JP5172247B2

JP5172247B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP5172247B2
Application number: JP2007226759A
Authority: JP
Inventors: 朋来幸野
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: JP2009058818A

Description

本発明は、デジタルカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ等に用いられるズームレンズに関するものである。

ズームレンズに関して、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有し、一部のレンズ群を光軸と略垂直方向に移動させて、光軸と垂直方向に像を移動させることが可能なズームレンズ、所謂手振れ補正ズームレンズとして、特開２００４−２５８５０９号公報、特開２００３−２９５０６０号公報、特開２００３−２０７７１５号公報が知られている。
特開２００４−２５８５０９号公報特開２００３−２９５０６０号公報特開２００３−２０７７１５号公報

特許文献１におけるズームレンズでは、第３レンズ群を３つの補助レンズ群に分割しており、第２補助レンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ移動することによって像を移動させている。そのため、第３レンズ群を３分割することによる構成パーツが増大し、コストアップ要因となる。

特許文献２におけるズームレンズでは、第３レンズ群を前後の２つに分割しており、第４レンズ側にある第３レンズ群の後ろを光軸と垂直方向に移動することによって像を移動させている。この場合、手振れ補正機構パーツを第３レンズ群の前と第４レンズ群との間に配置しなければならず、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が一定量必要となり、良好な光学性能を得にくい。

特許文献３におけるズームレンズでは、第３レンズ群を前後の２つに分割して前群を光軸と垂直な方向に移動することによって、光軸と垂直方向に像を移動させている。しかしながら、レンズ群の移動量に対する像の移動量、いわゆる偏芯敏感度が大きすぎるため、レンズ群の制御が困難となる。

本発明は、構成パーツが少なく、光学性能が良好で、偏芯敏感度が大きすぎない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第１の発明は、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レンズ群からなり、広角端から望遠端へのズーミングは各レンズ群の間隔を変化させて、第１レンズ群と第３レンズ群を物体側に移動させることで行い、無限遠から近距離物体に合焦するために前記第２レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、前記第３レンズ群は物体側より順に正の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、前記第３ａレンズ群を光軸と略垂直方向に移動させることで、光軸と垂直方向に像を移動させることが可能であることを特徴とするズームレンズである。

なお第１の発明は、以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とするズームレンズである。
（１）｜（ｈｉ−ｈｅ）／Ｂｆ｜≦０．１５
（２）１．２５＜ｆ１／ｆＴ＜２．１
但し
ｈｉ：ズームレンズ全系の結像面の最大像高
ｈｅ：任意の変倍時における最も像面側のレンズ面の最大主光線高
Ｂｆ：ｈｅと同じ変倍時における最も像面側のレンズ面と結像面との光軸上の距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆＴ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離

また第２の発明は、第１の発明であってさらに、前記第２レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ２１、非球面を含む負レンズＧ２２を有することを特徴とする請求項１記載のズームレンズである。

また第３の発明は、第１乃至第２のいずれかの発明であってさらに、前記第３レンズ群の物体側に開口絞りが配置されていることを特徴とするズームレンズである。

また第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明であってさらに、前記第４レンズ群に負レンズもしくは、負レンズを含むユニットを１つ以上有し、その負レンズＧｒ４ｎのｄ線の屈折率が以下の条件式（３）を満足することを特徴とするズームレンズである。
（３）ｎｄＧｒ４ｎ≧１．８２
但し
ｎｄＧｒ４ｎ：前記第４レンズ群の負レンズＧｒ４ｎのｄ線の屈折率

また第５の発明は、第１乃至第４いずれかの発明であってさらに、前記第３ａレンズ群を光軸に対して略垂直に移動させた時の前記第３ａレンズ群の移動量をΔｘ、このときの光軸と垂直方向に移動する像の移動量をΔｙとすると、以下の条件式（４）を満足することを特徴とするズームレンズである。
（４）１＜Δｘ／Δｙ＜３

本発明によれば、構成パーツが少なく、光学性能が良好で、偏芯敏感度が大きすぎないズームレンズを達成することができる。

本発明における第１の発明であるズームレンズは、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、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レンズ群からなり、広角端から望遠端へのズーミングは各レンズ群の間隔を変化させて、第１レンズ群と第３レンズ群を物体側に移動させることで行い、無限遠から近距離物体に合焦するために前記第２レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、前記第３レンズ群は物体側より順に正の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、前記第３ａレンズ群を光軸と略垂直方向に移動させることで、光軸と垂直方向に像を移動させることが可能である。

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。そこで、第１の発明であるズームレンズは、以下の条件式（１）を満足する。
（１）｜（ｈｉ−ｈｅ）／Ｂｆ｜≦０．１５
但し
ｈｉ：ズームレンズ全系の結像面の最大像高
ｈｅ：任意の変倍時における最も像面側のレンズ面の最大主光線高
Ｂｆ：ｈｅと同じ変倍時における最も像面側のレンズ面と結像面との光軸上の距離

条件式（１）は、最も像面側のレンズ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）の範囲を越えると最も像面側のレンズ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。

また、第１の発明であるズームレンズは、以下の条件式（２）を満足する。
（２）１．２５＜ｆ１／ｆＴ＜２．１
但し
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆＴ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
条件式（２）は、第１レンズ群の焦点距離と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（２）の上限値を越えると、望遠端の焦点距離に対して、第１レンズ群の焦点距離が長くなるので、レンズ全長が大きくなる。下限値を越えると、望遠端の焦点距離に対して第１レンズ群の焦点距離が短くなり、レンズ全長は小さくなるが、第１レンズ群の屈折力が強くなるため、望遠側の収差補正が困難となる。

また第２の発明は、第１の発明であってさらに、第２レンズ群に物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ _２１、非球面を含む負レンズＧ _２２を有することで、広角側の歪曲収差、非点収差、フォーカスによる収差変動等の補正が可能となる。また、非球面レンズの外径を小さくして、製造コストを抑えることができる。

また第３の発明は、第１または第２の発明であってさらに、第３レンズ群の物体側に開口絞りを配置することで、光軸と垂直方向に像を移動させるために光軸方向と略垂直に移動させる第３ａレンズ群と開口絞りとを一体にすることができる。これにより、レンズ全長のコンパクト化することができ、また電装部品点数を少なくすることができる。

また第４の発明は、第１乃至第３いずれかの発明であってさらに、第４レンズ群に負レンズもしくは負レンズを含むユニットを１つ以上有し、その負レンズのｄ線の屈折率が条件式（３）の範囲であることが望ましい。
（３）ｎｄＧｒ４ｎ≧１．８２
但し
ｎｄＧｒ４ｎ：前記第４レンズ群の負レンズＧｒ４ｎのｄ線の屈折率
条件式（３）の範囲を越えると、負レンズの屈折率が低くなるので、屈折力を同等にするために負レンズの曲率半径を小さくしなければならず、その結果、球面収差が発生し、さらには、光学性能への敏感度が大きくなる。

また第５の発明は、第１乃至第４いずれかの発明であってさらに、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
（４）１＜Δｘ／Δｙ＜３
条件式（４）は、第３ａレンズ群を光軸に対して略垂直に移動させた時の第３ａレンズ群の移動量Δｘと、この時の光軸と垂直方向に移動する像の移動量Δｙの比率を規定するものである。条件式（４）の上限値を越えると、第３ａレンズ群の移動量Δｘに対して、Δｙが非常に小さくなり、防振機能が機能しなくなる。下限値を越えると、Δｘに対してΔｙが過敏となり、制御困難となる。

以下に、本発明のズームレンズの数値実施例１および数値実施例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、ＦＢはバックフォーカスを示す。図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差、ＦはＦナンバー、２ωは画角、ΔＳはサジタル、ΔＭはメリジオナルである。

また、以下の表において非球面にはレンズの面番号に＊を印してあり、非球面の形状は次の式により表される。なお、レンズ面の曲率半径をＲとし、光軸方向をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸とする。Ｋは円錐係数、Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４は非球面係数とする。また、“Ｅ−Ｘ”は“×１０^−Ｘ”を意味する。

（数値実施例１）
（表１）
［全体諸元］

［レンズ諸元］

［第９面の非球面係数］

［第２２面の非球面係数］

［無限遠撮影時の変倍における可変間隔］

［条件値］

（数値実施例２）
（表２）
［全体諸元］

［レンズ諸元］

［第９面の非球面係数］

［第２２面の非球面係数］

［無限遠撮影時の変倍における可変間隔］
［条件値］

本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成図である。本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端（ｆ＝１４．３４ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差である。本発明の実施例１に係るズームレンズの中間焦点距離（ｆ＝３１．８５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差である。本発明の実施例１に係るズームレンズの望遠端（ｆ＝４８．２８ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差である。本発明の実施例２に係るズームレンズのレンズ構成図である。本発明の実施例２に係るズームレンズの広角端（ｆ＝１４．４１ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差である。本発明の実施例２に係るズームレンズの中間焦点距離（ｆ＝３２．００ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差である。本発明の実施例２に係るズームレンズの望遠端（ｆ＝４８．５０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差である。

符号の説明

Ｓ：開口絞り
Ｉ：像面
Ｇｒ１：第１レンズ群
Ｇｒ２：第２レンズ群
Ｇｒ３：第３レンズ群
Ｇｒ４：第４レンズ群

Claims

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レンズ群からなり、広角端から望遠端へのズーミングは各レンズ群の間隔を変化させて、第１レンズ群と第３レンズ群を物体側に移動させることで行い、無限遠から近距離物体に合焦するために前記第２レンズ群が光軸に沿って物体側に移動し、前記第３レンズ群は物体側より順に正の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、前記第３ａレンズ群を光軸と略垂直方向に移動させることで、光軸と垂直方向に像を移動させることが可能であり、以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）｜（ｈｉ−ｈｅ）／Ｂｆ｜≦０．１５
（２）１．２５＜ｆ１／ｆＴ＜２．１
但し
ｈｉ：ズームレンズ全系の結像面の最大像高
ｈｅ：任意の変倍時における最も像面側のレンズ面の最大主光線高
Ｂｆ：ｈｅと同じ変倍時における最も像面側のレンズ面と結像面との光軸上の距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆＴ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
前記第２レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ_２１、非球面を含む負レンズＧ_２２を有することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群の物体側に開口絞りが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群に負レンズもしくは、負レンズを含むユニットを１つ以上有し、その負レンズＧｒ４ｎのｄ線の屈折率が以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のズームレンズ。
（３）ｎｄＧｒ４ｎ≧１．８２
但し
ｎｄＧｒ４ｎ：前記第４レンズ群の負レンズＧｒ４ｎのｄ線の屈折率
前記第３ａレンズ群を光軸に対して略垂直に移動させた時の前記第３ａレンズ群の移動量をΔｘ、このときの光軸と垂直方向に移動する像の移動量をΔｙとすると、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のズームレンズ。
（４）１＜Δｘ／Δｙ＜３