JP4098586B2 - 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、カメラの撮影レンズに好適で、超広角領域をカバーする2群ズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コンパクトカメラ用の変倍比2倍程度のズームレンズは、一眼レフカメラ用のズームレンズと異なり、バックフォーカスを大きくとる必要のないことから、レンズ構成を物体側から順に、正の第1レンズ群と負の第2レンズ群から成る2群構成として全長及びバックフォーカスを短くすることができる。また、第1レンズの物体側の面を凹面にすることにより、レンズ径を小さく抑えたまま広画角が得られることが知られている。このようなレンズ構成を用いることにより、小型化と広画角化を両立している。(例えば、特許文献1, 2, 3参照)
【0003】
【特許文献1】
特開平6−82696号公報
【特許文献2】
特開2001−343586号公報
【特許文献3】
特許3264067号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレンズはいずれも広角側の全画角が75°程度であり、より広角なレンズに対応しようとすると周辺光量、歪曲収差をはじめとする諸収差が満足に補正できなかった。
【0005】
本発明は、全画角80°以上で諸収差が充分に補正された小型ズームレンズを得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、物体側から順に、正の屈折力を持つ第1レンズ群と、負の屈折力を持つ第2レンズ群から成り、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群を物体側に移動させつつ各々の間隔を減少させることにより広角端から望遠端への変倍を行うものであり、前記第1レンズ群は物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けた第1レンズ、正の屈折力を有する第2レンズ、負の屈折力をもつ第3レンズ、正の屈折力をもつ第4レンズから成り、下記の条件式を満足することを特徴とするものである。
(1)−2.7<fs/f1<−1.7
(2)−1.1<f1/f2<−0.9
fs:広角端での全系の焦点距離
f1:第1レンズの焦点距離
f2:第2レンズの焦点距離
【0007】
請求項2に記載のズームレンズは、下記条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のものである。
(3)1.0<r1/f1<3.0
r1:前記第1レンズの物体側曲率半径
【0008】
請求項3に記載のズームレンズは、前記第2レンズの両面が凸面であり、少なくともその1面が非球面であるガラスレンズであることを特徴とする請求項1に記載のものである。
【0009】
請求項4に記載のズームレンズは、前記第3レンズと第4レンズが接合レンズであることを特徴とする請求項1に記載のものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズは最も被写体側のレンズ面から焦点面までの全長を短くするため、正の第1レンズ群と負の第2レンズ群から成るテレフォトタイプとなっており、広角端から望遠端にズーミングする際には、第1レンズ群と第2レンズ群を物体側に移動しつつ各々の間隔を減少させる。
【0011】
本発明において、第1レンズ群は物体側から順に、負の屈折力をもつ第1レンズ、正の屈折力をもち非球面を有する第2レンズ、負の屈折力をもつ第3レンズ、正の屈折力をもつ第4レンズで構成されている。広角端の画角を大きくすると、第1レンズの有効径が大きくなりやすいが、第1レンズの物体側を凹面とすることにより、レンズ径を小さく保ちつつ画角を大きくすることができる、しかし、物体側に凸面を向けた場合に比べ、軸外光が画面周辺部にいくにつれて屈折角が大きくなり、コマ収差、非点収差が増大する。そのため下記条件式(1)を満たすように第1レンズを設定することにより、仕様と性能のバランスをとることができる。
(1)−2.7<fs/f1<−1.7
条件式(1)は第1レンズのパワーに関する条件である。(1)式の上限を超える場合には、レンズパワーの不足により負の像面湾曲、正の歪曲が増加する。また、絞り面に入射する大画角の主光線の光軸に対する角度が大きくなり、小絞り時に絞りの厚みによるケラレが生じる。下限を下回る場合にはレンズのパワー過多のため、他のレンズでの収差補正が困難となり、また製造誤差の影響も受け易くなってしまう。ここでfsは広角端での全系の焦点距離、f1は第1レンズの焦点距離である。
【0012】
さらに、下記条件式(2)を満たすように第2レンズを設定することにより、諸収差を適切に補正することが可能である。
(2)−1.1<f1/f2<−0.9
条件式(2)は第1レンズと第2レンズのパワーバランスの条件である。本発明のズームレンズは広画角を得るために第1レンズのパワーを高く設定している。その第1レンズで発生する収差を補正するため、条件式(2)を満たす必要がある。(2)式の上限を超える場合には、第2レンズが第1レンズに比べパワー不足となり、第1レンズで発生した収差を補正することが困難となる。また下限を下回る場合には第2レンズのパワーが過多となり、第3レンズ, 第4レンズとの収差のバランスをとるのが困難となる。
【0013】
条件式(3)は第1レンズの物体側曲率半径に関する条件である。
(3)1.0<r1/f1<3.0
(3)式の上限を超えると曲率半径が大きくなり、広角端での周辺光量を確保するためにはレンズ径が大きくなってしまう。下限を超えると曲率半径が過小となり、コマ収差、非点収差が増大してしまい、第2レンズでの補正が困難となる。また大画角の光束の内、入射瞳上で光軸から離れた側を通る光線の絞り面での光線高が過大となり、絞り面での光束密度が低下するため小絞り時の周辺光量が低下する。
【0014】
上記第2レンズは主に球面収差、コマ収差補正のため非球面を用いるが、強いいパワーを必要とするためプラスチック非球面では曲率半径が過小となってしまう。その結果、諸収差や製造誤差感度の増大を招くため、高い屈折率、望ましくは1.6以上の屈折率を有するガラス非球面を使用することが望ましい。またプラスチックレンズでは温湿度の変化による焦点移動を押さえることが困難である。
【0015】
更に望ましくは条件式(4)を満たすと良い。
(4)N1>N2
ここでN1, N2はそれぞれ第1レンズ、第2レンズの屈折率である。(4)式の範囲を外れるとペッツバール和が過小となり、非点格差を小さくすると像面湾曲が補正過剰となる。
【0016】
第3レンズと第4レンズは接合レンズから成ることが望ましく、接合レンズとすることで、製造誤差を厳しくすることなく色収差, 球面収差, コマ収差を補正できる。
【0017】
更に第3レンズ、第4レンズにおいて条件式(5), (6)を満たすと良い。
(5)ν3 <ν4
(6)N3 >N4
ここでν3 , ν4 はそれぞれ第3レンズ、第4レンズのアッベ数であり、N3 、N4 はそれぞれ第3レンズ、第4レンズの屈折率である。(5)式の範囲を外れると軸上色収差の補正が困難となる。また(6)式の範囲を外れると球面収差の補正が困難となる。
【0018】
第2レンズ群は物体側から正の第5レンズと負の第6レンズから成る。広角端の画角を大きくすると、第1レンズ同様、最も像側に位置する負レンズの有効径が大きくなりやすい。そのため、負レンズの物体側に、軸外で正のパワーが強くなるような非球面の正レンズを入れ、負レンズへの入射高を下げることにより、レンズ径を抑えつつ周辺光量を得ている。第5レンズのアッベ数は40以上であることが望ましい。40未満の場合はワイド側の倍率色収差を補正するのが困難となる。このレンズは屈折力が小さいのでプラスチックを用いることが可能である。
【0019】
【実施例1】
表1に実施例1の各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各 レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における屈折率Nおよびアッベ数νの値を示す。なお、表中の面番号は物体側からの順番を表すものである、*については後述する。また図1にレンズの断面図、図2に広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収差をそれぞれ示す。
【0020】
【表1】
【0021】
表1においてD7はズームによって変化する値を意味する。表2に広角端をW、中間焦点距離をM、望遠端をTとしたときのD7、焦点距離f、FナンバーF、バックフォーカスFB、半画角ωを示す。
【0022】
【表2】
【0023】
表1において、面番号の左側に*が記されている面は、非球面であることを意味する。その形状は面の頂点を原点、光軸方向をX 軸とした直交座標系において、下記式で表される。この非球面の各定数を表3に示す。表中の「E+i 」は「×10i 」を「E-i 」は「×10-i」を表している。
【0024】
【数式1】
【0025】
【表3】
【0026】
絞りの位置は任意であるが、小絞り時の周辺光量を確保するためには第4面と第5面の間に置くのが望ましい。
【0027】
また、本実施例では広角端のF値を4.5としてあるが、図2の右側に示したように広角端で更に大口径としても周辺光量を除く諸収差は良好に補正されているため、周辺光量が気にならない夜景撮影などではF2.95程度の絞り値で使用することも可能である。特に画面周辺での非点格差、コマ収差が良好に補正されているため背景の明るい点光源も形が崩れず描写することが出来る。
【0028】
夜景を背景に人物撮影を行う際は、シャッターの開口途中、F4.5の位置でフラッシュを発光し、その後F2.95まで開くことにより背景はF2.95の明るさで露光されながらフラッシュは周辺光量の充分なF4.5で発光されるため、被写体、背景ともに良好な描写を得ることが出来る。
【0029】
【実施例2】
実施例2のズームレンズは実施例1と略同様の構成とされている。表4に実施例2の各レンズ面の数値を示す。表5に各ズーム段でのデータ、表6に非球面係数を示す。また図1にレンズの断面図、図3に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【0030】
【表4】
【0031】
【表5】
【0032】
【表6】
【0033】
【実施例3】
実施例3のズームレンズも実施例1と略同様の構成とされている。表7に実施例3の各レンズ面の数値を示す。表8に各ズーム段でのデータ、表9に非球面係数を示す。また図1にレンズの断面図、図4に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【0034】
【表7】
【0035】
【表8】
【0036】
【表9】
【0037】
【実施例4】
実施例4のズームレンズも実施例1と略同様の構成とされている。表10に実施例4の各レンズ面の数値を示す。表11に各ズーム段でのデータ、表12に非球面係数を示す。また図1にレンズの断面図、図5に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【0038】
【表10】
【0039】
【表11】
【0040】
【表12】
【0041】
【実施例5】
実施例5のズームレンズも実施例1と略同様の構成とされている。表13に実施例5の各レンズ面の数値を示す。表14に各ズーム段でのデータ、表15に非球面係数を示す。また図1にレンズの断面図、図6に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【0042】
【表13】
【0043】
【表14】
【0044】
【表15】
【0045】
【実施例6】
実施例6のズームレンズも実施例1と略同様の構成とされている。表16に実施例6の各レンズ面の数値を示す。表17に各ズーム段でのデータ、表18に非球面係数を示す。また図1にレンズの断面図、図7に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【0046】
【表16】
【0047】
【表17】
【0048】
【表18】
【0049】
表19に各実施例の条件式の値を示す。
【0050】
【表19】
【0051】
なお、本発明のコンパクトな広角ズームレンズは上記実施例のものに限られるものではなく、各レンズの形状、材質および非球面係数等を適宜選択し得る。
【0052】
【発明の効果】
以上のように、本発明を用いることで、コンパクトでありながら、広角端の全画角が80°以上ある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】本発明のズームレンズの実施例を示すレンズ断面図である。
【図2】実施例1の収差図である。
【図3】実施例2の収差図である。
【図4】実施例3の収差図である。
【図5】実施例4の収差図である。
【図6】実施例5の収差図である。
【図7】実施例6の収差図である。
【符号の説明】
Wide:広角端 r i :第i 面の近似区曲率半径
Middle:中間焦点距離 G i :第i レンズ
Tele:望遠端 I :第1レンズ群
d:d線の球面収差 II:第2レンズ群
g:g線の球面収差
S:サジタル像面
M:メリディオナル像面
F:F値
ω:半画角
Claims (4)
- 物体側から順に、正の屈折力を持つ第1レンズ群と、負の屈折力を持つ第2レンズ群から成り、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群を物体側に移動させつつ各々の間隔を減少させることにより広角端から望遠端への変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群は物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けた第1レンズ、正の屈折力を有する第2レンズ、負の屈折力をもつ第3レンズ、正の屈折力をもつ第4レンズから成り、下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
(1)−2.7<fs/f1<−1.7
(2)−1.1<f1/f2<−0.9
fs:広角端での全系の焦点距離
f1:第1レンズの焦点距離
f2:第2レンズの焦点距離 - 下記条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
(3)1.0<r1/f1<3.0
r1:前記第1レンズの物体側曲率半径 - 前記第2レンズは両面が凸面であり、少なくとも1面が非球面であるガラスレンズであ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レンズと第4レンズは接合レンズであることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
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