JP2013114262A - ズームレンズ - Google Patents

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海若 黄
Fang-Ying Peng
芳英 彭
Seong-Ahn Wang
聖安 王
An-Tse Lee
安澤 李
Hyo-Na Yu
暁娜 柳
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Abstract

【課題】本発明の課題は、ズームレンズの全長を短くし、高倍率ズームを可能にし、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。
【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（１）及び（２）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
０．７８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．９１ （１）
０．７２＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８７ （２）
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前記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、いかにズームレンズの全長を短くし、高倍率ズームを可能にし、且つ高解像度を有するズームレンズを確保できるかが、現在ズームレンズを設計する際の主要課題である。
本発明の目的は、ズームレンズの全長を短くし、高倍率ズームを可能にし、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（１）及び（２）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
０．７８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．９１ （１）
０．７２＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８７ （２）
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前記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すことによって、ズームレンズの全長を短くし、高倍率ズームを可能にし、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。ズームレンズ１０は、以下の条件式（１）及び（２）を満たす。
０．７８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．９１ （１）
０．７２＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８７ （２）
ここで、ｆ１は第１レンズ群１００の有効焦点距離であり、ｆ２は第２レンズ群２００の有効焦点距離であり、Ｌ２はズームレンズ１０が広角端から望遠端まで変倍した後の第２レンズ群２００の移動距離であり、ｆＴはズームレンズ１０の望遠端における有効焦点距離である。
条件式（１）及び（２）を満たせば、第１レンズ群１００と第２レンズ群２００との距離を変えることができる。従って、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、条件式（１）及び（２）を満たさない場合、高倍率ズーム能力、小型化及び優れた結像品質を獲得することが困難である。
具体的に説明すると、条件式（１）を満たさない場合、例えば、第２レンズ群２００の有効焦点距離が短すぎる場合、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は大きくなり、ズームレンズ１０の解像度を下げる。また、第１レンズ群１００の有効焦点距離が短すぎる場合、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、ズームレンズ１０の解像度を下げる。また、第１レンズ群１００の有効焦点距離が長すぎる場合、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。
条件式（２）を満たさない場合、例えば、第２レンズ群２００の移動距離が大きすぎる場合、ズームレンズ１０の全長は長くなる。また、第２レンズ群２００の移動距離が小さすぎる場合、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、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、第１レンズ群１００、第２レンズ群２００、第３レンズ群３００、フィルター２０、及び保護ガラス３０を順に通り、最後に結像面ＩＭＧで結像される。この過程において、使用者は、先ず、被写体の位置によって、第１レンズ群１００と第２レンズ群２００との間の距離を調整して、ズームレンズ１０の有効焦点距離を変える。次いで、第３レンズ群３００を調整することによって、被写体を結像面ＩＭＧにフォーカシングさせる。
具体的には、第１レンズ群１００には、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及び正の屈折力を有する第２レンズ１０４が順に配列されている。該第２レンズ群２００には、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第３レンズ２０２、正の屈折力を有する第４レンズ２０４、負の屈折力を有する第５レンズ２０６、及び負の屈折力を有する第６レンズ２０８が順に配列されている。第４レンズ２０４及び第５レンズ２０６は複合レンズである。また、第３レンズ群３００は、負の屈折力を有する第７レンズ３０２を備える。
ズームレンズ１０は、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
１．７５＜Ｖ１／Ｖ２＜２．４５ （３）
ここで、Ｖ１及びＶ２は、第１レンズ１０２及び第２レンズ１０４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。この条件式（３）を満たす場合、ズームレンズ１０の色収差は良好に補正される。Ｖ２が大き過ぎる場合、広角端における横収差は大きくなり、Ｖ２が小さすぎる場合、望遠端における横収差は大きくなる。
ズームレンズ１０は、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。
０．２８＜ｆ２／ｆ３＜０．５ （４）
ここで、ｆ３は第３レンズ群３００の有効焦点距離である。
条件式（４）を満たす場合、ズームレンズ１０はズーム性能に優れる。第３レンズ群３００の有効焦点距離が短すぎる場合、第３レンズ群３００とフィルター２０との距離が近くなり、機械的に衝撃を発生し易い。第３レンズ群３００の有効焦点距離が長すぎる場合、焦点調整の速度に影響を与える。
第３レンズ２０２は、少なくとも１つの非球面の表面を備えるため、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、第６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。
ズームレンズ１０は、第２レンズ群２００と第３レンズ群３００との間に設置される絞り４００をさらに備える。さらに、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〜Ｓ１８を順に備える。
前記ズームレンズ１０は、以下の表１の条件を満たす。
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される。
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。
ズームレンズ１０は、以下の表２−１及び表２−２の条件を満たす。
ズームレンズ１０は、以下の表３の条件を満たす。
表３において、Ｆはズームレンズ１０の有効焦点距離であり、ＦＮＯはズームレンズ１０の絞り数であり、２ωはズームレンズ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、以下の表４に示した。
図２〜図７を参照すると、図２及び図５は、その上段の左側から下段の右側まで、順に、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、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、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。第二実施形態が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。
図９〜図１４に示したように、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、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
２００ 第２レンズ群
２０２ 第３レンズ
２０４ 第４レンズ
２０６ 第５レンズ
２０８ 第６レンズ
３００ 第３レンズ群
３０２ 第７レンズ
４００ 絞り
Ｓ１〜Ｓ１８ 表面
ＩＭＧ 結像面

Claims (5)

  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（１）及び（２）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
    ０．７８＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．９１ （１）
    ０．７２＜Ｌ２／ｆＴ＜０．８７ （２）
    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前記望遠端における有効焦点距離である。
  2. 第１レンズ群は、前記物体側から前記像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ及び正の屈折力を有する第２レンズが順に配列され、前記第２レンズ群は、前記物体側から前記像側に向かって、正の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、及び正の屈折力を有する第６レンズが順に配列され、前記第４レンズ及び前記第５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（３）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。
    １．７５＜Ｖ１／Ｖ２＜２．４５ （３）
    ここで、Ｖ１及びＶ２は、前記第１レンズ及び前記第２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（４）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。
    ０．２８＜ｆ２／ｆ３＜０．５ （４）
    ここで、ｆ３は前記第３レンズ群の有効焦点距離である。
  5. 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のいずれか一項に記載のズームレンズ。
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