JP2001021806A

JP2001021806A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2001021806A
Application number: JP11196707A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Dou; 智堂
Original assignee: Milestone Co Ltd
Current assignee: Milestone Co Ltd
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2001-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP3333473B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非球面レンズの効果的配置と材料の最適化に
より、全てプラスチックで構成することも可能なレンズ
シャッタ・カメラ等で用いられる小型で低価格なズーム
レンズを提供する。【解決手段】第１群が物体側より順に、負レンズ（Ｌ
１）正レンズ（Ｌ２）負レンズ（Ｌ３）の３群３枚、第
２群が正レンズ（Ｌ４）、負レンズ（Ｌ５）、正レンズ
（Ｌ６）の３群３枚の合計６枚のレンズから構成されて
いる。第２レンズ（Ｌ２）の少なくとも一方の面、第３
レンズ（Ｌ３）の少なくとも一方の面、第５レンズ（Ｌ
５）、第６レンズ（Ｌ６）の各少なくとも１つの面の合
わせて、少なくとも４面に非球面を採用する。これによ
り、すべてプラスチック材料を使用することも可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤイメージセ
ンサーを使用した、ＣＣＤカメラ等に用いられるズーム
レンズ、また全てのレンズをプラスチックで構成するこ
ともできるズームレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のズームレンズとして、最近特に
枚数を少なくし、コスト低減を図ったレンズ系が提案さ
れている。

【０００３】しかしながら、確かに枚数を少なくするこ
とが図られているものの、まだ製造的に高価な、硝子の
非球面レンズや硝子をベースにして、即ち、これらの硝
子７枚〜１０枚を使用し、これに、１，２枚プラスチッ
クの非球面レンズを組み入れたハイブリットレンズ等を
使用せざるを得ず、コスト的に充分満足しているとは言
えないのが現状である。

【０００４】また、近年精度的に進歩著しい非球面金型
を積極的に利用してプラスチックレンズを使用したズー
ムレンズ系も現れてはいるものの充分な性能を有してい
るとは言えず、使用レンズの枚数も多いものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、３倍
程度の変倍比を持ちながら、少ない枚数のレンズから構
成され、しかも全てをプラスチック、またはその一部に
硝子の球面レンズを採用することにより、安価なレンズ
系を提供することにある。

【０００６】さらに他の目的は、適切なレンズ構成によ
り、小型軽量かつ高性能であるＣＣＤイメージセンサー
用ズームレンズを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では次のようなレンズ系の構成とする。

【０００８】すなわち、本発明によるＣＣＤイメージセ
ンサー用ズームレンズは、負のパワーを有する第１群
と、正のパワーを有する第２群とから構成され、２つの
群間隔を変えることにより、焦点距離を変化させる２群
方式のズームレンズであって、前記第１群が、物体側よ
り順に、負のパワーを有する第１レンズ（Ｌ１）と、前
記第１群の正のパワーの全てを負担する凸レンズの第２
レンズ（Ｌ２）と、負のパワーを有する第３レンズ（Ｌ
３）と、からなり、前記第２群が、物体側に１０Ｒ以下
の強い曲率の凸を向けた正のパワーを有する第４レンズ
（Ｌ４）と、前記第２群の負のパワーの全てを負担する
凹レンズの第５レンズ（Ｌ５）と、像面側に凸面を向け
た正のパワーを有する第６レンズ（Ｌ６）と、からな
る、計６枚のレンズからなると共に、前記第２レンズ
（Ｌ２）の少なくとも一方の面が非球面であり、前記第
３レンズ（Ｌ３）の少なくとも一方の面が非球面であ
り、かつ、前記第５レンズ（Ｌ５）、第６レンズ（Ｌ
６）の各少なくとも１つの面が非球面からなる、全体と
して少なくとも４つの非球面を採用する、レンズ系であ
るので、前記構成的特徴とを合わせ、諸収差を良好に補
正すると共にプラスチックレンズを効果的に使用するこ
とを可能にするものである。前記の形状的な特徴に加
え、次の構成条件を満足することが必要となる。ｄ９＜０．７ × Ｆ２（１）ｆ４＜Ｆ２／０．３（２） ν５＜４０． ν４＞４０．（３）ただし、ｄ９：第４レンズと第５レンズの間隔Ｆ２：第２群の焦点距離ｆ４：第４レンズの焦点距離 ν５：第５レンズのアッベ数 ν４：第４レンズのアッベ数

【０００９】本発明の２群ズームにおいて収差補正を特
徴づけるのは、そのパワー配置の非対称性である。

【００１０】この様なパワー配置は、前群に負、後群に
正のパワーを有する、いわゆるレトロフォーカス型ズー
ムである。

【００１１】本発明における収差補正のポイントの主な
ものは、１．正の第２群で発生する負の球面収差及び第１群と第
２群の間隔が変化することによる球面収差の大きな変動
をおさえる。２．短焦点側で発生する大きな負の歪曲収差を補正す
る。等があげられる。

【００１２】本発明は、ＣＣＤイメージセンサー用のズ
ームレンズを６枚構成と少ない枚数で構成し、なおかつ
小型で相当な明るさを実現するために３面以上のレンズ
面に非球面を採用している。

【００１３】また前記の条件（１）は球面収差補正のた
めに定めたものであり、この条件（１）が満たされない
場合、短焦点側の球面収差が大きく負となり、光学的な
球面収差の補正が困難となる。

【００１４】条件（２）は、パワー配分を定めたもので
あり、この条件（２）を越えると、第４レンズのパワー
が弱くなり、第６レンズのパワーを強く補正しなければ
ならず、光学的な諸収差の補正が困難となる。

【００１５】条件（３）は色収差補正のために定めたも
のであり、第４レンズと第５レンズがこの条件を満たさ
なければ色収差がまとまらずコントラストのあまい像と
なってしまう。

【００１６】また、第１群の第２レンズ、第３レンズの
少なくともいずれかの面に非球面を採用することにより
歪曲収差と像面湾曲の補正を行う。

【００１７】さらに、第２群の第５レンズ（Ｌ５）の少
なくとも１つの面、及び第６レンズ（Ｌ６）の少なくと
も１つの面に非球面を採用することによりコマ収差、球
面収差の補正を行う。

【００１８】以上の（１）−（３）の条件により、少な
い構成枚数ながらも良好な収差を保つことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して本発明に
よるＣＣＤイメージセンサー用ズームレンズについて詳
細に説明する。

【００２０】図１は、本発明によるズームレンズ２の構
成図である。

【００２１】ズームレンズは、負のパワーを有する第１
群のレンズ系と正のパワーを有する第２群のレンズ系と
から構成されている。

【００２２】第１群は、物体側から順に、負のパワーを
有する第１レンズ（Ｌ１）、第１群の正のパワーのすべ
てを負担する凸レンズの第２レンズ（Ｌ２）、負のパワ
ーを有する第３レンズ（Ｌ３）、から構成されている。

【００２３】第２群は、物体側に１０Ｒ以下の強い曲率
の凸を向けた正のパワーを有する第４レンズ（Ｌ４）、
第２群の負のパワーのすべてを負担する凹レンズの第５
レンズ（Ｌ５）、像面側に凸面を向けた正のパワーを有
する第６レンズ（Ｌ６）、から構成されている。

【００２４】従って、ズームレンズは、計６枚のレンズ
から構成されている。この６枚のうち、第２レンズ（Ｌ
２）の少なくとも一方の面は非球面であり、第３レンズ
（Ｌ３）の少なくとも一方の面も非球面であり、第５レ
ンズ（Ｌ５）、第６レンズ（Ｌ６）の各少なくとも１つ
の面は非球面からなっており、ズームレンズ全体として
少なくとも４つの非球面を有する。

【００２５】第１群のレンズ系と第２群のレンズ系の群
間隔を変えることにより、焦点距離を変化させる。

【００２６】なお、上記構成のズームレンズにおいて、
（１）第４レンズ（Ｌ４）と第５レンズ（Ｌ５）の間隔
（ｄ９）、（２）第４レンズ（Ｌ４）の焦点距離（ｆ
４）、（３）第５レンズ（Ｌ５）のアッベ数（ν５）及
び第４レンズ（Ｌ４）のアッベ数（ν４）、について
は、下記の所定範囲の数値を満たすことが必要となる
が、具体的な特定数値については実施例で述べる。Ｆ２
は、第２群の焦点距離、である。ｄ９＜０．７ × Ｆ２（１）ｆ４＜Ｆ２／０．３（２） ν５＜４０． ν４＞４０．（３）

【００２７】また、本発明のズームレンズにおいて、プ
ラスチックを採用する場合の、環境変化による光学定数
の変動を考える。

【００２８】従来、このような変動を吸収する手段とし
て、レンズ系のパワー配置の最適化・鏡枠構造の工夫・
温度センサ等の情報から、光学系の間隔を変える等によ
り変動を補正するための様々な試みが成されているが、
構造が複雑になるほどコストアップの要因となる。

【００２９】本実施の形態では、温度変化率の最も大き
いと思われる形状の第１群の第１レンズ（Ｌ１）と第２
群の第４レンズ（Ｌ４）の少なくとも一方を硝子レンズ
で構成することにより、温度変化による焦点距離やバッ
クフォーカスの変動を最小限に抑えることができる。

【００３０】その場合、第１レンズ（Ｌ１）の代わりに
第２レンズ（Ｌ２）及び第３レンズ（Ｌ３）、第４レン
ズ（Ｌ４）の代わりに第５レンズ（Ｌ５）及び第６レン
ズ（Ｌ６）に非球面を加えることで、（Ｌ１）、（Ｌ
４）の硝子レンズを球面にすることができるため、コス
トアップを最小限にとどめることができる。

【００３１】なお、本実施の形態において、（Ｌ１）−
（Ｌ６）のすべてのレンズをプラスチックで構成するこ
とも勿論可能である。

【００３２】

【実施例】以下に、本発明の実施例１−実施例３を、表
１−表３及び図２−図４を用いて説明する。

【００３３】各実施例を詳細に説明する前に、表、図に
用いられた数値、データ等の読み方を以下に説明する。

【００３４】各実施例において面番号は物体側から順に
数えられた各レンズ等の対応する面番号を示す。

【００３５】この面番号をｉとすると各図および表にお
いて、ｒｉはｉ面の曲（平）面番号及び曲率半径
（非球面においては軸上曲率半径）；ｄｉはｉ面か
らｉ＋１面までの距離；ｎｉはｄｉに存在する媒質
の屈折率；νｉは媒質の分散；をそれぞれ示す。

【００３６】〈数値〉非球面データは、表１、表２、表
３の一番下の欄に面番号とともに示した。

【００３７】面番号７は絞り面に対応しており、曲率半
径０は、曲率半径が無限大であることを示している。

【００３８】屈折率はｄ線（５８７．５６ｎｍ）におけ
る屈折率を、分散はアッベ数を示す。

【００３９】非球面係数は下記数式に示される各係数を
示している。

【００４０】〈収差図〉収差図において、ＳＡは球面収
差を示し、１はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、２はｇ線
（４３５．８４ｎｍ）３はｃ線（６５６．２７ｎｍ）の
波長の場合である。

【００４１】ＡＳは非点収差を、ＤＩＳＴは歪曲収差を
それぞれ示す。

【００４２】〈数式〉本発明で使用される非球面は次の
式で与えられる。 z = ch² / [ 1 + ｛ 1 - ( 1 + k ) c ²h ² ｝^1/2 ］+
Ah⁴ + Bh⁶ + Ch⁸ + Dh¹⁰ ただし、 z ：面頂点に対する接平面からの深さ c ：面の近軸的曲率 h ：光軸からの高さ k ：円錐定数 A ：４次の非球面係数 B ：６次の非球面係数 C ：８次の非球面係数 D ：１０次の非球面係数

【００４３】この明細書中の各表において、非球面係数
を示す数値の表示において、（Ｅ−○○）の表示は、１
０の−○○乗を示すものとする。

【００４４】〈実施例１〉実施例１を説明する。

【表１】

【００４５】表１に示す構成データを持ち、図２に示す
特性を示す実施例１は、第１レンズ（Ｌ１）と第４レン
ズ（Ｌ４）に球面硝子レンズを採用している。第２レン
ズ（Ｌ２）の物体側面（ｒ３）、第３レンズ（Ｌ３）の
物体側面（ｒ５）、第５レンズ（Ｌ５）の像側の面（ｒ
１１）、第６レンズ（Ｌ６）の像側の面（ｒ１３）は非
球面である。

【００４６】第１レンズ（Ｌ１）の材質はＢＡＣＤ１６，焦点距離ｆ１＝ −９．７１第２レンズ（Ｌ２）の材質はＰＣ，焦点距離ｆ２＝１３．０３第３レンズ（Ｌ３）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ３＝−１６．４８第４レンズ（Ｌ４）の材質はＢＳＣ７，焦点距離ｆ４＝１２．３７第５レンズ（Ｌ５）の材質はＰＣ，焦点距離ｆ５＝−１１．８４第６レンズ（Ｌ６）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ６＝１１．８２第１群レンズの合成焦点距離はＦ１＝−１２．０５第２群レンズの合成焦点距離はＦ２＝１２．５６

【００４７】なお、レンズの媒質を示すＰＭＭＡはポリ
メチルメタクリレート樹脂、ＰＣはポリカーボネート樹
脂、ＢＡＣＤ１６、ＢＳＣ７は各々光学ガラスを示す。

【００４８】〈実施例２〉実施例２を説明する。

【表２】

【００４９】表２に示す構成データを持ち、図３に示す
実施例２は、第１レンズ（Ｌ１）に球面硝子レンズを採
用した例である。

【００５０】第２レンズ（Ｌ２）の物体側の面（ｒ
３）、第３レンズ（Ｌ３）の物体側の面（ｒ５）、第４
レンズ（Ｌ４）の物体側の面（ｒ８）、第５レンズ（Ｌ
５）の両面（ｒ１０、ｒ１１）、第６レンズ（Ｌ６）の
像側の面（ｒ１３）は非球面である。

【００５１】第１レンズ（Ｌ１）の材質はＢＡＣＤ１６，焦点距離ｆ１＝−１１．２１第２レンズ（Ｌ２）の材質はＰＣ，焦点距離ｆ２＝１１．９９第３レンズ（Ｌ３）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ３＝−１３．０２第４レンズ（Ｌ４）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ４＝１３．１７第５レンズ（Ｌ５）の材質はＰＣ，焦点距離ｆ５＝−１１．９７第６レンズ（Ｌ６）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ６＝１１．１４第１群レンズの合成焦点距離はＦ１＝−１２．５８第２群レンズの合成焦点距離はＦ２＝１２．５０なお、ＢＡＣＤ１６は光学ガラスである。

【００５２】〈実施例３〉実施例３を説明する。

【表３】

【００５３】実施例３（図４、表３参照）は、すべての
レンズをプラスチックとしたものである。

【００５４】第１レンズ（Ｌ１）の像側の面（ｒ２）、
第２レンズ（Ｌ２）の物体側の面（ｒ３）、第３レンズ
（Ｌ３）の物体側の面（ｒ５）、第４レンズ（Ｌ４）の
物体側の面（ｒ８）、第５レンズ（Ｌ５）の両面（ｒ１
０、ｒ１１）、第６レンズ（Ｌ６）の像側の面（ｒ１
３）を非球面としてある。

【００５５】第１レンズ（Ｌ１）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ１＝ −９．１８第２レンズ（Ｌ２）の材質はＰＣ，焦点距離ｆ２＝１９．４４第３レンズ（Ｌ３）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ３＝−１６．５１第４レンズ（Ｌ４）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ４＝１０．７３第５レンズ（Ｌ５）の材質はＰＣ，焦点距離ｆ５＝−１３．００第６レンズ（Ｌ６）の材質はＰＭＭＡ，焦点距離ｆ６＝９．０８第１群レンズの合成焦点距離はＦ１＝ −７．９３第２群レンズの合成焦点距離はＦ２＝８．７３

【００５６】上記各実施例では、６枚という少ない枚数
のレンズから構成され、一部に硝子の球面レンズもしく
は全てをプラスチックレンズを採用するので、製造コス
トが安くて済む。更に、小型・軽量でかつ高性能なズー
ムレンズを提供できる。

【００５７】

【発明の効果】６群６枚と少ない構成ながら、プラスチ
ックレンズの積極的な使用を可能にし、小型で高性能か
つ、安価・軽量なズームレンズの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるズームレンズの構成図である。

【図２】実施例１の断面図と収差図である。

【図３】実施例２の断面図と収差図である。

【図４】実施例３の断面図と収差図である。

【符号の説明】

Ｌ１−Ｌ６第１−第６のレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負のパワーを有する第１群と正のパワー
を有する第２群とから構成され、２つの群間隔を変える
ことにより、焦点距離を変化させる２群方式のズームレ
ンズであって、前記ズームレンズは、前記第１群が、物体側より順に、負のパワーを有する第
１レンズ（Ｌ１）と、前記第１群の正のパワーの全てを負担する凸レンズの第
２レンズ（Ｌ２）と、負のパワーを有する第３レンズ（Ｌ３）と、からなり、前記第２群が、物体側に１０Ｒ以下の強い曲率の凸を向
けた正のパワーを有する第４レンズ（Ｌ４）と、前記第２群の負のパワーの全てを負担する凹レンズの第
５レンズ（Ｌ５）と、像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第６レンズ
（Ｌ６）と、からなる、計６枚のレンズからなると共に、前記第２レンズ（Ｌ２）の少なくとも一方の面が非球面
であり、前記第３レンズ（Ｌ３）の少なくとも一方の面が非球面
であり、かつ、前記第５レンズ（Ｌ５）、第６レンズ（Ｌ６）の
各少なくとも１つの面が非球面からなる、全体として少なくとも４つの非球面を有するレンズ系で
あり、次の（１）、（２）、（３）の各条件式を満たす、こと
を特徴とするズームレンズ。ｄ９＜０．７ × Ｆ２（１）ｆ４＜Ｆ２／０．３（２） ν５＜４０． ν４＞４０．（３）ただし、ｄ９：第４レンズと第５レンズの間隔Ｆ２：第２群の焦点距離ｆ４：第４レンズの焦点距離 ν５：第５レンズのアッベ数 ν４：第４レンズのアッベ数
【請求項２】前記第１から第６までのすべてのレンズ
がプラスチックから構成された請求項１記載のズームレ
ンズ。