JP2003140046A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レ
ンズ群を、物体側から像面側に向けて順番に配列し、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により構成し、第2レン
ズ群を、正の屈折力を有する第3レンズ3、お互いに接
合されて負の屈折力を有する第4レンズ4及び第5レン
ズ5により構成し、第3レンズ群を、正の屈折力を有す
る第6レンズ6により構成する。これにより、全長が短
くなり、収納時(沈胴時)のサイズも小さくでき、小型
化、薄型化等が達成される。
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。
特開平5−173073号公報、特開平6−20199
3号公報等に記載されたものが知られている。上記公報
に記載のズームレンズは、負の屈折力を有する第1レン
ズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を
有する第3レンズ群により構成されている。そして、三
つのレンズ群全体が、光軸方向に配列された7枚以上の
レンズにより構成されている。
メラ、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
等が進み、それに伴なって、使用される光学系としても
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、当然ながら
小型化、薄型化、軽量化等が要望されている。特に、小
型化、薄型化に関しては、撮影時はもちろんのこと、撮
影しない状態においても、ズームレンズをカメラの本体
に収納したときのサイズ、特に全長のサイズが短いこと
が強く要望されている。
来のズームレンズにおいては、レンズの枚数が7枚以上
であるため、光軸方向における全長が長くなり、近年に
おけるデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の小型
化、薄型化等の要求と必ずしも合致しなくなってきてい
る。
であり、その目的とするところは、諸収差が効率良く補
正されると共に、小型化、薄型化、軽量化等が図れ、光
学性能の高いズームレンズを提供することにあり、より
具体的には、3倍程度のズーム倍率を有し、撮影時のレ
ンズ全長が37mm以下、各レンズ群の光軸方向におけ
る厚みの合計寸法が15mm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が3mm以上、広角
端でのレンズの明るさ(Fナンバー)が2.8程度、歪
曲収差(ディストーション)が5パーセント以下等の条
件を満足し、特に収納時の薄型化等が図れ、高画素撮像
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、全体として正の屈折力を有する
第3レンズ群とを備え、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、正の屈折力を有する第
3レンズ、お互いに接合されて負の屈折力を有する第4
レンズ及び第5レンズからなり、上記第3レンズ群は、
正の屈折力を有する第6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、全体が6枚のレンズによ
り構成され、全長が短くなり、収納時(沈胴時)のサイ
ズも小さくでき、小型化、薄型化等が達成される。
(2), (1) 0.5<f2/│f1│<1.2、 (2) 1.5<f3/fw<6、 ただし、fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1〜
3)、fw: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、歪
曲収差、倍率色収差等が効率よく補正され、又、テレセ
ントリンク性が得られて、良好な光学性能が得られると
共に小型化等が達成される。
(4), (3) ν1−ν2>10、 (4) D2/fw>0.2、 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、特に色収差が良好に補正される。
ズ、及び第6レンズは、非球面を有する、構成を採用で
きる。この構成によれば、さらに諸収差が容易に補正さ
れ、特に、球面収差、コマ収差等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、
歪曲収差を容易に補正される。
変倍動作及び像面の補正動作に際して、第1レンズ群、
第2レンズ群、及び第3レンズ群の全てが、光軸方向に
移動させられる、構成を採用してもよい。この構成によ
れば、広角端と望遠端との間の中間における中間焦点距
離での諸収差が容易に補正される。
変倍動作及び像面の補正動作に際して、第3レンズ群
は、光軸方向において、先ず像面側に移動させられ途中
から物体側に移動させられる、構成を採用してもよい。
この構成によれば、広角端と望遠端との間の中間におけ
る中間焦点距離での非点収差が容易に補正される。
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、全体として正の屈折力を
有する第3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、正の屈折力を有する
第3レンズ3、お互いに接合されて負の屈折力を有する
第4レンズ4及び第5レンズ5とにより形成されてい
る。第3レンズ群は、正の屈折力を有する第6レンズ6
により形成されている。この配列構成において、第3レ
ンズ群(第6レンズ6)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
7が配置され、第2レンズ群と第3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8が配置されている。
ンズ群、第3レンズ群は、光軸X方向において、それぞ
れ個別に移動して広角から望遠までの変倍動作を行なう
と共に変倍動作に伴なう像面の補正動作を行なうように
なっている。また、第3レンズ群は、広角端から望遠端
への変倍動作において、先ず像面側に移動し、その後途
中から物体側に移動するようになっている。
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6レンズ6においては、図1に示すように、レンズ
の面をSi(i=1〜4,6〜12)、それぞれの面S
iの曲率半径をRi(i=1〜4,6〜12)、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=1〜6)で表す。また、ガラスフィルタ7におい
ては、面をSi(i=13,14)、面Siの曲率半径
をRi(i=13,14)、d線に対する屈折率をN
7、アッベ数をν7で表す。さらに、第1レンズ1から
ガラスフィルタ7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=1〜13)で表す。
4と第5レンズ5とは、同一の曲率半径R9をなす面S
9にて一体的に接合され(貼り合わされ)ている。仮
に、第4レンズ4と第5レンズ5とを一つのレンズで代
用すると、色収差の補正が困難であり、又、レンズの両
面での曲率半径が非常に近い値であることから自動芯取
りが困難となるが、このように第4レンズ4と第5レン
ズ5とを別々に製造し、その後接合して一体化すること
により、高解像度に影響を及ぼす色収差を容易に補正す
ることができ、又、それぞれ別々に芯取りが行なえるた
めレンズの加工性が向上する。
面S2のうち、曲率半径の小さい側の面S2は非球面と
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の物体側の面S6は、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。
第6レンズ6の像面側の面S12は、非球面として形成
されている。これにより、コマ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、正の屈折力を有
する第6レンズ6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。
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。
いし第3レンズ群は、 (1) 0.5<f2/│f1│<1.2、 (2) 1.5<f3/fw<6、 (ただし、f1,f2,f3は第1レンズ群、第2レン
ズ群、第3レンズ群の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3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3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、射出瞳位置
が像面に近づき、テレセントリック性を得るのが困難に
なり、一方、下限値を越えると、ズームレンズ全体の小
型化が困難になる。すなわち、この条件式(2)を満た
すことにより、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) ν1−ν2>10、 (4) D2/fw>0.2、 (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,D10,D12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),(2),(3),(4)の数値データ
は、f2/│f1│=0.803、f3/fw=2.3
71、ν1−ν2=20.0、D2/fw=0.49
8、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、図14
ないし図16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6レンズ6の後面S1
2)が30.20mm〜28.79mm〜31.54m
m、レンズ全系長(第1レンズ1の前面S1〜像面、C
CDにおけるカバーガラスを含む)が34.25mm〜
32.64mm〜35.58mm、バックフォーカス
(空気換算)が3.467mm〜3.267mm〜3.
467mm、射出瞳位置が−23.35mm〜+10
6.96mm〜+28.43mm、Fナンバーが2.8
4〜4.13〜5.31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D4,D10,D12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),(2),(3),(4)の数値データ
は、f2/│f1│=0.799、f3/fw=2.4
55、ν1−ν2=20.0、D2/fw=0.51
5、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6レンズ6の後面S1
2)が30.48mm〜28.43mm〜30.79m
m、レンズ全系長(第1レンズ1の前面S1〜像面、C
CDにおけるカバーガラスを含む)が34.55mm〜
32.29mm〜34.85mm、バックフォーカス
(空気換算)が3.482mm〜3.282mm〜3.
482mm、射出瞳位置が−22.19mm〜+16
2.68mm〜+30.79mm、Fナンバーが2.8
4〜4.08〜5.25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D4,D10,D12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),(2),(3),(4)の数値デー
タは、f2/│f1│=0.754、f3/fw=2.
390、ν1−ν2=17.100、D2/fw=0.
390、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1
1、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6レンズ6の後面S1
2)が32.282mm〜30.312mm〜32.6
34mm、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36.34
0mm〜33.970mm〜36.692mm、バック
フォーカス(空気換算)が3.479mm〜3.079
mm〜3.479mm、射出瞳位置が−24.3mm〜
+424.6mm〜+41.98mm、Fナンバーが
2.85〜4.12〜5.27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。
の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4として以下に示す。実施例4
における主な仕様諸元は表13に、種々の数値データ
(設定値)は表14に、非球面に関する数値データは表
15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D4,D10,D12に関する
数値データは表16にそれぞれ示される。この実施例に
おいて、条件式(1),(2),(3),(4)の数値
データは、f2/│f1│=0.749、f3/fw=
2.493、ν1−ν2=17.100、D2/fw=
0.407、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14、図1
5、図16に示されるような結果となる。
(第1レンズ1の前面S1〜第6レンズ6の後面S1
2)が32.312mm〜29.513mm〜31.8
08mm、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36.29
8mm〜33.299mm〜35.794mm、バック
フォーカス(空気換算)が3.407mm〜3.207
mm〜3.407mm、射出瞳位置が−21.75mm
〜−573.63mm〜+47.73mm、Fナンバー
が2.83〜4.04〜5.17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3倍程度の倍率
をもち、撮影時のレンズの全長が37mm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15
mm以下故に収納時の小型化、薄型化が行なえ、バック
フォーカスが3mm以上故にローパスフィルター等の配
置が行なえ、広角端のレンズ明るさ(Fナンバー)が
2.8程度の明るく、歪曲収差が5パーセント以下とい
う、小型、薄型で、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。
示す構成図である。
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 (8)
- 【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、全体として正
の屈折力を有する第3レンズ群と、を備え、 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、正の屈折力を有する第3レンズ、
お互いに接合されて負の屈折力を有する第4レンズ及び
第5レンズ、からなり、 前記第3レンズ群は、正の屈折力を有する第6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<f3/fw<6、 ただし、fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1〜
3)、 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) ν1−ν2>10、 (4) D2/fw>0.2、 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、前記第3レンズ、及び
前記第6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】 広角端から望遠端への変倍動作及び像面
の補正動作に際して、前記第1レンズ群、前記第2レン
ズ群、及び前記第3レンズ群の全てが、光軸方向に移動
させられる、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。 - 【請求項8】 広角端から望遠端への変倍動作及び像面
の補正動作に際して、前記第3レンズ群は、光軸方向に
おいて、先ず像面側に移動させられ、途中から物体側に
移動させられる、ことを特徴とする請求項7記載のズー
ムレンズ。
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