JP3988229B2

JP3988229B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3988229B2
Application number: JP35223897A
Authority: JP
Inventors: 敦史芝山; 元壽毛利
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: JPH11174322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平６−９４９９６号公報、特開平７−２６１０８３号公報および特開平９−２１９５０号公報等には、固体撮像素子を用いたカメラ等に適したズームレンズが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−９４９９６号公報の実施例に開示されたズームレンズでは、いずれも変倍比（ズーム比）が２倍程度と小さく不十分であった。
また、特開平７−２６１０８３号公報の実施例に開示されたズームレンズにおいても、変倍比が２．３倍程度と小さく不十分であった。
さらに、特開平９−２１９５０号公報の実施例に開示されたズームレンズにおいては、４面〜５面の非球面を導入しており、低コスト化が困難であった。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、射出瞳位置が結像面から十分遠く離れ、３倍程度の変倍比を有し、低コスト化の可能なズームレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大するように、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群がそれぞれ移動し且つ前記第３レンズ群が固定され、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズとを有し、
前記第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸に沿った距離をＬ２とし、広角端における前記第２レンズ群の最も像側の面から前記第３レンズ群の最も物体側の面までの光軸に沿った距離をＤ2Wとし、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆＷとし、望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆＴとし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、前記接合レンズの接合面の曲率半径をＲＣとし、前記接合レンズの焦点距離をｆＣとしたとき、
０．９＜Ｌ２／ｆＷ＜１．６
０．２＜Ｄ2W／ｆＴ＜０．４
２．５＜ｆ３／ｆＷ＜５
０．７＜ＲＣ／ｆＷ＜１．４
４＜ｆＣ／ｆＷ
の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【０００６】
本発明の好ましい態様によれば、前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズと、両凸レンズとを有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明では、物体側から順に負・正・正の屈折力配置を採用しているので、射出瞳位置を像面から十分遠く離すことができる。したがって、本発明のズームレンズは、固体撮像素子を用いたカメラなどに好適である。
【０００８】
以下、本発明の条件式について説明する。
本発明においては、以下の条件式（１）〜（３）を満足する。
０．９＜Ｌ２／ｆＷ＜１．６（１）
０．２＜Ｄ2W／ｆＴ＜０．４（２）
２．５＜ｆ３／ｆＷ＜５（３）
【０００９】
ここで、Ｌ２は第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸に沿った距離であり、Ｄ2Wは広角端における第２レンズ群の最も像側の面から第３レンズ群の最も物体側の面までの光軸に沿った距離（すなわち、第２レンズ群と第３レンズ群との軸上間隔）である。また、ｆＷは広角端におけるレンズ系全体の焦点距離であり、ｆＴは望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離であり、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離である。
【００１０】
条件式（１）は、良好な収差補正とズームレンズの小型化とを両立させるための条件式である。
条件式（１）の下限値を下回ると、第２レンズ群での収差補正の能力が低下し、変倍比を高めると諸収差の良好な補正が困難になってしまう。
一方、条件式（１）の上限値を上回ると、第２レンズ群が大型化し、ズームレンズ全体の小型化が困難になってしまう。
【００１１】
条件式（２）は、射出瞳位置を結像面から十分遠く離すための条件式である。
条件式（２）の下限値を下回ると、射出瞳位置を結像面から十分遠く離すことが困難になってしまう。
一方、条件式（２）の上限値を上回ると、ズームレンズ全体の小型化が困難になってしまう。
【００１２】
条件式（３）も、射出瞳位置を結像面から十分遠く離すための条件式である。
条件式（３）の上限値を上回ると、射出瞳位置を結像面から十分遠く離すことが困難になってしまう。
一方、条件式（３）の下限値を下回ると、ズームレンズ全体の小型化が困難になってしまう。
【００１３】
また、本発明においては、第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズとを有し、以下の条件式（４）および（５）を満足することが望ましい。
０．７＜ＲＣ／ｆＷ＜１．４（４）
４＜ｆＣ／ｆＷ（５）
ここで、ＲＣは第１レンズ群中の接合レンズの接合面の曲率半径であり、ｆＣは第１レンズ群中の接合レンズの焦点距離であり、ｆＷは広角端におけるレンズ系全体の焦点距離である。
【００１４】
変倍に伴う球面収差の変動および倍率色収差の変動を小さく抑えるには、第１レンズ群を少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成する必要がある。特に、第１レンズ群のレンズ室構造の簡素化および第１レンズ群内の偏芯公差の緩和を図るには、第１レンズ群を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズとから構成するのが望ましい。
【００１５】
条件式（４）は、球面収差および倍率色収差を良好に補正するための条件式である。
条件式（４）の下限値を下回ると、第１レンズ群中の接合レンズの接合面の曲率半径が小さくなりすぎて、レンズ研摩が困難になるので好ましくない。
逆に、条件式（４）の上限値を上回ると、第１レンズ群中の接合レンズの接合面の曲率半径が大きくなりすぎて、球面収差および倍率色収差を補正する効果が小さくなるので好ましくない。
【００１６】
条件式（５）は、第１レンズ群中の接合レンズの焦点距離について適切な範囲を規定している。
条件式（５）の下限値を下回ると、第１レンズ群中の偏芯公差が厳しくなりすぎるので好ましくない。
【００１７】
また、諸収差をさらに良好に補正するには、第２レンズ群を、物体側から順に、正レンズと、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズと、両凸レンズとから構成することが好ましい。
また、物体側の面の曲率半径の絶対値と像側の面との曲率半径の絶対値とがほぼ等しい１枚の両凸レンズで第３レンズ群を構成すると、レンズ組み立ての際にこの両凸レンズの表裏を間違える恐れがなくなるので好ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。そして、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増大するように、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２をそれぞれ移動させ且つ第３レンズ群Ｇ３を固定させて、広角端から望遠端への変倍を行っている。
【００１９】
〔第１実施例〕
図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
図１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ11と、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズＬ12とから構成されている。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ21と、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズＬ22と、両凸レンズＬ23とから構成されている。
【００２０】
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面の曲率半径の絶対値と像側の面の曲率半径の絶対値とが等しい両凸レンズＬ３から構成されている。
また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間には開口絞りＳが設けられ、開口絞りＳは変倍に際して第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動する。
図１は、広角端におけるレンズ配置を示しており、望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定である。
【００２１】
次の表（１）に、本発明の第１実施例の諸元の値を掲げる。表（１）の〔全体諸元〕において、ｆは焦点距離を、Ｂｆはバックフォーカスを、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角をそれぞれ表している。また、表（１）の〔レンズ諸元〕において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号を、第２カラムのｒはレンズ面の曲率半径を、第３カラムのｄはレンズ面の間隔を、第４カラムのνはアッベ数を、第５カラムのｎはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００２２】
【表１】

【００２３】
図２乃至図４は、第１実施例の諸収差図である。すなわち、図２は広角端における諸収差図であり、図３は中間焦点距離状態における諸収差図であり、図４は望遠端における諸収差図である。
各収差図において、ＦNOはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
各収差図から明らかなように、第１実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
【００２４】
〔第２実施例〕
図５は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
図５のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ11と、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズＬ12とから構成されている。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ21と、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズＬ22と、両凸レンズＬ23とから構成されている。
【００２５】
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面の曲率半径の絶対値と像側の面の曲率半径の絶対値とが等しい両凸レンズＬ３から構成されている。
また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間には開口絞りＳが設けられ、開口絞りＳは変倍に際して第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動する。
図５は、広角端におけるレンズ配置を示しており、望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定である。
【００２６】
次の表（２）に、本発明の第２実施例の諸元の値を掲げる。表（２）の〔全体諸元〕において、ｆは焦点距離を、Ｂｆはバックフォーカスを、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角をそれぞれ表している。また、表（２）の〔レンズ諸元〕において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号を、第２カラムのｒはレンズ面の曲率半径を、第３カラムのｄはレンズ面の間隔を、第４カラムのνはアッベ数を、第５カラムのｎはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００２７】
【表２】

【００２８】
図６乃至図８は、第２実施例の諸収差図である。すなわち、図６は広角端における諸収差図であり、図７は中間焦点距離状態における諸収差図であり、図８は望遠端における諸収差図である。
各収差図において、ＦNOはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
各収差図から明らかなように、第２実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
【００２９】
〔第３実施例〕
図９は、本発明の第３実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
図９のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ11と、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズＬ12とから構成されている。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ21と、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズＬ22と、両凸レンズＬ23とから構成されている。
【００３０】
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面の曲率半径の絶対値と像側の面の曲率半径の絶対値とが等しい両凸レンズＬ３から構成されている。
また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間には開口絞りＳが設けられ、開口絞りＳは変倍に際して第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動する。
図９は、広角端におけるレンズ配置を示しており、望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定である。
【００３１】
次の表（３）に、本発明の第３実施例の諸元の値を掲げる。表（３）の〔全体諸元〕において、ｆは焦点距離を、Ｂｆはバックフォーカスを、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角をそれぞれ表している。また、表（３）の〔レンズ諸元〕において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号を、第２カラムのｒはレンズ面の曲率半径を、第３カラムのｄはレンズ面の間隔を、第４カラムのνはアッベ数を、第５カラムのｎはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００３２】
【表３】

【００３３】
図１０乃至図１２は、第３実施例の諸収差図である。すなわち、図１０は広角端における諸収差図であり、図１１は中間焦点距離状態における諸収差図であり、図１２は望遠端における諸収差図である。
各収差図において、ＦNOはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
各収差図から明らかなように、第３実施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適で、射出瞳位置が結像面から十分遠く離れ、３倍程度の変倍比を有し、低コスト化の可能なズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図２】第１実施例の広角端における諸収差図である。
【図３】第１実施例の中間焦点距離状態における諸収差図である。
【図４】第１実施例の望遠端における諸収差図である。
【図５】本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】第２実施例の広角端における諸収差図である。
【図７】第２実施例の中間焦点距離状態における諸収差図である。
【図８】第２実施例の望遠端における諸収差図である。
【図９】本発明の第３実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１０】第３実施例の広角端における諸収差図である。
【図１１】第３実施例の中間焦点距離状態における諸収差図である。
【図１２】第３実施例の望遠端における諸収差図である。
【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
Ｓ開口絞り
Ｌｉ各レンズ成分

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大するように、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群がそれぞれ移動し且つ前記第３レンズ群が固定され、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズとの貼り合わせからなる接合レンズとを有し、
前記第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸に沿った距離をＬ２とし、広角端における前記第２レンズ群の最も像側の面から前記第３レンズ群の最も物体側の面までの光軸に沿った距離をＤ2Wとし、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆＷとし、望遠端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆＴとし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、前記接合レンズの接合面の曲率半径をＲＣとし、前記接合レンズの焦点距離をｆＣとしたとき、
０．９＜Ｌ２／ｆＷ＜１．６
０．２＜Ｄ2W／ｆＴ＜０．４
２．５＜ｆ３／ｆＷ＜５
０．７＜ＲＣ／ｆＷ＜１．４
４＜ｆＣ／ｆＷ
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズと、両凸レンズとを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は１枚の両凸レンズから構成され、該両凸レンズの物体側の面の曲率半径の絶対値と像側の面の曲率半径の絶対値とがほぼ等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。