JP2004258235A

JP2004258235A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2004258235A
Application number: JP2003048033A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Mori; 元壽毛利
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】高い光学性能を確保しつつ各レンズ群のレンズ厚を小さくすることによってレンズの総厚を小さくした小型のズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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とからなり、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズＬ１１と正レンズＬ１２とから構成されており、第２レンズ群Ｇ２は物体側から順に両凸形状の正レンズＬ２１と像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２とから構成されており、第３レンズ群Ｇ３は正レンズＬ３１で構成されており、第２レンズ群Ｇ２を変倍群、第１レンズ群Ｇ１を補正群として作用させて変倍を行い、第３レンズ群Ｇ３は変倍時は固定されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラなどに好適なズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像素子に適するズームレンズには、小型化が求められている。このため、小型化を図ったズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４２８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているズームレンズは、負正正の３つのレンズ群からなり、３つのレンズ群全てを移動させることによって変倍を行う。これにより、構成が複雑になるため、十分な小型化を図ることが困難であるという問題がある。また、レンズの総厚が大きいため、鏡筒の沈胴厚を小さくすることができないという問題もある。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高い光学性能を確保しつつ各レンズ群のレンズ厚を小さくすることによってレンズの総厚を小さくした小型のズームレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、正レンズとから構成されており、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、両凸形状の正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから構成されており、
前記第３レンズ群は、正レンズで構成されており、
前記第２レンズ群を変倍群、前記第１レンズ群を補正群として作用させて変倍を行い、
前記第３レンズ群は、変倍時は固定されていることを特徴とするズームレンズを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなる。そして第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、正レンズとから構成されている。第２レンズ群は、物体側から順に、両凸形状の正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから構成されている。第３レンズ群は、正レンズで構成されている。そして本発明のズームレンズは、第２レンズ群を変倍群、第１レンズ群を補正群として作用させて変倍を行う。また第３レンズ群は、変倍時は固定されている。
【０００８】
また、本発明のズームレンズは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）０．３＜（Ｒ２２＋Ｒ２１）／（Ｒ２２−Ｒ２１）＜０．８
ただし、
Ｒ２１：第２レンズ群における両凸形状の正レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
Ｒ２２：第２レンズ群における両凸形状の正レンズの像側レンズ面の曲率半径．
【０００９】
条件式（１）は、本発明のズームレンズが必要最小限の構成によって効率的に球面収差とコマ収差とを補正するための条件式である。条件式（１）の下限値を下回ると、球面収差とコマ収差とを十分に補正することができなくなってしまう。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、球面収差とコマ収差とを過剰に補正することになってしまう。特に、条件式（１）を満足しつつ、第２レンズ群における両凸形状の正レンズの物体側レンズ面を非球面で構成すれば、さらに良好に球面収差とコマ収差とを補正することが可能になる。
【００１０】
また、本発明のズームレンズは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）−１．２＜（Ｒ１２＋Ｒ１１）／（Ｒ１２−Ｒ１１）＜ −０．５
ただし、
Ｒ１１：第１レンズ群における負レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
Ｒ１２：第１レンズ群における負レンズの像側レンズ面の曲率半径．
【００１１】
条件式（２）は、本発明のズームレンズが必要最小限の構成によって効率的に歪曲収差とコマ収差とを補正するための条件式である。条件式（２）の下限値を下回ると、コマ収差を過剰に補正することになってしまうため望ましくない。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、歪曲収差が大きくなってしまうため望ましくない。
【００１２】
また、本発明のズームレンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）１＜ｄ２１／ｄ２２＜３
ただし、
ｄ２１：第２レンズ群における両凸形状の正レンズの中心厚，
ｄ２２：第２レンズ群における負メニスカスレンズの中心厚．
【００１３】
条件式（３）は、必要最小限の構成によって本発明のズームレンズの小型化を図るための条件式である。条件式（３）の上限値を上回ると、容易に球面収差やコマ収差などを良好に補正することができる。しかし、第２レンズ群全体の中心厚が大きくなってしまうため望ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群全体の中心厚を小さくすることができる。しかし、球面収差やコマ収差を補正することが困難になってしまうため望ましくない。
【００１４】
また、本発明のズームレンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．５＜（Ｒ１２２＋Ｒ１２１）／（Ｒ１２２−Ｒ１２１）＜２．５
ただし、
Ｒ１２１：第１レンズ群における正レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
Ｒ１２２：第１レンズ群における正レンズの像側レンズ面の曲率半径．
【００１５】
条件式（４）は、本発明のズームレンズがコマ収差を良好に補正するための条件式である。条件式（４）の上限値または下限値を越えると、第１レンズ群においてコマ収差を良好に補正することが困難になってしまう。
【００１６】
以下、本発明の各実施例に係るズームレンズを添付図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。本実施例に係るズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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とからなる。
【００１７】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２との２枚のレンズで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との２枚のレンズで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１のみで構成されている。
【００１８】
そして本実施例では、第２レンズ群Ｇ２を変倍群、第１レンズ群Ｇ１を補正群として作用させて変倍（ズーミング）を行う。第１レンズ群Ｇ１は、変倍時に光軸に沿って非線形に移動するレンズ群であって、広角端状態（Ｗ）から中間焦点距離状態までは像側へ移動し、中間焦点距離状態から望遠端状態（Ｔ）までは物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、変倍時に光軸に沿って略線形に移動するレンズ群であって、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へ向かって像側から物体側へ移動する。
また第３レンズ群Ｇ３は、変倍時は固定されておりコンデンサレンズとして機能する。尚、この第３レンズ群Ｇ３は、合焦群として使用することもできる。
【００１９】
以下の表１に、本発明の第１実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。
（全体諸元）において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、Ｂｆはバックフォーカス、２ωは画角（単位は度［°］）をそれぞれ示す。
（レンズデータ）において、面は物体側からの光学面の順序、間隔は光学面の間隔をそれぞれ示す。また、屈折率はｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する値である。
【００２０】
ここで、本実施例に係るズームレンズ中の非球面は、以下の非球面式で表される。尚、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｒは基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）、κは円錐定数、Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０は各々４，６，８，１０次の非球面係数とする。また非球面は、（レンズデータ）におけるその面番号に＊印を付して示している。
【００２１】
【数１】

【００２２】
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、曲率半径、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、単位はｍｍ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も、本実施例と同様の符号を用いる。
【００２３】
【表１】

【００２４】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の諸収差図を示す。
【００２５】
各収差図において、ＦＮＯは最大口径に対応するＦナンバー、Ａは半画角（単位は度［°］）をそれぞれ示す。尚、非点収差図および歪曲収差図においては半画角Ａの最大値をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。さらに、コマ収差図は、各半画角におけるコマ収差を示す。
尚、以下に示す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。
【００２６】
各諸収差図から、本実施例に係るズームレンズは十分な光学性能が確保されていることがわかる。
【００２７】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。本実施例に係るズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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とからなる。
【００２８】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２との２枚のレンズで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との２枚のレンズで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１のみで構成されている。
【００２９】
そして本実施例では、第２レンズ群Ｇ２を変倍群、第１レンズ群Ｇ１を補正群として作用させて変倍（ズーミング）を行う。第１レンズ群Ｇ１は、変倍時に光軸に沿って非線形に移動するレンズ群であって、広角端状態（Ｗ）から中間焦点距離状態までは像側へ移動し、中間焦点距離状態から望遠端状態（Ｔ）までは物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、変倍時に光軸に沿って略線形に移動するレンズ群であって、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へ向かって像側から物体側へ移動する。
また第３レンズ群Ｇ３は、変倍時は固定されておりコンデンサレンズとして機能する。尚、この第３レンズ群Ｇ３は、合焦群として使用することもできる。
以上の構成により本実施例に係るズームレンズは、約２．５倍の変倍比を達成している。
以下の表２に、本発明の第２実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。
【００３０】
【表２】

【００３１】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の諸収差図を示す。
各諸収差図から、本実施例に係るズームレンズは十分な光学性能が確保されていることがわかる。
【００３２】
（第３実施例）
図５は、本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。本実施例に係るズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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とからなる。
【００３３】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ１１と、両凸形状の正レンズＬ１２との２枚のレンズで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との２枚のレンズで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１のみで構成されている。
【００３４】
そして本実施例では、第２レンズ群Ｇ２を変倍群、第１レンズ群Ｇ１を補正群として作用させて変倍（ズーミング）を行う。第１レンズ群Ｇ１は、変倍時に光軸に沿って非線形に移動するレンズ群であって、広角端状態（Ｗ）から中間焦点距離状態までは像側へ移動し、中間焦点距離状態から望遠端状態（Ｔ）までは物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、変倍時に光軸に沿って略線形に移動するレンズ群であって、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へ向かって像側から物体側へ移動する。
また第３レンズ群Ｇ３は、変倍時は固定されておりコンデンサレンズとして機能する。尚、この第３レンズ群Ｇ３は、合焦群として使用することもできる。
上述の第１レンズ群Ｇ１の構成により本実施例に係るズームレンズは、歪曲収差とコマ収差を良好に補正することができる。
以下の表３に、本発明の第３実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。
【００３５】
【表３】

【００３６】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の諸収差図を示す。
各諸収差図から、本実施例に係るズームレンズは十分な光学性能が確保されていることがわかる。
【００３７】
上記各実施例によれば、負正正の３つのレンズ群からなり、変倍比が２倍以上で、高い光学性能を確保しつつ各レンズ群のレンズ厚を小さくすることによってレンズの総厚を小さくした小型のズームレンズを実現することができる。したがって、レンズ収納時のスペースの小型化によって、必要最小限なレンズ容積によるコストの削減、およびカメラの小型化を図ることが可能になる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、高い光学性能を確保しつつ各レンズ群のレンズ厚を小さくすることによってレンズの総厚を小さくした小型のズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の諸収差図を示す。
【図３】本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の諸収差図を示す。
【図５】本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の諸収差図を示す。
【符号の説明】
Ｇ１第１レンズ群（補正群）
Ｇ２第２レンズ群（変倍群）
Ｇ３第３レンズ群
Ｉ像面

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、正レンズとから構成されており、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、両凸形状の正レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから構成されており、
前記第３レンズ群は、正レンズで構成されており、
前記第２レンズ群を変倍群、前記第１レンズ群を補正群として作用させて変倍を行い、
前記第３レンズ群は、変倍時は固定されていることを特徴とするズームレンズ。
以下の条件式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。
０．３＜（Ｒ２２＋Ｒ２１）／（Ｒ２２−Ｒ２１）＜０．８
ただし、
Ｒ２１：前記第２レンズ群における前記両凸形状の正レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
Ｒ２２：前記第２レンズ群における前記両凸形状の正レンズの像側レンズ面の曲率半径．
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
−１．２＜（Ｒ１２＋Ｒ１１）／（Ｒ１２−Ｒ１１）＜ −０．５
ただし、
Ｒ１１：前記第１レンズ群における前記負レンズの物体側レンズ面の曲率半径，Ｒ１２：前記第１レンズ群における前記負レンズの像側レンズ面の曲率半径．
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
１＜ｄ２１／ｄ２２＜３
ただし、
ｄ２１：前記第２レンズ群における前記両凸形状の正レンズの中心厚，
ｄ２２：前記第２レンズ群における前記負メニスカスレンズの中心厚．
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
０．５＜（Ｒ１２２＋Ｒ１２１）／（Ｒ１２２−Ｒ１２１）＜２．５
ただし、
Ｒ１２１：前記第１レンズ群における前記正レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
Ｒ１２２：前記第１レンズ群における前記正レンズの像側レンズ面の曲率半径．