JP4686888B2 - ズームレンズ及び該レンズを備える撮影装置 - Google Patents

ズームレンズ及び該レンズを備える撮影装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負正2群ズームレンズ、または該ズームレンズに類似する非常に単純な構成、例えば負正負、負正正等の3群ズームレンズであり高変倍比を有するズームレンズであって、非常に安価な標準ズームレンズ及び該レンズを備える撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、一眼レフカメラに装備される所謂標準ズームレンズは、標準レンズに置き代わり、常用レンズとして完全に定着した感がある。従って、この種のズームレンズは常にカメラボディに装着されたまま持ち運ばれるため、小型で軽量かつ充分な結像性能を有し安価であることが必須の条件になっている。この条件を満足するには負・正2群構成のズームレンズが最適であり、従来より多数のレンズが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来より2群ズームレンズでは大口径化と高変倍比化は困難と考えられていた。特に、高変倍比を実現させるためには、所謂標準ズームレンズとして実用的な大きさと径の範囲内において、2つしかないレンズ群のパワーを極端に強める必要がある。このため、従来技術では2.8倍程度の変倍比を確保するのが限界であった。中でも小型でこのタイプのズームレンズとして最大級の変倍比2.83倍を実現したズームレンズとして、本出願と同一出願人による特開平8−334694号公報に開示されたレンズがある。
【0004】
また、従来35mmライカ版の標準ズームレンズの場合、2群ズームレンズ及び2群ズーム変形の3群ズーム(負正負・負正正ズーム等)で補えたズーム変倍領域は35〜80mm、28〜80mm等の公称2.8倍程度のものである。このため、変倍比が3倍を越える28〜105mmクラスのズームレンズは4群,5群構成のズームレンズを用いる必要があった。しかしながら、4群,5群ズームレンズは当然構成が複雑になり移動群の数も増加する。また、レンズ構成枚数も極端に多くなり13〜18枚構成が一般的であった。さらに、レンズ構成枚数が増加することによりサイズも大きくなり重量も重くなっていた。加えて、組立て時のアッセンブリ技術、コストの難易度も上がるため、最終的には全ての事項がコストアップの要因になる。したがって、従来技術では、4群,5群ズームレンズは、2群標準ズームレンズよりも安価で提供することが出来なかった。
【0005】
特開平8−334694号公報に開示されたズームレンズにおいては、小型でレンズ構成枚数も比較的少ないが、3.5倍程度の変倍比と小型化・低コスト化とを両立させるためには、更に最適なパワー配置とレンズ構成の開発が必要であった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、少ない構成枚数で、小型・小径で、約3.5倍という従来技術では類を見ないほどの高変倍比を有する負・正構成の2群ズームレンズ及び該レンズを備える撮影装置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】
上記課題を解決するために、本発明は、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レンズ群とからなり前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔を変化させることによって、変倍するズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は、物体側から順に1枚または2枚の負レンズを有する負レンズ群G1Fと正レンズ群G1Rとを有し、
前記第2レンズ群の変倍による最大移動量をX2
前記第1レンズ群全体の焦点距離をf1
前記ズームレンズ全系の広角端の焦点距離をfw
前記ズームレンズ全系の望遠端の焦点距離をftとそれぞれした時、
(1)4.5 ≦ |X2|・ft / fw 2 ≦ 15
(2)0.7 ≦ |f1 |/(fw・ft1/2 ≦ 1.3
の条件式を満足することを特徴とする高変倍比を有するズームレンズを提供する。
また、好ましい態様では、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、広角端におけるバックフォーカスをBFwとそれぞれした時、
(3)0.6 ≦ f2 / BFw ≦ 2
の条件式を満足することが望ましい。
【0007】
また、好ましい態様では、前記第2レンズ群中には、Fナンバーを決定する開口絞りが設けられ、該開口絞りよりも物体側は、少なくとも2つの正レンズを有する正レンズ群G2Fで構成され、該開口絞りよりも像面側は、少なくとも1つの負レンズを有する負レンズ群G2Rで構成されることが望ましい。
また、好ましい態様では、前記正レンズ群G 2F の焦点距離をf 2F
前記負レンズ群G 2R の焦点距離をf 2R とした時、
(4) −1 ≦ f 2F /f 2R ≦ −0.05
を満足する構成が望ましい。
また、好ましい態様では、前記正レンズ群G 2F は、正レンズと接合レンズとを有する構成が望ましい。
また、好ましい態様では、前記正レンズ群G 2F に含まれる前記接合レンズは、正レンズと、該正レンズより屈折率の高い負レンズと、を有する構成が望ましい。
また、好ましい態様では、前記負レンズ群G 2R は、像側に凹面を向けた平凹形状または物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを有する構成が望ましい。
また、好ましい態様では、前記負レンズ群G 2R に含まれる前記負レンズは、該負レンズより屈折率の低い正レンズと接合されている構成が望ましい。
【0008】
また、好ましい態様では、第1レンズ群中の中の負レンズ群G1Fは少なくとも1面の非球面を有し、
該非球面は、光軸から垂直方向の高さyにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離をS(y)、
近軸曲率半径をR、
円錐係数をκ、
n次の非球面係数をCnとそれぞれするとき、以下の非球面式で与えられ、
【0009】
【数1】
S(y)=(y2/R)/〔1+(1−κ・y2/R21/2〕+C3・|y|3+C4・y4+C5・|y|5+C6・y6+C8・y8+C10・y10+C12・y12+C14・y14
【0010】
さらに、上記円錐係数は次式、
(5)0 ≦ κ < 1
を満足することが望ましい。
また、好ましい態様では、前記非球面はガラスと樹脂との複合型非球面であることが望ましい。
また、好ましい態様では、前記負レンズ群G1Fは、1枚の負レンズからなり、前記正レンズ群G1Rは、1枚の正レンズからなることが望ましい。
また、好ましい態様では、変倍時に独立移動するフレアストッパーを有することが望ましい。
また、好ましい態様では、前記フレアストッパーは、前記第2レンズ群より像側に位置していることが望ましい。
また、本発明は、請求項1から13のいずれか一項に記載のズームレンズを備えることを特徴とする撮影装置を提供する。
また、本発明は、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レンズ群とからなるズームレンズを用い
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔を変化させ、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G1Fと正レンズ群G1Rとを配置し、
前記第2レンズ群の変倍による最大移動量をX2
前記第1レンズ群全体の焦点距離をf1
前記ズームレンズ全系の広角端の焦点距離をfw
前記ズームレンズ全系の望遠端の焦点距離をftとそれぞれした時、
(1)4.5 ≦ |X2|・ft/ fw 2 ≦ 15
(2)0.7 ≦ |f 1 |/(f w ・f t 1/2 ≦ 1.3
の条件式を満足するズームレンズの変倍方法を提供する。
また、好ましい態様では、前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G 1F と正レンズ群G 1R とからなることが望ましい。
また、好ましい態様では、前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G 1F と正レンズ群G 1R とからなることが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
まず、本発明にかかるズームレンズの基本的な構造を説明する。本発明は、負・正2群構成のズームレンズにおいて、実用的な大きさ、重量、及び外径を維持したまま、従来にないほどの高変倍比を実現させたものである。ズームレンズの構成として最小単位である負・正2群ズームレンズ系の設計において、3倍のズーム比を越え、更にズーム比約3.5倍にも達するスペックを満足させるためには、種々の条件を満足する必要がある。このうち特に重要な条件は、第1,第2群のパワー、及び第1,第2群の適切なレンズ構成である。
【0012】
ここで、特に注意が必要な点は、標準ズームレンズとして常用に耐えうる大きさ、重量を維持する点である。このため、本発明にかかるズームレンズでは、極力各レンズ群の屈折力を強めに設定している。特に、第2群は後述するようにレンズ移動量とズーム比、口径比、収差補正等を考慮しながら、最適な値に設定する必要がある。また、第1群は前玉径、収差補正、構成枚数、コストパフォーマンスを考慮しながら、最適な値に設定する必要がある。
【0013】
以下、本発明にかかるズームレンズの条件式について説明する。
条件式(1)は、前記第2レンズ群のズーミング時の移動量を広角端の焦点距離で規格化し、ズーム比(変倍比)との積によって表したものである。これは、2群ズームとしては今までにない高変倍比のズームレンズにおいて、特に良好な収差補正と実用的な大きさを実現するために必要な条件である。本条件は特定のズーム比域(スペック)に対して広角端の焦点距離で規格化した第2レンズ群の移動量の最適な範囲を示したものである。条件式(1)からわかるように、ズーム比が大きくなると、第2レンズ群の移動量の推奨範囲が小さい値の方向へシフトする。このように、本条件式は特定のズーム比域(スペック)とレンズ系の大きさのバランスを表している。
【0014】
条件式(1)の上限値を上回る場合、特定のズーム比において、第2レンズ群の移動量が著しく大きくなるので、光学系全体が巨大化する。また、望遠側のFナンバーも暗くなり、常用する標準ズームレンズとしては見劣りするものになる。さらに、無理に小型化しても、鏡筒設計が困難になり実現できなくなる。
【0015】
逆に、条件式(1)の下限値を下回る場合、特定のズーム比において、第2レンズ群の移動量が著しく小さくなる。このことは、2群ズームレンズの場合、2群のパワーが著しく強くなる事を意味する。本発明のような高変倍比を有するズームレンズの場合において、第2レンズ群に著しく強いパワーを持たせると、球面収差、コマ収差等の補正が悪化してしまう。また、ズーミングによる諸収差の変動、望遠側の下方コマ収差の悪化、上方コマ収差の過大な増加を招き、良好な収差補正が困難になる。これらの結果、高いズーム比を有する製品の設計が困難になる。
なお、条件式(1)の下限値を4.8以上に設定すると、特に望遠側の諸収差が良好に補正できる。さらに好ましくは、下限値を5.0以上に設定するとより本発明の効果を最大限に発揮できるので望ましい。
【0016】
条件式(2)は、第1レンズ群G1の適切なパワーを設定する条件である。一般に2群構成のズームレンズにおいて、第1レンズ群G1の焦点距離をf1、ズームレンズ全系の広角端の焦点距離をfw、ズームレンズ全系の望遠端の焦点距離をftとしたとき、
1=−(fw・ft1/2
を満足する時、広角端と望遠端の全長が等しくなり、変倍時の全長変化が最小になる。
【0017】
本発明のように、2群ズームレンズとしては今までにないほどの高変倍比を有し、かつ実用的な小型化、小径化及び低価格化を最大の目的とした場合、本条件から著しく逸脱することは好ましくない。
【0018】
条件式(2)の上限値を上回る場合、変倍時の全長変化が大きくなることに加えて、広角端のレンズ全長が最大となる。特に、第1レンズ群が大型化し、フィルターサイズの増加、重量の増加を引起こす。そして、本発明の目的の1つである、小型化と低コスト化を達成できなくなってしまう。
なお、条件式(2)の上限値を1.2以下に設定するとより一層の小型化と小径化が達成できる。さらに好ましくは、条件式(2)の上限値を1.1以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できるので望ましい。
【0019】
逆に、条件式(2)の下限値を下回る場合、上限値を上回る場合とは反対に望遠端のレンズ全長が最大となる。このため、上限値を上回る場合と同様に、変倍時の全長変化が大きくなり好ましくない。また、広角側の全長が最小になるため、第1レンズ群の小型化と小径化には有利になるが、本発明のように高変倍比を有するズームレンズの場合、特に広角側においては下方コマ収差や歪曲収差、望遠側では球面収差や下方コマ収差の補正が困難になり好ましくない。
なお、条件式(2)の下限値を0.8以上に設定するとより最適な収差補正が可能になる。さらに好ましくは、条件式(2)の下限値を0.9以上に設定するとより本発明の効果を最大限に発揮できるので望ましい。
【0020】
条件式(3)は第2レンズ群の焦点距離をバックフォーカスで規格化した条件である。上述したように第2レンズ群の焦点距離(屈折力)を適切に設定することは、本発明のようなスペックと大きさを達成する上で非常に重要な意味を持つ。また、バックフォーカスで規格化すれば、一眼レフカメラの使用に適する範囲における第2レンズ群の焦点距離の推奨範囲が設定できる。さらに、通常の2群ズームレンズの場合、第2レンズ群の焦点距離を短くする(すなわち屈折力を強める)とバックフォーカスは短くなるのに対し、本条件式が示す値は逆の関係を有している。このため、特に35mm判1眼レフカメラ等のように所定量のバックフォーカスが必要な光学系において、第2レンズ群の最適な焦点距離の設定が可能となる。
【0021】
条件式(3)の上限値を上回る場合、充分なバックフォーカスを確保した光学系においては、第2レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎて、光学系全体が巨大化する。また、第2レンズ群の屈折力が小さくなると言う事は、ズーミング時の移動量も増すために、望遠側のFナンバーも暗くなり、常用する標準ズームレンズとしては見劣りするものになる。さらに、同様な理由にて鏡筒設計が困難になるので好ましくない。
なお、条件式(3)の上限値を1.5以下に設定するとより一層の本発明の効果を最大限に発揮できる。
【0022】
逆に、条件式(3)の下限値を下回る場合、充分なバックフォーカスを確保した光学系においては、第2レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎて好ましくない。特に、高変倍比を有する本発明の場合、第2レンズ群に著しく強いパワーを持たせると、球面収差、コマ収差等の補正が悪化してしまう。また、ズーミングによる諸収差の変動、望遠側の下方コマ収差の悪化、望遠側の上方コマ収差の過大な増加を招き、良好な収差補正が困難になってしまう。この結果、高いズーム比を有する製品の設計が困難になる。
なお、条件式(3)の下限値を0.8以上に設定すると、特に望遠側の諸収差が良好に補正できる。さらに好ましくは、0.85以上に設定するとより本発明の効果を最大限に発揮できるので望ましい。
【0023】
また、一般的に負(凹)先行の2群ズーム、3群ズーム等の中のマスターレンズの構成は、球面系では基本的にエルノスタータイプおよび変形トリプレットタイプの正・正・負・正の構成とする事が良好な収差補正を行うための最小構成枚数であった。特に、2群ズームレンズの第2レンズ群の構成では、このタイプが小型軽量・低コストを目標にした時の最良の構成であった。
しかしながら、本発明においては、2群ズームの実用的な設計解として限界に近い仕様であるために、第2レンズ群単体の大口径化、短焦点化、テレタイプ化が必要になる。また、実用的な大きさを維持するためには主点をより物体側の位置に出す事が可能で、かつ明るいマスターレンズが最適である。したがって、軸外収差を良好に補正するために、開口絞りの位置をより像側にする構成が必要である。本発明の場合、条件式(4)に示すように絞りを境にして物体側の正レンズ群と像側の負レンズ群との屈折力配置を最適な値にする必要がある。
【0024】
条件式(4)の上限値を上回る場合、前記開口絞りより物体側の正レンズ群G2Fの焦点距離f2Fに比較して、該開口絞りよりも像面側の負レンズ群G2Rの焦点距離f2Rの絶対値が大きな値をとる事を意味する。さらに著しく上回る場合は符号が逆転する。この場合は上述のように、第2レンズ群単体での最適な量のテレ比がかからなくなり、第1レンズ群との空気間隔の確保、さらには高変倍比化が困難になる。また、無理に高変倍化を行えば、結果的に第1レンズ群を弱い屈折力で使用しなければならず、小型化、小径化が達成できない。
なお、条件式(4)の上限値を−0.1以下に設定すると高変倍化、小型化、小径化のために有利である。さらに好ましくは、条件式(4)の上限値を−0.12以下に設定すると、より本発明の効果を最大限に発揮できるので望ましい。
【0025】
逆に、条件式(4)の下限値を下回る場合、該開口絞りよりも像面側の負レンズ群G2Rの焦点距離f2Rの絶対値に比較して、前記開口絞りよりも物体側の正レンズ群G2Fの焦点距離f2Fが大きな値をとる事を意味する。したがって、第2レンズ群単体での最適な量のテレ比を越えて、著しい量のテレ比がかかる。この場合上限値を超えた時とは逆に、つなぎ間隔は確保しやすくなるが、第2レンズ群単体での画角に対しての収差補正が悪化してしまう。この結果、上方コマ収差、像面湾曲及び球面収差の補正が悪化し、好ましくない。
なお、条件式(4)の下限値を−0.8にするとより本発明の効果を最大限に発揮できる。
【0026】
また、本発明のようなスペックにおいて実用的な大きさを得る場合、第1レンズ群への非球面の導入は非常に効果が高い。特に、負レンズの凹面側を非球面化した場合、軸上無限遠光束に対する補正効果も高く、かつ、軸外光線の入射高を小さくし、併せて前玉径の小径化が可能になる。さらに、第1レンズ群を負・正2枚のレンズで構成し、その負レンズの凹面側に非球面を設定すると、1群が薄肉化できるので最も望ましく、本発明の効果を最大限に発揮できる。また、低コスト化の観点より、該非球面レンズはガラスと樹脂との複合による、いわゆる複合型非球面で構成する事が最も好ましい。さらに、この時設定した非球面は所定の非球面式で表現した時に、円錐係数κ(カッパー)を球面より外し、横長軸楕円面から放物面を基準にした非球面である事が望ましい。円錐係数κを横長軸楕円面から放物面を基準とする曲面にする事によって、比較的光軸近傍位置においても近軸球面からの変位量を大きくし、かつ外径に近い部分は更に大きな変位量が容易に設定が可能であり、非球面の各部分の微係数を極小的に変化する事が容易になるためである。かかる円錐係数の設定により、高次収差の利用や軸外と軸上収差の同一面での補正ができるので、今までにないスペックでも良好な収差補正が可能になる。さらに好ましくは、3次項、5次項の奇数次項を使用することや、12次項、14次項等の高次項を使用することにより本発明で定義する非球面の極小的な変位量を設定する自由度が増すので好ましい。
【0027】
条件式(5)は円錐係数κの値を設定する条件である。本発明の様な高変倍比と実用的な大きさ、低価格化を実現するためには1面の非球面で良好な収差補正を行う必要がある。
条件式(5)の上限値を上回る場合、κは球面から縦長軸楕円面となる。この場合、軸近傍に比較して、最大外径近傍のみが、近軸球面から極端に大きく変位する形状の曲面が基準になる。したがって、特に広角側の非常に像高の高い部分に対応する軸外収差に対して過剰な収差補正効果が発生する。このため、逆に悪影響をもたらし、良好な収差補正が困難になり好ましくない。
【0028】
逆に、条件式(5)の下限値を下回る場合、放物面を越えて、双曲面を基準にした非球面になる事を意味する。このため、レンズ周辺部分の負の屈折力が減少し、主光線が光軸からより遠いところに位置するようになる。したがって、前玉径が増し小径化に反してしまうので好ましくない。
【0029】
また、本発明の場合第2レンズ群中の開口絞りよりも物体側の正レンズ群G2Fは1枚の正レンズと接合正レンズとを有することが望ましい。そして、この接合正レンズ中の負レンズは該接合正レンズ中の正レンズよりも屈折率が高いことが望ましい。この構成により、ペッツバールサムの最適化と球面収差、色収差を良好に補正することができる。また、第2レンズ群中の開口絞りよりも像面側の負レンズ群G2Rには像側に凹面を向けた平凹形状の負レンズ又は物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズを有する事が望ましい。さらに、該負レンズは該負レンズより屈折率の低い正レンズとの接合によりなる接合負レンズである事がペッツバールサムの最適化と球面収差、倍率色収差の補正を行う上で好ましい。
本発明は、負正2群ズームレンズのみならず、該ズームレンズに類似する非常に単純な構成、例えば負正負、負正正等の3群ズームレンズであり高変倍比を有するズームレンズに適用できる。
【0030】
【実施例】
以下、添付図面に基いて本発明にかかるズームレンズの数値実施例を説明する。
(第1実施例)
図1は第1実施例にかかるズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示している。物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2との負・正2つの群から構成されている。第1レンズ群G1は、物体側から負レンズ群G1Fと正レンズ群G1Rとを有している。負レンズ群G1Fは物体側に凸面を向け、像面側にガラスと樹脂との複合による、いわゆる複合型非球面を設定した負メニスカス非球面レンズよりなり、正レンズ群G1Rは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズより構成されている。また、第2レンズ群G2は、開口絞りSを群中央付近に配置し、開口絞りより物体側に第2レンズ群前群である正レンズ群G2F、開口絞りより像側に第2レンズ群後群である負レンズ群G2Rによって構成されている。正レンズ群G2Fは、物体側から順に両凸レンズL21、両凸レンズと両凹レンズとの接合によりなる接合正レンズL22よりなり、負レンズ群G2Rは物体側から順に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合によりなる接合負メニスカスレンズL23と、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合によりなる接合正レンズL24とより構成されている。さらに、最も像側には独立移動する固定径絞りのフレアーストッパーFSが設置されている。
【0031】
また、変倍は広角端から望遠端に向かって、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔が縮小するように第1,第2群を移動することによって行う。さらに、近距離合焦は第1レンズ群G1を物体方向に移動して行う。
以下の表1に第1実施例の諸元値を示す。全体諸元において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角を示す。また、レンズデータにおいて、riは物体側から第i番目のレンズ面Riの曲率半径、diはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との光軸上の面間隔、niはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との間の媒質のd線の屈折率、νiはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との間の媒質のアッベ数である。さらに、非球面は光軸から垂直方向の高さyにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準の曲率半径をR、円錐係数をκ、n次の非球面係数をCnとするとき、
【0032】
【数2】
S(y)=(y2/R)/〔1+(1−κ・y2/R21/2〕+C3・|y|3+C4・y4+C5・|y|5+C6・y6+C8・y8+C10・y10+C12・y12+C14・y14
【0033】
の非球面式で表現する。レンズデータ中の非球面には星印を付し、そのr欄には近軸曲率半径を掲げる。なお、以下全ての実施例の諸元値において本実施例の諸元値と同様の符号、非球面式を用いる。また、諸元表中の焦点距離、曲率半径、面間隔その他長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
【0034】
【表1】
Figure 0004686888
Figure 0004686888
この時、BF(バックフォーカス)はD17+D18で求められる。
Figure 0004686888
【0035】
図2は第1実施例の広角端における無限遠合焦時の収差図、図3は中間焦点距離における無限遠合焦時の収差図、図4は望遠端における無限遠合焦時の収差図である。諸収差図において、FNOはFナンバー、Yは像高、d,gはそれぞれd線,g線の収差曲線であることを示している。また非点収差において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面を示している。なお、以下すべての実施例の収差図において本実施例の収差図と同じ符号を用いる。図から明らかなように広角端、中間焦点距離、望遠端の各焦点距離において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0036】
(第2実施例)
図5は第2実施例にかかるズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示している。物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2の負・正2つの群から構成される。第1レンズ群G1は物体側から順に負レンズ群G1Fと、正レンズ群G1Rとを有している。負レンズ群G1Fは物体側に凸面を向け、像面側にガラスと樹脂との複合による、いわゆる複合型非球面を設定した負メニスカス非球面レンズよりなり、正レンズ群G1Rは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズより構成されている。また、第2レンズ群G2は開口絞りSを群中央付近に配置し、開口絞りよりも物体側に第2レンズ群前群である正レンズ群G2Fと、開口絞りよりも像側に第2レンズ群後群である負レンズ群G2Rとによって構成される。正レンズ群G2Fは物体側から順に両凸レンズL21、両凸レンズと両凹レンズとの接合よりなる接合正レンズL22よりなり、負レンズ群G2Rは物体側から順に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL23、両凸レンズL24より構成されている。さらに、最も像側には独立移動する固定径絞りのフレアーストッパーFSが設置されている。
【0037】
また、変倍は広角端から望遠端に向かって、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔が縮小するように第1,第2群を移動することによって行う。さらに、近距離合焦は第1レンズ群G1を物体方向に移動して行う。
表2に諸元値を掲げる。
【0038】
【表2】
Figure 0004686888
Figure 0004686888
この時、BF(バックフォーカス)はD15+D16で求められる。
Figure 0004686888
【0039】
図6は第2実施例の広角端における無限遠合焦時の収差図、図7は中間焦点距離における無限遠合焦時の収差図、図8は望遠端における無限遠合焦時の収差図である。図から明らかなように広角端、中間焦点距離、望遠端の各焦点距離において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0040】
(第3実施例)
図9は第3実施例にかかるズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示す図である。物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2との負・正2つの群から構成される。第1レンズ群G1は物体側から順に負レンズ群G1Fと、正レンズ群G1Rとを有する。負レンズ群G1Fは物体側に凸面を向け、像面側にガラスと樹脂との複合による、いわゆる複合型非球面を設定した負メニスカス非球面レンズよりなり、正レンズ群G1Rは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズより構成されている。また、第2レンズ群G2は開口絞りSを群中央付近に配置し、開口絞りよりも物体側に第2レンズ群前群である正レンズ群G2F、開口絞りよりも像側に第2レンズ群後群である負レンズ群G2Rによって構成される。正レンズ群G2Fは物体側から、両凸レンズL21、両凸レンズと両凹レンズとの接合によりなる接合正レンズL22よりなり、負レンズ群G2Rは物体側から物体側に凸面を向けた厚肉負メニスカスレンズL23、両凸レンズL24より構成されている。さらに、最も像側には独立移動する固定径絞りのフレアーストッパーFSが設置されている。
【0041】
また、変倍は広角端から望遠端に向かって、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔が縮小するように第1,第2群を移動することによって行う。さらに、近距離合焦は第1レンズ群G1を物体方向に移動して行う。
表3に第3実施例の諸元値を掲げる。
【0042】
【表3】
Figure 0004686888
Figure 0004686888
この時、BF(バックフォーカス)はD15+D16で求められる。
Figure 0004686888
【0043】
図10は第3実施例の広角端における無限遠合焦時の収差図、図11は中間焦点距離における無限遠合焦時の収差図、図12は望遠端における無限遠合焦時の収差図である。図から明らかなように広角端、中間焦点距離、望遠端の各焦点距離において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0044】
(第4実施例)
図13は第4実施例にかかるズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示している。物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と正の屈折力を有する第2レンズ群G2の負・正2つの群から構成される。第1レンズ群G1は物体側から順に負レンズ群G1Fと、正レンズ群G1Rとを有している。負レンズ群G1Fは物体側に凸面を向け像面側に非球面を設定した負メニスカス非球面レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなり、正レンズ群G1Rは物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズより構成されている。また、第2レンズ群G2は開口絞りSを群中央付近に配置し、開口絞りよりも物体側に第2レンズ群前群である正レンズ群G2F、開口絞りより像側に第2レンズ群後群である負レンズ群G2Rによって構成される。正レンズ群G2Fは物体側から、両凸レンズL21、両凸レンズL22よりなり、負レンズ群G2Rは物体側から両凹レンズL23、両凸レンズL24より構成されている。さらに、最も像側には独立移動する固定径絞りのフレアーストッパーFSが設置されている。
【0045】
また、変倍は広角端から望遠端に向かって、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空気間隔が縮小するように第1,第2群を移動することによって行う。さらに、近距離合焦は第1レンズ群G1を物体方向に移動して行う。
表4に第4実施例の諸元値を掲げる。
【0046】
【表4】
Figure 0004686888
Figure 0004686888
この時、BF(バックフォーカス)はD15+D16で求められる。
Figure 0004686888
【0047】
図14は第4実施例の広角端における無限遠合焦時の収差図、図15は中間焦点距離における無限遠合焦時の収差図、図16は望遠端における無限遠合焦時の収差図である。図から明らかなように広角端、中間焦点距離、望遠端の各焦点距離において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、2ω=76〜24゜程度の画角とFNO3.5〜FNO5.6程度の口径を有し、負正(凹凸)2群ズームレンズタイプでは今まで達成できなかった約3.5倍の変倍比を実現し、小型軽量かつ小径で、コストパフォーマンスに優れた標準ズームレンズを提供できる。
また、本発明によれば、上記ズームレンズを有する小型、軽量、安価な撮影装置により、高変倍比の撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例にかかるズームレンズの構成及び移動軌跡を示した図
【図2】第1実施例の広角端の無限遠合焦時の収差図
【図3】第1実施例の中間焦点距離の無限遠合焦時の収差図
【図4】第1実施例の望遠端の無限遠合焦時の収差図
【図5】第2実施例にかかるズームレンズの構成及び移動軌跡を示した図
【図6】第2実施例の広角端の無限遠合焦時の収差図
【図7】第2実施例の中間焦点距離の無限遠合焦時の収差図
【図8】第2実施例の望遠端の無限遠合焦時の収差図
【図9】第3実施例にかかるズームレンズの構成及び移動軌跡を示した図
【図10】第3実施例の広角端の無限遠合焦時の収差図
【図11】第3実施例の中間焦点距離の無限遠合焦時の収差図
【図12】第3実施例の望遠端の無限遠合焦時の収差図
【図13】第4実施例にかかるズームレンズの構成及び移動軌跡を示した図
【図14】第4実施例の広角端の無限遠合焦時の収差図
【図15】第4実施例の中間焦点距離の無限遠合焦時の収差図
【図16】第4実施例の望遠端の無限遠合焦時の収差図
【符号の説明】
G1・・・・第1レンズ群
G2・・・・第2レンズ群
1F・・・・第1レンズ群中の負レンズ群
1R・・・・第1レンズ群中の正レンズ群
2F・・・・第2レンズ群中の正レンズ群
2R・・・・第2レンズ群中の負レンズ群
21・・・・第2レンズ群中の第1正レンズ
22・・・・第2レンズ群中の第2正レンズ
23・・・・第2レンズ群中の第1負レンズ
24・・・・第2レンズ群中の第3正レンズ
S・・・・・開口絞り
FS・・・・固定絞り(フレアーストッパー)

Claims (17)

  1. 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レンズ群とからなり、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔を変化させることによって変倍するズームレンズにおいて、
    前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G1Fと正レンズ群G1Rとを有し、
    前記第2レンズ群の変倍による最大移動量をX2
    前記第1レンズ群全体の焦点距離をf1
    前記ズームレンズ全系の広角端の焦点距離をfw
    前記ズームレンズ全系の望遠端の焦点距離をftとそれぞれした時、
    (1)4.5 ≦ |X2|・ft / fw 2 ≦ 15
    (2)0.7 ≦ |f1 |/(fw・ft1/2 ≦ 1.3
    の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第2レンズ群の焦点距離をf2
    前記ズームレンズの広角端におけるバックフォーカスをBFwとそれぞれした時、
    (3)0.6 ≦ f2 / BFw ≦ 2
    の条件式を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
  3. 前記第2レンズ群中には、Fナンバーを決定する開口絞りが設けられ、該開口絞りよりも物体側は、少なくとも2つの正レンズを有する正レンズ群G2Fで構成され、該開口絞りよりも像面側は、少なくとも1つの負レンズを有する負レンズ群G2Rで構成されることを特徴とする請求項1又は2記載のズームレンズ。
  4. 前記正レンズ群G2Fの焦点距離をf2F
    前記負レンズ群G2Rの焦点距離をf2Rとした時、
    (4) −1 ≦ f2F/f2R ≦ −0.05
    を満足することを特徴とする請求項3記載のズームレンズ。
  5. 前記正レンズ群G2Fは、正レンズと接合レンズとを有することを特徴とする請求項3または4記載のズームレンズ。
  6. 前記正レンズ群G2Fに含まれる前記接合レンズは、正レンズと、該正レンズより屈折率の高い負レンズと、を有することを特徴とする請求項5に記載のズームレンズ。
  7. 前記負レンズ群G2Rは、像側に凹面を向けた平凹形状または物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを有することを特徴とする請求項3から6のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  8. 前記負レンズ群G2Rに含まれる前記負レンズは、該負レンズより屈折率の低い正レンズと接合されていることを特徴とする請求項7に記載のズームレンズ。
  9. 前記第1レンズ群中の負レンズ群G1Fは少なくとも1面の非球面を有し、該非球面は、光軸から垂直方向の高さyにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離をS(y)、
    近軸曲率半径をR、
    円錐係数をκ、
    n次の非球面係数をCnとそれぞれするとき、以下の非球面式で与えられ、
    S(y)=(y2/R)/〔1+(1−κ・y2/R21/2〕+C3・|y|3
    C4・y4+C5・|y|5+C6・y6+C8・y8+C10・y10+C12・y12+C14・y14
    さらに、上記円錐係数は次式、
    (5) 0 ≦ κ < 1
    を満足することを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のズームレンズ。
  10. 前記非球面はガラスと樹脂との複合型非球面であることを特徴とする請求項9に記載のズームレンズ。
  11. 前記負レンズ群G1Fは、1枚の負レンズからなり、
    前記正レンズ群G1Rは、1枚の正レンズからなることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  12. 変倍時に独立移動するフレアストッパーを有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  13. 前記フレアストッパーは、前記第2レンズ群より像側に位置していることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載のズームレンズを備えることを特徴とする撮影装置。
  15. 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レンズ群とからなるズームレンズを用い
    前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との空気間隔を変化させ、
    前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G1Fと正レンズ群G1Rとを配置し、
    前記第2レンズ群の変倍による最大移動量をX2
    前記第1レンズ群全体の焦点距離をf1
    前記ズームレンズ全系の広角端の焦点距離をfw
    前記ズームレンズ全系の望遠端の焦点距離をftとそれぞれした時、
    (1)4.5 ≦ |X2|・ft/ fw 2 ≦ 15
    (2)0.7 ≦ |f 1 |/(f w ・f t 1/2 ≦ 1.3
    の条件式を満足するズームレンズの変倍方法。
  16. 前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G 1F と正レンズ群G 1R とからなることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  17. 前記第1レンズ群は、物体側から順に、1枚または2枚の負レンズを含む負レンズ群G 1F と正レンズ群G 1R とからなることを特徴とする請求項15に記載のズームレンズ。
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