JP3729126B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に、高変倍比のズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラにおいて、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を並べた受光素子を用いて、受光素子面上に形成された被写体像を、各光電変換素子によって被写体像の光量を電気的出力に変換して、記録する方法が知られている。
【0003】
近年の微細加工技術の進歩に伴い、中央演算処理装置(CPU)の高速化や記憶媒体の高集積化が進展し、それまでは取り扱えなかったような大容量の画像データが高速処理できるようになってきた。また、受光素子においても高集積化や小型化が進められ、高集積化により、より高い空間周波数の記録が可能となり、かつ小型化により、カメラ全体の小型化が達成されている。
【0004】
但し、上述の受光素子の高集積化や小型化により、個々の光電変換素子の受光面積が狭まり、電気出力の低下に伴ってノイズの影響が大きくなる問題があった。これを防ぐために、光学系の大口径比化により受光素子上に到達する光量を増大させた。さらに、各素子の直前に微小なレンズ素子(所謂、マイクロレンズアレイ)を配置した。このマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子の隙間に至る光束を光電変換素子上へ導く代わりに、レンズ系の射出瞳位置に制約を与えていた。これはレンズ系の射出瞳位置が受光素子に近づくと、受光素子に到達する主光線が光軸となす角度が大きくなるため、画面周辺部へ向かう軸外光束が光軸に対して大きな角度をなし、その結果軸外光束が受光素子上に到達しなくなり、光量不足を招いてしまうからである。
【0005】
光電変換素子を受光素子に用いて被写体像を記録するカメラ、所謂、デジタルスチルカメラは現像作業が不要である、撮影結果を容易に確認できる等、データの取扱い易さがある反面、画質の面で銀塩カメラに劣っていたり、パーソナルコンピュータ等の機器との接続が必要だったりするため、普及率が向上しなかった。近年、デジタルスチルカメラの画質向上や低価格化に伴う機器の普及により、デジタルスチルカメラが一般的に使われるようになってきた。
画質向上については上述の受光素子の高集積化と併せて、光学系の高性能化が必要不可欠である。
また、変倍比を高めることは撮影者に撮影の自由度を高め、例えば、被写体により近づいた撮影ができたり、室内など被写体位置が近い時でも広い範囲が撮影できたり等の利点を生み出した。
【0006】
具体的には例えば、特開平6−194572号公報や特開2001−133687号公報、あるいは特開2001−194590号公報などが開示されている。
【0007】
特開平6−194572号公報及び特開2001−133687号公報に開示されたズームレンズでは、物体側より順に正屈折力の第1レンズ群、負屈折力の第2レンズ群、正屈折力の第3レンズ群、正屈折力の第4レンズ群の4つのレンズ群で構成され、レンズ位置状態によらず、第1レンズ群が光軸方向に固定され、第2レンズ群乃至第4レンズ群が光軸方向に移動することにより、焦点距離が変化していた。
【0008】
特開2001−194590号公報に開示されたズームレンズでは、物体側より順に正屈折力の第1レンズ群、負屈折力の第2レンズ群、正屈折力の第3レンズ群を配置して、これより像側に複数のレンズ群を配置し、高い変倍比を実現していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のズームレンズでは、高性能化と高変倍比化との両立ができても、光学系の小型化を実現することは難しく、光学系が大型化してしまい携帯性を損ねてしまう問題が生じていた。
【0010】
特開平6−194572号公報に開示されたズームレンズでは、大口径比、高変倍比を実現しているが、像高に対するレンズ全長とレンズ径の小型化が難しかった。特開2001−133687号公報に開示されたズームレンズでは、レンズ枚数を減らすことにより、レンズ系の小型化を実現しているが、高い変倍比が実現できなかった。
特開2001−194590号公報に開示されたズームレンズでは、大口径比、高変倍比を実現しているが、第1レンズ群及び第2レンズ群のレンズ径が非常に大きく、小型化と高変倍比化との両立が困難であった。
【0011】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、高性能化と高変倍比化と共に小型化をも実現するズームレンズを提供することを目的としている。
【0012】
【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は、物体側より順に、正屈折力を有する第1レンズ群、負屈折力を有する第2レンズ群、正屈折力を有する第3レンズ群、正屈折力を有する第4レンズ群を有し、
広角端状態より望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも前記第1レンズ群及び前記第4レンズ群が物体側に移動して、
前記第2レンズ群は物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ、物体側に凹面を向けた第2負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの3つのレンズを有し、
前記第3レンズ群は物体側より順に、第1正レンズ、第2正レンズ、負レンズの3枚のレンズで構成され、
前記第4レンズ群は,前記第4レンズ群中で最も像側から物体側へ向かって順に正レンズと負レンズとを有して、
以下の条件式(1)乃至(3)を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
(1)0.025≦D3P/ft<0.100
(2)0.10<Yo/(Bfw−Rlast)<0.25 (Rlast<0)
(3)0.4<Δ4/(ft・fw)1/2<1.0
但し、
D3P:前記第3レンズ群中に配置される前記第2正レンズの中心厚、
ft:望遠端状態における焦点距離、
Yo:画面対角長の半分、
Rlast:前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径、
Bfw:広角端状態における前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面から像面までの距離、
Δ4:広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化した際の前記第4レンズ群の移動量で物体側への移動量をプラスとする、
fw:広角端状態における焦点距離である。
【0013】
また、本発明の好ましい態様では、
本発明のズームレンズは、以下の条件式(4)と(5)のうち、少なくともいずれか一方を満足することが望ましい。
(4)0.1<|f3N|/ft<0.7
(5)0.2<|r31|/f3<2.0
但し、
f3N:前記第3レンズ群中に配置される前記負レンズの焦点距離、
ft:望遠端状態における焦点距離、
r31:前記第3レンズ群中に配置される前記負レンズの物体側レンズ面の曲率半径、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離である。
【0014】
また、本発明の好ましい態様では、
本発明のズームレンズは、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
(6)−0.7<(r21+r22)/(r21−r22)<0
但し、
r21:前記第2レンズ群中に配置される前記第1負レンズの像側レンズ面の曲率半径、
r22:前記第2レンズ群中に配置される前記第2負レンズの物体側レンズ面の曲率半径である。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について詳述する。本発明のズームレンズは、従来から知られている正負正正の4つのレンズ群タイプと同様に、物体側より順に、正屈折力を有する第1レンズ群、負屈折力を有する第2レンズ群、正屈折力を有する第3レンズ群、正屈折力を有する第4レンズ群の4つのレンズ群で構成され、広角端状態(焦点距離が最も短い)から望遠端状態(焦点距離が最も長い)までレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が増大し、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が減少し、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも第1レンズ群と第4レンズ群が物体側へ移動する。
高い変倍比のズームレンズではレンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するために、開口絞りをレンズ系の中心付近に配置することが望ましく、本発明においては第3レンズ群近傍に配置しており、第3レンズ群と一緒に動く。
【0016】
広角端状態では第2レンズ群を開口絞りから離れて配置することにより、第2レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れ、望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に、開口絞りとの間隔を狭めることにより、第2レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。広角端状態で第1レンズ群と第2レンズ群とを近づけることにより、第1レンズ群を通過する軸外光束が光軸からできるだけ離れないようにし、望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔を広げることにより、第1レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離している。
【0017】
また、広角端状態では第3レンズ群と第4レンズ群との間隔を広げて配置して、望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に、第3レンズ群と第4レンズ群との間隔を狭めることで、第4レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近づけている。
このように、第1レンズ群、第2レンズ群、第4レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させることにより、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正している。
【0018】
本発明においては、以下の条件(I)乃至(III)を満足するように構成している。
(I)第3レンズ群が物体側より順に、第1正レンズ、第2正レンズ、負レンズの3枚のレンズで構成される。
(II)第4レンズ群は最も像側に配置される正レンズと、その物体側に配置される負レンズとを有し、正レンズの像側レンズ面の曲率半径を適切に設定する
(III)広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の第4レンズ群の移動量を適切に設定する
【0019】
条件(I)望遠端状態におけるレンズ全長を短縮するための条件である。
本発明においては、第1レンズ群により収斂された光束を第2レンズ群により発散させるために、レンズ全長の短縮化が難しい。そこで、第3レンズ群を正負構造とすることで、第3レンズ群の主点位置を物体側に移動させ、レンズ全長の短縮化を実現している。本発明においては、第3レンズ群を条件(I)に示すレンズ構成として、第2正レンズのレンズ厚を適切に設定し、第1正レンズから第2正レンズの物体側レンズ面までを正部分群、第2正レンズの像側レンズ面から負レンズまでを負部分群として機能させることで、第3レンズ群の屈折力が強くても負の球面収差が良好に補正できる。
【0020】
条件(II)は広角端状態での射出瞳位置を規定する条件である。
第4レンズ群の最も像側に負レンズ、正レンズを並べることで、負レンズにより一旦発散させてから正レンズにより収斂させることにより、第4レンズ群と像面位置が近くても第4レンズ群を射出する主光線が光軸に対してなす角度を小さくしている。
【0021】
条件(III)は広角端状態から望遠端状態までの射出瞳位置の変化を規定する、すなわち、受光素子に到達する主光線が光軸に対してなす角度の変化を規定するための条件である。
本発明では広角端状態から望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に第4レンズ群が物体側へ移動するため、第4レンズ群の移動に従って、受光素子に到達する主光線が光軸に対してなす角度が小さくなる(この小さくなるとは、受光素子に到達する主光線が光軸から離れる方向に進んでいたのが、徐々に光軸に近づく方向に変化するということである)。この受光素子に到達する主光線が光軸に対してなす角度の変化が大きくなると、画面周辺部における光量不足が発生しやすくなる。逆に、この変化を小さくする、すなわち、第4レンズ群の移動量を小さく抑えようとすると、所定の変倍比を確保する時に、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動が大きくなってしまう。
【0022】
本発明のズームレンズは、上述のように構成することにより、高変倍比と小型化とを達成している。
【0023】
以下、各条件式について説明する。
条件式(1)は第3レンズ群を構成するレンズのうち、第2正レンズの中心厚を規定する条件式である。
条件式(1)の上限値を上回った場合、広角端状態において第4レンズ群に入射する軸外光束が光軸から大きく離れてしまうので、画面周辺部において発生するコマ収差を良好に補正できなくなってしまう。逆に、条件式(1)の下限値を下回った場合、第3レンズ群を構成する正部分群と負部分群とのそれぞれの屈折力が強まるため、製造時に発生する微小な相互偏心によっても著しく光学性能が劣化してしまう。
【0024】
条件式(2)は広角端状態における射出瞳位置を規定する条件式で、条件(II)を具体的な数値範囲として表したものである。
条件式(2)の上限値を上回った場合、望遠端状態において第4レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れる。第4レンズ群を通過する光束の高さが光軸から離れると、像高は一定であるため、軸外光束は第4レンズ群を射出すると光軸に近づくように強く屈折される。従って、軸外光束が光軸に対してなす角度が光軸に近づく方向に大きくなる。このため、望遠端状態において受光素子に対する射出瞳位置が近づいてしまい、マイクロレンズアレイによる光線ケラレや赤外カットフィルタやローパスフィルタに入射する際の入射角度が大きくなり、画面中心部と画面周辺部との間で、カラーバランスや画質等に違いが生じてしまう。
条件式(2)の下限値を下回った場合、広角端状態において第4レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づく。第4レンズ群を通過する軸外光束の高さが光軸に近づくと、像高が一定であるため、第4レンズ群を射出する軸外光束は光軸から離れるように射出する。この時、軸外光束が光軸に対してなす角度が光軸から離れる方向に大きくなる。このため、広角端状態において受光素子に対する射出瞳位置が近づいてしまい、マイクロレンズアレイによる光線ケラレや赤外カットフィルタやローパスフィルタに入射する際の入射角度が大きくなって、画面中心部と画面周辺部との間で、カラーバランスや画質等に違いが生じてしまう。
【0025】
条件式(3)は条件(III)を具体的な数値で規定する条件式である。
条件式(3)の上限値を上回った場合、受光素子に到達する主光線が光軸に対してなす角度の変化が大きくなると、画面周辺部における光量不足が発生しやすくなってしまう。逆に、条件式(3)の下限値を下回った場合、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動が大きくなって、所定の光学性能が得られない。
【0026】
また、本発明では、上記構成の基で、以下の条件式(4)と(5)のうち、少なくともいずれか一方を満足することにより、より高い光学性能が得られる。
(4)0.1<|f3N|/ft<0.7
(5)0.2<|r31|/f3<2.0
但し、
f3N:第3レンズ群中に配置される負レンズの焦点距離、
ft:望遠端状態における焦点距離、
r31:第3レンズ群中に配置される負レンズの物体側レンズ面の曲率半径、
f3:第3レンズ群の焦点距離である。
【0027】
条件式(4)は第3レンズ群中に配置される負レンズの焦点距離を規定する条件式である。
条件式(4)の上限値を上回った場合、望遠端状態において発生する負の球面収差を良好に補正できなくなってしまう。逆に、条件式(4)の下限値を下回った場合、製造時に発生する微小な偏心によっても画面中心部における光学性能が著しく劣化してしまい、安定した光学品質が確保できなくなってしまう。
【0028】
条件式(5)は第3レンズ群中に配置される負レンズの形状を規定する条件式である。
条件式(5)の上限値を上回った場合、第3レンズ群で発生する負の球面収差を良好に補正できなくなってしまう。逆に、条件式(5)の下限値を下回った場合、望遠端状態で第3レンズ群において発生する高次の球面収差が大きくなってしまい、所定の光学性能が得られない。
【0029】
なお、本発明では、条件式(4)と(5)とを同時に満足することにより、より高い光学性能が得られる。
【0030】
また、本発明では、第2レンズ群が物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ、物体側に凹面を向けた第2負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの3つのレンズを配置して、以下の条件式(6)を満足するように構成することにより、広角端状態において画角の変化に伴って発生するコマ収差の変動を良好に補正できる。
(6)−0.7<(r21+r22)/(r21−r22)<0
但し、
r21:第2レンズ群中に配置された第1負レンズの像側レンズ面の曲率半径、
r22:第2レンズ群中に配置された第2負レンズの物体側レンズ面の曲率半径である。
【0031】
条件式(6)は第2レンズ群中に配置される第1負レンズと第2負レンズとの間に形成される空気間隔の形状を規定する条件式である。
条件式(6)の上限値を上回った場合、広角端状態において画角によるコマ収差の変動が良好に補正できなくなってしまう。逆に、条件式(6)の下限値を下回った場合、広角端状態において発生する高次の像面湾曲が良好に補正できなくなってしまう。
【0032】
また、本発明では、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能が実現できる。特に、第2レンズ群の最も物体側のレンズ面を非球面として構成することにより、広角端状態で発生する軸外収差をより良く補正することが可能である。また、第4レンズ群に非球面レンズを導入することにより、広角端状態の画面周縁部で発生するコマ収差を良好に補正することが可能である。
さらに、好ましくは複数の非球面を1つの光学系に用いることでより高い光学性能が得られるのは言うまでもない。
【0033】
また、本発明では、レンズ系を構成するレンズ群のうち、1つのレンズ群、あるいは1つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系とを組合せることにより、防振光学系として機能させることが可能である。
【0034】
なお、本発明においては近距離合焦時に第2レンズ群を光軸方向に移動させることが諸収差の変動を抑えるのに適している。
また、以下の実施例に示されるように、第4レンズ群の像側にレンズ位置状態が変化する際に固定の第5レンズ群を配置して、フォーカシングに際して移動させることにより、合焦を行うことも可能である。
【0035】
また、レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐためにローパスフィルタを配置したり、受光素子の周波数特性に応じて赤外カットフィルタを配置したりすることも勿論、可能である。
【0036】
また、本発明による変倍光学系は、ズームレンズだけでなく、焦点距離状態が連続的に存在しないバリフォーカルズームレンズに適用できることは言うまでもない。
【0037】
続いて、本発明の第1実施例乃至第5実施例について以下に説明する。ここで各実施例における非球面は以下の式で表される。
【0038】
【数1】
x=cy2/{1+(1−κc2y2)1/2}+C4y4+C6y6+…
なお、yは光軸からの高さ、xはサグ量、cは曲率、κは円錐定数、C4,C6,…は非球面係数である。
【0039】
図1は、本発明の第1実施例乃至第3実施例による可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示しており、物体側より順に、正屈折力の第1レンズ群G1,負屈折力の第2レンズ群G2,正屈折力の第3レンズ群G3,正屈折力の第4レンズ群G4により構成され、広角端状態Wより望遠端状態Tへの変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔は増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔は減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔は減少するように、少なくとも第1レンズ群G1と第4レンズ群G4が物体側に移動している。
【0040】
図2は、本発明の第4実施例乃至第5実施例による可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示しており、物体側より順に、正屈折力の第1レンズ群G1,負屈折力の第2レンズ群G2,正屈折力の第3レンズ群G3,正屈折力の第4レンズ群G4,正屈折力の第5レンズ群G5により構成され、広角端状態Wより望遠端状態Tへの変倍に際して、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔は増大し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔は減少し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔は減少し、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔は増大するように、少なくとも第1レンズ群G1と第4レンズ群G4が物体側に移動するとともに、第5レンズ群G5はレンズ位置状態によらず光軸方向に固定される。
【0041】
次に、本発明の各実施例を以下に示す。
(第1実施例)
図3は、本発明の第1実施例によるズームレンズ構成図を示しており、第1レンズ群G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合正レンズL11,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12で構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21,物体側に凹面を向けた両凹形状の負レンズL22,両凸形状の正レンズL23,両凹形状の負レンズL24で構成され、第3レンズ群G3は両凸形状の正レンズL31,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32,両凹形状の負レンズL33で構成され、第4レンズ群G4は両凸形状の正レンズL41,両凹形状の負レンズL42,両凸形状の正レンズL43で構成される。
【0042】
本第1実施例では、開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と一緒に移動する。また、メニスカス形状の負レンズL21は物体側のレンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層がついている。
また、像面はIで示し、他の実施例も同様とする。
【0043】
以下の表1に、本発明の第1実施例の諸元値を掲げる。実施例の諸元表中のfは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角の最大値(単位:度)を表し、屈折率はd線(λ=587.6nm)に対する値である。なお、表1中で曲率半径0とは平面を示す。
なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径、間隔その他の長さには、特記の無い場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「mm」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とする。
【0044】
【表1】
【0045】
第6面,第22面の各レンズ面は非球面であり、非球面係数を表2に示す。
【0046】
【表2】
【0047】
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表3に示す。
【0048】
【表3】
(可変間隔表)
f 9.2400 27.8466 69.0818
D5 1.6640 12.6396 23.3546
D14 14.9508 5.2294 1.2000
D21 4.1931 1.1370 0.5000
BF 19.0092 31.8223 36.5596
【0049】
以下の表4に第1実施例の条件式対応値を示す。
【0050】
【表4】
(条件式対応値)
Yo=5.7
f3N=-31.049
f3=+22.648
(1)D3P/ft=0.025
(2)Yo/(Bfw−Rlast)=0.185
(3)Δ4/(ft・fw)1/2=0.695
(4)|f3N|/ft=0.449
(5)|r31|/f3=1.593
(6)(r21+r22)/(r21−r22)=−0.361
【0051】
図4(a)〜図4(c)は本発明の第1実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広角端状態(f=9.24)、中間焦点距離状態(f=27.85)、望遠端状態(f=69.08)における諸収差図を示す。
【0052】
図4(a)〜図4(c)の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示し、FNOはFナンバーを示し球面収差図ではその最大値を示し、Yは像高を示し、非点収差図、歪曲収差図ではその最大値を示す。コマ収差図は、像高Y=0,1.425,2.85,3.99,5.70でのコマ収差を表し、Aは各々の半画角をそれぞれ示す。
なお、上記の説明は、他の実施例の各収差図においても同様である。
【0053】
各収差図から、本第1の実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
【0054】
(第2実施例)
図5は、本発明の第2実施例によるズームレンズ構成図を示しており、第1レンズ群G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとの接合正レンズL11,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12で構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21,物体側に凹面を向けた両凹形状の負レンズL22,両凸形状の正レンズL23で構成され、第3レンズ群G3は両凸形状の正レンズL31,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32,両凹形状の負レンズL33で構成され、第4レンズ群G4は両凹形状の負レンズL41,両凸形状の正レンズL42で構成される。
【0055】
本第2実施例では、開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と一緒に移動する。
【0056】
以下の表5に、本発明の第2実施例の諸元値を掲げる。
【0057】
【表5】
【0058】
第6面,第21面の各レンズ面は非球面であり、非球面係数を表6に示す。
【0059】
【表6】
【0060】
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表7に示す。
【0061】
【表7】
(可変間隔表)
f 9.2500 26.9999 68.9997
D5 1.8289 14.2396 24.8464
D11 27.6563 10.3330 1.3000
D18 3.0203 1.3078 0.8819
BF 20.3805 29.6301 35.2213
【0062】
以下の表8に第2実施例の条件式対応値を示す。
【0063】
【表8】
(条件式対応値)
Yo=6.0
f3N=-18.172
f3=+31.748
(1)D3P/ft=0.028
(2)Yo/(Bfw−Rlast)=0.183
(3)Δ4/(ft・fw)1/2=0.587
(4)|f3N|/ft=0.263
(5)|r31|/f3=0.690
(6)(r21+r22)/(r21−r22)=−0.383
【0064】
図6(a)〜図6(c)は本発明の第2実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広角端状態(f=9.25)、中間焦点距離状態(f=27.00)、望遠端状態(f=69.00)における諸収差図を示す。コマ収差図は、像高Y=0,1.5、3.0,4.2,6.0でのコマ収差を表し、Aは各々の半画角をそれぞれ示す。
【0065】
各収差図から、本第2の実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
【0066】
(第3実施例)
図7は、本発明の第3実施例によるズームレンズ構成図を示しており、第1レンズ群G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合正レンズL11,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12で構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21,物体側に凹面を向けた両凹形状の負レンズL22,両凸形状の正レンズL23,両凹形状の負レンズL24で構成され、第3レンズ群G3は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL31,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32,両凹形状の負レンズL33で構成され、第4レンズ群G4は両凸形状の正レンズL41,像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL42,両凸形状の正レンズL43で構成される。
【0067】
本第3実施例では、開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と一緒に移動する。また、負レンズL21は物体側のレンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層がついている。
【0068】
以下の表9に、本発明の第3実施例の諸元値を掲げる。
【0069】
【表9】
【0070】
第6面,第22面の各レンズ面は非球面であり、非球面係数を表10に示す。
【0071】
【表10】
【0072】
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表11に示す。
【0073】
【表11】
(可変間隔表)
f 9.2394 26.9953 69.0998
D5 1.4000 11.6216 23.5678
D14 17.4652 6.6875 2.0000
D21 2.5670 0.9209 0.5000
BF 19.0095 31.4212 36.6600
【0074】
以下の表12に第3実施例の条件式対応値を示す。
【0075】
【表12】
(条件式対応値)
Yo=5.7
f3N=-35.384
f3=+26.597
(1)D3P/ft=0.058
(2)Yo/(Bfw−Rlast)=0.145
(3)Δ4/(ft・fw)1/2=0.699
(4)|f3N|/ft=0.512
(5)|r31|/f3=1.432
(6)(r21+r22)/(r21−r22)=−0.448
【0076】
図8(a)〜図8(c)は本発明の第3実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広角端状態(f=9.24)、中間焦点距離状態(f=27.00)、望遠端状態(f=69.10)における諸収差図を示す。コマ収差図は、像高Y=0,1.425,2.85,3.99,5.70でのコマ収差を表し、Aは各々の半画角をそれぞれ示す。
【0077】
各収差図から、本第3の実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
【0078】
(第4実施例)
図9は、本発明の第4実施例によるズームレンズ構成図を示しており、第1レンズ群G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合正レンズL11,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12で構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズL21,物体側に凹面を向けた両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとの接合負レンズL22,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL23で構成され、第3レンズ群G3は両凸形状の正レンズL31,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32,両凹形状の負レンズL33で構成され、第4レンズ群G4は像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合正レンズL4で構成され、第5レンズ群G5が両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合正レンズL5で構成される。
【0079】
本第4実施例では、開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と一緒に移動する。
第5レンズ群G5の像側にはローパスフィルタLFと保護ガラスGFとが配置される。
【0080】
以下の表13に、本発明の第4実施例の諸元値を掲げる。
【0081】
【表13】
【0082】
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表14に示す。
【0083】
【表14】
(可変間隔表)
f 9.1668 26.9807 69.0681
D5 1.6978 17.4661 30.9448
D12 27.1095 11.2260 2.5720
D19 6.2411 1.3151 1.4085
D22 2.3722 17.3760 24.4561
BF 1.0326 1.0326 1.0326
【0084】
以下の表15に第4実施例の条件式対応値を示す。
【0085】
【表15】
(条件式対応値)
Yo=5.7
f3N=-14.044
f3=+25.445
(1)D3P/ft=0.071
(2)Yo/(Bfw−Rlast)=0.143
(3)Δ4/(ft・fw)1/2=0.878
(4)|f3N|/ft=0.203
(5)|r31|/f3=1.067
(6)(r21+r22)/(r21−r22)=−0.108
【0086】
図10(a)〜図10(c)は本発明の第4実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広角端状態(f=9.17)、中間焦点距離状態(f=26.98)、望遠端状態(f=69.07)における諸収差図を示す。コマ収差図は、像高Y=0,1.425,2.85,3.99,5.70でのコマ収差を表し、Aは各々の半画角をそれぞれ示す。
【0087】
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
【0088】
(第5実施例)
図11は、本発明の第5実施例によるズームレンズ構成図を示しており、第1レンズ群G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合正レンズL11,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL12で構成され、第2レンズ群G2は像側に凹面を向けた両凹形状の負レンズL21,物体側に凹面を向けた両凹形状の負レンズL22,両凸形状の正レンズL23で構成され、第3レンズ群G3は両凸形状の正レンズL31,物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL32,両凹形状の負レンズL33で構成され、第4レンズ群G4は両凹形状の負レンズL41,両凸形状の正レンズL42で構成され、第5レンズ群が物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズL5で構成される。
【0089】
本第5実施例では、開口絞りSが第3レンズ群G3の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第3レンズ群G3と一緒に移動する。
第5レンズ群G5の像側にはローパスフィルタLFと保護ガラスGFとが配置される。
【0090】
以下の表16に、本発明の第5実施例の諸元値を掲げる。
【0091】
【表16】
【0092】
第6面,第21面の各レンズ面は非球面であり、非球面係数を表17に示す。
【0093】
【表17】
【0094】
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下の表18に示す。
【0095】
【表18】
(可変間隔表)
f 9.3600 27.0000 69.0005
D5 2.0541 14.0490 25.1345
D11 28.6709 11.4789 0.3000
D18 4.0976 1.2027 1.0056
D22 5.7348 17.9430 21.8822
BF 1.0000 1.0000 1.0000
【0096】
以下の表19に第5実施例の条件式対応値を示す。
【0097】
【表19】
(条件式対応値)
Yo=5.7
f3N=-12.004
f3=+35.986
(1)D3P/ft=0.051
(2)Yo/(Bfw−Rlast)=0.172
(3)Δ4/(ft・fw)1/2=0.635
(4)|f3N|/ft=0.174
(5)|r31|/f3=0.472
(6)(r21+r22)/(r21−r22)=−0.510
【0098】
図12(a)〜図12(c)は本発明の第5実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、それぞれ広角端状態(f=9.36)、中間焦点距離状態(f=27.00)、望遠端状態(f=69.00)における諸収差図を示す。コマ収差図は、像高Y=0,1.425,2.85,3.99,5.70でのコマ収差を表し、Aは各々の半画角をそれぞれ示す。
【0099】
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
【0100】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、広角端状態でのレンズ全長が比較的短くレンズ全長の変化が少ないズームレンズが達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例乃至第3実施例による可変焦点距離レンズ系の屈折力配置図。
【図2】本発明の第4実施例乃至第5実施例による可変焦点距離レンズ系の屈折力配置図。
【図3】本発明の第1実施例によるズームレンズの構成を示す断面図。
【図4】(a)第1実施例の広角端状態における収差図を、(b)第1実施例の中間焦点距離状態における収差図を、(c)第1実施例の望遠端状態における収差図をそれぞれ示す。
【図5】本発明の第2実施例によるズームレンズの構成を示す断面図
【図6】(a)第2実施例の広角端状態における収差図を、(b)第2実施例の中間焦点距離状態における収差図を、(c)第2実施例の望遠端状態における収差図をそれぞれ示す。
【図7】本発明の第3実施例によるズームレンズの構成を示す断面図
【図8】(a)第3実施例の広角端状態における収差図を、(b)第3実施例の中間焦点距離状態における収差図を、(c)第3実施例の望遠端状態における収差図をそれぞれ示す。
【図9】本発明の第4実施例によるズームレンズの構成を示す断面図
【図10】(a)第4実施例の広角端状態における収差図を、(b)第4実施例の中間焦点距離状態における収差図を、(c)第4実施例の望遠端状態における収差図をそれぞれ示す。
【図11】本発明の第5実施例によるズームレンズの構成を示す断面図
【図12】(a)第5実施例の広角端状態における収差図を、(b)第5実施例の中間焦点距離状態における収差図を、(c)第5実施例の望遠端状態における収差図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
S 開口絞り
LF ローパスフィルタ
GF 保護ガラス
I 像面
W 広角端状態
T 望遠端状態
Claims (3)
- 物体側より順に、正屈折力を有する第1レンズ群、負屈折力を有する第2レンズ群、正屈折力を有する第3レンズ群、正屈折力を有する第4レンズ群とを有し、
広角端状態より望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との間隔が減少し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも前記第1レンズ群及び前記第4レンズ群が物体側に移動して、
前記第2レンズ群は物体側より順に、像側に凹面を向けた第1負レンズ、物体側に凹面を向けた第2負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの3つのレンズを有し、
前記第3レンズ群は物体側より順に、第1正レンズ、第2正レンズ、負レンズの3枚のレンズで構成され、
前記第4レンズ群は,前記第4レンズ群中で最も像側から物体側へ向かって順に正レンズと負レンズとを有して、
以下の条件式(1)乃至(3)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(1)0.025≦D3P/ft<0.100
(2)0.10<Yo/(Bfw−Rlast)<0.25 (Rlast<0)
(3)0.4<Δ4/(ft・fw)1/2<1.0
但し、
D3P:前記第3レンズ群中に配置される前記第2正レンズの中心厚、
ft:望遠端状態における焦点距離、
Yo:画面対角長の半分、
Rlast:前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径、
Bfw:広角端状態における前記第4レンズ群の最も像側のレンズ面から像面までの距離、
Δ4:広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化した際の前記第4レンズ群の移動量で物体側への移動量をプラスとする、
fw:広角端状態における焦点距離。 - 請求項1に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式(4)と(5)のうち、少なくともいずれか一方を満足することを特徴とするズームレンズ。
(4)0.1<|f3N|/ft<0.7
(5)0.2<|r31|/f3<2.0
但し、
f3N:前記第3レンズ群中に配置される前記負レンズの焦点距離、
ft:望遠端状態における焦点距離、
r31:前記第3レンズ群中に配置される前記負レンズの物体側レンズ面の曲率半径、
f3:前記第3レンズ群の焦点距離。 - 請求項1または請求項2に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式(6)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(6)−0.7<(r21+r22)/(r21−r22)<0
但し、
r21:前記第2レンズ群中に配置される前記第1負レンズの像側レンズ面の曲率半径、
r22:前記第2レンズ群中に配置される前記第2負レンズの物体側レンズ面の曲率半径。
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