JP4746329B2 - 大口径望遠ズームレンズ - Google Patents

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Description

本発明は、銀塩カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に用いられる大口径望遠ズームレンズに関するものである。
大口径望遠ズームレンズやＦナンバーが２．８クラスのズームレンズとしては例えば特開２０００−１９３９８号公報、特開平７−２９４８１６号公報、特開２００４−９４０５６号公報、特開平７−１３０７９号公報が知られている。
特開２０００−１９３９８号公報 特開平７−２９４８１６号公報 特開２００４−９４０５６号公報 特開平７−１３０７９号公報
上記特許文献のうち、特開２０００−１９３９８号公報は大きく重い第１レンズ群内部にフォーカス群を有しており、また特開平７−２９４８１６号公報も大きく重い第２レンズ群をフォーカス群としており、迅速なフォーカシングが困難であった。また、特開２００４−９４０５６号公報は、変倍時に大きく重い第１レンズ群を移動させるので、重量バランスを欠いた。
特開平７−１３０７９号公報は、変倍時にレンズ全長が固定であり、フォーカス群を第４レンズ群内部の小型軽量なレンズ群にすることで迅速なフォーカシングが可能であるが、機構的なスペースが少ない結像面側にフォーカス機構を入れなければならず、機構条件を満足することは非常に困難であった。近年では、大口径で変倍時にもレンズ全長が固定で、迅速なフォーカシングが求められている。
本発明は、変倍時にレンズ全長が固定で、フォーカシングをレンズ径が小さく構成枚数を少なくできる第３レンズ群で行うことで迅速なフォーカシングが可能であり、光学性能が良好な大口径望遠ズームレンズを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明では、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から成り、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第４レンズ群は光軸に対して固定であり、第２レンズ群は光軸上を像面に向かって移動し、フォーカシングは第３レンズ群を光軸方向に移動させる。
本発明の好ましい態様によれば、レンズ全系の結像面の最大像高をｉｈ、任意の変倍時における第４レンズ群の最も像面側の面の最大主光線高及び最も像面側の面と結像面との光軸上の距離をそれぞれｈＧ４、Ｂｆとし、以下の条件を満足させる。
（１）｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜≦０．２３
但し、ｉｈ：レンズ全系の結像面の最大像高
ｈＧ４：任意の変倍時における第４レンズ群の最も像面側の面の最大主光線高
Ｂｆ：任意の変倍時における第４レンズ群の最も像面側の面と結像面との光軸上の距離
また、第１レンズ群及び望遠端におけるレンズ全系の焦点距離をそれぞれｆ １ 、ｆ Ｔ 、望遠端における第３レンズ群の結像倍率をβ ３Ｔ とし、以下の条件を満足させる。
（２）０．５≦ｆ １ ／ｆ Ｔ ≦０．９
（３）４．５≦β ３Ｔ ≦９．０
但し、ｆ １ ：第１レンズ群の焦点距離
ｆ Ｔ ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
β ３Ｔ ：望遠端における第３レンズ群の結像倍率
また、第１レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数をν １ とし、以下の条件を満足させる。
（４）７０．０＜ν １
但し、ν １ ：第１レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数
また、第４レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数をν ４ とし、以下の条件を満足させる。
（５）７５．０＜ν ４
但し、ν ４ ：第４レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数
また、広角端と望遠端の最短撮影距離をそれぞれＩＯＷ、ＩＯＴとし、以下の条件を満足させる。
（６）０．９５≦ＩＯＷ／ＩＯＴ≦１．０５
但し、ＩＯＷ：広角端での結像面から被写体までの最短撮影距離
ＩＯＴ：望遠端での結像面から被写体までの最短撮影距離
本発明によれば、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から成り、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第４レンズ群は光軸に対して固定であり、第２レンズ群は光軸上を像面に向かって移動し、フォーカシングは第３レンズ群を光軸方向に移動させて行うことで、迅速なフォーカシングが行え、光学性能が良好な大口径ズームレンズを達成することができる。
近年では、撮像素子にＣＣＤ、ＣＭＯＳを用いたデジタルカメラが主流となり、撮像素子への入射角が大きくなるとシェーディングが問題となってくるので、周辺光束の射出角が小さくなる光学系が求められている。
条件式（１）は、第４レンズ群Ｇ４の最も像面側の面の最大主光線高と射出角を規定するものである。条件式（１）の範囲を越えると第４レンズ群Ｇ４の最も像面側の面の最大主光線の射出角が大きくなり、デジタルカメラに用いられる撮像素子へ到達する光線の入射角が大きくなるのでシェーディングが問題となる。
条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比率を規定するものである。条件式（２）の上限値を越えると、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離が大きくなりすぎて収差補正には有利であるが、レンズ全系をコンパクト化することができない。条件式（２）の下限値を越えると、レンズ全系のコンパクト化には有利であるが、十分な収差補正が困難となり、光学性能を良好にすることができない。
条件式（３）は、望遠端での第３レンズ群Ｇ３の結像倍率を規定するものである。条件式（３）の上限値を越えると第３レンズ群Ｇ３の結像倍率は大きくなるのでフォーカシング移動量が小さくなり、コンパクト化には有利となるが、フォーカシング時の収差変動が大きくなり、光学性能を良好に補正することができない。条件式（３）の下限値を越えると、フォーカシング時の収差変動が小さくなり光学性能を良好にすることが可能となるが、フォーカシング移動量が大きくなり、コンパクト化には不向きとなる。
条件式（４）は第１レンズ群Ｇ１中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（４）の下限値を越えると、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができない。
条件式（５）は第４レンズ群Ｇ４中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（５）の下限値を越えると、軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正することができない。
条件式（６）は、広角端と望遠端の最短撮影距離の比率を規定したものである。条件式（６）の範囲を越えると、広角端と望遠端の最短撮影距離の差が大きくなるので変倍によるピント変動が大きくなり、ズームレンズとしての使用感を損ねる。
以下に、本発明の大口径望遠ズームレンズの実施例１および実施例２を示す。ここで（全体諸元）中、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角を示す。（レンズ諸元）中、番号は物体側から順にレンズの面番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎはｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。また、Ｂｆはバックフォーカス、Ｏｂｊは被写体からレンズ第１面までの距離を示す。
（全体諸元）
ｆ＝９０．９５〜２４８．９１ｍｍ
Ｆｎｏ＝２．８６
２ω＝１４．０°〜５．０°
（レンズ諸元）
番号 ｒ ｄ ｎ ν
［１］ ３０３．０３０３ ３．６０００ １．８０５１８ ２５．４
［２］ １５８．２２７８ ０．４０００
［３］ １６５．３２９４ １２．９０７５ １．４９７００ ７９．３
［４］ −３４２．６５１５ ０．５０００
［５］ １１４．４８００ １０．６０９９ １．４９７００ ７９．３
［６］ ５１４．００３３ ｄ６
［７］ １２６．５５７２ ７．２７７７ １．８０５１８ ２５．５
［８］ −９７．３５１７ ４．００００ １．５８１４４ ４０．９
［９］ ９７．３５１７ ２．７２４７
［１０］−１０００．００ ２．００００ １．８３４８１ ４２．７
［１１］ ４４．１２７８ ４．６３６０ １．８０５１８ ２５．５
［１２］ ９１．７２１１ ４．９６９４
［１３］ −６４．７００５ １．８０００ １．８０６１０ ４０．７
［１４］ ２５０．５３８４ ｄ１４
［１５］ １８５．７８０７ ８．７２７８ １．４８７４９ ７０．４
［１６］ −４２．２０４０ １．９１６４ １．８０６１０ ４０．７
［１７］ −６６．１１５４ ｄ１７
［１８］ １２５．３０５９ ５．６６７１ １．６９６８０ ５５．５
［１９］ −１２５．３０５９ ０．３６１４
［２０］ ３９．３５４０ ７．７９２８ １．４９７００ ８１．６
［２１］ −５５５．６４９７ １．８６４７ １．８０６１０ ３３．３
［２２］ ７５．６６５９ ７．２０００
［２３］ 絞り １０．９９３８
［２４］ −１８５．２４５６ ３．００００ １．７７２５０ ４９．６
［２５］ １４２．４９６６ １４．２９８３
［２６］ ６７．５７７３ ６．１４４９ １．８４６６６ ２３．８
［２７］ −２７．８１７７ ３．６７２８ １．８０５１８ ２５．５
［２８］ ２７．８１７７ １９．７２４１
［２９］ ４９．０５３５ ５．６７５０ １．７０１５４ ４１．１
［３０］ −２５０．００００
（無限遠撮影時の変倍における可変間隔）
ｆ ９０．９５ １５０．５２ ２４８．９１
ｄ６ １９．６２６８ ５３．７３６７ ７５．４４９７
ｄ１４ ４５．２２５５ ３１．２０２５ ６．３５８５
ｄ１７ ４３．８８９６ ２３．８０２７ ２６．９３２４
Ｂｆ ４２．７２ ４２．６６ ４２．６８
（有限物体距離撮影時の変倍における可変間隔）
ｆ ９０．９５ １５０．５２ ２４８．９１
Ｏｂｊ ２１９６．０７６３ ２１９６．１３２７ ２１９６．１１４２
ｄ６ １９．６２６８ ５３．７３６７ ７５．４４９７
ｄ１４ ４９．００５８ ４０．２５５１ ２７．９０１４
ｄ１７ ４０．１０９３ １４．７５０１ ５．３８９５
Ｂｆ ４２．７２ ４２．６６ ４２．６８
（条件値）
（１）｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜＝０．０５２ （ｆ＝９０．９５ｍｍの場合）
｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜＝０．０５４ （ｆ＝１５０．５２ｍｍの場合）
｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜＝０．０２９ （ｆ＝２４８．９１ｍｍの場合）
（２）ｆ １ ／ｆ Ｔ ＝０．７４
（３）β ３Ｔ ＝７．４５
（４）ν １ ＝７９．３
（５）ν ４ ＝７９．３
（６）ＩＯＷ／ＩＯＴ＝１．００
（全体諸元）
ｆ＝９０．１２〜２４９．９３ｍｍ
Ｆｎｏ＝２．８７
２ω＝１４．２°〜５．２°
（レンズ諸元）
番号 ｒ ｄ ｎ ν
［１］ ２１２．７００４ ３．６０３２ １．８０５１８ ２５．４
［２］ １２７．６６２６ １２．６６６１ １．４９７００ ７９．３
［３］ −５９４．７５７０ ０．４５１４
［４］ １２６．４２５９ ９．５４３３ １．４９７００ ７９．３
［５］ ８８８．８９１７ ｄ５
［６］ １５５．５１８９ ７．５１１８ １．８０５１８ ２５．５
［７］ −８０．６８３５ ２．１７６６ １．５８１４４ ４０．９
［８］ ８０．６８３５ ３．０６９３
［９］ ３５５．７１９６ ２．００１９ １．８０６１０ ４０．７
［１０］ ３２．６７８２ ５．０１８５ １．７５５２０ ２７．５
［１１］ １０７．２７０５ ５．１４００
［１２］ −５４．３８３２ １．７２２４ １．８３４００ ３７．３
［１３］ ４４５．０８７０ ｄ１３
［１４］ ２９４．８０２０ ８．１９１７ １．６０６２５ ６３．７
［１５］ −４３．６５７６ １．９１６４ １．８３４００ ３７．３
［１６］ −７９．３５５４ ｄ１６
［１７］ １４２．０５１０ ５．９１９１ １．６０６２５ ６３．７
［１８］ −９６．８８００ ０．１５００
［１９］ ４３．２３６７ ６．３５６１ １．４９７００ ８１．６
［２０］ ３９１．０３２２ １．４４６４
［２１］ −２７７．０８９２ １．６４００ １．８０６１０ ３３．３
［２２］ １２５．７１３０ ９．３９６０
［２３］ 絞り １７．９４６１
［２４］ １２９．７６９４ ２．５６１３ １．５８１４４ ４０．９
［２５］ ４７．３２５３ ３．６７７０
［２６］ ７１．４２９９ ５．７２６４ １．８０５１８ ２５．５
［２７］ −２９．５５４６ １．５４８８ １．７４０７７ ２７．８
［２８］ ２９．５５４５ ２１．２８８４
［２９］ ５２．４５９７ ５．４５６２ １．５８１４４ ４０．９
［３０］ −１８７．９０６８
（無限遠撮影時の変倍における可変間隔）
ｆ ９０．１２ １５０．５６ ２４９．９３
ｄ５ １７．０３０２ ５１．２８３０ ７２．８１８７
ｄ１３ ４２．６５４０ ２８．２７５７ ２．７９５５
ｄ１６ ５４．５６３３ ３４．６９４４ ３８．６２７５
Ｂｆ ４２．２１ ４２．２０ ４２．２２
（有限物体距離撮影時の変倍における可変間隔）
ｆ ９０．１２ １５０．５６ ２４９．９３
Ｏｂｊ １６９７．４１４０ １６９７．４１９７ １６９７．４１０９
ｄ５ １７．０３０２ ５１．２８３０ ７２．８１８７
ｄ１３ ４７．３０６６ ３９．３３９５ ２８．６１８５
ｄ１６ ４９．９１０７ ２３．６３０６ １２．８０４５
Ｂｆ ４２．２１ ４２．２０ ４２．２２
（条件値）
（１）｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜＝０．０６５ （ｆ＝９０．１２ｍｍの場合）
｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜＝０．０７１ （ｆ＝１５０．５６ｍｍの場合）
｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜＝０．０４３ （ｆ＝２４９．９３ｍｍの場合）
（２）ｆ １ ／ｆ Ｔ ＝０．７２
（３）β ３Ｔ ＝６．９６
（４）ν １ ＝７９．３
（５）ν ４ ＝７９．３
（６）ＩＯＷ／ＩＯＴ＝１．００
実施例１のレンズ断面図である。 実施例１の無限遠撮影時の広角端の諸収差図である。 実施例１の無限遠撮影時の中間焦点距離の諸収差図である。 実施例１の無限遠撮影時の望遠端の諸収差図である。 実施例１の有限物体距離撮影時の広角端の諸収差図である。 実施例１の有限物体距離撮影時の中間焦点距離の諸収差図である。 実施例１の有限物体距離撮影時の望遠端の諸収差図である。 実施例２のレンズ断面図である。 実施例２の無限遠撮影時の広角端の諸収差図である。 実施例２の無限遠撮影時の中間焦点距離の諸収差図である。 実施例２の無限遠撮影時の望遠端の諸収差図である。 実施例２の有限物体距離撮影時の広角端の諸収差図である。 実施例２の有限物体距離撮影時の中間焦点距離の諸収差図である。 実施例２の有限物体距離撮影時の望遠端の諸収差図である。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群

Claims (4)

  1. 物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から成り、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第４レンズ群は光軸に対して固定であり、第２レンズ群は光軸上を像面に向かって移動し、フォーカシングは第３レンズ群を光軸方向に移動させて行う大口径望遠ズームレンズであって、レンズ全系の結像面の最大像高をｉｈ、任意の変倍時における第４レンズ群の最も像面側の面の最大主光線高及び最も像面側の面と結像面との光軸上の距離をそれぞれｈＧ４、Ｂｆ、第１レンズ群及び望遠端におけるレンズ全系の焦点距離をそれぞれｆ １ 、ｆ Ｔ 、望遠端における第３レンズ群の結像倍率をβ ３Ｔ とし、以下の条件を満足することを特徴とする大口径望遠ズームレンズ。
    （１）｜（ｉｈ−ｈＧ４）／Ｂｆ｜≦０．２３
    （２）０．５≦ｆ １ ／ｆ Ｔ ≦０．９
    （３）４．５≦β ３Ｔ ≦９．０
    但し、ｉｈ：レンズ全系の結像面の最大像高
    ｈＧ４：任意の変倍時における第４レンズ群の最も像面側の面の最大主光線高
    Ｂｆ：任意の変倍時における第４レンズ群の最も像面側の面と結像面との光軸上の距離
    ｆ １ ：第１レンズ群の焦点距離
    ｆ Ｔ ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
    β ３Ｔ ：望遠端における第３レンズ群の結像倍率
  2. 第１レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数をν１とし、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の大口径望遠ズームレンズ。
    （４）７０．０＜ν１
    但し、ν１：第１レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数
  3. 第４レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数をν４とし、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の大口径望遠ズームレンズ。
    （５）７５．０＜ν４
    但し、ν４：第４レンズ群中の少なくとも１枚以上の正レンズのアッベ数
  4. 広角端と望遠端の最短撮影距離をそれぞれＩＯ Ｗ 、ＩＯ Ｔ とし、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の大口径望遠ズームレンズ。
    （６）０．９５≦ＩＯ Ｗ ／ＩＯ Ｔ ≦１．０５
    但し、ＩＯ Ｗ ：広角端での結像面から被写体までの最短撮影距離
    ＩＯ Ｔ ：望遠端での結像面から被写体までの最短撮影距離
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