JP2008107798A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】生産コストを削減することのできるズームレンズを提供する。
【解決手段】本発明によるズームレンズは、負の屈折力を有する第一のレンズ群と、正の屈折力を有する第二のレンズ群とを含む。第二のレンズ群は、第一のレンズ群と画像側との間に配置され、且つ、第一のレンズ群と第二のレンズ群は、対象物側と画像側との間で移動する。また、第一のレンズ群は、負の屈折力を有する第一のレンズを含み、該第一のレンズは、その凸面が対象物側に面する凹凸レンズであり、そのアッベ数が５０より大きい。さらに、ズームレンズの焦点距離をＦとし、第一のレンズ群の焦点距離をＦ１とし、第一のレンズの、第二のレンズ群に面する表面の曲率をＲ２とすれば、Ｆ、Ｆ１及びＲ２は、−０．６＜Ｆ／Ｆ１＜−０．２且つ０．７＜Ｒ２／Ｆ＜１．８を満たす。
【選択図】図1

Description

本発明は、レンズに関し、特に、ズームレンズに関する。

現代科学技術の進歩につれて、投影機、デジタル撮影機及びデジタルカメラなどの映像装置は、広い範囲で用いられている。これらの映像装置における主要な素子のうちの一つは、ズームレンズである。映像がズームレンズにより結像されるので、ズームレンズの光学的品質が結像された映像の品質に大きな影響を与える。従って、各メーカは、ズームレンズの光学的品質を向上し、製造コストを削減することができる技術の開発に力を入れている。

従来技術では、ズームレンズが二つのレンズ群より構成され、そのうち、対象物側（Ｏｂｊｅｃｔ Ｓｉｄｅ）にある第一のレンズ群は、負の屈折力（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ）を有し、第二のレンズ群は、正の屈折力を有する。即ち、第一のレンズ群は、光線を発散するために用いられ、第二のレンズ群は、光線を収束するために用いられる。

しかし、従来のズームレンズが、二つのレンズ群からなり、且つ、レンズが五枚また六枚ある。このようなズームレンズは、特許文献１又は特許文献２に開示されているように、Ｆ値（Ｆ−ｎｕｍｂｅｒ）が３．５より大きく、且つ、対応する絞りが小さいので、大きい口径比（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を得ることができない。また、このようなズームレンズは、全て非球面レンズを用いることにより、収差（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）を解消するが、非球面レンズの価格が高いので、従来のズームレンズの生産コストが高い。さらに、このようなズームレンズを用いて大きい口径比を得るには、数多くのレンズと非球面レンズを使用して収差を解消する必要があるので、これも、従来のズームレンズの生産コストを増加させる。
米国特許第６３２４０１４号 米国特許第５５４１７７２号

本発明の目的は、生産コストを削減することのできるズームレンズを提供することにある。

前述した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一のレンズ群と、正の屈折力を有する第二のレンズ群とを有し、そのうち、第二のレンズ群は、第一のレンズ群と画像側（Ｉｍａｇｅ Ｓｉｄｅ）との間に配置され、且つ、第一のレンズ群と第二のレンズ群は、対象物側と画像側との間で移動する。また、第一のレンズ群は、負の屈折力を有する第一のレンズを有し、該第一のレンズは、その凸面が対象物側に面する凹凸レンズ（Ｍｅｎｉｓｃｕ Ｌｅｎｓ）であり、且つ、そのアッベ数（Ａｂｂｅ Ｎｕｍｂｅｒ）が５０より大きい。また、ズームレンズの焦点距離をＦとし、第一のレンズ群の焦点距離をＦ１とし、第一のレンズ群の、第二のレンズ群に面する表面の曲率をＲ２とすれば、Ｆ、Ｆ１及びＲ２は、−０．６＜Ｆ／Ｆ１＜−０．２且つ０．７＜Ｒ２／Ｆ＜１．８を満たす。

本発明の一実施例において、前述した第二のレンズ群は、複数のレンズを含み、この複数のレンズのうち、少なくとも一つは、負の屈折力を有し、且つ、屈折力が負であるこのレンズの屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ）が１．７より大きい。

本発明の一実施例において、前述した第二のレンズ群は、第一のレンズ群から画像側へ順に配列される第二のレンズ、第三のレンズ、第四のレンズ及び第五のレンズを含み、且つ、それらの屈折力がそれぞれ、正、正、負、正である。

本発明の一実施例において、前述した第二のレンズは、両凸レンズであり、第三のレンズは、その凸面が対象物側に面する凹凸レンズであり、第四のレンズは、両凹レンズであり、第五のレンズは、両凸レンズである。

本発明の一実施例において、前述した第二のレンズのアッベ数が３５ないし７５である。

本発明の一実施例において、前述した第四のレンズのアッベ数が２０ないし５０である。

本発明の一実施例において、前述したズームレンズは、開口絞りをさらに有する。この開口絞りは、第三のレンズと第四のレンズとの間、第三のレンズの、対象物側に接近する表面、または、第四のレンズの、対象物側に接近する表面に配置される。

本発明の一実施例において、前記第一のレンズ群と第二のレンズにあるレンズは、全て球面レンズである。

本発明の一実施例において、前述したズームレンズのＦ値が３．５より小さい。

本発明は、第一のレンズ群が一枚のレンズのみを有するので、構造が簡単で製作が容易であり、生産コストを有効に削減することができる。また、第一のレンズのアッベ数が５０より大きいので、収差を有効に改善することができる。さらに、Ｆ／Ｆ１の値を−０．２ないし−０．６に制限することは、ズームレンズ全体に良好なズーム効果を待たせることができるのみならず、良好な結像品質を維持しながらズームレンズの構造をよりコンパクトにさせることもできる。

次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係わるズームレンズが広角端と望遠端に位置するときの様子を示す図である。そのうち、図１の上半部は、ズームレンズが望遠端に位置するときの様子を示す図であり、図１の下半部は、ズームレンズが広角端に位置するときの様子を示す図である。図１に示すように、本実施例のズームレンズ１００は、負の屈折力を有する第一のレンズ群１１０と正の屈折力を有する第二のレンズ群１２０を有し、そのうち、第二のレンズ群１２０は、第一のレンズ群１１０と画像側との間に配置される。また、第一のレンズ群１１０は、負の屈折力を有する第一のレンズ１１２を含み、この第一のレンズ１１２は凸面が対象物側に面する凹凸レンズであり、且つ、そのアッベ数は５０より大きい。さらに、ズームレンズ１００は、（１）−０．６＜Ｆ／Ｆ_１＜−０．２、（２）０．７＜Ｒ２／Ｆ＜１．８の条件を満たし、そのうち、Ｆはズームレンズ１００の焦点距離であり、Ｆ１は第一のレンズ群１１０の焦点距離であり、Ｒ２は第二のレンズ群１２０に面する第一のレンズ１１２の表面Ｓ２の曲率半径である。

第一のレンズ群１１０が一枚のレンズのみを有するので、その構造が簡単で製作が容易であり、生産コストを有効に削減することができる。また、第一のレンズのアッベ数が５０より大きいので、収差を有効に改善することができる。そのため、収差を解消するために第二のレンズ群１２０の使用への依存度を減らす。さらに、Ｆ／Ｆ１の値を−０．２ないし−０．６に制限することは、ズームレンズ１００全体に良好なズーム効果を待たせることができるのみならず、良好な結像品質を維持しながらズームレンズの構造をよりコンパクトにさせることもできる。

第一のレンズ群１１０と第二のレンズ群１２０は、対象物側と画像側との間で移動する。具体的に言えば、ズームレンズ１００の倍率を広角端から望遠端に調整しようとするときに、第一のレンズ群１１０と第二のレンズ群１２０を互いに接近する方向に移動させ、また、ズームレンズ１００の倍率を望遠端から広角端に調整しようとするときに、第一のレンズ群１１０と第二のレンズ群１２０を互いに離れる方向に移動させる。さらに、第一のレンズ群１１０は、補償の機能も有する。より詳しく言えば、ズームレンズ１００を投影装置に応用する場合、投影距離が変わったときに（即ち、第一のレンズ１１２からスクリーンまでの距離が変わったときに）、第一のレンズ群１１０を移動することにより、画像の画質を向上させることができる。

本実施例において、第二のレンズ群１２０は複数のレンズを含み、これらのレンズのうち、少なくとも一つの屈折力は負であり、且つ、屈折力が負であるこのレンズの屈折率は、１．７より大きい。具体的に言えば、第二のレンズ群１２０は、第一のレンズ群１１０から画像側へ順に配列される第二のレンズ１２２、第三のレンズ１２４、第四のレンズ１２６及び第五のレンズ１２８を有し、且つ、それらの屈折力は、それぞれ、正、正、負、正である。また、第二のレンズ１２２は、両凸レンズであり、第三のレンズ１２４は、その凸面（即ち、表面Ｓ５）が対象物側に面する凹凸レンズであり、第四のレンズ１２６は、両凹レンズであり、第五のレンズ１２８は、両凸レンズである。

続いて、収差を削減するために、第二レンズ１２２の材料は、低い色拡散係数（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を有するグラスを使用し、該グラスのアッベ数は、約３５ないし７５である。また、球面収差（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）、歪み（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）及びフィールド湾曲（Ｆｉｅｌｄ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を改善するために、第四のレンズ１２６の材料は、高い屈折率（屈折率が１．７より大きい）を有し且つアッベ数が２０ないし５０であるグラスを使用する。

本実施例において、ズームレンズ１００は、開口絞り（図示せず）をさらに含み、該開口絞りは、第三のレンズ１２４と第四のレンズ１２６との間（例えば、表面Ｓ６と表面Ｓ７との間）、画像側に接近する第三のレンズ１２４の表面Ｓ６、または、対象物側に接近する第四のレンズ１２６の表面Ｓ７に配置される。

なお、本実施例のズームレンズ１００は、収差を解消するために価格の高い非球面レンズを使用する必要がないので、第一のレンズ群１１０と第二のレンズ群１２０にあるレンズは、価格の比較的に低い球面レンズを使用することができ、これにより、ズームレンズ１００の生産コストを削減することができる。

次の表１は、ズームレンズ１００の好適な一実施例示すものである。しかし、本発明は、次の表１に挙げられているデータに限られず、本発明に基づいて本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。

表１において、曲率半径は、各表面の曲率半径であり、距離は、隣接する二つの表面間の距離であり、例えば、表面Ｓ１の距離は、表面Ｓ１から表面Ｓ２までの距離である。備考欄における各レンズの対応する厚み、屈折率及び色拡散値は、同列における各距離、屈折率及びアッベ数の対応する値を参照する。また、表１には、表面Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、第二のレンズ１２２と離れる及び隣接する第一のレンズ１１２の表面である。表面Ｓ３、Ｓ４は、それぞれ、第三のレンズ１２４と離れる及び隣接する第二のレンズ１２２の表面である。表面Ｓ５、Ｓ６は、それぞれ、第四のレンズ１２６と離れる及び隣接する第三のレンズ１２４の表面である。表面Ｓ７、Ｓ８は、それぞれ、第五のレンズ１２８と離れる及び隣接する第四のレンズ１２６の表面である。表面Ｓ９、Ｓ１０は、それぞれ、第四のレンズ１２６と隣接する及び離れる第五のレンズ１２８の表面である。

次の表２は、ズームレンズ１００が広角端及び望遠端に位置するときの重要なパラメータをリストするものである。

表２には、ズームレンズ１００が広角端及び望遠端に位置するときの重要なパラメータ、即ち、有効焦点距離（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ：ＥＦＬ）、視角（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｗｅ：ＦＯＶ）、Ｆ値及び可変距離Ｔ１、Ｔ２がリストされる。また、この実施例において、開口絞りが表面Ｓ７上に配置され、Ｆ／Ｆ１＝−０．４７且つＲ２／Ｆ＝１．０８であり、第一のレンズ１１２のアッベ数が５８．７２であり、第四のレンズ１２６の屈折率が１．８１である。なお、従来技術に比べると、本実施例のズームレンズ１００のＦ値が３．５より小さく、実際に２．４５よりも小さいので、絞りが大きく且つ口径比も大きい。また、本実施例において、五枚のレンズのみ且つ球面レンズのみを使用することにより、従来のズームレンズのＦ値（３．５より大きい）より小さいＦ値を得ることもできるので、数多くのレンズと非鏡面レンズを使用し収差を解消する従来のズームレンズと比べ、本発明は、生産コストを削減し且つ構造を簡単化することができる。

図２Ａないし図２Ｄは、ズームレンズが広角端に位置するときの結像光学シミュレーションデータを示すものである。そのうち、図２Ａは、光学変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｃｎｔｉｏｎ：ＭＴＦ）曲線図であり、その横軸は、１ミリメータ毎のラインペアの数を示し、縦軸は、識別率を示す。図２Ｂは、フィールド湾曲と歪みを示す図である。図２Ｃは、横方向の色差を示す図である。図２Ｄは、横方向の光線扇形図である。図２Ａないし図２Ｄによれば、測定されたＭＴＦ曲線図、フィールド湾曲と歪み図、横方向の色差及び横方向の光線扇形図の図形は、全て標準の範囲内にあるので、本発明のズームレンズ１００が良好な結像品質を有することが分かる。

ゆえに、本発明のズームレンズは、少なくとも次の利点を有する。

１、第一のレンズ群が僅か一枚のレンズを有するので、構造が簡単で製作が容易であり、生産コストを削減することができる。

２、第一のレンズのアッベ数が５０より大きいので、収差を有効に改善することができる。

３、Ｆ／Ｆ１の値が−０．２ないし−０．６の範囲内にあるので、良好な結像品質を維持しながらズームレンズの構造をよりコンパクトにさせることができる。

４、第二のレンズの材料が低い色拡散係数を有するガラスを使用し、第四のレンズの材料が１．７より大きい屈折率及び２０ないし５０のアッベ数を有するガラスを使用することにより、収差を有効に改善することができる。

５、本発明のズームレンズにあるレンズが全て価格の安い球面レンズであるので、生産コストを抑えることができる。

６、本発明のズームレンズのＦ値が小さいので、口径比が相対的に大きい。

７、本発明の一実施例におけるズームレンズが僅か五枚のレンズを使用することにより、従来のズームレンズのＦ値（３．５より大きい）より小さいＦ値を得ることもできるので、生産コストを削減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。

本発明の一実施例に係るズームレンズが広角端及び望遠端にあるときの様子を示す図である。 本発明のズームレンズが広角端にあるときの結像光学シミュレーションデータを示す図である。 本発明のズームレンズが広角端にあるときの結像光学シミュレーションデータを示す他の図である。 本発明のズームレンズが広角端にあるときの結像光学シミュレーションデータを示す他の図である。 本発明のズームレンズが広角端にあるときの結像光学シミュレーションデータを示す他の図である。

符号の説明

１００ ズームレンズ
１１０ 第一のレンズ群
１１２ 第一のレンズ
１２０ 第二のレンズ群
１２２ 第二のレンズ
１２４ 第三のレンズ
１２６ 第四のレンズ
１２８ 第五のレンズ
Ｓ１〜Ｓ１０ 表面

Claims (10)

1. ズームレンズであって、
   凸面が対象物側に向ける凹凸レンズである第一のレンズを含み、負の屈折力を有する第一のレンズ群であって、当該第一のレンズのアッベ数が５０より大きく、当該第一のレンズが負の屈折力を有する第一のレンズ群と、
   前記第一のレンズ群と画像側との間に配置され、前記第一のレンズ群と共に前記対象物側と当該画像側との間で移動し、正の屈折力を有する第二のレンズ群と、
   を含み、
   前記ズームレンズの焦点距離をＦとし、前記第一のレンズ群の焦点距離をＦ１とし、前記第一のレンズの、前記第二のレンズ群に面する表面の曲率半径をＲ２とすれば、Ｆ、Ｆ１及びＲは、−０．６＜Ｆ／Ｆ１＜−０．２且つ０．７＜Ｒ２／Ｆ＜１．８を満たす、
   ズームレンズ。
2. 前記第二のレンズ群が複数のレンズを含み、当該複数のレンズのうち一つの屈折力が負であり、且つ、屈折力が負である当該レンズの屈折率が１．７より大きい、
   請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第二のレンズ群が、前記第一のレンズ群から前記画像側へ順に配置される第二のレンズ、第三のレンズ、第四のレンズ及び第五のレンズを含み、当該第二のレンズ、第三のレンズ、第四のレンズ及び第五のレンズの屈折力が、それぞれ、正、正、負及び正である、
   請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記第一のレンズ群と前記第二のレンズ群におけるレンズが、全て球面レンズである、
   請求項１に記載のズームレンズ。
5. 前記第一のレンズ群が第一のレンズから構成され、前記第二のレンズ群が、前記第一のレンズ群から前記画像側へ順に配置される第二のレンズ、第三のレンズ、第四のレンズ及び第五のレンズから構成され、当該第二のレンズ、第三のレンズ、第四のレンズ及び第五のレンズの屈折力が、それぞれ、正、正、負及び正である、
   請求項１に記載のズームレンズ。
6. 前記第二のレンズは両凸レンズであり、前記第三のレンズは凸面が前記対象物側に面する凹凸レンズであり、前記第四のレンズは両凹レンズであり、前記第五のレンズは両凸レンズである、
   請求項３又は５に記載のズームレンズ。
7. 前記第二のレンズのアッベ数が３５ないし７５である、
   請求項３又は５に記載のズームレンズ。
8. 前記第四のレンズのアッベ数が２０ないし５０である、
   請求項３又は５に記載のズームレンズ。
9. 前記ズームレンズは、開口絞りをさらに含み、
   前記開口絞りが前記第三のレンズと前記第四のレンズとの間、前記第三のレンズの、前記画像側に接近する表面、又は、前記第四のレンズの、前記対象物側に接近する表面に配置される、
   請求項３又は５に記載のズームレンズ。
10. 前記ズームレンズのＦ値が３．５より小さい、
    請求項５に記載のズームレンズ。
    

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