JP4789366B2 - ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影レンズ等に用いられるズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来ズームレンズとして物体側より順に負の屈折力の第1群、正の屈折力の第2群で構成し、互いの群間隔を変化させて変倍を行う、所謂負群先行型2群ズームレンズが広く実用化されている。
【0003】
また、本出願人による提案で特開平6−27377号公報により、3群構成以上の多群ズームレンズが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、負群先行型2群ズームレンズにおいては、各群の光軸上の位置は変倍と像面位置の制約のために相対位置が一義的に決定されてしまい、広角端から望遠端に変倍させる途中の変倍位置での光学性能を制御することができない。よって変倍途中の位置での光学性能を良くしようとすると変倍中の各群での収差変動を極力少なくする必要があり、そのため各群の屈折力をゆるくする、あるいは各群をより多くのレンズ枚数で構成するなどの方法がとられているが、このためレンズ全長が大型になり高変倍化、高性能化が困難である等の問題があった。
【0005】
また、特開平6−27377号公報では、3群構成以上の多群化により負群先行型2群ズームレンズより高変倍化、高性能化が可能であるが、さらなる小型、高性能化が課題である。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では以下の構成をもって上記課題を解決している。
【0007】
(1)本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の前群、正の屈折力の後群からなり、前群と後群の主点間隔を変化させて変倍させるズームレンズにおいて、前記前群を物体側から順に正の屈折力のFa群と負の屈折力のFb群で構成し、変倍時に前記Fa群と前記Fb群の間隔を変化させ、前記後群を物体側から順に正の屈折力のRa群と正の屈折力のRb群で構成し、変倍時に前記Ra群と前記Rb群の間隔を変化させ、広角端から望遠端への変倍に際して、レンズ全系の像面に対して前記Fa群は固定であり、前記Fb群、前記Ra群、前記Rb群は移動し、前記Fa群は凸単レンズのみからなり、前記Ra群は凸レンズと該凸レンズの像側に凹レンズを有し、前記Rb群は1枚の凸レンズを有し、前記Ra群の凹レンズの屈折率をNRaNとし、前記Rb群の凸レンズの屈折率をNRbP、前記Ra群の焦点距離をfRaとし、前記Rb群の焦点距離をfRbとするとき、
−0.05 < NRaN−NRbP < 0.13 ・・・(1)
0.59 < fRa/fRb ≦ 0.92 ・・・(5)
なる条件を満足することを特徴とする。
(2)広角端から望遠端への変倍に際して、前記Rb群は像側に移動したのち物体側へ移動し、前記Ra群は少なくとも前記Rb群が物体側へ移動するまでは物体側に移動することを特徴とする。
(3)前記Rb群は2枚の凸レンズからなり、前記Fa群の凸単レンズの屈折率をNFaPとし、前記Rb群の2枚の凸レンズのうちの1枚の凸レンズの屈折率をNRbPとするとき、
0.09 < NRbP−NFaP < 0.41 ・・・(2)
なる条件を満足することを特徴とする。
(4)広角端から望遠端への変倍に際して、絞りは像面に対して固定であることを特徴とする。
(5)広角端から望遠端への変倍に際して、絞りは前記Ra群と一体的に移動することを特徴とする。
(6)広角端におけるレンズ全系の焦点距離をfwとし、前記Fa群の焦点距離をfFaとするとき、
0.00 < fw/fFa < 0.20 ・・・(3)
なる条件を満足することを特徴とする。
(7)広角端におけるレンズ全系の焦点距離をfwとし、前記Fb群の焦点距離をfFbとするとき、
0.35 < fw/│fFb│ < 0.80 ・・・(4)
なる条件を満足することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の構成について説明する。
【0009】
本発明のズームレンズは、基本的に負群先行型2群ズームの性質を持っており後群はレンズ全系の結像作用を担う群であるがRa群を凸レンズとこの像側に凹レンズ(屈折率NRaN)を有する構成とすることにより色収差を良好に補正するとともに、Ra群をテレフォトタイプにして主点位置を物体側に位置させることによりレンズ全系のテレ側への高変倍化を可能にしている。
【0010】
また、変倍時Fa群を像面に対して固定とすることにより変倍メカ構造を簡素にすることが可能となる。また、条件式(1)の下限を超えるとRb群の凸レンズの屈折率が高くなり望遠側で像面彎曲がオーバーとなることを補正するのが困難になる。レンズ全系を小型にしようとすると各群ともパワーがきつくなるが上限を超えてRb群の凸レンズの屈折率が低くなると高次収差が発生し好ましくない。
【0011】
さらに望ましくは、下限・上限を(1a)のようにするとよい。
0.00 < NRaN−NRbP < 0.08・・・(1a)
【0012】
また、広角側でRa群とRb群を異なる方向に移動させることが望ましい。これにより、後群内で増変倍作用を持たせることができ、前群の広角端側での移動量を減ずることができ、カム構造が大型化するのを防ぐことができる。
また、Rb群の変倍中の移動軌跡を反転させることにより各群を簡易な構成にて変倍途中での光学性能変動をおさえることが可能になり、レンズ全系の小型化が可能になる。
【0013】
また、前群を凸単レンズ(屈折率NFaP)のみの構成のFa群と負のFb群に分割して前群内で変倍作用を持たせ高変倍化を可能にしている。また、Rb群を後群の一部として結像作用を補助するのと射出瞳位置を適正化する作用を良好にするために2枚の凸レンズの構成とするのが望ましい。
【0014】
また、条件式(2)を満足することが望ましい。条件式(2)の下限を超えるとFa群の屈折率が高くなり望遠側で像面がオーバーを補正するのが困難になる、また低分散の材料を選択出来なくなり色収差を良好にすることが困難になる。上限を超えてRb群の凸レンズの屈折率が高くなるとコストアップとなり好ましくない。
【0015】
さらに望ましくは、下限・上限を(2a)のようにするとよい。
0.15 < NRbP−NFaP < 0.35・・・(2a)
【0016】
また、本発明においてRa群は非球面凸レンズとこの像側に凹レンズを有する構成とすることが上記のようにテレ側への高倍化に望ましくかつ良好な収差補正に望ましい。また、変倍時絞りを像面に対して固定もしくはRa群と一体的に移動させることはメカ構造を簡素化させる上で望ましい。
【0017】
さらに本発明のズームレンズは以下の条件を満足することが望ましい。
0.00 < fw/fFa < 0.20・・・(3)
ただし、fw:広角端でのレンズ全系の焦点距離、
fFa:Fa群の焦点距離。
【0018】
条件式(3)は、Fa群の焦点距離に関するものであり、上限を越えるとFa群のパワーがきつくなり前玉径が大きくなる。下限を越えるとFa群のパワーがゆるくなりFb群の変倍作用がゆるくなりレンズ全長が長くなる。
【0019】
さらに望ましくは、条件式(3)の上限下限を以下のようにするとなおよい。
0.03 < fw/fFa < 0.17・・・(3a)
【0020】
さらに本発明のズームレンズは以下の条件を満足することが望ましい。
0.35 < fw/|fFb| < 0.80・・・(4)
ただし、fFb:Fb群の焦点距離。
【0021】
条件式(4)は、Fb群の焦点距離に関するものであり、上限を越えるとFb群のパワーがきつくなり変倍中の収差変動が大きくなり光学性能上高変倍化が困難になる。下限を越えるとFb群のパワーがゆるくなりレンズ全長が長くなり小型化が困難になる。
【0022】
さらに望ましくは、条件式(4)の上限・下限を以下のようにするとなおよい。
0.40 < fw/|fFb| < 0.60・・・(4a)
【0023】
さらに本発明のズームレンズは以下の条件を満足することが望ましい。
0.59 < fRa/fRb ≦ 0.92 ・・・(5)
ただし、fRa:Ra群の焦点距離。
fRb:Rb群の焦点距離。
【0024】
条件式(5)は、Ra群とRb群の焦点距離比に関するものであり、下限を越えるとRb群のパワーがゆるくなり変倍中の収差変動が大きくなり光学性能上高変倍化が困難になる、上限を越えるとRa群のパワーがゆるくなりレンズ全長が長くなり小型化が困難になる。
【0025】
さらに望ましくは、条件式(5)の上限・下限を以下のようにするとなおよい。
0.69 < fRa/fRb ≦ 0.92‥‥(5a)
【0026】
図1は本発明による数値実施例1のレンズ構成を示しており、レンズバックフォーカス中には像面に対して固定のフィルターを挿入してある。
【0027】
次に本発明の数値実施例および参考例を示す。各数値実施例および参考例においてωは半画角、riは物体側より第i番目の面の曲率半径(ただし0は平面を表す)、diは物体側より順にi番目のレンズ厚及び空気間隔、Niとνiは各々物体側より順に第i番目のレンズの屈折率とアッベ数である。
【0028】
非球面形状は、以下の式による。
【0029】
【数1】
【0030】
又「e−X」は「×10−x」を意味している。
Sは開口絞り、Gはガラスプレート、IPは像面である。
【0031】
【外1】
【0032】
【外2】
【0033】
【外3】
【0034】
【外4】
【0035】
いずれの数値実施例および参考例においてもRb群でのフォーカシングが可能である。また、本発明のズームレンズはFb群のみでフォーカシングしてもよいし、またはFb群とRb群を変倍位置で選択的にあるいは所定の関係をもってフォーカシングしてもよいし、レンズ全体あるいは像面上の撮像素子を移動させてフォーカシングしてもよい。
【0036】
また表1に各数値実施例および参考例における各条件式の値を示す。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で高性能な高変倍の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】 数値実施例1の光学断面図と変倍時の各群位置。
【図2】 数値実施例2の光学断面図と変倍時の各群位置。
【図3】 参考例の光学断面図と変倍時の各群位置。
【図4】 数値実施例3の光学断面図と変倍時の各群位置。
【図5】 数値実施例1の収差図。
【図6】 数値実施例2の収差図。
【図7】 参考例の収差図。
【図8】 数値実施例3の収差図。
【符号の説明】
ω 半画角
ri 第i番目の曲率半径(ただし0は平面を表す)
di 物体側より順にi番目のレンズ厚及び空気間隔
Ni、νi 物体側より順にi番目のレンズの屈折率とアッベ数
Claims (7)
- 物体側から順に、負の屈折力の前群、正の屈折力の後群からなり、前群と後群の主点間隔を変化させて変倍させるズームレンズにおいて、前記前群を物体側から順に正の屈折力のFa群と負の屈折力のFb群で構成し、変倍時に前記Fa群と前記Fb群の間隔を変化させ、前記後群を物体側から順に正の屈折力のRa群と正の屈折力のRb群で構成し、変倍時に前記Ra群と前記Rb群の間隔を変化させ、広角端から望遠端への変倍に際して、レンズ全系の像面に対して前記Fa群は固定であり、前記Fb群、前記Ra群、前記Rb群は移動し、前記Fa群は凸単レンズのみからなり、前記Ra群は凸レンズと該凸レンズの像側に凹レンズを有し、前記Rb群は1枚の凸レンズを有し、前記Ra群の凹レンズの屈折率をNRaN、前記Rb群の凸レンズの屈折率をNRbP、前記Ra群の焦点距離をfRa、前記Rb群の焦点距離をfRbとするとき、
−0.05 < NRaN−NRbP < 0.13
0.59 < fRa/fRb ≦ 0.92
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 広角端から望遠端への変倍に際して、前記Rb群は像側に移動したのち物体側へ移動し、前記Ra群は少なくとも前記Rb群が物体側へ移動するまでは物体側に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。
- 前記Rb群は2枚の凸レンズからなり、前記Fa群の凸単レンズの屈折率をNFaPとし、前記Rb群の2枚の凸レンズのうちの1枚の凸レンズの屈折率をNRbPとするとき、
0.09 < NRbP−NFaP < 0.41
なる条件を満足す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。 - 広角端から望遠端への変倍に際して、絞りは像面に対して固定であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載ズームレンズ。
- 広角端から望遠端への変倍に際して、絞りは前記Ra群と一体的に移動することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
- 広角端におけるレンズ全系の焦点距離をfwとし、前記Fa群の焦点距離をfFaとするとき、
0.00 < fw/fFa < 0.20
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 広角端におけるレンズ全系の焦点距離をfwとし、前記Fb群の焦点距離をfFbとするとき、
0.35 < fw/│fFb│ < 0.80
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
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