JP2007293368A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】モバイルカメラに適した小型、薄型で光学性能の高いズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力を有する第1レンズ1,正の屈折力を有する第2レンズ2からなり,全体として負の屈折力を有する第1レンズ群Iと、開口絞り8と、正の屈折力を有する第3レンズ3,負の屈折力を有する第4レンズ4,正の屈折力を有する第5レンズ5からなり,全体として正の屈折力を有する第2レンズ群IIとから構成され、開口絞り8は第2レンズ群IIと共に移動するように形成され、広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群Iは像面側へ移動し途中から物体側へ反転して移動し、第2レンズ群IIは物体側へ移動するように形成されている。これにより、第1レンズ群及び第2レンズ群のパワー配置が適切に設定されて、3倍程度の変倍比を確保しつつ小型化、薄型化が可能となる。
【選択図】図1
【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力を有する第1レンズ1,正の屈折力を有する第2レンズ2からなり,全体として負の屈折力を有する第1レンズ群Iと、開口絞り8と、正の屈折力を有する第3レンズ3,負の屈折力を有する第4レンズ4,正の屈折力を有する第5レンズ5からなり,全体として正の屈折力を有する第2レンズ群IIとから構成され、開口絞り8は第2レンズ群IIと共に移動するように形成され、広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群Iは像面側へ移動し途中から物体側へ反転して移動し、第2レンズ群IIは物体側へ移動するように形成されている。これにより、第1レンズ群及び第2レンズ群のパワー配置が適切に設定されて、3倍程度の変倍比を確保しつつ小型化、薄型化が可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明は、CCD等の固体撮像素子を備えたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に適用されるズームレンズに関し、特に、3倍程度のズーム倍率を有し携帯電話機、携帯情報端末機等に搭載あるいは接続して使用されるカメラ等に好適な小型のズームレンズに関する。
近年においては、デジタルカメラの普及に伴い、これに適用されるズームレンズの高性能化、低コスト化、小型化、薄型化が強く要求されている。特に、携帯電話機等に搭載されたカメラのズームレンズにおいては、沈胴時(収納時)の薄型化が強く望まれている。
小型、薄型のズームレンズとしては、例えば、第1レンズ群と第2レンズ群とを備え、これらの間隔を変化させることにより変倍を行う2群ズームレンズが挙げられる。従来の2群ズームレンズとしては、第1レンズ群が正の屈折力及び第2レンズ群が負の屈折力をもつと共に5〜6枚のレンズで構成されるもの(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)、第1レンズ群が負の屈折力及び第2レンズ群が正の屈折力をもつと共に7枚のレンズで構成されるもの(例えば、特許文献3、特許文献4を参照)が知られている。
小型、薄型のズームレンズとしては、例えば、第1レンズ群と第2レンズ群とを備え、これらの間隔を変化させることにより変倍を行う2群ズームレンズが挙げられる。従来の2群ズームレンズとしては、第1レンズ群が正の屈折力及び第2レンズ群が負の屈折力をもつと共に5〜6枚のレンズで構成されるもの(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)、第1レンズ群が負の屈折力及び第2レンズ群が正の屈折力をもつと共に7枚のレンズで構成されるもの(例えば、特許文献3、特許文献4を参照)が知られている。
ところで、固体撮像素子では、光を効率良く利用するために、撮像面にマイクロレンズが設けられる。このため、固体撮像素子に入射する光線の角度、すなわち、射出角度が大き過ぎると、いわゆるシェーディング現象が発生する。したがって、固体撮像素子に対して使用されるレンズ系は、射出瞳位置が像面から十分に離れており、射出角度が小さいテレセントリック光学系であることが望まれる。
一方、上記従来の第1レンズ群が正の屈折力及び第2レンズ群が負の屈折力をもつ2群ズームレンズは、小型、薄型で銀塩フィルムカメラ等に用いるのに好適であるが、広角端において最外角光線の射出角度が大きくなり過ぎるため、固体撮像素子への適用が困難であった。また、上記従来の第1レンズ群が負の屈折力及び第2レンズ群が正の屈折力をもつ2群ズームレンズは、射出角度を小さく抑えることは可能であるが、レンズが7枚必要であり、十分な小型化、薄型化が難しい。
一方、上記従来の第1レンズ群が正の屈折力及び第2レンズ群が負の屈折力をもつ2群ズームレンズは、小型、薄型で銀塩フィルムカメラ等に用いるのに好適であるが、広角端において最外角光線の射出角度が大きくなり過ぎるため、固体撮像素子への適用が困難であった。また、上記従来の第1レンズ群が負の屈折力及び第2レンズ群が正の屈折力をもつ2群ズームレンズは、射出角度を小さく抑えることは可能であるが、レンズが7枚必要であり、十分な小型化、薄型化が難しい。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、3倍程度の変倍比を有し、小型で高い光学性能が得られ、沈胴時に十分な薄型化が達成可能で、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに用いるのに好適なズームレンズを提供することにある。
本発明に係るズームレンズは、物体側から像面側に向けて順に配列された、負の屈折力を有する第1レンズ,正の屈折力を有する第2レンズからなり,全体として負の屈折力を有する第1レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ,負の屈折力を有する第4レンズ,正の屈折力を有する第5レンズからなり,全体として正の屈折力を有する第2レンズ群とから構成され、開口絞りは第2レンズ群と共に移動するように形成され、広角端から望遠端への変倍時に、第1レンズ群は像面側へ移動し途中から物体側へ反転して移動し、第2レンズ群は物体側へ移動するように形成された、ことを特徴としている。
この構成によれば、第1レンズ群に負の屈折力、第2レンズ群に正の屈折力をもたせ、第1レンズ群を負の屈折力を有する第1レンズ及び正の屈折力を有する第2レンズにより形成し、第2レンズ群を正の屈折力を有する第3レンズ及び負の屈折力を有する第4レンズ並びに正の屈折力を有する第5レンズにより形成することにより、広角端における最外角光線の射出角度を小さく抑えることができ、3倍程度の変倍比を確保でき、光学性能が高く、沈胴時に十分な薄型化が達成でき、固体撮像素子に適した小型のズームレンズが得られる。また、第2レンズ群の前面に開口絞りを配置することにより、広角端において射出瞳が像面に近づくのを防ぐことができ、開口絞りを第2レンズ群と共に動かすことで、広角端から望遠端までの第2レンズ群における光路差を小さくでき、第2レンズ群の小型化、沈胴時の薄型化を達成できる。
この構成によれば、第1レンズ群に負の屈折力、第2レンズ群に正の屈折力をもたせ、第1レンズ群を負の屈折力を有する第1レンズ及び正の屈折力を有する第2レンズにより形成し、第2レンズ群を正の屈折力を有する第3レンズ及び負の屈折力を有する第4レンズ並びに正の屈折力を有する第5レンズにより形成することにより、広角端における最外角光線の射出角度を小さく抑えることができ、3倍程度の変倍比を確保でき、光学性能が高く、沈胴時に十分な薄型化が達成でき、固体撮像素子に適した小型のズームレンズが得られる。また、第2レンズ群の前面に開口絞りを配置することにより、広角端において射出瞳が像面に近づくのを防ぐことができ、開口絞りを第2レンズ群と共に動かすことで、広角端から望遠端までの第2レンズ群における光路差を小さくでき、第2レンズ群の小型化、沈胴時の薄型化を達成できる。
上記構成において、第1レンズ群の光軸上における厚みをDG1、第2レンズ群の光軸上における厚みをDG2、広角端における第1レンズ群から像面までのレンズ系の焦点距離をfw、第1レンズ群の焦点距離をfG1、第2レンズ群の焦点距離をfG2とするとき、次の条件式(1),(2)
(1)0.90≦(DG1+DG2)/fw≦2.30
(2)0.5≦|fG1|/fG2≦1.6
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(1),(2)を満足することにより、第1レンズ群及び第2レンズ群のパワー配置が適切に設定されて、3倍程度の変倍比を確保しつつ、小型化、薄型化が可能となる。
(1)0.90≦(DG1+DG2)/fw≦2.30
(2)0.5≦|fG1|/fG2≦1.6
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(1),(2)を満足することにより、第1レンズ群及び第2レンズ群のパワー配置が適切に設定されて、3倍程度の変倍比を確保しつつ、小型化、薄型化が可能となる。
上記構成において、第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズであり、第2レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズであり、第1レンズと第2レンズとの空気間隔をD2、広角端における第1レンズ群から像面までのレンズ系の焦点距離をfw、第1レンズ群の焦点距離をfG1とするとき、次の条件式(3),(4)
(3)0.10≦D2/fw≦0.35
(4)1.5≦|fG1|/fw≦2.5
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1レンズ群の厚みについて条件式(3)のように規定することにより、十分な薄型化が達成できると共に、諸収差、特に、コマ収差を良好に補正できる。
また、第1レンズ群のパワーを条件式(4)のように規定することにより、所要の変倍比を確保でき、諸収差を良好に補正できる。
(3)0.10≦D2/fw≦0.35
(4)1.5≦|fG1|/fw≦2.5
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1レンズ群の厚みについて条件式(3)のように規定することにより、十分な薄型化が達成できると共に、諸収差、特に、コマ収差を良好に補正できる。
また、第1レンズ群のパワーを条件式(4)のように規定することにより、所要の変倍比を確保でき、諸収差を良好に補正できる。
上記構成において、第2レンズ群の焦点距離をfG2、広角端における第1レンズ群から像面までのレンズ系の焦点距離をfwとするとき、次の条件式(5)
(5)1.2≦fG2/fw≦3.5
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第2レンズ群のパワーを条件式(5)のように規定することにより、所要の変倍比を確保でき、諸収差を良好に補正できる。
(5)1.2≦fG2/fw≦3.5
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第2レンズ群のパワーを条件式(5)のように規定することにより、所要の変倍比を確保でき、諸収差を良好に補正できる。
上記構成において、第1レンズ群及び第2レンズ群は、非球面をもつレンズをそれぞれ含み、この非球面は、レンズの周辺部に向かうに連れて屈折力が弱くなるように形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、各レンズ群のレンズに非球面形状をもたせることにより、レンズの構成枚数を抑制しつつ諸収差を良好に補正できる。
この構成によれば、各レンズ群のレンズに非球面形状をもたせることにより、レンズの構成枚数を抑制しつつ諸収差を良好に補正できる。
上記構成において、第1レンズは非球面を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、最も物体側にある第1レンズに非球面形状をもたせることにより、非点収差、歪曲収差等の光軸外収差を良好に補正できる。
この構成によれば、最も物体側にある第1レンズに非球面形状をもたせることにより、非点収差、歪曲収差等の光軸外収差を良好に補正できる。
上記構成において、第3レンズは非球面を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、開口絞りの近くに配置された第3レンズに非球面形状をもたせることにより、球面収差等の光軸上の収差を良好に補正できる。
この構成によれば、開口絞りの近くに配置された第3レンズに非球面形状をもたせることにより、球面収差等の光軸上の収差を良好に補正できる。
本発明によれば、3倍程度の変倍比を有し、小型でかつ高い光学性能が得られ、沈胴時に十分な薄型化が達成可能で、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに用いるのに好適なズームレンズが得られる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図3は、本発明に係るズームレンズの一実施形態を示すものであり、図1は基本構成図、図2は光線図、図3は広角端、中間位置、望遠端にある状態図である。
このズームレンズにおいては、図1に示すように、物体側から像面側に向けて、全体として負の屈折力を有する第1レンズ群(I)と、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群(II)とが、順次に配列されている。
第1レンズ群(I)は、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に配列された、第1レンズ1及び第2レンズ2により構成されている。
第2レンズ群(II)は、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に配列された、第3レンズ3、第4レンズ4及び第5レンズ5により構成されている。尚、第2レンズ群(II)には、第3レンズ3の前面側(物体側の面)において、開口絞り8が配置されている。
そして、第2レンズ群(II)の第5レンズ5よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ、CCDのカバーガラス等のガラスフィルタ6,7が配置され、その後方にCCD等の結像面Pが配置されている。
図1ないし図3は、本発明に係るズームレンズの一実施形態を示すものであり、図1は基本構成図、図2は光線図、図3は広角端、中間位置、望遠端にある状態図である。
このズームレンズにおいては、図1に示すように、物体側から像面側に向けて、全体として負の屈折力を有する第1レンズ群(I)と、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群(II)とが、順次に配列されている。
第1レンズ群(I)は、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に配列された、第1レンズ1及び第2レンズ2により構成されている。
第2レンズ群(II)は、図1に示すように、物体側から像面側に向けて順に配列された、第3レンズ3、第4レンズ4及び第5レンズ5により構成されている。尚、第2レンズ群(II)には、第3レンズ3の前面側(物体側の面)において、開口絞り8が配置されている。
そして、第2レンズ群(II)の第5レンズ5よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ、CCDのカバーガラス等のガラスフィルタ6,7が配置され、その後方にCCD等の結像面Pが配置されている。
ここで、第1レンズ群(I)の焦点距離はfG1、第2レンズ群(II)の焦点距離はfG2、広角端におけるレンズ系(第1レンズ群(I)の前面(第1レンズ1の前面S1)から像面Pまで)の焦点距離はfw、光軸上における第1レンズ群(I)の厚みはDG1、光軸上における第2レンズ群(II)の厚みはDG2で表す。
また、第1レンズ1〜第5レンズ5、及びガラスフィルタ6,7においては、図1に示すように、面をSi(i=1〜15)、それぞれの面Siの曲率半径をRi(i=1〜15)、d線に対する屈折率をNi及びアッベ数をνi(i=1〜7)で表す。
さらに、第1レンズ1からガラスフィルタ7までのそれぞれの光軸L上における間隔(厚さ、空気間隔)は、Di(i=1〜14)で表し、ガラスフィルタ7から像面Pまでの間隔はBFで表す。したがって、第1レンズ群(I)の光軸上の厚みDG1は、DG1=D1+D2+D3、第2レンズ群(II)の光軸上の厚みDG2は、DG2=D6+D7+D8+D9+D10、となる。
また、第1レンズ1〜第5レンズ5、及びガラスフィルタ6,7においては、図1に示すように、面をSi(i=1〜15)、それぞれの面Siの曲率半径をRi(i=1〜15)、d線に対する屈折率をNi及びアッベ数をνi(i=1〜7)で表す。
さらに、第1レンズ1からガラスフィルタ7までのそれぞれの光軸L上における間隔(厚さ、空気間隔)は、Di(i=1〜14)で表し、ガラスフィルタ7から像面Pまでの間隔はBFで表す。したがって、第1レンズ群(I)の光軸上の厚みDG1は、DG1=D1+D2+D3、第2レンズ群(II)の光軸上の厚みDG2は、DG2=D6+D7+D8+D9+D10、となる。
第1レンズ1は、物体側に凸面S1及び像面側に凹面S2を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第2レンズ2は、物体側に凸面S3及び像面側に凹面S4を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第3レンズ3は、物体側に凸面S6及び像面側に凸面S7を向けた正の屈折力を有する両凸形状のレンズである。
第4レンズ4は、物体側に凸面S8及び像面側に凹面S9を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第5レンズ5は、物体側に凹面S10及び像面側に凸面S11を向けた正の屈折力をもつメニスカス形状のレンズである。
第2レンズ2は、物体側に凸面S3及び像面側に凹面S4を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第3レンズ3は、物体側に凸面S6及び像面側に凸面S7を向けた正の屈折力を有する両凸形状のレンズである。
第4レンズ4は、物体側に凸面S8及び像面側に凹面S9を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第5レンズ5は、物体側に凹面S10及び像面側に凸面S11を向けた正の屈折力をもつメニスカス形状のレンズである。
上記構成のズームレンズにおいては、図2に示すように、物体から発せられた光線L1(被写体光)は、負の屈折力をもつ第1レンズ1を通過するときにその前面S1(凸面)により収斂する方向に及び後面S2(凹面)により発散する方向に屈折し、正の屈折力を有する第2レンズ2を通過するときにその前面S3(凸面)により収斂する方向及び後面S4(凹面)により発散する方向に屈折し、第1レンズ群(I)の全体では発散する方向に屈折し、正の屈折力を有する第3レンズ3を通過するときにその前面S6(凸面)及び後面S7(凸面)により収斂する方向に屈折し、負の屈折力を有する第4レンズ4を通過するときにその前面S8(凸面)により収斂する方向及び後面S9(凹面)により発散する方向に屈折し、正の屈折力を有する第5レンズ5を通過するときにその前面S10(凹面)により発散する方向及び後面S11(凸面)により収斂する方向に屈折し、第2レンズ群(II)の全体では収斂する方向に屈折したのち、ガラスフィルタ6,7を通過してCCDの像面Pに到達する。
そして、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、図3(a),(b),(c)に示すように、第1レンズ群(I)が像面側へ移動して途中で物体側へ反転して移動すると共に第2レンズ群(II)が物体側へ単調に移動する。すなわち、第1レンズ群(I)と第2レンズ群(II)の相対的な間隔を変化させることで、3倍程度の変倍比を確保すると共に、第2レンズ群(II)の移動により変倍を行うと同時に、第1レンズ群(I)の移動により変倍に伴う補正及びフォーカシングを行っている。
ここで、開口絞り8は、第2レンズ群(II)において、最も物体側寄りに位置する第3レンズ3の前面S6に配置されると共に、第2レンズ群(II)と共に移動する。これにより、広角端において射出瞳が像面Pに近づくのを防ぐことができる。また、開口絞り8を第2レンズ群(II)と共に動かすことで広角端から望遠端までの第2レンズ群(II)における光路差を小さくでき、第2レンズ群(II)の小型化、沈胴時の薄型化が可能となる。
上記構成において、第1レンズ1及び第2レンズ2の各面S1〜S4、第3レンズ3〜第5レンズ5の各面S6〜S11は、非球面として形成されてもよく、かつその非球面がレンズの周辺部に向かうに連れて屈折力が弱くなるように形成されてもよい。これにより、諸収差を良好に補正することができる。
特に、第1レンズ群(I)の最も物体側にある第1レンズ1の物体側の面S1又は像面側の面S2を非球面とすることにより、非点収差、歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することができる。また、第2レンズ群(II)の開口絞り8の近くにある第3レンズ3の物体側の面S6又は像面側の面S7を非球面とすることにより、球面収差等の軸上収差を良好に補正することができる。
特に、第1レンズ群(I)の最も物体側にある第1レンズ1の物体側の面S1又は像面側の面S2を非球面とすることにより、非点収差、歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することができる。また、第2レンズ群(II)の開口絞り8の近くにある第3レンズ3の物体側の面S6又は像面側の面S7を非球面とすることにより、球面収差等の軸上収差を良好に補正することができる。
ここで、非球面を表す式としては、次式で規定される。
Z=Cy2/〔1+(1−εC2y2)1/2〕+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12
但し、Z:非球面の頂点における接平面から,光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸からの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G,H:非球面係数である。
Z=Cy2/〔1+(1−εC2y2)1/2〕+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12
但し、Z:非球面の頂点における接平面から,光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸からの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G,H:非球面係数である。
また、上記構成において、光軸L上における第1レンズ群(I)の厚みDG1、光軸L上における第2レンズ群(II)の厚みDG2、広角端におけるレンズ系(第1レンズ1の前面S1から像面Pまで)の焦点距離fw、第1レンズ群(I)の焦点距離fG1、及び第2レンズ群(II)の焦点距離fG2が、次の条件式(1),(2)
(1)0.90≦(DG1+DG2)/fw≦2.30
(2)0.5≦|fG1|/fG2≦1.6
を満足するように形成されている。
(1)0.90≦(DG1+DG2)/fw≦2.30
(2)0.5≦|fG1|/fG2≦1.6
を満足するように形成されている。
条件式(1)は、第1レンズ群(I)及び第2レンズ群(II)の厚みと広角端での焦点距離との関係を規定し、条件式(2)は第1レンズ群(I)の焦点距離と第2レンズ群(II)の焦点距離の関係を規定したものであり、全体として各レンズ群のパワーを適切に配置するための適切な範囲を規定したものである。
仮に、条件式(1),(2)を満たさないと、レンズ系の薄型化が困難になり、又、3倍程度の変倍比の確保が困難になり、諸収差も良好に補正することが困難になる。したがって、条件式(1),(2)を満たすことにより、第1レンズ群(I)及び第2レンズ群(II)のパワー配置が適切に設定されて、3倍程度の変倍を確保しつつ、レンズ系の小型化、薄型化を達成でき、諸収差を良好に補正して光学性能の高いズームレンズを得ることができる。
仮に、条件式(1),(2)を満たさないと、レンズ系の薄型化が困難になり、又、3倍程度の変倍比の確保が困難になり、諸収差も良好に補正することが困難になる。したがって、条件式(1),(2)を満たすことにより、第1レンズ群(I)及び第2レンズ群(II)のパワー配置が適切に設定されて、3倍程度の変倍を確保しつつ、レンズ系の小型化、薄型化を達成でき、諸収差を良好に補正して光学性能の高いズームレンズを得ることができる。
また、上記構成において、第1レンズ群(I)は、好ましくは、第1レンズ1と第2レンズ2との空気間隔(光軸上の距離)D2、広角端におけるレンズ系(第1レンズ1の前面S1から像面Pまで)の焦点距離fw、及び第1レンズ群(I)の焦点距離fG1が、次の条件式(3),(4)、
(3)0.10≦D2/fw≦0.35
(4)1.5≦|fG1|/fw≦2.5
を満足するように形成される。
(3)0.10≦D2/fw≦0.35
(4)1.5≦|fG1|/fw≦2.5
を満足するように形成される。
条件式(3)は、第1レンズ群(I)に関して、レンズ同士の間隔と広角端での焦点距離との関係を規定したものである。仮に、条件式(3)を満たさないと、レンズ系全長の短縮化が十分ではなく、又、諸収差特にコマ収差を良好に補正するのが困難になる。したがって、条件式(3)を満たすことにより、レンズ系をさらに薄型化及び小型化でき、コマ収差等を良好に補正してより優れた光学性能を得ることができる。
条件式(4)は、第1レンズ群(I)の焦点距離と広角端でのレンズ系の焦点距離との関係、すなわち、第1レンズ群(I)のパワーを規定したものである。仮に、条件式(4)を満たさないと、所望の変倍比を確保するのが困難になり、諸収差を良好に補正するのが困難になる。したがって、条件式(4)を満たすことにより、所望の変倍比を確実に確保できると共に、諸収差を良好に補正して優れた光学性能を得ることができる。
条件式(4)は、第1レンズ群(I)の焦点距離と広角端でのレンズ系の焦点距離との関係、すなわち、第1レンズ群(I)のパワーを規定したものである。仮に、条件式(4)を満たさないと、所望の変倍比を確保するのが困難になり、諸収差を良好に補正するのが困難になる。したがって、条件式(4)を満たすことにより、所望の変倍比を確実に確保できると共に、諸収差を良好に補正して優れた光学性能を得ることができる。
また、上記構成において、第2レンズ群(II)は、好ましくは、第2レンズ群(II)の焦点距離fG2、及び広角端におけるレンズ系(第1レンズ1の前面S1から像面Pまで)の焦点距離fwが、次の条件式(5)、
(5)1.2≦fG2/fw≦3.5
を満足するように形成される。
(5)1.2≦fG2/fw≦3.5
を満足するように形成される。
条件式(5)は、第2レンズ群(II)の焦点距離と広角端でのレンズ系の焦点距離との関係、すなわち、第2レンズ群(II)のパワーを規定したものである。仮に、条件式(5)を満たさないと、所望の変倍比を確保するのが困難になり、諸収差を良好に補正するのが困難になる。したがって、条件式(5)を満たすことにより、所望の変倍比を確実に確保できると共に、諸収差を良好に補正して優れた光学性能を得ることができる。
次に、図1ないし図3に示した構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を実施例1として以下に示す。実施例1では、第1レンズ1の物体側の凸面S1及び像面側の凹面S2、第3レンズ3の物体側及び像面側の両凸面S6,S7が、非球面に形成されている。
実施例1における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、非球面に関する数値データ、広角端,中間位置,望遠端におけるそれぞれのレンズ系の焦点距離(広角端fw、中間位置fm、望遠端ft)、及び光軸L上の間隔D4,D11に関する数値データは、以下に示す通りである。また、広角端、中間位置、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図4、図5、図6に示されるような結果となる。尚、図4ないし図6において、dはd線による収差、FはF線による収差、CはC線による収差をそれぞれ示し、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
<仕様諸元>
物体距離=無限(∞)(広角端〜中間位置〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.41mm(広角端fw)〜12.13mm(中間位置fm)〜18.78mm(望遠端ft)、倍率(変倍比)=2.93(広角端〜中間位置〜望遠端)、Fナンバー(FNo.)=3.30(広角端)〜4.29(中間位置)〜5.44(望遠端)、画角(2ω)=61.0°(広角端)〜33.4°(中間位置)〜21.8°(望遠端)、射出瞳位置=−15.22mm(広角端)〜−19.77mm(中間位置)〜−25.07mm(望遠端)、最外角光線の射出角度(像高3.60mmでの光線の角度)=12.6°(広角端)〜11.0°(中間位置)〜8.6°(望遠端)、レンズ全長(第1レンズ1の前面〜第5レンズ5の後面)=22.75mm(広角端)〜13.35mm(中間位置)〜9.62mm(望遠端)、レンズ系全長(第1レンズ1の前面〜像面P,空気換算)=34.39mm(広角端)〜29.55mm(中間位置)〜31.14mm(望遠端)、バックフォーカス(第5レンズ5の後面〜像面Pまでの空気換算距離)=11.64mm(広角端)〜16.20mm(中間位置)〜21.52mm(望遠端)
物体距離=無限(∞)(広角端〜中間位置〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.41mm(広角端fw)〜12.13mm(中間位置fm)〜18.78mm(望遠端ft)、倍率(変倍比)=2.93(広角端〜中間位置〜望遠端)、Fナンバー(FNo.)=3.30(広角端)〜4.29(中間位置)〜5.44(望遠端)、画角(2ω)=61.0°(広角端)〜33.4°(中間位置)〜21.8°(望遠端)、射出瞳位置=−15.22mm(広角端)〜−19.77mm(中間位置)〜−25.07mm(望遠端)、最外角光線の射出角度(像高3.60mmでの光線の角度)=12.6°(広角端)〜11.0°(中間位置)〜8.6°(望遠端)、レンズ全長(第1レンズ1の前面〜第5レンズ5の後面)=22.75mm(広角端)〜13.35mm(中間位置)〜9.62mm(望遠端)、レンズ系全長(第1レンズ1の前面〜像面P,空気換算)=34.39mm(広角端)〜29.55mm(中間位置)〜31.14mm(望遠端)、バックフォーカス(第5レンズ5の後面〜像面Pまでの空気換算距離)=11.64mm(広角端)〜16.20mm(中間位置)〜21.52mm(望遠端)
<曲率半径>
R1=46.013mm(非球面)、R2=4.445mm(非球面)、R3=7.351mm、R4=19.266mm、R5=∞(開口絞り)、R6=4.344mm(非球面)、R7=−61.023mm(非球面)、R8=7.201mm、R9=3.730mm、R10=−10.173mm、R11=−5.557mm、R12=∞、R13=∞、R14=∞、R15=∞
R1=46.013mm(非球面)、R2=4.445mm(非球面)、R3=7.351mm、R4=19.266mm、R5=∞(開口絞り)、R6=4.344mm(非球面)、R7=−61.023mm(非球面)、R8=7.201mm、R9=3.730mm、R10=−10.173mm、R11=−5.557mm、R12=∞、R13=∞、R14=∞、R15=∞
<光軸上の間隔>
D1=1.00mm、D2=1.50mm、D3=1.72mm、D4=可変、D5=0.00mm、D6=1.55mm、D7=0.20mm、D8=0.70mm、D9=0.90mm、D10=1.10mm、D11=可変、D12=0.90mm、D13=0.50mm、D14=0.50mm
D1=1.00mm、D2=1.50mm、D3=1.72mm、D4=可変、D5=0.00mm、D6=1.55mm、D7=0.20mm、D8=0.70mm、D9=0.90mm、D10=1.10mm、D11=可変、D12=0.90mm、D13=0.50mm、D14=0.50mm
<屈折率>
N1=1.804698、N2=1.805180、N3=1.583325、N4=1.808090、N5=1.487490、N6=1.516798、N7=1.516798
<アッベ数>
ν1=40.9、ν2=25.4、ν3=59.1、ν4=22.8、ν5=70.2、ν6=64.2、ν7=64.2
N1=1.804698、N2=1.805180、N3=1.583325、N4=1.808090、N5=1.487490、N6=1.516798、N7=1.516798
<アッベ数>
ν1=40.9、ν2=25.4、ν3=59.1、ν4=22.8、ν5=70.2、ν6=64.2、ν7=64.2
<非球面係数>
<S1面>
ε=−13.26414、D=−1.970370×10−5、E=1.899009×10−6、F=−1.391879×10−7、G=4.352525×10−9、H=−5.049559×10−11
<S2面>
ε=0.805562、D=−5.566245×10−4、E=2.303567×10−6、F=−4.145291×10−6、G=2.373057×10−7、H=−7.665963×10−9
<S6面>
ε=−1.663038、D=3.246213×10−3、E=−9.536197×10−5、F=5.827330×10−6、G=−6.420735×10−7、H=0.000000
<S7面>
ε=1.000000、D=1.020291×10−3、E=−5.272271×10−6、F=−3.050482×10−6、G=−3.044280×10−7、H=0.000000
<S1面>
ε=−13.26414、D=−1.970370×10−5、E=1.899009×10−6、F=−1.391879×10−7、G=4.352525×10−9、H=−5.049559×10−11
<S2面>
ε=0.805562、D=−5.566245×10−4、E=2.303567×10−6、F=−4.145291×10−6、G=2.373057×10−7、H=−7.665963×10−9
<S6面>
ε=−1.663038、D=3.246213×10−3、E=−9.536197×10−5、F=5.827330×10−6、G=−6.420735×10−7、H=0.000000
<S7面>
ε=1.000000、D=1.020291×10−3、E=−5.272271×10−6、F=−3.050482×10−6、G=−3.044280×10−7、H=0.000000
<レンズ系の焦点距離fw,fm,ft、光軸上の可変間隔D4,D11>
fw=6.41mm(広角端)〜fm=12.13mm(中間位置)〜ft=18.78mm(望遠端)、D4=14.08mm(広角端)〜4.68mm(中間位置)〜0.95mm(望遠端)、D11=9.72mm(広角端)〜14.28mm(中間位置)〜19.60mm(望遠端)
fw=6.41mm(広角端)〜fm=12.13mm(中間位置)〜ft=18.78mm(望遠端)、D4=14.08mm(広角端)〜4.68mm(中間位置)〜0.95mm(望遠端)、D11=9.72mm(広角端)〜14.28mm(中間位置)〜19.60mm(望遠端)
ここで、条件式(1)ないし(5)の数値データは、
(1)(DG1+DG2)/fw=1.353
(2)|fG1|/fG2=1.255
(3)D2/fw=0.234
(4)|fG1|/fw=1.976
(5)fG2/fw=1.574
となり、全て満足している。
(1)(DG1+DG2)/fw=1.353
(2)|fG1|/fG2=1.255
(3)D2/fw=0.234
(4)|fG1|/fw=1.976
(5)fG2/fw=1.574
となり、全て満足している。
以上の実施例1では、広角端〜中間〜望遠端のそれぞれの位置において、レンズ全長(第1レンズ1〜第5レンズ5まで)が、22.75mm〜13.35mm〜9.62mm、レンズ系全長(第1レンズ1〜像面Pまでの空気換算距離)が34.39mm〜29.55mm〜31.14mm、変倍比が2.93(一定)、Fナンバーが3.30〜4.29〜5.44、画角(2ω)が61.0°〜33.4°〜21.8°となり、3倍程度の変倍比を確保できると共に、小型、薄型で、光学性能の高いズームレンズが得られる。
図7ないし図9は、本発明に係るズームレンズの他の実施形態を示すものであり、図7は基本構成図、図8は光路図、図9は広角端,中間位置,望遠端にある状態図である。
この実施形態においては、第5レンズ5´は、物体側及び像面側の両面S10,S11が凸面で形成された両凸レンズであり、第1レンズ1の像面側の凹面S2及び第3レンズ3の物体側の凸面S6だけを非球面に形成した以外は、前述の実施形態と同一である。
この構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例2として以下に示す。
この実施形態においては、第5レンズ5´は、物体側及び像面側の両面S10,S11が凸面で形成された両凸レンズであり、第1レンズ1の像面側の凹面S2及び第3レンズ3の物体側の凸面S6だけを非球面に形成した以外は、前述の実施形態と同一である。
この構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例2として以下に示す。
実施例2における主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)、非球面に関する数値データ、広角端,中間位置,望遠端におけるそれぞれのレンズ系の焦点距離(広角端fw、中間位置fm、望遠端ft)、及び光軸L上の間隔D4,D11に関する数値データは、以下に示す通りである。また、広角端、中間位置、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図10、図11、図12に示されるような結果となる。尚、図10ないし図12において、dはd線による収差、FはF線による収差、CはC線による収差をそれぞれ示し、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
<仕様諸元>
物体距離=無限(∞)(広角端〜中間位置〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.33mm(広角端fw)〜12.62mm(中間位置fm)〜18.45mm(望遠端ft)、倍率(変倍比)=2.91(広角端〜中間位置〜望遠端)、Fナンバー(FNo.)=3.41(広角端)〜4.59(中間位置)〜5.67(望遠端)、画角(2ω)=64.6°(広角端)〜33.6°(中間位置)〜23.2°(望遠端)、射出瞳位置=−13.52mm(広角端)〜−18.18mm(中間位置)〜−22.50mm(望遠端)、最外角光線の射出角度(像高3.60mmでの光線の角度)=13.2°(広角端)〜11.6°(中間位置)〜9.4°(望遠端)、レンズ全長(第1レンズ1の前面〜第5レンズ5´の後面)=23.95mm(広角端)〜13.64mm(中間位置)〜10.37mm(望遠端)、レンズ系全長(第1レンズ1の前面〜像面P,空気換算)=34.57mm(広角端)〜28.91mm(中間位置)〜29.96mm(望遠端)、バックフォーカス(第5レンズ5´の後面〜像面Pまでの空気換算距離)=10.62mm(広角端)〜15.27mm(中間位置)〜19.60mm(望遠端)
物体距離=無限(∞)(広角端〜中間位置〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.33mm(広角端fw)〜12.62mm(中間位置fm)〜18.45mm(望遠端ft)、倍率(変倍比)=2.91(広角端〜中間位置〜望遠端)、Fナンバー(FNo.)=3.41(広角端)〜4.59(中間位置)〜5.67(望遠端)、画角(2ω)=64.6°(広角端)〜33.6°(中間位置)〜23.2°(望遠端)、射出瞳位置=−13.52mm(広角端)〜−18.18mm(中間位置)〜−22.50mm(望遠端)、最外角光線の射出角度(像高3.60mmでの光線の角度)=13.2°(広角端)〜11.6°(中間位置)〜9.4°(望遠端)、レンズ全長(第1レンズ1の前面〜第5レンズ5´の後面)=23.95mm(広角端)〜13.64mm(中間位置)〜10.37mm(望遠端)、レンズ系全長(第1レンズ1の前面〜像面P,空気換算)=34.57mm(広角端)〜28.91mm(中間位置)〜29.96mm(望遠端)、バックフォーカス(第5レンズ5´の後面〜像面Pまでの空気換算距離)=10.62mm(広角端)〜15.27mm(中間位置)〜19.60mm(望遠端)
<曲率半径>
R1=51.313mm、R2=4.693mm(非球面)、R3=7.686mm、R4=20.364mm、R5=∞(開口絞り)、R6=3.669mm(非球面)、R7=−160.106mm、R8=6.714mm、R9=3.366mm、R10=10.216mm、R11=−185.082mm、R12=∞、R13=∞、R14=∞、R15=∞
R1=51.313mm、R2=4.693mm(非球面)、R3=7.686mm、R4=20.364mm、R5=∞(開口絞り)、R6=3.669mm(非球面)、R7=−160.106mm、R8=6.714mm、R9=3.366mm、R10=10.216mm、R11=−185.082mm、R12=∞、R13=∞、R14=∞、R15=∞
<光軸上の間隔>
D1=1.00mm、D2=1.55mm、D3=1.97mm、D4=可変、D5=0.00mm、D6=1.89mm、D7=0.22mm、D8=0.65mm、D9=0.50mm、D10=1.32mm、D11=可変、D12=0.90mm、D13=0.50mm、D14=0.50mm
D1=1.00mm、D2=1.55mm、D3=1.97mm、D4=可変、D5=0.00mm、D6=1.89mm、D7=0.22mm、D8=0.65mm、D9=0.50mm、D10=1.32mm、D11=可変、D12=0.90mm、D13=0.50mm、D14=0.50mm
<屈折率>
N1=1.804698、N2=1.805180、N3=1.518348、N4=2.003300、N5=1.717000、N6=1.516798、N7=1.516798
<アッベ数>
ν1=40.9、ν2=25.4、ν3=70.3、ν4=28.3、ν5=47.9、ν6=64.2、ν7=64.2
N1=1.804698、N2=1.805180、N3=1.518348、N4=2.003300、N5=1.717000、N6=1.516798、N7=1.516798
<アッベ数>
ν1=40.9、ν2=25.4、ν3=70.3、ν4=28.3、ν5=47.9、ν6=64.2、ν7=64.2
<非球面係数>
<S2面>
ε=0.156012、D=3.768980×10−4、E=8.469010×10−6、F=−3.355900×10−7、G=6.735880×10−9、H=0.000000
<S6面>
ε=0.584607、D=−5.594890×10−4、E=1.014125×10−5、F=−7.330560×10−6、G=4.811800×10−7、H=0.000000
<S2面>
ε=0.156012、D=3.768980×10−4、E=8.469010×10−6、F=−3.355900×10−7、G=6.735880×10−9、H=0.000000
<S6面>
ε=0.584607、D=−5.594890×10−4、E=1.014125×10−5、F=−7.330560×10−6、G=4.811800×10−7、H=0.000000
<レンズ系の焦点距離fw,fm,ft、光軸上の可変間隔D4,D11>
fw=6.33mm(広角端)〜fm=12.62mm(中間位置)〜ft=18.45mm(望遠端)、D4=14.85mm(広角端)〜4.54mm(中間位置)〜1.27mm(望遠端)、D11=8.70mm(広角端)〜13.35mm(中間位置)〜17.68mm(望遠端)
fw=6.33mm(広角端)〜fm=12.62mm(中間位置)〜ft=18.45mm(望遠端)、D4=14.85mm(広角端)〜4.54mm(中間位置)〜1.27mm(望遠端)、D11=8.70mm(広角端)〜13.35mm(中間位置)〜17.68mm(望遠端)
ここで、条件式(1)ないし(5)の数値データは、
(1)(DG1+DG2)/fw=1.438
(2)|fG1|/fG2=0.770
(3)D2/fw=0.245
(4)|fG1|/fw=2.103
(5)fG2/fw=2.729
となり、全て満足している。
(1)(DG1+DG2)/fw=1.438
(2)|fG1|/fG2=0.770
(3)D2/fw=0.245
(4)|fG1|/fw=2.103
(5)fG2/fw=2.729
となり、全て満足している。
以上の実施例2では、広角端〜中間〜望遠端のそれぞれの位置において、レンズ全長(第1レンズ1〜第5レンズ5´まで)が、23.95mm〜13.64mm〜10.37mm、レンズ系全長(第1レンズ1〜像面Pまでの空気換算距離)が34.57mm〜28.91mm〜29.96mm、変倍比が2.91(一定)、Fナンバーが3.41〜4.59〜5.67、画角(2ω)が64.6°〜33.6°〜23.2°となり、3倍程度の変倍比を確保できると共に、小型、薄型で、光学性能の高いズームレンズが得られる。
以上述べたように、本発明のズームレンズは、小型化、薄型化、軽量化、低コスト化等が達成されるため、小型化が要求されるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に好適であるのは勿論のこと、ズーミング撮影を行うその他のレンズ光学系においても有用である。
I 第1レンズ群
II 第2レンズ群
1 第1レンズ
2 第2レンズ
3 第3レンズ
4 第4レンズ
5,5´ 第5レンズ
6,7 ガラスフィルタ
8 開口絞り
D1〜D14 光軸上の間隔
R1〜R15 曲率半径
S1〜S15 面
DG1 光軸上の第1レンズ群の厚み
DG2 光軸上の第2レンズ群の厚み
fw 広角端におけるレンズ系の焦点距離
fG1 第1レンズ群の焦点距離
fG2 第2レンズ群の焦点距離
II 第2レンズ群
1 第1レンズ
2 第2レンズ
3 第3レンズ
4 第4レンズ
5,5´ 第5レンズ
6,7 ガラスフィルタ
8 開口絞り
D1〜D14 光軸上の間隔
R1〜R15 曲率半径
S1〜S15 面
DG1 光軸上の第1レンズ群の厚み
DG2 光軸上の第2レンズ群の厚み
fw 広角端におけるレンズ系の焦点距離
fG1 第1レンズ群の焦点距離
fG2 第2レンズ群の焦点距離
Claims (7)
- 物体側から像面側に向けて順に配列された、
負の屈折力を有する第1レンズ、正の屈折力を有する第2レンズからなり、全体として負の屈折力を有する第1レンズ群と、
開口絞りと、
正の屈折力を有する第3レンズ、負の屈折力を有する第4レンズ、正の屈折力を有する第5レンズからなり、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群と、から構成され、
前記開口絞りは、前記第2レンズ群と共に移動するように形成され、
広角端から望遠端への変倍時に、前記第1レンズ群は像面側へ移動し途中から物体側へ反転して移動し、前記第2レンズ群は物体側へ移動するように形成された、
ことを特徴とするズームレンズ。 - 前記第1レンズ群の光軸上における厚みをDG1、前記第2レンズ群の光軸上における厚みをDG2、広角端における前記第1レンズ群から像面までのレンズ系の焦点距離をfw、前記第1レンズ群の焦点距離をfG1、前記第2レンズ群の焦点距離をfG2とするとき、次の条件式(1),(2)
(1)0.90≦(DG1+DG2)/fw≦2.30
(2)0.5≦|fG1|/fG2≦1.6
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。 - 前記第1レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズであり、
前記第2レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズであり、
前記第1レンズと前記第2レンズとの空気間隔をD2、広角端における前記第1レンズ群から像面までのレンズ系の焦点距離をfw、前記第1レンズ群の焦点距離をfG1とするとき、次の条件式(3),(4)
(3)0.10≦D2/fw≦0.35
(4)1.5≦|fG1|/fw≦2.5
を満足する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。 - 前記第2レンズ群の焦点距離をfG2、広角端における前記第1レンズ群から像面までのレンズ系の焦点距離をfwとするとき、次の条件式(5)
(5)1.2≦fG2/fw≦3.5
を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のズームレンズ。 - 前記第1レンズ群及び第2レンズ群は、非球面をもつレンズをそれぞれ含み、
前記非球面は、レンズの周辺部に向かうに連れて屈折力が弱くなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のズームレンズ。 - 前記第1レンズは、非球面を有する、
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のズームレンズ。 - 前記第3レンズは、非球面を有する、
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のズームレンズ。
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