JP2003131128A - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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Abstract
屈折力を有する第2レンズ群を物体側から像面側に向け
て順に備え、第1レンズ群を、負の屈折力を有する第1
レンズ1及び正の屈折力を有する第2レンズ2により形
成し、第2レンズ群を、正の屈折力をもつ両凸レンズを
なす第3レンズ3、物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズをなす第4レンズ4、及び像面側に凸面を向けた
正メニスカスレンズをなす第5レンズ5により形成し、
第2レンズ群により変倍動作、第1レンズ群により像面
の変動補正及び焦点調整動作を行なう。これにより、カ
メラ収納時の薄型化が達成される。
Description
子を備えたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に適
用されるズームレンズに関し、特に画素数の多い撮像素
子を備えたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に好
適な小型のズームレンズに関する。
ビデオカメラ等に用いられるCCD等の個体撮像素子の
著しい技術進歩により、その高密度化、高画素化等が達
成され、それに伴ない、光学系としても光学性能の高い
レンズが要望されている。また、デジタルスチルカメ
ラ、ビデオカメラ等の小型化に伴ない、それらに搭載さ
れるズームレンズに対しても、小型化、軽量化等が強く
要望されている。特に、小型化に際しては、携帯性の良
さを実現させるために、携帯時の短縮化、すなわち、カ
メラ収納時におけるサイズの薄型化が特に要望されてい
る。
るには、カメラ収納時におけるレンズ鏡筒の沈胴段数を
増加させるのに加え、ズームレンズの小型化、光軸方向
の短縮化による薄型化を図る必要がある。この場合、移
動可能なレンズ群を相互に最も接近させた時の全レンズ
群の光軸方向における厚さが、光学設計上の重要な要素
となってくる。すなわち、レンズの枚数が多いほど、
又、レンズ群の数が多いほど、全レンズ群の厚さは増大
し、カメラ収納時の薄型化が困難になる。
ばコンパクトカメラ等に搭載された二つのレンズ群から
なるズームレンズが多数報告されている。このズームレ
ンズは、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折
力を有する第2レンズ群とにより構成された、いわゆる
テレフォトタイプの2群ズームレンズであり、カメラ収
納時の薄型化という点では好ましい。
来のテレフォトタイプの2群ズームレンズでは、特に、
広角端での最外角光線の射出角度が大きくなり、テレセ
ントリック性が得られず、近年における高画素の個体撮
像素子には対応できないという問題がある。また、近
年、個体撮像素子に適した種々のズームレンズも報告さ
れているが、これらのズームレンズでは、3個ないし5
個のレンズ群を有し、レンズの枚数も6枚〜10枚程度
という構成である。したがって、レンズ群の数及びレン
ズの枚数が多い光学系では、レンズ鏡筒の沈胴構造等が
複雑化し、部品点数も増加するため、小型化、軽量化、
特にカメラ収納時の薄型化を達成することは困難であ
る。
であり、その目的とするところは、諸収差が効率良く補
正されて高い光学性能を有し、軽量化、小型化、特にカ
メラ収納時の薄型化が図れ、近年における高画素の個体
撮像素子に好適に対応し得るズームレンズを提供するこ
とにあり、より具体的には、2倍程度のズーム倍率を有
し、撮影時のレンズ全長が35mm以下、各レンズ群の
光軸方向における厚みの合計寸法が13mm以下、ロー
パスフィルター等の配置のためにバックフォーカスを十
分確保でき、高画素の個体撮像素子に好適なズームレン
ズを提供することにある。
は、物体側から像面側に向けて順に、全体として負の屈
折力を有する第1レンズ群と、全体として正の屈折力を
有する第2レンズ群とを備え、第2レンズ群を像面側か
ら物体側に移動させて広角端から望遠端への変倍動作を
行ない、第1レンズ群を移動させて変倍動作に伴なう像
面の変動を補正すると共に物体の移動によって変動する
像面を一定の位置に保持するように合焦点動作を行なう
ズームレンズであって、上記第1レンズ群は、負の屈折
力を有する第1レンズ、正の屈折力を有する第2レンズ
からなり、上記第2レンズ群は、物体側及び像面側に凸
面を向けて正の屈折力を有する両凸レンズをなす第3レ
ンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する負メニ
スカスレンズをなす第4レンズ、像面側に凸面を向けた
正の屈折力を有する正メニスカスレンズをなす第5レン
ズからなる、ことを特徴としている。この構成によれ
ば、二つのレンズ群でかつ5枚のレンズにより構成さ
れ、良好な光学性能が得られると共に、全長が短くな
り、カメラ収納時(沈胴時)のサイズも小さくでき、特
に薄型化等が達成される。
(2), (1) 0.5<f2/│f1│<1.2、 (2) 1.5<│f1│/fw<2.5、 ただし、f1,f2は第1レンズ群及び第2レンズ群の
焦点距離、fwは広角端におけるレンズ全系の焦点距
離、を満足する構成を採用してもよい。この構成によれ
ば、約2倍の変倍比が達成されつつ、歪曲収差、倍率色
収差、球面収差、非点収差等が効率よく補正されて、良
好な光学性能が得られ、又、小型化等が達成される。
(4), (3) 10<ν1−ν2<30、 (4) 0.2<D2/fw<0.5、 ただし、ν1は第1レンズのアッベ数、ν2は第2レン
ズのアッベ数、D2は第1レンズと第2レンズとの光軸
方向間隔、fwは広角端におけるレンズ全系の焦点距
離、を満足する構成を採用してもよい。この構成によれ
ば、球面収差、非点収差、歪曲収差等の諸収差が効率良
く補正され、特に色収差が効率良く補正される。
ンズは非球面を有する、構成を採用してもよい。この構
成によれば、さらに諸収差、特に球面収差が容易に補正
される。
は、曲率半径が小さいの方の面に形成されている構成、
又は、第1レンズに形成されるこの非球面が、周辺部に
向かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成されて
いる、構成を採用してもよい。これらの構成によれば、
特に歪曲収差が容易に補正される。
スカスレンズ)は、樹脂材料により形成されている、構
成を採用してもよい。この構成によれば、生産コストが
低減され、全体としての低コスト化が達成される。
て、添付図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に
係るズームレンズの一実施形態を示す基本構成図であ
る。この実施形態に係るズームレンズにおいては、図1
に示すように、物体側から像面側に向けて、全体として
負の屈折力を有する第1レンズ群と、全体として正の屈
折力を有する第2レンズ群とが、順次に配列されてい
る。
レンズ1と、正の屈折力を有する第2レンズ2とにより
形成されている。第2レンズ群は、物体側及び像面側に
凸面を向けて正の屈折力を有する両凸レンズをなす第3
レンズ3と、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有する
負メニスカスレンズをなす第4レンズ4と、像面側に凸
面を向けた正の屈折力を有する正メニスカスレンズをな
す第5レンズ5とにより形成されている。この配列構成
において、第2レンズ群(第5レンズ5)よりも像面側
寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等
のガラスフィルタ6が配置され、第1レンズ群と第2レ
ンズ群との間、すなわち、第2レンズ2と第3レンズ3
との間には、開口絞り7が配置されている。
X方向において、像面側から物体側に移動して広角端か
ら望遠端への変倍動作を行ない、第1レンズ群は、この
変倍動作に伴なう像面変動の補正を行ないつつ、物体の
移動によって変動する像面を一定の位置に保つように合
焦点動作(焦点調整)を行なうようになっている。
1であり、第2レンズ群の合成焦点距離はf2、広角端
におけるレンズ全系の焦点距離はfw、望遠端における
レンズ全系の焦点距離はft、中間領域におけるレンズ
全系の焦点距離はfmで表す。また、第1レンズ1ない
し第5レンズ5においては、図1に示すように、レンズ
の面をSi(i=1〜4,6〜11)、それぞれの面S
iの曲率半径をRi(i=1〜4,6〜11)、d線に
対する第iレンズの屈折率をNi及びアッベ数をνi
(i=1〜5)で表す。
Si(i=12,13)、面Siの曲率半径をRi(i
=12,13)、d線に対する屈折率をN6、アッベ数
をν6で表す。さらに、第1レンズ1からガラスフィル
タ6までのそれぞれの光軸X方向における間隔(厚さ、
空気間隔)は、図1に示すように、Di(i=1〜1
2)で表す。
と像面側の面S2のうち、曲率半径の小さい側の面S2
が非球面として形成され、さらに、この非球面は周辺部
に向かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成され
ている。これにより、歪曲収差の補正が容易に行なわれ
る。第3レンズ3においては、物体側の面S6及び像面
側の面S7が共に非球面として形成されている。これに
より、球面収差の補正が容易に行なわれる。このよう
に、負の屈折力を有する第1レンズ1、正の屈折力を有
する第3レンズ3に、それぞれ非球面を形成したことに
より、諸収差の補正が容易に行なわれる。第5レンズ5
は正のメニスカスレンズであり、ガラスあるいは樹脂材
料により形成されている。ここで、樹脂材料により形成
される場合は、生産コストが低減され、全体としての低
コストが行なえる。尚、後述する実施例においては、実
施例1,3はガラスにより、実施例2は樹脂材料により
形成される。
規定される。Z=Cy2/[1+(1−εC2y2)
1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10、ただ
し、Z:非球面の頂点における接平面から、光軸Xから
の高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸Xから
の高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、
ε:円錐定数、D,E,F,G:非球面係数である。
び第2レンズ群は、 (1) 0.5<f2/│f1│<1.2、 (2) 1.5<│f1│/fw<2.5、 (ただし、f1,f2は第1レンズ群、第2レンズ群そ
れぞれの焦点距離、fwは広角端におけるレンズ全系の
焦点距離)の二つの式を満足するように構成されてい
る。
との適切な焦点距離の比を定めたものであり、上限値を
超えると、特に歪曲収差、倍率色収差が大きくなって補
正が困難になり、一方、下限値を超えると、約2倍の変
倍比を達成するのが困難になる。すなわち、この条件式
(1)を満たすことにより、約2倍の変倍比を達成しつ
つ、良好な光学性能及び小型化を達成することができ
る。
離を定めたものであり、上限値を越えると、屈折力が弱
くなり過ぎて、約2倍の変倍比を達成するにはレンズの
全長を長くする必要があり、又、広角端での最外角入射
光線が光軸から離れてしまい、一方、下限値を越える
と、屈折力が強くなり過ぎて、球面収差、非点収差の補
正が困難になる。すなわち、この条件式(2)を満たす
ことにより、球面収差、非点収差を効率良く補正すると
共に、小型化を達成しつつ、テレセントリック性を確保
することで高画素の撮像素子に好適なズームレンズを得
ることができる。
は、 (3) 10<ν1−ν2<30、 (4) 0.2<D2/fw<0.5、 (ただし、ν1は第1レンズ1のアッベ数、ν2は第2
レンズ2のアッベ数、D2は第1レンズ1と第2レンズ
2との光軸方向間隔、fwは広角端におけるレンズ全系
の焦点距離)の二つの式を満足するように構成されてい
る。
とのアッベ数に関するものであり、この条件式を満たす
ことにより、特に、色収差を良好に補正することができ
る。式(4)は、第1レンズ1と第2レンズ2との光軸
X方向における軸上面間隔に関するものであり、この条
件式を満たすことにより、球面収差をはじめ、諸収差を
良好に補正することができる。
による実施例を、実施例1として以下に示す。実施例1
における主な仕様諸元は表1に、種々の数値データ(設
定値)は表2に、非球面に関する数値データは表3に、
広角端,中間位置,望遠端におけるそれぞれのレンズ全
系の焦点距離f(広角端における全系の焦点距離はf
w)、軸上面間隔D4,D11に関する数値データは表
4にそれぞれ示される。この実施例において、条件式
(1)ないし(4)の数値データは、f2/│f1│=
0.750、│f1│/fw=1.765、ν1−ν2
=17.1、D2/fw=0.329、となる。
球面収差、非点収差、歪曲収差(ディスト−ション)、
倍率色収差に関する収差線図は、図2、図3、図4に示
されるような結果となる。尚、図2ないし図4、並びに
後述する図6ないし図8、図10ないし図12におい
て、dはd線による収差、FはF線による収差、cはc
線による収差をそれぞれ示し、又、SCは正弦条件の不
満足量を示し、さらに、DSはサジタル平面での収差、
DTはメリジオナル平面での収差を示す。
(第1レンズ1の前面S1〜第5レンズ5の後面S1
1)が22.32mm〜13.87mm、レンズ全系長
(第1レンズ1の前面S1〜像面、CCDにおけるカバ
ーガラスを含む)が34.12mm〜30.85mm、
バックフォーカス(空気換算)が11.547mm〜1
6.721mm、射出瞳位置が−16.05mm〜−2
0.22mm、Fナンバーが3.64〜4.84とな
り、薄型で諸収差が良好に補正され、高密度、高画素の
撮像素子に好適な光学性能の高いズームレンズが得られ
る。
実施形態を示す基本構成図である。このズームレンズに
おいては、それぞれのレンズの仕様を変更した以外は、
前述の実施形態と同様の構成をなすものである。
による実施例を、実施例2として以下に示す。実施例2
における主な仕様諸元は表5に、種々の数値データ(設
定値)は表6に、非球面に関する数値データは表7に、
広角端,中間位置,望遠端におけるそれぞれのレンズ全
系の焦点距離f(広角端における全系の焦点距離はf
w)、軸上面間隔D2,D11に関する数値データは表
8にそれぞれ示される。この実施例において、条件式
(1)ないし(4)の数値データは、f2/│f1│=
0.755、│f1│/fw=1.759、ν1−ν2
=17.1、D2/fw=0.329、となる。また、
広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点収
差、歪曲収差(ディスト−ション)、倍率色収差に関す
る収差線図は、図6、図7、図8に示されるような結果
となる。
(第1レンズ1の前面S1〜第5レンズ5の後面S1
1)が22.32mm〜13.87mm、レンズ全系長
(第1レンズ1の前面S1〜像面、CCDにおけるカバ
ーガラスを含む)が34.09mm〜30.85mm、
バックフォーカス(空気換算)が11.516mm〜1
6.727mm、射出瞳位置が−16.33mm〜−2
1.54mm、Fナンバーが3.65〜4.85とな
り、薄型で諸収差が良好に補正され、高密度、高画素の
撮像素子に好適な光学性能の高いズームレンズが得られ
る。
実施形態を示す基本構成図である。このズームレンズに
おいては、それぞれのレンズの仕様を変更した以外は、
前述の実施形態と同様の構成をなすものである。
による実施例を、実施例3として以下に示す。実施例3
における主な仕様諸元は表9に、種々の数値データ(設
定値)は表10に、非球面に関する数値データは表11
に、広角端,中間位置,望遠端におけるそれぞれのレン
ズ全系の焦点距離f(広角端における全系の焦点距離は
fw)、軸上面間隔D2,D11に関する数値データは
表12にそれぞれ示される。この実施例において、条件
式(1)ないし(4)の数値データは、f2/│f1│
=0.755、│f1│/fw=1.757、ν1−ν
2=17.1、D2/fw=0.329、となる。ま
た、広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点
収差、歪曲収差(ディスト−ション)、倍率色収差に関
する収差線図は、図10、図11、図12に示されるよ
うな結果となる。
(第1レンズ1の前面S1〜第5レンズ5の後面S1
1)が22.275mm〜13.85mm、レンズ全系
長(第1レンズ1の前面S1〜像面、CCDにおけるカ
バーガラスを含む)が34.08mm〜30.86m
m、バックフォーカス(空気換算)が11.546mm
〜16.753mm、射出瞳位置が−16.05mm〜
−21.26mm、Fナンバーが3.66〜4.88と
なり、薄型で諸収差が良好に補正され、高密度、高画素
の撮像素子に好適な光学性能の高いズームレンズが得ら
れる。
ズによれば、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が
行なえ、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズー
ムレンズを得ることができる。特に、約2倍程度の倍率
をもち、撮影時のレンズの全長が35mm以下故に小型
化が行なえ、各レンズ群の光軸上間隔の合計寸法が13
mm以下故に収納時の小型化、薄型化が行なえ、光学性
能が高く、高画素撮像素子に好適なズームレンズを得る
ことができる。
構成図である。
での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色収
差の各収差図を示す。
置での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色
収差の各収差図を示す。
での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色収
差の各収差図を示す。
す構成図である。
での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色収
差の各収差図を示す。
置での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色
収差の各収差図を示す。
での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色収
差の各収差図を示す。
す構成図である。
端での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色
収差の各収差図を示す。
位置での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率
色収差の各収差図を示す。
端での球面収差、非点収差、ディスト−ション、倍率色
収差の各収差図を示す。
Claims (7)
- 【請求項1】 物体側から像面側に向けて順に、 全体として負の屈折力を有する第1レンズ群と、全体と
して正の屈折力を有する第2レンズ群とを備え、前記第
2レンズ群を像面側から物体側に移動させて広角端から
望遠端への変倍動作を行ない、前記第1レンズ群を移動
させて前記変倍動作に伴なう像面の変動を補正すると共
に物体の移動によって変動する像面を一定の位置に保持
するように合焦点動作を行なうズームレンズであって、 前記第1レンズ群は、負の屈折力を有する第1レンズ、
正の屈折力を有する第2レンズ、からなり、 前記第2レンズ群は、物体側及び像面側に凸面を向けて
正の屈折力を有する両凸レンズをなす第3レンズ、物体
側に凸面を向けた負の屈折力を有する負メニスカスレン
ズをなす第4レンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力
を有する正メニスカスレンズをなす第5レンズ、からな
る、ことを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 次の条件式(1),(2), (1) 0.5<f2/│f1│<1.2、 (2) 1.5<│f1│/fw<2.5、 ただし、fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1,
2)、 fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離、 を満足することを特徴とする請求項1記載のズームレン
ズ。 - 【請求項3】 次の条件式(3),(4), (3) 10<ν1−ν2<30、 (4) 0.2<D2/fw<0.5、 ただし、ν1:第1レンズのアッベ数、 ν2:第2レンズのアッベ数、 D2:第1レンズと第2レンズとの光軸方向間隔、 fw:広角端におけるレンズ全系の焦点距離、 を満足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】 前記第1レンズ及び前記第3レンズは、
非球面を有する、ことを特徴とする請求項1ないし3い
ずれかに記載のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記第1レンズの非球面は、曲率半径が
小さいの方の面に形成されている、ことを特徴とする請
求項4記載のズームレンズ。 - 【請求項6】 前記第1レンズの非球面は、周辺部に向
かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成されてい
る、ことを特徴とする請求項5記載のズームレンズ。 - 【請求項7】 前記第5レンズは、樹脂材料により形成
されている、ことを特徴とする請求項1ないし6いずれ
かに記載のズームレンズ。
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