JP5201461B2 - ズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法 - Google Patents

ズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法 Download PDF

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本発明は、ズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法に関する。
近年の光学設計技術・製造技術の進歩により、ズームレンズは小型化と高変倍化が図られてきた。しかし、高変倍化による望遠端の焦点距離の増長は、手ぶれの問題を一層顕著なものとしてきた。この手ぶれに関しては、従来より種々の手ぶれ補正機能を有するズームレンズが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
特開平9−230235号公報
しかしながら、従来の手ぶれ補正機能を有するズームレンズでは、手ぶれ補正機能を有しながら高変倍化を図ると、光学性能の劣化が著しいという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光軸と直交方向の成分を持つように移動可能な光学系により像シフトを行い、手ぶれ補正を可能とし、高変倍化を図りながら性能の劣化が少なくなるよう、適切なレンズ群の屈折力を設定したズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明のズームレンズは、物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、前記第3レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式0.38<(−f2)/f3<0.50の条件を満足する。
また、本発明のズームレンズは、物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、前記第3レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式0.38<(−f2)/f3≦0.40の条件を満足する
また、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、広角端状態における前記ズームレンズの焦点距離をfwとしたとき、次式3.5<f1/fw<5.0の条件を満足することが好ましい。
また、前記負レンズ群は、非球面を有することが好ましい。
また、前記負レンズ群は、負レンズを有し、該負レンズが非球面を有することが好ましい。
また、前記負レンズ群は、物体側から順に並んだ、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、または、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなることが好ましい。
また、前記第4レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズと、少なくとも1つの接合レンズとを有することが好ましい。
また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第1レンズ群、前記第3レンズ群及び前記第4レンズ群が物体方向に移動することが好ましい。
また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔は増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔は変化することが好ましい。
また、広角端状態における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との空気間隔は、望遠端状態における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との空気間隔よりも大きいことが好ましい。
また、本発明の光学機器は、上記ズームレンズを有する。
本発明のズームレンズの変倍方法は、物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなるズームレンズの変倍方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、前記第3レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式0.38<(−f2)/f3<0.50の条件を満足する。
本発明によれば、光軸と直交方向の成分を持つように移動可能な光学系により像シフトを行い、手ぶれ補正を可能とし、高変倍化を図りながら性能の劣化が少なくなるよう、適切なレンズ群の屈折力を設定したズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法を提供することができる。
以下、好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係るズームレンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔は増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔は変化し、第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第31レンズ群G31と、負の屈折力を有する第32レンズ群G32とを有し、第32レンズ群G32を光軸と直交方向の成分を持つように移動させることにより、手ぶれ発生時の像面補正を行っている。
第3レンズ群G3は、他のレンズ群に比べてレンズ径の小型化が可能であるため、防振機構を組み込むのに適している。よって、鏡筒内に防振機構を組み込んでも、レンズ鏡筒の大型化を回避することができる。さらに、第3レンズ群G3は、正の屈折力を有する第31レンズ群G31と、負の屈折力を有する第32レンズ群G32とを有し、第32レンズ群G32を防振用レンズ群として用いることで、防振機構の小型化、防振レンズ群の質量の軽減化を図ることができる。また、第3レンズ群G3を適切な屈折力配分とすることで、防振用レンズ群である第32レンズ群G32を光軸に対して直交方向の成分を持つように移動させた場合の結像性能の劣化を小さくすることができる。
そして、本実施形態においては、上記構成の基で、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とし、第3レンズ群G3の焦点距離をf3としたとき、次式(1)の条件を満足する。
0.38<(−f2)/f3<0.50 …(1)
上記条件式(1)は、第3レンズ群G3の焦点距離f3に対する、第2レンズ群G2の焦点距離f2の適切な比率を規定する条件式である。この条件式(1)の上限値を上回ると、広角端状態におけるコマ収差、望遠端状態における球面収差、手振れ補正時における像面湾曲の変動を同時に補正することが困難となり、好ましくない。一方、条件式(1)の下限値を下回ると、第2レンズ群G2の屈折力が相対的に強くなり、広角端状態における非点収差及び像面湾曲の劣化が著しくなるため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式(1)の上限値を0.48とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実なものにするために、条件式(1)の上限値を0.45とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式(1)の下限値を0.40とすることが好ましい。
また、本実施形態において、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の第1レンズ群G1の移動量をX1とし、広角端状態における本ズームレンズの焦点距離をfwとしたとき、次式(2)の条件を満足することが好ましい。但し、移動量|X1|の符号は、第1レンズ群G1の広角端状態における光軸上の位置を原点として、望遠端状態における第1レンズ群G1の位置が原点より物体方向に位置する場合を正とする。
2.6<|X1|/fw<8.0 …(2)
上記条件式(2)は、高倍率確保のため、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の第1レンズ群G1の適切な移動量X1を規定する条件式である。この条件式(2)の上限値を上回ると、変倍に対する第1レンズ群G1の移動量が増大し、望遠端状態における光量が減少する。その結果、ズームレンズの全長及び直径が大型化してしまい、実用に供することが困難になってしまう。また、球面収差の変動が増すため、好ましくない。一方、条件式(2)の下限値を下回ると、変倍に対する第1レンズ群G1の移動量が減少しすぎてしまい、第1レンズ群G1のパワーを相対的に強くするか、別のレンズ群における変倍効果を必要とし、その結果、ズーミングによる像面変動や望遠端状態での球面収差の劣化が著しくなるので好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式(2)の上限値を5.0とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実なものにするために、条件式(2)の上限値を3.5とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をさらに確実なものにするために、条件式(2)の上限値を3.0とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式(2)の下限値を2.8とすることが好ましい。
また、本実施形態において、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、広角端状態における本ズームレンズの焦点距離をfwとしたとき、次式(3)の条件を満足することが好ましい。
3.5<f1/fw<5.0 …(3)
上記条件式(3)は、バックフォーカスの確保と結像性能の確保に適した第1レンズ群G1の焦点距離f1の適切な範囲を規定する条件式である。この条件式(3)の上限値を上回ると、ズームレンズの全長及び直径が大型化して実用に供することが困難になってしまう。また、像面湾曲の変動が増すため、好ましくない。一方、条件式(3)の下限値を下回ると、バックフォーカスの短縮化や、望遠端状態における結像性能の劣化、特に球面収差の劣化を招いてしまう。
なお、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式(3)の上限値を4.0とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式(3)の下限値を3.6とすることが好ましい。
また、本実施形態において、第32レンズ群G32は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズ(図1ではレンズL321とレンズL322とからなる接合レンズ)からなることが好ましい。これにより、防振のために第32レンズ群G32を偏心させた際の像面色収差の変動を軽減することができる。
また、本実施形態において、第32レンズ群G32は、非球面(図1では面番号24)を有することが好ましい。特に、本実施形態において、第32レンズ群G32に含まれる負レンズ(図1ではレンズL322)が非球面を有することが好ましい。これにより、防振のために、第32レンズ群G32を偏心させた際の偏心コマ収差の変動を軽減することができる。
また、本実施形態において、第32レンズ群G32は、物体側から順に並んだ、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、または、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなることが好ましい(図5参照)。これにより、防振のために第32レンズ群G32を偏心させた際の像面色収差の変動を軽減することができる。
また、本実施形態において、第4レンズ群G4は、最も物体側に配置された正レンズ(図1ではレンズL41)と、少なくとも1つの接合レンズ(図1ではレンズL43とレンズL44とからなる接合レンズ)とを有することが好ましい。これにより、第3レンズ群G3からの発散光束を速やかに収束させることができるとともに、第4レンズ群G4の肥大化を軽減できる他、広角端状態におけるコマ収差の変動を軽減することができる。
さらに好ましくは、第4レンズ群G4中の最も物体側のレンズ面(図1では面番号25)を非球面とすると、コマ収差の軽減の他、ズーミングによる像面変動も良好に補正することができる。これにより、防振のために第32レンズ群を偏心させた際の性能劣化をより一層軽減できる。
また、本実施形態において、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4が物体方向に移動することが好ましい。これにより、変倍効率を高めることができる。
また、本実施形態において、広角端状態における第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が、望遠端状態における第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔よりも大きいことが好ましい。これにより、ズーミングによる像面変動、特に中間ポジションの像面うねりを軽減することができる。
図9に、上記構成のズームレンズを撮影レンズ1として備えたデジタル一眼レフカメラCAM(光学装置)の略断面図を示す。この図9に示すデジタル一眼レフカメラCAMにおいて、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ1で集光されて、クイックリターンミラー3を介して焦点板4に結像される。そして、焦点板4に結像された光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へと導かれる。これにより、撮影者は、物体(被写体)像を接眼レンズ6を介して正立像として観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー3が光路外へ退避し、撮影レンズ1で集光された不図示の物体(被写体)の光は撮像素子7上に被写体像を形成する。これにより、物体(被写体)からの光は、当該撮像素子7により撮像され、物体(被写体)画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラCAMによる物体(被写体)の撮影を行うことができる。なお、図9に記載のカメラCAMは、撮影レンズ1を着脱可能に保持するものでもよく、撮影レンズ1と一体に成形されるものでもよい。また、本実施形態のズームレンズは、十分な長さのバックフォーカスを確保することも可能であり、カメラCAMは、いわゆる一眼レフカメラでもよく、クイックリターンミラー等を有さないカメラでもよい。
以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表1及び表2を示すが、これらは第1実施例及び第2実施例における各諸元の表である。[全体諸元]において、fは本ズームレンズの焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角を示す。[レンズデータ]においては、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲率半径を、dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔を、νdはd線に対するアッベ数を、ndはd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示す。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号に*印を付し、曲率半径rの欄には近軸曲率半径を示す。なお、曲率半径の「0.000」は平面又は開口を示している。また、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。[可変間隔データ]において、fは本ズームレンズの焦点距離を、Di(但し、iは整数)は第i面の可変の面間隔を、Bfはバックフォーカスを示す。[各群焦点距離データ]において、各群の初面及び焦点距離を示す。[条件式対応値]において、上記の条件式(1)〜(3)に対応する値を示す。
[非球面データ]には、[レンズデータ]に示した非球面について、その形状を次式(a)で示す。すなわち、光軸に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をrとし、円錐係数をKとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で示している。なお、各実施例において、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。また、Enは、×10nを表す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。
S(y)=(y2/r)/{1+(1−K・y2/r21/2
+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10+A12×y12 …(a)
なお、表中において、焦点距離f、曲率半径r、面間隔d、その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われている。但し、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、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。
以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
(第1実施例)
第1実施例について、図1〜図4及び表1を用いて説明する。図1は、第1実施例のレンズ構成図であり、図中上方より順に、広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)、望遠端状態(T)をそれぞれ示している。図1に示すように、第1実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを有している。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸正レンズL12との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とを有する。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹負レンズL22と、両凸正レンズL23と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とを有する。なお、第2レンズ群G2の最も物体側に位置する負メニスカスレンズL21は、物体側のレンズ面に非球面を形成した、非球面レンズである。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第31レンズ群G31と、負の屈折力を有する第32レンズ群G32とを有し、第32レンズ群G32を光軸と直交方向の成分を持つように移動させることにより、手ぶれ補正(防振)を行う。
なお、第31レンズ群G31は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズL311と、両凸正レンズL312と、両凸正レンズL313と両凹負レンズL314との接合レンズとを有する。また、第32レンズ群G32は、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズL321と両凹負レンズL322との接合レンズを有する。なお、第32レンズ群G32の最も像面側に位置する両凹負レンズL322は、像面側のレンズ面を非球面形状とした、非球面レンズである。
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズL41と、物体側に凸面を向けた負レンズL42と、両凸正レンズL43と像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズL44との接合レンズとを有する。なお、第4レンズ群G4の最も物体側に位置する両凸正レンズL41は、物体側のレンズ面を非球面形状とした、非球面レンズである。
このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とが物体方向に移動する。第2レンズ群G2は、一旦物体方向に移動した後に、像方向へと移動する。
絞りSは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第31レンズ群G31とともに移動する。
なお、第1実施例において、本ズームレンズの焦点距離がfで、ぶれ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量の比、すなわち防振係数がKであるレンズにおいて、角度θの回転ぶれを補正するには、ぶれ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向の成分を持つように移動させればよい。第1実施例の広角端状態において、防振係数が1.034であり、焦点距離が28.80(mm)であるため、0.59°の回転ぶれを補正するための第32レンズ群G32の移動量は0.282(mm)となる。また、第1実施例の望遠端状態において、防振係数が2.204であり、焦点距離が292.0(mm)であるため、0.19°の回転ぶれを補正するための第32レンズ群G32の移動量は0.432(mm)となる。
以下の表1に第1実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表1における面番号1〜31は、図1に示す面1〜31に対応している。
(表1)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 28.80 〜 100.0 〜 292.0
FNO 3.61 〜 5.16 〜 5.87
2ω 76.3 〜 23.6 〜 8.2
[レンズデータ]
面番号 r d νd nd
1 138.374 2.00 32.3 1.85026
2 69.100 9.60 82.5 1.49782
3 -614.820 0.10
4 64.544 6.70 67.9 1.59319
5 381.843 D5
*6 142.335 1.00 42.7 1.83481
7 19.500 6.70
8 -38.699 1.00 49.6 1.77250
9 89.261 0.10
10 41.755 4.80 23.8 1.84666
11 -36.916 1.07
12 -25.585 1.00 46.6 1.80400
13 -739.100 D13
14 0.000 0.50 (絞りS)
15 45.269 3.30 46.6 1.81600
16 -253.290 0.10
17 46.089 3.20 65.5 1.60300
18 -580.837 0.10
19 32.415 4.90 82.6 1.49782
20 -45.043 1.00 23.8 1.84666
21 68.276 3.46
22 -104.946 2.95 25.7 1.78472
23 -28.646 1.00 49.5 1.74443
*24 55.403 D24
*25 39.560 4.40 61.2 1.58913
26 -37.069 0.10
27 83.477 1.50 25.7 1.78472
28 36.395 2.10
29 89.675 7.60 40.8 1.58144
30 -14.341 1.50 46.6 1.81600
31 -120.866 Bf
[非球面データ]
第6面
κ=-5.9513,A4=3.1708E-06,A6=-8.3003E-09,A8=6.2568E-11,
A10=-1.4653E-13,A12=2.7995E-16
第24面
κ=1.1502,A4=-3.2253E-06,A6=-8.4832E-09,A8=2.0857E-11,
A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第25面
κ=1.2459,A4=-1.1565E-05,A6=7.7439E-09,A8=5.7384E-11,
A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
[可変間隔データ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 28.8 100.0 292.0
D5 2.62 34.44 59.31
D13 28.91 12.89 1.47
D24 7.65 3.34 2.25
BF 38.84 76.40 96.07
[各群焦点距離データ]
群番号 群初面 群焦点距離
G1 1 106.0
G2 6 -16.8
G3 15 43.3
G4 25 67.5
[条件式対応値]
条件式(1)(−f2)/f3=0.40
条件式(2)|X1|/fW=2.82
条件式(3)f1/fw=3.66
表1に示す諸元の表から、第1実施例に係るズームレンズでは、上記条件式(1)〜(3)を全て満たすことが分かる。
図2(a),(b)は、それぞれ第1実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び0.59°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。図3は、第1実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図4(a),(b)は、それぞれ第1実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び0.19°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。
各収差図において、FNOはFナンバーを、Yは像高(単位:mm)を示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するFナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、dはd線(波長587.6nm)、gはg線(波長435.8nm)に対する諸収差を、記載のないものはd線に対する諸収差をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
各収差図から明らかなように、第1実施例では、10倍程度の変倍比を有し、広角端状態で70°以上の画角を有し、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
(第2実施例)
第2実施例について、図5〜図8及び表2を用いて説明する。図5は、第2実施例のレンズ構成図であり、図中上方より順に、広角端状態(W)、中間焦点距離状態(M)、望遠端状態(T)をそれぞれ示している。図5に示すように、第2実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを有している。
第1レンズ群G1は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と両凸正レンズL12との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13とを有する。
第2レンズ群G2は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21と、両凹負レンズL22と、両凸正レンズL23と、両凹負レンズL24とを有する。なお、第2レンズ群G2の最も物体側に位置する負メニスカスレンズL21は、物体側のガラスレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した、非球面レンズである。
第3レンズ群G3は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第31レンズ群G31と、負の屈折力を有する第32レンズ群G32とを有し、第32レンズ群G32を光軸と直交方向の成分を持つように移動させることにより、手ぶれ補正(防振)を行う。
なお、第31レンズ群G31は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズL311と、両凸正レンズL312と両凹負レンズL313との接合レンズとを有する。また、第32レンズ群G32は、物体側から順に並んだ、両凹負レンズL321と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL322との接合レンズを有する。
第4レンズ群G4は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズL41と、両凸正レンズL42と両凹負レンズL43との接合レンズと、像面側に凸面を向けた正レンズL44とを有する。なお、第4レンズ群G4の最も物体側に位置する両凸正レンズL41は、像面側のレンズ面を非球面形状とした非球面レンズである。
このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔が減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔が減少するように、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とが物体方向に移動する。第2レンズ群G2は、一旦物体方向に移動した後に、像方向へと移動する。
絞りSは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第31レンズ群G31とともに移動する。
なお、第2実施例において、本ズームレンズの焦点距離がfで、ぶれ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量の比、すなわち防振係数がKであるレンズにおいて、角度θの回転ぶれを補正するには、ぶれ補正用の移動レンズ群を(f・tanθ)/Kだけ光軸と直交方向の成分を持つように移動させればよい。第2実施例の広角端状態において、防振係数が0.789であり、焦点距離が28.80(mm)であるため、0.59°の回転ぶれを補正するための第32レンズ群G32の移動量は0.370(mm)となる。また、第2実施例の望遠端状態において、防振係数が1.638であり、焦点距離が292.0(mm)であるため、0.19°の回転ぶれを補正するための第32レンズ群G32の移動量は0.583(mm)となる。
以下の表2に第2実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表2における面番号1〜30は、図5に示す面1〜30に対応している。
(表2)
[全体諸元]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 28.80 〜 100.0 〜 292.0
FNO 3.52 〜 5.23 〜 5.87
2ω 76.3 〜 23.6 〜 8.2
[レンズデータ]
面番号 r d νd nd
1 136.714 2.00 32.34 1.85026
2 64.523 9.38 82.52 1.49782
3 -1208.949 0.10
4 64.486 7.48 65.44 1.60300
5 562.453 D5
*6 123.462 0.05 38.09 1.55389
7 99.219 1.00 46.62 1.81600
8 17.885 5.87
9 -36.477 1.00 46.62 1.81600
10 125.973 0.10
11 38.196 4.49 23.77 1.84666
12 -35.498 1.00
13 -24.440 1.00 46.62 1.81600
14 4961.248 D14
15 0.000 0.50 (絞りS)
16 38.660 4.28 55.79 1.70027
17 -64.767 0.10
18 28.095 5.79 82.52 1.49782
19 -31.008 1.00 23.77 1.84666
20 173.822 2.56
21 -159.081 1.00 36.06 1.70809
22 17.328 3.80 25.42 1.80518
23 51.582 D24
24 47.087 4.89 33.11 1.64431
*25 -29.683 0.10
26 52.252 5.82 70.23 1.48749
27 -20.000 1.00 40.70 1.8829
28 39.198 1.73
29 0.000 2.14 46.42 1.58267
30 -100.220 Bf
[非球面データ]
第6面
κ=1.0000,A4=3.2821E-06,A6=3.6768E-09,A8=-3.4596E-11,
A10=2.7077E-13,A12=2.0135E-16
第25面
κ=1.0000,A4=-1.3777E-05,A6=5.1709E-09,A8=-1.5922E-11,
A10=-1.8029E-14,A12=0.0000E+00
[可変間隔データ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 28.8 100.0 292.0
D5 2.26 32.73 60.92
D14 26.99 12.49 2.00
D24 7.79 2.76 2.09
BF 38.04 77.81 90.08
[各群焦点距離データ]
群番号 群初面 群焦点距離
G1 1 105.5
G2 6 -17.4
G3 16 43.3
G4 24 57.0
[条件式対応値]
条件式(1)(−f2)/f3=0.39
条件式(2)|X1|/fW=2.78
条件式(3)f1/fw=3.68
表2に示す諸元の表から、第2実施例に係るズームレンズでは、上記条件式(1)〜(3)を全て満たすことが分かる。
図6(a),(b)は、それぞれ第2実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び0.59°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。図7は、第2実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図8(a),(b)は、それぞれ第2実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び0.19°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。
各収差図から明らかなように、第2実施例では、10倍程度の変倍比を有し、広角端状態で70°以上の画角を有し、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
上記実施例では、ズームレンズとして4群構成のものを示したが、5群、6群等の他の群構成にも適用可能である。具体的には、最も物体側に正又は負のレンズ群を追加した構成や、最も像側に正又は負のレンズ群を追加した構成が挙げられる。
また、単独又は複数のレンズ群、又は部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。前記合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モーター等の)モーター駆動にも適している。特に、第2レンズ群G2を合焦レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ群又は部分レンズ群を光軸に垂直な方向に振動させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、上記のように、第32レンズ群G32を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、球面又は平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。一方、レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしてもよい。
また、開口絞りSは、第3レンズ群G3の近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズ枠でその役割を代用してもよい。
また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
なお、本実施形態のズームレンズは、変倍比が5〜18倍であり、より好ましくは8〜12倍である。
また、本実施形態のズームレンズは、第1レンズ群G1が、正レンズを2つと、負レンズを1つ有するのが好ましい。第1レンズ群G1は、物体側から順に、負正正の順番にレンズを配置するのが好ましい。
また、本実施形態のズームレンズは、第2レンズ群G2が、正レンズを1つと、負レンズを3つ有するのが好ましい。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、負負正負の順番にレンズ成分を配置するのが好ましい。
また、本実施形態のズームレンズは、第3レンズ群G3が、正レンズを3つと、負レンズを2つ有するのが好ましい。また、第3レンズ群G3は、物体側から順に、防振時に固定の2つの正レンズ成分と、防振時に可動の1つの負レンズ成分とを配置するのが好ましい。
また、本実施形態のズームレンズは、第4レンズ群G4が、正レンズを2つと、負レンズを1つ有するのが好ましい。
なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
第1実施例に係るズームレンズの構成図である。 (a),(b)は、それぞれ第1実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び0.59°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 第1実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 (a),(b)は、それぞれ第1実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図,0.19°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 第2実施例に係るズームレンズの構成図である。 (a),(b)は、それぞれ第2実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び0.59°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 第2実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 (a),(b)は、それぞれ第2実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図,0.19°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 上記構成のズームレンズを有するデジタル一眼レフカメラCAMの略断面図である。
符号の説明
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G31 第31レンズ群(正レンズ群)
G32 第32レンズ群(負レンズ群)
G4 第4レンズ群
S 絞り
I 像面
CAM デジタル一眼レフカメラ(光学機器)

Claims (12)

  1. 物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、
    前記第3レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、
    前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、
    前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
    0.38<(−f2)/f3<0.50
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなり、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、
    前記第3レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、
    前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
    0.38<(−f2)/f3≦0.40
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、広角端状態における前記ズームレンズの焦点距離をfwとしたとき、次式
    3.5<f1/fw<5.0
    の条件を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 前記負レンズ群は、非球面を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  5. 前記負レンズ群は、負レンズを有し、該負レンズが非球面を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  6. 前記負レンズ群は、物体側から順に並んだ、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、または、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第4レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズと、少なくとも1つの接合レンズとを有することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  8. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第1レンズ群、前記第3レンズ群及び前記第4レンズ群が物体方向に移動することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  9. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔は増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔は減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔は変化することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  10. 広角端状態における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との空気間隔は、望遠端状態における前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との空気間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
  12. 物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第4レンズ群とにより実質的に4個のレンズ群からなるズームレンズの変倍方法であって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、
    前記第3レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、
    前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、
    前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、
    前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
    0.38<(−f2)/f3<0.50
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズの変倍方法。
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