JP5158903B2 - ズームレンズ - Google Patents

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Description

本発明は、ズームレンズに関し、特に、広角端の全画角が25°から35°で変倍比が3倍から5倍の、中望遠域をカバーするズームレンズに関するものである。
特に、一眼レフカメラ用交換レンズに好適なズームレンズに関するものである。
従来、一眼レフカメラ用交換レンズに好適な中望遠域をカバーするズームレンズとして、特許文献1に記載したズームレンズが知られている。このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群で構成され、第1、第2レンズ群に挟まれる軸上間隔、第2、第3レンズ群に挟まれる軸上間隔を変化させて広角端から望遠端への変倍を行うものである。そして、広角端時にてズームレンズの全長が小さくなるような移動方式としたものである。
特開昭62−9311号公報
しかしながら、このズームレンズは、望遠側にて第2レンズ群と第3レンズ群が干渉しやすい、第1レンズ群の屈折力(パワー)が強く、第2レンズ群との間の間隔変化における収差変動を抑え難い、第1レンズ群が厚い等、小型化、高変倍比化に不利な点がある。
本発明は従来技術のこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズ群の移動方式、第1レンズ群の工夫等により、携帯時でのズームレンズ全長を抑えながら、変倍比の確保、光学性能の確保にも有利なズームレンズを提供することである。
さらには、各レンズ群の工夫等により、光学性能も良好にしやすい、小型化、高変倍比化等何れかに有利なズームレンズを提供することを目的としている。
上記目的を達成する本発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とからなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間に配置された開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群は一体で移動し、前記第2レンズ群は一体で移動し、前記広角端に対して前記望遠端にて、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群は物体側に位置し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間の間隔は広がり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は狭まり、前記第3レンズ群は、物体側より順に、正の屈折力を持つ前群と、正又は負の屈折力を持つ後群とからなり、前記前群は2枚の正レンズと1枚の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ものである。
0.7<f1 /ft <1.2 ・・・(1)
0.3<m1 /ft <0.45 ・・・(2)
77<ν pmax <90 ・・・(9)
63<ν pmin <80 ・・・(10)
ただし、f1 は第1レンズ群の焦点距離、
t は望遠端でのズームレンズ全系の焦点距離、
1 は広角端と望遠端での第1レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
ν pmax は第3レンズ群前群中の2枚の正レンズの何れか一方の正レンズのアッベ数、
ν pmin は第3レンズ群前群中の2枚の正レンズの一方の正レンズとは異なる正レンズのアッベ数、
である。

以下、上記本発明の変形と背景とを構成するズームレンズについて説明する。

本構成のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とからなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間に配置された開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群は一体で移動し、前記第2レンズ群は一体で移動し、前記広角端に対して前記望遠端にて、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群は物体側に位置し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間の間隔は広がり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は狭まり、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
0.7<f1 /ft <1.2 ・・・(1)
0.3<m1 /ft <0.45 ・・・(2)
ただし、f1 は第1レンズ群の焦点距離、
t は望遠端でのズームレンズ全系の焦点距離、
1 は広角端と望遠端での第1レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
である。
以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。
ズームレンズの広角端近辺の状態で小型化を図ることで、カメラの携帯性を高めることができる。このような観点から、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群は一体で移動し、第2レンズ群は一体で移動し、広角端に対して前記望遠端にて、第1レンズ群は物体側に位置し、第1レンズ群と第2レンズ群の間の間隔は広がり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は狭まる構成している。
このようにすることで、変倍比の確保を行いやすくすると共に、広角端近辺にてズームレンズ全長を短くすることができる。
このとき、開口絞りを第2レンズ群と第3レンズ群との間に配置することで、絞りよりも物体側にパワーの符号の異なる2つのレンズ群が配置されることになり、収差バランス上有利となる。また、各レンズ群の径のサイズのバランスがとりやすく、また、射出瞳を像面から離しやすくなり、この点でも好ましい。
また、広角端に対して望遠端にて、第2レンズ群が物体側に位置することで、第3レンズ群の移動量の確保に有利となり、広角端付近での全長を抑えなが変倍比を確保することに有利となる。
このような移動方式を採用しつつ、変倍比の確保や収差バランスをより良好とするために、第1レンズ群のパワーと移動量を適度に調整することが好ましい。
第1レンズ群については、パワーを適度に弱くすることが効果的である。また、第1レンズ群の正パワーを弱くすると、第1レンズ群での収差発生量が抑えられ、第1レンズ群の厚さを抑えることにも有利となる。
一方、第1レンズ群の正パワーを弱くしすぎると、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔の変化による変倍作用が小さくなってくる。
条件式(1)、(2)は、このような観点から、第1レンズ群のパワー及び移動量を規定したものである。
条件式(1)の下限値の0.7を下回ると、第1レンズの焦点距離が短く(パワーが強く)なり、収差が出やすくなる。収差を抑えるためには第1レンズ群の軸上の厚みが大きくなりやすくなり、広角端付近の全長を短くし難くなる。
一方、条件式(1)の上限の1.2を上回ると、第1レンズ群の焦点距離が長く(パワーが弱く)なり、第1、第2レンズ群の間隔変化による変倍作用を十分に持たせ難くなる。
条件式(2)は、条件式(1)と同時に満足することが好ましい。その下限の0.3を下回ると、第1レンズ群の移動量が小さくなり、広角端付近の全長を短くしかつ変倍比を確保しようとすると、第2レンズ群の負パワーが強くなりすぎ、収差補正上好ましくない。
条件式(2)の上限の0.45を上回ると、広角端から望遠端の全長の変化量が大きくなりやすくなる。そのため、第1レンズ群を薄型化しても、使用時の重量バランスの変化が大きくなり、使い勝手が低下しやすくなる。
さらに、条件式(1)の上限値を限定し、以下の条件式を満足することがより好ましい。
0.7<f1 /ft <0.92 ・・・(1−1)
この条件式(1−1)を満足することで、全長の変化をより抑えやすくなる。
条件式(1)若しくは(1−1)の下限値を0.8とし、第1レンズ群での収差発生をより抑えることが好ましい。
条件式(2)の下限値を0.34としてもよい。
条件式(2)の上限値を0.40としてもよい。
また、広角端における、第1レンズ群と第2レンズ群との合成系が負の屈折力を持つようにすることがより好ましい。
銀塩フィルムを使った一眼レフカメラや、撮像素子にCCDやCMOS等の電子撮像素子を用いた一眼レフカメラに本発明のズームレンズを用いる場合、バックフォーカスを確保し、クイックリターンミラー等を配置できるスペースを確保する必要がある。また、電子撮像素子を用いる一眼レフカメラに用いる場合は、赤外カットフィルターやローパスフィルターの配置スペース、さらには、防塵等のフィルター等を配置する場合もあり、撮像画面の大きさに対して撮影光学系と撮像画面の間隔を大きくしなければならないという要請もある。
そのため、上述の構成として、明るさ絞りの前側を負パワー、明るさ絞りの後側を正パワーとしてレトロフォーカスタイプの構成とすることで、これらの光学素子が配置できるバックフォーカスの確保に有利となる。
また、第1レンズ群を、負レンズと正レンズの2枚のレンズで構成し、その正レンズの負レンズ側の面を凸面、負レンズの正レンズ側の面を凹面とし、以下の条件式を満足させることが好ましい。
Δn1 >0.05 ・・・(3)
Δν1 >20 ・・・(4)
ただし、Δn1 は第1レンズ群の負レンズの屈折率から正レンズの屈折率を引いた差の値、
Δν1 は第1レンズ群の正レンズのアッベ数から負レンズのアッベ数を引いた差の値、
である。
上述の構成とすることで、第1レンズ群の小型化、薄型化に有利となる。また、それぞれのレンズの屈折率差、アッベ数差を確保して上述の各条件式を満足することで、色収差の補正に有利となる。
また、第1レンズ群を、物体側より順に、正レンズ、負レンズにて構成した接合レンズにて構成し、以下の条件式を満足することがより好ましい。
0.05<Δn1 <0.25 ・・・(5)
ただし、Δn1 は第1レンズ群の負レンズの屈折率から正レンズの屈折率を引いた差の値、
である。
第1レンズ群における色収差の補正ができるように、正レンズと負レンズで構成する。さらに、特に広角端での正の歪曲収差を補正するために、レンズの配置を正レンズ、負レンズとすることが好ましい。また、これらレンズを接合し接合レンズとすると、鏡枠の保持やフレアーゴーストの低減に有利となる。さらに、条件式(5)を満足することが好ましい。
条件式(5)の下限の0.05を下回らないようにすることで、正レンズと負レンズの接合面での歪曲収差補正能力の確保に有利となる。条件式(5)の上限の0.25を上回らないようにすることで、正レンズの屈折率を確保しやすくなり、球面収差やコマ収差のバランスをとった設計が行いやすくなる。
この条件式(5)の下限値を0.1とすることがより好ましい。さらには、0.2とすることがより好ましい。
また、第2レンズ群の移動方式について、以下の条件式を満足することがより好ましい。
0<m2 /ft <0.1 ・・・(6)
ただし、m2 は広角端と望遠端での第2レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
である。
条件式(6)の下限の0を下回らないようにすることで、変倍時の収差変動を抑えつつ、第3レンズ群の移動量の確保に有利となり、変倍比の確保に有利となる。
一方、条件式(6)の上限の0.1を上回らないようにして第2レンズ群の物体側への移動量を適度に抑えることで、結果的に広角端と望遠端のレンズ全長の変化を抑えやすくなり、鏡枠構造や使用時のバランスを良好とすることに有利となる。
この条件式(6)の下限値を0.01、さらには、0.05とするとより好ましい。
また、その上限値を0.09、さらには、0.08とするとより好ましい。
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第3レンズ群は一体で移動し、広角端に対して望遠端にて、第3レンズ群は物体側に位置させることがより好ましい。
第3レンズ群中に可変間隔を有する場合に比べ、第3レンズ群を一体で移動させることで鏡枠構造が簡易になり 軽量化小型化が図れる。また、組み立て精度の確保が容易となり、光学性能の確保に有利となる。
さらには、以下の条件式を満足することがより好ましい。
1.5×m2 <m3 <0.6×m1 ・・・(7)
ただし、m2 は広角端と望遠端での第2レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
3 は広角端と望遠端での第3レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
である。
条件式(7)の下限の1.5×m2 を下回らないようにすることで、第2レンズ群の移動量に対する第3レンズ群の移動量を確保し、変倍効果を確保しやすくなる。
条件式(7)の上限の0.6×m1 を上回らないようにすることで、第1レンズ群の移動量に対する第3レンズ群の移動量を適度に抑えて、第1レンズ群の移動による第2レンズ群の変倍負担を確保しつつ、第3レンズ群の移動量を適度に抑え、鏡枠構造の複雑化を防ぐと共に、重量バランスの変化を抑えやすくなる。
条件式(7)の下限値を2.0×m2 とすることがより好ましい。
また、第2レンズ群を、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと正レンズの接合レンズと、負レンズとで構成することがより好ましい。
第2レンズ郡中の像側寄りのレンズ構成を、負レンズと正レンズを接合した接合レンズと負レンズとすることで、第2レンズ群の主たるパワーの確保と収差の補正を行いやすく構成できる。
この構成に加えて、第2レンズ群中の物体側寄りの位置に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズを配置することで、前述の接合レンズと負レンズへの光線の入射角度を微少に調整し、第2レンズ群での偏心感度を緩和させる機能を持たせられる。
また、第1レンズ群の構成を正レンズと負レンズのみで構成した場合であっても、第1
レンズ群寄りにメニスカスレンズが配置されることで、広角端付近での軸外収差の補正に有利となる。
第1レンズ群は、光線の入射高が大きいため、レンズの径も大きくなりやすく、かつ、変倍時の移動量も大きい。そのため、第2レンズ群の構成を上述の構成とし、第1レンズ群を少ないレンズ枚数で構成できることは、ズームレンズ全体の小型化に有利となる。
さらには、以下の条件式を満足することがより好ましい。
0.3<r2Gf /dt1<2 ・・・(8)
ただし、r2Gf は第2レンズ群中の最も物体側のレンズ面の近軸曲率半径、
t1は望遠端における第1レンズ群と第2レンズ群との間の軸上間隔、
である。
条件式(8)は、第2レンズ群中の物体側のレンズの物体側面と、望遠端での第1、第2レンズ群間隔について規定するものである。
条件式(8)の下限の0.3を下回らないようにすることで、第2レンズ群の物体側面の曲率を適度に抑え、この面での望遠端での光線の屈折量を抑えることが、収差補正上好ましい。上限の2を上回らないようにして、この面の曲率を適度に確保し軸外光線の屈折量を適度に抑えることが、軸外収差の補正上好ましい。
条件式(6)の下限値を0.3とすることがより好ましい。
条件式(6)の上限値を1とすることがより好ましい。
条件式(6)の下限値、上限値を共に限定して、以下の条件式を満足することがより好ましい。
0.5<r2Gf /dt1<1 ・・・(8−1)
収差補正により効果的である。
また、第3レンズ群を、物体側より順に、正の屈折力を持つ前群と、正又は負の屈折力を持つ後群とで構成し、前群を2枚の正レンズと1枚の負レンズとで構成し、以下の条件式を満足することがより好ましい
77<νpmax<90 ・・・(9)
63<νpmin<80 ・・・(10)
ただし、νpmaxは第3レンズ群前群中の2枚の正レンズの何れか一方の正レンズのアッベ数、
νpminは第3レンズ群前群中の2枚の正レンズの一方の正レンズとは異なる正レンズのアッベ数、
である。
第3レンズ群の前群は開口絞りに近く、この前群に正の屈折力を持たせて結像性能を確保することが、変倍時の収差変動を抑える上で好ましい。このとき、前群のパワーが強くなりやすいので、この前群での収差補正を行いやすくするため、正レンズ2枚と負レンズ1枚の構成とすることが好ましい。
このとき、絞り近くに配される2つの正レンズについて、条件式(9)、(10)を満足することが、色収差補正上好ましい。
望遠レンズは焦点距離が長いため、波長による焦点距離の差の比率が同じでも色収差が大きく現れやすい。そのため、条件式(9)、(10)の下限それぞれ77、63を下回らないようにして分散を小さくすることが好ましい。一方、条件式(9)、(10)の上限それぞれ90、80を上回らないようにして、異常分散性が大きくなりすぎることを抑え、2 次スペクトルの発生を抑えやすくすることが好ましい。
また、第3レンズ群を、物体側より順に、正の屈折力を持つ前群と、正又は負の屈折力を持つ後群とで構成し、以下の条件式を満足することがより好ましい。
0.05<d3w/ft <0.2 ・・・(11)
−0.7<ft /f3r<0.7 ・・・(12)
ただし、d3wは広角端における第3レンズ群の前群と後群との間の軸上間隔、
3rは第3レンズ群の後群の焦点距離、
である。
第3レンズ群の前群は開口絞りに近い位置にあるため、屈折力を確保し結像作用を持たせることで、変倍時の収差変動を抑えやすくなる。
このとき、条件式(11)、(12)を満足することが好ましい。
条件式(11)を満足する前群と後群との軸上間隔を保ち、条件式(12)満足する弱いパワーの後群を配置することで、全体の全長を短縮化しつつ軸外性能の向上を図ることに有利となる。なお、前群と後群との間の軸上間隔は、広角端から望遠端への変倍の際に変化するように構成することも、本発明の範囲内である。
条件式(11)の下限の0.05を下回らないようにすることで、後群における軸上光束と軸外光束の分離を行いやすくなり、軸外性能の補正機能の確保に有利となる。
条件式(11)の上限の0.2を上回らないようにすることで、第3レンズ群の全長の大型化を抑えることに有利となる。また、広角端付近での各レンズ群のパワーバランスもとりやすくなる。
条件式(12)の上限の0.7、下限の−0.7の範囲内とすることで、後群によるパワーを小さくし、後群のレンズを軽量化することが好ましい。
さらには、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.1<|ft /f3r| ・・・(12A)
条件式(12A)の下限の0.1を下回らないようにすることで、後群での収差補正機能を確保しやすくすることが好ましい。
また、さらには、以下の条件式を満足することが好ましい。
0<ft /f3r<0.13 ・・・(12−1)
条件式(12−1)の下限の0を下回らないようにして後群の屈折力を正とすることで、射出瞳を像面から遠くしやすく構成できる。
条件式(12−1)の上限の0.13を上回らないようにすることで、後群の軽量化に有利となる。
また、遠距離物から近距離物への合焦動作を、第2レンズ群の移動により行うことがより好ましい。
このように第2レンズ群をフォーカシング群とすることで、フォーカシング群の径を小さくでき、移動量を小さくでき、スペース効率も高くできる。
また、本発明のズームレンズは、広角端の全画角が25°から35°で変倍比が3倍から5倍のズームレンズとすることがより好ましい。
以上の本発明は、レンズ群の移動方式、第1レンズ群の工夫等により、携帯時でのズームレンズ全長を抑えながら、変倍比の確保、光学性能の確保にも有利なズームレンズを提供することができる。
さらには、各レンズ群の工夫等により、光学性能も良好にしやすく、小型化、高変倍比化等何れかに有利なズームレンズを提供することができる。
本発明のズームレンズの実施例1の広角端(a)、中間状態(b)、望遠端(c)のレンズ断面図である。 本発明のズームレンズの実施例2の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例3の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例4の図1と同様の図である。 本発明のズームレンズの実施例5の図1と同様の図である。 実施例1の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例2の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例3の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例4の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例5の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例1の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例2の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例3の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例4の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例5の無限遠物点合焦時の横収差図である。 本発明のズームレンズを交換レンズとして用いた一眼レフレックスカメラの断面図である。
以下、本発明のズームレンズの実施例1〜5について説明する。実施例1〜5の無限遠物点合焦時の広角端(a)、中間状態(b)、望遠端(c)のレンズ断面図をそれぞれ図1〜図5に示す。図中、第1レンズ群はG1、第2レンズ群はG2、開口絞りはS、第3レンズ群はG3、各種フィルター類等(ローパスフィルター、赤外カットフィルター、防塵用振動フィルター、CCDカバーガラス等)を1つの平行平板であらわしたものはF、像面(電子撮像素子の受光面)はIで示してある。
実施例1のズームレンズは、図1に示すように、物体側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1、負屈折力の第2レンズ群G2、開口絞りS、正屈折力の第3レンズ群G3から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第1レンズ群G1は一体で物体側へ移動し、第2レンズ群G2は一体で第1レンズ群G1との間隔を広げながら物体側に
凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より物体側に位置する。開口絞りSと第3レンズ群G3は一体に第2レンズ群G2との間隔を縮めながら物体側に移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凸正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レンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負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レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第3レンズ群G3は、両凸正レンズと、両凸正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レンズからなる前群と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凸正レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる後群とからなる。
遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングは、第2レンズ群G2を物体側へ移動することで行う。
実施例2のズームレンズは、図2に示すように、物体側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1、負屈折力の第2レンズ群G2、開口絞りS、正屈折力の第3レンズ群G3から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第1レンズ群G1は一体で物体側へ移動し、第2レンズ群G2は一体で第1レンズ群G1との間隔を広げながら物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より物体側に位置する。開口絞りSと第3レンズ群G3は一体に第2レンズ群G2との間隔を縮めながら物体側に移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凸正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レンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負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レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第3レンズ群G3は、両凸正レンズと、両凸正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レンズからなる前群と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凸正レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる後群とからなる。
実施例3のズームレンズは、図3に示すように、物体側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1、負屈折力の第2レンズ群G2、開口絞りS、正屈折力の第3レンズ群G3から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第1レンズ群G1は一体で物体側へ移動し、第2レンズ群G2は一体で第1レンズ群G1との間隔を広げながら物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より物体側に位置する。開口絞りSと第3レンズ群G3は一体に第2レンズ群G2との間隔を縮めながら物体側に移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凸正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レンズからなり、第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負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レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第3レンズ群G3は、両凸正レンズと、両凸正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レンズからなる前群と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凸正レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる後群とからなる。
実施例4のズームレンズは、図4に示すように、物体側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1、負屈折力の第2レンズ群G2、開口絞りS、正屈折力の第3レンズ群G3から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第1レンズ群G1は一体で物体側へ移動し、第2レンズ群G2は一体で第1レンズ群G1との間隔を広げながら物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より若干物体側に位置する。開口絞りSは第2レンズ群G2との間隔を縮めながら物体側に移動する。第3レンズ群G3は開口
絞りSとの間隔を縮めながら物体側に移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凸正レンズと、両凹負レンズからなり、第2レンズ群G2は、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レンズと、両凹負レンズからなり、第3レンズ群G3は、両凸正レンズと、両凸正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レンズからなる前群と、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凹負レンズからなる後群とからなる。
実施例5のズームレンズは、図5に示すように、物体側から順に、正屈折力の第1レンズ群G1、負屈折力の第2レンズ群G2、開口絞りS、正屈折力の第3レンズ群G3から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第1レンズ群G1は一体で物体側へ移動し、第2レンズ群G2は一体で第1レンズ群G1との間隔を広げながら物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より若干物体側に位置する。開口絞りSは第2レンズ群G2との間隔を縮めながら物体側に移動する。第3レンズ群G3は開口絞りSとの間隔を縮めながら物体側に移動する。
物体側から順に、第1レンズ群G1は、両凸正レンズと、両凹負レンズからなり、第2レンズ群G2は、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レンズと、両凹負レンズからなり、第3レンズ群G3は、両凸正レンズと、両凸正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レンズからなる前群と、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凹負レンズからなる後群とからなる。
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、fは全系焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角、WEは広角端、STは中間状態、TEは望遠端、r1 、r2 …は各レンズ面の曲率半径、d1 、d2 …は各レンズ面間の間隔、nd1、nd2…は各レンズのd線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。また、ODは像面から測った被写体距離である。

実施例1
1 = 86.481 d1 = 4.99 nd1 =1.6031 νd1 =60.6
2 = -108.395 d2 = 2.10 nd2 =1.8467 νd2 =23.8
3 = -259.407 d3 = (可変)
4 = 35.302 d4 = 1.29 nd3 =1.8052 νd3 =25.4
5 = 19.524 d5 = 4.38
6 = -56.707 d6 = 1.01 nd4 =1.5168 νd4 =64.2
7 = 20.158 d7 = 2.76 nd5 =1.8467 νd5 =23.8
8 = 226.009 d8 = 1.27
9 = -26.371 d9 = 1.00 nd6 =1.7725 νd6 =49.6
10= -229.620 d10= (可変)
11= ∞(絞り) d11= 1.20
12= 69.845 d12= 3.44 nd7 =1.4875 νd7 =70.2
13= -34.904 d13= 0.15
14= 24.185 d14= 4.99 nd8 =1.4970 νd8 =81.5
15= -24.185 d15= 1.18 nd9 =1.8010 νd9 =35.0
16= -482.892 d16= 13.90
17= -41.202 d17= 2.01 nd10=1.5750 νd10=41.5
18= -22.237 d18= 0.30
19= 97.144 d19= 1.84 nd11=1.5168 νd11=64.2
20= -97.144 d20= 6.83
21= -16.722 d21= 0.94 nd12=1.7725 νd12=49.6
22= -40.266 d22= (可変)
23= ∞ d23= 4.63 nd13=1.5163 νd13=64.1
24= ∞ d24= 2.50
25= ∞(像面)
ズームデータ(OD=∞)
WE ST TE
f (mm) 40.9 77.5 146.7
NO 4.1 4.8 5.8
2ω(°) 30.5 16.4 8.7
3 2.31 37.66 48.35
10 17.47 10.74 2.10
22 28.43 33.81 54.53
(OD=900mm )
3 1.00 34.33 43.37
10 18.77 14.07 7.07
22 28.43 33.81 54.53

実施例2
1 = 86.036 d1 = 5.28 nd1 =1.6031 νd1 =60.6
2 = -102.465 d2 = 2.10 nd2 =1.8467 νd2 =23.8
3 = -248.790 d3 = (可変)
4 = 22.968 d4 = 1.09 nd3 =1.8467 νd3 =23.8
5 = 16.162 d5 = 5.69
6 = -53.640 d6 = 1.25 nd4 =1.4875 νd4 =70.2
7 = 17.706 d7 = 2.55 nd5 =1.8467 νd5 =23.8
8 = 71.411 d8 = 1.40
9 = -29.601 d9 = 1.10 nd6 =1.7725 νd6 =49.6
10= -1996.707 d10= (可変)
11= ∞(絞り) d11= 1.20
12= 56.884 d12= 3.40 nd7 =1.4970 νd7 =81.5
13= -37.250 d13= 0.15
14= 27.088 d14= 4.81 nd8 =1.4875 νd8 =70.2
15= -22.581 d15= 1.17 nd9 =1.9037 νd9 =31.3
16= -128.399 d16= 12.75
17= -44.665 d17= 2.09 nd10=1.5182 νd10=58.9
18= -23.113 d18= 0.20
19= 485.119 d19= 1.79 nd11=1.7618 νd11=26.5
20= -55.909 d20= 8.44
21= -17.929 d21= 0.88 nd12=1.9037 νd12=31.3
22= -42.416 d22= (可変)
23= ∞ d23= 4.63 nd13=1.5163 νd13=64.1
24= ∞ d24= 2.38
25= ∞(像面)
ズームデータ(OD=∞)
WE ST TE
f (mm) 40.8 77.5 146.7
NO 4.1 4.8 5.8
2ω(°) 30.6 16.4 8.7
3 2.34 35.87 46.81
10 17.36 10.50 2.10
22 28.68 34.69 55.22

実施例3
1 = 86.435 d1 = 4.99 nd1 =1.6031 νd1 =60.6
2 = -108.218 d2 = 2.10 nd2 =1.8467 νd2 =23.8
3 = -258.821 d3 = (可変)
4 = 35.358 d4 = 1.29 nd3 =1.8052 νd3 =25.4
5 = 19.530 d5 = 4.36
6 = -56.727 d6 = 1.01 nd4 =1.5168 νd4 =64.2
7 = 20.161 d7 = 2.76 nd5 =1.8467 νd5 =23.8
8 = 227.061 d8 = 1.27
9 = -26.367 d9 = 1.00 nd6 =1.7725 νd6 =49.6
10= -231.956 d10= (可変)
11= ∞(絞り) d11= 1.20
12= 69.809 d12= 3.46 nd7 =1.4875 νd7 =70.2
13= -34.889 d13= 0.15
14= 24.145 d14= 5.02 nd8 =1.4970 νd8 =81.5
15= -24.145 d15= 1.18 nd9 =1.8010 νd9 =35.0
16= -481.556 d16= 13.78
17= -41.103 d17= 2.08 nd10=1.5750 νd10=41.5
18= -22.222 d18= 0.30
19= 97.372 d19= 1.83 nd11=1.5168 νd11=64.2
20= -97.372 d20= 6.85
21= -16.713 d21= 0.94 nd12=1.7725 νd12=49.6
22= -40.204 d22= (可変)
23= ∞ d23= 4.63 nd13=1.5163 νd13=64.1
24= ∞ d24= 2.42
25= ∞(像面)
ズームデータ(OD=∞)
WE ST TE
f (mm) 40.9 77.5 146.8
NO 4.1 4.8 5.8
2ω(°) 30.5 16.4 8.7
3 2.30 37.54 48.16
10 17.45 10.72 2.10
22 28.60 34.03 54.94

実施例4
1 = 72.974 d1 = 3.42 nd1 =1.6031 νd1 =60.6
2 = -221.186 d2 = 0.45
3 = -363.380 d3 = 1.80 nd2 =1.8052 νd2 =25.4
4 = 314.708 d4 = (可変)
5 = 105.397 d5 = 1.41 nd3 =1.6712 νd3 =57.6
6 = 26.011 d6 = 3.92
7 = 30.744 d7 = 0.98 nd4 =1.5315 νd4 =66.2
8 = 16.748 d8 = 2.82 nd5 =1.6869 νd5 =30.2
9 = 54.583 d9 = 1.48
10= -38.745 d10= 1.06 nd6 =1.7725 νd6 =49.6
11= 136.360 d11= (可変)
12= ∞(絞り) d12= (可変)
13= 84.870 d13= 2.33 nd7 =1.4875 νd7 =70.2
14= -47.027 d14= 0.15
15= 23.439 d15= 4.17 nd8 =1.4970 νd8 =81.5
16= -30.846 d16= 1.14 nd9 =1.9167 νd9 =25.4
17= -204.810 d17= 10.66
18= 167.137 d18= 2.53 nd10=1.8628 νd10=21.9
19= -37.473 d19= 0.28
20= 26.074 d20= 2.40 nd11=1.6988 νd11=48.9
21= 110.272 d21= 1.73
22= -35.799 d22= 0.96 nd12=1.9037 νd12=31.3
23= 23.352 d23= (可変)
24= ∞ d24= 4.63 nd13=1.5163 νd13=64.1
25= ∞ d25= 2.42
26= ∞(像面)
ズームデータ(OD=∞)
WE ST TE
f (mm) 40.8 77.5 147.9
NO 4.1 4.8 5.8
2ω(°) 30.4 16.4 8.6
4 4.95 41.70 56.43
11 12.97 4.86 1.61
12 13.70 10.54 1.50
23 29.92 36.76 54.29

実施例5
1 = 61.767 d1 = 4.98 nd1 =1.6031 νd1 =60.6
2 = -364.922 d2 = 0.43
3 = -669.033 d3 = 1.80 nd2 =1.8052 νd2 =25.4
4 = 218.268 d4 = (可変)
5 = 88.770 d5 = 1.40 nd3 =1.6968 νd3 =55.5
6 = 21.437 d6 = 3.92
7 = 28.845 d7 = 0.98 nd4 =1.5168 νd4 =64.2
8 = 15.324 d8 = 3.12 nd5 =1.6889 νd5 =31.1
9 = 54.554 d9 = 1.54
10= -36.674 d10= 1.06 nd6 =1.7725 νd6 =49.6
11= 173.739 d11= (可変)
12= ∞(絞り) d12= (可変)
13= 67.230 d13= 2.34 nd7 =1.4875 νd7 =70.2
14= -54.210 d14= 0.15
15= 26.095 d15= 4.14 nd8 =1.4970 νd8 =81.5
16= -31.627 d16= 1.14 nd9 =1.8467 νd9 =23.8
17= -147.476 d17= 12.63
18= 102.030 d18= 2.30 nd10=1.8467 νd10=23.8
19= -42.159 d19= 0.25
20= 28.758 d20= 2.08 nd11=1.7015 νd11=41.2
21= 101.079 d21= 1.72
22= -34.535 d22= 0.96 nd12=1.9037 νd12=31.3
23= 27.307 d23= (可変)
24= ∞ d24= 4.63 nd13=1.5163 νd13=64.1
25= ∞ d25= 2.42
26= ∞(像面)
ズームデータ(OD=∞)
WE ST TE
f (mm) 40.8 77.5 147.9
NO 4.1 4.8 5.6
2ω(°) 30.4 16.4 8.6
4 3.60 43.92 54.41
11 13.10 4.12 1.48
12 11.22 10.85 1.50
23 29.60 34.19 53.33
以上の実施例1〜5の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図6〜図10に示す。これらの収差図において、(a)は広角端、(b)は中間状態、(c)は望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。各図中、“FIY”は最大像高を示す。また、図11〜図15はぞれぞれ実施例1〜5の無限遠物点合焦時の広角端(a)、中間状態(b)、望遠端(c)での横収差図を示す。各図中、×0.4、×0.7、×0.9、×1.0は最大像高に対する像高の倍率を示し、その像高での横収差を示す。
次に、上記各実施例における条件式(1)〜(12)に関する値を示す。
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
(1) f1 /ft 0.857 0.853 0.856 1.073 1.011
(2) m1 /ft 0.387 0.380 0.380 0.360 0.360
(3)、(5) Δn1 0.244 0.244 0.244 0.202 0.202
(4) Δν1 36.8 36.8 36.8 35.2 35.2
(6) m2 /ft 0.073 0.077 0.075 0.005 0.016
(7) m3 26.1 26.6 26.3 24.4 23.7
1.5×m2 16.1 17.1 16.5 1.2 3.6
0.6×m1 34.1 33.5 34.1 32.0 31.9
(8) r2Gf /dt1 0.730 0.491 0.734 1.868 1.632
(9) νpmax 81.500 81.500 81.500 81.500 81.500
(10) νpmin 70.200 70.200 70.200 70.200 70.200
(11) d3w/ft 0.095 0.087 0.094 0.072 0.085
(12) ft /f3r 0.093 0.573 0.090 -0.514 -0.532
上記各実施例は、広角端の半画角が15°程度で、変倍率が3倍から4倍程度の比較的望遠側で使用する一眼レフカメラ用のズームレンズに適するものである。
特に電子撮像素子を用いた一眼レフカメラにおけるズームレンズを小型化しやすいという特徴を大きく活かした、携帯時に小型化しやすくかつ性能が良好なズームレンズとなっている。
図16は、本発明のズームレンズを用い、撮像素子として小型のCCD又はCMOS等を用いた電子撮像装置としての一眼レフレックスカメラの断面図である。図16において、1は一眼レフレックスカメラ(一眼レフカメラ)、2はズーム機構と合焦機構を備えた鏡筒内に配置された撮影レンズ系、3は撮影レンズ系2を一眼レフレックスカメラ1に着脱可能とする鏡筒のマウント部であり、スクリュータイプのマウントやバヨネットタイプのマウント等が用いられる。この例では、バヨネットタイプのマウントを用いている。
また、4は撮像素子面、5は撮影レンズ系2の光路6上のレンズ系と撮像素子面4との間に配置されたクイックリターンミラー、7はクイックリターンミラー5より反射された光路に配置されたファインダースクリーン、8はペンタプリズム、9はファインダー、Eは観察者の眼(アイポイント)である。
このような構成の一眼レフレックスカメラ1の撮影レンズ系2として、例えば上記実施例1〜5に示した本発明のズームレンズが用いられる。
以上の本発明によれば、一眼レフタイプのデジタルカメラに適した交換レンズとして、携帯時でのズームレンズ全長を抑えながら、変倍比の確保、光学性能の確保にも有利なズームレンズを実現することができる。
G1…第1レンズ群
G2…第2レンズ群
G3…第3レンズ群
S…開口絞り
F…平行平板(各種フィルター類等)
I…像面
E…観察者の眼(アイポイント)
1…一眼レフレックスカメラ
2…撮影レンズ系
3…マウント部
4…撮像素子面
5…クイックリターンミラー
6…光路
7…ファインダースクリーン
8…ペンタプリズム
9…ファインダー

Claims (15)

  1. 物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とからなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間に配置された開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第1レンズ群は一体で移動し、前記第2レンズ群は一体で移動し、前記広角端に対して前記望遠端にて、前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群は物体側に位置し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間の間隔は広がり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は狭まり、前記第3レンズ群は、物体側より順に、正の屈折力を持つ前群と、正又は負の屈折力を持つ後群とからなり、前記前群は2枚の正レンズと1枚の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。
    0.7<f1 /ft <1.2 ・・・(1)
    0.3<m1 /ft <0.45 ・・・(2)
    77<ν pmax <90 ・・・(9)
    63<ν pmin <80 ・・・(10)
    ただし、f1 は第1レンズ群の焦点距離、
    t は望遠端でのズームレンズ全系の焦点距離、
    1 は広角端と望遠端での第1レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
    ν pmax は第3レンズ群前群中の2枚の正レンズの何れか一方の正レンズのアッベ数、
    ν pmin は第3レンズ群前群中の2枚の正レンズの一方の正レンズとは異なる正レンズのアッベ数、
    である。
  2. 以下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。
    0.7<f1 /ft <0.92 ・・・(1−1)
  3. 広角端における、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成系が負の屈折力を持つ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. 前記第1レンズ群が、負レンズと正レンズの2枚のレンズで構成され、前記正レンズの負レンズ側の面が凸面であり、前記負レンズの正レンズ側の面が凹面であり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載のズームレンズ。
    Δn1 >0.05 ・・・(3)
    Δν1 >20 ・・・(4)
    ただし、Δn1 は第1レンズ群の負レンズの屈折率から正レンズの屈折率を引いた差の値、
    Δν1 は第1レンズ群の正レンズのアッベ数から負レンズのアッベ数を引いた差の値、
    である。
  5. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1からの何れか1項記載のズームレンズ。
    0<m2 /ft <0.1 ・・・(6)
    ただし、m2 は広角端と望遠端での第2レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
    である。
  6. 広角端から望遠端への変倍の際に、前記第3レンズ群は一体で移動し、前記広角端に対し
    て前記望遠端にて、前記第3レンズ群は物体側に位置することを特徴とする請求項1からの何れか1項記載のズームレンズ。
  7. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項記載のズームレンズ。
    1.5×m2 <m3 <0.6×m1 ・・・(7)
    ただし、m2 は広角端と望遠端での第2レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
    3 は広角端と望遠端での第3レンズ群の位置の差であり、物体側への移動が正符号、
    である。
  8. 前記第2レンズ群は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと正レンズの接合レンズと、負レンズとからなることを特徴とする請求項1からの何れか1項記載のズームレンズ。
  9. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項記載のズームレンズ。
    0.3<r2Gf /dt1<2 ・・・(8)
    ただし、r2Gf は第2レンズ群中の最も物体側のレンズ面の近軸曲率半径、
    t1は望遠端における第1レンズ群と第2レンズ群との間の軸上間隔、
    である。
  10. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項記載のズームレンズ。
    0.5<r2Gf /dt1<1 ・・・(8−1)
  11. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から10の何れか1項記載のズームレンズ。
    0.05<d3w/ft <0.2 ・・・(11)
    −0.7<ft /f3r<0.7 ・・・(12)
    ただし、d3wは広角端における第3レンズ群の前群と後群との間の軸上間隔、
    3rは第3レンズ群の後群の焦点距離、
    である。
  12. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項11記載のズームレンズ。
    0.1<|ft /f3r| ・・・(12A)
  13. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項11記載のズームレンズ。
    0<ft /f3r<0.13 ・・・(12−1)
  14. 遠距離物から近距離物への合焦動作を、前記第2レンズ群の移動により行うことを特徴とする請求項1から13の何れか1項記載のズームレンズ。
  15. 広角端の全画角が25°から35°で変倍比が3倍から5倍であることを特徴とする請求項1から14の何れか1項記載のズームレンズ。
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