JP4444416B2 - ズームレンズ - Google Patents

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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、特に広画角でしかも高変倍で全変倍範囲及び物体距離全般にわたり良好なる光学性能を有した写真用カメラやビデオカメラ、そして電子スチルカメラ等に好適な小型の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、写真用カメラやビデオカメラ等の撮影系には高変倍比でしかも全変倍範囲及び物体距離全般にわたり高コントラストで高い光学性能を有した小型のズームレンズが要求されている。
【0003】
例えば、本出願人は特開平6−27377号公報において、小型化と広角化を両立させたズームレンズの1つとして、物体側から順に正の屈折力を有する第1群、負の屈折力を有し移動群である第2群、固定の絞り、正の屈折力を有する第3群を有するズームレンズを提案している。
【0004】
この他全体として5つのレンズ群を有し、このうち複数のレンズ群を移動させ、高変倍化を図ったズームレンズが種々と提案されている。
【0005】
例えば、特開昭57−2014号公報や特開昭60−39613号公報、そして特開平5−119260号公報等では、物体側より順に正,負,正,負、そして正の屈折力の5つのレンズ群を有した広画角で高変倍比のズームレンズが提案されている。
【0006】
又、特開平4−70708号公報では、物体側より順に正,負,正,正、そして負の屈折力の5つのレンズ群より成る広画角のズームレンズが提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般に3以上の複数のレンズ群より成るズームレンズは高変倍化を図りつつ、レンズ系全体の小型化が容易である。しかしながら、このようなズームレンズにおいて、レンズ系全体の小型化を図りつつ全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から近距離物体にわたる物体距離全般にわたり、高い光学性能を維持するにはレンズ系を構成する各レンズ群の光学的諸定数を適切に設定することが重要となってくる。
【0008】
例えば変倍に伴う各レンズ群の移動条件や各レンズ群の屈折力、そして変倍作用をするレンズ群のレンズ構成、そしてフォーカスを行う為のレンズ群の選定及びそのレンズ構成等を適切に設定しないと変倍及びフォーカスの際に諸収差の発生が増大し、良好なる画質の映像を得るのが難しくなってくる。
【0009】
本発明は複数のレンズ群を有し、変倍に伴う所定のレンズ群の移動条件や各レンズ群の屈折力、そしてレンズ構成等を適切に設定することによりレンズ構成の簡素化を図りつつ、全変倍範囲にわたり、又高い光学性能を有するレンズ全長の短い小型ズームレンズの提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、変倍に際して絞りと一体的に移動する正または負の屈折力の第3群、正の屈折力の第4群、正の屈折力の第5群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1群と前記第2群の間隔が増加し、前記第2群と前記第3群の間隔が減少し、前記第3群と前記第4群の間隔が減少するように前記第2群と前記第4群が移動し、前記第3群は単レンズより構成され、前記第3群の屈折力をφ3、広角端における全系の屈折力をφW、前記第3群の単レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々R8,R9とするとき、
|φ3/φW|<0.1
−0.3<(R8−R9)/(R8+R9)<0
の条件式を満足することを特徴としている。
【0011】
請求項2の発明は請求項1の発明において、前記第3群変倍に際して移動することを特徴としている。
【0012】
請求項3の発明は請求項1または2の発明において、前記第3群の単レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズであることを特徴としている。
【0013】
請求項4の発明は請求項1または2の発明において、前記第3群の単レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズであることを特徴としている。
【0014】
請求項5の発明は請求項1乃至4のいずれか1項の発明において、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第4群と前記第5群の間隔が増大することを特徴としている。
【0015】
請求項6の発明は請求項5の発明において、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1群と前記第5群は物体側に凹状の軌跡を描いて移動し、前記第2群は像面側へ移動し、前記第3群と前記第4群は物体側へ移動することを特徴としている。
【0016】
請求項7の発明のカメラは、請求項1乃至のいずれかに記載のズームレンズを有することを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の数値実施例1のレンズ断面図、図2〜図4は本発明の数値実施例1の広角端,中間,望遠端の収差図である。図5は本発明の数値実施例2のレンズ断面図、図6〜図8は本発明の数値実施例2の広角端,中間,望遠端の収差図である。図9は本発明の数値実施例3のレンズ断面図、図10〜図12は本発明の数値実施例3の広角端,中間,望遠端の収差図である。図13は本発明の数値実施例4のレンズ断面図、図14〜図16は本発明の数値実施例4の広角端,中間,望遠端の収差図である。レンズ断面図において(A),(B),(C)は各々広角端,中間,望遠端のズーム位置を示している。
【0019】
図中、L1は正の屈折力の第1群、L2は負の屈折力の第2群、L3は正又は負の屈折力の第3群、L4は正の屈折力の第4群、L5は正の屈折力の第5群、SPは絞りであり、第3群の後方に設けている。絞りSPは変倍に伴って第3群と一体的に移動している。Gは赤外カットフィルター、ローパスフィルター等のフィルターであり、ガラスブロックとして示している。IPは像面である。
【0020】
図1,図9,図13の数値実施例1,3,4では、広角端から望遠端への変倍に際して、第1群と第2群の間隔が増加し、第2群と第3群の間隔が減少し、第3群と第4群の間隔が減少し、第4群と第5群の間隔が増大するように各レンズ群を矢印の如く移動させている。具体的には、第1群は物体側に凹状の軌跡を描いて移動させ、第2群は像面側へ、第3群と第4群は各々物体側へ、第5群は像面側に凸状の軌跡を描いて移動させている。
【0021】
図5の数値実施例2は変倍に際して第1群が固定である点を除き、他の数値実施例と同じである。尚、絞りSPは第3群と一体的に移動させているが、独立に移動させても良い。
【0022】
本発明では広角端から望遠端への変倍に際して第1群と第2群との間隔が増大するようにして変倍を効果的に行い、高い変倍比を容易に得ている。又、フォーカスは第1群又は第5群を移動させて行っている。
【0023】
数値実施例1〜4では、このように変倍の際に所定のレンズ群を移動させることにより複数のレンズ群に変倍をバランス良く分担させ、レンズ系全体の小型化を図りつつ効率良く変倍を行うと共に、全ズーム領域での収差補正を良好に行っている。
【0024】
本発明に係るズームレンズは、以上の諸条件を満足することにより達成されるが、更に高変倍化を図りつつ、収差変動を良好に補正し、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るには次の諸条件のうちの少なくとも1つを満足させるのが良い。
【0025】
(ア-1)前記第3群の屈折力をφ3、全系の広角端での屈折力をφWとするとき、
|φ3/φW|<0.1…(1)
の条件式を満足することである。
【0026】
第3群は変倍に際して絞りと一体化して移動している。すなわち絞りのユニットに保持されている都合上、偏心精度が光学性能への影響を与えることが少ないように収差への偏心敏感度を下げておく必要がある。
【0027】
条件式(1)の範囲はその為の条件を規定するものである。この範囲を逸脱すると他のレンズ群に対する光軸合わせ精度が厳しくなり、絞りユニットに一体化する際の保持機構が難しくなる。
【0028】
尚、第3群は保持の簡素化とスペース(空間)を少なくする為に単一のレンズユニットから構成している。これらのことにより、第3群は例えば絞りユニットに加締めや接着等の簡単な結合手段によって保持可能であり、かつ第3群がない場合と殆んどかわらない程度のスペースで一群増やすことを可能としている。
【0029】
尚、更に好ましくは条件式(1)の数値範囲を、
|φ3/φW|<0.03…(1a)
の如く特定するのが良い。
【0030】
(ア-2)前記第3群は1つの第31レンズより成り、該第31レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々R8,R9とするとき、
−0.3<(R8−R9)/(R8+R9)<0…(2)
の条件式を満足することである。
【0031】
本数値実施例の場合、第3群は物体側のレンズ面が凹面形状となっているメニスカス状の負の単レンズ、又は物体側のレンズ面が凸面形状のメニスカス状の正の単レンズより成っている。
【0032】
条件式(2)はこのときの第3群のレンズ形状を特定するものである。条件式(2)の下限及び上限は適切なコマ収差補正の為の条件範囲を表わしている。この範囲を外れるとコマ収差の補正が難しくなってくる。
【0033】
尚、更に好ましくは条件式(2)の数値範囲を
−0.15<(R8−R9)/(R8+R9)<0…(2a)
の如く設定するのが良い。
【0034】
(ア-3)前記第3群は変倍に際して移動していることである。
【0035】
(ア-4)前記第3群は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズより成っていることである。
【0036】
(ア-5)前記第3群は物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成っていることである。
【0037】
(ア-6)第1群を物体側に凸面を向けた1つの正レンズより構成し、第2群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成し、第3群をメニスカス状の正レンズ又はメニスカス状の負レンズより構成し、第4群を両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹面の負レンズとを接合した接合レンズ、そして正レンズより構成し、第5群を物体側に凸面を向けた正レンズより構成している。
【0038】
これによれば、レンズ全長の短縮化を図りつつ、全変倍範囲にわたり高い光学性能を容易に得ることができる。
【0039】
次に本発明の数値実施例を示す。各数値実施例においてriは物体側より順に第i番目の面の曲率半径、diは物体側より順に第i番目の面と第(i+1)番目の面の間隔、niとνiは各々物体側より順に第i番目の光学部材のガラスの屈折率とアッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表−1に示す。
【0040】
非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半径、K,B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき、
【0041】
【数1】
Figure 0004444416
【0042】
なる式で表している。又「D−0X」は「×10-X」を意味している。
【0043】
Figure 0004444416
【0044】
【表1】
Figure 0004444416
【0045】
Figure 0004444416
【0046】
【表2】
Figure 0004444416
【0047】
Figure 0004444416
【0048】
【表3】
Figure 0004444416
【0049】
Figure 0004444416
【0050】
【表4】
Figure 0004444416
【0051】
Figure 0004444416
【0052】
【表5】
Figure 0004444416
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、複数のレンズ群を有し、変倍に伴う所定のレンズ群の移動条件や各レンズ群の屈折力、そしてレンズ構成等を適切に設定することによりレンズ構成の簡素化を図りつつ、全変倍範囲にわたり、又高い光学性能を有するレンズ全長の短い小型ズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の数値実施例1のレンズ断面図
【図2】 本発明の数値実施例1の広角端の収差図
【図3】 本発明の数値実施例1の中間の収差図
【図4】 本発明の数値実施例1の望遠端の収差図
【図5】 本発明の数値実施例2のレンズ断面図
【図6】 本発明の数値実施例2の広角端の収差図
【図7】 本発明の数値実施例2の中間の収差図
【図8】 本発明の数値実施例2の望遠端の収差図
【図9】 本発明の数値実施例3のレンズ断面図
【図10】 本発明の数値実施例3の広角端の収差図
【図11】 本発明の数値実施例3の中間の収差図
【図12】 本発明の数値実施例3の望遠端の収差図
【図13】 本発明の数値実施例4のレンズ断面図
【図14】 本発明の数値実施例4の広角端の収差図
【図15】 本発明の数値実施例4の中間の収差図
【図16】 本発明の数値実施例4の望遠端の収差図
【符号の説明】
L1 第1群
L2 第2群
L3 第3群
L4 第4群
L5 第5群
G ガラスブロック
SP 絞り
IP 像面
d d線
g g線
ΔS サジタル像面
ΔM メリディオナル像面

Claims (7)

  1. 物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、変倍に際して絞りと一体的に移動する正または負の屈折力の第3群、正の屈折力の第4群、正の屈折力の第5群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1群と前記第2群の間隔が増加し、前記第2群と前記第3群の間隔が減少し、前記第3群と前記第4群の間隔が減少するように前記第2群と前記第4群が移動し、前記第3群は単レンズより構成され、前記第3群の屈折力をφ3、広角端における全系の屈折力をφW、前記第3群の単レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々R8,R9とするとき、
    |φ3/φW|<0.1
    −0.3<(R8−R9)/(R8+R9)<0
    の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第3群変倍に際して移動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. 前記第3群の単レンズは、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズである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。
  4. 前記第3群の単レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズである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。
  5. 広角端から望遠端への変倍に際して、前記第4群と前記第5群の間隔が増大することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のズームレンズ。
  6. 広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1群と前記第5群は物体側に凹状の軌跡を描いて移動し、前記第2群は像面側へ移動し、前記第3群と前記第4群は物体側へ移動することを特徴とする請求項に記載のズームレンズ。
  7. 請求項1乃至のいずれかに記載のズームレンズを有することを特徴とするカメラ。
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