JP2003195168A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
における収差変動を抑え、かつレンズの全長を短縮化
し、特にコンパクトなデジタルカメラへの搭載を実現で
きるようにする。 【解決手段】 物体側より順に、第1レンズ群G1〜第
4レンズ群G4を備えている。第1レンズ群G1と第3
レンズ群Gを固定群とし、第2レンズ群G2を光軸Z1
方向に移動させることにより変倍を行う。第4レンズ群
G4を光軸Z1方向に移動させることにより、変倍時に
発生する像点位置の変動を補正すると共に、物体距離の
変化による合焦を行う。第2レンズ群G2は、物体側か
ら順に、物体側に凹面もしくは平面を向けた負のメニス
カスレンズ(L4)と、両凹レンズ(L5)と、物体側
に凸面を向けた正のメニスカスレンズ(L6)とを備え
ている。第5レンズL5と第6レンズL6は、接合レン
ズを構成している。
Description
チルカメラ(以下、単にデジタルカメラという。)に好
適に用いられるリアフォーカスタイプのズームレンズに
関し、特に6〜8倍程度の変倍比を達成し得る小型のズ
ームレンズに関する。
ズとして、例えば全系を4群で構成し、第1レンズ群お
よび第3レンズ群を固定とし、第2レンズ群を光軸方向
に移動することにより変倍を行い、それに伴う像点位置
の移動と合焦(フォーカシング)を第4レンズ群により
行うようなリアフォーカスタイプのものが知られてい
る。このようなタイプのズームレンズとしては、例えば
特開平11−194269号公報に記載されているよう
な、より変倍比の大きいものが知られている。
著しい。デジタルカメラは、CCD(電荷結合素子)な
どの撮像素子を用いて光学的な画像を電気信号に変換
し、それを画像データとして記録するものである。この
デジタルカメラに関しては、撮像素子の小型化および高
画素化に伴い、その構成にコンパクト性が要求されてい
る。このため、デジタルカメラに搭載される撮影レンズ
についてもコンパクト性が要求される。
ズームレンズは、レンズ全長が長くなりがちで、特にコ
ンパクトなデジタルカメラに搭載するものとしては性能
が不十分なものが多い。例えば上述の特開平11−19
4269号公報記載のズームレンズでは、第2レンズ群
における最も物体側のレンズの物体側面を凸面としてい
るため、第2レンズ群の焦点距離が長くなり、変倍時の
第2レンズ群の移動量が大きくなってしまう。このた
め、レンズ全長が長くなり、デジタルカメラ用の撮影レ
ンズとしてはコンパクト性に欠けている。
15408号公報において、5〜6倍程度の変倍比で良
好な光学性能を維持しつつ、デジタルカメラ用の撮影レ
ンズとしてのコンパクト性を満足したズームレンズを提
案している。しかしながら、この公報記載のレンズで
は、第4レンズ群の焦点距離が短いため、特に6倍を超
える高い変倍比を得ようとすると、変倍時における像点
位置の補正と合焦とを行う際の収差変動が大きくなって
しまう。そこで、このような収差変動を抑えつつ、6〜
8倍程度のさらに高い変倍比を達成し得る小型のズーム
レンズの開発が望まれている。
ので、その目的は、高い変倍比と広画角とを達成しつ
つ、変倍時における収差変動を抑え、かつレンズの全長
を短縮化し、特にコンパクトなデジタルカメラへの搭載
を実現できるズームレンズを提供することにある。
ズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する
第1レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第2レ
ンズ群と、少なくとも1面が非球面形状である単レンズ
によって構成され、かつ全体として正の屈折力を有する
第3レンズ群と、少なくとも1面が非球面によって構成
されたレンズを含み、かつ全体として正の屈折力を有す
る第4レンズ群とを備えている。第1レンズ群と第3レ
ンズ群は、固定群とされている。また、第2レンズ群を
光軸方向に移動させることにより変倍を行い、第4レン
ズ群を光軸方向に移動させることにより、変倍時に発生
する像点位置の変動を補正すると共に、物体距離の変化
による合焦を行うようになされている。また、第2レン
ズ群が、物体側に凹面もしくは平面を向けた負のメニス
カスレンズと、両凹レンズおよび物体側に凸面を向けた
正のメニスカスレンズからなる接合レンズとにより構成
されている。そして、以下の条件式(1)を満足するよ
うに構成されている。
は、広角端における全系の焦点距離を示す。
2レンズ群が、物体側に凹面もしくは平面を向けた負の
メニスカスレンズと、両凹レンズおよび物体側に凸面を
向けた正のメニスカスレンズからなる接合レンズとによ
り構成されていることにより、高い変倍比(例えば6倍
を超える変倍比)と広画角とを達成しつつ、レンズ全長
の短縮化が図られる。これにより、コンパクトなデジタ
ルカメラへの搭載が実現される。
と合焦とを行うための第4レンズ群の焦点距離に関して
条件式(1)が満足されていることにより、像点位置の
補正と合焦とを行う際の収差変動が少なく抑えられる。
て、第4レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を
向けた負のメニスカスレンズ、および両凸レンズからな
る接合レンズと、少なくとも1面が非球面形状の単レン
ズとを有して構成されていることが好ましい。これによ
り、特に変倍時および合焦時における光学性能の変動が
抑えられる。
は、プラスチックレンズであることが好ましい。さら
に、第4レンズ群が、少なくとも1枚のプラスチックレ
ンズを含んで構成されていることが好ましい。
チックレンズを使用することにより、レンズ製造のコス
トが抑えられる。第3レンズ群または第4レンズ群にお
いて、特に、非球面形状のレンズにプラスチックレンズ
を用いることにより、非球面加工をし易くなるので、製
造性の点で有利となる。
て図面を参照して詳細に説明する。
ムレンズの一構成例を示している。また、図2は、本実
施の形態に係るズームレンズの他の構成例を示してい
る。図1および図2に示した構成例は、それぞれ、後述
の第1および第2の数値実施例(図3〜図8)のレンズ
構成に対応している。図1および図2では、広角端にお
けるレンズ配置を示している。なお、図1および図2に
おいて、符号Zobjで示す側が物体側、すなわち、撮
影用の被写体が存在する側である。また、符号Zimg
で示す側が結像側(像面側)である。また、符号Ri
は、絞りStも含めて最も物体側の構成要素の面を1番
目として、像面側に向かうに従い順次増加するi番目の
構成要素の面の曲率半径を示す。符号Diは、i番目の
面とi+1番目の面との光軸上の面間隔を示す。
るズームレンズ1A,1B(以下、1A,1Bを総称し
て1と記す。)は、特にコンパクトなデジタルカメラに
搭載して好適なものである。
て、物体側より順に、第1レンズ群G1〜第4レンズ群
G4を備えている。第2レンズ群G2と第3レンズ群G
3との間には、開口絞りStが設けられている。このズ
ームレンズ1の結像面(撮像面)には、CCDなどの撮
像素子が配置される。CCDの撮像面付近には、撮像面
を保護するためのカバーガラスL11が配置されてい
る。
と第3レンズ群G3とが固定群となっている。また、第
2レンズ群G2を光軸Z1方向に移動させることにより
変倍が行われるようになっている。また、第4レンズ群
G4を光軸Z1方向に移動させることにより、変倍時に
発生する像点位置の変動を補正すると共に、物体距離の
変化による合焦を行うようになっている。
力を有している。この第1レンズ群G1は、物体側から
順に、例えば第1レンズL1〜第3レンズL3を配設し
た構成となっている。第1レンズL1は、例えば物体側
に凸面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。第
2レンズL2は、例えば両凸レンズで構成される。第1
レンズL1と第2レンズL2は、接合レンズを構成して
いる。第3レンズL3は、例えば物体側に凸面を向けた
正のメニスカスレンズによって構成される。
力を有している。この第2レンズ群G2は、物体側から
順に、物体側に凹面もしくは平面を向けた負のメニスカ
スレンズ(第4レンズL4)と、両凹レンズ(第5レン
ズL5)と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレン
ズ(第6レンズL6)とを配設した構成となっている。
第5レンズL5と第6レンズL6は、接合レンズを構成
している。
力を有している。この第3レンズ群G3は、少なくとも
1面が非球面形状である単レンズ(第7レンズL7)に
よって構成されている。第3レンズ群を構成する単レン
ズは、製造性を考慮して、プラスチックレンズであるこ
とが望ましい。
力を有している。この第4レンズ群G4は、少なくとも
1面が非球面によって構成されたレンズを含んで構成さ
れている。すなわち、第4レンズ群G1は例えば、物体
側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレン
ズ(第8レンズL8)および両凸レンズ(第9レンズL
9)からなる接合レンズと、少なくとも1面が非球面形
状の単レンズ(第10レンズL10)とを有して構成さ
れる。第10レンズL10は、例えばメニスカスレンズ
の構成となっている。第10レンズL10は、像側に凸
面を向けたメニスカス形状(図1)であってもよいし、
物体側に凸面を向けたメニスカス形状(図2)となって
いてもよい。
少なくとも1枚のプラスチックレンズを含んで構成され
ていることが望ましい。この場合、特に非球面形状を有
する第10レンズL10をプラスチックレンズで構成す
ることが望ましい。
を満足するように構成されている。式(1)において、
f4は、第4レンズ群G4の焦点距離を示し、fwは、
広角端における全系の焦点距離を示す。 3.1<f4/fw<3.6 ……(1)
によってもたらされる光学的な作用および効果について
説明する。
1と第3レンズ群G3とを固定とし、第2レンズ群G2
を光軸Z1方向に移動させることにより変倍が行われ
る。第2レンズ群G2は、広角端から望遠端への変倍に
際し、像側に移動する。第4レンズ群G4は、第2レン
ズ群G2の移動に伴い光軸Z1方向に移動することによ
り、変倍時に発生する像点位置の変動を補正すると共
に、物体距離の変化による合焦を行う。第4レンズ群G
4は、広角端から望遠端への変倍に際し、例えば物体側
に凸の軌跡を描くように移動する。
ズ群G2が、物体側に凹面もしくは平面を向けた負のメ
ニスカスレンズ(L4)と、両凹レンズ(L5)および
物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ(L6)か
らなる接合レンズとにより構成されていることにより、
例えば6倍を超える高い変倍比と広画角とを達成しつ
つ、レンズ全長の短縮化を図ることができる。これによ
り、コンパクトなデジタルカメラへの搭載が実現され
る。
と合焦とを行うための第4レンズ群G4の焦点距離に関
して条件式(1)が満足されていることにより、像点位
置の補正と合焦とを行う際の収差変動が少なく抑えられ
る。すなわち、変倍時においては、広角端から望遠端に
行くに従い、像点位置の補正のために第4レンズ群G4
の移動距離が大きくなるが、第4レンズ群G4の焦点距
離に関して条件式(1)を満足することで、第4レンズ
群G4の移動に伴う収差変動を少なく抑えることができ
る。特に、条件式(1)の下限を下回ると、第4レンズ
群G4の焦点距離が短く、パワーが強くなり過ぎ、変倍
時および合焦時における収差変動が大きくなってしま
う。また、上限を超えると、第4レンズ群G4の焦点距
離が長く、パワーが弱くなり過ぎ、変倍時および合焦時
における第4レンズ群G4の移動距離が大きくなり、レ
ンズ全長が長くなるため、好ましくない。
に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ(L
8)、および両凸レンズ(L9)からなる接合レンズ
と、少なくとも1面が非球面形状の単レンズ(L10)
とを有して構成されていることにより、特に変倍時およ
び合焦時における光学性能の変動が抑えられる。
ズ群G4にプラスチックレンズを使用することにより、
レンズ製造のコストが抑えられる。第3レンズ群G3ま
たは第4レンズ群G4において、特に、非球面形状のレ
ンズにプラスチックレンズを用いることにより、非球面
加工をし易くなるので、製造性の点で有利となる。な
お、一般に、プラスチックレンズは、温度および湿度な
どの環境の変化によって焦点距離などの光学性能が変化
しやすく、その傾向は屈折力が強いほど顕著になる。こ
のため、プラスチックレンズを用いるレンズは、比較的
パワーを小さくしておくことが望ましい。これにより、
環境の変化による光学性能の劣化を抑えることができ
る。
ズ群G3を非球面形状にすることにより、特に球面収差
の補正を行い易くなる。また、第4レンズ群G4におい
て、最も像側に配置された第10レンズL10の像側の
面を非球面形状にすることにより、特に像面湾曲および
歪曲収差の補正を行い易くなる。
ンズ1によれば、高い変倍比と広画角とを達成しつつ、
変倍時における収差変動を抑え、かつレンズの全長を短
縮化し、特にコンパクトなデジタルカメラに最適な性能
を得ることができる。
の形態に係るズームレンズ1の具体的な数値実施例につ
いて説明する。以下では、第1および第2の数値実施例
(実施例1,2)についてまとめて説明する。
ームレンズ1A,1Bに対応する具体的な数値実施例と
してのレンズデータを示している。図3〜図5に示した
実施例1のレンズデータは、図1に示したズームレンズ
1Aの構成に対応し、図6〜図8に示した実施例2のレ
ンズデータは、図2に示したズームレンズ1Bの構成に
対応する。図3および図6はそれぞれ、実施例1,2の
レンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、図4お
よび図7は、非球面形状に関するデータを示す。図5お
よび図8は、各実施例のズームレンズについての可変面
間隔に関するデータを示している。
ムレンズとで、構成上大きく異なるのは、第4レンズ群
G4の最も像側に配置された第10レンズL10の部分
である。実施例1では、第10レンズL10が像側に凸
面を向けたメニスカス形状となっている。実施例1で
は、第10レンズL10が像側に凸面を向けたメニスカ
ス形状となっている。一方、実施例2では、第10レン
ズL10が物体側に凸面を向けたメニスカス形状となっ
ている。また、後述するように、実施例1では、第10
レンズL10の像側の面(第18面)のみが非球面形状
であるのに対し、実施例2では、第10レンズL10の
両面(第18,19面)が非球面形状となっている。
番号Siの欄には、各実施例のズームレンズについて、
絞りStを1番目として、像面側に向かうに従い順次増
加する構成要素の面の番号を示している。曲率半径Ri
の欄には、図1および図2に示した符号Riに対応させ
て、絞りStも含めて物体側からi番目の構成要素の面
の曲率半径の値を示す。曲率半径Riの値が∞の部分
は、平面であることを示す。面間隔Diの欄について
も、図1および図2に示した符号Diに対応させて、物
体側からi番目の面Siとi+1番目の面Si+1との
光軸上の間隔を示す。曲率半径Riおよび面間隔Diの
値の単位はミリメートル(mm)である。Ndj,νdjの
欄には、それぞれ、物体側からj番目のレンズ要素のd
線(波長587.6nm)に対する屈折率およびアッベ
数の値を示す。また、fは、全系の焦点距離(mm)を
示す。ωは、半画角を示す。図3および図6に示したよ
うに、実施例1のズームレンズの焦点距離の範囲は、
7.99〜58.97、実施例2のズームレンズの焦点
距離の範囲は、7.99〜58.97であり、変倍比が
約7.38倍となっている。
以下の式(A)によって表される非球面多項式における
定数または係数である。式(A)の非球面多項式は、光
軸Z1に直交する方向にY軸をとって非球面の形状を表
したものである。非球面は、式(A)で表される曲線を
光軸Z1の周りに回転して得られる曲面である。Yは、
光軸Z1からレンズ面までの距離(高さ)に相当する。
Zの値は、光軸Z1から高さYの位置にある非球面上の
点から、非球面の頂点の接平面(光軸に垂直な平面)に
下ろした垂線の長さ、すなわち非球面の深さを示す。C
は、光軸近傍におけるレンズ面の近軸曲率半径Rの逆数
(1/R)である。また、KAは、離心率(または円錐
定数)を表し、A4,A6,A8,A10は、それぞれ4
次,6次,8次,10次の非球面係数を表す。
のズームレンズは、第3レンズ群G3を構成する第7レ
ンズL7の両面(第12面、13面)と、第4レンズ群
G4における最も像側に配置された第10レンズL10
の像側の面(第18面)とが非球面形状となっている。
一方、実施例2のズームレンズは、第3レンズ群G3を
構成する第7レンズL7の両面(第12面、13面)
と、第4レンズ群G4における最も像側に配置された第
10レンズL10の両面(第17面、18面)とが非球
面形状となっている。実施例1,2のズームレンズにお
いて、非球面形状を有する第7レンズL7および第10
レンズL10は、プラスチックレンズで構成されてい
る。
ズ群G2および第4レンズ群G4が、変倍の際に移動す
るようになっている。このため、第2レンズ群G2およ
び第4レンズ群G4の前後の面間隔D5,D10,D1
3,D18の値は、変倍に伴い変化する。図5は、この
変倍のために変化する、実施例1のズームレンズについ
ての可変面間隔D5,D10,D13,D18のデータ
を、広角端(焦点距離f=7.99mm)、中間域(焦
点距離f=21.73mm)および望遠端(焦点距離f
=58.97mm)のそれぞれについて示している。同
様に、図8は、実施例2のズームレンズについての可変
面間隔D5,D10,D13,D18のデータを、広角
端(焦点距離f=5.20mm)、中間域(焦点距離f
=14.15mm)および望遠端(焦点距離f=38.
39mm)のそれぞれについて示している。
を各実施例について示したものである。図9に示したよ
うに、各実施例の値が、条件式(1)の範囲内となって
いる。
は、各実施例のズームレンズについての諸収差を示して
いる。より詳しくは、図10〜図12はそれぞれ、実施
例1のズームレンズについての広角端、中間焦点距離状
態(中間域)および望遠端における収差を示す。図13
〜図15はそれぞれ、実施例2のズームレンズについて
の広角端、中間域および望遠端における収差を示す。
差を示し、(B)は非点収差を示し、(C)はディスト
ーション(歪曲収差)を示し、(D)は倍率色収差を示
している。非点収差を示す図において、実線はサジタル
像面に対する収差を示し、破線はタンジェンシャル(メ
リジオナル)像面に対する収差を示している。球面収差
は、d線(波長587.6nm),F線(波長486.
1nm),C線(波長656.3nm)についての値を
示す。図10〜図15の各収差図において、特に波長を
明記していないものは、d線に対する収差を示す。各収
差図において、Fnoは、Fナンバーを、ωは半画角を示
す。
るように、各実施例について、高い変倍比と広画角とが
達成されている。また、変倍時における収差変動が抑え
られ、かつレンズの全長の短縮化が図られている。
実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例え
ば、各レンズ成分の曲率半径R、面間隔Dおよび屈折率
Nおよびアッベ数νの値などは、上記各数値実施例で示
した値に限定されず、他の値をとり得る。
4のうち、最も像面側のレンズL10に非球面を用いる
ようにしたが、他のレンズ部分を非球面形状にしてもよ
い。
のいずれか1項に記載のズームレンズによれば、第2レ
ンズ群を、物体側に凹面もしくは平面を向けた負のメニ
スカスレンズと、両凹レンズおよび物体側に凸面を向け
た正のメニスカスレンズからなる接合レンズとにより構
成するようにしたので、高い変倍比と広画角とを達成し
つつ、レンズ全長の短縮化を図ることができる。また、
変倍時における像点位置の補正と合焦とを行うための第
4レンズ群の焦点距離に関して条件式(1)を満足する
ようにしたので、像点位置の補正と合焦とを行う際の収
差変動を少なく抑えることができる。これにより、高い
変倍比と広画角とを達成しつつ、変倍時における収差変
動を抑え、かつレンズの全長を短縮化し、特にコンパク
トなデジタルカメラへの搭載を実現できる。
ば、非球面を有する第3レンズ群の単レンズにプラスチ
ックレンズを用いるようにしたので、非球面加工をし易
くなり、製造性の点で有利となる。これにより、レンズ
製造のコストを抑えることができる。
ば、第4レンズ群を、少なくとも1枚のプラスチックレ
ンズを含んで構成するようにしたので、レンズ製造のコ
ストを抑えることができる。特に、非球面形状のレンズ
にプラスチックレンズを用いることにより、非球面加工
をし易くなり、製造性の点で有利となる。
構成例を示すものであり、第1の数値実施例に対応する
レンズ断面図である。
の構成例を示すものであり、第2の数値実施例に対応す
るレンズ断面図である。
1の数値実施例(実施例1)としてのレンズデータのう
ち、基本的なデータ部分を示す説明図である。
1の数値実施例としてのレンズデータのうち、非球面に
関するデータ部分を示す説明図である。
1の数値実施例としてのレンズデータのうち、可変面間
隔に関するデータ部分を示す説明図である。
2の数値実施例(実施例2)としてのレンズデータのう
ち、基本的なデータ部分を示す説明図である。
2の数値実施例としてのレンズデータのうち、非球面に
関するデータ部分を示す説明図である。
2の数値実施例としてのレンズデータのうち、可変面間
隔に関するデータ部分を示す説明図である。
ズが満たす条件値のデータを示す説明図である。
球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色
収差を示す収差図である。
離状態での球面収差、非点収差、ディストーション、お
よび倍率色収差を示す収差図である。
球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色
収差を示す収差図である。
球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色
収差を示す収差図である。
離状態での球面収差、非点収差、ディストーション、お
よび倍率色収差を示す収差図である。
球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色
収差を示す収差図である。
〜第10レンズ、L11…カバーガラス、St…絞り、
Z1…光軸、1(1A,1B)…ズームレンズ。
Claims (4)
- 【請求項1】 物体側から順に、 全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、 全体として負の屈折力を有する第2レンズ群と、 少なくとも1面が非球面形状である単レンズによって構
成され、かつ全体として正の屈折力を有する第3レンズ
群と、 少なくとも1面が非球面によって構成されたレンズを含
み、かつ全体として正の屈折力を有する第4レンズ群と
を備え、 前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とを固定群とし、 前記第2レンズ群を光軸方向に移動させることにより変
倍を行い、 前記第4レンズ群を光軸方向に移動させることにより、
変倍時に発生する像点位置の変動を補正すると共に、物
体距離の変化による合焦を行うようになされたズームレ
ンズであって、 前記第2レンズ群が、物体側に凹面もしくは平面を向け
た負のメニスカスレンズと、両凹レンズおよび物体側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる接合レンズ
とにより構成され、 かつ、以下の条件式(1)を満足するように構成されて
いることを特徴とするズームレンズ。 3.1<f4/fw<3.6 ……(1) ただし、 f4は、第4レンズ群の焦点距離を示し、fwは、広角
端における全系の焦点距離を示す。 - 【請求項2】 前記第4レンズ群が、物体側から順に、 物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、および両
凸レンズからなる接合レンズと、 少なくとも1面が非球面形状の単レンズとを有して構成
されてい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】 前記第3レンズ群を構成する単レンズ
が、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項
1または2記載のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第4レンズ群が、少なくとも1枚の
プラスチックレンズを含んで構成されていることを特徴
とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のズーム
レンズ。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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