JPH1039214A - 小型ズームレンズ - Google Patents
小型ズームレンズInfo
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- JPH1039214A JPH1039214A JP19242896A JP19242896A JPH1039214A JP H1039214 A JPH1039214 A JP H1039214A JP 19242896 A JP19242896 A JP 19242896A JP 19242896 A JP19242896 A JP 19242896A JP H1039214 A JPH1039214 A JP H1039214A
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Abstract
広画角で明るく、性能良好であり、なおかつ大きい変倍
比の可能な小型ズームレンズを提供する。 【解決手段】物体側から像側へ向かって順次、第1〜第
3群を配して成り、第1群GIは負の屈折力を有し、第
2群GIIは正の屈折力を有し、第3群GIIIは正の屈折
力を有し、第2群GIIの物体側に、ズーミング時に第2
群と一体に移動する開口絞りSを有し、第3群GIIIは
ズーミングに関して固定群であり、広角端から望遠端へ
のズーミングに際し、第1群は、光軸上を先ず像側へ移
動し、途中で移動方向を物体側へ反転することにより、
像側に凸の凸弧状に移動して焦点位置の変動を補正し、
第2群は光軸上を物体側へ単調に移動して変倍を行な
う。
Description
に関する。
らのビデオカメラに加え、近来、デジタルスチルカメラ
が普及してきている。これらビデオカメラやデジタルス
チルカメラに用いる固体撮像素子は、フルカラーの画像
を取り込めるように、同一の受光面内に色分解用のカラ
ーフィルタが配備されているものが多い。
はCCDに代表されるように、受光面とカラーフィルタ
との間に隙間があるので、結像光束が斜めから入射する
と、受光面に達する光がフィルタにケラれて実質的な開
口効率が低下したり、フィルタ画素と受光素子との対応
関係がずれて「色ずれ」の原因になったりする。
撮像素子に結像を行なうレンズ系では、射出瞳位置を像
面から十分に離すことによりテレセントリック性を高め
る必要がある。
は、負の屈折力を有する第1群を物体側に、正の屈折力
を持つ第2群を像側に配して構成されるが、これらの多
くは射出瞳位置が像面に近く、カラー画像用の固体撮像
素子に撮影対象を結像させるレンズとしては好ましくな
い。
を持つ第3群を配することにより射出瞳位置を像面から
離すことが考えられる。このような3群ズームレンズ
は、1眼レフスチルカメラ用には知られているが(特開
昭62−87925号公報等)、これらは一般に、第3
群の屈折力が極めて弱く、ために射出瞳位置を像面から
大きく離すことはできない。
像面から大きく離すようにしたものとして、特開平6−
94996号公報開示ものが知られているが、このレン
ズでは、射出瞳位置を像面から遠ざけるために絞りを、
第1,第2群間に固定したため、第1,第2群の移動が
絞りによる制約を受け、変倍比が2倍弱程度に留まって
いる。勿論、ズームレンズは小型であることが望まし
い。
情に鑑み、射出瞳位置を像面から十分に離すことがで
き、広画角で明るく、小型化が可能で性能良好であり、
なおかつ大きい変倍比が可能で、デジタルスチルカメラ
やビデオカメラの撮影用レンズに適した小型ズームレン
ズの実現を課題とする。
ンズは、図1に示すように、物体側(図の左方)から像
側へ向かって順次、第1〜第3群を配して成る。第1群
GIは「負の屈折力」を有し、第2群GIIは「正の屈折
力」を有し、第3群GIIIは「正の屈折力」を有する。
第2群GIIの物体側に設けられた開口絞りSは、ズーミ
ング時に第2群GIIと一体に移動する。また、第3群G
IIIは「ズーミングに関して固定群」である。
(b))へのズーミングに際し、第1群GIは、光軸上
を先ず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反転す
ることにより「像側に凸の凸弧状に移動」して焦点位置
の変動を補正し、第2群GIIは、光軸上を「物体側へ単
調に移動」して変倍を行なう。
GIIと一体に移動するので、開口絞りにより第2群GII
の移動が妨げられることがない。
望遠端における全系の合成焦点距離をfT、望遠端にお
ける第2群の結像倍率をm(2T)とするとき、これらは条
件: (1)0.74<|f1|/fT<0.9 (2)0.46<f2/f3<0.62(f2>0,f3>
0) (3)1.6<|m(2T)|<1.9(m(2T)<0) を満足する。
m(2T)」は、望遠端における群配置で、第1群の像点を
物点とする第2群の結像倍率を言う。なお、図1におい
て、符号CGは、第3群GIIIと像面との間に位置する
固体撮像素子のカバーガラスを示し、像面の位置には固
体撮像素子の受光面が位置する。
を良好に補正するため、第1群の焦点距離:f1の範囲
を規制する条件であり、下限を越えると、第1群の負の
屈折力が強く成りすぎ、レンズ全系の小型化には有利で
あるが、球面収差を始めとする諸収差が悪化するため好
ましくない。また条件(1)の上限を越えると、収差は
良好になるが、レンズ全系を小型化することが困難にな
る。
2,第3群の屈折力の配分を規制する条件であり、第
2,第3群の構成枚数を少なく保って小型化を容易に
し、なおかつ収差を良好に補正するための条件である。
条件(2)の下限を越えると、第3群の屈折力が不十分
で、射出瞳位置が像面に近づき、テレセントリック性が
失われる。また、第2群の屈折力負担が過大となり、球
面収差が悪化し、像の平坦性も悪くなる。条件(2)の
上限を越えると、第3群の屈折力負担が大きく、第2群
の屈折力負担が緩和され、収差が良好となり、像の平坦
性も良好になるが、負の第1群、正の第2群双方の屈折
力が弱くなる傾向とも合致し、レンズ全系の小型化が困
難になる。
あり、上限を越えると望遠端において全長が長くなりす
ぎて小型化に不利であるし、下限を越えると、望遠端で
は全長が短くなるが、これに伴い、望遠端で所定の全系
焦点距離を確保するために第1群の屈折力が弱くなり、
第1群の移動量が増大してしまう。
いて、第1群GIは、物体側から像側へ向かって順に、
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、像面に強い
屈折面を向けた負レンズ、両凸レンズを配して構成し、
第2群GIIは、物体側から像側へ向かって順に、両凸レ
ンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体
側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズを配
して構成することができる(請求項2)。
ズを物体側に配することにより、小型ズームレンズのレ
ンズ外径を小さくすることが可能となる。また、第2群
GIIで発生する球面収差、コマ収差、非点収差を補正す
るため、第2群GIIにおける物体側の2枚の正レンズ
(両凸レンズと正メニスカスレンズ)とにより球面収差
の発生を極力抑えて正の屈折力を得、続いて、負メニス
カスレンズにより補正過剰とし、続く両凸レンズで各収
差の画角差を平均化するのである。
いて、第1群の正レンズである両凸レンズの物体側のレ
ンズ面を「光軸を離れるに従い正の屈折力が強くなる形
状をした非球面」とすることができる(請求項3)。こ
のような非球面の採用により、特に短焦点側で増大する
負の歪曲収差の補正が容易になる。
レンズにおいて、第2群の物体側の両凸レンズの物体側
の面を「光軸を離れるに従い正の屈折力が弱くなる形状
をした非球面」とすることができる(請求項4)。この
ような非球面の採用により、補正不足となりがちな球面
収差を良好に補正することが可能となる。
載の小型ズームレンズにおいて、第3群GIIIを「屈折
力の強い面を物体側にした両凸レンズ」とすることがで
きる(請求項5)。即ち、ズームレンズの構成枚数を少
なくするには、固定群である第3群GIIIのレンズ枚数
も成るべく少ないことが望ましく、請求項5記載の発明
のように、第3群を単一のレンズで構成することによ
り、第3群の付加が小型化に対する妨げとならないよう
にできる。その場合、第3群GIIIのレンズ形態を「両
凸レンズ」とすることにより、第3群に必要とされる強
い正の屈折力を両面に分配でき、屈折力の強い凸面を物
体側に向けることにより、テレセントリック性を高める
ことができる。
は5において、第1群GIの、物体側から2枚目の「像
面に強い屈折面を向けた負レンズ」は、これを、負メニ
スカスレンズもしくは両凹レンズとすることができる
(請求項6)。
する。図1に示すのは、請求項2,5記載の小型ズーム
レンズの実施の1形態であり、第1群GIは、物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズ、像面に強い屈折面を
向けた負レンズ、両凸レンズを配してなり、第2群GII
は、物体側から像側へ向かって順に、両凸レンズ、物体
側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を
向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズを配して成り、
第3群GIIIは、屈折力の強い面を物体側にした両凸レ
ンズである。
な実施例を3例挙げる。物体側から数えて、第i番目の
面(絞りSの面および固体撮像素子のカバーガラスの面
を含む)をri(i=1〜19)、物体側から数えて第
i番目の面と第i+1番目の面の光軸上の面間隔をdi
(i=1〜18)、物体側から数えてj番目のレンズも
しくはカバーガラスの屈折率およびアッベ数を、それぞ
れnjおよびνj(j=1〜9)とする。また、fは「全
系の焦点距離」、ωは「半画角」F/No.は「明る
さ」、Y’は「像高」、fI(I=1〜3)は「第I群
の焦点距離」、fTは「望遠端における全系の合成焦点
距離」、m(2T)は「望遠端における第2群の結像倍率」
である。
第8面(i=8)に「非球面」を採用している(請求項
3,4)。非球面は周知の如く、光軸方向にZ軸、光軸
直交方向にY軸を取るとき、周知の非球面式: Z=(Y2/r)/[1+√{1−(1+K)(Y/r)
2}]+A・Y4+B・Y6+C・Y8+D・Y10+.. で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面
で、近軸曲率半径:r、円錐定数:K、高次の非球面係
数:A,B,C,Dを与えて形状を特定する。なお、高
次の非球面係数の表記において「Eとそれに続く数字」
は「10の巾乗」を表す。例えば「E−9」は10~9を
意味し、この数値がその直前の数値に掛かるのである。
図を示す。図2は広角端、図3は中間焦点距離、図4は
望遠端に関するものである。図5〜図7に順次、実施例
2に関する収差図を示す。図5は広角端、図6は中間焦
点距離、図7は望遠端に関するものである。図8〜図1
0に順次、実施例3に関する収差図を示す。図8は広角
端、図9は中間焦点距離、図10は望遠端に関するもの
である。
「SC」は正弦条件、「Ast」は非点収差、「Dis
t」は歪曲収差を示す。収差図中の[dおよびg」は、
収差がd線およびg線に関するものであることを示す。
球面収差および正弦条件の図において実線が球面収差、
破線が正弦条件である。また非点収差の図において実線
はサジタル光線、破線はメリディオナル光線を示す。
おいても、収差は良好に補正され、性能良好であり、明
るく、広画角である。
ば新規な小型ズームレンズを提供できる。この発明の小
型ズームレンズは、上記の如く、射出瞳位置を像面から
十分に離すことができるためテレセントリック性に優
れ、カラー画像用の固体撮像素子における色分解用のフ
ィルターによるケラれや、色ずれを有効に軽減できる。
いので、上記各実施例に見られるように3倍以上の変倍
比が可能である。望遠端におけるレンズ全長は実施例1
で42.4mm、実施例2で40.38mm、実施例3
で42.02mmであり、コンパクトである。
広画角で良好な性能を実現できる。この発明の小型ズー
ムレンズはこのような効果を有するため、デジタルスチ
ルカメラやビデオカメラの撮影用ズームレンズとして好
適である。
倍動作を説明するための図である。
る。
る。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】物体側から像側へ向かって順次、第1〜第
3群を配して成り、 第1群は、負の屈折力を有し、 第2群は、正の屈折力を有し、 第3群は、正の屈折力を有し、 上記第2群の物体側に、ズーミング時に第2群と一体に
移動する開口絞りを有し、上記第3群はズーミングに関
して固定群であり、 広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1群は、光
軸上を先ず像側へ移動し、途中で移動方向を物体側へ反
転することにより、像側に凸の凸弧状に移動して焦点位
置の変動を補正し、第2群は光軸上を物体側へ単調に移
動して変倍を行ない、 第I群(I=1〜3)の焦点距離をfI、望遠端におけ
る全系の合成焦点距離をfT、望遠端における第2群の
結像倍率をm(2T)とするとき、これらが条件: (1)0.74<|f1|/fT<0.9 (2)0.46<f2/f3<0.62(f2>0,f3>
0) (3)1.6<|m(2T)|<1.9 を満足することを特徴とする小型ズームレンズ。 - 【請求項2】請求項1記載の小型ズームレンズにおい
て、 第1群が、物体側から像側へ向かって順に、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズ、像面に強い屈折面を向
けた負レンズ、両凸レンズを配してなり、 第2群が、物体側から像側へ向かって順に、両凸レン
ズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズを配し
て成ることを特徴とする小型ズームレンズ。 - 【請求項3】請求項2記載の小型ズームレンズにおい
て、 第1群の、正レンズである両凸レンズの物体側のレンズ
面が、光軸を離れるに従い正の屈折力が強くなる形状を
した非球面であることを特徴とする小型ズームレンズ。 - 【請求項4】請求項2または3記載の小型ズームレンズ
において、 第2群における物体側の両凸レンズの物体側の面が、光
軸を離れるに従い正の屈折力が弱くなる形状をした非球
面であることを特徴とする小型ズームレンズ。 - 【請求項5】請求項2または3または4記載の小型ズー
ムレンズにおいて、 第3群が、屈折力の強い面を物体側にした両凸レンズで
あることを特徴とする小型ズームレンズ。 - 【請求項6】請求項2または3または4または5記載の
小型ズームレンズにおいて、 第1群の、物体側から2枚目の、像面に強い屈折面を向
けた負レンズが、負メニスカスレンズもしくは両凹レン
ズであることを特徴とする小型ズームレンズ。
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