JP3790838B2

JP3790838B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3790838B2
Application number: JP35070395A
Authority: JP
Inventors: 敦史芝山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: JPH09152551A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一眼レフカメラ用のズームレンズに関し、特に、全ズーム位置で、無限遠から極近接距離までのフォーカシングが可能なズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、無限遠から撮影倍率−１倍程度の極近接距離までのフォーカシングが可能ないわゆるマクロレンズが、一眼レフカメラ用に提供されている。
また、ズームレンズにおいてもマクロ機構と称して、通常の最短撮影距離よりも短い距離で撮影できる機能を付加したズームレンズが、提供されている。
あるいは、最短撮影距離を短縮する目的で、撮影レンズの物体側に装着するクローズアップレンズが提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマクロレンズはいずれも単焦点レンズであり、撮影倍率を変化させるには、被写体とカメラとの距離を変化させ、同時に焦点合わせの操作が必要であった。このため、三脚を利用して近距離物体を撮影する際の構図の変更は煩雑であった。
また、ズームレンズのマクロ機構の大部分は、広角端（いわゆるワイドマクロ）または望遠端（いわゆるテレマクロ）のいずれか一方でのみ利用でき、マクロ撮影時のズーミングが行えないため、操作性は単焦点のマクロレンズ同様かそれ以下であった。そのうえ、最大撮影倍率は−０．３倍程度であり、より大きく撮影したいという要求には不十分であった。
【０００４】
一部のズームレンズのマクロ機構においては、全ズーム位置で近接撮影できるもの（いわゆる全域マクロ）もあるが、最大撮影倍率は−０．２５倍程度であり、より大きく撮影したいという要求には不十分であった。
また、クローズアップレンズ等のアクセサリーを用いる場合には、遠距離撮影時と近距離撮影時とで、アクセサリーの着脱が必要であり、煩雑であった。
【０００５】
そこで、本発明においては、無限遠から最短撮影距離までのいずれの撮影距離においてもズーミングが可能で、かつ、いずれの撮影距離でズーミングを行っても焦点位置のずれがなく、さらに、−１倍程度の最大撮影倍率が得られ、２倍程度以上のズーム比を有し、すべての撮影状態で良好な結像性能と十分な周辺光量を有し、一眼レフカメラ用に適した極近接撮影可能なズームレンズの提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ズームレンズのフォーカシング方法には、第１レンズ群を移動させる方式の他、インナーフォーカス方式や、リアーフォーカス方式がある。しかしながら、インナーフォーカス方式や、リアーフォーカス方式の場合には、近距離にフォーカシングを行った状態でズーミングを行うと焦点位置がずれるという問題点がある。さらに、フォーカシングレンズが移動するための空間を光路中に設ける必要があり、極近接撮影を行うため、フォーカシングレンズの移動量が大きい場合には、ズームレンズの大型化を免れない。
また、第１レンズ群を移動させるフォーカシング方式の場合でも、第１レンズ群の屈折力が正の場合と負の場合がある。
【０００７】
第１レンズ群の屈折力が正の場合には、図１（ａ）に示すように、軸外主光線（絞りの中心を通過する光線）が第１レンズ群に入射する角度よりも、射出する角度の方が大きくなる。したがってフォーカシングのために第１レンズ群を物体方向に移動させた場合には、第１レンズ群の必要有効径は著しく増大する。
他方、第１レンズ群の屈折力が負の場合には、図１（ｂ）に示すように、軸外主光線が第１レンズ群に入射する角度よりも、射出する角度の方が小さくなる。したがってフォーカシングのために第１レンズ群を物体方向に移動させた場合でも、第１レンズ群の必要有効径はそれほど増大しない。
このため、極近接撮影を行うために第１レンズ群の移動量が大きくなる場合には、第１レンズ群の屈折力を負とするのが好ましい。
【０００８】
しかしながら、第１レンズ群の屈折力が負のズームレンズの場合には、ズームレンズの焦点距離に対して全長が大きくなりやすく、焦点距離の長いズームレンズに用いると全長が一層大きくなるから実用的ではない。
また、本発明の目的とする等倍撮影を行う場合には、ワーキングディスタンス（被写体からズームレンズ先端までの距離）が大きい方が実用上有利である。ワーキングディスタンスを十分に確保するためには、ズームレンズの焦点距離が長い方が望ましい。
【０００９】
そこで、本発明の極近接撮影可能なズームレンズにおいては、図１（ｃ）に示すように、第１レンズ群の屈折力を正として、全長の小型化とワーキングディスタンスの確保との両立を図り、さらに、第１レンズ群を負の第１−１レンズ群と正の第１−２レンズ群とから構成し、負の第１−１レンズ群のみを物体方向に移動させてフォーカシングする構成とした。
【００１０】
またズーミングに際して、第１レンズ群が移動するズームレンズと、移動しないズームレンズがあるが、ズーミング時に第１レンズ群が移動するズームレンズでは、極近接撮影時にズーミングを行うと、被写体からズームレンズの先端までの距離が変化し、焦点距離のずれが生じる。そこで、本発明の極近接撮影可能なズームレンズにおいては、第１レンズ群をズーミング時には固定である構成とした。
【００１１】
本発明は、上記の特徴を有する第１レンズ群を用いることにより、比較的長い焦点距離を得るのに適したズームレンズを実現したものである。すなわち本発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、第１レンズ群は物体側から順に、負の屈折力を有する第１−１レンズ群と、正の屈折力を有する第１−２レンズ群とを有し、広角端から望遠端へのズーミングは、第１レンズ群を固定した状態で、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を拡大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を縮小することによって行い、第３レンズ群の望遠端における位置は、広角端における位置よりも物体側に位置し、無限遠から近距離へのフォーカシングは、第１−１レンズ群を物体方向に移動することによって行い、且つ、
ｆW：広角端において無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ1：無限遠物体に合焦した状態での第１レンズ群の焦点距離
としたとき、
０．５＜ｆ1／ｆW＜２．０ ‥‥（１）
なる条件式を満足するズームレンズである。
【００１２】
条件式（１）は、無限遠物体に合焦した状態での、第１レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示す。条件式（１）の上限を越えると、ズームレンズの全長の大型化を招く。反対に、条件式（１）の下限を越えると、第１レンズ群を負の第１−１レンズ群と正の第１−２レンズ群に分割する際の、第１−２レンズ群の正の屈折力が大きくなり、第１−２レンズ群で発生する球面収差、色収差が増大し、好ましくない。
【００１３】
本発明においては、
ｆ_1-1：第１−１レンズ群の焦点距離
としたとき、
０．５＜｜ｆ_1-1／ｆ_W｜＜２．０ ‥‥（２）
なる条件式を満足することが好ましい。
条件式（２）は、第１−１レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示す。条件式（２）の上限を越えると、フォーカシングに必要な第１−１レンズ群の移動量が大きくなり、ズームレンズ全長が大型化する。反対に、条件式（２）の下限を越えると、第１−１レンズ群の負の屈折力が大きくなるとともに、第１−２レンズ群の正の屈折力が大きくなり、球面収差、色収差をはじめとする諸収差の補正が困難となり、さらに、フォーカシングに際しての収差の変動も増大する。
【００１４】
また本発明においては、
ｆ_1-2：第１−２レンズ群の焦点距離
としたとき、
０．２５＜ｆ_1-2／ｆ_W＜１．５ ‥‥（３）
なる条件式を満足することが好ましい。
条件式（３）は、第１−２レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示す。条件式（３）の上限を越えると、ズームレンズ全長の大型化を招く。反対に、条件式（３）の下限を越えると、第１−２レンズ群の正の屈折力が大きくなり、球面収差、色収差の補正が困難となる。
【００１５】
また本発明においては、
Ｚ₂＝β_2T／β_2W
Ｚ₃＝β_3T／β_3W
β_2T：望遠端における第２レンズ群の結像倍率
β_2W：広角端における第２レンズ群の結像倍率
β_3T：望遠端における第３レンズ群の結像倍率
β_3W：広角端における第３レンズ群の結像倍率
としたとき、
０．６＜Ｚ₂／Ｚ₃＜２．０ ‥‥（４）
なる条件式を満足することが好ましい。
条件式（４）は、第２レンズ群と第３レンズ群が負担する倍率変化の比の適切な範囲を示す。条件式（４）の上限を越えると、第２レンズ群の負担する変倍作用が大きくなり、ズーミングに際しての諸収差の変動が増大する。反対に、条件式（４）の下限を越えると、第３レンズ群の負担する変倍作用が大きくなり、ズーミングに際してズームレンズの全長を一定とするのが困難となるとともに、望遠端でのＦナンバーを明るくするのが困難となる。
【００１６】
また本発明においては、
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
としたとき、
０．２５＜｜ｆ₂／ｆ₁｜＜０．７ ‥‥（５）
なる条件式を満足することが好ましい。
条件式（５）は、第２レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示す。条件式（５）の下限を越えると、第２レンズ群の屈折力が大きくなり、ズーミングに際しての諸収差の変動が増大する。反対に、条件式（５）の上限を越えると、第２レンズ群での変倍効果が小さくなり、高いズーム比を得るのが困難となる。
【００１７】
また本発明においては、ズーミングに際して第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が縮小しさえすれば、第３レンズ群自体は固定であっても、物体側あるいは像側に移動するものであってもよい。但し第３レンズ群を移動可能に配置し、且つ望遠端における位置が広角端における位置よりも物体側に位置するように移動することが、第２レンズ群と第３レンズ群が負担する倍率変化の比を適切にするのに好ましい。
なお、第２レンズ群中、または、第３レンズ群中に、ズーミングに際して可変となる間隔を設けて、ズーミングに際しての収差変動をより良好に補正してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。図２、図９及び図１６は、それぞれ実施例１、２及び３のレンズ構成図を示す。各実施例とも、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₂と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₃とを有し、第１レンズ群Ｇ₁は物体側から順に、負の屈折力を有する第１−１レンズ群Ｇ_1-1と、正の屈折力を有する第１−２レンズ群Ｇ_1-2とを有する。
広角端から望遠端へのズーミングは、第１レンズ群Ｇ₁を固定した状態で、第１レンズ群Ｇ₁と第２レンズ群Ｇ₂との間隔を拡大し、第２レンズ群Ｇ₂と第３レンズ群Ｇ₃との間隔を縮小することによって行っている。また無限遠から近距離へのフォーカシングは、第１−１レンズ群Ｇ_1-1を物体方向に移動することによって行っている。
【００１９】
以下の表１、表２及び表３に、それぞれ実施例１、２及び３の諸元の値を掲げる。［全体諸元］中のｆは焦点距離、ＦはＦナンバー、２ωは画角を表す。［レンズ諸元］中、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面間隔、第４カラムνはアッベ数のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値、第５カラムｎは屈折率のｄ線に対する値、第６カラムはレンズ群番号を表す。［レンズ諸元］及び［ズーミングデータ］中、Ｂ．ｆ．はバックフォーカスを表す。［極近接撮影時ズーミングデータ］中、βは撮影倍率を表す。
また以下の表４に、各実施例について、各条件式におけるパラメータの値を示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
【表４】

【００２４】
図３、図４及び図５は、それぞれ実施例１の無限遠撮影時における広角端、中間焦点距離、及び望遠端での諸収差図を示し、図６、図７及び図８は、それぞれ実施例１の極近接撮影時における広角端、中間焦点距離、及び望遠端での諸収差図を示す。また図１０、図１１及び図１２は、それぞれ実施例２の無限遠撮影時における広角端、中間焦点距離、及び望遠端での諸収差図を示し、図１３、図１４及び図１５は、それぞれ実施例２の極近接撮影時における広角端、中間焦点距離、及び望遠端での諸収差図を示す。また図１７、図１８及び図１９は、それぞれ実施例３の無限遠撮影時における広角端、中間焦点距離、及び望遠端での諸収差図を示し、図２０、図２１及び図２２は、それぞれ実施例３の極近接撮影時における広角端、中間焦点距離、及び望遠端での諸収差図を示す。
【００２５】
各収差図において、Ｆ_NOはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇはｇ線（λ＝４３５．６ｎｍ）を示している。非点収差図において、実線はサジタル像面を、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。
各収差図から、各実施例は諸収差が良好に補正され、すぐれた結像性能を有していることが明らかである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、無限遠から最短撮影距離までのいずれの撮影距離においてもズーミングが可能で、かつ、いずれの撮影距離でズーミングを行っても焦点位置のずれがなく、さらに、等倍程度の最大撮影倍率が得られ、２倍程度以上のズーム比を有し、すべての撮影状態で良好な結像性能と十分な周辺光量を有し、一眼レフカメラ用に適したズームレンズの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用を説明するための模式図。
【図２】本発明の実施例１のレンズ構成図。
【図３】実施例１の無限遠撮影状態における広角端での諸収差図。
【図４】実施例１の無限遠撮影状態における中間焦点距離状態での諸収差図。
【図５】実施例１の無限遠撮影状態における望遠端での諸収差図。
【図６】実施例１の極近接撮影状態における広角端での諸収差図。
【図７】実施例１の極近接撮影状態における中間焦点距離状態での諸収差図。
【図８】実施例１の極近接撮影状態における望遠端での諸収差図。
【図９】本発明の実施例２のレンズ構成図。
【図１０】実施例２の無限遠撮影状態における広角端での諸収差図。
【図１１】実施例２の無限遠撮影状態における中間焦点距離状態での諸収差図。
【図１２】実施例２の無限遠撮影状態における望遠端での諸収差図。
【図１３】実施例２の極近接撮影状態における広角端での諸収差図。
【図１４】実施例２の極近接撮影状態における中間焦点距離状態での諸収差図。
【図１５】実施例２の極近接撮影状態における望遠端での諸収差図。
【図１６】本発明の実施例３のレンズ構成図。
【図１７】実施例３の無限遠撮影状態における広角端での諸収差図。
【図１８】実施例３の無限遠撮影状態における中間焦点距離状態での諸収差図。
【図１９】実施例３の無限遠撮影状態における望遠端での諸収差図。
【図２０】実施例３の極近接撮影状態における広角端での諸収差図。
【図２１】実施例３の極近接撮影状態における中間焦点距離状態での諸収差図。
【図２２】実施例３の極近接撮影状態における望遠端での諸収差図。
【符号の説明】
Ｇ₁…第１レンズ群Ｇ_1-1…第１−１レンズ群
Ｇ_1-2…第１−２レンズ群Ｇ₂…第２レンズ群
Ｇ₃…第３レンズ群Ｓ…絞り

Claims

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は物体側から順に、負の屈折力を有する第１−１レンズ群と、正の屈折力を有する第１−２レンズ群とからなり、
広角端から望遠端へのズーミングは、前記第１レンズ群を固定した状態で、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を拡大し、前記第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を縮小することによって行い、
前記第３レンズ群の望遠端における位置は、広角端における位置よりも物体側に位置し、
無限遠から近距離へのフォーカシングは、前記第１−１レンズ群を物体方向に移動することによって行い、
且つ次の条件式を満足するズームレンズ。
０．５＜ｆ1／ｆW＜２．０ ‥‥（１）
但し、ｆW：広角端において無限遠物体に合焦した状態での全系の焦点距離
ｆ1：無限遠物体に合焦した状態での前記第１レンズ群の焦点距離
である。
次の条件式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
０．５＜｜ｆ1-1／ｆW｜＜２．０ ‥‥（２）
但し、ｆ1-1：前記第１−１レンズ群の焦点距離である。
次の条件式を満足する請求項１または２に記載のズームレンズ。
０．２５＜ｆ1-2／ｆW＜１．５ ‥‥（３）
但し、ｆ1-2：前記第１−２レンズ群の焦点距離である。
次の条件式を満足する請求項１、２または３に記載のズームレンズ。
０．６＜Ｚ2／Ｚ3＜２．０ ‥‥（４）
但し、Ｚ2＝β2T／β2W
Ｚ3＝β3T／β3W
β2T：望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率
β2W：広角端における前記第２レンズ群の結像倍率
β3T：望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率
β3W：広角端における前記第３レンズ群の結像倍率
である。
次の条件式を満足する請求項１、２、３または４に記載のズームレンズ。
０．２５＜｜ｆ2／ｆ1｜＜０．７ ‥‥（５）
但し、ｆ2：前記第２レンズ群の焦点距離である。