JP2001290076A - 可変焦点距離レンズ系 - Google Patents
可変焦点距離レンズ系Info
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Abstract
らも、明るく小型の可変焦点距離レンズ系を提供するこ
と。 【解決手段】 物体側より順に、負屈折力を有する第1
レンズ群G1と、正屈折力を有する第2レンズ群G2
と、負屈折力を有する第3レンズ群G3とを有し、広角
端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際
に、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減
少し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が
減少するように、少なくとも第2レンズ群G2と第3レ
ンズ群G3がぞれぞれ物体側へ移動して、第2レンズ群
G2は、物体側より順に、第1の正レンズ成分L21と
負レンズ成分L22と第2の正レンズ成分L23との3
つのレンズ成分を含み、開口絞りSが負レンズ成分L2
2に隣接して配置され、負レンズ成分L22は開口絞り
Sに対して凹面を向けたメニスカス形状である。
Description
て80度を超える画角を包括することが可能な可変焦点
距離レンズ系に関し、特に、口径比3.5程度の大口径
比化が可能な可変焦点距離レンズ系に関する。
性に優れることである。この携帯性は小型であること、
軽量であることに分類される。撮影レンズの長さがカメ
ラ本体の厚みに影響し、レンズ径がカメラ本体の高さと
横幅に影響するので、撮影レンズ系を小さくすることが
特にカメラの小型化に影響を与えてきた。
が可能であり、撮影者に自由度を与えるため、ズームレ
ンズ付カメラが主流になってきた。そして、望遠端状態
の焦点距離が大きいほど被写体に近付いた撮影が可能に
なるので、望遠端状態での焦点距離が長くなるように変
倍比が高まる傾向だった。
帯性に優れる点から旅行等に出掛ける際に使われる機会
が多いが、一眼レフカメラのユーザー層がレンズシャッ
ター式カメラを携行する場合、口径比の明るい単焦点レ
ンズ付カメラが多かった。
レンズシャッター式カメラ用ズームレンズは、望遠端状
態での焦点距離が長くなるに従って、望遠端状態での開
放Fナンバーが大きくなる傾向であり、ピンぼけが目立
たず、遠近感に乏しい写真に仕上がる傾向であった。
行する場合、口径比が大きく、画角が広い撮影系が好ま
れる。前者はストロボなしで自然な発色での撮影ができ
るからであり、後者は撮影者と被写体との距離が離れず
に撮影できるからである。
あり、広角端状態で80度を超える画角を包括しながら
も、明るく小型の可変焦点距離レンズ系を提供すること
を目的とする。
に本発明は、物体側より順に、負屈折力を有する第1レ
ンズ群と、正屈折力を有する第2レンズ群と、負屈折力
を有する第3レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端
状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レン
ズ群と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レ
ンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少するように、
少なくとも前記第2レンズ群と前記第3レンズ群がそれ
ぞれ物体側へ移動して、前記第2レンズ群は、物体側よ
り順に、第1の正レンズ成分L21と、負レンズ成分L22
と、第2の正レンズ成分L23との3つのレンズ成分を含
み、開口絞りSが前記負レンズ成分L22に隣接して配置
され、前記負レンズ成分L22は該開口絞りSに対して凹
面を向けたメニスカス形状であることを特徴とする可変
焦点距離レンズ系を提供する。
は、レンズ系のもっとも物体側に正屈折力を有するレン
ズ群を配置する正先行型と負屈折力を有するレンズ群を
配置する負先行型とに大別される。
画面対角長と比較して焦点距離が長いレンズ系に用いら
れ、レンズ全長の短縮に適している。また、負先行型ズ
ームレンズは主に画角が広いレンズ系に用いられてい
る。
っとも物体側に配置される)第1レンズ群を通過する軸
外光束が光軸に近い高さを通過するのでレンズ径の小型
化が図れる。しかし、変倍比を高めると望遠端状態にお
いて、(第1レンズ群の像側に配置される)第2レンズ
群を軸上光束が広がって通過するので、画面中心部で所
定の光学性能を確保するのが困難である。
れるレンズ系は、レンズ系のもっとも像側に負レンズ群
を配置することで、レンズ全長の短縮化とレンズ径の小
型化を実現している。
比と広い画角を優先し、レンズ系のもっとも像側に負屈
折力を有する第1レンズ群を配置して、その像側に正屈
折力を有する第2レンズ群を配置して、さらにその像側
に負屈折力を有する第3レンズ群を配置している。ま
た、広角端状態では第1レンズ群と第2レンズ群との間
隔が広がった状態、第2レンズ群と第3レンズ群との間
隔が広がった状態に配置して、望遠端状態に向かってレ
ンズ位置状態が変化するに従って、各レンズ群同士の間
隔が狭まるように、少なくとも第2レンズ群と第3レン
ズ群とを物体側へ移動させている。
配置する位置が重要であり、本発明では、第2レンズ群
の内部に開口絞りを配置している。
分広げることで、第1レンズ群及び第3レンズ群を通過
する軸外光束が光軸から離れるので、軸外収差の補正が
充分良好に行える。また、望遠端状態へ向かってレンズ
位置状態が変化するに従って、各レンズ群同士の間隔を
狭めることで、第1レンズ群と第3レンズ群を通過する
軸外光束の高さを積極的に変化させて、レンズ位置状態
の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正し
ている。
負屈折力の第1レンズ群と第3レンズ群をそれぞれ配置
することにより、光学系全体での屈折力配置を対称型に
近づけて、歪曲収差及び倍率色収差を良好に補正してい
る。
う。第2レンズ群を物体側から順に、第1の正レンズ成
分、負レンズ成分、第2の正レンズ成分の3レンズ成分
で構成することで、軸上収差を特に良好に補正し、軸外
収差の発生も抑えることができる。
面を向けたメニスカス形状のレンズとすることで、軸外
収差の発生を抑えている。
する第1レンズ群、正屈折力を有する第2レンズ群、負
屈折力を有する第3レンズ群を配置した負正負3群型の
ズームレンズが知られている。例えば、特開昭64−7
2114号公報では広角端状態で72度程度の画角を有
するズームレンズが提案されている。しかし、このズー
ムレンズは、第2レンズ群の像側に開口絞りが配置され
ているため、80度を超える画角を包括すると、第1レ
ンズ群のレンズ径が非常に大きくなってしまった。
での画角が80度を超える広い画角と、F3.5程度の
大口径比化との両立化が達成できている。
る開口絞りの物体側と像側の空気間隔の長さを規定する
条件式であり、小型化を図るための条件である。
正レンズ成分、負レンズ成分、第2の正レンズ成分の3
つのレンズ成分で構成され、負レンズ成分に隣接して開
口絞りが配置される。この開口絞りの前後に充分なスペ
ースが確保できないと、シャッタースペースが確保でき
ない。
(2)のうち、少なくともいずれか一方を満足すること
が望ましい。 (1)0.15<Da/fw<0.40 (2)0.4<D1W/D3W<1.2 但し、 Da:前記開口絞りを挟んだ物体側と像側の空気間隔の
長さ, fw:広角端状態での前記可変焦点距離レンズ系の焦点
距離, D1W:広角端状態での前記第1レンズ群と前記第2レン
ズ群との軸上間隔, D3W:広角端状態での前記第2レンズ群と前記第3レン
ズ群との軸上間隔. 条件式(1)の下限値を下回った場合、充分なシャッタ
ースペースが確保できない。逆に、条件式(1)の上限
値を上回った場合、レンズ厚が大きくなるので、各レン
ズ群を通過する軸外光束が光軸から離れて、レンズ径の
大型化を引き起こしてしまう。
ランス化を図るための条件である。
1レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れるので、
レンズ径の小型化充分図れない。また、画面周縁部にお
いてコマ収差が多量に発生するので高性能化も図れな
い。逆に、条件式(2)の下限値を下回った場合、第3
レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れるので、レ
ンズ径が大型化してしまう。また、バックフォーカスが
短くなってしまうので、もっともフィルム面側のレンズ
面上に付着したゴミの影がフィルム上に記録され、画質
が劣化してしまう。
図るには、各レンズ群毎に発生する収差量をできるだけ
抑えることが肝要である。
れぞれ2枚以上のレンズ枚数で構成することが望まし
く、特に、第1レンズ群は像側に凹面を向けた負レンズ
とその像側に配置され、物体側に凸面を向けた正レン
ズ、第3レンズ群は像側に凸面を向けた正レンズとその
像側に配置され、物体側に凹面を向けた負レンズをそれ
ぞれ有することが望ましい。これは、レンズ径を小型化
にすると同時に軸外収差の発生を抑えるためである。
と(4)のうち、少なくともいずれか一方を満足するこ
とにより、小型化を図りながら、より優れた性能が得ら
れる。 (3)0.3<f3/f1<0.7 (f3<0,f
1<0) (4)0.7<f2/fw<0.85 但し、 f1:前記第1レンズ群の焦点距離, f2:前記第2レンズ群の焦点距離, f3:前記第3レンズ群の焦点距離, fw:広角端状態での前記可変焦点距離レンズ系の焦点
距離. 条件式(3)は第1レンズ群と第3レンズ群との焦点距
離比を規定する条件式である。条件式(3)の上限値を
上回った場合、望遠端状態で第2レンズ群を通過する軸
上光束が広がってしまうので、軸上収差の補正が不足し
てしまう。逆に、条件式(3)の下限値を下回った場
合、第3レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づき、
画角によるコマ収差の変動を良好に補正できない。
規定する条件式である。条件式(4)の上限値を上回っ
た場合、レンズ全長の大型化を引き起こしてしまう。逆
に、条件式(4)の下限値を下回った場合、第1レンズ
群と第3レンズ群の屈折力も強まり、第1レンズ群と第
3レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づくので、広
角端状態で発生する画角によるコマ収差の変動が補正で
きない。
縮するために、開口絞りを第2レンズ群中の第1の正レ
ンズ成分L21と負レンズ成分L22との間に配置すること
が望ましく、より高性能化を図るには開口絞りから離れ
て配置され、軸外光束が光軸からやや離れる第2の正レ
ンズ成分L23のもっとも像側のレンズ面を非球面とする
ことが望ましい。さらに好ましくは、以下の条件式
(5)を満足するように構成することが望ましい。 (5)0.15<Db/fw<0.35 但し、 Db: 前記開口絞りから前記第2の正レンズ成分のも
っとも像側のレンズ面までの光軸に沿った長さ. 条件式(5)は、第2の正レンズ成分L23のもっとも像
側のレンズ面と開口絞りとの間隔を規定する条件式であ
る。条件式(5)の上限値を上回った場合、第3レンズ
群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてレンズ径
が大型化してしまい、携帯性を損ねてしまう。逆に、条
件式(5)の下限値を下回った場合、第2の正レンズ成
分L23のもっとも像側のレンズ面を通過する軸外光束と
軸上光束との高さの差が少なくなり、画角によるコマ収
差の変動をより良く補正できなくなってしまう。
た品質を維持するため、以下の条件式(6)及び(7)
を満足することが望ましい。 (6)−0.1<(r22a−r23b)/(r22a+r23
b)<0.1 (7)fw/│r23a│<0.55 但し、 r22a:前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分の物体
側レンズ面の曲率半径, r22b:前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分の像側
レンズ面の曲率半径, r23a:前記第2レンズ群中の前記第2の正レンズ成分
の物体側レンズ面の曲率半径である。
23を通過する軸外光束を光軸から離すために、負レンズ
成分L22の物体側のレンズ面で光束を強く発散させるこ
とが望ましく、これに伴って第2の正レンズ成分L23の
像側のレンズ面で光束を強く収斂させる。
することが望ましいが、レンズ室にレンズを組込んだ際
の相互偏心による性能劣化が著しく大きくなるため、組
込み時に負レンズ成分L22の物体側のレンズ面と第2の
正レンズ成分L23の像側のレンズ面との芯ズレを少なく
することが重要である。
に負レンズ成分L22の物体側のレンズ面と第2の正レン
ズ成分L23の像側のレンズ面のそれぞれの曲率半径を設
定することで、偏心調整が比較的容易に行える。
りから離れて)レンズ径の大きな第2の正レンズ成分L2
3を偏心調整時に動かす方が作業上好ましく、特に条件
式(7)を満足するように第2の正レンズ成分L23の物
体側のレンズ面の曲率半径を設定することで、作業効率
が高められる。これは偏心調整時に第2の正レンズ成分
L23の物体側レンズ面の曲率中心を回転中心にレンズが
回転するため、回転中心位置が第2の正レンズ成分L23
の像側のレンズ面から離れないと調整量が多量に必要に
なるからである。
レンズ群を物体側へ移動させているが、第1レンズ群や
第3レンズ群を移動させること、または複数のレンズ群
を移動させることでも近距離合焦が行える。また、各実
施例では、第1レンズ群に非球面レンズを配置している
が、例えば、さらに第3レンズ群中に非球面レンズを配
置することで更なる高性能化が実現できるのは言うまで
もない。
で構成されるが、各レンズ群の間や隣接した像側や物体
側に屈折力が弱い他のレンズ群を付加することも容易で
ある。
影を行う際に、発生しがちな手ブレ等が原因の像ブレに
よる失敗を防ぐために、ブレを検出するブレ検出系と駆
動手段とをレンズ系に組み合わせ、レンズ系を構成する
レンズ群のうち、1つのレンズ群を全体か、あるいはそ
の一部を偏心レンズ群として偏心させることにより、ブ
レをブレ検出系により検出し、検出されたブレを補正す
るように駆動手段により偏心レンズ群を偏心させ像をシ
フトさせて、像ブレを補正することで防振光学系とする
ことが可能である。
説明する。
式で表される。
4y4+C6y6+…
cは曲率、κは円錐定数、C4,C6,…は非球面係数で
ある。
距離レンズ系の屈折力配分を示す図である。物体側より
順に、負屈折力を有する第1レンズ群G1と、正屈折力
を有する第2レンズ群G2と、負屈折力を有する第3レ
ンズ群G3とで構成される。そして、広角端状態より望
遠端状態まで焦点距離が変化する際に、第1レンズ群G
1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、第2レンズ群
G2と第3レンズ群G3との間隔が減少するように、少
なくとも第2レンズ群G2と第3レンズ群G3が物体側
へ移動する。
例にかかる可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図
である。第1レンズ群G1は両凹レンズL11と物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とで構成さ
れ、第2レンズ群G2は物体側より順に、両凸レンズL
21と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状のL22
と、両凸レンズL23とで構成され、第3レンズ群G3
は像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL31
と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL3
2とで構成される。
21と負レンズL22との間に配置され、レンズ位置状
態が変化する際に、第2レンズ群G2と一緒に移動す
る。
る。実施例の諸元表中のfは焦点距離、FNOはFナンバ
ー、2ωは画角を表し、屈折率はd線(λ=587.6nm)に
対する値である。また、表1中で曲率半径0とは平面を
示す。なお、以下全ての実施例の諸元値において、本実
施例の諸元値と同じ符号を用いる。
無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ
広角端状態(f=25.20)、中間焦点距離状態(f=28.
00)、望遠端状態(f=34.00)における諸収差図を示
す。
球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、yは
像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線
はメリディオナル像面を示す。コマ収差図は、像高y=
0,10.8,15.12,18.34,21.6での
コマ収差を表し、Aは画角を示す。
補正され、優れた結像性能を有していることは明らかで
ある。
例にかかる可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図
である。第1レンズ群G1は両凹レンズL11と物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とで構成さ
れ、第2レンズ群G2は物体側より順に、物体側に凸面
を向けたメニスカス形状の正レンズL21と、物体側に
凹面を向けたメニスカス形状のL22と、両凸レンズL
23とで構成され、第3レンズ群G3は像側に凸面を向
けたメニスカス形状の正レンズL31と物体側に凹面を
向けたメニスカス形状の負レンズL32とで構成され
る。
1と負レンズL22との間に配置され、レンズ位置状態
が変化する際に、第2レンズ群G2と一緒に移動する。
る。
限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広
角端状態(f=25.20)、中間焦点距離状態(f=28 .0
0)、望遠端状態(f=34.00)における諸収差図を示
す。
補正され、優れた結像性能を有していることは明らかで
ある。
例にかかる可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図
である。第1レンズ群G1は両凹レンズL11と物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とで構成さ
れ、第2レンズ群G2は物体側より順に、両凸レンズと
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レ
ンズL21と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の
L22と、両凸レンズL23とで構成され、第3レンズ
群G3は像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ
L31と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レン
ズL32とで構成される。
L21と負レンズL22との間に配置され、レンズ位置
状態が変化する際に、第2レンズ群G2と一緒に移動す
る。
る。
限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広
角端状態(f=25.20)、中間焦点距離状態(f=28.0
0)、望遠端状態(f=34.00)における諸収差図を示
す。
補正され、優れた結像性能を有していることは明らかで
ある。
例にかかる可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図
である。第1レンズ群G1は両凹レンズL11と物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とで構成さ
れ、第2レンズ群G2は物体側より順に、両凸レンズと
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レ
ンズL21と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の
L22と、両凸レンズL23とで構成され、第3レンズ
群G3は像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ
L31と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レン
ズL32とで構成される。
L21と負レンズL22との間に配置され、レンズ位置
状態が変化する際に、第2レンズ群G2と一緒に移動す
る。
る。
限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広
角端状態(f=25.20)、中間焦点距離状態(f=28.0
0)、望遠端状態(f=34.00)における諸収差図を示
す。
補正され、優れた結像性能を有していることは明らかで
ある。
広角端状態での画角が80度を超え、F3.5程度の明
るく、小型の可変焦点距離レンズ系が達成できる。
置図
成を示す断面図
差図(無限遠合焦状態)(b)は中間焦点距離状態にお
ける収差図(無限遠合焦状態)、(c)は望遠端状態に
おける収差図(無限遠合焦状態)
成を示す断面図
差図(無限遠合焦状態)(b)は中間焦点距離状態にお
ける収差図(無限遠合焦状態)、(c)は望遠端状態に
おける収差図(無限遠合焦状態)
成を示す断面図
差図(無限遠合焦状態)(b)は中間焦点距離状態にお
ける収差図(無限遠合焦状態)、(c)は望遠端状態に
おける収差図(無限遠合焦状態)
成を示す断面図
差図(無限遠合焦状態)(b)は中間焦点距離状態にお
ける収差図(無限遠合焦状態)、(c)は望遠端状態に
おける収差図(無限遠合焦状態)
Claims (6)
- 【請求項1】物体側より順に、負屈折力を有する第1レ
ンズ群と、正屈折力を有する第2レンズ群と、負屈折力
を有する第3レンズ群とを有し、 広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化す
る際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔
が減少し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間
隔が減少するように、少なくとも前記第2レンズ群と前
記第3レンズ群がぞれぞれ物体側へ移動して、 前記第2レンズ群は、物体側より順に、第1の正レンズ
成分と負レンズ成分と第2の正レンズ成分との3つのレ
ンズ成分を含み、 開口絞りが前記負レンズ成分に隣接して配置され、 前記負レンズ成分は該開口絞りに対して凹面を向けたメ
ニスカス形状であることを特徴とする可変焦点距離レン
ズ系。 - 【請求項2】 請求項1記載の可変焦点距離レンズ系に
おいて、 以下の条件式(1)と(2)のうち、少なくともいずれ
か一方を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ
系。 (1)0.15<Da/fw<0.40 (2)0.4<D1W/D3W<1.2 但し、 Da:前記開口絞りを挟んだ物体側と像側の空気間隔の
長さ, fw:広角端状態での前記可変焦点距離レンズ系の焦点
距離, D1W:広角端状態での前記第1レンズ群と前記第2レン
ズ群との軸上間隔, D3W:広角端状態での前記第2レンズ群と前記第3レン
ズ群との軸上間隔. - 【請求項3】 請求項1又は2記載の可変焦点距離レン
ズ系において、 前記第1レンズ群は像側に凹面を向けた負レンズ成分
と、該負レンズ成分の像側に空気間隔を隔てて配置さ
れ、物体側に凸面を向けた正レンズ成分とを有し、 前記第3レンズ群は像側に凸面を向けた正レンズ成分
と、該正レンズ成分の像側に空気間隔を隔てて配置さ
れ、物体側に凹面を向けた負レンズ成分とを有すること
を特徴とする可変焦点距離レンズ系。 - 【請求項4】 請求項3記載の可変焦点距離レンズ系に
おいて、 以下の条件式(3)と(4)のうち、少なくともいずれ
か一方を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ
系。 (3)0.3<f3/f1<0.7 (f3<0,f
1<0) (4)0.7<f2/fw<0.85 但し、 f1:前記第1レンズ群の焦点距離, f2:前記第2レンズ群の焦点距離, f3:前記第3レンズ群の焦点距離, fw:広角端状態での前記可変焦点距離レンズ系の焦点
距離. - 【請求項5】 請求項3又は4記載の可変焦点距離レン
ズ系において、 前記開口絞りは前記第1の正レンズ成分と前記負レンズ
成分との間に配置され、 前記第2の正レンズ成分のもっとも像側のレンズ面が非
球面形状であり、かつ以下の条件式(5)を満足するこ
とを特徴とする可変焦点距離レンズ系。 (5)0.15<Db/fw<0.35 但し、 fw:広角端状態での前記可変焦点距離レンズ系の焦点
距離, Db: 前記開口絞りから前記第2の正レンズ成分のも
っとも像側のレンズ面までの光軸に沿った長さ. - 【請求項6】 請求項5記載の可変焦点距離レンズ系に
おいて、以下の条件式(6)及び(7)を満足すること
を特徴とする可変焦点距離レンズ系。 (6)−0.1<(r22a−r23b)/(r22a+r23
b)<0.1 (7)fw/│r23a│<0.55 但し、 r22a:前記第2レンズ群中の前記負レンズ成分の物体
側レンズ面の曲率半径,r22b:前記第2レンズ群中の
前記負レンズ成分の像側レンズ面の曲率半径, r23a:前記第2レンズ群中の前記第2の正レンズ成分
の物体側レンズ面の曲率半径.
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