JP5417083B2 - 防振機能を有する高変倍比ズームレンズ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ、銀塩カメラ等に用いられるズームレンズに関するもので、特に望遠端の画角が６．５度以下で防振機能を有する高変倍比ズームレンズに関する。

望遠側の画角が狭く、変倍比が５倍以上のズームレンズとして、以下に示す特許文献が開示されている。

特許文献１及び特許文献２では、望遠側の画角が６．２度程度で、変倍比が５倍程度の防振機能を有したズームレンズが開示されている。

特許文献３では、変倍比が１０倍程度で、広角側の画角が７５度を越える防振機能を有したズームレンズが開示されている。

特許文献４では、変倍比が１０倍程度で、望遠側の画角が５度程度のズームレンズが開示されている。

特開平１１−２５８５０４号公報

特開２００４−６１６０５号公報

特開２００８−２１６４８１号公報

特開２００１−１０８９０２号公報

特許文献１及び特許文献２の実施例のレンズ光学系は、望遠側の画角が６．２度程度と遠距離物体の拡大撮影には十分であるが、変倍比が５倍程度であり、さらなる広角側への変倍比拡大が課題になっていた。

特許文献３では、防振機能を有し、変倍比が１０倍程度で撮影フィールドが広く、使い勝手の良いズームレンズが開示されているが、広角側の画角が７５度を越えるような広角を重視した発明のため、望遠側の画角が８．３度となり、遠距離物体の拡大撮影に限界があった。

特許文献４では、変倍比が１０倍程度で望遠側の画角が５度程度と遠距離物体の拡大撮影も十分であるが、防振機能を有しておらず、防振機能を搭載することが課題となっていた。

本発明は、上記課題を解決し、望遠側の画角が６．５度以下のコンパクトで光学性能が良好な防振機能を有する高変倍比ズームレンズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る第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、負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、負の屈折力を有する第５レンズ群、正の屈折力を有する第６レンズ群及び負の屈折力を有する第７レンズ群で構成され、各レンズ群の間隔を変化させて前記第２レンズ群は像面側へ移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、前記第３レンズ群は、物体側より順に正の屈折力を有するレンズユニットの第３ａレンズ群と負の屈折力を有する第３ｂレンズ群を有し、第３ｂレンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで像を光軸に対して略垂直方向に移動させ、以下の条件を満足することを特徴とする防振機能を有する高変倍比ズームレンズを提供する。
（１） ０．３５＜ｆ１／ｆＴ＜０．４５
（２） ０．１５＜｜Ｌ１Ｔ／ｆＴ｜＜０．２３
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
Ｌ１Ｔ：広角端から望遠端までの前記第１レンズ群の移動量

また、本発明に係る第２の発明は、前記第７レンズ群を光軸方向へ移動させることでフォーカシングを行い、以下の条件を満足することを特徴とする第１の発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズを提供する。
（３） ０．０７＜｜ｆ７／ｆＴ｜＜０．１２
ｆ７：前記第７レンズ群の焦点距離

また、本発明に係る第３の発明は、前記第３レンズ群が変倍時に像面に対して固定されていることを特徴とする第１の発明又は第２の発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズを提供する。

また、本発明に係る第４の発明は、以下の条件式を満足することを特徴とする第１の発明乃至第３の発明のいずれかの防振機能を有する高変倍比ズームレンズを提供する。
（４） ｜ｆ３ａ／ｆ３｜＜０．６
（５） ０．００３＜｜ｍ２Ｔ×ｍ３Ｔ／ｆＴ｜＜０．００４
ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離
ｍ２Ｔ：前記第２レンズ群の望遠端での横倍率
ｍ３Ｔ：前記第３レンズ群の望遠端での横倍率

本発明によれば、望遠側の画角が６．５度以下でコンパクトで光学性能が良好な防振機能を有する高変倍比ズームレンズを提供することができる。

実施例１のズームレンズの広角端の無限遠におけるレンズ断面図 実施例１のズームレンズの広角端の無限遠における縦収差図 実施例１のズームレンズの望遠端の無限遠における縦収差図 実施例１のズームレンズの広角端の無限遠における標準状態での横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端の無限遠における標準状態での横収差図 実施例１のズームレンズの広角端の無限遠における防振時の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端の無限遠における防振時の横収差図 実施例２のズームレンズの広角端の無限遠におけるレンズ断面図 実施例２のズームレンズの広角端の無限遠における縦収差図 実施例２のズームレンズの望遠端の無限遠における縦収差図 実施例２のズームレンズの広角端の無限遠における標準状態での横収差図 実施例２のズームレンズの望遠端の無限遠における標準状態での横収差図 実施例２のズームレンズの広角端の無限遠における防振時の横収差図 実施例２のズームレンズの望遠端の無限遠における防振時の横収差図 実施例３のズームレンズの広角端の無限遠におけるレンズ断面図 実施例３のズームレンズの広角端の無限遠における縦収差図 実施例３のズームレンズの望遠端の無限遠における縦収差図 実施例３のズームレンズの広角端の無限遠における標準状態での横収差図 実施例３のズームレンズの望遠端の無限遠における標準状態での横収差図 実施例３のズームレンズの広角端の無限遠における防振時の横収差図 実施例３のズームレンズの望遠端の無限遠における防振時の横収差図

本発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズは、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、負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、負の屈折力を有する第５レンズ群、正の屈折力を有する第６レンズ群及び負の屈折力を有する第７レンズ群で構成される。また、各レンズ群の間隔を変化させて前記第２レンズ群は像面側へ移動させることで変倍を行う。さらに、前記第３レンズ群は、物体側より順に正の屈折力を有するレンズユニットの第３ａレンズ群と負の屈折力を有する第３ｂレンズ群を有し、第３ｂレンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、像を光軸に対して略垂直方向に移動させる。

本発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズのレンズ光学系において第１レンズ群の焦点距離を短く設計することにより、変倍時に第１レンズ群の移動量が小さくなり、ズームレンズ全長を短くすることができる。

しかし、第１レンズ群の焦点距離を短く設計しすぎると、第1レンズ群より後の光学系の倍率負担が大きくなるため、第１レンズ群で発生する縦収差が第1レンズ群より後の光学系の横倍率の二乗で悪化する。特に球面収差がアンダーになったり、軸上色収差が大きくなってしまう。そこで次の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい。
（１） ０．３５＜ｆ１／ｆＴ＜０．４５
（２） ０．１５＜｜Ｌ１Ｔ／ｆＴ｜＜０．２３
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
Ｌ１Ｔ：広角端から望遠端までの前記第１レンズ群の移動量

条件式（１）は、第１レンズ群と望遠端におけるズームレンズ全系との焦点距離の比率を定めるものである。条件式（１）の上限値を越えると第１レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり、球面収差や軸上色収差の補正には有利であるが、変倍時の第１レンズ群の移動量が大きくなりすぎて、この移動量を確保するためにズームレンズ全長を長くしなければならなくなり、ズームレンズの大型化を招く。条件式（１）の下限値を越えると、第１レンズ群の焦点距離が相対的に短くなり、変倍時の第１レンズ群の移動量が小さくなるのでズームレンズのコンパクト化が可能になるが、球面収差がアンダーになったり軸上色収差が大きく発生してズームレンズの光学性能を良好に補正することができなくなる。

条件式（２）は、広角端から望遠端までの第１レンズ群の移動量と望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離との比率を定めるものである。条件式（２）の上限値を越えると、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離に対して広角端から望遠端までの第１レンズ群の移動量が相対的に大きくなり、望遠側に変倍比を拡大することは容易となるが、変倍時の第１レンズ群の移動量が大きくなりすぎて、この移動量を確保するためにズームレンズ全長を長くしなければならなくなり、ズームレンズの大型化を招く。また、機構構造的にもこの移動量を保持するための構造物を設けなければならないため、製品外径の大型化及び製品重量の増加となりコンパクト化が困難となる。条件式（２）の下限値を越えると、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離に対して広角端から望遠端までの第１レンズ群の移動量が相対的に小さくなり、望遠側に変倍比を拡大することが困難となるので、変倍比が１０倍程度を確保できなくなる他、望遠端の焦点距離が短くなり、思うような遠距離物体の拡大撮影ができなくなる。

また、本発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズにおいて、第７レンズ群を光軸方向へ移動させることでフォーカシングを行い、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） ０．０７＜｜ｆ７／ｆＴ｜＜０．１２
ｆ７：前記第７レンズ群の焦点距離

条件式（３）は、第７レンズ群と望遠端におけるズームレンズ全系との焦点距離の比率を定めるものである。条件式（３）の上限値を越えると第７レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり、コマ収差の補正やフォーカシング時の収差補正には有利であるが、変倍時やフォーカシング時の第７レンズ群の移動量が大きくなりすぎて機構構造を成り立たせることが困難になる。条件式（３）の下限値を越えると第７レンズ群の焦点距離が相対的に短くなり、変倍時やフォーカシング時の第７レンズ群の移動量が小さくなるので機構構造には有利となるが、第７レンズ群の焦点距離が相対的に短くなりすぎてコマ収差の補正が困難になったりフォーカシング時の球面収差や非点収差の変動が大きくなり、フォーカシング時に良好な光学性能を維持することが困難になる。

また、本発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズにおいて、第３レンズ群は変倍時に像面に対して略固定されていることで、光軸に対して略垂直に移動させる第３ｂレンズ群のアクチュエータや電装パーツ等の構造物を構成しやすくなり、ズームレンズのコンパクト化に寄与することができる。

また、本発明の防振機能を有する高変倍比ズームレンズにおいて、第３ｂレンズ群で防振を行うために第３ｂレンズ群のコンパクト化、軽量化が望まれており、これを再現するために、次の条件式（４）、（５）を満足すことが望ましい。
（４） ｜ｆ３ａ／ｆ３｜＜０．６
（５） ０．００３＜｜ｍ２Ｔ×ｍ３Ｔ／ｆＴ｜＜０．００４
ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離
ｍ２Ｔ：前記第２レンズ群の望遠端での横倍率
ｍ３Ｔ：前記第３レンズ群の望遠端での横倍率

条件式（４）は、第３ａレンズ群と第３レンズ群の焦点距離の比率を定めるものである。条件式（４）の上限値を越えると、第３ａレンズ群の焦点距離が相対的に長くなり、第３ｂレンズ群に入射する軸外光線が高いままとなり、第３ｂレンズ群の外径が大きくなるので、第３ｂレンズ群のコンパクト化と軽量化を実現することが困難となる。

条件式（５）は、望遠端の第２レンズ群と第３レンズ群の横倍率を掛け合わせたものと望遠端のズームレンズ全系の焦点距離の比率を定めたものである。条件式（５）の上限値を越えると、望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群の合成の横倍率が相対的に大きくなるので、大きい横倍率を確保するために第２レンズ群の移動量が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の最も離れた位置が遠くなるので、第３レンズ群に入射する軸外光線高が低くなり、第３ｂレンズ群のコンパクト化と軽量化を実現することができるが、第２レンズ群の移動量を確保するためにレンズ全長を大きくしなければならず、コンパクト化が困難となる。条件式（５）の下限値を越えると、望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群の合成の横倍率が相対的に小さくなり、倍率負担が軽減されるので、第２レンズ群の移動量が小さくなり、レンズ全長をコンパクトにすることができるが、第２レンズ群の移動量が小さいと第２レンズ群と第３レンズ群の最も離れた位置が近くなるので、第３レンズ群に入射する軸外光線高が高くなり、第３ｂレンズ群のコンパクト化と軽量化を実現することが困難となる。

以下に本発明のズームレンズに係る数値実施例１乃至数値実施例３を示す。

各数値実施例において、全体諸元中のｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角を示す。また、レンズ諸元中の番号は物体側からのレンズの面番号、Ｒはレンズ面の曲率半径、Ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線の屈折率、νｄはｄ線のアッベ数を示す。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。図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリジオナル像面を示す。

（数値実施例１）

（数値実施例２）

（数値実施例３）

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
Ｌ６ 第６レンズ群
Ｌ７ 第７レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｃ Ｃ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリジオナル像面

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、負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、負の屈折力を有する第５レンズ群、正の屈折力を有する第６レンズ群及び負の屈折力を有する第７レンズ群で構成され、各レンズ群の間隔を変化させて前記第２レンズ群は像面側へ移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、前記第３レンズ群は、物体側より順に正の屈折力を有するレンズユニットの第３ａレンズ群と負の屈折力を有する第３ｂレンズ群を有し、第３ｂレンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで像を光軸に対して略垂直方向に移動させ、以下の条件を満足することを特徴とする防振機能を有する高変倍比ズームレンズ。
   （１） ０．３５＜ｆ１／ｆＴ＜０．４５
   （２） ０．１５＜｜Ｌ１Ｔ／ｆＴ｜＜０．２３
   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
   Ｌ１Ｔ：広角端から望遠端までの前記第１レンズ群の移動量
   
2. 前記第７レンズ群を光軸方向へ移動させることでフォーカシングを行い、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の防振機能を有する高変倍比ズームレンズ。
   （３） ０．０７＜｜ｆ７／ｆＴ｜＜０．１２
   ｆ７：前記第７レンズ群の焦点距離
   
3. 前記第３レンズ群は、変倍時に像面に対して固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の防振機能を有する高変倍比ズームレンズ。
   
4. 以下の条件式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防振
   機能を有する高変倍比ズームレンズ。
   （４） ｜ｆ３ａ／ｆ３｜＜０．６
   （５） ０．００３＜｜ｍ２Ｔ×ｍ３Ｔ／ｆＴ｜＜０．００４
   ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
   ｆ３ ：前記第３レンズ群の焦点距離
   ｍ２Ｔ：前記第２レンズ群の望遠端での横倍率
   ｍ３Ｔ：前記第３レンズ群の望遠端での横倍率

Images