JP2000275520A - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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Abstract
る。 【解決手段】 物体側から順に、負の第1レンズ群(Gr
1),正の第2レンズ群(Gr2)から成る。第1,第2レン
ズ群(Gr1,Gr2)の間隔d8を変えることにより変倍が行わ
れる。第1レンズ群(Gr1)は正負負正のレンズ構成を有
し、第2レンズ群(Gr2)は正負正の3枚のレンズから成
る。
Description
るものであり、特にデジタルスチルカメラに適した、小
型で安価なズームレンズに関するものである。
伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルスチルカメラが
普及しつつある。このようなデジタルスチルカメラの普
及に伴い、より安価なデジタルスチルカメラが求められ
ており、撮影光学系にもより一層のコストダウンが要望
されている。一方、光電変換素子の画素数は年々増加の
傾向にあり、撮影光学系にはより高性能なものが求めら
れている。したがって、コストダウンと高性能化という
相反する要求に応えていく必要がある。以上のような要
望に対し、特開平10−282416号公報等に記載さ
れているようにコンパクトで、CCD(Charge Coupled
Device)を有するカメラに用いるためのズームレンズが
数多く提案されている。
報に記載されているズームレンズでは、第1レンズ群に
径の大きな非球面レンズが用いられているため、結果と
してコストアップになってしまっている。
ものであって、高性能で小型・安価なズームレンズを提
供することを目的とする。
め、第1の発明のズームレンズは、物体側から順に、負
のパワーを有する第1レンズ群と、正のパワーを有する
第2レンズ群と、を少なくとも備え、前記第1レンズ群
と前記第2レンズ群との間隔を変えることにより変倍を
行うズームレンズであって、前記第1レンズ群が最も物
体側に正レンズを有し、前記第2レンズ群が3枚のレン
ズから成ることを特徴とする。
発明の構成において、更に以下の条件式(1)を満足する
ことを特徴とする。 0.1<|FF/F1|<0.6 …(1) ただし、 FF:第1レンズ群の焦点距離、 F1:第1レンズ群中最も物体側の正レンズの焦点距離、 である。
発明の構成において、前記第1レンズ群が、物体側から
順に、正レンズ、負レンズ及び正レンズから成ることを
特徴とする。
発明の構成において、前記第1レンズ群が、物体側から
順に、正レンズ、負レンズ、負レンズ及び正レンズから
成ることを特徴とする。
発明の構成において、前記第1レンズ群が球面レンズの
みから成ることを特徴とする。
発明の構成において、更に以下の条件式(2)を満足する
ことを特徴とする。 0.2<|FW/FF|<0.8 …(2) ただし、 FW:広角端での全系の焦点距離、 FF:第1レンズ群の焦点距離、 である。
発明の構成において、前記第2レンズ群が、物体側から
順に、正レンズ、負レンズ及び正レンズから成ることを
特徴とする。
発明の構成において、更に以下の条件式(3)を満足する
ことを特徴とする。 0.5<|FR/FN|<1.5 …(3) ただし、 FR:第2レンズ群の焦点距離、 FN:第2レンズ群中の負レンズの焦点距離、 である。
発明の構成において、前記第1レンズ群及び前記第2レ
ンズ群のみから成る2群ズームレンズであることを特徴
とする。
の発明の構成において、前記第2レンズ群の像側に、正
のパワーを有する第3レンズ群を更に備えた3群ズーム
レンズであることを特徴とする。
0の発明の構成において、更に以下の条件式(4)を満足
することを特徴とする。 0.01<FW/FC<0.61 …(4) ただし、 FW:広角端での全系の焦点距離、 FC:第3レンズ群の焦点距離、 である。
ンズを、図面を参照しつつ説明する。図1〜図6は、第
1〜第6の実施の形態のズームレンズにそれぞれ対応す
るレンズ構成図であり、広角端[W]でのレンズ配置を示
している。各レンズ構成図中の矢印mj(j=1,2,3)は、広
角端[W]から望遠端[T]へのズーミングにおける第jレ
ンズ群(Gri)の移動をそれぞれ模式的に示している。ま
た、各レンズ構成図中、ri(i=1,2,3,...)が付された面
は物体側から数えてi番目の面であり、riに*印が付され
た面は非球面である。di(i=1,2,3,...)が付された軸上
面間隔は、物体側から数えてi番目の軸上面間隔のう
ち、ズーミングにおいて変化する可変間隔である。
に、負のパワーを有する第1レンズ群(Gr1)と、正
のパワーを有する第2レンズ群(Gr2)と、を少なくとも
備え、第1レンズ群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)との間隔
を変えることにより変倍を行う、デジタルスチルカメラ
に適したズームレンズである。また、第1〜第4の実施
の形態は、第1レンズ群(Gr1)及び第2レンズ群(Gr2)の
みから成る2群ズームレンズであり、第5,第6の実施
の形態は、第2レンズ群(Gr2)の像側に、正のパワーを
有する第3レンズ群(Gr3)を更に備えた3群ズームレン
ズである。いずれの実施の形態においても、第1レンズ
群(Gr1)と第2レンズ群(Gr2)との間には、第2レンズ群
(Gr2)と共にズーム移動する絞り(SP)が配置されてお
り、また、最も像側にはローパスフィルター(LPF)が配
置されている。
負正)》第1の実施の形態において、各レンズ群は物体
側から順に以下のように構成されている。第1レンズ群
(Gr1)は、両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカス
レンズと、両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカ
スレンズと、で構成されている。第2レンズ群(Gr2)
は、両凸の正レンズと、両凹の負レンズ(両面が非球面)
と、両凸の正レンズと、で構成されている。
負正)》第2の実施の形態において、各レンズ群は物体
側から順に以下のように構成されている。第1レンズ群
(Gr1)は、両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカス
レンズと、両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカ
スレンズと、で構成されている。第2レンズ群(Gr2)
は、両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ
(両面が非球面)と、両凸の正レンズと、で構成されてい
る。
正負正−正負正)》第3,第4の実施の形態において、
各レンズ群は物体側から順に以下のように構成されてい
る。第1レンズ群(Gr1)は、像側に凸の正メニスカスレ
ンズと、両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカス
レンズと、で構成されている。第2レンズ群(Gr2)は、
両凸の正レンズと、両凹の負レンズ(両面が非球面)と、
両凸の正レンズと、で構成されている。
負正−正)》第5の実施の形態において、各レンズ群は
物体側から順に以下のように構成されている。第1レン
ズ群(Gr1)は、両凸の正レンズと、像側に凹の負メニス
カスレンズと、両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニ
スカスレンズと、で構成されている。第2レンズ群(Gr
2)は、両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカスレン
ズ(両面が非球面)と、両凸の正レンズと、で構成されて
いる。第3レンズ群(Gr3)は、像側に凸の正メニスカス
レンズで構成されている。
正−正)》第6の実施の形態において、各レンズ群は物
体側から順に以下のように構成されている。第1レンズ
群(Gr1)は、像側に凸の正メニスカスレンズと、両凹の
負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構
成されている。第2レンズ群(Gr2)は、両凸の正レンズ
と、像側に凹の負メニスカスレンズ(両面が非球面)と、
物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されてい
る。第3レンズ群(Gr3)は、両凸の正レンズで構成され
ている。
レンズ群(Gr1)が最も物体側に正レンズを有しており、
第2レンズ群(Gr2)が3枚のレンズから成っている。こ
のように、最も物体側に、負のパワーを有する第1レン
ズ群(Gr1)と、正のパワーを有する第2レンズ群(Gr2)
と、を少なくとも備えたズームレンズにおいて、第1レ
ンズ群(Gr1)の最も物体側に正レンズを配置することに
より、歪曲収差、特に短焦点距離側の歪曲収差を良好に
補正することが可能となる。特に、正レンズを配置する
ことにより、第1レンズ群(Gr1)の最も物体側に非球面
を配置せずに短焦点距離側での歪曲収差を補正すること
が可能となるため、第1レンズ群(Gr1)の光学性能
を劣化させることなく、高価な非球面レンズの使用を削
減することができ、光学系のコストダウンに極めて有効
である。
枚のレンズで構成することにより、第2レンズ群(Gr2)
をコンパクトかつ軽量に構成することが可能となるた
め、第1レンズ群(Gr1)が負のパワーを有するズームレ
ンズの場合、ズーミングに際して移動量の大きい第2レ
ンズ群(Gr2)の駆動系の負担を軽減することができ、光
学ユニットのコストダウンに有効である。そして、第2
レンズ群(Gr2)を正負正の3枚のレンズで構成すること
により、全ズーム域にわたって非点収差の変化を小さく
することが可能となる。また、更に良好な収差補正を行
う上では、第2レンズ群(Gr2)中の負レンズに非球面を
設けることが望ましい。
正の3枚のレンズで構成することにより、歪曲収差とコ
マ収差とをバランス良く補正する大きな効果を得ること
ができる。さらに、第1レンズ群(Gr1)を物体側から順
に正負負正の4枚のレンズで構成することにより、正負
正の3枚構成の場合よりも、更に良好に歪曲収差とコマ
収差との補正のバランスを図ることが可能となる。ただ
し、4枚構成の方が当然、レンズ枚数は増加するので、
第1レンズ群(Gr1)の構成として、3,4枚構成のいず
れを採用するかは、光学系に要求されている性能要因
と、コストあるいはスペース等の要因に鑑みて適宜選択
すればよい。
成することにより、非球面レンズを用いている光学系と
比較して大幅なコストダウンが可能となる。特に、第1
レンズ群(Gr1)が負のパワーを有するズームレンズ系に
おいて、明るいレンズ系を実現しようとする場合、第1
レンズ群(Gr1)の有効径が大きくなる傾向にある。有効
径の大きなレンズを非球面レンズとする場合、ガラス非
球面レンズでは、多大なコストアップを避けることがで
きない。また、非球面レンズをプラスチックレンズとす
ると環境温度に対する焦点距離変化が大きく、近年、高
画質化が求められているデジタルスチルカメラの光学系
としての信頼性の点で不満が大きい。したがって、第1
レンズ群(Gr1)を球面レンズのみで構成することによ
り、高価なガラス非球面レンズを用いる必要がなくなる
ため、大幅なコストダウンが可能となるのである。
ことにより、鏡胴の構成、特にズームの移動構成が簡単
になり、光学ユニット全体のコストダウンにつながる。
また、ズームレンズを負正正の3成分ズームとすること
により、負正の2成分ズームの場合と比較して、より像
側にテレセントリック性を確保することが可能となるた
め、特にマイクロレンズを有する高画素化の固体撮像素
子を使用する際の周辺部分の照度確保に有利となる。
ームレンズが満足すべき条件式を説明する。なお、各実
施の形態が以下に示す全ての条件式を同時に満たす必要
はなく、個々の条件式をそれぞれ単独に満足すれば、対
応する作用効果を達成することが可能である。もちろ
ん、複数の条件式を満足する方が、光学性能,小型化,
組立等の観点からより望ましいことはいうまでもない。
い。 0.1<|FF/F1|<0.6 …(1) ただし、 FF:第1レンズ群(Gr1)の焦点距離、 F1:第1レンズ群(Gr1)中最も物体側の正レンズの焦点
距離、 である。
をバランスさせるための条件範囲を規定している。条件
式(1)の下限を超えると、負の歪曲収差が大きくなる。
逆に、条件式(1)の上限を超えると、コマ収差が悪化し
て非点収差への悪影響が大きくなる。
い。 0.2<|FW/FF|<0.8 …(2) ただし、 FW:広角端[W]での全系の焦点距離、 FF:第1レンズ群(Gr1)の焦点距離、 である。
さを適切に保つための条件範囲を規定している。条件式
(2)の下限を超えると、第1レンズ群(Gr1)のパワーが弱
くなりすぎるため、収差補正には有利となるが、全長の
増大及び前玉径の増大を招いてしまう。逆に、条件式
(2)の上限を超えると、第1レンズ群(Gr1)のパワーが強
くなりすぎるため、全長短縮には有利となるが、オーバ
ー側への像面の倒れが著しくなる。
い。 0.5<|FR/FN|<1.5 …(3) ただし、 FR:第2レンズ群(Gr2)の焦点距離、 FN:第2レンズ群(Gr2)中の負レンズの焦点距離、 である。
せるための条件範囲を規定している。条件式(3)の下限
を超えると、コマ収差が悪化して高次の倍率色収差への
悪影響が大きくなる。逆に、条件式(3)の上限を超える
と、コマ収差が悪化して非点収差への悪影響が大きくな
る。
い。 0.01<FW/FC<0.61 …(4) ただし、 FW:広角端[W]での全系の焦点距離、 FC:第3レンズ群(Gr3)の焦点距離、 である。
さを適切に保つための条件範囲を規定している。条件式
(4)の下限を超えると、第3レンズ群(Gr3)のパワーが弱
くなりすぎるため、収差補正には有利となるが、全長の
増大及び前玉径の増大を招いてしまう。逆に、条件式
(4)の上限を超えると、第3レンズ群(Gr3)のパワーが強
くなりすぎるため、全長短縮には有利となるが、オーバ
ー側への像面の倒れが著しくなる。
い。 -0.6<(r1A+r1B)/(r1A−r1B)<2.0 …(5) ただし、 r1A:第1レンズ群(Gr1)中最も物体側の正レンズの物体
側面の曲率半径、 r1B:第1レンズ群(Gr1)中最も物体側の正レンズの像側
面の曲率半径、 である。
をバランスさせるための条件範囲を規定している。条件
式(5)の下限を超えると、負の歪曲収差が大きくなる。
逆に、条件式(5)の上限を超えると、コマ収差が悪化し
て非点収差への悪影響が大きくなる。
い。 0.2<|FF/FP|<1.0 …(6) ただし、 FF:第1レンズ群(Gr1)の焦点距離、 FP:第1レンズ群(Gr1)中最も像側の正レンズの焦点距
離、 である。
せるための条件範囲を規定している。条件式(6)の下限
を超えると、コマ収差が悪化して高次の倍率色収差への
悪影響が大きくなる。逆に、条件式(6)の上限を超える
と、コマ収差が悪化して非点収差への悪影響が大きくな
る。
い。 0.5<TR/FW<2.0 …(7) ただし、 TR:第2レンズ群(Gr2)の最も物体側面から最も像側面
までの距離、 FW:広角端[W]での全系の焦点距離、 である。
さを適切に保つための条件範囲を規定している。条件式
(7)の下限を超えると、第2レンズ群(Gr2)のパワーが強
くなりすぎるため、全長短縮には有利となるが、オーバ
ー側への像面の倒れが著しくなる。逆に、条件式(7)の
上限を超えると、第2レンズ群(Gr2)のパワーが弱くな
りすぎるため、収差補正には有利となるが、全長の増大
を招いてしまう。
い。 1<img×R<20 …(8) ただし、 img:最大像高、 R :最も像側の面の有効径(直径)、 である。
差並びにビデオカメラ特有の条件を、適切に保つための
条件範囲を規定している。ビデオカメラに用いられる固
体撮像素子(例えばCCD)には、一般に集光性を上げる
ためのマイクロレンズが各受光素子の前面に設けられて
いる。マイクロレンズの特性を十分に発揮させるために
は、マイクロレンズの光軸に対して略平行(つまり各受
光素子の受光面に対して略垂直)に光束を入射させる必
要がある。そのためには、撮影光学系が像側にテレセン
トリックであることが要求される。条件式(8)の上限を
超えると、略テレセントリックであることが必要以上と
なり、負の歪曲収差が大きくなるとともに像面のアンダ
ー側への倒れが著しくなる。逆に、条件式(8)の下限を
超えると、略テレセントリックであることを満足するこ
とが困難になり、満足したとしてもバックフォーカスが
必要以上に長くなるため、光学系自体の大型化を招いて
しまう。
いる各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈
折型レンズ(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の
界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみで構成され
ているが、これに限らない。例えば、回折により入射光
線を偏向させる回折型レンズ,回折作用と屈折作用との
組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリ
ッド型レンズ,入射光線を媒質内の屈折率分布により偏
向させる屈折率分布型レンズ等で、各レンズ群を構成し
てもよい。
を、コンストラクションデータ,収差図等を挙げて、更
に具体的に説明する。なお、以下に挙げる実施例1〜6
は、前述した第1〜第6の実施の形態にそれぞれ対応し
ており、第1〜第6の実施の形態を表すレンズ構成図
(図1〜図6)は、対応する実施例1〜6のレンズ構成を
それぞれ示している。
いて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の面の
曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の
軸上面間隔を示しており、Ni(i=1,2,3,...),νi(i=1,2,
3,...)は物体側から数えてi番目の光学要素のd線に対
する屈折率(Nd),アッベ数(νd)を示している。また、コ
ンストラクションデータ中、ズーミングにおいて変化す
る軸上面間隔は、広角端(短焦点距離端)[W]〜ミドル
(中間焦点距離状態)[M]〜望遠端(長焦点距離端)[T]で
の可変空気間隔である。各焦点距離状態[W],[M],[T]
に対応する全系の焦点距離f及びFナンバーFNOを併せて
示す。
で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表
わす以下の式(AS)で定義されるものとする。各非球面の
非球面データを他のデータと併せて示し、条件式対応値
を表1に示す。 X(H)=(C・H2)/{1+√(1-C2・H2)}+(A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10+A12・H12) …(AS) ただし、式(AS)中、 X(H):高さHの位置での光軸方向の変位量(面頂点基
準)、 H :光軸に対して垂直な方向の高さ、 C :近軸曲率、 Ai :i次の非球面係数、 である。
ぞれ対応する収差図であり、[W]は広角端,[M]はミド
ル,[T]は望遠端における諸収差(左から順に、球面収
差等,非点収差,歪曲収差)を示している(Y':最大像
高)。また、各収差図中、実線(d)はd線に対する収
差、一点鎖線(g)はg線に対する収差、二点鎖線(c)は
c線に対する収差、破線(SC)は正弦条件を表してお
り、破線(DM)はメリディオナル面でのd線に対する非
点収差、実線(DS)はサジタル面でのd線に対する非点
収差を表わしている。
・正で始まるズームレンズにおいて第1,第2レンズ群
が適切なレンズ構成を有しているため、高い性能を保持
しつつズームレンズの小型化及び低コスト化を達成する
ことができる。そして、本発明をデジタルカメラのズー
ムレンズに適用すれば、デジタルカメラのコンパクト
化,低コスト化及び高性能化に寄与することができる。
図。
Claims (11)
- 【請求項1】 物体側から順に、負のパワーを有する第
1レンズ群と、正のパワーを有する第2レンズ群と、を
少なくとも備え、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群
との間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズで
あって、前記第1レンズ群が最も物体側に正レンズを有
し、前記第2レンズ群が3枚のレンズから成ることを特
徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 更に以下の条件式(1)を満足することを
特徴とする請求項1記載のズームレンズ; 0.1<|FF/F1|<0.6 …(1) ただし、 FF:第1レンズ群の焦点距離、 F1:第1レンズ群中最も物体側の正レンズの焦点距離、 である。 - 【請求項3】 前記第1レンズ群が、物体側から順に、
正レンズ、負レンズ及び正レンズから成ることを特徴と
する請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第1レンズ群が、物体側から順に、
正レンズ、負レンズ、負レンズ及び正レンズから成るこ
とを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記第1レンズ群が球面レンズのみから
成ることを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項6】 更に以下の条件式(2)を満足することを
特徴とする請求項1記載のズームレンズ; 0.2<|FW/FF|<0.8 …(2) ただし、 FW:広角端での全系の焦点距離、 FF:第1レンズ群の焦点距離、 である。 - 【請求項7】 前記第2レンズ群が、物体側から順に、
正レンズ、負レンズ及び正レンズから成ることを特徴と
する請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項8】 更に以下の条件式(3)を満足することを
特徴とする請求項7記載のズームレンズ; 0.5<|FR/FN|<1.5 …(3) ただし、 FR:第2レンズ群の焦点距離、 FN:第2レンズ群中の負レンズの焦点距離、 である。 - 【請求項9】 前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群
のみから成る2群ズームレンズであることを特徴とする
請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項10】 前記第2レンズ群の像側に、正のパワ
ーを有する第3レンズ群を更に備えた3群ズームレンズ
であることを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。 - 【請求項11】 更に以下の条件式(4)を満足すること
を特徴とする請求項10記載のズームレンズ; 0.01<FW/FC<0.61 …(4) ただし、 FW:広角端での全系の焦点距離、 FC:第3レンズ群の焦点距離、 である。
Priority Applications (1)
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JP7919099A JP2000275520A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | ズームレンズ |
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