JP4449114B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に1眼レフカメラなどに利用されるズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ズームレンズの屈折力配置において、負の屈折力の群が先行する、負・正・負・正方式の屈折力配置は、広角ズーム、とくに、明るい広角ズームに多く見られる構成である。そして、通常、負・正・負・正配置のズームレンズは、球面レンズのみで構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、球面系のみで構成すると、望遠側の球面収差、広角側の像面湾曲、歪曲収差の補正が困難になる。これらを補正しようとすると、第1レンズ群の負の屈折力を弱めざるを得ないため、光学系が長くなり、また、大口径比化することが困難になる。また、望遠側の球面収差のみを補正しようとすると、第1レンズ群の負の屈折力を強めざるを得なくなり、広角側の像面湾曲、歪曲収差が更に補正困難となってしまう。
【0004】
このために、上記球面レンズのみでの構成ではなく、非球面レンズを含んだ構成のズームレンズも提案されている。たとえば、特開平10−82954号公報が知られている。しかしこれは、第1レンズ群中で、非球面を1枚のみしか使用していない為、非球面の効果が少なく、第1レンズ群の大きさを大きくせざるを得なかった。
【0005】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、より高性能な大口径比の広角ズームレンズを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、物体側より順に、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レンズ群からなるズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は少なくとも2つの非球面を有し、前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズとの接合正レンズと、負レンズとからなり、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【0007】
1.0 >|f1/f2| >0.0
ただし、
f1:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズL1の焦点距離
f2:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、物体側から2番目に位置するレンズL2の焦点距離
また、物体側より順に、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ンズ群とを備え、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間、あるいは前記第3レンズ群中に開口絞りを有するズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズとの接合正レンズと、負レンズとからなり、前記第4レンズ群は少なくとも1つの非球面を有し、前記第4レンズ群中の非球面は以下の条件式(3)乃至(4)を満足することを特徴とするズームレンズを構成する。
(3) 0.4 < (LaaT/LaiT)/(LaaW/LaiW)≦ 1.0
(4) 1.65 < ns
ただし、
LaiW:広角端における前記開口絞りから像面までの距離
LaiT:望遠端における前記開口絞りから像面までの距離
LaaW:広角端における前記開口絞りから前記第4レンズ群中の非球面までの光軸上の距離
LaaT:望遠端における前記開口絞りから前記第4レンズ群中の非球面までの光軸上の距離
ns:前記第4レンズ群中の非球面を有するレンズを構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率
また、物体側より順に、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レンズ群を備えたズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は少なくとも2つの非球面を有し、前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズと負レンズとの3枚の接合で全体として正の屈折力を有するレンズとからなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズを構成する。
1.0 >|f1/f2|>0.0
ただし、
f1:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズL1の焦点距離
f2:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、物体側から2番目に位置するレンズL2の焦点距離
また、物体側より順に、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ンズ群とを備え、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間、あるいは前記第3レンズ群中に開口絞りを有するズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズと負レンズとの3枚の接合で全体として正の屈折力を有するレンズとからなり、前記第4レンズ群は少なくとも1つの非球面を有し、前記第4レンズ群中の非球面は上記条件式(3)乃至(4)を満足することを特徴とするズームレンズを構成する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明のような、物体側より順に、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ンズ群と、正の屈折力を有する第4ンズ群を備えたズームレンズにおいて、負・正・負・正方式のズームレンズにおいて、第1レンズ群中に少なくとも2枚の非球面を配置することは、広角側の像面湾曲及び歪曲収差の補正を容易にし、さらに、非球面を1面のみとするより、1面あたりの非球面量を小さくすることが出来るので、製造上必要なコストを小さくすることが出来る。
【0009】
そしてさらに、広角側の像面湾曲、及び歪曲収差を良好に補正するために、条件式(1)を満足することが必要である。この条件式は、第1レンズ群中の、非球面を有する複数のレンズのうち、最も物体側に位置する二つのレンズの屈折力のバランスを規定するもので、これらのレンズの焦点距離の比を表わしている。
即ち、条件式(1)式は、レンズL1がレンズL2より強い屈折力を持ち、また、レンズL2の屈折力が0でないことを示す。この条件式を満足することは、広角側の周辺光の、光軸からの高さが最も大きな第1レンズ群のうち、より物体側に位置するレンズ成分に非球面を導入し、かつ、その屈折力を大きくすることを意味し、各収差を良好に補正することが可能であって、特に、広角側の像面湾曲、歪曲収差を有効に補正することができる。また、第1レンズ群中に少なくとも2面の非球面を配置することにより、1面では非球面量が大きく製造が困難な非球面になってしまうような場合でも、二面の非球面に負荷が分散され、製造が容易になり、さらに、広角端から望遠端まで良好な収差補正が可能となる。
【0010】
次にレンズL1及びL2は、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
(2) 0.9< n1/n2 <1.1
ただし、
n1:前記レンズL1を構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率
n2:前記レンズL2を構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率
条件式(2)は、レンズL1及びL2を構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率の比を表わす。この条件式(2)を満足することにより、非球面を有するレンズL1及びL2の屈折率の差が少なくなり、2枚のレンズの間に不必要な色消し効果を発生させず、非球面形状により各色ごとの収差補正のみを行うことができる。
【0011】
次に、第2レンズ群は前群と後群とに分割され、また、そのうち前群を動かすことにより合焦を行うことが望ましい。
負・正・負・正方式のズームレンズの場合、合焦方式としては、前玉繰り出し方式、1群分割合焦方式などが知られている。しかし、第1レンズ群の屈折力が負のズームレンズの場合、第1レンズ群のレンズ径が大きくなるため、第1レンズ群を駆動する方式であると、大きな合焦群を動かさなければならず、駆動系への負荷が大きくなってしまう。また、第2レンズ群全体を動かして合焦を行う方式でも、第1レンズ群を駆動する方式よりも負荷が小さいとはいえ十分ではない。第2レンズ群の1部を動かして合焦をおこなうことは、駆動系への付加が少なく、合焦の高速化に非常に有利である。さらに、第2レンズ群の前群を合焦群とすることで、特に合焦に伴う球面収差の変動を小さく押さえることができる。
【0012】
次に、第2レンズ群の前群は、少なくとも1つの接合正レンズを有することが望ましい。合焦群である、第2レンズ群の前群に接合レンズを有することは、合焦に際しての色収差の変動を小さくすることが出来る。
次に、第4レンズ群は少なくとも1つの非球面を有し、前記第4レンズ群中の非球面は、条件式(3)乃至(4)を満足することが必要である。
【0013】
第4レンズ群に非球面を有すると、広角端から望遠端の像面湾曲およびコマ収差を良好に補正できる。そして条件式(3)は、第1図に示すとおり、第4レンズ群における非球面の位置を規定する条件式である。条件式(3)の値が上限値を上回ると、同じ像高の光線が第4レンズ群中の非球面を通過する高さが、広角端よりも望遠端のほうが高くなってしまうため、中心部と周辺部とで非球面量の異なる非球面では、広角端でのコマ収差の補正が不十分となってしまう。また、下限値を下回ると、反対に望遠端における周辺光の高さが非球面レンズの中心に近くなるため、望遠端の収差補正、特に像面湾曲の補正が不十分になってしまう。従って、条件式(3)の範囲に非球面を配することで、広角端から望遠端まで、良好な収差補正を行うことができる。
【0014】
さらに、条件式(4)を満たすガラスを非球面レンズに使用することにより、曲率半径の絶対値を小さくすることなく、偏心等の影響を小さくし、かつ、製造が容易な非球面形状とすることができる。
次に、本発明では、第4レンズ群中に、少なくとも一つの接合正レンズを有することが望ましい。このような構成により、広角端から望遠端への変倍にともなう色収差の変動を小さく押さえることが可能になる。
【0015】
以下に、本発明にかかるズームレンズの実施例について説明する。
図2に、本発明の実施例1の広角端における構成図を示す。
実施例1は、物体側から順に、第1面にガラスモールドによる非球面を有する負レンズと、ガラスレンズの球面上に樹脂の薄層で非球面形状を形成した非球面を有する正レンズと、負レンズと、正レンズとからなる第1レンズ群G1と、正レンズと負レンズとの接合正レンズから成る第2レンズ群前群G2Fと、正レンズから成る第2レンズ群後群G2Rと、負レンズと正レンズとの接合負レンズとからなる第3レンズ群G3と、正レンズと、負レンズと正レンズとの接合正レンズと、第1面にガラスモールドによる非球面を有する負レンズとからなる第4レンズ群G4とによって構成される。
【0016】
そして、広角端から望遠端へのズーミングに伴い、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増加し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が減少するように各レンズ群が移動する。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に配置された可変絞りSは、変倍に伴って第3レンズ群G3と1体に移動する。
【0017】
また、合焦に際しては、無限遠から至近距離へ合焦する際は、第2レンズ群前群G2Fと第2レンズ群後群G2Rの間隔が減少するように前群が移動する。
表1に本発明の実施例1の諸元を示す。表中のrは曲率半径、Dはレンズ中心厚および空気間隔、nはd線(588nm)での屈折率、νはアッベ数、Fは焦点距離、F.NOはFナンバー、Bfはバックフォーカスである。また、面番号の左に付けられた*は、その面が非球面であることを表わす。
【0018】
第1レンズ群中の最も物体側のレンズの、物体側のレンズ面は非球面であり、その形状は以下の式で表わされる。
X=(Y2/R)/(1+(1−κ・Y2/R2)1/2)+C3・Y3
+C4・Y4+C5・Y5+C6・Y6+C7・Y7+C8・Y8
+C9・Y9+C10・Y10
また、第1レンズ群中の物体側から2番目のレンズの物体側の面、および第4レンズ群中の最も像側に位置するレンズの物体側の面は非球面であり、以下の式で表わされる。
【0019】
X=(Y2/R)/(1+(1−κ・Y2/R2)1/2)+C4・Y4
+C6・Y6+C8・Y8+C10・Y10
このとき、Xは非球面の、基準面からの光軸方向の変位量、Yは光軸からの高さ、Rは非球面の近軸曲率半径、κは円錐係数、Cnはn次の非球面係数をあらわす。
【0020】
【表1】
次に、図7に本発明の実施例2の広角端における構成図を示す。
【0021】
実施例2は、物体側から順に、第1面にガラスモールドによる非球面を有する負レンズと、ガラスレンズの球面上に樹脂の薄層で非球面形状を形成した非球面を有する負レンズと、正レンズとからなる第1レンズ群G1、負レンズと正レンズとの接合正レンズから成る第2レンズ群前群G2F、正レンズから成る第2レンズ群後群G2R、負正の接合負レンズからなる第3レンズ群G3、正レンズと、負レンズと正レンズと像側に非球面を有する負レンズとの3枚の接合で全体として正の屈折力を有するレンズとからなる第4レンズ群とによって構成される。変倍による群の移動や、合焦動作は実施例1と同様である。
【0022】
表2に、本発明の実施例2の諸元を示す。各種表記は表1と同様である。
【0023】
【表2】
また、図3乃至図4に、本発明の実施例1の無限距離での広角端と望遠端の収差図を、図5乃至図6に、本発明の実施例1の至近距離での広角端と望遠端の収差図を、図8乃至図9に、本発明の実施例2の無限距離での広角端と望遠端の収差図を、図10乃至図11に、本発明の実施例2の至近距離での広角端と望遠端の収差図をそれぞれ示す。各収差図中のd、g、は、d線及びg線(436nm)における収差であることを示し、非点収差図中の点線は、メリディオナル像面を、実線はサジタル像面を示す。また、歪曲収差図は、d線の歪曲収差を示す。
【0024】
これらの収差図によれば、各実施例とも、広角端から望遠端まで、また無限遠から至近距離にいたるまで、各収差が良好に補正されていることがわかる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1レンズ群中の最適な位置に、最適な形状の非球面を配置することにより、広角端から望遠端まで、良好な性能を有するズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】条件式(3)に関する、実施例1の開口絞りから像面までの拡大図
【図2】実施例1の広角端におけるレンズ構成図。
【図3】実施例1の無限遠の広角端における収差図。
【図4】実施例1の無限遠の望遠端における収差図。
【図5】実施例1の至近距離の広角端における収差図。
【図6】実施例1の至近距離の望遠端における収差図。
【図7】実施例2の広角端におけるレンズ構成図。
【図8】実施例2の無限遠の広角端における収差図。
【図9】実施例2の無限遠の望遠端における収差図。
【図10】実施例2の至近距離の広角端における収差図。
【図11】実施例2の至近距離の望遠端における収差図。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G2F 第2レンズ群前群
G2R 第2レンズ群後群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
S 開口絞り
Claims (11)
- 物体側より順に、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レンズ群からなるズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は少なくとも2つの非球面を有し、
前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズとの接合正レンズと、負レンズとからなり、
以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.0 >|f1/f2|>0.0
ただし、
f1:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズL1の焦点距離
f2:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、物体側から2番目に位置するレンズL2の焦点距離 - 物体側より順に、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レンズ群からなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間、あるいは前記第3レンズ群中に開口絞りを有するズームレンズにおいて、
前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズとの接合正レンズと、負レンズとからなり、前記第4レンズ群は少なくとも1つの非球面を有し、
前記第4レンズ群中の非球面は以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.4<(LaaT/LaiT)/(LaaW/LaiW)≦1.0
1.65<ns
ただし、
LaiW:広角端における前記開口絞りから像面までの距離
LaiT:望遠端における前記開口絞りから像面までの距離
LaaW:広角端における前記開口絞りから前記第4レンズ群中の非球面までの光軸上の距離
LaaT:望遠端における前記開口絞りから前記第4レンズ群中の非球面までの光軸上の距離
ns:前記第4レンズ群中の非球面を有するレンズを構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率 - 物体側より順に、第1面にガラスモールドによる非球面を有する負レンズと、ガラスレンズの球面上に樹脂で非球面形状を形成した非球面を有する正レンズと、負レンズと、正レンズとからなる前記第1レンズ群と、正レンズと負レンズとの接合正レンズからなる前記第2レンズ群の前群と、正レンズからなる前記第2レンズ群の後群と、負レンズと正レンズとの接合負レンズからなる前記第3レンズ群と、正レンズと、負レンズと正レンズとの接合正レンズと、第1面にガラスモールドによる非球面を有する負レンズとからなる前記第4レンズ群とからなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のズームレンズ。
- 物体側より順に、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レンズ群からなるズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は少なくとも2つの非球面を有し、
前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズと負レンズとの3枚の接合で全体として正の屈折力を有するレンズとからなり、
以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.0 >|f1/f2|>0.0
ただし、
f1:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズL1の焦点距離
f2:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、物体側から2番目に位置するレンズL2の焦点距離 - 物体側より順に、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レンズ群からなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間、あるいは前記第3レンズ群中に開口絞りを有するズームレンズにおいて、
前記第4レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと正レンズと負レンズとの3枚の接合で全体として正の屈折力を有するレンズとからなり、前記第4レンズ群は少なくとも1つの非球面を有し、
前記第4レンズ群中の非球面は以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
0.4<(LaaT/LaiT)/(LaaW/LaiW)≦1.0
1.65<ns
ただし、
LaiW:広角端における前記開口絞りから像面までの距離
LaiT:望遠端における前記開口絞りから像面までの距離
LaaW:広角端における前記開口絞りから前記第4レンズ群中の非球面までの光軸上の距離
LaaT:望遠端における前記開口絞りから前記第4レンズ群中の非球面までの光軸上の距離
ns:前記第4レンズ群中の非球面を有するレンズを構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率 - 物体側より順に、第1面にガラスモールドによる非球面を有する負レンズと、ガラスレンズの球面上に樹脂で非球面形状を形成した非球面を有する負レンズと、正レンズとからなる前記第1レンズ群と、負レンズと正レンズとの接合正レンズからなる前記第2レンズ群の前群と、正レンズからなる前記第2レンズ群の後群と、負正の接合負レンズからなる前記第3レンズ群と、正レンズと、負レンズと正レンズと像側に非球面を有する負レンズとの3枚の接合で全体として正の屈折力を有するレンズとからなる前記第4レンズ群とからなることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群は少なくとも2つの非球面を有し、
前記第1レンズ群は、非球面を有するレンズのうち最も物体側に位置するレンズL1と、非球面を有するレンズのうち物体側から2番目に位置するレンズL2とを有し、
前記レンズL1及びL2が、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のズームレンズ。
0.9< n1/n2 <1.1
n1:前記レンズL1を構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率
n2:前記レンズL2を構成するガラスの、d線(588nm)における屈折率 - 前記第2レンズ群は、前群と後群とによって構成され、前記第2レンズ群前群を動かすことにより合焦を行うことを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群前群が、少なくとも1つの接合正レンズを有することを特徴とする請求項8に記載のズームレンズ。
- 広角端から望遠端へのズーミングに伴い、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が増加し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少するように各レンズ群が移動することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群は少なくとも2つの非球面を有し、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のズームレンズ。
0.0438≧|f1/f2|>0.0
ただし、
f1:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、最も物体側に位置するレンズL1の焦点距離
f2:前記第1レンズ群中の、非球面を有するレンズのうち、物体側から2番目に位置するレンズL2の焦点距離
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