JP2013068926A - ズームレンズ - Google Patents

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海若 黄
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聖安 王
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芳英 彭
An-Tse Lee
安澤 李
Hyo-Na Yu
暁娜 柳
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Abstract

【課題】本発明は、高いズーム倍率、短いレンズの全長及び高解像度を有するズームレンズを提供する。
【解決手段】本発明のズームレンズは、物体側から像側に向かって、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レンズ群及び正の屈折力を有する第３レンズ群が順に配列され、以下の条件式を満たす。
０．６８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．８５
０．６５＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８６
ここで、ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ｆ２は前記第２レンズ群の有効焦点距離であり、Ｌ２は前記ズームレンズが広角端から望遠端まで変倍した後の前記第２レンズ群の移動距離であり、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における有効焦点距離である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズに関するものであって、特にズームレンズに関するものである。
ズームレンズは、高倍率ズーム、小型化及び優れた結像品質に向かって、現在も発展している。従って、いかに高倍率ズームが可能であり、レンズの全長が短く且つ高解像度であるズームレンズを確保できるかが、設計する際の主要課題である。
本発明の目的は、高倍率ズームが可能であり、レンズの全長が短く且つ高解像度を有するズームレンズを提供することである。
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、物体側から像側に向かって、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レンズ群及び正の屈折力を有する第３レンズ群が順に配列され、以下の条件式を満たす。
０．６８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．８５
０．６５＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８６
ここで、ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ｆ２は前記第２レンズ群の有効焦点距離であり、Ｌ２は前記ズームレンズが広角端から望遠端まで変倍した後の前記第２レンズ群の移動距離であり、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における有効焦点距離である。
上記の条件式を満たせば、高倍率ズームで、レンズの全長が短く且つ高解像度を有するズームレンズを提供することができる。
本発明の第一実施形態に係るズームレンズの構造を示す図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの広角端での横収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの広角端での球面収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの広角端での像面湾曲図及び歪曲収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの望遠端での横収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの望遠端での球面収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの望遠端での像面湾曲図及び歪曲収差図である。 本発明の第二実施形態に係るズームレンズの構造を示す図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの広角端での横収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの広角端での球面収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの広角端での像面湾曲図及び歪曲収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの望遠端での横収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの望遠端での球面収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの望遠端での像面湾曲図及び歪曲収差図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１を参照すると、本発明の実施形態に係るズームレンズ１０は、物体側から像側（結像面に近い一端）に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群１００、正の屈折力を有する第２レンズ群２００及び正の屈折力を有する第３レンズ群３００が順に配列されている。前記ズームレンズ１０は、以下の条件式を満たす。
０．６８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．８５ ……（１）
０．６５＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８６ ……（２）
ここで、ｆ１は前記第１レンズ群１００の有効焦点距離であり、ｆ２は前記第２レンズ群２００の有効焦点距離であり、Ｌ２は前記ズームレンズ１０が広角端から望遠端まで変倍した後の前記第２レンズ群２００の移動距離であり、ｆＴは前記ズームレンズ１０の望遠端における有効焦点距離である。
前記条件式（１）及び（２）を満たせば、前記第１レンズ群１００と前記第２レンズ群２００との距離を変えることができる。従って、前記ズームレンズ１０の有効焦点距離も変えることができ、且つ六倍のズーム倍率を得ることができる。しかし、前記条件式（１）及び（２）を満たさない場合、高倍率ズーム能力は獲得し難く、且つ小型化及び優れた結像品質も獲得し難い。具体的に説明すると、前記条件式（１）を満たさない場合、例えば、前記第２レンズ群２００の有効焦点距離が短すぎると、前記ズームレンズ１０の広角端及び望遠端における球面収差及び色収差が大きくなり、前記ズームレンズ１０の解像度を下げる。また、前記第１レンズ群１００の有効焦点距離が短すぎると、前記ズームレンズ１０の広角端における歪曲収差は大きくなり、前記ズームレンズ１０の解像度を下げる。また、前記第１レンズ群１００の有効焦点距離が長すぎると、前記ズームレンズ１０の広角端におけるレンズの全長は長くなり、小型化に不利である。また、前記条件式（２）を満たさない場合、例えば、前記第２レンズ群２００の移動距離が大きすぎると、前記ズームレンズ１０のレンズの全長が長くなり、また前記第２レンズ群２００の移動距離が小さすぎると、前記第２レンズ群２００の有効焦点距離を増大させなければならず、前記ズームレンズ１０の広角端及び望遠端における球面収差及び色収差が大きくなる。
前記ズームレンズ１０が結像する際、光は順に、前記第１レンズ群１００、前記第２レンズ群２００、前記第３レンズ群３００、フィルター２０及び保護ガラス３０を通り、最後に結像面ＩＭＧに結像される。この過程において、使用者は、被写体の位置によって、前記第１レンズ群１００と前記第２レンズ群２００との間の距離を調整し、前記ズームレンズ１０の有効焦点距離を変え、その後、前記第３レンズ群３００を調整することによって前記被写体を前記結像面ＩＭＧにフォーカシングさせる。
具体的には、前記第１レンズ群１００は、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ１０２、第２レンズ１０４及び正の屈折力を有する第３レンズ１０６が順に配列される。前記第２レンズ群２００は、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第４レンズ２０２、正の屈折力を有する第５レンズ２０４及び負の屈折力を有する第６レンズ２０６が順に配列される。前記第５レンズ２０４及び前記第６レンズ２０６は複合レンズである。前記第３レンズ群３００は、正の屈折力を有する第７レンズ３０２を備える。
前記ズームレンズ１０は、以下の条件式を満たすことが好ましい。
１．０５＜Ｖ５／Ｖ６＜１．９ ……（３）
ここで、Ｖ５及びＶ６は、前記第５レンズ２０４及び前記第６レンズ２０６におけるｄ光線（波長が５８７．６ｎｍである）に対するアッベ数である。
前記条件式（３）を満たすと、前記ズームレンズ１０の色収差は良好に補正される。
前記ズームレンズ１０は、以下の条件式を満たすことが好ましい。
１．０＜Ｖ４／Ｖ５＜２．０ ……（４）
ここで、Ｖ４は前記第４レンズ２０２におけるｄ光線（波長が５８７．６ｎｍである）に対するアッベ数である。
前記条件式（４）を満たすと、前記ズームレンズ１０の色収差はさらに補正される。
前記第２レンズ１０４は、少なくとも１つの非球面の表面を備えるため、前記ズームレンズ１０の広角端における歪曲収差及び非点収差は良好に補正される。また、前記第４レンズ２０２も少なくとも１つの非球面の表面を備えるため、前記ズームレンズ１０の広角端及び望遠端における球面収差及び色収差も良好に補正される。また、前記第２レンズ１０４は、プラスチックレンズを使用するため、製造コストを下げることができる。
前記ズームレンズ１０は、前記第１レンズ群１００と前記第２レンズ群２００との間に設置される第１絞り４００及び前記第２レンズ群２００と前記第３レンズ群３００との間に設置される第２絞り５００をさらに備える。さらに、前記ズームレンズ１０は、第１レンズ１０２から結像面ＩＭＧに向かって、表面Ｓ１〜Ｓ１９を順に備える。
前記ズームレンズ１０は、以下表１の条件を満たす。
Figure 2013068926
前記表１において、Ｒは各々のレンズの光学表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、ＮＤは各々のレンズのｄ光線に対する屈折率であり、ＶＤは各々のレンズにおけるｄ光線に対するアッベ数である。
レンズ表面の中心を原点として、光軸がｘ軸である場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって表示される。
Figure 2013068926
ｃは、レンズ表面中心の曲率であり、ｈは、光軸からレンズ表面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、第ｉ次の非球面形状の係数である。
前記ズームレンズ１０は、以下表２の条件を満たす。
Figure 2013068926
前記ズームレンズ１０は、以下表３の条件を満たす。
Figure 2013068926
前記表３において、Ｆは前記ズームレンズ１０の有効焦点距離であり、ＦＮＯは前記ズームレンズ１０の絞り数であり、２ωは前記ズームレンズ１０の画角である。
本実施形態において、各々のパラメーター及び条件式の値は、以下表４に示した。
Figure 2013068926
図２及び図５は、その上段から下段まで、前記ズームレンズ１０の中心フィールド、１／４のフィールド、１／２のフィールド、３／４のフィールド及び全体のフィールドの収差特性曲線を示し、各々の特性曲線図は、４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍである光線に対応する特性曲線を含む。曲線ａ１、ｂ１、ｃ１は、波長が４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍである光線の球面収差曲線である。曲線ａｔ、ａｓ、ｂｔ、ｂｓ、ｃｔ、ｃｓは、波長が４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍである光線のＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）特性曲線及びＳ（Ｓａｇｉｔｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）特性曲線である。曲線ａ２、ｂ２、ｃ２は、波長が４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍである光線の歪曲収差曲線である。図３、図４及び図６、図７に示したように、前記ズームレンズ１０は、広角端及び望遠端における各種の収差が小さい範囲内に制御される。従って、前記ズームレンズ１０は、高解像度を有する。
図８は、本発明の第二実施形態のズームレンズ１０’を示す。前記第二実施形態が前記第一実施形態のズームレンズ１０と異なる部分は、表５〜表８を満たすことである。
Figure 2013068926
Figure 2013068926
Figure 2013068926
Figure 2013068926
図９〜図１４に示したように、前記ズームレンズ１０’の広角端及び望遠端における各種の収差は小さい範囲内に制御される。従って、前記ズームレンズ１０’は、高解像度を有する。
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
１０、１０’ ズームレンズ
２０ フィルター
３０ 保護ガラス
１００ 第１レンズ群
１０２ 第１レンズ
１０４ 第２レンズ
１０６ 第３レンズ
２００ 第２レンズ群
２０２ 第４レンズ
２０４ 第５レンズ
２０６ 第６レンズ
３００ 第３レンズ群
３０２ 第７レンズ
４００ 第１絞り
５００ 第２絞り
Ｓ１〜Ｓ１９ 表面
ＩＭＧ 結像面

Claims (6)

  1. 物体側から像側に向かって、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レンズ群及び正の屈折力を有する第３レンズ群が順に配列され、以下の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
    ０．６８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．８５
    ０．６５＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８６
    ここで、ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ｆ２は前記第２レンズ群の有効焦点距離であり、Ｌ２は前記ズームレンズが広角端から望遠端まで変倍した後の前記第２レンズ群の移動距離であり、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における有効焦点距離である。
  2. 前記第１レンズ群は、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ、第２レンズ及び正の屈折力を有する第３レンズが順に配列され、前記第２レンズ群は、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ及び負の屈折力を有する第６レンズが順に配列され、前記第５レンズ及び前記第６レンズは複合レンズであり、前記第３レンズ群は、正の屈折力を有する第７レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記ズームレンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
    １．０５＜Ｖ５／Ｖ６＜１．９
    ここで、Ｖ５及びＶ６は、前記第５レンズ及び前記第６レンズにおけるｄ光線に対するアッベ数である。
  4. 前記ズームレンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載のズームレンズ。
    １．０＜Ｖ４／Ｖ５＜２．０
    ここで、Ｖ４は、前記第４レンズにおけるｄ光線に対するアッベ数である。
  5. 前記ズームレンズは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に設置される第１絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
  6. 前記ズームレンズは、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に設置される第２絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
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