JP2001188170A - ズームレンズ及びそれを用いた撮影装置 - Google Patents
ズームレンズ及びそれを用いた撮影装置Info
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Abstract
の屈折力のレンズ群が先行する2つのレンズ群より成る
ビデオカメラやデジタルカメラ等に好適なズームレンズ
及びそれを用いた撮像装置を得ること。 【解決手段】 物体側から順に、負の屈折力の前群と、
正の屈折力の後群とを有し、前群と後群の主点間隔を変
化させて変倍させるズームレンズにおいて、前記前群は
物体側から順に正の屈折力のFa群と負の屈折力のFb
群を有し、変倍時に前記Fa群と前記Fb群の間隔を変
化させ、前記後群は物体側から順に正の屈折力のRa群
と正の屈折力のRb群を有し、変倍時に前記Ra群と前
記Rb群の間隔を変化させ、レンズ全系を広角端から望
遠端に変倍させるときレンズ全系の像面に対して前記F
a群、前記Fb群、前記Ra群、前記Rb群は移動し、
前記Fb群は移動方向が反転すること。
Description
それを用いた撮影装置に関し、特に負の屈折力のレンズ
群が先行する複数のレンズ群を有し、これら複数のレン
ズ群のレンズ構成やズームタイプ等を適切に設定するこ
とにより、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した写
真用カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、そしてS
Vカメラ等の撮影装置に好適なものである。
の撮影装置は、種々のタイプのズームレンズが用いられ
ている。
所謂ネガティブリード型のズームレンズは、広画角化が
比較的容易である為、多くのカメラの標準型のズームレ
ンズとして用いられている。
屈折力を有する第1群と正の屈折力を有する第2群の2
つのレンズ群で構成し、これら2つのレンズ群を光軸に
沿って移動し、レンズ群間隔を変化させることにより変
倍を行う、所謂2群ズームレンズが、例えば特開昭53
−132360号公報,特開昭56−19022号公
報,そして米国特許第5283639号等で提案されて
いる。
側より順に負の屈折力の第1群、正の屈折力の第2群、
そして正の屈折力の第3群の3つのレンズ群を有し、広
角端から望遠端への変倍を第2群と第3群の間隔を増大
させて行ったズームレンズが提案されている。
より順に負の屈折力の第1群、正の屈折力の第2群、そ
して正の屈折力の第3群の3つのレンズ群を有し、広角
端から望遠端への変倍を第2群と第3群の間隔を減少さ
せて行ったズームレンズが開示されている。
報により、3群構成以上の多群ズームレンズを提案して
いる。
270684号公報では、物体側より順に正の屈折力を
持ち、変倍及びフォーカスの際に固定の第1群、負の屈
折力を持ち変倍の為移動する第2群、固定で集光作用を
有し正の屈折力の第3群、変倍に伴い移動する像面位置
を維持する為に光軸上を移動する正の屈折力の第4群を
有する4群ズームレンズを開示している。
やビデオカメラ等の撮影装置に用いるズームレンズとし
ては所定の変倍比を有し、広画角を含み、かつレンズ系
全体が小型のものが要望されている。
群の2つのレンズ群より成るネガティブリード型のズー
ムレンズは広画角化が比較的容易であり、又、所定のバ
ックフォーカスが容易に得られるという特長がある。
群ズームレンズにおいては、各群の光軸上の位置は変倍
と像面位置の制約のために相対位置が一義的に決定され
てしまい、広角端から望遠端に変倍させる途中の変倍位
置での光学性能を制御することが難しい。この為、変倍
途中の位置での光学性能を良くしようとするには変倍中
の各群での収差変動を極力少なくする必要があり、その
ため各群の屈折力をゆるくする、あるいは各群をより多
くのレンズ枚数で構成する必要がある。しかしながらこ
の方法をとるとレンズ全長が大型になり高変倍化、高性
能化が困難になってくる。
定、第2群が負の屈折力で変倍群としてズーム中に単調
移動、第3群が正の屈折力でズーム中固定、第4群が正
の屈折力で像面補正群としてズーム中移動の4群ズーム
レンズは変倍がほぼ第2群のみでおこなわれるので第2
群のパワーがきつくなること、また像面補正が第4群の
みでおこなわれることによりズーム中の収差変動を抑え
ることが難しい等の問題があった。
るネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レン
ズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、変倍範
囲中の任意のズーム位置においても良好なる光学性能が
得られ、全変倍範囲及び画角全体にわたり高い光学性能
が容易に得られるズームレンズ及びそれを用いた撮影装
置の提供を目的とする。
レンズは、物体側から順に、負の屈折力の前群と、正の
屈折力の後群とを有し、前群と後群の主点間隔を変化さ
せて変倍させるズームレンズにおいて、前記前群は物体
側から順に正の屈折力のFa群と負の屈折力のFb群を
有し、変倍時に前記Fa群と前記Fb群の間隔を変化さ
せ、前記後群は物体側から順に正の屈折力のRa群と正
の屈折力のRb群を有し、変倍時に前記Ra群と前記R
b群の間隔を変化させ、レンズ全系を広角端から望遠端
に変倍させるときレンズ全系の像面に対して前記Fa
群、前記Fb群、前記Ra群、前記Rb群は移動し、前
記Fb群は移動方向が反転することを特徴としている。
て、レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させるときレ
ンズ全系の像面に対して前記Fb群は移動方向が像面側
への移動から物体側へ反転することを特徴としている。
て、レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させるときレ
ンズ全系の像面に対して前記Fa群は移動方向が反転す
ることを特徴としている。
て、レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させるときレ
ンズ全系の像面に対して前記Fa群は移動方向が像面側
への移動から物体側へ反転することを特徴としている。
て、前記Fa群は1つの正レンズより成ることを特徴と
している。
て、前記Ra群は正レンズと負レンズを有し、かつRa
群内に少なくとも1面の非球面を有していることを特徴
としている。
て、前記Rb群は1つの正レンズより成ることを特徴と
している。
て、前記Rb群は正レンズと負レンズより成ることを特
徴としている。
おいて、前記Rb群は少なくとも1面の非球面を有して
いることを特徴としている。
て、レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させるとき前
記Ra群と一体的に移動する絞りを有していることを特
徴としている。
て、前記Fa群は1つの正レンズより成り、前記Ra群
は正レンズと負レンズを有し、前記Rb群は正レンズと
負レンズより成り、前記Fa群とFb群は、いずれもレ
ンズ全系を広角端から望遠端に変倍させるときレンズ全
系の像面に対して像面側への移動から物体側への移動に
反転することを特徴としている。
いて、前記Fb群は2つの負レンズと1つの正レンズよ
り成ることを特徴としている。
いて、前記Ra群は広角端から望遠端への変倍に際し
て、物体側への移動から像面側への移動へと移動方向が
反転又は物体側へ単調移動していることを特徴としてい
る。
いて、前記Rb群は広角端から望遠端への変倍に際し
て、物体側の移動から像面側への移動に反転することを
特徴としている。
いて、前記Rb群は広角端から望遠端への変倍に際し
て、物体側へ単調移動することを特徴としている。
ら15のいずれか1項のズームレンズを用いて物体像を
撮像手段上に形成していることを特徴としている。
のズームレンズの実施例1のレンズ断面図と収差図であ
る。図5,図6,図7,図8は本発明のズームレンズの
実施例2のレンズ断面図と収差図である。図9,図1
0,図11,図12は本発明のズームレンズの実施例3
のレンズ断面図と収差図である。図13,図14,図1
5,図16は本発明のズームレンズの実施例4のレンズ
断面図と収差図である。
図13に示すズームレンズを用いて撮像手段上に物体像
を形成している。レンズ断面図において(A)は広角端
(fW)、(B)は広角端と中間(ミドル)との間のズーム位
置(fWM)、(C)は中間のズーム位置(fM)、(D)は中間
から望遠端との間のズーム位置(fTM)、(E)は望遠端
(f T)である。
14は広角端(fW)、図3,図7,図11,図15は中
間のズーム位置(fM)、図4,図8,図12,図16は
望遠端(fT)である。
の前群であり、正の屈折力のFa群と負の屈折力のFb
とを有している。
力のRa群と正の屈折力のRb群とを有している。SP
は絞り、IPは像面である。Gはフィルター、フェース
プレート等のガラスブロックである。FS1,FS2は
各々フレアーカット絞りであり、各々変倍に伴いRa群
と一体的に移動している。
への変倍に際して、Fa群,Fb群,Ra群,Rb群を
光軸上移動させている。
て取り扱っているが、変倍に際して4つのレンズ群を独
立に移動させている為に4群ズームレンズとして取り扱
うようにしても良い。
少なくとも4群の構成とし、各群を移動させて変倍を行
っている。特に前群のFb群の変倍中の移動軌跡を反転
させることにより、各群の屈折力を弱くしてレンズ全系
を大型にすることなく変倍途中の光学性能を向上させて
いる。又、Fb群の変倍中の移動軌跡を反転させること
により各群を簡易なレンズ構成にて変倍途中での光学性
能をおさえつつ、レンズ全系の小型化を可能にしてい
る。
角端から望遠端に変倍させるとき、レンズ全系の像面I
Pに対して像面側への移動から物体側への移動に反転さ
せることにより移動軌跡反転後のFb群に像面補正作用
を持たせている。
面補正作用と連携させて光学性能変動を少なくしてい
る。
間隔変化を少なくして、ズーム停止位置の誤差によるF
b群とRa群の間隔変化が小さくなるようにしている。
これによってFb群とRa群の間隔余裕を減じることを
可能として、レンズ系全体の小型化を図っている。
させることにより、より変倍途中での光学性能の変動を
おさえている。特にFa群を広角端から望遠端に変倍さ
せるときレンズ全系の像面IPに対してFa群は移動方
向が像面側への移動から物体側への移動に反転させるこ
とにより変倍途中でのレンズ全系の小型化及び光学性能
の向上を可能にしている。
為の間隔変化を少なくして、ズーム停止位置の誤差によ
るFa群とFb群の間隔変化が小さくなるようにしてい
る。これによってFa群とFb群の間隔余裕を減じるこ
とを可能としてレンズ系全体の小型化を図っている。
の向上を可能とし、Fa群を正レンズ1枚のみで構成し
て良好なる収差補正を可能としている。又、Fa群を1
枚のみの構成にすることでレンズ全系の小型化を図って
いる。
うレンズ群であり、後群中のRa群を正レンズと負レン
ズを有する構成とすることにより色収差を良好に補正す
るとともに、Ra群に少なくとも1面の非球面を用いる
ことによりレンズ構成を簡易にし小型化を可能にしてい
る。
し、Rb群を正レンズ1枚のみで構成して良好なる収差
補正を可能としている。又Rb群を1枚のみの構成にす
ることでレンズ全系の小型化を図っている。
構成しても良く、これによれば、さらに良好な収差補正
が容易になる。又、Rb群に非球面を用いても良く、こ
れによれば簡易な構成で収差補正が容易になる。
も良く、これによれば、よりレンズ鏡筒構造を簡易にす
ることが容易となる。
直前で少し離れた位置に絞りSPと一体移動のフレアス
トッパー(FS1)を配置しており、これにより広角端で
中間像高へ到達しようとする光束の一部をカットしフレ
アを低減している。
Ra群の直後で少し離れた位置にRa群と一体移動のフ
レアストッパー(FS2)を配置しており、これにより中
間変倍位置で中間像高へ到達しようとする光束の一部を
をカットしフレアを低減している。
ーカシングが可能である。また、本発明のズームレンズ
はFb群のみでフォーカシングしてもよいし、またはF
b群とRb群を変倍位置で選択的にあるいは所定の関係
をもってフォーカシングしてもよいし、レンズ全体ある
いは像面上の撮像素子を移動させてフォーカシングして
もよい。
から望遠端への変倍に際して物体側への移動から像面側
への移動へと反転している。
から望遠端への変倍に際して単調に物体側へ移動してい
る。
えた撮影装置の実施例について、図17(A),(B)を用
いて説明する。
(B)は側部断面図である。図中、10は撮影装置本体
(筐体)、11は数値実施例1〜3のいずれかのズームレ
ンズを用いた撮影光学系、12はファインダー光学系、
13はCCD等の撮像素子である。
ズを撮影装置の撮影光学系に適用することで、コンパク
トな撮影装置を実現している。
如く設定することにより達成されるが、更に光学性能を
良好にしつつ、レンズ系全体の小型化を図るには次の諸
条件のうちの少なくとも1つを満足させるのが良い。
fw、Fa群の焦点距離をfFaとしたとき、 0.00<fw/fFa<0.20…(1) を満足することである。
ものであり、上限を超えるとFa群のパワーがきつくな
りすぎて前玉径が大きくなる。又、下限を越えるとFa
群のパワーがゆるくなりFb群の変倍作用がゆるくなり
レンズ全長が長くなるので良くない。更に望ましくは、
条件式(1)の上限と下限を以下のようにするとなお良
い。
の焦点距離をfFbとしたとき、 0.35<fw/|fFb|<0.80…(2) を満足することである。
ものであり、上限を超えるとFb群のパワーがきつくな
り変倍中の収差変動が大きくなり高変倍化が困難にな
る。又、下限を越えるとFb群のパワーがゆるくなりレ
ンズ全長が長くなり小型化が困難になる。さらに望まし
くは、条件式(2)の上限と下限を以下のようにするとな
お良い。
fRbとしたとき 0.7<fRa/fRb<1.5…(3) を満足することである。
比に関するものであり、下限を越えるとRb群のパワー
がゆるくなり、変倍中の収差変動が大きくなり高変倍化
が困難になる。又、上限を超えるとRa群のパワーがゆ
るくなりレンズ全長が長くなり小型化が困難になる。さ
らに望ましくは、条件(3)の上限と下限を以下のように
するとなお良い。
望遠端でのFb群とRa群の光軸上間隔をBt、レンズ
全系の焦点距離が、広角端の焦点距離fwと望遠端での
焦点距離ftの相乗平均fm=(fw×ft)1/2になる
変倍位置でのFb群とRa群の光軸上間隔をBmとした
とき 0.50<(Bw−Bm)/(Bw−Bt)<0.75…(4) を満足することである。
軸上間隔に関するものであり、上限を超えると広角端か
ら中間までの広角側の変倍領域でのFb群とRa群の間
隔変化が大きくなり全体の高変倍化が困難になる。下限
を越えると、変倍中間で、良好な収差補正が困難にな
る。さらに望ましくは、条件式(4)の上限と下限を以下
のようにするとなお良い。
望遠端でのRa群とRb群の光軸上間隔をCt、レンズ
全系の焦点距離が広角端の焦点距離fwと望遠端での焦
点距離ftの相乗平均fm=(fw×ft)1/2になる変
倍位置でのRa群とRb群の光軸上間隔をCmとしたと
き Cw<Cm<Ct…(5) を満足することである。
軸上間隔に関するものであり、Cmが上限を超えるとR
a群で発生する諸収差、特に軸上色収差をRb群で補正
することが困難になり、Ra群とRb群をともに簡易な
構成にて良好な収差補正をおこなうことが困難になる。
Cmが下限を越えて小さくなると広角端でRa群とRb
群の間隔が大きくなり十分なバックフォーカスを確保す
ることが困難になる。
を以下のようにするとなお良い。
することである。
スカス状の負レンズと、負レンズそして物体側に凸面を
向けたメニスカス状の正レンズより構成することであ
る。
ンズとの接合レンズより構成することである。
施例においてriは物体側より順に第i番目の面の曲率
半径、diは物体側より順に第i番目の面と第(i+1)
番目の面の間隔、niとνiは各々物体側より順に第i
番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。数値実施例
において最後の2つの面はガラスブロックである。
率半径Rとし、光軸方向(光の進行方向)をX軸とし、光
軸と垂直方向をY軸、A,B,C,D,Eを各々非球面
係数としたとき
「×10-X」を意味している。
諸数値との関係を表1に示す。
力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレ
ンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定す
ることにより、変倍範囲中の任意のズーム位置において
も良好なる光学性能が得られ、全変倍範囲及び画角全体
にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズ及
びそれを用いた撮影装置を達成することができる。
ズ断面図
端の収差図
の収差図
端の収差図
ズ断面図
端の収差図
の収差図
端の収差図
ズ断面図
角端の収差図
間の収差図
遠端の収差図
ンズ断面図
角端の収差図
間の収差図
遠端の収差図
9)
Claims (16)
- 【請求項1】 物体側から順に、負の屈折力の前群と、
正の屈折力の後群とを有し、前群と後群の主点間隔を変
化させて変倍させるズームレンズにおいて、前記前群は
物体側から順に正の屈折力のFa群と負の屈折力のFb
群を有し、変倍時に前記Fa群と前記Fb群の間隔を変
化させ、前記後群は物体側から順に正の屈折力のRa群
と正の屈折力のRb群を有し、変倍時に前記Ra群と前
記Rb群の間隔を変化させ、レンズ全系を広角端から望
遠端に変倍させるときレンズ全系の像面に対して前記F
a群、前記Fb群、前記Ra群、前記Rb群は移動し、
前記Fb群は移動方向が反転することを特徴とするズー
ムレンズ。 - 【請求項2】 レンズ全系を広角端から望遠端に変倍さ
せるときレンズ全系の像面に対して前記Fb群は移動方
向が像面側への移動から物体側へ反転することを特徴と
する請求項1のズームレンズ。 - 【請求項3】 レンズ全系を広角端から望遠端に変倍さ
せるときレンズ全系の像面に対して前記Fa群は移動方
向が反転することを特徴とする請求項1のズームレン
ズ。 - 【請求項4】 レンズ全系を広角端から望遠端に変倍さ
せるときレンズ全系の像面に対して前記Fa群は移動方
向が像面側への移動から物体側へ反転することを特徴と
する請求項3のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記Fa群は1つの正レンズより成るこ
とを特徴とする請求項1のズームレンズ。 - 【請求項6】 前記Ra群は正レンズと負レンズを有
し、かつRa群内に少なくとも1面の非球面を有してい
ることを特徴とする請求項1のズームレンズ。 - 【請求項7】 前記Rb群は1つの正レンズより成るこ
とを特徴とする請求項1のズームレンズ。 - 【請求項8】 前記Rb群は正レンズと負レンズより成
ることを特徴とする請求項1のズームレンズ。 - 【請求項9】 前記Rb群は少なくとも1面の非球面を
有していることを特徴とする請求項7又は8のズームレ
ンズ。 - 【請求項10】 レンズ全系を広角端から望遠端に変倍
させるとき前記Ra群と一体的に移動する絞りを有して
いることを特徴とする請求項1のズームレンズ。 - 【請求項11】 前記Fa群は1つの正レンズより成
り、前記Ra群は正レンズと負レンズを有し、前記Rb
群は正レンズと負レンズより成り、前記Fa群とFb群
は、いずれもレンズ全系を広角端から望遠端に変倍させ
るときレンズ全系の像面に対して像面側への移動から物
体側への移動に反転することを特徴とする請求項1のズ
ームレンズ。 - 【請求項12】 前記Fb群は2つの負レンズと1つの
正レンズより成ることを特徴とする請求項11のズーム
レンズ。 - 【請求項13】 前記Ra群は広角端から望遠端への変
倍に際して、物体側への移動から像面側への移動へと移
動方向が反転又は物体側へ単調移動していることを特徴
とする請求項12のズームレンズ。 - 【請求項14】 前記Rb群は広角端から望遠端への変
倍に際して、物体側の移動から像面側への移動に反転す
ることを特徴とする請求項13のズームレンズ。 - 【請求項15】 前記Rb群は広角端から望遠端への変
倍に際して、物体側へ単調移動することを特徴とする請
求項13のズームレンズ。 - 【請求項16】 請求項1から15のいずれか1項のズ
ームレンズを用いて物体像を撮像手段上に形成している
ことを特徴とする撮影装置。
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