JP2003098434A - ズームレンズ及びそれを有する光学機器 - Google Patents
ズームレンズ及びそれを有する光学機器Info
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Abstract
を用いたときにも、十分対応できる高い光学性能を有し
たズームレンズ及びそれを有する光学機器を得ること。 【解決手段】 物体側より順に、変倍及び合焦に際し光
軸方向に不動で正の屈折力の第1レンズ群、変倍機能を
有する負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、変倍により変動する像面の補正機能と合焦機能
を有する正の屈折力の第4レンズ群を有したズームレン
ズにおいて、該第1レンズ群は1枚以上の負レンズと複
数の正レンズを有し、該第1レンズ群中の1つの負レン
ズの材料のアッベ数をν−、部分分散比をPgf−、該
第1レンズ群中の複数の正レンズの材料の平均アッベ数
をν+とするとき、 30 < ν− < 40 Pgf− < 0.6 ν+ > 75 なる条件式を満足すること。
Description
デオカメラ、銀塩写真用カメラそしてデジタルスチルカ
メラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する光学機器
に関する。
を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させることに
より、該光学系が振動(傾動)した時の撮影画像(画
像)のぶれを光学的に補正して静止画像を得るようにし
撮影画像の安定化を図ったビデオカメラや銀塩写真用カ
メラ、デジタルカメラなどに好適な防振機能を有したズ
ームレンズ及びそれを有する光学機器に関するものであ
る。
影しようとすると、撮影系に振動が伝わり手振れとなり
撮影画像にぶれが生じる。従来より撮影画像のぶれを防
止する機能(防振機能)を有した防振光学系(ズームレ
ンズ)が種々提案されている。
は、光学装置に振動状態を検知する検知手段を設け、該
検知手段からの出力信号に応じて、光学装置内の一部の
光学部材を、振動による画像の振動的変位を相殺する方
向に移動させることにより画像のぶれを補正し(防振を
行い)画像の安定化を図っている。特開昭61−223
819号公報では、最も物体側に可変頂角プリズムを配
置した撮影系において、撮影系の振動に対応させて該可
変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させて画像のぶれ
を補正し、画像の安定化を図っている。特開平1−11
6619号公報や特開平2−124521号公報では、
加速度センサーを利用して撮影系の振動を検出し、この
時得られる信号に応じ、撮影系の一部のレンズ群を光軸
と垂直方向に振動させることにより静止画像を得てい
る。
正、負、正、正の屈折力の第1、第2、第3、第4レン
ズ群より成る4群構成の変倍光学系において第3レンズ
群を正、負の屈折力の二つのレンズ群より構成し、この
うち正の屈折力のレンズ群を振動させることにより画像
のぶれを補正している。特開平7−199124号公報
では、正、負、正、正の屈折力の第1、第2、第3、第
4レンズ群より成る4群構成の変倍光学系において、第
3レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正してい
る。一方、特開平5−60974号公報では、正、負、
正、正の屈折力の第1、第2、第3、第4レンズ群より
成る4群構成のズームレンズにおいて、第3レンズ群を
正レンズとメニスカス形状の負レンズより成るテレフォ
トタイプとしてレンズ全長の短縮化を図っている。
70号公報にて正、負、正、正の屈折力の第1、第2、
第3、第4レンズ群より成る4群構成のズームレンズに
おいて、第3レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補
正するズームレンズを開示している。又第1レンズ群を
物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レン
ズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの
3枚のレンズ構成としている。
国特許第5,886,828号、特開平7−92431
号公報には、正、負、正、正の屈折力の第1、第2、第
3、第4レンズ群より成る4群構成のズームレンズにお
いて、第1レンズ群を物体側より順に、負レンズと正レ
ンズからなる接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニス
カス形状の正レンズを2枚設け、合計4枚で構成してい
るズームレンズが開示されている。
は同じく正、負、正、正の屈折力の第1、第2、第3、
第4レンズ群より成る4群構成のズームレンズにおい
て、第1レンズ群に分散の少ない硝材より成るレンズを
使用することで、特に望遠端における色収差の改善を図
っている。
補正する防振手段を撮影系の前方に配置し、該防振手段
の構成する一部の可動レンズ群(可動部材)を振動させ
て撮影画像のぶれを無くし、静止画像を得る方法は装置
全体が大型化し、且つ該可動レンズ群を移動させるため
の移動機構が複雑化してくるという問題点があった。
う光学系では、特に長焦点距離側において防振時に偏心
倍率色収差の発生量が多くなるという問題点があった。
て垂直方向に平行偏心させて防振を行う防振光学系にお
いては、防振のために特別に余分な光学系を必要としな
いという利点はあるが、移動させるレンズのための空間
を必要とし、また防振時における偏心収差の発生量が多
くなってくるという問題点があった。
2、第3、第4レンズ群より成る4群構成の変倍光学系
において、第3レンズ群全体を光軸に垂直方向に移動さ
せて防振を行った場合、第3レンズ群を全長短縮のため
正レンズとメニスカス形状の負レンズのテレフォトタイ
プで構成したとき、偏心コマや偏心像面湾曲といった偏
心収差が多く発生して画質が劣化するという問題点があ
った。
のものはビデオカメラ等には対応出来るが、100万画
素以上の多くの画素より成る撮像手段を用いたデジタル
カメラに使用するには収差補正の点で不十分であった。
る接合レンズと、メニスカス形状の正レンズ1枚の計3
枚で構成した場合、レンズ構成は簡素化されるが8倍以
上の変倍比を有し、多くの画素を含む固体撮像素子を用
いた撮像装置用としては、望遠側の軸上色収差の補正が
不十分で、特に二次スペクトルの補正が不十分であっ
た。
からなる接合レンズと、2枚のメニスカス形状の正レン
ズより構成として、レンズ枚数を増やし、このとき正レ
ンズの材料に低分散ガラスを用いると二次スペクトルが
低減される。このような構成を有した防振機能を有する
ズームレンズが、特開平7−92431号公報で提案さ
れているが、変倍時に第4レンズ群を固定とし、防振時
に第4レンズ群の一部を振動させているため、第4レン
ズ群の構成レンズ枚数が多く、小型化の点で不利であ
る。また米国特許第5,886,828号や米国特許第
5,583,699号で提案されている防振機能を有し
ないズームレンズでは、第2レンズ群を、負レンズ2
枚、正レンズ1枚で構成しているため、ズーム比が8倍
以上で、100万画素以上の画素を含む撮像手段を用い
るデジタルカメラ用のズームレンズとしては、変倍全域
における倍率色収差の補正が必ずしも十分でない。
は、第1レンズ群に分散の少ない硝材を使用している
が、負レンズの部分分散が大きいため、2次スペクトル
の低減効果が十分得られていない。
固体撮像素子を用いたときにも、十分対応できる高い光
学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器
の提供を目的とする。
比較的小型軽量のレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持
つように移動させて、該光学系が振動(傾動)したとき
の画像のぶれを補正するように構成するとともに、画素
のぶれを補正するためのレンズ群の構成を適切なものと
することにより、装置全体の小型化、機構上の簡素化及
び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ、該レンズ群を偏
心させた時の偏心収差を良好に補正した防振機能を有
し、かつ望遠側の二次スペクトルを良好に補正し、10
0万画素以上の画素を含む撮像素子を用いたカメラであ
っても、十分対応することができるズームレンズ及びそ
れを有する光学機器の提供を目的とする。
レンズは、物体側より順に、変倍及び合焦の為に光軸方
向に不動で正の屈折力の第1レンズ群、変倍機能を有す
る負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ
群、変倍により変動する像面の補正機能と合焦機能を有
する正の屈折力の第4レンズ群を有したズームレンズに
おいて、該第1レンズ群は1枚以上の負レンズと複数の
正レンズを有し、該第1レンズ群中の1つの負レンズの
材料のアッベ数をν−、部分分散比をPgf−、該第1
レンズ群中の複数の正レンズの材料の平均アッベ数をν
+とするとき、 30 < ν− < 40 Pgf− < 0.6 ν+ > 75 なる条件式を満足することを特徴としている。
前記第1レンズ群は、物体側より順に、物体側に比べ像
側に屈折力の絶対値が大きい凹面を向けた負レンズ、正
レンズ、正レンズを有することを特徴としている。
前記第1レンズ群は、物体側より順に、物体側に比べ像
側に屈折力の絶対値が大きい凹面を向けた負レンズ、正
レンズ、正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形
状のレンズより成ることを特徴としている。
明において前記第1レンズ群の焦点距離をf1、第1レ
ンズ群中の負レンズの焦点距離をf1Nとするとき、 1.2 < |f1N|/f1 < 2.2 なる条件式を満足することを特徴としている。
の発明において前記第1レンズ群は、材料のアッベ数を
ν1+とするとき、 ν1+ > 80 を満足する正レンズを2枚以上有することを特徴として
いる。
か1項の発明において前記第2レンズ群の焦点距離をf
2、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端にお
ける全系の焦点距離をftとするとき、
る。
か1項の発明において前記第1レンズ群中の1つの負レ
ンズの物体側の面の曲率半径をR11a、像側の面の曲
率半径をR11bとするとき、 −3.8<(R11b+R11a)/(R11b−R1
1a)< −2.0 なる条件式を満足することを特徴としている。
か1項の発明において前記第1レンズ群のもっとも物体
側に位置する正レンズの物体側の面の曲率半径をR12
a、像側の面の曲率半径をR12bとするとき、 0.55<(R12b+R12a)/(R12b−R1
2a)< 1.1 なる条件式を満足することを特徴としている。
か1項の発明において前記第2レンズ群は、物体側より
順に、物体側に比べ像側に屈折力の絶対値が大きい凹面
を向けたメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、物体側
に凸面を向けた正レンズ、負レンズを有することを特徴
としている。
れか1項の発明において前記第3レンズ群全体を光軸に
対し垂直方向の成分を持つように変位させて光軸に対し
垂直方向の像位置の補正を行うことを特徴としている。
ずれか1項の発明において前記第3レンズ群は物体側よ
り順に、物体側に凸面を向けた正レンズG31と、像面
側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズG32を有
し、該正レンズG31の物体側の面の曲率半径をR31
a、像側の面の曲率半径をR31b、該負レンズG32
の物体側の面の曲率半径をR32a、像側の面の曲率半
径をR32bとするとき 1.3<(R31b+R31a)/(R31b−R31
a)<2.3 −4.0<(R32b+R32a)/(R32b−R3
2a)<−1.5 なる条件式を満足することを特徴としている。
明のズームレンズが撮像素子上に像を形成する為の光学
系であることを特徴としている。
12のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズーム
レンズによって形成された像を受光する撮像素子を有す
ることを特徴としている。
それを有する光学機器の実施形態について説明する。
るレンズ断面図、図2、図3、図4は本発明の実施形態
1の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
である。
るレンズ断面図、図6、図7、図8は本発明の実施形態
2の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
である。
るレンズ断面図、図10、図11、図12は本発明の実
施形態3の広角端、中間のズーム位置、望遠端における
収差図である。
力配置の要部概略図である。
たときに生ずる画像ぶれを補正する光学的原理の説明図
である。
と図13において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、
L2は負の屈折力の第2レンズ群、L3は正の屈折力の
第3レンズ群、L4は正の屈折力の第4レンズ群であ
る。SPは開口絞りであり、第3レンズ群L3の前方に
位置している。
に相当する光学ブロックである。IPは像面であり、撮
像手段の撮像面が位置している。FPはフレアーカット
絞りであり、不要光をカットしている。
を光軸に垂直方向の成分を持つように移動(変移)させ
ることにより、光学系全体が振動(傾動)したときの撮
影画像のぶれを補正している。尚、第3レンズ群L3の
一部を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて撮
影画像のぶれを補正しても良い。
倍(ズーミング)に際して矢印のように、第2レンズ群L
2を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う像面変動を
第4レンズ群L4を移動させて補正している。また、第
4レンズ群L4を光軸上移動させてフォーカシングを行
うリヤーフォーカス式を採用している。第4レンズ群L
4に関する実線の曲線4aと点線の曲線4bは、各々無
限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角
端から望遠端への変倍に伴う像面変動を補正するための
移動軌跡を示している。尚、第1レンズ群L1と第3レ
ンズ群L3は、変倍及びフォーカスの為には光軸方向に
不動である。
を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に、
第4レンズ群L4を移動させてフォーカスを行うように
している。特に、曲線4a、4bに示すように、広角端
から望遠端への変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を有す
るように移動させている。これにより第3レンズ群L3
と第4レンズ群L4との空間の有効利用を図り、レンズ
全長の短縮化を効果的に達成している。各実施形態にお
いて例えば、望遠端において無限遠物体から近距離物体
へフォーカスを行う場合には、矢印4cに示すように第
4レンズ群L4を前方に繰り出すことで行っている。
を光軸と垂直方向の成分を持つように移動(変移)させ
て光学系全体が振動したときの像ぶれを補正するように
している。これにより、可変頂角プリズム等の光学部材
や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振
を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止して
いる。
つように移動させて撮影画像のぶれを補正する防振系の
光学的原理を図14を用いて説明する。
P側より順に、固定群(固定レンズ群)Y1、偏心群(偏
心レンズ群、シフト群)Y2そして固定群(固定レンズ
群)Y3の3つのレンズ群から成り立っており、光学系
から十分に離れた光軸La上の物点Pが撮像面IPの中
心に像点pとして結像しているものとする。今、撮像面
IPを含めた光学系全体が、図14(B)のように手ぶ
れにより瞬間的に傾いたとすると、物点Pは像点P'に
やはり瞬間的に移動し、ぶれた画像となる。一方、偏心
群Y2を光軸Laと垂直方向に移動させると、図14
(C)のように、像点pは点p"に移動し、その移動量
と方向は光学系の屈折力配置に依存し、そのレンズ群の
偏心敏感度として表される。そこで図14(B)で、手
振れによってずれた像点p'を偏心群Y2を適切な量だ
け光軸と垂直方向に移動させることによって、もとの結
像位置pに戻すことで図14(D)に示すとおり、手振
れ補正つまり防振を行っている。
群Y2の移動量(シフト量)をΔ、光学系全体の焦点距
離をf,偏心群Y2の偏心敏感度をTSとするとΔは以
下の式で与えられる。
量Δは小さな値となり防振に必要なシフト群Y2の移動
量は小さく出来るが、適切に防振を行うための制御が困
難になり、補正残りが生じてしまう。特に、ビデオカメ
ラやデジタルスチルカメラでは、CCDなどの撮像素子
のイメージサイズが銀塩フィルムと比べて小さく、同一
画角に対する焦点距離が短いため、同一角度を補正する
ための偏心群Y2のシフト量Δが小さくなる。従って、
メカの精度が同程度だと画面上での補正残りが相対的に
大きくなることになってしまう。
ために必要な偏心群Y2の移動量が大きくなってしま
い、偏心群Y2を駆動するためのアクチュエーターなど
の駆動手段も大きくなってしまう。
を適切な値に設定することで、第3レンズ群L3の偏心
敏感度TSを適正な値とし、メカの制御誤差による防振
の補正残りが少なく、アクチュエーターなどの駆動手段
の負荷も少ないズームレンズを達成している。
て説明する。
より順に、物体側に比べ、像側に屈折力の絶対値に大き
い凹面を向けた負レンズG11、正レンズG12、物体
側に凸面を向けた2枚のメニスカス形状の正レンズG1
3、G14で構成している。負レンズG11と正レンズ
G12は独立又は接合されている。
G14、実施形態2では正レンズG12、実施形態3で
は正レンズG12、正レンズG13、正レンズG14に
異常分散性の硝材を使用することで第1レンズL1群で
発生する色収差、特に焦点距離が長くなったときに補正
が困難になる2次スペクトルを良好に補正している。
ベ数νdが90以上の異常分散性の硝材を用いて、2次
スペクトルを良好に補正している。
ンズ群L1中の負レンズG11の材料のアッベ数をν
−、部分分散比をPgfとするとき、 30 < ν− < 40 ・・・(1) Pgf− < 0.6 ・・・(2) なる条件式を満足している。 但し Pgf= (Ng−Nf)/(Nf−Nc) Ng,Nc,Nfは各々g線、c線、f線に対する材料
の屈折率である。
11と正レンズG12材料の分散の差が大きくなって、
2波長での色消しを行う際に、各レンズの屈折力が弱く
なって望遠端での球面収差の補正等には有利となるが、
2次スペクトルを補正するための適切な硝材の選択が出
来なくなってしまう。逆に上限を超えると各レンズの屈
折力が強くなりすぎて望遠端での球面収差等が困難にな
るので良くない。また条件式(2)の上限を超えると正
レンズG12と負レンズG11の材料の部分分散比の差
が大きくなって2次スペクトルの補正が難しくなってく
る。
数値範囲を 32 < ν− < 38 ・・・(1a) Pgf− < 0.59 ・・・(2a) とするのが良い。
複数の正レンズの材料の平均アッベ数をν+とすると
き、 ν+ > 75 ・・・(3) なる条件を満足している。条件式(3)の下限を超える
と条件式(1)の条件下で色収差の補正を行おうとする
と各レンズの屈折力が大きくなり過ぎて他の諸収差、特
に望遠端における球面収差やコマ収差の補正が困難にな
るので良くない。
側に負レンズを配置している。これによって第1レンズ
群と第2レンズ群間の主点間隔を小さくして前玉有効径
が小さくなるようにしている (ア−4) 通常、民生用の4つのレンズ群より成るズ
ームレンズでは第1レンズ群は1枚の負レンズと2枚の
正レンズで構成されているが、低分散硝材は屈折率も低
いため、これをそのまま第1レンズ群中に使用すると各
レンズの曲率が大きくなって望遠端における球面収差の
補正が困難になる。
1枚の負レンズと3枚の正レンズより構成することで正
レンズの各レンズ面の曲率を適切な範囲とすることが出
来、望遠端での球面収差を良好に補正している。
をf1、第1レンズ群L1中の負レンズG12の焦点距
離をf1Nとするとき 1.2 < |f1N|/f1 < 2.2 ・・・(4) なる条件式を満足している。
歪曲の補正が困難になるので良くない。
の色収差の補正が十分に行えないので良くない。
収差補正効果を得る為に第1レンズ群L1中に材料のア
ッベ数をν+とするとき、 ν1+ > 80 ・・・(5) なる条件式を満足する複数の正レンズを有している。
つ、ズームレンズ全系の小型化を図る為に、第2レンズ
群L2の焦点距離をf2、広角端での全系の焦点距離を
fw、望遠端での全系の焦点距離をftとするとき
力を規定する式である。条件式(6)の下限を超えて第
1レンズ群L1の屈折力が強くなると、条件式(1)、
(2)を満たしていても二次スペクトルの発生量が大き
くなってくるので好ましくない。また、広角側で発生す
る倍率色収差が大きくなり補正困難となるためよくな
い。逆に上限を超えて第1レンズ群L1の屈折力が弱ま
ると、レンズ全長が長くなり全系の小型化が難しくな
る。
力を規定する式である。条件式(7)の下限を超えて第
2レンズ群L2の屈折力が強くなると、変倍時の第2レ
ンズ群L2の移動量は小さくなるが、ペッツバール和が
全体に負の方向に大きくなり像面湾曲の補正が困難にな
るので良くない。逆に条件式(7)の上限を超えると、
第2レンズ群L2の変倍時の移動量が大きくなり、レン
ズ系全体が小型にならないので良くない。
値範囲を
ームレンズでは高解像力が要望されており、特に変倍に
伴なう倍率色収差を通常のビデオカメラ用のズームレン
ズに比べて、より良好に補正することが要望されてい
る。そのため、第2レンズ群L2を、3枚以上の負レン
ズと1枚以上の正レンズより構成している。負レンズが
2枚だけでは、全長短縮のために第2レンズ群L2の屈
折力を大きくして変倍における移動量を小さくしようと
すると、倍率色収差の補正が困難になる。この為第2レ
ンズ群L2を物体側より順に、物体側に比べ像側に屈折
力の絶対値が大きい凹面を向けたメニスカス形状の負レ
ンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズ、負レ
ンズを有するように構成することで第2レンズ群L2の
主点の色消しを効果的に行って変倍に伴う倍率色収差の
変動を良好に補正している。
を良好に補正するために、第1レンズ群L1中の負レン
ズG11の物体側の面の曲率半径をR11a、像側の面
の曲率半径をR11bとするとき −3.8 <(R11b+R11a)/(R11b−R11a)<−2.0 ・・・(8) なる条件式を満足している。
球面収差の補正が困難になるので良くない。逆に上限を
超えると広角端での歪曲収差の補正が困難になるので良
くない。
を −3.0<(R11b+R11a)/(R11b−R11a)<−2.2 ・・・(8a) とするのが良い。
も物体側の正レンズG12の物体側の面の曲率半径をR
12a、像側の面の曲率半径をR12bとするとき 0.55<(R12b+R12a)/(R12b−R12a)<1.1・ ・・(9) なる条件式を満足している。
球面収差の補正が困難になるので良くない。逆に上限を
超えると望遠端での歪曲の補正が困難になる。
又は全部を光軸に垂直方向の成分を持つようにシフトす
ることで防振を行っている。各実施形態では第3レンズ
L3全体をシフトさせている。
維持しつつ光学全長の小型化を達成する為に、第3レン
ズ群L3を2枚以上の正レンズと1枚以上の負レンズよ
り構成している。特に、第3レンズ群L3を物体側から
順に、物体側に凸面を向けた正レンズと物体側に比べ像
面側に屈折力の絶対値が大きい凹面を有するメニスカス
形状の負レンズを配置することで収差補正と全長短縮を
両立を図っている。
3レンズ群L3の最も物体側に位置している正レンズの
物体側の面の曲率半径をR31a、像側の面の曲率半径
をR31b、第3レンズ群L3の負レンズの物体側の面
の曲率半径をR32a、像側の面の曲率半径をR32b
とするとき、 1.3<(R31b+R31a)/(R31b−R31a)<2.3 ・・・(10) −4.0<(R32b+R32a)/(R32b−R32a)<−1.5 ・・・(11) の条件式を満足している。
も物体側の正レンズの形状因子を規定する式である。条
件式(10)の上限を超えて、メニスカスの度合いが強
まると各レンズ面で発生するコマ収差が大きくなり、高
次のコマ収差が発生する。特に、防振時の偏芯コマ収差
の発生が顕著になり、防振時の性能劣化となるためよく
ない。また下限を超えて両凸形状となると、物体側の面
で発生する倍率色収差を像側面で補正する作用が弱まる
ためよくない。
レンズの形状因子を規定する式である。条件式(11)
の下限を超えてメニスカスの度合いが強まると、像側の
レンズ面において一次の軸上色収差が補正過剰に作用
し、g線がd線に対してオーバーとなりすぎるためよく
ない。また上限を超えてメニスカスの度合いが弱まる
と、第3レンズ群L3をテレフォト構成とする作用が弱
まり、レンズ全長が長くなるためよくない。
ンズ面で正の歪曲収差が発生する。これが防振時におけ
る偏心歪曲が大きくなる原因となる。
L3全体で発生する歪曲収差を少なくしてやればよい。
ンズを配置することによってある程度のテレフォト構成
を維持しつつ、第3レンズ群L3内で歪曲収差を補正し、
第3レンズ群L3をシフトして防振を行う際に、発生す
る偏心歪曲収差の発生を低減している。
の数値範囲を 1.5<(R31b+R31a)/(R31b−R31a)<2.0 ・・・(10a) −3.5<(R32b+R32a)/(R32b−R32a)<−2.0 ・・・(11a) とするのが良い。
正レンズと1枚の負レンズで構成して、変倍時やフォー
カス時に第4レンズ群L4が移動する事により発生する
球面収差や像面湾曲の変動を低減している。
正レンズは非球面を有している。
達成するためには変倍時に絞り開口径を望遠側で小さく
して中心光束を制限することで相対的に周辺光量を増加
するようにしている。
直方向の成分を持つように移動する分、レンズ径をそれ
だけ大きくしてやる必要がある。従って、Fナンバーで
規制する以外の余計な軸上光束が入り過ぎないようにす
る為に、第3レンズ群L3の物体側あるいは像面側に固
定の絞りを配置している。各実施形態では、第3レンズ
群L3と第4レンズ群L4の間に固定絞りFPを配置す
ることでスペースを有効に利用しつつ、不要な光束が通
過しないようにしている。
して用いたデジタルスチルカメラ(光学機器)の実施形
態を図15を用いて説明する。
は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学
系、12は被写体像を観察するためのファインダーであ
る。
はカメラの動作を知らせる液晶表示窓、16はレリーズ
ボタン、17は各種のモードを切り替える操作スイッチ
である。このように本発明のズームレンズを光学機器に
適用することにより小型で高い光学性能を有する光学機
器を達成している。
形態によれば望遠端の色収差を良好に補正し、かつズー
ム全域に渡って良好な光学性能を有するズームレンズを
実現している。
ながら、従来のビデオカメラ用のズームレンズと比較し
て望遠側の二次スペクトルが良好に補正され高い光学性
能を有し、100万画素以上の画素を有する撮影素子を
有するデジタルカメラにも十分対応できる光学性能を有
したズームレンズ及びそれを有する各種の光学機器を実
現することが出来る。
する数値実施例1〜3を示す。各数値実施例においてi
は物体側からの光学面の順序を示し、Riは第i番目の
光学面(第i面)の曲率半径、Diは第i面と第i+1
面との間の間隔、Niとνiはそれぞれd線に対する第
i番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。ま
たkを離心率、B、C、D、E、F・・・を非球面係
数、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂
点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、 x=(h2/R)/[1+[1−(1+k)(h/R)2]
1/2]+Bh4+Ch6+Dh8+Eh10+Fh12+Gh14
+Hh16 で表示される。但しRは曲率半径である。また例えば
「e−Z」の表示は「10 -Z」を意味する。また、各数
値実施例における上述した条件式との対応を表1に示
す。
画角を示す。
りなる固体撮像素子を用いたときにも、十分対応できる
高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光
学機器を達成することができる。
する比較的小型軽量のレンズ群を光軸と垂直方向の成分
を持つように移動させて、該光学系が振動(傾動)した
ときの画像のぶれを補正するように構成するとともに、
画素のぶれを補正するためのレンズ群の構成を適切なも
のとすることにより、装置全体の小型化、機構上の簡素
化及び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ、該レンズ群
を偏心させた時の偏心収差を良好に補正した防振機能を
有し、かつ望遠側の二次スペクトルを良好に補正し、1
00万画素以上の画素を有する撮像素子を用いたカメラ
であっても、十分対応することができるズームレンズ及
びそれを有する光学機器を達成することができる。
収差図
収差図
の収差図
概略図
のガラスブロック ω 半画角 fno Fナンバー
Claims (13)
- 【請求項1】 物体側より順に、変倍及び合焦の為に光
軸方向に不動で正の屈折力の第1レンズ群、変倍機能を
有する負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、変倍により変動する像面の補正機能と合焦機能
を有する正の屈折力の第4レンズ群を有したズームレン
ズにおいて、該第1レンズ群は1枚以上の負レンズと複
数の正レンズを有し、該第1レンズ群中の1つの負レン
ズの材料のアッベ数をν−、部分分散比をPgf−、該
第1レンズ群中の複数の正レンズの材料の平均アッベ数
をν+とするとき、 30 < ν− < 40 Pgf− < 0.6 ν+ > 75 なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ - 【請求項2】 前記第1レンズ群は、物体側より順に、
物体側に比べ像側に屈折力の絶対値が大きい凹面を向け
た負レンズ、正レンズ、正レンズを有することを特徴と
する請求項1に記載のズームレンズ。 - 【請求項3】 前記第1レンズ群は、物体側より順に、
物体側に比べ像側に屈折力の絶対値が大きい凹面を向け
た負レンズ、正レンズ、正レンズ、物体側に凸面を向け
たメニスカス形状のレンズより成ることを特徴とする請
求項1に記載のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、第
1レンズ群中の負レンズの焦点距離をf1Nとすると
き、 1.2 < |f1N|/f1 < 2.2 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1、2又
は3に記載のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記第1レンズ群は、材料のアッベ数を
ν1+とするとき、 ν1+ > 80 を満足する正レンズを2枚以上有することを特徴とする
請求項1、2、3又は4に記載のズームレンズ。 - 【請求項6】 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、広
角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全
系の焦点距離をftとするとき、 【数1】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から5
のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項7】 前記第1レンズ群中の1つの負レンズの
物体側の面の曲率半径をR11a、像側の面の曲率半径
をR11bとするとき、 −3.8<(R11b+R11a)/(R11b−R1
1a)< −2.0 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から6
のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項8】 前記第1レンズ群のもっとも物体側に位
置する正レンズの物体側の面の曲率半径をR12a、像
側の面の曲率半径をR12bとするとき、 0.55<(R12b+R12a)/(R12b−R1
2a)< 1.1 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から7
のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項9】 前記第2レンズ群は、物体側より順に、
物体側に比べ像側に屈折力の絶対値が大きい凹面を向け
たメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、物体側に凸面
を向けた正レンズ、負レンズを有することを特徴とする
請求項1から8のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項10】 前記第3レンズ群全体を光軸に対し垂
直方向の成分を持つように変位させて光軸に対し垂直方
向の像位置の補正を行うことを特徴とする請求項1から
9のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項11】 前記第3レンズ群は物体側より順に、
物体側に凸面を向けた正レンズG31と、像面側に凹面
を向けたメニスカス形状の負レンズG32を有し、該正
レンズG31の物体側の面の曲率半径をR31a、像側
の面の曲率半径をR31b、該負レンズG32の物体側
の面の曲率半径をR32a、像側の面の曲率半径をR3
2bとするとき 1.3<(R31b+R31a)/(R31b−R31
a)<2.3 −4.0<(R32b+R32a)/(R32b−R3
2a)<−1.5 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から1
0のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項12】 撮像素子上に像を形成する為の光学系
であることを特徴とする請求項1から11のいずれか1
項に記載のズームレンズ。 - 【請求項13】 請求項1〜12のいずれか1項に記載
のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された
像を受光する撮像素子を有することを特徴とする光学機
器。
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