JP2002323656A - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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Abstract
約6.6倍の変倍比を有し、非常に小径化及び小型化さ
れ、少ない構成枚数で、コストパフォーマンスに優れた
高性能な高変倍ズームレンズを提供する。 【解決方法】物体側から順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2
と、少なくとも1つのレンズ群と、正の屈折力を有する
レンズ群Gmとを有し、前記第1レンズ群G1と前記第
2レンズ群G2との空気間隔を変化させることによって
変倍するズームレンズにおいて、前記レンズ群Gmは、
物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ成分L1
と負レンズ成分L2とからなり、前記負レンズ成分L2
中には、正レンズLaと負レンズLbとを有し、所定の
条件式を満足する。
Description
トパフォーマンスに優れた小型で軽量なズームレンズ、
詳しくは、コンパクトな高倍率標準ズームレンズに関す
る。
のズーム比を有するレンズ、いわゆる標準ズームレンズ
は、小型化と低コスト化の一途を辿っている。また、レ
ンズは常にカメラボディに装着されたまま持ち運ばれ
る。このためズームレンズにおいて、小型で軽量、かつ
十分な結像性能を有し安価であることが必須の条件とな
っている。これらの条件を満足するためには、ズームレ
ンズを構成する各レンズ群に強いパワーを配置し、かつ
できる限り薄肉化する必要がある。
特開平8−248319号公報、特開2000−338
401号公報、特開2000−75204号公報、及び
特開2000−187161号公報等に開示されてい
る、正負正正のパワー配置を有する4群ズームレンズが
提案されている。
に開示のズームレンズは、ズーム比が3〜4倍程度のも
のが主流である。また、大ズーム比を有するものは大型
で構成枚数も多く、性能についても満足できるものでは
ない。従って本発明のような、ライカ判で28〜200
mmというズーム比6.62倍を越え、かつ極限までダ
ウンサイジングされた超コンパクトなズームレンズは従
来存在しなかった。
あり、2ω=74.8°〜12.35°程度の画角と約
6.6倍の変倍比を有し、非常に小径化及び小型化さ
れ、少ない構成枚数で、コストパフォーマンスに優れた
高性能な高変倍ズームレンズを提供することを目的とす
る。
に本発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2
と、少なくとも1つのレンズ群と、正の屈折力を有する
レンズ群Gmとを有し、前記第1レンズ群G1と前記第
2レンズ群G2との空気間隔を変化させることによって
変倍するズームレンズにおいて、前記レンズ群Gmは、
物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ成分L1
と負レンズ成分L2とからなり、前記負レンズ成分L2
中には、正レンズLaと負レンズLbとを有し、広角端
状態において最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から
最も像側のレンズ成分(最終レンズ)の像側頂点までの
光軸上の長さをΣdw、前記ズームレンズ全系の望遠端
状態の焦点距離をftとしたとき、以下の条件式(1)
を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。 (1) 0.10<Σdw/ft<0.54 尚好ましくは、前記レンズ群Gmは、物体側から順に、
像側に凸面を向けた正レンズ成分L1と負レンズ成分L
2のみからなることが望ましい。
レンズ群G1の焦点距離をf1としたとき、以下の条件
式(2)を満足することが望ましい。 (2) 0.20<f1/ft<0.85
当のズームレンズには、小型化を推し進めるに当たり、
各レンズ群のパワーを強め、かつ収差補正のために構成
枚数を増やすという設計法が用いられる。しかしこの方
法は、レンズ枚数の増加分に起因して、各レンズ群の厚
肉化と重量増加を招くこととなる。またこの方法は、各
レンズ群間のデッドスペースが減少し、痛し痒しで結局
大型化してしまう傾向がある。従って、更なるダウンサ
イジングには全く発想の異なる設計法が必要となる。
各レンズ群の構成枚数を減らすという新たな設計法を用
いている。この新たな設計法は、各レンズ群を薄肉化
し、無理なパワー配置を設定せずに小型化を図ることが
可能となるという効果を奏する。特に本発明では、正負
正正を代表とする正(凸)先行のズームレンズにおける
後群(マスター群)を、色消しと良好な収差補正のため
に、必要な最小限度のレンズ枚数によって構成すること
が重要である。この構成は、テレフォトタイプの基本構
成である。
ー群)の極端な薄肉化を達成して、バックフォーカスの
短縮化を実現するための必須な条件である。本発明の構
成により、フィルターサイズの極小化と、レンズ径の極
小化と、全長の極小化とを達成することができる。
説明する。まず、条件式(1)について説明する。条件
式(1)は、光学系の全長からバックフォーカス、いわ
ゆる光学系の全厚を望遠端の焦点距離で規格化したもの
である。条件式(1)の上限値を上回ると、光学系の全
厚が厚くなる。その結果、本発明のレンズ構成では、目
的である小型化を達成することができなくなってしま
う。また、鏡筒を含めた重量も大きくなる。このため、
材料のコストも増加し、常用高倍率ズームレンズとして
の魅力が無くなってしまう。また、条件式(1)の上限
値を0.53以下に設定すると、より低コストで常用高
倍率ズームレンズを実現することができる。さらに、条
件式(1)の上限値を0.50以下に設定すると、本発
明の効果を最大限に発揮することができる。
の全厚が著しく薄肉化する。これにより、まずバックフ
ォーカスが短くなる。このため、一眼レフ用の交換レン
ズとして使用することが実質できなくなってしまう。そ
して、各レンズ群に著しく強いパワーを持たせる必要が
生じる。このため、収差補正が困難となり、結果的にズ
ーム変倍比を大きくすることが不可能となってしまうた
め好ましくない。また、条件式(1)の下限値を0.2
0以上に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮する
ことができる。
件式(2)は、第1レンズ群の焦点距離を望遠端の焦点
距離で規格化したものである。第1レンズ群の焦点距離
の最適化は、良好な収差補正と大きさを決定する上で重
要な条件である。したがって、条件式(2)の上限値を
上回ると、第1レンズ群のパワーが弱くなる。このた
め、結果的にズームレンズ全系の大型化を招いてしまう
ので好ましくない。また、本発明のような高倍率ズーム
レンズの場合、望遠時に著しい全長変化をもたらし、鏡
筒にカム曲線を刻むことが困難となってしまう。また、
本発明のように構成枚数が極端に少ない構成の場合、最
適なペッツバール和の設定がより重要になる。第1レン
ズ群のパワーの低減化は、ペッツバール和を小さくし、
ひいては像面湾曲と非点収差の補正が困難となってしま
うため好ましくない。また、条件式(2)の上限値を
0.55以下に設定すると、より最適なペッツバール和
の設定が可能となる。さらに、条件式(2)の上限値を
0.48以下に設定すると、本発明の効果を最大限に発
揮することができる。
ンズ群のパワーが著しく大きくなる。第1レンズ群のパ
ワーの著しい増加は、前玉に入射する大画角の光線を更
にレンズ周辺部分に下げる作用を有する。このため、周
辺光量は減少し、結果的に前玉径の大型化とフィルター
サイズの大型化を招いてしまい好ましくない。また、収
差補正上も広角端では周辺コマ収差の悪化、望遠端では
球面収差の悪化等を招いてしまい好ましくない。また、
条件式(2)の下限値を0.30以上に設定すると、本
発明の効果を最大限に発揮することができる。
現するために、レンズ群Gm中の像側に凸面を向けた正
レンズ成分L1に、光軸から周辺に向かうにしたがって
曲率が弱まる形状を有する非球面を有することが望まし
い。これは、マスターレンズであるレンズ群Gmを、少
ないレンズ枚数で球面収差が十分補正された明るい光学
系として使用するためである。
中の像側に凸面を向けた正レンズ成分L1に物体側と像
側の両面に非球面を有し、物体側の非球面は光軸から周
辺に向かうにしたがって曲率が強まる形状を有し、像側
の非球面は光軸から周辺に向かうにしたがって曲率が弱
まる形状を有することが望ましい。これは上述のよう
に、レンズ群Gm単体の球面収差の補正を良好に行い、
更に軸外諸収差の補正の効果を高めるためである。両面
に非球面を有するレンズのそれぞれの面は、レンズの厚
みを隔てているため、光線の入射高や偏角が異なる。こ
の入射高や偏角の差を利用して各非球面の形状設計を行
うことにより、複数の収差を同時に補正することが可能
となる。
条件式(3)を満足することが望ましい。条件式(3)
は、負レンズ成分L2中の正レンズLaの屈折率と負レ
ンズLbの屈折率との差分を規定したものである。 (3) 0.10<nb−na 但し、レンズ群Gm中の負レンズ成分L2中の正レンズ
Laのd線(λ=587.56nm)に対する屈折率を
na、負レンズLbのd線(λ=587.56nm)に
対する屈折率をnbとする。
ール和が適切な値よりも小さくなり、ひいては像面湾曲
と非点収差の補正が困難となってしまうため好ましくな
い。また、広角端におけるコマ収差等の軸外収差の補正
が困難となってしまうため好ましくない。
L2中の正レンズLaと負レンズLbとは接合よりなる
負接合レンズであることが望ましい。これにより、レン
ズ部品は二部品のみになる。このため鏡筒構造が単純に
なり、製造安定性も向上する。また、ペッツバール和や
軸外収差、ひいては球面収差の補正も有利となるため好
ましい。
添付図面に基づいて説明する。 (第1実施例)図1は第1実施例に係るズームレンズの
構成及び移動軌跡を示すものである。第1実施例に係る
ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する
第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群
G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の
屈折力を有する第4レンズ群Gmとの正負正正の4つの
レンズ群から構成される。
体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸形状の正
レンズとの接合よりなる接合正レンズL11と、物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とから構成さ
れる。第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に
非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる負メニ
スカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、
両凸形状の正レンズL23と、両凹形状の負レンズと両
凸形状の正レンズとの接合よりなる接合負レンズL24
とから構成される。第3レンズ群G3は、物体側から順
に、開口絞りSと、両凸形状の正レンズL31と、正メ
ニスカスレンズL32と、物体側に凹面を向けた負メニ
スカスレンズL33とから構成される。第4レンズ群G
mは、物体側から順に、両面に非球面を有し両凸形状を
持った両面非球面正レンズL1と、正レンズLaと負レ
ンズLbとの接合よりなる接合負レンズL2とから構成
される。
って、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空
気間隔が拡大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3
との間の空気間隔が縮小し、第3レンズ群G3と第4レ
ンズ群Gmとの間の空気間隔が縮小するように、全レン
ズ群を独立して移動させることによって行う。また、近
距離合焦は、第2レンズ群G2を物体側方向に移動させ
ることによって行う。
げる。全体諸元において、fは焦点距離、FNOはFナ
ンバー、2ωは画角をそれぞれ示す。またレンズデータ
において、riは物体側から第i番目のレンズ面Riの曲
率半径、diはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との光軸上
の面間隔、niはレンズ面Riとレンズ面Ri+1との間の
媒質のd線(λ=587.56nm)の屈折率、νiは
レンズ面Riとレンズ面Ri+1との間の媒質のアッベ数、
BFはバックフォーカスをそれぞれ示す。さらに非球面デ
ータにおいて、「E-n」は「×10-n」を示す。
の高さyにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向
に沿った距離(サグ量)をS(y)、基準の曲率半径を
R、円錐係数をκ、n次の非球面係数をCnとすると
き、以下の非球面式で表される。
・y4+C5・|y|5+C6・y6+C8・y8+C10・y10+C12・y12+C14・y14
面には面番号に★印を付し、r欄には近軸曲率半径を記
載している。
て、βは物体と像間の結像倍率を示し、1−POSは広
角端で無限遠合焦時を、2−POSは中間焦点距離状態
で無限遠合焦時を、3−POSは望遠端で無限遠合焦時
を示し、4−POSは広角端でβ=-0.03333での合焦時
を、5−POSは中間焦点距離状態でβ=-0.03333での
合焦時を、6−POSは望遠端でβ=-0.03333での合焦
時を示し、7−POSは広角端で近距離合焦時を、8−
POSは中間焦点距離状態で近距離合焦時を、9−PO
Sは望遠端で近距離合焦時を示す。ここで、以下の全て
の諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径
r、面間隔d、その他長さの単位は一般に「mm」が使
われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小して
も同等の光学性能が得られるため、これに限られるもの
ではない。尚、以下の全実施例の諸元値において、本実
施例と同一の符号を用いる。
限遠合焦時の諸収差図である。また、図3は、本実施例
の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図で
ある。そして、図4は、本実施例の望遠端状態における
無限遠合焦時の諸収差図である。
Yは像高をそれぞれ示す。またd,gはそれぞれ、d線
(λ=587.56nm),g線(λ=435.84n
m)の収差曲線であることを示している。また非点収差
において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像
面をそれぞれ示す。尚、以下の全実施例の諸収差図にお
いて、本実施例と同様の符号を用いる。
ンズは、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の
各状態において、大画角まで十分カバーし、良好に収差
の補正をしていることがわかる。
ームレンズの構成及び移動軌跡を示すものである。第2
実施例に係るズームレンズは、物体側から順に、正の屈
折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する
第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群
G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群Gmとの正負
正正の4つのレンズ群から構成される。
体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸形状の正
レンズとの接合よりなる接合正レンズL11と、物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL12とから構成さ
れる。第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に
非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる負メニ
スカスレンズL21と、両凹形状の負レンズL22と、
両凸形状の正レンズL23と、両凹形状の負レンズと両
凸形状の正レンズとの接合よりなる接合負レンズL24
とから構成される。第3レンズ群G3は、物体側から順
に、開口絞りSと、両凸形状の正レンズL31と、正メ
ニスカスレンズL32と、物体側に凹面を向けた負メニ
スカスレンズL33とから構成される。第4レンズ群G
mは、物体側から順に、両面に非球面を有し両凸形状を
持った両面非球面正レンズL1と、正レンズLaと負レ
ンズLbとの接合よりなる接合負レンズL2とから構成
される。
って、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の空
気間隔が拡大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3
との間の空気間隔が縮小し、第3レンズ群G3と第4レ
ンズ群Gmとの間の空気間隔が縮小するように、全レン
ズ群を独立して移動させることによって行う。また、近
距離合焦は、第2レンズ群G2を物体側方向に移動させ
ることによって行う。
げる。
限遠合焦時の諸収差図である。また、図7は、本実施例
の中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図で
ある。そして、図8は、本実施例の望遠端状態における
無限遠合焦時の諸収差図である。
ンズは、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の
各状態において、大画角まで十分カバーし、良好に収差
の補正をしていることがわかる。
ンズ群の直前に設けている。しかし、第3レンズ群の内
部や第4レンズ群の直前に配置する構成としてもよい。
また、本発明に導入されている非球面は、結果的に同等
の作用を生み出す素子と置き換えてもよい。例えば、屈
折率分布型光学素子、回折光学素子、回折作用を持った
素子と屈折作用を持った素子とのハイブリットからなる
回折ハイブリット型光学素子と置き換えても、本発明の
範疇にあることは言うまでもない。
2.35°程度の画角と約6.6倍の変倍比を有し、非
常に小径化及び小型化され、少ない構成枚数で、コスト
パフォーマンスに優れた高性能な高変倍ズームレンズを
実現することができる。
軌跡を示す図である。
の諸収差図である。
時の諸収差図である。
の諸収差図である。
軌跡を示す図である。
の諸収差図である。
時の諸収差図である。
の諸収差図である。
Claims (6)
- 【請求項1】物体側から順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2
と、少なくとも1つのレンズ群と、正の屈折力を有する
レンズ群Gmとを有し、 前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気
間隔を変化させることによって変倍するズームレンズに
おいて、 前記レンズ群Gmは、物体側から順に、像側に凸面を向
けた正レンズ成分L1と負レンズ成分L2とからなり、 前記負レンズ成分L2中には、正レンズLaと負レンズ
Lbとを有し、 広角端状態において最も物体側のレンズ成分の物体側頂
点から最も像側のレンズ成分の像側頂点までの光軸上の
長さをΣdw、前記ズームレンズ全系の望遠端状態の焦
点距離をftとしたとき、以下の条件式(1)を満足す
ることを特徴とするズームレンズ。 (1) 0.10<Σdw/ft<0.54 - 【請求項2】前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1と
したとき、以下の条件式(2)を満足することを特徴と
する請求項1に記載のズームレンズ。 (2) 0.20<f1/ft<0.85 - 【請求項3】前記レンズ群Gm中の像側に凸面を向けた
正レンズ成分L1は、少なくとも一面の非球面を有し、 前記非球面は、光軸から周辺に向かうにしたがって曲率
が弱まる形状を有することを特徴とする請求項1又は2
に記載のズームレンズ。 - 【請求項4】前記レンズ群Gm中の像側に凸面を向けた
正レンズ成分L1は、物体側と像側の両面に非球面を有
し、 物体側の前記非球面は、光軸から周辺に向かうにしたが
って曲率が強まる形状を有し、 像側の前記非球面は、光軸から周辺に向かうにしたがっ
て曲率が弱まる形状を有することを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 【請求項5】前記レンズ群Gm中の負レンズ成分L2中
の、正レンズLaのd線に対する屈折率をna、負レン
ズLbのd線に対する屈折率をnbとしたとき、以下の
条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1乃至
4のいずれか一項に記載のズームレンズ。 (3) 0.10<nb−na - 【請求項6】前記レンズ群Gm中の負レンズ成分L2中
の正レンズLaと負レンズLbは、接合されていること
を特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のズ
ームレンズ。
Priority Applications (3)
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