JP2002098892A - ３群ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成で良好な性能を維持した、３群ズ
ームレンズを提供すること。 【解決手段】 ３群ズームレンズは、物体側から順に負
のパワーを有する第１レンズ群と、絞りを含み正のパワ
ーを有する第２レンズ群と、正レンズ１枚により構成さ
れる第３レンズ群とを有し、無限遠合焦時に変倍する際
には第１レンズ群および第２レンズ群のみが移動する構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、３群ズームレン
ズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種カメラのズームレンズとし
て、３群ズームレンズが用いられている。例えば、特開
平11-52246号には、負のパワーを持つ第１レンズ群と正
のパワーを持つ第２レンズ群と正のパワーを持つ第３レ
ンズ群とで構成される３群ズームレンズが開示されてい
る。

【０００３】該公報に開示される３群ズームレンズは、
レンズ径が小さい点を特徴としている。しかし、該公報
に記載の発明をはじめ従来の３群ズームレンズは、像面
湾曲や非点収差等の諸収差を補正するために非球面を多
く（例えば２面）使用しているため、その分コストアッ
プにつながるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を克服し、安価な構成で良好な性能を維持した、３群ズ
ームレンズを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の３群ズームレンズは、物体側から
順に負のパワーを有する第１レンズ群と、絞りを含み正
のパワーを有する第２レンズ群と、正レンズ１枚により
構成される第３レンズ群とを有し、無限遠合焦時に変倍
する際には第１レンズ群および第２レンズ群のみが移動
することを特徴とする。

【０００６】さらに請求項１に記載の３群ズームレンズ
は、以下の条件（１）および（２）を満たすことを特徴
とする。

【０００７】 -1.8 < (R2+R1) / (R2-R1) < -0.25 ・・・ （１） 5.0 < f3/fw < 8.0 ・・・ （２） ただし、R1は第３レンズ群の物体側の曲率半径、R2は第
３レンズ群の像側の曲率半径、f3は第３レンズ群の焦点
距離、fwはワイド端の全系焦点距離である。

【０００８】条件（１）を満たすことにより、高価な非
球面レンズを使用しなくても、非点収差や像面湾曲とい
った収差の発生を抑えることができる。つまり、安価な
構成で良好な性能を維持する３群ズームレンズを提供す
ることができる。

【０００９】また、条件（２）を満たすことにより、第
３レンズ群のテレセントリック性を良好に保つことが可
能となり、また非点収差や像面湾曲といった諸収差の変
動を抑えて補正を容易にすることができる。

【００１０】請求項２に記載の３群ズームレンズによれ
ば、さらに以下の条件（３）、 -0.85 < f2/f1 < -0.65 ・・・ （３） ただし、f1は第１レンズ群の焦点距離、f2は第２レンズ
群の焦点距離である。を満たすことが望ましい。

【００１１】条件（３）を満たすことにより、３倍程度
の変倍比を維持しつつ、ワイド端側からテレ端側にレン
ズが移動する時でもＦナンバーの大きな変動を抑えるこ
とができる。

【００１２】請求項３に記載の３群ズームレンズによれ
ば、第１レンズ群をフォーカス群とすることができる。
請求項３に記載の３群ズームレンズは、第１レンズ群と
いう比較的大きな構成を動かすため、若干カメラ全体を
大型化する必要があるが、その分、近距離における収差
の変動をより小さく抑えることができる。

【００１３】さらに請求項４に記載の３群ズームレンズ
によれば、第３レンズ群をフォーカス群とすることがで
きる。請求項４に記載の３群ズームレンズは、近距離で
の収差の変動が若干大きくなってしまうものの、カメラ
全体の構成をより小型化することができる。しかも、第
３レンズ群は正レンズ１枚で構成されるため、高速で駆
動できるように十分軽量化されている。つまり、第３レ
ンズ群をフォーカス群にする場合、合焦動作の高速化を
図ることもできる。

【００１４】従って、第１レンズ群、第３レンズ群のど
ちらをフォーカス群とするかは、ユーザのニーズ等に対
応して、柔軟に決定することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる３群ズー
ムレンズの実施形態を説明する。図１は本発明にかかる
３群ズームレンズ１００のワイド端におけるレンズ配置
を示す図である。

【００１６】３群ズームレンズ１００は、図１中左側と
なる物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群
Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正の
パワーを有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。

【００１７】第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正
レンズＬ１、負のメニスカスレンズＬ２、負レンズＬ
３、正レンズＬ４から構成される。すなわち、第１レン
ズ群Ｇ１の第１レンズ（最も物体側のレンズ）を正レン
ズとすることにより、歪曲収差を十分補正できるように
している。

【００１８】第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正
レンズＬ５、正レンズＬ６と負レンズＬ７の接合レン
ズ、正レンズＬ８から構成される。第３レンズ群は、正
のパワーを有する１枚のレンズＬ９で構成されている。
絞りＳは第２レンズ群Ｇ２の第１面（すなわち、正レン
ズＬ５の物体側の面）よりさらに物体側に配置され、第
２レンズ群Ｇ２と一体的に移動する。また、Ｌ１０は撮
像素子のカバーガラス及びフィルターである。

【００１９】以下の本文では、第１レンズ群Ｇ１は焦点
位置補正群、第２レンズ群Ｇ２は変倍群、第３レンズ群
Ｇ３はフォーカシング用のレンズ群であるとして説明す
る。しかし、近距離の収差変動をより小さく抑える必要
がある場合には、第１レンズ群をフォーカス群にするこ
ともできる。すなわち、本発明にかかる３群ズームレン
ズは、必要とされる性能に応じてフォーカス群を第１レ
ンズ群または第３レンズ群のどちらかにすることができ
る。

【００２０】本実施形態では、ズーミングのために第１
群および第２群レンズが移動しても、第３レンズ群は位
置を変えない。物体（被写体）が無限遠でない場合に
は、第３レンズ群は被写体距離およびズーム倍率に応じ
て、図１に示す位置よりも物体側に移動する。

【００２１】具体的には、ワイド端からテレ端までズー
ムさせる場合、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と
の間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３
との間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１および第
２レンズ群Ｇ２が移動する。フォーカシング用のレンズ
である第３レンズ群Ｇ３は、無限遠合焦時にはその位置
は固定であるが、それ以外の場合には、被写体距離およ
びズーム倍率に応じてより物体側（図中左側）に移動す
る。すなわち、本実施形態では、第１レンズ群Ｇ１、第
２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動する
ことにより、物体に合焦した状態で焦点距離を変化させ
ることができる。なお、第１レンズ群Ｇ１をフォーカス
群にする変形例の場合、第３レンズ群Ｇ３は、常に固定
される。

【００２２】ここで、３群ズームレンズ１００全体とし
てのコストダウンを図り、かつ像面湾曲や非点収差を効
率よく補正するために、３群ズームレンズは、以下の条
件（１）および（２）を満たすよう構成されている。

【００２３】 -1.8 < (R2+R1) / (R2-R1) < -0.25 ・・・ （１） 5.0 < f3/fw < 8.0 ・・・ （２） ただし、R1は第３レンズ群の物体側の曲率半径、R2は第
３レンズ群の像側の曲率半径、f3は第３レンズ群の焦点
距離、fwはワイド端の全系焦点距離である。

【００２４】条件（１）は、第３レンズ群Ｇ３すなわち
レンズの球面について規定している。レンズＬ９におけ
る物体側の曲率半径と像側の曲率半径との和と差との比
（(R2+R1) / (R2-R1)）が、条件（１）の上限を超える
と、特にテレ端での非点収差および像面湾曲の補正が不
十分になる。また、比(R2+R1) / (R2-R1)が、条件
（１）の下限を下回ると、歪曲収差を良好に補正するこ
とができなくなる。条件（１）の範囲内に収まる球面レ
ンズＬ９は、絞りＳに対するコンセントリックレンズに
近い形状である。そのため、球面レンズＬ９で第３レン
ズ群Ｇ３を構成することにより、非球面レンズを使用す
るよりも安価な球面レンズであっても、非球面レンズを
使用した場合と略同様に非点収差や像面湾曲を良好に抑
えることができる。

【００２５】条件（２）は、第３レンズ群Ｇ３のパワー
を規定している。第３レンズ群Ｇ３のパワーが小さく
（すなわち焦点距離f3が大きく）、第３レンズ群Ｇ３の
焦点距離f3とワイド端のズームレンズの焦点距離fwとの
比（f3/fw）が条件（２）の上限を越えるとテレセント
リック性を良好に保つことが困難になる。f3/fwが条件
（２）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３のパワーが
強くなり、収差の変動が大きくなるだけでなく、第２レ
ンズ群Ｇ２の移動量が増大しワイド端からテレ端にレン
ズが移動するときＦナンバーの変動が大きくなってしま
う。

【００２６】さらに、第１レンズ群Ｇ１は、以下の条件
（３）を満たすことが望ましい。 -0.85 < f2/f1 < -0.65 ・・・ （３） ただし、f1は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、f2は第２レ
ンズ群Ｇ２の焦点距離である。

【００２７】第１レンズ群Ｇ１の焦点距離f1と第２レン
ズ群Ｇ２の焦点距離f2との比（f2/f1）が条件（３）の
上限を越えると、３倍程度の変倍比を維持することが困
難になる。比f2/f1が条件（３）の下限より小さくなる
と、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、ワイド端
からテレ端にレンズが移動するときＦナンバーの変動が
大きくなる。

【００２８】

【実施例】以下、具体的な実施例３例を図および表を参
照して説明する。なお、どの実施例のレンズ配置も既に
説明した図１と略同一であるため、各実施例ごとの説明
は省略する。

【００２９】

【実施例１】表１から表４は、実施例１の３群ズームレ
ンズ１００の具体的な数値構成を表している。

【００３０】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００３１】表１において、ＮＯは、物体側からの順序
を表す面番号であり、ｒは曲率半径、ｄは面間隔（レン
ズ厚もしくは空気間隔）、ｎはｄ線（５８８ｎｍ）での
屈折率、νはアッベ数である。なお、面１４は非球面と
して構成されており、該非球面の、２次元多項式におけ
る各係数は表２に示されている。なお、第２群レンズＧ
２中のレンズＬ８の物体側のレンズ面１４の表１におけ
る値は、光軸上の曲率半径を示している。面１４の非球
面は、主としてコマおよび球面収差を補正するために形
成されている。

【００３２】非球面は、光軸からの高さＹにおける接平
面からのサグ量をＸ（Ｙ）として、以下の式、数１にて
表される。

【数１】

【００３３】ここで、Ｃは軸上曲率１／ｒであり、Ｋは
円錐係数、A4、A6、A8、A10、A12は４次、６次、８次、
１０次、１２次の非球面係数である。第１実施例におけ
る面１４の非球面を表す各係数の値を表２に示す。

【００３４】Ｄ８は面８と絞りとの空気間隔、Ｄ１５は
面１５と面１６との空気間隔（第２、第３レンズ群間の
間隔に相当）を表し、ワイド端・中間位置・テレ端にお
けるＤ８、Ｄ１５、Ｄ１７の各値を表３（無限遠合焦
時）、表４（近距離合焦時）に示した。なお、ＦＮＯは
Ｆナンバーであり、Ｆは焦点距離、Ｗは半画角、ＦＢは
バックフォーカス、Ｍは倍率を表す。

【００３５】実施例１において、(R2+R1) / (R2-R1)=-
0.43、f3/fw=5.43、f2/f1=-0.72であり、条件（１）〜
（３）を満たしている。また、レンズがワイド端からテ
レ端に移動する時にもＦナンバーの大きな変動が抑えら
れている。

【００３６】以上のように構成された３群ズームレンズ
１００の諸収差を表す収差図を図２〜図４に示す。

【００３７】図２〜図４は、ワイド端、中間位置、テレ
端における収差図で、それぞれ、ｄ線（５８８ｎｍ）、
ｇ線（４３６ｎｍ）およびＣ線（６５６ｎｍ）における
球面収差により表される色収差および倍率色収差、非点
収差（Ｓ：サジタル、Ｍ：メリディオナル）を表す。図
２〜図４から、ワイド端、中間位置、テレ端のいずれに
おいても、倍率色収差および非点収差が良好に抑えられ
ていることが分かる。

【００３８】

【実施例２】実施例２の３群ズームレンズ１００の詳細
を表５に示す。また図５〜図７は、実施例２の３群ズー
ムレンズ１００のワイド端、中間位置、テレ端における
諸収差を表す図である。なお、実施例２においても、面
１４が非球面として構成されており、該非球面の、２次
元多項式における各係数は表６に示されている。

【００３９】また、ワイド端、中間位置、テレ端におけ
るＤ８、Ｄ１５、Ｄ１７の各値を表７（無限遠合焦
時）、表８（近距離合焦時）に示した。

【００４０】

【表５】

【表６】

【表７】

【表８】

【００４１】実施例２において、(R2+R1) / (R2-R1)=-
1.20、f3/fw=5.30、f2/f1=-0.72であり、条件（１）〜
（３）を満たしている。

【００４２】

【実施例３】実施例３の３群ズームレンズの詳細を表９
に示す。また図８〜図１０は、実施例３の３群ズームレ
ンズのワイド端、中間位置、テレ端における諸収差を表
す図である。なお、実施例３においても、面１４が非球
面として構成されており、該非球面の、２次元多項式に
おける各係数は表１０に示されている。

【００４３】また、ワイド端、中間位置、テレ端におけ
るＤ８、Ｄ１５、Ｄ１７の各値を表１１（無限遠合焦
時）、表１２（近距離合焦時）に示した。

【００４４】

【表９】

【表１０】

【表１１】

【表１２】

【００４５】実施例１において、(R2+R1) / (R2-R1)=-
1.15、f3/fw=5.27、f2/f1=-0.72であり、条件（１）〜
（３）を満たしている。

【００４６】表１３は、上記の条件（１）〜（３）につ
いて、各実施例の数値をまとめた表である。

【表１３】

【００４７】表１３に示すように、各実施例とも条件
（１）〜（３）を満たす構成となっている。そして、該
構成による３群ズームレンズは、図２〜１０に示される
ように、ワイド端からテレ端の間で、良好な性能を有し
ている。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる３群ズー
ムレンズは、非球面を１面だけ使用することにより、従
来よりも安価なレンズ構成にすることができる。また、
第３レンズ群に使用する正レンズの形状を絞りに対して
コンセントリックに近づけることにより、非点収差や像
面湾曲をはじめとする諸収差について、非球面を多用し
た場合と略同等の性能をもって抑えることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態のレンズ配置を示す図であ
る。

【図２】 実施例１の構成の３群ズームレンズの、ワイ
ド端位置の諸収差を表す収差図である。

【図３】 実施例１の構成の３群ズームレンズの、中間
位置の諸収差を表す収差図である。

【図４】 実施例１の構成の３群ズームレンズの、テレ
端位置の諸収差を表す収差図である。

【図５】 実施例２の構成の３群ズームレンズの、ワイ
ド端位置の諸収差を表す収差図である。

【図６】 実施例２の構成の３群ズームレンズの、中間
位置の諸収差を表す収差図である。

【図７】 実施例２の構成の３群ズームレンズの、テレ
端位置の諸収差を表す収差図である。

【図８】 実施例３の構成の３群ズームレンズの、ワイ
ド端位置の諸収差を表す収差図である。

【図９】 実施例３の構成の３群ズームレンズの、中間
位置の諸収差を表す収差図である。

【図１０】 実施例３の構成の３群ズームレンズの、テ
レ端位置の諸収差を表す収差図である。

【符号の説明】

１００ ３群ズームレンズ Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群 Ｘ 光軸 Ｓ 絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA02 MA12 MA14 PA08 PA18 PB09 QA02 QA07 QA14 QA22 QA26 QA32 QA34 QA41 QA46 RA05 RA12 RA42 SA14 SA16 SA19 SA62 SA63 SA74 SB05 SB15 SB22

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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、絞りを含み正のパワーを有する第２レンズ
   群と、正レンズ１枚により構成される第３レンズ群とを
   有し、 無限遠合焦時に変倍する際には第１レンズ群および第２
   レンズ群のみが移動し、以下の条件（１）および
   （２）、 -1.8 < (R2+R1) / (R2-R1) < -0.25 ・・・ （１） 5.0 < f3/fw < 8.0 ・・・ （２） ただし、R1は第３レンズ群の物体側の曲率半径、 R2は第3レンズ群の像側の曲率半径、 f3は第３レンズ群の焦点距離、 fwはワイド端の全系の焦点距離、 を満たすことを特徴とする、３群ズームレンズ。
2. 【請求項２】 以下の条件（３）、 -0.85 < f2/f1 < -0.65 ・・・ （３） ただし、f1は第１レンズ群の焦点距離、f2は第２レンズ
   群の焦点距離、を満たすことを特徴とする請求項１に記
   載の３群ズームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第１レンズ群をフォーカス群とする
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の３群ズー
   ムレンズ。
4. 【請求項４】 前記第３レンズ群をフォーカス群とする
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の３群ズー
   ムレンズ。