JP4391639B2 - 高変倍率ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一眼レフレックスカメラやビデオカメラ等に用いられるズーム比が１０倍を越える高変倍率ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３５ミリ用写真レンズで広角端が２８ミリから始まる高変倍率ズームレンズは、高性能にしようとするとシステムが大型になり、第１群の移動量が大きくなりがちである。
【０００３】
ワイド端が２８ミリから始まる１０倍ズームシステムに関する、たとえば、特開平３−８３００５号公報で開示される光学系は、物体側から順に正、負、正、正、負の屈折力を有する５群で構成されている。この５群構成のズームレンズは正、負、正、正の４群ズームを基本構成として、最後部に発散作用の固定群を付加した構成で、第２群のパワーが弱いために各群の移動量が大きく、ワイド端のレンズ全長が長いと言う問題点を有している。
【０００４】
また物体側から順に正、負、正、負、正の屈折力を有する５群が動くズーム方式の特開平１０−１３３１０９号は、特開平３−８３００５号と、同じようにワイド端のレンズ全長が長く第１群の移動量が大きいという問題点を克服できていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、移動群数を増やすことなく４群が移動するズーム方式で、第１群の移動量が小さい、広角域を含むズーム比１０程度の高性能でコンパクトな高変倍率ズームレンズの実現にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各群のパワーを出来るだけ弱く構成するという設計の基本思想のもとに、高変倍率ズームレンズの設計に必然的な問題、すなわちワイド端でコンパクトにするとテレ端で製造誤差による収差変動が大きくなると言う矛盾を、以下の構成と条件を与えることにより統一して解決した。
【０００７】
すなわち、物体側より順に正のパワーの第１レンズ群、負パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正パワーの第４レンズ群で構成され、広角から望遠の変倍に際し第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が減少しながら第１，３，４の各群が物体方向に移動し、フオーカシングを第２レンズ群の繰り出しによって行い、
（１）６.０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７.０
（２）１.７＜ｆ１／ｆ３＜１.９
（３）１.８＜ｆ１／ｆ４＜２.２
（４）０.４５＜４Ｄ／ｆ４＜０.６５
の条件式を満足することを特徴とするシステムである。ただしｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４は第１，２，３，４群の焦点距離であり４Ｄは第４群のレンズ全長を表す。
【０００８】
【作用】
条件式（１）〜（３）は各群のパワーの関係を規定するが、これによってレンズ全長に対して相対的に第１群の移動量が小さい高変倍率ズームが実現できる。条件式（１）の上限を超えれば高倍率化に有利であるが、系の大型化を招き第１群の移動量が増大する。レンズ全長に対して第１群の移動量が相対的に大きければ、鏡筒の撓みが生じ機構的にも好ましくない。逆に下限を超えて第１群のパワーが強くなれば、高変倍率化が困難になりワイド端での高性能化が実現し難くなる。
【０００９】
条件式（２）も高性能を保ちつつ高変倍率化に欠かす事の出来ない条件である。第１群から第３群までの部分系はアフオーカルに近い状態を形成しており、条件式（２）の上限を超えるほど高変倍にし易いが、反面大型化する問題が伴い、さらに、第３群のパワーが強くなるために球面収差が補正不足になりやすい。逆に下限を超えれば球面収差の補正には有利であるが高変倍率化が困難である。本発明はさらに第３群の面を非球面にすることで球面収差の補正不足の問題を解消し高性能で高変倍率化を容易にした。
【００１０】
条件式（３）は良好な収差補正の可能性を保証し、システムをコンパクトに構成するために必要な条件である。上限を超えるほど第４群のパワーが強くなりコンパクト化するにはよいがワイド端においてバックフオーカスが不足する事態が生じることになる。また、第４群のパワーが強くなると特にワイドの周辺部の性能劣化が顕著になる。逆に下限を超えると第４群のパワーが弱くなり、軸外性能は良好にできるがシステムが大型化するので好ましくない。
【００１１】
条件式（４）の条件は条件式（３）とあいまって軸外性能を良好にするためのものである。第４群は３群までの部分系が形成する虚像を実像に結像するが、その結像倍率は縮小倍率から等倍近くまでの値をとり、４群の中で倍率変動が最も大きい。また絞りの後ろにあって軸外光束が第４群レンズの周縁を通過する特殊性がある。この特殊性に対しては第４群の各面を出来るだけ大きな曲率半径で構成する事が収差補正に有効である。本発明は第４群の構成枚数を多くするとともにレンズ全長も大きくして各面の曲率半径を大きくした。しかし、上限を超えるときは収差補正には良いが系が大型化するので好ましくなく、逆に下限を超えるときは十分な収差補正の効果を得ることができない。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の高変倍率ズームレンズの数値実施例１、数値実施例２、数値実施例３を示す。
【００１３】
図１は数値実施例１のレンズ断面図、図２は数値実施例２のレンズ断面図、図３は数値実施例３のレンズ断面図である。図１乃至図３中のＩは正の屈折力の第１レンズ群、ＩＩは負の屈折力の第２レンズ群、ＩＩＩは正の屈折力の第３レンズ群、ＩＶは正の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ３１は第３レンズ群ＩＩＩ内の両凸で前面が非球面のレンズ、Ｌ３２は第３レンズ群ＩＩＩ内の両凸の正レンズ、Ｌ３３は第３レンズ群ＩＩＩ内の負レンズにより構成される。図４は本発明の数値実施例１の広角端の収差図、図５は本発明の数値実施例１の中間域の収差図、図６は本発明の数値実施例１の望遠端の収差図、図７は本発明の数値実施例２の広角端の収差図、図８は本発明の数値実施例２の中間域の収差図、図９は本発明の数値実施例２の望遠端の収差図、図１０は本発明の数値実施例３の広角端の収差図、図１１は本発明の数値実施例３の中間域の収差図、図１２は本発明の数値実施例３の望遠端の収差図である。
【００１４】
本実施例では第２レンズ群の焦点距離を前述の如く出来るだけ長くし、この群に非球面を用いることなく良好に収差補正を行い、第２レンズ群の製造を容易にし、系全体の収差係数を小さくすることを実現した。
【００１５】
数値実施例１乃至３において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角でありｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚および空気間隔、ｎｉ，ｖｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズ屈折率とアッベ数である。非球面形状は光軸方向にｘ軸、光軸と垂直方向にｙ軸としたとき、以下の式で表わされる。
ｘ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−Ａ（ｙ２／ｒ２）｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０
但し、ｒは近軸曲率半径、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０は非球面係数、Ａは円錐係数である。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、以上のように物体側より順に正、負、正、正の屈折力を有する４群ズームレンズ群においてパワーと移動量方向を限定する事によって、広角域を含む高変倍率ズームレンズで有りながら製造誤差による収差変動の少ないレンズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図である。
【図２】本発明の数値実施例２のレンズ断面図である。
【図３】本発明の数値実施例３のレンズ断面図である。
【図４】本発明の数値実施例１の広角端の収差図である。
【図５】本発明の数値実施例１の中間域の収差図である。
【図６】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図である。
【図７】本発明の数値実施例２の広角端の収差図である。
【図８】本発明の数値実施例２の中間域の収差図である。
【図９】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図である。
【図１０】本発明の数値実施例３の広角端の収差図である。
【図１１】本発明の数値実施例３の中間域の収差図である。
【図１２】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図である。
【符号の説明】
Ｉ 正の屈折力の第１レンズ群
ＩＩ 負の屈折力の第２レンズ群
ＩＩＩ 正の屈折力の第３レンズ群
ＩＶ 正の屈折力の第４レンズ群
【発明の属する技術分野】
本発明は、一眼レフレックスカメラやビデオカメラ等に用いられるズーム比が１０倍を越える高変倍率ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３５ミリ用写真レンズで広角端が２８ミリから始まる高変倍率ズームレンズは、高性能にしようとするとシステムが大型になり、第１群の移動量が大きくなりがちである。
【０００３】
ワイド端が２８ミリから始まる１０倍ズームシステムに関する、たとえば、特開平３−８３００５号公報で開示される光学系は、物体側から順に正、負、正、正、負の屈折力を有する５群で構成されている。この５群構成のズームレンズは正、負、正、正の４群ズームを基本構成として、最後部に発散作用の固定群を付加した構成で、第２群のパワーが弱いために各群の移動量が大きく、ワイド端のレンズ全長が長いと言う問題点を有している。
【０００４】
また物体側から順に正、負、正、負、正の屈折力を有する５群が動くズーム方式の特開平１０−１３３１０９号は、特開平３−８３００５号と、同じようにワイド端のレンズ全長が長く第１群の移動量が大きいという問題点を克服できていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、移動群数を増やすことなく４群が移動するズーム方式で、第１群の移動量が小さい、広角域を含むズーム比１０程度の高性能でコンパクトな高変倍率ズームレンズの実現にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各群のパワーを出来るだけ弱く構成するという設計の基本思想のもとに、高変倍率ズームレンズの設計に必然的な問題、すなわちワイド端でコンパクトにするとテレ端で製造誤差による収差変動が大きくなると言う矛盾を、以下の構成と条件を与えることにより統一して解決した。
【０００７】
すなわち、物体側より順に正のパワーの第１レンズ群、負パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正パワーの第４レンズ群で構成され、広角から望遠の変倍に際し第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が減少しながら第１，３，４の各群が物体方向に移動し、フオーカシングを第２レンズ群の繰り出しによって行い、
（１）６.０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７.０
（２）１.７＜ｆ１／ｆ３＜１.９
（３）１.８＜ｆ１／ｆ４＜２.２
（４）０.４５＜４Ｄ／ｆ４＜０.６５
の条件式を満足することを特徴とするシステムである。ただしｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４は第１，２，３，４群の焦点距離であり４Ｄは第４群のレンズ全長を表す。
【０００８】
【作用】
条件式（１）〜（３）は各群のパワーの関係を規定するが、これによってレンズ全長に対して相対的に第１群の移動量が小さい高変倍率ズームが実現できる。条件式（１）の上限を超えれば高倍率化に有利であるが、系の大型化を招き第１群の移動量が増大する。レンズ全長に対して第１群の移動量が相対的に大きければ、鏡筒の撓みが生じ機構的にも好ましくない。逆に下限を超えて第１群のパワーが強くなれば、高変倍率化が困難になりワイド端での高性能化が実現し難くなる。
【０００９】
条件式（２）も高性能を保ちつつ高変倍率化に欠かす事の出来ない条件である。第１群から第３群までの部分系はアフオーカルに近い状態を形成しており、条件式（２）の上限を超えるほど高変倍にし易いが、反面大型化する問題が伴い、さらに、第３群のパワーが強くなるために球面収差が補正不足になりやすい。逆に下限を超えれば球面収差の補正には有利であるが高変倍率化が困難である。本発明はさらに第３群の面を非球面にすることで球面収差の補正不足の問題を解消し高性能で高変倍率化を容易にした。
【００１０】
条件式（３）は良好な収差補正の可能性を保証し、システムをコンパクトに構成するために必要な条件である。上限を超えるほど第４群のパワーが強くなりコンパクト化するにはよいがワイド端においてバックフオーカスが不足する事態が生じることになる。また、第４群のパワーが強くなると特にワイドの周辺部の性能劣化が顕著になる。逆に下限を超えると第４群のパワーが弱くなり、軸外性能は良好にできるがシステムが大型化するので好ましくない。
【００１１】
条件式（４）の条件は条件式（３）とあいまって軸外性能を良好にするためのものである。第４群は３群までの部分系が形成する虚像を実像に結像するが、その結像倍率は縮小倍率から等倍近くまでの値をとり、４群の中で倍率変動が最も大きい。また絞りの後ろにあって軸外光束が第４群レンズの周縁を通過する特殊性がある。この特殊性に対しては第４群の各面を出来るだけ大きな曲率半径で構成する事が収差補正に有効である。本発明は第４群の構成枚数を多くするとともにレンズ全長も大きくして各面の曲率半径を大きくした。しかし、上限を超えるときは収差補正には良いが系が大型化するので好ましくなく、逆に下限を超えるときは十分な収差補正の効果を得ることができない。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の高変倍率ズームレンズの数値実施例１、数値実施例２、数値実施例３を示す。
【００１３】
図１は数値実施例１のレンズ断面図、図２は数値実施例２のレンズ断面図、図３は数値実施例３のレンズ断面図である。図１乃至図３中のＩは正の屈折力の第１レンズ群、ＩＩは負の屈折力の第２レンズ群、ＩＩＩは正の屈折力の第３レンズ群、ＩＶは正の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ３１は第３レンズ群ＩＩＩ内の両凸で前面が非球面のレンズ、Ｌ３２は第３レンズ群ＩＩＩ内の両凸の正レンズ、Ｌ３３は第３レンズ群ＩＩＩ内の負レンズにより構成される。図４は本発明の数値実施例１の広角端の収差図、図５は本発明の数値実施例１の中間域の収差図、図６は本発明の数値実施例１の望遠端の収差図、図７は本発明の数値実施例２の広角端の収差図、図８は本発明の数値実施例２の中間域の収差図、図９は本発明の数値実施例２の望遠端の収差図、図１０は本発明の数値実施例３の広角端の収差図、図１１は本発明の数値実施例３の中間域の収差図、図１２は本発明の数値実施例３の望遠端の収差図である。
【００１４】
本実施例では第２レンズ群の焦点距離を前述の如く出来るだけ長くし、この群に非球面を用いることなく良好に収差補正を行い、第２レンズ群の製造を容易にし、系全体の収差係数を小さくすることを実現した。
【００１５】
数値実施例１乃至３において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角でありｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚および空気間隔、ｎｉ，ｖｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズ屈折率とアッベ数である。非球面形状は光軸方向にｘ軸、光軸と垂直方向にｙ軸としたとき、以下の式で表わされる。
ｘ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−Ａ（ｙ２／ｒ２）｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０
但し、ｒは近軸曲率半径、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０は非球面係数、Ａは円錐係数である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、以上のように物体側より順に正、負、正、正の屈折力を有する４群ズームレンズ群においてパワーと移動量方向を限定する事によって、広角域を含む高変倍率ズームレンズで有りながら製造誤差による収差変動の少ないレンズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図である。
【図２】本発明の数値実施例２のレンズ断面図である。
【図３】本発明の数値実施例３のレンズ断面図である。
【図４】本発明の数値実施例１の広角端の収差図である。
【図５】本発明の数値実施例１の中間域の収差図である。
【図６】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図である。
【図７】本発明の数値実施例２の広角端の収差図である。
【図８】本発明の数値実施例２の中間域の収差図である。
【図９】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図である。
【図１０】本発明の数値実施例３の広角端の収差図である。
【図１１】本発明の数値実施例３の中間域の収差図である。
【図１２】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図である。
【符号の説明】
Ｉ 正の屈折力の第１レンズ群
ＩＩ 負の屈折力の第２レンズ群
ＩＩＩ 正の屈折力の第３レンズ群
ＩＶ 正の屈折力の第４レンズ群
Claims (1)
- 物体側より順に第１レンズ群が正、第２レンズ群が負、第３レンズ群が正、第４レンズ群が正の屈折力を持つ４つのレンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍に際し、上記第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を拡大させ、前期第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を縮小させつつ、第１、第３、第４レンズ群が物体方向に移動し、フオーカシングは第２レンズ群をくり出して行い、以下の条件式を満足することを特徴とする高変倍率ズームレンズ。
（１）６.０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７.０
（２）１.７＜ｆ１／ｆ３＜１.９
（３）１.８＜ｆ１／ｆ４＜２.２
（４）０.４５＜４Ｄ／ｆ４＜０.６５
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
４Ｄ：第４レンズ群のレンズ全長
である。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29482399A JP4391639B2 (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 高変倍率ズームレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29482399A JP4391639B2 (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 高変倍率ズームレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001117005A JP2001117005A (ja) | 2001-04-27 |
| JP4391639B2 true JP4391639B2 (ja) | 2009-12-24 |
Family
ID=17812723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29482399A Expired - Lifetime JP4391639B2 (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 高変倍率ズームレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP4731834B2 (ja) * | 2004-06-04 | 2011-07-27 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP4628828B2 (ja) * | 2005-03-16 | 2011-02-09 | 株式会社シグマ | 高変倍率ズームレンズ |
| JP4887712B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2012-02-29 | 株式会社ニコン | ズームレンズ |
| JP5028994B2 (ja) * | 2006-12-18 | 2012-09-19 | 株式会社ニコン | ズームレンズ、撮像装置、ズームレンズの防振方法、ズームレンズの変倍方法 |
| JP5042643B2 (ja) * | 2007-01-22 | 2012-10-03 | パナソニック株式会社 | ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ |
| JP2009198800A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Sony Corp | 沈胴ズームレンズ |
| JP2011248220A (ja) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Tamron Co Ltd | 高変倍率ズームレンズ |
| JP5159843B2 (ja) * | 2010-08-27 | 2013-03-13 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP5465289B2 (ja) * | 2012-08-23 | 2014-04-09 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
-
1999
- 1999-10-18 JP JP29482399A patent/JP4391639B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001117005A (ja) | 2001-04-27 |
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