JP2004264434A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】負の屈折力を有する第1レンズ群11および正の屈折力を有する第2レンズ群12を具備している。第1レンズ群11は物体側から凹,凹および凸レンズの順の3枚構成,第2レンズ群12は物体側から凸,凸,凹および凸レンズの5枚構成であり、第1レンズ群11aの第1レンズ11aの物体側面が非球面であり、以下の条件式を満たしている。1.8≦|f|/d≦ 2.0・・・(1) ,1.6≦g/d≦2.1・・・(2) ,2.7≦e/d≦ 3.1・・・(3) ,1.1≦o/d≦ 1.3・・・(4) ,1.2≦p/d≦1.7・・・(5)
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いたカメラの対物レンズとして使用するズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子撮像素子を用いたカメラのズームレンズは、像面側をテレセントリックに近い状態にする必要性から、絞りを挟んで強い非対称構成となることが避けられないものであり、3群構成にするものが主流であった。
これは、収差補正に多くのレンズエレメントを必要とするため、ズームレンズの小形化を阻害するものであった。
そこで、本件発明者などは2群構成のレンズ全長の短い変倍比2.0程度のコンパクトズームレンズを提案している(特許文献1,2)。
上記提案によれば、ディジタルカメラの固体撮像素子の要求する射出瞳位置を保ちながら各群のパワーを最適化でき、従来のズームレンズに比較し全長が短くなったにもかかわもらずズーム全域で全画面の光量と解像度を高めた変倍比2.0のズームレンズを実現している。
【特許文献1】
特開2001−330773号公報
【特許文献2】
特開平5−249373号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディジタルカメラの撮影倍率は大きくなる方向になっており、小形で高性能なズームレンズの実現が要請されている。
本発明は上記要請に応えるもので、その目的は2群構成でありながら電子撮像素子への光線入射角度を十分確保し、これにより鏡胴構成を簡素化し、非球面を多用することなく、カメラシステムの小形化,低コスト化を実現することができるズームレンズを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明によるズームレンズは、負の屈折力を有する第1レンズ群および正の屈折力を有する第2レンズ群を具備し、前記第1および第2レンズ群を光軸上で相互に移動させることにより変倍するズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は、第1,第2および第3レンズの3枚構成であって、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に平面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとを配列してなり、少なくとも前記負メニスカスレンズの一面は非球面であり、前記第2レンズ群は、第4,第5,第6および第7レンズの4枚構成であって、物体側から順に、両凸面の凸レンズと、少なくとも物体側が凸の正レンズと、両凹面の負レンズと、少なくとも像面側が凸の正レンズを配列してなり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
1.8 ≦ |f|/d ≦ 2.0 ・・・(1)
1.6 ≦ g/d ≦ 2.1 ・・・(2)
2.7 ≦ e/d ≦ 3.1 ・・・(3)
1.1 ≦ o/d ≦ 1.3 ・・・(4)
1.2 ≦ p/d ≦ 1.7 ・・・(5)
また、本発明は、請求項1記載の発明において前記テレ端の焦点距離,前記ワイド端の焦点距離,前記第1レンズ群の焦点距離,第2レンズの物体側曲率半径および第2レンズの焦点距離は以下の条件式を満足することを特徴とする。
−0.01 ≦ e/ c ≦ 0.01 ・・・(6)
0.3 ≦ d/|I| ≦ 0.35 ・・・(7)
0.85 ≦ e/|I| ≦ 1.0 ・・・(8)
さらに本発明は、請求項2記載の発明において前記ワイド端の焦点距離,前記第2レンズ群の焦点距離,第1レンズの像面側曲率半径,ワイド端射出瞳距離およびテレ端射出瞳距離は以下の条件式を満足することを特徴とする。
1.2 ≦ d/|b| ≦ 1.3 ・・・(9)
1.8 ≦ k/g ≦ 2.3 ・・・(10)
2.5 ≦ L/g ≦ 3.0 ・・・(11)
ただし、
b:第1レンズの像面側曲率半径
c:第2レンズの物体側曲率半径
d:ワイド端の焦点距離
e:テレ端の焦点距離
f:第1レンズ群の焦点距離
g:第2レンズ群の焦点距離
h:第1レンズの焦点距離
I:第2レンズの焦点距離
o:第1レンズ群の全厚
p:第2レンズ群の全厚
k:ワイド端射出瞳距離
L:テレ端射出瞳距離
【0005】
【作用】
上記構成によれば、2群構成で、充分な性能を維持しながらズーム比3倍程度のズームレンズを実現できる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図1は、本発明によるズームレンズの第1の実施の形態を示すレンズ系断面図である。
第1レンズ群11は第1〜第3レンズ11a,11bおよび11cの3枚より構成され、負の屈折力を有している。第2レンズ群12は第4〜第7レンズ12a,12b,12cおよび12dより構成され、正の屈折力を有している。像面14の手前にCCD保護ガラス13が配置されている。
【0007】
(a)はワイドの状態を示しており、第1レンズ群11を非直線的(像面側方向に移動し、さらに望遠側にすると物体側に移動する)に像面側に移動し、第2レンズ群12を物体側に直線的に移動することにより(b)に示すように望遠状態に調整される。
第1レンズ群11の焦点距離をf,ワイド状態にしたときの焦点距離をdとしたとき、
1.8 ≦ |f|/d ≦ 2.0 ・・・(1)
の条件を満たしている。
下限値を越えた場合、ワイド側の球面収差,像面湾曲および歪曲が大きくなる。さらにテレ側の球面収差も増大する。上限値を越えた場合、レンズ全長が延び、テレ側の球面収差の補正が困難になる。
【0008】
第2レンズ群12の焦点距離をgとしたとき、
1.6 ≦ g/d ≦ 2.1 ・・・(2)
の関係が成り立つことが必要である。下限値を越えた場合、ワイド側の像面湾曲が増大する。上限値を越えた場合、レンズ全長が大となり、テレ側の球面収差が増大する。
テレ側焦点距離をeとしたとき、
2.7 ≦ e/d ≦ 3.1 ・・・(3)
の条件を満たしている。下限値および上限値を越えた場合、変倍比の限界となる。
【0009】
第1レンズ群11の全厚をoとすると、
1.1 ≦ o/d ≦ 1.3 ・・・(4)
の条件を満たしている。下限値を越えた場合、諸収差の補正が困難となり、上限値を越えた場合、全長が大となる。
第2レンズ群12の全厚をpとすると、
1.2 ≦ p/d ≦ 1.7 ・・・(5)
の条件を満たしている。下限値を越えた場合、(4) 式と同様、諸収差の補正が困難となり、上限値を越えた場合、全長が大となる。
【0010】
つぎに第2レンズ11bの物体側曲率半径をcとすると、以下の(6) 式を満たしている。
−0.01 ≦ e/c ≦ 0.01 ・・・(6)
下限値および上限値をそれぞれ越えると、テレ端の球面収差が大きくなり、第2レンズ11bの物体側面が平面でなくなる。
ワイド端の焦点距離をd,第2レンズ群の焦点距離をIとすると、以下の(7) 式を満たしている。
0.3 ≦ d/|I| ≦ 0.35 ・・・(7)
下限値および上限値をそれぞれ越えると、諸収差補正が困難となる。
さらに第2レンズ11bの焦点距離をIとすると、(8) 式を満たしている。
0.85 ≦ e/|I| ≦ 1.0 ・・・(8)
下限値および上限値をそれぞれ越えると、(7) 式同様、諸収差補正が困難となる。
【0011】
さらには(9) 式を満たしている。
1.2 ≦ d/|b| ≦ 1.3 ・・・(9)
下限値を越えると、ワイド端の球面収差及びテレ端の球面収差,像面湾曲が大きくなり、上限値を越えると、ワイド端の像面湾曲が大きくなる。
さらにはワイド端射出瞳距離をk,テレ端射出瞳距離をLとすると、以下の(10),(11)式を満たしている。
1.8 ≦ k/g ≦ 2.3 ・・・(10)
2.5 ≦ L/g ≦ 3.0 ・・・(11)
(10),(11)式ともに下限値を越えると、射出距離が不足し、上限値を越えると諸収差補正が困難で、テレ端の球面収差が大きくなる。
【0012】
そして第1レンズ11aの物体側を非球面とすることによりズーム全領域での全画面で解像度および光量を高めることができる。したがって、レンズ全長を短くでき、球面収差および非点収差等がアンダとならない。
なお、第1レンズ11aの物体側ではなく像面側を上記諸条件を満たしながら非球面にすることもできる。
【0013】
図2および図3は、本発明によるズームレンズの第2および第3の実施の形態をそれぞれ示すレンズ系断面図である。
この実施の形態も図1で説明したと同様の条件で構成されたものであるので、重複する説明は省略する。
なお、第1レンズ群21および31は、第1〜第3レンズ21aおよび31a,31bおよび21bならびに21cおよび31cの3枚よりそれぞれ構成され、第2レンズ群22および32は、第4〜第7レンズ22aおよび32a,22bおよび32b,22cおよび32cならびに22dおよび32dよりそれぞれ構成され、像面24および34の手前にCCD保護ガラス23および33がそれぞれ配置されている。
【0014】
つぎに各レンズの曲率半径,肉厚(間隔),屈折率,分散,全体の焦点距離,非球面係数について説明する。
表1,2および3は、第1,第2および第3の実施例のレンズ構成データ,非球面係数,焦点距離および間隔変化の数値例を示している。
【表1】
【表2】
【表3】
【0015】
表4は、第1,第2および第3の実施例に対する第1レンズの像面側曲率半径,第2レンズの物体側曲率半径,ワイド端の焦点距離,テレ端の焦点距離,第1レンズ群の焦点距離,第2レンズ群の焦点距離,第1レンズの焦点距離,第2レンズの焦点距離,第1レンズ群の全厚,第2レンズ群の全厚,ワイド端射出瞳距離およびテレ端射出瞳距離の値が示されている。また、上記(1) 〜(11)式の値が示されている。
【表4】
このデータから明らかなように各値は(1)〜(11) 式を満たしている。
【0016】
各表における第1レンズの非球面は、次の式で与えられる
z=eh2 /〔1+{1−(1+K)e2 h2 }+1/2〕+Ah4 +Bh6 +Ch8 +Dh10+Eh12+Fh14
但しzは面頂点に対する接平面からの深さ,eは面の近軸的曲率(1/r),hは光軸からの高さ,Kは円錐定数,A,B,C,D,EおよびFはそれぞれ4次,6次,8次,10次,12次,14次の非球面係数を表している。
【0017】
図4,図5および図6は、第1,第2および第3実施例における各収差図で、(a)はワイド,(b)はノーマル,(c)はテレ側にそれぞれ設定した状態を示している。各図において、左側から球面収差,非点収差・像面湾曲,歪曲収差,倍率色収差をそれぞれ示している。
実線はd線(588nm),長い破線はc線(656nm),短い破線はg線(436nm)である。但し、非点収差においてSはサジタル像面,Mはメリジオナル像面であり、それぞれ破線と実線で示している。
【0018】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、2群構成で、ズーム全域で全画面の光量と解像度を高め充分な性能を維持したズームレンズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるズームレンズの第1の実施の形態を示すレンズ系断面図である。
【図2】本発明によるズームレンズの第2の実施の形態を示すレンズ系断面図である。
【図3】本発明によるズームレンズの第3の実施の形態を示すレンズ系断面図である。
【図4】第1実施例における収差図で、(a)はワイド,(b)はノーマル,(c)はテレ側にそれぞれ設定した状態を示している。
【図5】第2実施例における収差図で、(a)はワイド,(b)はノーマル,(c)はテレ側にそれぞれ設定した状態を示している。
【図6】第3実施例における収差図で、(a)はワイド,(b)はノーマル,(c)はテレ側にそれぞれ設定した状態を示している。
【符号の説明】
11,21,31 第1レンズ群(前群)
12,22,32 第2レンズ群(後群)
13,23,33 CCD保護ガラス
14,24,34 像面
11a〜11c,12a〜12d,21a〜21c,22a〜22d,31a〜31c,32a〜32d レンズ
Claims (3)
- 負の屈折力を有する第1レンズ群および正の屈折力を有する第2レンズ群を具備し、前記第1および第2レンズ群を光軸上で相互に移動させることにより変倍するズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は、第1,第2および第3レンズの3枚構成であって、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に平面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとを配列してなり、少なくとも前記負メニスカスレンズの一面は非球面であり、
前記第2レンズ群は、第4,第5,第6および第7レンズの4枚構成であって、物体側から順に、両凸面の凸レンズと、少なくとも物体側が凸の正レンズと、両凹面の負レンズと、少なくとも像面側が凸の正レンズを配列してなり、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
1.8 ≦ |f|/d ≦ 2.0 ・・・(1)
1.6 ≦ g/d ≦ 2.1 ・・・(2)
2.7 ≦ e/d ≦ 3.1 ・・・(3)
1.1 ≦ o/d ≦ 1.3 ・・・(4)
1.2 ≦ p/d ≦ 1.7 ・・・(5)
ただし、
d:ワイド端の焦点距離
e:テレ端の焦点距離
f:第1レンズ群の焦点距離
g:第2レンズ群の焦点距離
h:第1レンズの焦点距離
o:第1レンズ群の全厚
p:第2レンズ群の全厚 - 前記テレ端の焦点距離,前記ワイド端の焦点距離,前記第1レンズ群の焦点距離,第2レンズの物体側曲率半径および第2レンズの焦点距離は以下の条件式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。
−0.01 ≦ e/ c ≦ 0.01 ・・・(6)
0.3 ≦ d/|I| ≦ 0.35 ・・・(7)
0.85 ≦ e/|I| ≦ 1.0 ・・・(8)
ただし、
c:第2レンズの物体側曲率半径
I:第2レンズの焦点距離 - 前記ワイド端の焦点距離,前記第2レンズ群の焦点距離,第1レンズの像面側曲率半径,ワイド端射出瞳距離およびテレ端射出瞳距離は以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2記載のズームレンズ。
1.2 ≦ d/|b| ≦ 1.3 ・・・(9)
1.8 ≦ k/g ≦ 2.3 ・・・(10)
2.5 ≦ L/g ≦ 3.0 ・・・(11)
ただし、
b:第1レンズの像面側曲率半径
k:ワイド端射出瞳距離
L:テレ端射出瞳距離
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CN109313323B (zh) * | 2016-06-06 | 2021-01-01 | 柯尼卡美能达株式会社 | 摄像光学系统、透镜部件以及摄像装置 |
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