が通過しない部分が比較的広く、このレンズ部分の処理が課題である。
【0008】
本発明は、十分な結像性能を持ち、又小型なカメラボディに対応できる光学系で、特にズーム比が3を超える高変倍比であって、沈胴時の鏡枠構成長を短くでき構成枚数の少ない小型なズーム光学系を提供するものである。
【0009】
又、本発明は、小型化の手段として前玉径の小型化、絞り径の小型化が可能なズーム光学系を提供するものである。
【0010】
又、本発明は、近距離物体への合焦の際の収差変動の少ないズーム光学系を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズの第1の構成は、正のパワー又はパワーレスの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、正のパワーの第3レンズ群と、負のパワーの第4レンズ群よりなり、第4レンズ群が物体側に凹面を有するレンズ成分(単レンズ又は接合レンズ)で構成され、開口絞りが第2レンズ群の最も物体側に配置されたレンズ成分より像側で第3レンズ群よりも物体側に配置されていることを特徴としている。
【0012】
本発明の上記ズーム光学系のように第4レンズ群を物体側に凹面を向けた一つのレンズ成分にて構成することにより、図10に示すように沈胴時に第3レンズ群が第4レンズ群の凹面内に入り込むことができる。尚図10の(A)はワイド時、(B)は沈胴時を示し、図9は従来の同様の図である。また第4レンズ群の光軸上の肉厚をこのレンズ群を空気間隔を間に設けた二つ以上のレンズにて構成した場合に比べてレンズ厚肉と空気間隔との総和のレンズ群の厚さを小さくでき、その結果、第3レンズ群をフイルム面に近づけることができ、沈胴による小型化の効果が大である。
【0013】
又、本発明は、第4レンズ群を一つのレンズ成分にて構成し、又開口絞りを第2レンズ群の最も物体側のレンズ成分よりも像側に配置しかつ第3レンズ群よりも物体側に配置してあり、これにより第4レンズ群で発生する倍率の色収差等と軸上光束の収差とを少ない構成枚数でバランスよく補正することを可能にした。つまり、開口絞りを第2レンズ群の最も物体側のレンズよりも像側に配置することにより第1レンズ群で軸上光束と軸外光束が適度に分離するとともに、第4レンズ群を通る光束の範囲が大きくなりすぎないため、第4レンズ群で発生する倍率色収差等と軸上光束の収差とを少ないレンズ枚数で補正することが可能である。又、開口絞りを第3レンズ群よりも物体側に配置することによって、第1レンズ群のレンズ径が大きくなりすぎるのを防止し、又、開口絞りの前に第2レンズ群の少なくとも一つのレンズがそして開口絞りの後ろに第3レンズ群が配置されるようになり、少ない構成枚数で主として変倍による球面収差、像面湾曲、色収差等の変動を少なくし得る。
【0014】
次に、本発明のズーム光学系の第2の構成は、物体側から順に、正のパワー又はパワーレスの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、正のパワーの第3レンズ群と、負のパワーの第4レンズ群とよりなり、開口絞りが第2レンズ群の最も物体側のレンズから第3レンズ群の物体側の面までの間に配置され、下記条件(1)を満足することを特徴とする。
(1) 0.10≦E(W)/f(W)≦0.30
ただし、E(W)は広角端での光学系の第1面の面頂から入射瞳位置までの距離、f(W)は広角端での全体の焦点距離である。
【0015】
条件(1)の上限の0.30を超えると、光学系の前玉径が増大しカメラの小型化に反すると共にカメラのレイアウト、デザインにも悪影響を与える。又条件(1)の下限の0.10を超えると周辺光束の諸収差の劣化が大になり、後玉径が大になる。
【0016】
又、条件(1)の代りに下記条件(1−1)を満足するようにすれば、前玉径を一層小にできるので望ましい。
(1−1) 0.10≦E(W)/f(W)≦0.24
【0017】
又、本発明の光学系の第2の構成で、ズーミングに際して開口絞りを第2レンズ群と一体に移動させるようにすれば、メカ構成上第2レンズ群と開口絞りの間隔を狭くすることができる。
【0018】
本発明の第1、第2の構成の光学系において、第2レンズ群と第3レンズ群とを物体側へ繰り出すことにより近距離物体へのフォーカシングを行なうことが望ましい。
【0019】
つまり、物体側より順に、正のパワー又はパワーレスの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、正のパワーの第3レンズ群と、負のパワーの第4レンズ群とよりなり、第2レンズ群と第3レンズ群を物体側へ繰り出すことにより近距離物点へ合焦することを特徴としている。
【0020】
通常、フォーカシングは、単一のレンズ群を移動させて行なうことがレンズ移動機構等のメカ機構上有利である。
【0021】
本発明のズーム光学系も、第3レンズ群のみを繰り出すことによってフォーカシングを行なうことができるが、近年の撮影範囲の拡張への要望を満足し得る光学系で、特に少ないレンズ枚数で十分満足のいく光学性能を有する光学系を実現することは難しい。特に、望遠端で撮影倍率1/4 の光学系は、球面収差の劣化が著しいために困難である。
【0022】
図8は、後に示す本発明の実施例2の光学系において、第3レンズ群を繰り出すことにより60cmの至近距離に合焦した時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差状況を示す。この収差曲線図からわかるように、球面収差、非点収差が劣化している。これは、第2レンズ群を通過した収斂作用をもつ光束が第3レンズ群に入射し、この第3レンズ群をフォーカシングのため繰り出すことによりこの第3レンズ群の第1負レンズを通過する光線の光線高が高くなり大きなプラスの球面収差が発生する。この傾向は望遠端において特に強い。
【0023】
本発明のズーム光学系においては、前述のように第2レンズ群と第3レンズ群とを夫々移動させることにより、少ない移動量によりピント合わせが可能になる。そのためフォーカシングの際のレンズ群の移動によるレンズを通る光線の高さの変動が少なく、したがって収差変動を押さえることができる。又フォーカシングの移動量が少ないため鏡枠構造を含めて小型化が可能である。
【0024】
この場合、第2レンズ群と第3レンズ群とを一体に移動させてフォーカシングを行なえば鏡枠システム上望ましい。
【0025】
本発明の第3のズーム光学系は、開口絞りが第2レンズ群と第3レンズ群との間に配置されていて、ズーミングの際に開口絞りが第2レンズ群との間隔を広げながら各レンズ群と独立して物体側へ移動することを特徴とする。即ち本発明のズーム光学系は、物体側から順に、正のパワー又はパワーレスの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、正のパワーの第3レンズ群と、負のパワーの第4レンズ群とよりなり、開口絞りが第2レンズ群と第3レンズ群との間に配置され、広角端から望遠端への変倍に際して、開口絞りが第2レンズ群との間隔を広げながら独立して物体側へ移動することを特徴とする。
【0026】
本発明のような構成のズーム光学系は、望遠端で所望のFナンバーを確保しようとすると開口絞りの径が大きくなる。これは本発明の光学系が、第1レンズ群のパワーが比較的弱いためにほぼ平行に近い光束が第2レンズ群に入射するためである。このように開口絞りの径が大になると鏡枠の径が大きくなりズーミングのためのレンズの繰り出し機構や沈胴機構上好ましくない。
【0027】
又、特に望遠側では焦点距離が長くなることとシャッタースピードとの関係から、撮影時発生するぶれによる画質劣化を防ぐためにも、又ストロボ光量を少なくしてコンデンサーや電源等を含めたストロボシステムを小型にするためにも、望遠側のFナンバーを小にすることが求められる。
【0028】
本発明のズーム光学系では、開口絞りを広角時には第2レンズ群の近くに配置して軸外光束の光量(周辺光量)を確保しつつ前玉径を小さくし、望遠時には開口絞りを第2レンズ群から離れた位置に配置し、これにより第2レンズ群により収斂された光束が細くなるところに開口絞りを配置するようにし、望遠端での開口絞り径を小さくし得る。尚軸上入射光束径は、焦点距離/Fナンバーで表わされる。
【0029】
又、本発明のズーム光学系においては、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群と第4レンズ群が物体側へ移動し、これに遅れて第2レンズ群と第3レンズ群が移動し、その時、広角時に対して望遠時の第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が広くなるように構成することが望ましい。即ち、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔を変化させることにより少ない構成枚数で効率よく球面収差、像面湾曲、色収差などの収差変動の小さい光学系を設計し得る。
【0030】
又本発明の光学系において、第2レンズ群のレンズの一部を開口絞りの像側にも配置してもよいが、第2レンズ群の像側に開口絞りを配置することにより、第2レンズ群のレンズを保持する枠と絞り機構が簡単になり好ましい。
【0031】
又本発明の光学系において、第2レンズ群のレンズを開口絞り側の面が開口絞りに対して凹面を向けた構成にすれば歪曲収差又は非点収差の変動を少なくできる。特に前記のように第2レンズ群の像側に開口絞りを配置することを組合わせれば一層効果的である。
【0032】
又、本発明の光学系において、開口絞りのすぐ像側にあるレンズのレンズ面を開口絞りに対して凹面を向けることが望ましい。これにより、歪曲収差や非点収差を適度に補正することができる。特に開口絞りの像側の面が第3レンズ群の物体側の面である場合は、変倍時に第2レンズ群との間の空気間隔を変化させて収差補正を行なう場合、適度な影響力を持たせることができ、製作精度や駆動精度上も有利である。特に第2レンズ群を開口絞りの物体側に配置しその開口絞り側の面を凹面にし又第3レンズ群を開口絞りの像側に配置してその開口絞り側の面を凹面にすればより効果的である。つまり開口絞りをはさんでその物体側と像側の面がいずれも開口絞りに対して凹面を向けるようにすれば歪曲収差や非点収差を良好に補正できる。
【0033】
又本発明のズーム光学系の各構成において(前述のすべての構成の本発明ズーム光学系において)、第4レンズ群のレンズ成分中に少なくとも一つの非球面を備えることが望ましい。
【0034】
本発明のような4群ズーム光学系は、第4レンズ群にて主として変倍が行なわれるために、光学系の全長を短くするには第4レンズ群のパワーを強くすることが有効である。この第4レンズ群を一つのレンズ成分にて構成する場合、レンズ面の曲率が強くなり、像面湾曲や歪曲収差等の周辺光束の収差補正を非球面により行なうことが望ましい。
【0035】
上記の目的をもって第4レンズ群に非球面を設ける場合、周辺部にて曲率が緩くなるような形状の非球面を少なくとも一つ設けることが望ましい。
【0036】
又、第4レンズ群の負のレンズ成分を下記条件(2)を満足するような形状にすることが望ましい。
(2) −1.2≦(R1 +R2 )/(R1 −R2 )≦0.0
ただし、R1 、R2 は夫々第4レンズ群の入射面および出射面の曲率半径である。
【0037】
条件(2)において上限の0.0を超えると第4レンズ群の射出面が深くなり、最終レンズの縁がフイルム面に近づきΣDが実質上長くなる。つまり光学系の第1面から像面までの距離が長くなる。又、下限の−1.2を超えると第4レンズ群の入射面が深くなり、この面の物体側にある枠部材と第4レンズ群とが干渉するおそれがあり、レンズ群間の間隔を広くする必要性が生ずる。
【0038】
又、前記第4レンズ群の焦点距離f(4)が下記条件(3)を満足することが望ましい。
(3) 0.5<|f(4)/f(W)|≦0.9
ただしf(W)は広角端での全系の焦点距離である。
【0039】
条件(3)の上限の0.9を超えると光学系の全長が長くなり小型化の目的に反することになる。又下限の0.5を超えると、第4レンズ群のパワーが強くなりすぎて特に周辺の諸収差の補正が困難になる他、生産性が悪くなる。
【0040】
本発明の光学系の各構成において、第1レンズ群を負レンズと正レンズにて構成することが望ましい。これは、第4レンズ群にて発生する色収差を補正しかつズーム光学系として必要なパワーを持たせるための最低限のレンズ構成である。又第1レンズ群を物体側より順に、物体側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとにて構成することがより望ましい。このように第1レンズ群を構成すれば、第4レンズ群の構成を考慮して、色収差を含めた軸外収差をより効果的に補正し得る。
【0041】
又、本発明の光学系において、第1レンズ群が下記条件(4)を満足することが望ましい。
(4) |f(T)/f(1)|≦0.6
ただし、f(T)は光学系全系の望遠端での焦点距離、f(1)は第1レンズ群の焦点距離である。
【0042】
条件(4)の上限の0.6を超えると第1レンズ群のパワーが強くなりすぎて、特に望遠端付近での周辺光束の諸収差の劣化が目立ってくる。又、第2レンズ群と第3レンズ群とを一体に移動させてフォーカシングを行なう際、第1レンズ群の収斂作用が強すぎると特に望遠端付近において至近距離物体にフォーカシングを行なった時に球面収差が著しく劣化し至近距離の短縮化が困難になる。
【0043】
上記条件(4)の代りに下記条件(4−1)を満足することが一層効果的である。
(4−1) 0<f(T)/f(1)≦0.4
【0044】
本発明の光学系において、第1レンズ群は、正のパワーを持つことがより好ましい。つまり、条件(4−1)を満足することが望ましい。もし、第1レンズ群が負のパワーになると前玉径が大になりカメラが大型になり好ましくない。又上限を0.6の代りに条件(4−1)のように0.4にすればより望ましい。
【0045】
本発明の光学系において、第3レンズ群が物体側より順に、物体側に凹面をもつレンズと正レンズとにて構成し、前記正レンズを非球面レンズにすることが望ましい。つまり広角から望遠までの変倍にともなう主として第4レンズ群の軸外収差の変動をこの非球面により効果的に補正しかつ前記のように第3レンズ群の物体側の面を凹面にすることにより第2レンズ群と第3レンズ群の間隔の調整によって収差を適度に補正するために有利である。
【0046】
又、第3レンズ群の前記の正レンズをプラスチックレンズにすれば、低コスト化、軽量化できると共に非球面レンズにすることが容易である。このように第3レンズ群の軽量化によりフォーカシングのための移動メカ駆動系の負担も軽減できる。
【0047】
また第3レンズ群内での色収差、軸外収差の発生を極力押えるためには、このレンズ群を負レンズと正レンズを組合わせた構成にすることが望ましい。
【0048】
又、第4レンズ群の負レンズをプラスチックレンズにすることが望ましい。それは低コスト化、軽量化と共に、非球面レンズにすることが容易になるためである。この第4レンズ群の負レンズは、物体側に深い凹面を有すると共に大口径であるため、このレンズを非球面レンズにすると製作が非常に困難になる。そのためこのレンズをプラスチックレンズにすれば非球面レンズの製作が比較的容易になる。
【0049】
前述のように第3、第4レンズ群にプラスチックレンズを用いる場合、第3レンズ群中の少なくとも1枚の正レンズと、第4レンズ群の負レンズの両レンズをプラスチックレンズにすることが好ましい。
【0050】
このように正レンズと負レンズをペアーでプラスチックレンズにすることにより、温度あるいは湿度の変化による膨張、収縮によるピント等への影響が互いにキャンセルされ、環境変化による性能の劣化を小さくすることができる。又、低コスト、軽量化にとっても好ましい。
【0051】
又、本発明の光学系において、第2レンズ群は一つのレンズエレメントで構成することが望ましい。
【0052】
前述のように、前玉径を小さくするためには条件(1)を満足する必要がある。そのためには、第2レンズ群の構成長を出来るだけ短くすることが好ましい。またこのように第2レンズ群を1枚のレンズにて構成すれば光学系を少ないレンズ枚数にて構成するためおよびフォーカシング時のメカ駆動系への負担を軽くする(レンズ群を軽量にする)ために有利である。またレンズの形状は、物体側に凸面を向けた正レンズであることが望ましい。
【0053】
以上の理由から、第2レンズ群は物体に凸面を向けた正レンズ1枚にて構成することが望ましい。
【0054】
又、本発明のズーム光学系は、次の条件(5)を満足することが望ましい。
(5) 1.5≦β4(T)/β4(W)
ただし、β4(T),β4(W)は夫々第4レンズ群の望遠端および広角端での横倍率である。
【0055】
この条件(5)は、変倍比の高いズーム光学系を達成するための条件である。下限の1.5を超えると変倍負担が第4レンズ群から第3レンズ群に移り、変倍時の各レンズ群の移動が大になり、光学系が大型になる。
【0056】
又、本発明の光学系において、小型化を達成するためには、全体を6枚のレンズにて構成することが望ましい。即ち、光学系を第1レンズ群が2枚のレンズ、第2レンズ群が1枚のレンズ、第3レンズ群が2枚のレンズ、第4レンズ群が1枚のレンズにて構成することが、光学系を小型、低コストで高い光学性能にするために最も望ましい構成である。
【0057】
又、第4レンズ群のレンズを円形ではなく有効部分を確保した小判形にすることが好ましい。これによりカメラの小型化を達成し得る。
【0058】
光学系の最終レンズの有効部つまり必要光束が通過する範囲は、フイルムの形状の矩形に近いものであり、上下方向はフイルム面への結像光束には関与しない。したがって図11に示すようにこの結像に関与しない部分Bをカットすることによりスペースが生れ、このスペースにレンズの駆動系などの部品を配置することが可能になる。又レンズの左右方向のカットも可能である。尚図14においてAは有効部、Lはレンズである。
【0059】
又、第4レンズ群の負レンズは、非球面を有するメニスカス形状のガラス成形レンズと球面レンズを接合した構成にすることが好ましい。つまりプラスチックレンズは温度、湿度の変化による屈折率や形状の変化が大きく、ガラス基盤上に樹脂で非球面を形成する手段により非球面を形成しても、温度、湿度の変化による屈折率や形状の変化がある。
【0060】
本発明のズーム光学系の第3の構成は、物体側より順に、一つのレンズ群又はフォーカス時又は変倍時に光軸上を移動する複数のレンズ群、レンズ成分より構成されていて全体として正のパワーを持つ前群と、負のパワーを持つ後群とからなり、後群中の少なくとも一つの負レンズが非球面を有するメニスカス形状のガラス成形レンズと球面レンズとの接合レンズにて構成されている。
【0061】
前述のように、プラスチックレンズは、温度、湿度の変化による屈折率の変化や形状の変化が大きく、ガラス基盤上に樹脂にて非球面を形成した場合も、温度、湿度による屈折率や形状の変化があり、又ガラスと樹脂とでは、硬さ等の物性が大きく異なるために小判型に加工することが困難である。
【0062】
メニスカス形状のガラスの成形は比較的容易であって、又低コストであり、接合されたレンズも、温度、湿度による変化がなく、又加工も容易である。
【0063】
そのため、本発明の第3の構成では、後群に非球面を有するメニスカス形状のガラス成形レンズと球面レンズとの接合レンズを用いた。
【0064】
更に、少なくとも前記の非球面を有する接合レンズを必要な有効部を確保した小判形のレンズにすることが望ましい。
【0065】
後群のレンズの有効部(必要光束が通過する範囲)は、フイルムの形状に近く、上下方向はフイルム面への結像光束には関与しない。この関与しない部分をカットして生れたスペースにレンズの駆動系などの部品を配置することが可能になる。勿論左右方向のカットも可能である。
【0066】
前記第3の構成の光学系において、前群を非球面を有する少なくとも一つの非球面レンズを含むようにし、すべての非球面レンズをガラス成形によるレンズにすることが望ましい。これにより温度、湿度の変化による影響を受けにくい性能のよい小型な光学系になし得る。
【0067】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を下記各実施例にもとづき述べる。
【0068】
【0069】
【0070】
【0071】
ただしr1 ,r2 ,・・・ は各レンズ面の曲率半径、d1 ,d2 ,・・・ は各レンズの肉厚および空気間隔、n1 ,n2 ,・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ,ν2 ,・・・ は各レンズのアッベ数である。尚データ中の焦点距離f等の長さの単位はmmである。
【0072】
実施例1は、図1に示す通り、物体側より順に、負レンズと正レンズの2枚のレンズからなる正のパワーの第1レンズ群と、正レンズ1枚と絞りよりなる正のパワーの第2レンズ群と、負レンズと正レンズの2枚のレンズからなる正のパワーの第3レンズ群と、負レンズ1枚からなる負のパワーの第4レンズ群からなり、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔を広げながらすべてのレンズ群が物体側へ移動して広角端から望遠端へ変倍する。
【0073】
この実施例1は、第3レンズ群の正レンズと第4レンズ群の負レンズに夫々1面非球面を設けている。又第3レンズ群の正レンズと第4レンズ群の負レンズはプラスチックレンズであり、非球面レンズがプラスチックレンズであるため低コストにできる。又、正レンズと負レンズがプラスチックレンズであるので両レンズで温度、湿度の変化による変化は互いにキャンセルできる。
【0074】
実施例2は、図2に示す通りでレンズ構成および変倍時の各レンズ群の移動は実施例1と同じである。又この実施例2は、第2レンズ群と第3レンズ群を一体に繰り出すことによって近距離物体へのフォーカシングが行われる。
【0075】
実施例3は、図3に示すようにレンズ構成および変倍時のレンズ群の移動が実施例1と同じである。しかし、第3レンズ群の正レンズと第4レンズ群の負レンズがガラス非球面レンズである。したがって温度、湿度の変化による影響はない。又第4レンズ群の負レンズを非球面樹脂層を有するハイブリッドレンズにすることも可能である。
【0076】
実施例4は、図4に示す通りレンズ構成および変倍時のレンズ群の移動等は実施例1と同じである。
【0077】
この実施例4は第2レンズ群と第3レンズ群を一体に繰り出して近距離物体へのフォーカシングを行なう。
【0078】
実施例5は、物体側から順に、負レンズと正レンズの2枚のレンズからなる正の第1レンズ群と、正レンズ1枚からなる正の第2レンズ群と、負レンズと正レンズの2枚のレンズからなる正の第3レンズ群と、正のメニスカスレンズと負レンズの貼り合わせレンズからなる負の第4レンズ群で構成され、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔を広げながら各レンズ群が物体側へ移動して広角端から望遠端へ変倍を行なう。
【0079】
又、開口絞りは第2レンズ群と第3レンズ群との間に配置され広角端から望遠端の変倍中第2レンズ群との間隔を拡げながら独立して移動する。又第3レンズ群と第4レンズ群の夫々に1面非球面を用いている。
【0080】
以上の実施例にて用いられる非球面の形状は、光軸方向をx、光軸に直交する方向をyとした時、次の式にて表わされる。
ただし、kは円錐定数、E、F、G、H、I・・・は夫々4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数である。
【0081】
図6は、本発明の実施例2の無限遠物点における収差図である。又この実施例2において第2レンズ群と第3レンズ群とを一体に移動させて60cmの物点にフォーカシングした時の収差図を図7に示してある。これとこの実施例2のレンズ系で第3レンズ群のみにて60cmの物点にフォーカシングを行なった時の収差図である図8とを比べると、本発明の方法によるフォーカシングが収差変動が大幅に抑制され極めて変動の少ないフォーカシング方法であることがわかる。
【0082】
本発明は、特許請求の範囲に記載するズーム光学系のほか次の各項に記載するものもその目的を達成する光学系である。
【0083】
(1)物体側から順に、正のパワー又はパワーレスの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、正のパワーの第3レンズ群と、負のパワーの第4レンズ群とよりなり、開口絞りが第2レンズ群と第3レンズ群の間に配置され広角端から望遠端への変倍に際し、第2レンズ群との間隔を広げながら独立して物体側へ移動することを特徴とするズーム光学系。
【0084】
(2)一つのレンズ群又は変倍時およびフォーカス時に光軸上を移動する複数のレンズ群からなり全体として正のパワーの前群と負のパワーの後群とからなり、後群中に非球面を有するメニスカス形状のガラスレンズと球面レンズとを接合した負の接合レンズを含むことを特徴とするズーム光学系。
【0085】
(3)特許請求の範囲の請求項3に記載する光学系で、第2レンズ群と第3レンズ群を一体に移動させるフォーカシングを行なうことを特徴とするズーム光学系。
【0086】
(4)特許請求の範囲の請求項2に記載する光学系で、条件(1)の代りに下記条件(1−1)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(1−1) 0.10≦E(W)/f(W)≦0.24
【0087】
(5)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)又は(4)の項に記載する光学系で、広角端から望遠端への変倍の際に第1レンズ群と第4レンズ群が物体側へ移動しそれに遅れて第2レンズ群と第3レンズ群が移動し、広角時に対し望遠時の第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が広くなるように変化することを特徴とするズーム光学系。
【0088】
(6)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは(1)、(2)、(3)、(4)、又は(5)の項に記載する光学系で、第2レンズ群の像側に開口絞りが配置されていることを特徴とするズーム光学系。
【0089】
(7)前記の(6)の項に記載する光学系で、第2レンズ群の開口絞り側の面が開口絞りに対して凹の面であることを特徴とするズーム光学系。
【0090】
(8)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)又は(5)の項に記載する光学系で、第3レンズ群の開口絞りの像側のレンズ面が開口絞りに対して凹の面であることを特徴とするズーム光学系。
【0091】
(9)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(6)、(6)、(7)又は(8)の項に記載する光学系で、第4レンズ群が少なくとも1面非球面を含むことを特徴とするズーム光学系。
【0092】
(10)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)又は(9)に記載する光学系で、下記条件(2)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(2) −1.2≦(R1 +R2 )/(R1 −R2 )≦0.0
【0093】
(11)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)又は(10)の項に記載する光学系において、下記条件(3)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(3) 0.5≦|f(4)/f(W)|≦0.9
【0094】
(12)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)又は(11)の項に記載する光学系で、第1レンズ群が正レンズと負レンズとにて構成されていることを特徴とするズーム光学系。
【0095】
(13)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)又は(12)の項に記載する光学系で、下記条件(4)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(4) |f(T)/f(1)|≦0.6
【0096】
(14)前記の(13)の項に記載する光学系で、条件(4)の代りに下記条件(4−1)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(4−1) 0<f(T)/f(1)≦0.4
【0097】
(15)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)又は(14)の項に記載する光学系で、第3レンズ群が物体側より順に物体側に凹面を持つレンズと正レンズとにて構成され、前記正レンズが非球面レンズであることを特徴とするズーム光学系。
【0098】
(16)前記の(15)の項に記載する光学系で、前記正レンズがプラスチックレンズであることを特徴とするズーム光学系。
【0099】
(17)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)又は(17)の項に記載する光学系で、第2レンズ群が一つのレンズよりなることを特徴とするズーム光学系。
【0100】
(18)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、(17)又は(18)に記載する光学系で、下記条件(5)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(5) 1.5≦β4T/β4W
【0101】
(19)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)又は(19)の項に記載する光学系で、全体で六つのレンズにて構成されていることを特徴とするズーム光学系。
【0102】
(20)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)又は(19)の項に記載する光学系で、第4レンズ群の負レンズが小判形レンズであることを特徴とするズーム光学系。
【0103】
(21)特許請求の範囲の請求項1、2又は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)又は(19)の項に記載する光学系で、第4レンズ群の負レンズが非球面を有するメニスカス形状のガラス成形レンズと球面レンズとを接合した接合レンズとからなることを特徴とするズーム光学系。
【0104】
【発明の効果】
本発明のズームレンズは、従来のレンズ系よりも高変倍で小型で、前玉径の小さく良好な光学性能を有する。又収差変動が小さく最短撮影距離を短縮し得るフォーカシング方式を備えたズームレンズである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の断面図
【図2】本発明の実施例2の断面図
【図3】本発明の実施例3の断面図
【図4】本発明の実施例4の断面図
【図5】本発明の実施例5の断面図
【図6】本発明の実施例2の無限遠における収差曲線図
【図7】本発明の実施例2の近距離物体における収差曲線図
【図8】本発明の実施例2において第3レンズ群を繰り出してフォーカシングを行なった時の収差曲線図
【図9】従来例の概念図
【図10】本発明の概念図
【図11】レンズの有効部とレンズ形状の関係を示す図
Claims (17)
- 物体側から順に、正のパワー又はパワーレスの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、正のパワーの第3レンズ群と、負のパワーの第4レンズ群とよりなり、前記第4レンズ群が物体側に凹面を有し空気間隔を有さない一つのレンズ成分よりなり、開口絞りが前記第2レンズ群の最も物体側のレンズ成分よりも像側でかつ前記第3レンズ群よりも物体側に配置され、広角端から望遠端への変倍の際に第1レンズ群と第4レンズ群が物体側へ移動しそれに遅れて第2レンズ群と第3レンズ群が移動し、広角時に対し望遠時の第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が広くなるように変化し、下記条件(4)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(4) |f(T)/f(1)|≦0.6
ただし、f(T)は光学系全系の望遠端での焦点距離、f(1)は第1レンズ群の焦点距離である。 - 前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とを物体側へ繰り出すことにより近距離物体への合焦を行なうことを特徴とする請求項1に記載のズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1または2に記載する光学系で、第2レンズ群の像側に開口絞りが配置されていることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし3のいずれか1項に記載する光学系で、開口絞りが第2レンズ群の外側にあり、第2レンズ群の開口絞り側の面が開口絞りに対して凹の面であることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし4のいずれか1項に記載する光学系で、開口絞りが第3レンズ群の外側にあり、第3レンズ群の開口絞り側のレンズ面が開口絞りに対して凹の面であることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし5のいずれか1項に記載する光学系で、第4レンズ群が少なくとも1面非球面を含むことを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし6のいずれか1項に記載する光学系で、下記条件(2)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(2) −1.2≦(R1 +R2 )/(R1 −R2 )≦0.0
ただし、R1 、R2 は夫々第4レンズ群の入射面および出射面の曲率半径である。 - 特許請求の範囲の請求項1ないし7のいずれか1項に記載する光学系で、下記条件(3)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(3) 0.5≦|f(4)/f(W)|≦0.9
ただしf(W)は広角端での全系の焦点距離、f(4)は第4レンズ群の焦点距離である。 - 特許請求の範囲の請求項1ないし8のいずれか1項に記載する光学系で、第1レンズ群が正レンズと負レンズとにて構成されていることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし9のいずれか1項に記載する光学系で、条件(4)の代りに下記条件(4−1)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(4−1) 0<f(T)/f(1)≦0.4 - 特許請求の範囲の請求項1ないし10のいずれか1項に記載する光学系で、第3レンズ群が物体側より順に物体側に凹面を持つレンズと正レンズとにて構成され、前記正レンズが非球面レンズであることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項11に記載する光学系で、前記正レンズがプラスチックレンズであることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし12のいずれか1項に記載する光学系で、第2レンズ群が一つのレンズよりなることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし13のいずれか1項に記載する光学系で、下記条件(5)を満足することを特徴とするズーム光学系。
(5) 1.5≦β4(T)/β4(W)
ただし、β4(T),β4(W)は夫々第4レンズ群の望遠端および広角端での横倍率である。 - 特許請求の範囲の請求項1ないし14のいずれか1項に記載する光学系で、全体で六つのレンズにて構成されていることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし15のいずれか1項に記載する光学系で、第4レンズ群が小判形の負レンズであることを特徴とするズーム光学系。
- 特許請求の範囲の請求項1ないし15のいずれか1項に記載する光学系で、第4レンズ群が非球面を有するメニスカス形状のガラス成形レンズと球面レンズとを接合した接合負レンズとからなることを特徴とするズーム光学系。
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