JP5030263B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
ΔCF=Φ/νd
Φ:単レンズのパワー
νd =(nd −1)/(nF −nC ):材質のアッベ数
で表される。正レンズと負レンズを組み合わせたダブレットでC線とF線の色消しを行う条件は、
Φ=Φ1 +Φ2 ,Φ1 >0,Φ2 <0 ・・・(1)
ΔCF=Φ1 /νd1+Φ2 /νd2=0 ・・・(2)
Φ:全体のパワー
Φi :i番目のレンズのパワー
νdi:i番目のレンズのアッベ数
である。すなわち、
Φ1 =νd1/(νd1−νd2)×Φ ・・・(3)
Φ2 =−νd2/(νd1−νd2)×Φ ・・・(4)
である。このときのF線に対するg線の残存色収差ΔFgは、(3)、(4)式より、
ΔFg=Φ1 ×θgF1 /νd1+Φ2 ×θgF2 /νd2
=−(θgF1 −θgF2 )/(νd1−νd2)×Φ ・・・(5)
θgFi =(ngi−nFi)/(nFi−nCi):i番目のレンズのg線の部分分散比
で表される。
したがって、νd が異なる2つのガラス材料を選択すると、それに比例してθgFも異なることになり、(6)式の直線上にあるガラス材料の組み合わせでC、F線の色消しを行った場合の残存するg線の色収差は、材料の組み合わせによらず一定となる。一般に、この2次スペクトルを補正するために、(6)式から外れた特性を持つ、いわゆる異常分散性のガラス材料、特に低分散で部分分散比が大きい螢石やそれに近い特性を持つガラス材料が用いられている。これらの材料はνd は80〜95と大きいため、前述の色消し条件の式(1)、(2)において、Φ>0、Φ1 >0、Φ2 <0の場合、Φ1 の材料として用いて、(3)、(4)式を満たし、θgF1 =θgF2 となるような材料と組み合わせることによって、理論的にはC、F、g線の完全な色消しを行うことができる。しかし、実際にはθgF1 =θgF2 となるような材料はアッベ数、屈折率共に限られており、収差補正や小型化、その他の様々な仕様を満たさなければならないカメラ用撮影レンズにおいては、さらに高屈折率、高分散の材料を用いて設計を行う必要があるため、完全な色消しを行うことは事実上難しいという事情がある。
ΣΦi /νdi=0 ・・・(7)
i
である。このときのF線とg線の残存色収差は、
ΣθgFi ×Φi /νdi ・・・(8)
i
であり、(6)式上にある材質だけで構成すれば、(8)式は、(6)、(7)式より、 Σ{(−0.001781νdi+0.6494)×Φi /νdi}
i
=Σ{(−0.001781+0.6494/νdi)×Φi }
i
=Σ(−0.001781×Φi )
i
=−0.001781×Φ ・・・(9)
となって全系のパワーのみで決まってしまう。ここで、全系のパワーΦが正の場合について考えると、(9)式は負となるので、正パワーのレンズに部分分散比が(6)式よりも大きい材質を用いることによってこの値を小さくすることができる。しかし、前記の蛍石等の低分散、高部分分散比の材質のみを用いた場合、θgFの値が0.53〜0.54であり、(6)式上にあるほとんどのガラス材料はθgFの値が0.54以上であるため、(7)、(8)式より、(6)式上にあって0.54以下のガラス材料を主に用いて光学系を構成しない限り、残存色収差の補正のためには異常分散性材質を用いたレンズに大きなパワーを持たせなければならなくなる。
のとき、C線、F線の色消し条件は、
Φ1 /νd1+Φ2 /νd2+Φ3 /νd3=0
で、このときのF線に対するg線の残存色収差は、
ΔFg=θgF1 ×Φ1 /νd1+θgF2 ×Φ2 /νd2+θgF3 ×Φ3 /νd3
である。
Φ1 =(θgF2 −θgF3 )×νd1/k×Φ
Φ2 =(θgF3 −θgF1 )×νd2/k×Φ
Φ3 =(θgF1 −θgF2 )×νd3/k×Φ
k=(θgF2 −θgF3 )×νd1+(θgF3 −θgF1 )×νd2
+(θgF1 −θgF2 )×νd3
となる。3枚の材質が全て(6)式上にあれば、k=0となって解を持たす、どれか1枚だけが部分分散比が(6)式よりも大きい材質、例えばパワーΦ1 のレンズの材質が、
θgF=−0.001781νd +0.6494+α, α>0
であるときは、
Φ1 =0.001781×νd1/α×Φ ・・・(10)
Φ2 =(θgF3 −θgF1 )×νd2/{(νd3−νd2)×α}×Φ
Φ3 =(θgF1 −θgF2 )×νd3/{(νd3−νd2)×α}×Φ
となり、(10)式の値はΦ2 、Φ3 の材質にかかわらず決まる。低分散でθgFが大きい異常分散性を持ち、生産性、コスト等の面から比較的よく使用されるガラス材質としては、例えば、
(1) nd =1.497、νd =81.5、θgF=0.537
(2) nd =1.439、νd =95 、θgF=0.534
等の特性を持つ材質が一般的に使用されている。
(1) 4.37Φ
(2) 3.15Φ
になる。
・・・(a)
νd ≦30,θgF≧−0.001781νd +0.6494+0.01
・・・(b)
例えば、Φ1 に上記の(1) 、(2) の材質を用い、Φ2 にnd =1.85, νd =24,θgF=0.62の材質を使用し、Φ3 に(6)式に従いνd =30の材質を使用した場合、3波長での色消しを行うためのΦ1 、Φ2 、Φ3 の値は、
(1) Φ1 =2.23Φ,Φ2 =1.56Φ,Φ3 =−2.79
(2) Φ1 =1.93Φ,Φ2 =1.23Φ,Φ3 =−2.16
また、Φ2 にnd =1.92, νd =18.9,θgF=0.65の材質を使用した場合、
(1) Φ1 =2.07Φ,Φ2 =0.53Φ,Φ3 =−1.60
(2) Φ1 =1.82Φ,Φ2 =0.42Φ,Φ3 =−1.24
となり、前述の低分散、異常分散性材質と(6)式に従う材質のみの組み合わせよりもΦ1 の値を小さくすることができる。また、Φ3 として負パワーの高分散、高屈折率の材質を適正なパワーで用いることが可能なため、ペッツバール和の補正も両立させることができる。
・・・(a)
νd ≦30,θgF≧−0.001781νd +0.6494+0.01
・・・(b)
θgF=(ng −nF )/(nF −nC )
ng :g線の屈折率
nF :F線の屈折率
nd :d線の屈折率
nC :C線の屈折率
上記のような構成のズームレンズにおいては、開口絞りよりも像面側の正レンズ群内での単独の色消しのみならず、開口絞りより物体側にある負のレンズ群で発生した2次スペクトルをも補正する必要があるため、開口絞りよりも像面側の正レンズ群で通常とは逆方向の2次スペクトルを発生させることが望ましいため、上記のようなガラス材質の選択がさらに有効となる。
・・・(a)
νd ≦30,θgF≧−0.001781νd +0.6494+0.01
・・・(b)
ここで、θgF=(ng −nF )/(nF −nC )
ng :g線の屈折率
nF :F線の屈折率
nd :d線の屈折率
nC :C線の屈折率
である。
・・・(a)
νd ≦30,θgF≧−0.001781νd +0.6494+0.01
・・・(b)
ここで、θgF=(ng −nF )/(nF −nC )
ng :g線の屈折率
nF :F線の屈折率
nd :d線の屈折率
nC :C線の屈折率
である。
+A4 y4 +A6 y6 +A8 y8
ただし、rは近軸曲率半径、Kは円錐係数、A4 、A6 、A8 はそれぞれ4次、6次、8次の非球面係数である。
実施例1
r1 = 387.355 d1 = 2.63 nd1 =1.84666 νd1 =23.78
r2 = 111.767 d2 = 0.01
r3 = 111.356 d3 = 6.47 nd2 =1.77250 νd2 =49.60
r4 = 3365.600 d4 = 0.20
r5 = 57.289 d5 = 5.97 nd3 =1.77250 νd3 =49.60
r6 = 111.018 d6 = (可変)
r7 = 58.091 d7 = 2.01 nd4 =1.88300 νd4 =40.76
r8 = 15.990 d8 = 8.04
r9 = 102.838 (非球面) d9 = 1.92 nd5 =1.58313 νd5 =59.38
r10= 26.644 (非球面) d10= 7.47
r11= -22.460 d11= 1.62 nd6 =1.48749 νd6 =70.23
r12= -36.701 d12= 0.15
r13= 100.700 d13= 4.32 nd7 =1.84666 νd7 =23.78
r14= -50.637 d14= (可変)
r15= -52.349 d15= 1.61 nd8 =1.59469 νd8 =32.36
r16= 72.901 d16= 0.15
r17= 60.892 d17= 2.70 nd9 =1.81454 νd9 =38.95
r18= 173.601 d18= (可変)
r19= ∞(絞り) d19= 1.70
r20= 49.288 d20= 3.09 nd10=1.60753 νd10=34.16
r21= 503.698 d21= 0.15
r22= 51.547 d22= 3.21 nd11=1.60280 νd11=47.85
r23= -934.636 d23= 8.85
r24= -38.354 d24= 1.78 nd12=1.52117 νd12=45.51
r25= -1291.613 d25= 0.01
r26= 54.193 d26= 3.95 nd13=1.49700 νd13=81.54
r27= -95.019 d27= 0.28
r28= 170.410 d28= 1.60 nd14=1.68893 νd14=31.08
r29= 20.026 d29= 8.23 nd15=1.43875 νd15=94.93
r30= -44.268 d30= 0.20
r31= -37.935 d31= 1.59 nd16=1.90366 νd16=31.31
r32= -300.910 d32= 0.22
r33= 50.668 (非球面) d33= 7.09 nd17=1.49700 νd17=81.54
r34= -36.662 (非球面) d34= 0.15
r35= -125.640 d35= 2.83 nd18=1.84666 νd18=23.78
r36= -53.971 d36= (可変)
r37= ∞(像面)
非球面係数
第9面
K = 0.000
A4 = 1.73390×10-5
A6 = -9.68245×10-8
A8 = 3.34280×10-10
A10= -8.36705×10-13
第10面
K = 0.000
A4 = 1.02609×10-6
A6 = -1.24880×10-7
A8 = 2.22314×10-10
A10= -9.85649×10-13
第33面
K = 0.000
A4 = -8.54265×10-6
A6 = 5.69449×10-9
A8 = 2.26533×10-11
A10= -3.21043×10-14
第34面
K = 0.000
A4 = 6.17864×10-6
A6 = -8.70372×10-9
A8 = 4.10560×10-11
A10= -5.71444×10-14
ズームデータ
WE(∞) ST(∞) TE(∞) WE(750) ST(750) TE(750)
f (mm) 14.21 22.09 34.25 14.26 21.89 32.70
FNO 2.05 2.06 2.04 2.04 2.05 2.02
2ω(°) 77.41 53.55 35.77 77.10 53.83 37.04
d6 0.60 8.71 29.13 1.36 9.27 28.77
d14 5.78 5.78 5.78 3.27 3.27 3.27
d18 33.16 11.13 1.84 34.91 13.08 4.72
d36 33.77 41.85 46.61 33.78 41.85 46.63
θgF θgF−(6)式
nd13 ,nd17 0.537 0.033
nd15 0.534 0.054
nd18 0.620 0.013 。
実施例2
r1 = 731.588 d1 = 2.63 nd1 =1.84666 νd1 =23.78
r2 = 126.803 d2 = 0.20
r3 = 127.949 d3 = 5.82 nd2 =1.77250 νd2 =49.60
r4 = -685.027 d4 = 0.20
r5 = 51.823 d5 = 5.21 nd3 =1.77250 νd3 =49.60
r6 = 98.011 d6 = (可変)
r7 = 52.780 d7 = 1.82 nd4 =1.88300 νd4 =40.76
r8 = 15.474 d8 = 8.29
r9 = 300.548 (非球面) d9 = 1.90 nd5 =1.58313 νd5 =59.38
r10= 25.874 (非球面) d10= 6.79
r11= -21.402 d11= 1.64 nd6 =1.49700 νd6 =81.54
r12= -31.787 d12= 0.15
r13= 97.342 d13= 3.54 nd7 =1.84666 νd7 =23.78
r14= -57.944 d14= (可変)
r15= -53.518 d15= 1.68 nd8 =1.88300 νd8 =40.76
r16= 249.374 d16= 0.15
r17= 131.919 d17= 2.57 nd9 =1.78590 νd9 =44.20
r18= -160.127 d18= (可変)
r19= ∞(絞り) d19= 1.50
r20= 67.896 d20= 2.89 nd10=1.88300 νd10=40.76
r21= 1475.243 d21= 0.15
r22= 37.278 d22= 3.65 nd11=1.49700 νd11=81.54
r23= 150.000 d23= 14.37
r24= -34.316 d24= 1.90 nd12=1.86099 νd12=22.46
r25= -44.544 d25= 0.29
r26= 47.997 d26= 1.60 nd13=1.68893 νd13=31.08
r27= 18.729 d27= 8.67 nd14=1.43875 νd14=94.93
r28= -58.800 d28= 0.16
r29= -54.295 d29= 1.67 nd15=2.00330 νd15=28.27
r30= 250.000 d30= 0.15
r31= 38.844 (非球面) d31= 6.97 nd16=1.49700 νd16=81.54
r32= -38.588 (非球面) d32= 0.15
r33= -105.622 d33= 2.57 nd17=1.92286 νd17=18.90
r34= -52.369 d34= (可変)
r35= ∞(像面)
非球面係数
第9面
K = 0.000
A4 = 7.49104×10-6
A6 = -6.68652×10-8
A8 = 2.18412×10-10
A10= -7.28168×10-13
第10面
K = 0.000
A4 = -1.14035×10-5
A6 = -8.77809×10-8
A8 = 4.80848×10-11
A10= -4.71742×10-13
第31面
K = 0.000
A4 = -1.11257×10-5
A6 = 1.23604×10-8
A8 = -3.55905×10-11
A10= 5.54826×10-14
第32面
K = 0.000
A4 = 4.79552×10-6
A6 = -5.36425×10-9
A8 = -1.84054×10-12
A10= -4.74223×10-14
ズームデータ
WE(∞) ST(∞) TE(∞) WE(370) ST(370) TE(370)
f (mm) 14.25 22.16 34.01 14.30 21.74 31.13
FNO 2.05 2.06 2.04 2.04 2.03 1.99
2ω(°) 77.36 53.53 35.97 76.90 54.07 38.27
d6 0.56 7.37 25.87 1.56 8.18 25.02
d14 6.41 6.41 6.41 0.63 0.63 0.63
d18 31.67 10.07 1.59 36.43 15.05 8.22
d34 33.72 43.08 48.15 33.73 43.12 48.14
θgF θgF−(6)式
nd11 0.537 0.033
nd14 0.534 0.054
nd17 0.649 0.034 。
実施例3
r1 = 388.432 d1 = 2.63 nd1 =1.84666 νd1 =23.78
r2 = 116.328 d2 = 0.19
r3 = 120.478 d3 = 6.23 nd2 =1.77250 νd2 =49.60
r4 = ∞ d4 = 0.20
r5 = 55.418 d5 = 6.31 nd3 =1.77250 νd3 =49.60
r6 = 106.616 d6 = (可変)
r7 = 58.092 d7 = 2.01 nd4 =1.88300 νd4 =40.76
r8 = 15.659 d8 = 8.62
r9 = 499.999 (非球面) d9 = 1.92 nd5 =1.58253 νd5 =59.32
r10= 31.329 (非球面) d10= 6.88
r11= -22.540 d11= 1.62 nd6 =1.48749 νd6 =70.23
r12= -34.382 d12= 0.15
r13= 109.408 d13= 4.13 nd7 =1.84666 νd7 =23.78
r14= -52.304 d14= (可変)
r15= -53.386 d15= 1.61 nd8 =1.62004 νd8 =36.26
r16= 90.446 d16= 0.15
r17= 74.131 d17= 2.68 nd9 =1.78590 νd9 =44.20
r18= 577.522 d18= (可変)
r19= ∞(絞り) d19= 1.70
r20= 54.962 d20= 2.98 nd10=1.63980 νd10=34.46
r21= 477.175 d21= 0.15
r22= 44.882 d22= 3.94 nd11=1.62280 νd11=57.05
r23= -400.001 d23= 9.25
r24= -37.960 d24= 1.79 nd12=1.57501 νd12=41.50
r25= -300.000 d25= 0.15
r26= 90.287 d26= 3.53 nd13=1.49700 νd13=81.54
r27= -67.879 d27= 0.29
r28= -1026.371 d28= 1.60 nd14=1.68893 νd14=31.08
r29= 21.042 d29= 7.45 nd15=1.43875 νd15=94.93
r30= -44.725 d30= 0.17
r31= -40.315 d31= 1.59 nd16=1.90366 νd16=31.31
r32= -1452.783 d32= 0.15
r33= 45.448 (非球面) d33= 7.46 nd17=1.49640 νd17=81.24
r34= -36.320 (非球面) d34= 0.15
r35= -2245.818 d35= 2.90 nd18=1.63494 νd18=23.22
r36= -56.553 d36= (可変)
r37= ∞(像面)
非球面係数
第9面
K = 0.000
A4 = 2.33955×10-5
A6 = -1.46412×10-7
A8 = 5.37937×10-10
A10= -1.32462×10-12
第10面
K = 0.000
A4 = 7.38718×10-6
A6 = -1.66142×10-7
A8 = 3.75503×10-10
A10= -1.27423×10-12
第33面
K = 0.000
A4 = -1.05652×10-5
A6 = 6.57981×10-10
A8 = 4.92273×10-11
A10= -8.47219×10-14
第34面
K = 0.000
A4 = 4.57324×10-6
A6 = -1.30667×10-8
A8 = 5.78315×10-11
A10= -9.06114×10-14
ズームデータ
WE(∞) ST(∞) TE(∞) WE(350) ST(350) TE(350)
f (mm) 14.22 22.08 34.28 13.95 21.04 30.04
FNO 2.04 2.04 2.04 2.03 2.01 1.99
2ω(°) 77.45 53.63 35.87 78.51 55.55 39.57
d6 0.60 9.28 28.72 0.76 9.09 26.50
d14 6.20 6.20 6.20 0.85 0.85 0.85
d18 33.99 11.81 1.99 39.19 17.36 9.57
d36 33.77 41.71 46.62 33.78 41.76 46.60
θgF θgF−(6)式
nd13 ,nd17 0.537 0.033
nd15 0.534 0.054
nd18 0.668 0.060 。
G2…第2レンズ群
G2F…第2レンズ群の前群
G2R…第2レンズ群の後群
G3…第3レンズ群
S…開口絞り
I…像面
10…中枠
11…固定枠
12…カム枠
13…ズーム環
14…ズームゴム
15…ズームピン
16…第3群カム溝
17…第3群キー溝
18…第3群枠
19…第3群カムピン
20…第1群カム溝
21…第1群枠
22…第1群カムピン
23…第1群直進ピン
24…第1群キー溝
25…第2群カム溝
26…第2群ズーム枠
27…第2群キー溝
28…第2群カムピン
29…第2群後群枠
30…第2群後群カムピン
31…第2群後群カム溝
32…第2群前群枠
33…第2群前群カムピン
34…第2群前群カム溝
35…第2群前群キー溝
36…第2群後群キー溝
37…距離枠
38…距離レバー
40…距離環
41…距離ゴム
42…距離ピン
Claims (2)
- 物体側から順に、正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変えながら変倍を行い、前記負の第2レンズ群を変倍位置によって光軸方向に異なる量移動することによって近距離の被写体に合焦するズームレンズにおいて、前記負の第2レンズ群が負の前群と負の後群からなり、前記負の前群と前記負の後群の間隔を被写体距離によって変化させると共に、一定の被写体距離に対する前記負の前群と前記負の後群の間隔は変倍位置によらず一定であることを特徴とするズームレンズ。
- 前記前群の少なくとも1面のレンズ面が光軸から離れるに従って負のパワーが弱くなるか又は正のパワーが強くなる非球面とし、前記後群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズからなることを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
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