JP4065123B2 - 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、デジタルスチルカメラに使用される3群構成のズームレンズに関し、特に、量産性に優れ、低コストであることを特徴とする小型・高性能ズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラに光電変換センサとして使用される固体撮像素子は、近年、高画素化が進み、画素サイズも非常に小さくなってきている。かかる状況下、撮影光学系についてもより小型化、高性能化が要求されている。
【0003】
斯かる小型化、高性能化の要求を満足させることを目的とした3群構成のズームレンズとしては、例えば、特開2000−89110号公報や、特開2001−66503号公報に記載されたレンズが知られている。
【0004】
特開2000−89110号公報に記載のズームレンズは、物体側から順に、ズーミング中に可動の負の屈折力の第1レンズ群と、ズーミング中に可動の正の屈折力の第2レンズ群とからなる変倍群と、正の屈折力の第3レンズ群とを有するものである。ここで、広角端から望遠端への変倍に際して第2レンズ群を物体側に移動させると共に、第1レンズ群により変倍に伴う像面変動を補正するように構成されている。また、第1レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の2枚の負レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとを有し、第1レンズ群と第2レンズ群にそれぞれ少なくとも1枚の非球面を有するものである。本公報に記載のズームレンズは、以上に説明したような構成を有することにより、小型化、高性能化を図っている。
【0005】
一方、特開2001−66503号公報に記載のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第1群と、正の屈折力の第2群と、正の屈折力の第3群とを有するものである。ここで、広角端から望遠端への変倍時に、第1群と第2群との間隔が縮まり、第2群と第3群との間隔が広がるように構成されている。また、第1群は、像面側に凹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を有する。さらに、第2群は、最も像面側に負レンズと正レンズより構成され全体として正の屈折力の接合レンズを有し、当該接合レンズより物体側のレンズ中最も像面側のレンズは、像面側のレンズ面が像面側に凹面を向けた形状とされている。本公報に記載のズームレンズも、以上に説明したような構成を有することにより、小型化、高性能化を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2000−89110号公報に記載のズームレンズは、第2レンズ群が複数の正レンズから構成されており、接合構成を採用していないことから、製造誤差感度が高く、量産に適するとは言い難いという問題があった。
【0007】
また、特開2001−66503号公報に記載のズームレンズは、レンズ枚数が多く、第1群中の負レンズの中の少なくとも1つのレンズ面、第2群中の正レンズ中の少なくとも1つのレンズ面、或いは、第3群中の正レンズの少なくとも1つのレンズ面が非球面とされており、非球面数も多いことから、コストが高くなってしまうという問題があった。
【0008】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、量産性に優れ、低コストであることを特徴とする小型・高性能の3群構成ズームレンズを提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明は、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が縮まり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が広がるように移動する3群構成のズームレンズであって、第1レンズ群は、少なくとも一方のレンズ面を非球面としたメニスカス形状の凹レンズを有し、第2レンズ群は、物体側より順に、両凸レンズ及び少なくとも一方のレンズ面を非球面とした両凹レンズからなるメニスカス形状の接合レンズと、両凸レンズとから構成され、以下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ものである。
【0010】
−12.0<(R1+R2)/(R1−R2)<−7.0 ・・・(1)
20<(νA−νB)<25 ・・・(2)
但し、R1は第2レンズ群の接合レンズにおける最も物体側のレンズ面の曲率半径、R2は第2レンズ群の接合レンズにおける最も像側のレンズ面の曲率半径、νAは第2レンズ群の接合レンズを構成する両凸レンズのアッベ数、νBは第2レンズ群の接合レンズを構成する両凹レンズのアッベ数である。
【0011】
斯かる発明によれば、第1レンズ群と第2レンズ群の間に、第2レンズ群と一体になって移動する絞りを配置し、第3レンズ群を物体側に移動させることにより、無限遠から近距離へのフォーカシング(合焦動作)を行なうように構成することが可能である。
【0012】
ここで、本発明における条件式(1)は、第2レンズ群の接合レンズにおける最も物体側のレンズ面の曲率半径R1と、最も像側のレンズ面の曲率半径R2とを規定するものであり、球面収差とコマ収差を良好に補正するための条件式である。
【0013】
すなわち、パラメータ(R1+R2)/(R1−R2)が条件式(1)の下限値を下回ると、変倍域全域で球面収差が補正不足になり、逆に上限値を上回ると望遠側で球面収差が補正過剰になり、コマ収差が急激に発生する。本発明は、前記パラメータが条件式(1)を満足するように構成し、球面収差とコマ収差を良好に補正したものである。
【0014】
また、本発明における条件式(2)は、第2レンズ群の接合レンズにおける両凸レンズのアッベ数νAと、両凹レンズのアッベ数νBとを規定するものであり、できる限り少ないレンズ枚数で色収差を良好に補正するための条件式である。
【0015】
すなわち、アッベ数の差(νA−νB)が条件式(2)の上限値および下限値によって規定される範囲を逸脱すると、軸上色収差と倍率色収差とをバランス良く補正できないことになる。本発明は、アッベ数の差(νA−νB)が条件式(2)を満足するように構成することにより、変倍時の色収差を最小に抑えるようにしたものである。
【0016】
本発明によれば、以上に説明した条件式を満足すると共に、第2レンズ群において、両凸レンズ及び少なくとも一方のレンズ面を非球面とした両凹レンズからなるメニスカス形状の接合レンズ(例えば、両凹レンズの一レンズ面を非球面とし、非球面でないレンズ面を両凸レンズと接合したレンズ)を適用したことから、製造誤差感度が低く量産性に優れると共に、比較的非球面の数を少なくできるために低コストである小型・高性能の3群構成ズームレンズを得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【0018】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図を示す。図1に示すように、本実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群L1と、正の屈折力の第2レンズ群L2と、正の屈折力の第3レンズ群L3とを有する。ここで、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2との間隔が縮まり、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間隔が広がるように構成されている。また、第1レンズ群L1は、一方のレンズ面を非球面としたメニスカス形状の凹レンズ1を有し、第2レンズ群L2は、物体側より順に、両凸レンズ2及び一方のレンズ面を非球面とした両凹レンズ3からなるメニスカス形状の接合レンズと、両凸レンズ4とから構成されている。また、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間には、第2レンズ群L2と一体になって移動する絞りSが配置され、第3レンズ群L3を物体側に移動させることにより、無限遠から近距離へのフォーカシング(合焦動作)を行なうように構成されている。さらに、第3レンズ群L3の像面側にCCD等の固体撮像素子におけるフェイスプレート又はフィルター等の光学部材Gが配置されている。
【0019】
以上の構成を有する第1の実施形態に係るズームレンズの各種パラメータの値は、以下に示す通りである。
【0020】
ここで、fはズームレンズ全系の焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角、riは物体側から順に第i番目のレンズ面の曲率半径(非球面には*を付している)、diは物体側より順に第i番目のレンズ面間隔、niとνiはそれぞれ物体側から順にレンズ材料の屈折率とアッベ数を意味する。
【0021】
また、物体側から順に第3番目のレンズ面(第1レンズ群の凹レンズにおける物体側のレンズ面)及び第10番目のレンズ面(第2レンズ群の両凹レンズにおける像面側のレンズ面)は非球面とされている。
【0022】
ここで、非球面形状は、光の進行方向を正とした光軸をx軸、光軸と垂直方向にy軸、rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、B、C、D、E、Fをそれぞれ第4、6、8、10、12次の非球面係数としたとき、次式で表される。
【0023】
従って、以下では、上記式(3)におけるK、B、C、D、E、Fの値を示し、非球面形状を特定している。
【0024】
【表1】
【0025】
なお、本実施形態においては、前述した条件式(1)におけるパラメータ(R1+R2)/(R1−R2)=(r8+r10)/(r8−r10)=−11.77となり、条件式(1)を満足している。また、条件式(2)におけるパラメータ(νA−νB)=(ν4−ν5)=23.8となり、条件式(2)を満足している。
【0026】
図2、図3及び図4は、それぞれ、本実施形態に係るズームレンズの広角端(f=5.631)、中間部(f=8.992)及び望遠端(f=15.934)における収差図であり、各図の(a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は歪曲、(d)はコマ収差をそれぞれ示す。
【0027】
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図を示す。図5に示すように、本実施形態に係るズームレンズも、第1の実施形態と同様のレンズ構成を有するが、各種パラメータの値が以下に示すものになっている点で第1の実施形態と異なる。
【0028】
【表2】
【0029】
なお、本実施形態においては、前述した条件式(1)におけるパラメータ(R1+R2)/(R1−R2)=(r8+r10)/(r8−r10)=−7.56であり、条件式(1)を満足している。また、条件式(2)におけるパラメータ(νA−νB)=(ν4−ν5)=24.6であり、条件式(2)を満足している。
【0030】
図6、図7及び図8は、それぞれ、本実施形態に係るズームレンズの広角端(f=5.508)、中間部(f=9.659)及び望遠端(f=15.587)における収差図であり、各図の(a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は歪曲、(d)はコマ収差をそれぞれ示す。
【0031】
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図を示す。図9に示すように、本実施形態に係るズームレンズも、第1の実施形態と同様のレンズ構成を有するが、各種パラメータの値が以下に示すものになっている点で第1の実施形態と異なる。
【0032】
【表3】
【0033】
なお、本実施形態においては、前述した条件式(1)におけるパラメータ(R1+R2)/(R1−R2)=(r8+r10)/(r8−r10)=−8.58であり、条件式(1)を満足している。また、条件式(2)におけるパラメータ(νA−νB)=(ν4−ν5)=24.6であり、条件式(2)を満足している。
【0034】
図10、図11及び図12は、それぞれ、本実施形態に係るズームレンズの広角端(f=5.456)、中間部(f=9.371)及び望遠端(f=15.439)における収差図であり、各図の(a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は歪曲、(d)はコマ収差をそれぞれ示す。
【0035】
(第4の実施形態)
図13は、第4の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図を示す。図13に示すように、本実施形態に係るズームレンズも、第1の実施形態と同様のレンズ構成を有するが、各種パラメータの値が以下に示すものになっている点で第1の実施形態と異なる。
【0036】
【表4】
【0037】
なお、本実施形態においては、前述した条件式(1)におけるパラメータ(R1+R2)/(R1−R2)=(r8+r10)/(r8−r10)=−8.22であり、条件式(1)を満足している。また、条件式(2)におけるパラメータ(νA−νB)=(ν4−ν5)=21.3であり、条件式(2)を満足している。
【0038】
図14、図15及び図16は、それぞれ、本実施形態に係るズームレンズの広角端(f=5.574)、中間部(f=8.810)及び望遠端(f=15.775)における収差図であり、各図の(a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は歪曲、(d)はコマ収差をそれぞれ示す。
【0039】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係るズームレンズによれば、製造誤差感度が低く量産性に優れると共に、比較的非球面の数を少なくできるために低コストである小型・高性能の3群構成ズームレンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図
【図2】第1の実施形態に係るズームレンズの広角端における収差図
【図3】第1の実施形態に係るズームレンズの中間部における収差図
【図4】第1の実施形態に係るズームレンズの望遠端における収差図
【図5】第2の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図
【図6】第2の実施形態に係るズームレンズの広角端における収差図
【図7】第2の実施形態に係るズームレンズの中間部における収差図
【図8】第2の実施形態に係るズームレンズの望遠端における収差図
【図9】第3の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図
【図10】第3の実施形態に係るズームレンズの広角端における収差図
【図11】第3の実施形態に係るズームレンズの中間部における収差図
【図12】第3の実施形態に係るズームレンズの望遠端における収差図
【図13】第4の実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図
【図14】第4の実施形態に係るズームレンズの広角端における収差図
【図15】第4の実施形態に係るズームレンズの中間部における収差図
【図16】第4の実施形態に係るズームレンズの望遠端における収差図
【符号の説明】
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
1 凹レンズ
2 両凸レンズ
3 両凹レンズ
4 両凸レンズ
Claims (1)
- 物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が縮まり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔が広がるように移動する3群構成のズームレンズであって、前記第1レンズ群は、少なくとも一方のレンズ面を非球面としたメニスカス形状の凹レンズを有し、
前記第2レンズ群は、物体側より順に、両凸レンズ及び少なくとも一方のレンズ面を非球面とした両凹レンズからなるメニスカス形状の接合レンズと、両凸レンズとから構成され、R1を第2レンズ群の接合レンズにおける最も物体側のレンズ面の曲率半径、R2を第2レンズ群の接合レンズにおける最も像側のレンズ面の曲率半径、νAを第2レンズ群の接合レンズを構成する両凸レンズのアッベ数、νBを第2レンズ群の接合レンズを構成する両凹レンズのアッベ数としたとき、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
−12.0<(R1+R2)/(R1−R2)<−7.0 ・・・(1)
20<(νA−νB)<25 ・・・(2)
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