JP3519817B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP3519817B2
JP3519817B2 JP08054195A JP8054195A JP3519817B2 JP 3519817 B2 JP3519817 B2 JP 3519817B2 JP 08054195 A JP08054195 A JP 08054195A JP 8054195 A JP8054195 A JP 8054195A JP 3519817 B2 JP3519817 B2 JP 3519817B2
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、至近距離の被写体像を
CCD等の撮像素子に結像させるための撮影レンズとし
て好適なズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】写真撮影により得られた画像をプリント
写真としてだけではなく、様々な方法で楽しむことがで
きるように、例えば「FUJIX フォトビジョンFV
7」(商品名)等の画像入力装置が本出願人により販売
されている。この画像入力装置は、ネガフイルムやポジ
フイルム、あるいはプリント写真等に記録された画像
を、光学系を介してCCD等の撮像素子に結像させ、得
られた画像をCRTやプリンタ等の映像機器に出力する
もので、各種映像機器との組み合わせによって違った写
真の楽しみ方を得ることができる。
【0003】このような画像入力装置では、再生画像の
観察が限られた画面サイズのCRTで行われるため、写
真フイルムやプリント写真に撮影されている画像を部分
的に拡大して撮像できるように、光学系としてズームレ
ンズを用いることが望まれる。さらに、画像入力装置を
コンパクト化したいという要望から、特に写真フイルム
の画像を撮像するときには光学系の先端から10〜20
mm程度の接近した位置に写真フイルムがセットされる
ようになっている。したがってこのような目的に用いら
れるズームレンズには、10〜20mm程度の至近距離
に対しても充分な変倍ができるような機能をもたせてお
く必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ズーム
レンズの変倍比を大きくすると、これに伴って諸収差の
変動も大きくなり、これらのバランスを良好な状態に保
つことは困難になる。特に、上記画像入力装置のように
至近距離にある被写体を撮像する場合には、歪曲収差が
大きくなりすぎてこれを抑えきれなくなり、撮像素子上
に結像される画像の劣化は避けられない。このため、画
像入力装置に用いる従来のズームレンズは、その変倍比
は2倍程度が限界とされていた。
【0005】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、至近距離にある被写体の撮像においても諸収差
を大きくすることなく、大きな変倍比を得ることのでき
る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】上記目的を達成するため
に、本発明のズームレンズは、被写体側より順に1枚の
凸レンズよりなる正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折
力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈
折力の第4レンズ群の4群形式により構成し、第1レン
ズ群及び第4レンズ群は固定しておき、第2レンズ群と
第3レンズ群とを相対的に移動させることによって倍率
を変化させるものである。なお、第1レンズ群の焦点距
離をf1 、第2レンズ群の焦点距離をf2 、第3レンズ
群の焦点距離をf3 、第4レンズ群の焦点距離をf4
広角端での焦点距離をfw としたときに、 100 < f1 /fw < 500 2.5 < |f2 |/fw < 3.5 1 < f4 /f3 < 2 の各条件式を満たすようにするものである。また、第2
レンズ群の屈折率をNd2、第3レンズ群の屈折率をNd3
としたときに、 1.7 < Nd2 1.7 < Nd3 を満足するように構成するのが好ましい。
【0007】
【作用】本発明では、最も被写体側に位置する第1レン
ズ群に正の屈折力をもたせることで、至近距離にある被
写体に合焦した際の球面収差の増大及び像面湾曲の変化
を抑え、歪曲収差の増大を抑えることができる。また、
この第1レンズ群を固定するとともに、条件式 100 < f1 /fw < 500 を満たすことにより、合焦に伴う諸収差の変動を抑えて
バランスを保ち、良好な光学性能を得ることができる。
この条件式の上限を越えると、被写体への合焦で球面収
差の変動を抑えきれなくなり、歪曲収差の補正効果が低
減してしまう。また、下限を越えると第1レンズ群の屈
折力が大きくなるので、第1レンズ群の諸収差の変動が
大きくなり、これらをバランス良く保つことが困難とな
る。
【0008】また、条件式 2.5 <|f2 |/fw < 3.5 を満たすことにより、レンズ系の全長の短縮化を図るこ
とができる。この条件式の上限を越えると、第2レンズ
群が十分な屈折力を持たなくなるため、合焦時の第2レ
ンズ群の移動長が長くなるとともに、径も大きくなり、
レンズ系全体が大きくなってしまう。無理に全長を短く
しようとすると第3レンズ群側に負担がかかり、変倍に
伴う諸収差の変動を抑えることが困難になる。一方、下
限を越えると全長は短縮しやすくなるものの、第2レン
ズ群の負の屈折力が過大となってしまうため、いかに第
3レンズ群の構成を工夫しても変倍に伴う球面収差の変
動、及び像面湾曲の悪化を抑えきれなくなり、歪曲収差
が増大する。
【0009】さらに、条件式 1 < f4 /f3 < 2 を満たすことにより、所望の変倍作用を得ることができ
るとともに、射出瞳位置を結像位置から充分に遠くする
ことができる。この条件式の上限を越えると射出瞳位置
が結像位置に近づきすぎてしまい、被写体光が撮像素子
に斜めに入射してシェーディングを生じてしまう。また
下限を越えると第3レンズ群の屈折力が小さくなるの
で、変倍作用が弱くなり、所望の変倍比を得るために
は、レンズ系全体の全長を長くしなくてはならなくな
る。
【0010】また、条件式 1.7 < Nd2 1.7 < Nd3 を満たすように第2レンズ群,及び第3レンズ群を構成
することで、レンズ系全体のペッツバール和が小さくな
りすぎるのを防ぎ、レンズ系の全長を短縮化したまま
で、諸収差のバランスを良好な状態に保つことができ
る。第2レンズ群の屈折率Nd2が1.7以下になると像
面湾曲が増大し、第3レンズ群の屈折率Nd3が1.7以
下になると球面収差の変動が大きくなりすぎてしまい、
これらを抑えることができなくなる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明を用いたズームレンズの第1
実施例を示すレンズ構成図であり、同図において(A)
は広角端でのレンズ配置を、(B)は望遠端でのレンズ
配置をそれぞれ示している。このズームレンズは、被写
体側より順に、第1レンズ群11,第2レンズ群12,
絞りD,第3レンズ群13,及び第4レンズ群14によ
り構成されている。第1レンズ群11は、1枚の凸レン
ズ21からなり、正の屈折力を有する。第2レンズ群1
2は、4枚のレンズ22〜25からなり、全体として負
の屈折力を有する。第3レンズ群13は、3枚のレンズ
26〜28からなり、全体として正の屈折力を有する。
また第4レンズ群14は、凸レンズ29と、光学的ロー
パスフィルターである平行ガラス30とからなり、正の
屈折力を有する。
【0012】第1レンズ群11及び第4レンズ群14
は、その位置を固定されており、短焦点側から長焦点側
に向かって変倍を行うと、第2レンズ群12と第3レン
ズ群13とが間隔を変えながら被写体側に繰り出され
る。そしてこのズームレンズは、ほぼ4倍の変倍比を得
るように構成されている。
【0013】この第1実施例における仕様は以下のとお
りである。 「第1実施例」 焦点距離 : f= 3.79〜14.30 Fナンバー : FNO= 2.68〜5.67 被写体距離 =18.6
【0014】また、この第1実施例のレンズデータを次
の表1に示す。なお、面番号iは被写体側から順に各レ
ンズの面に付した番号で、面間隔dは次の面との間のレ
ンズ厚みあるいは空気間隔を表している(単位はm
m)。
【0015】
【表1】
【0016】また、第1レンズ群11,第2レンズ群1
2,第3レンズ群13,及び第4レンズ群14のそれぞ
れの焦点距離f1 ,f2 ,f3 ,f4 は、以下に示すと
おりである。 f1 =1015.850 f2 = −10.881 f3 = 12.472 f4 = 18.650
【0017】さらに、レンズ系全体の広角端での焦点距
離をfw 、第2レンズ群12の平均屈折率をNd2、第3
レンズ群13の平均屈折率をNd3とすると、このズーム
レンズの特徴値である「f1 /fw 」,「|f2 |/f
w 」,「f4 /f3 」,及びNd2,Nd3の値は、 f1 /fw = 268.0343 |f2 |/fw = 2.8709762 f4 /f3 = 1.4953495 Nd2 = 1.836328 Nd3 = 1.7981826 となっており、以下の各条件式を満足している。 100 < f1 /fw < 500 2.5 <|f2 |/fw < 3.5 1 < f4 /f3 < 2 1.7 < Nd2 1.7 < Nd3
【0018】上記第1実施例のズームレンズの収差図を
図2及び図3に示す。なお、図2は広角端での収差図
を、図3は望遠端での収差図を示し、各々において
(A)は球面収差、(B)は非点収差、(C)は歪曲収
差を表している。なお、図2(A)及び図3(A)の球
面収差図における符号g,d,Fは、それぞれg線(4
60.0nm),d線(546.1nm),F線(61
5.0nm)に対する収差を表す。
【0019】次に、本発明の第2実施例について、表2
にレンズデータを示すとともに、仕様及び各種の特徴値
を以下に示す。また、図4に第2実施例のレンズ構成
を、図5及び図6には広角端及び望遠端のそれぞれにお
ける収差図を示した。なお、図4において符号は第1実
施例と共通に用いた。
【0020】「第2実施例」 焦点距離 : f= 3.663〜13.938 Fナンバー : FNO= 2.36〜5.17 被写体距離 =18.6
【0021】
【表2】
【0022】f1 =1015.850 f2 = −11.802 f3 = 13.066 f4 = 17.961
【0023】f1 /fw = 277.32732 |f2 |/fw = 3.2219492 f4 /f3 = 1.3746364 Nd2 = 1.8055 Nd3 = 1.798
【0024】なお、本発明のズームレンズは、特に至近
距離にある被写体に対して合焦する際に良好な光学性能
を得ることを目的としているが、第2レンズ群の可動距
離を長く設定することで、無限遠距離にある被写体の撮
像においても用いることが可能となることは明らかであ
る。
【0025】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のズーム
レンズによれば、最も被写体側に位置する第1レンズ群
1枚の凸レンズであり正の屈折力をもつので、至近距
離にある被写体に合焦しても球面収差の増大及び像面湾
曲の変化を抑え、歪曲収差を良好な状態に保つことがで
きる。しかも、約4倍の変倍比を得ることができるにも
かかわらず、変倍に伴う諸収差の変動が抑えられ、安定
して良好な光学性能を得ることができる。これにより、
本発明のズームレンズは、至近距離にある被写体の撮像
を行う画像入力装置等に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のズームレンズの第1実施例を示すレン
ズ構成図であり、(A)は広角端でのレンズ配置を、
(B)は望遠端でのレンズ配置をそれぞれ表している。
【図2】図1に示したズームレンズの広角端における収
差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、
(C)は歪曲収差をそれぞれ表している。
【図3】図1に示したズームレンズの望遠端における収
差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、
(C)は歪曲収差をそれぞれ表している。
【図4】本発明のズームレンズの第2実施例を示すレン
ズ構成図であり、(A)は広角端でのレンズ配置を、
(B)は望遠端でのレンズ配置をそれぞれ表している。
【図5】図4に示したズームレンズの広角端における収
差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、
(C)は歪曲収差をそれぞれ表している。
【図6】図4に示したズームレンズの望遠端における収
差図であり、(A)は球面収差、(B)は非点収差、
(C)は歪曲収差をそれぞれ表している。
【符号の説明】
11 第1レンズ群 12 第2レンズ群 13 第3レンズ群 14 第4レンズ群
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−296317(JP,A) 特開 昭63−85517(JP,A) 特開 昭63−85516(JP,A) 特開 平1−97913(JP,A) 特開 平2−110504(JP,A) 特開 平1−315710(JP,A) 特開 平6−102454(JP,A) 実開 昭62−58418(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 15/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体側より順に、1枚の凸レンズより
    なる正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レン
    ズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レ
    ンズ群の4群形式で構成され、前記第1レンズ群及び第
    4レンズ群は固定され、第2レンズ群と第3レンズ群と
    を相対的に移動させることにより変倍を行うズームレン
    ズであって、前記第1レンズ群の焦点距離をf1 、第2
    レンズ群の焦点距離をf2 、第3レンズ群の焦点距離を
    3 、第4レンズ群の焦点距離をf4 、全レンズ群の広
    角端での焦点距離をfw としたときに、 100 < f1 /fw < 500 2.5 <|f2 |/fw < 3.5 1 < f4 /f3 < 2 なる各条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  2. 【請求項2】 前記第2レンズ群の屈折率をNd2、第3
    レンズ群の屈折率をNd3としたときに、 1.7 < Nd2 1.7 < Nd3 なる条件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。
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