JP4624776B2

JP4624776B2 - ３群ズームレンズ

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Publication number: JP4624776B2
Application number: JP2004380436A
Authority: JP
Inventors: 領子富岡
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: US20060193060A1; CN1800901A; CN100356226C; US7177100B2; JP2006184763A

Description

本発明は、３倍程度の変倍比を有し、広画角で小型な３群ズームレンズに関する。

従来、各種カメラのズームレンズとして、コンパクト化を図り、かつ収差補正を良好に補正することができる３群ズームレンズが広く用いられている。

ところで、近年急速に普及しつつあるデジタルカメラやビデオカメラにおいては、一般のカメラに用いられるものと同様に、レンズの小型化、高画質化、および低ディストーション化が望まれている。

また、デジタルカメラやビデオカメラにおいては、オートフォーカスが主流となっており、フォーカシングの高速化が望まれている。そのため、ズームレンズのフォーカシング方式としては、レンズ重量を軽くでき、なおかつカメラ本体側にレンズが近く駆動操作が容易な、インナーフォーカス式やリアーフォーカス式のものが頻繁に使用されている。このようなズームレンズでは、レンズの小型化、高画質化、および低ディストーション化を図るという観点から、２群構成とするよりも３群構成とすることが望ましい。

このような３群ズームレンズとして、リアーフォーカス方式を採用し、フォーカシングの高速化および小型化を図ったものや（例えば特許文献１参照）、広角化を図ったもの（例えば特許文献２参照）が知られている。

特開２００３−１４００４１号公報特開２００３−１０７３４８号公報

しかしながら、近年、光学系の小型化・高性能化に加え、より広画角なズームレンズへの要求も高まっている。
この点、前記特許文献１に記載されたズームレンズは、小型化を図るため第１レンズ群を２枚構成としたため、広角端の画角が６５度程度となっており、十分な広角化がなされていない。

また、前記特許文献２に記載されたズームレンズは、広角端の画角が７７度程度と広角ではあるが、第２レンズ群が５枚構成となっているため、十分な小型化がなされていない。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、３倍程度の変倍比を有し、沈胴時の光学系の全長が小さくコンパクトであるにもかかわらず、広画角かつ高画質で諸収差を良好に補正することが可能な３群ズームレンズを提供することを目的とする。

＜特徴点＞
本発明の３群ズームレンズは、上述した目的を達成するため、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および正の屈折力を有する第３レンズ群が配設されてなるとともに、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行う３群ズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズ、および正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第３レンズが配設されてなり、
前記第２レンズ群は、物体側より順に、両凸形状の第４レンズ、両凹形状の第５レンズ、および物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第６レンズが配設されてなるとともに、該第４レンズと該第５レンズとは互いにレンズ面が接合された接合レンズとされ、
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズからなり、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群は各々、少なくとも１面の非球面を有しており、
以下の条件式（２）〜（６）を満足することを特徴とするものである。
N _ｄ１，２＞１．８・・・（２）
N _ｄ３＞１．８５・・・（３）
ν _ｄ１，２＞４０・・・（４）
ν _ｄ３＜２１・・・（５）
４＜ｆ _３／ｆ _ｗ＜５・・・（６）
ただし、
N _ｄ１，２：第１レンズおよび第２レンズのｄ線における屈折率の平均値
ν _ｄ１，２：第１レンズおよび第２レンズのｄ線におけるアッベ数の平均値
N _ｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率
ν _ｄ３：第３レンズのｄ線におけるアッベ数
ｆ _３：第３レンズの焦点距離
ｆ _ｗ：広角端における全系の焦点距離

また、前記３群ズームレンズにおいて、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。

０．８＜｜ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｇ２｜＜１．１・・・（１）
ただし、
ｆ_Ｇ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_Ｇ２：第２レンズ群の焦点距離

本発明の３群ズームレンズは、上述したレンズ構成とすることにより、７枚構成でありながら、３倍程度の変倍比を有し、沈胴時の光学系の全長が小さくコンパクトであるにもかかわらず、広画角かつ高画質で諸収差を良好に補正することができる。

特に、第２レンズ群中に接合レンズ（第４レンズおよび第５レンズ）を配設することにより、第２レンズ群の厚みを薄くして、沈胴時のレンズ全長を短くすることに貢献することができる。また、第２レンズ群中の単レンズ（第６レンズ）を物体側に凹面を向けたメニスカスレンズにすることにより、良好なテレセントリック性を得ることができる。

また、上記各条件式を満足することにより、３倍程度のズーム比を維持しながら、諸収差をバランス良く補正することができる。

以下、図面に示す具体的な実施例に基づき、本発明の３群ズームレンズの実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る３群ズームレンズのレンズ構成図、図２は、本発明の実施例２に係る３群ズームレンズのレンズ構成図である。なお、図１および図２において、上段は広角端におけるレンズ構成を示し、下段は望遠端におけるレンズ構成を示し、上段と下段の間に、変倍に際する各レンズ群の動きを示してある。

＜本発明の３群ズームレンズの構成＞
本発明の実施例１および実施例２に係る３群ズームレンズは、図１および図２に示すように、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１、光量を調節する絞り３、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ_３、および赤外線フィルタ等からなるフィルタ部２が配設されている。

この３群ズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって変倍する際に、第１レンズ群Ｇ_１を第２レンズ群Ｇ_２に相対的に近づくよう移動させるとともに、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の間隔を増大させるよう移動させ、無限遠から近距離へフォーカシングする際に、第３レンズ群Ｇ_３を物体側に移動させるようになっている。このような構成からなる３群ズームレンズでは、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は撮像面１上の結像位置に結像する。

このようなレンズ群の構成とすることにより、沈胴時に第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間隔を縮めることができ、沈胴時におけるレンズ全長を短くすることができる。

また、第１レンズ群Ｇ_１は、物体側より順に、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズＬ_１、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズＬ_２、および正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第３レンズＬ_３が配設されてなる。

また、第２レンズ群Ｇ_２は、物体側より順に、両凸形状の第４レンズＬ_４、両凹形状の第５レンズＬ_５、およびが物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第６レンズＬ_６が配設されてなり、第４レンズＬ_４と第５レンズＬ_５とは互いにレンズ面が接合された接合レンズとされている。

また、第３レンズ群Ｇ_３は、１枚の正レンズ（第７レンズＬ_７）からなる。

さらに、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２は各々、少なくとも１面の非球面を有している。

各レンズ群をこのようなレンズ構成とすることにより、広角化を図るとともに、７枚構成でありながら諸収差を良好に補正することができる。特に、第２レンズ群Ｇ_２を構成する第４レンズＬ_４と第５レンズＬ_５を互いにレンズ面が接合された接合レンズとすることにより、第２レンズ群Ｇ_２の厚みを薄くして、沈胴時のレンズ全長を短くすることができる。さらに、第２レンズ群Ｇ_２を構成する第６レンズＬ_６を物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとすることにより、良好なテレセントリック性を得ることができる。

＜条件式＞
また、本発明の実施例１および実施例２に係る３群ズームレンズは、以下の条件式（１）〜（６）を満足する。

０．８＜｜ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｇ２｜＜１．１・・・（１）
N_ｄ１，２＞１．８・・・（２）
N_ｄ３＞１．８５・・・（３）
ν_ｄ１，２＞４０・・・（４）
ν_ｄ３＜２１・・・（５）
４＜ｆ_３／ｆ_ｗ＜５・・・（６）
ただし、
N_ｄ１，２：第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２のｄ線における屈折率の平均値
ν_ｄ１，２：第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２のｄ線におけるアッベ数の平均値
N_ｄ３：第３レンズＬ_３のｄ線における屈折率
ν_ｄ３：第３レンズＬ_３のｄ線におけるアッベ数
ｆ_３：第３レンズＬ_３の焦点距離
ｆ_ｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆ_Ｇ１：第１レンズ群Ｇ_１の焦点距離
ｆ_Ｇ２：第２レンズ群Ｇ_２の焦点距離。

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の焦点距離の比に関する条件式で、この条件式（１）を満足することにより、３倍程度のズーム比を維持しながら、諸収差をバランス良く補正することができる。

条件式（２）〜（５）は、第１レンズ群Ｇ_１を構成する各レンズの屈折率とアッベ数に関する条件式で、これらの条件式を満足することにより、色収差を良好に補正することができる。

条件式（６）は、第１レンズ群Ｇ_１を構成するメニスカス形状の正レンズ（第３レンズＬ_３）の屈折力に関する条件式で、この条件式において、ｆ_３／ｆ_ｗの値が上限を超えると歪曲収差の補正が困難となり、ｆ_３／ｆ_ｗの値が下限を超えると広角端での像面湾曲の補正が困難となる。

＜実施例１＞
以下、実施例１の３群ズームレンズについて具体的なデータを示す。

下記表１の上段に、実施例１の３群ズームレンズについて、各レンズ面等の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズ等の軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔；以下の表４おいて同じ）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_dおよびアッベ数ν_dを示す。なお、表１および以下の表４において、各記号に対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。

また、下記表１の下段に、実施例１の３群ズームレンズについて、広角端および望遠端における全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバ、画角２ω（度）の値を示す。

また、下記表１において面番号の左側に＊を付した面は非球面であることを表しており、各非球面は下記非球面式により表される。

下記表２に、広角端、中間位置および望遠端における、第１レンズ群Ｇ_１と絞り３との軸上面間隔および第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との軸上面間隔（ｍｍ）の値を示す。

下記表３に、上記非球面に関する離心率ＫＡおよび３次、４次、５次、６次、７次、８次、９次、１０次、１１次、１２次、１３次、１４次の各非球面係数Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ₁₀、Ａ_１１、Ａ_１２、Ａ_１３、Ａ_１４の値（ただし、第１１面および第１２面では第１０次までの値）を示す。

下記表７に、実施例１の３群ズームレンズについて、上記条件式（１）〜（６）の各値を示す。

下記表７から明らかなように、実施例１の３群ズームレンズは、上記条件式（１）〜（６）の全てを満足している。

図３は、実施例１の３群ズームレンズについて、諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図である。なお、これらの収差図において、球面収差の各収差曲線は、５８７．６ｎｍ、４６０．０ｎｍ、および６１５．０ｎｍにおける収差を示し、非点収差の各収差曲線は、サジタル像面およびタンジェンシャル像面における収差を示し、倍率色収差の各収差曲線は、４６０．０ｎｍ、および６１５．０ｎｍにおける収差を示す（図４において同じ）。

図３から明らかなように、実施例１の３群ズームレンズは、各収差を良好に補正し得る３群ズームレンズとされている。

＜実施例２＞
以下、実施例２の３群ズームレンズについて具体的なデータを示す。

なお、実施例２の３群ズームレンズは、実施例１の３群ズームレンズと異なり、変倍に際して第３レンズ群Ｇ_３も移動する構成となっている。

下記表２の上段に、実施例２の３群ズームレンズについて、各レンズ面等の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズ等の軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_dおよびアッベ数ν_dを示す。

また、下記表４の下段に、実施例２の３群ズームレンズについて、広角端および望遠端における全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバ、画角２ω（度）の値を示す。

また、下記表４において面番号の左側に＊を付した面は非球面であることを表しており、各非球面は前記非球面式により表される。

下記表５に、広角端、中間位置および望遠端における、第１レンズ群Ｇ_１と絞り３との軸上面間隔、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との軸上面間隔、および第３レンズ群Ｇ_３とフィルタ部２の軸上面間隔（ｍｍ）の値を示す。

下記表６に、上記非球面に関する離心率ＫＡおよび３次、４次、５次、６次、７次、８次、９次、１０次、１１次、１２次、１３次、１４次、１５次、１６次の各非球面係数Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ₁₀、Ａ_１１、Ａ_１２、Ａ_１３、Ａ_１４、Ａ_１５、Ａ_１６の値（ただし、第１１面および第１２面では第１０次までの値）を示す。

下記表７に、実施例２の３群ズームレンズについて、上記条件式（１）〜（６）の各値を示す。

下記表７から明らかなように、実施例２の３群ズームレンズは、上記条件式（１）〜（６）の全てを満足している。

図４は、実施例２の３群ズームレンズについて、諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図である。

図４から明らかなように、実施例２の３群ズームレンズは、各収差を良好に補正し得る３群ズームレンズとされている。

本発明の実施例１に係る３群ズームレンズのレンズ構成図本発明の実施例２に係る３群ズームレンズのレンズ構成図本発明の実施例１の３群ズームレンズについて、諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図本発明の実施例２の３群ズームレンズについて、諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図

符号の説明

１撮像面
２フィルタ部
３絞り
Ｌ_１〜Ｌ_７レンズ

Claims

物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および正の屈折力を有する第３レンズ群が配設されてなるとともに、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行う３群ズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２レンズ、および正の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第３レンズが配設されてなり、
前記第２レンズ群は、物体側より順に、両凸形状の第４レンズ、両凹形状の第５レンズ、および物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第６レンズが配設されてなるとともに、該第４レンズと該第５レンズとは互いにレンズ面が接合された接合レンズとされ、
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズからなり、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群は各々、少なくとも１面の非球面を有しており、
以下の条件式（２）〜（６）を満足することを特徴とする３群ズームレンズ。
N _ｄ１，２＞１．８・・・（２）
N _ｄ３＞１．８５・・・（３）
ν _ｄ１，２＞４０・・・（４）
ν _ｄ３＜２１・・・（５）
４＜ｆ _３／ｆ _ｗ＜５・・・（６）
ただし、
N _ｄ１，２：第１レンズおよび第２レンズのｄ線における屈折率の平均値
ν _ｄ１，２：第１レンズおよび第２レンズのｄ線におけるアッベ数の平均値
N _ｄ３：第３レンズのｄ線における屈折率
ν _ｄ３：第３レンズのｄ線におけるアッベ数
ｆ _３：第３レンズの焦点距離
ｆ _ｗ：広角端における全系の焦点距離
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の３群ズームレンズ。
０．８＜｜ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｇ２｜＜１．１・・・（１）
ただし、
ｆ_Ｇ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_Ｇ２：第２レンズ群の焦点距離