JP2013127619A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、優れる手振れ補正機能及び高解像度を有するとともに、全長が短く且つ容易に組み立てることができるズームレンズを提供することである。
【解決手段】本発明のズームレンズは、物体側から像側に向かって、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群及び正の屈折力の第３レンズ群が配列され、第１レンズ群には、負の屈折力の第１レンズ及び正の屈折力の第２レンズが配列され、第２レンズ群は、正の屈折力の第３レンズ、正の屈折力の第４レンズ、負の屈折力の第５レンズ及び正の屈折力の第６レンズが配列され、第３レンズ群は、正の屈折力の第７レンズを備え、条件式（１）を満たす。 ０．３＜ｄ２ａ／Ｄ２｜＜０．４ （１）ここで、ｄ２ａは第５レンズの像側に近い面から第６レンズの像側に近い面までの軸上距離であり、Ｄ２は第２レンズ群の厚さである。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズに関するものであって、特にズームレンズに関するものである。

現在のズームレンズは３群のレンズ群を備え、中間に位置するレンズ群は補正レンズ群として、ズームレンズの手振れの方向及び移動量に基づいて手振れ補正を行う。しかし、補正レンズ群が長すぎると、レンズ群が重すぎるので素早く補正することが難しく且つズームレンズ全体も長くなる。また、補正レンズ群が短すぎると、収差を補正することが難しく且つ組立が困難である。

本発明の目的は、優れる手振れ補正機能及び高解像度を有するとともに、全長が短く且つ容易に組み立てることができるズームレンズを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群及び正の屈折力を有する第３レンズ群が順に配列され、第１レンズ群には、物体側から像側に向かって、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レンズが順に配列され、第２レンズ群は、光学補正レンズ群であり、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ及び正の屈折力を有する第６レンズが順に配列され、第３レンズ群は、正の屈折力を有する第７レンズを備え、以下の条件式（１）を満たす。
０．３＜ｄ２ａ／Ｄ２｜＜０．４ （１）
ここで、ｄ２ａは第５レンズの像側に近い面から第６レンズの像側に近い面までの軸上距離であり、Ｄ２は第２レンズ群の厚さである。

上記の条件式を満たすことによって、本発明のズームレンズは、優れる手振れ補正機能を有するとともに全長が短く、解像度が高く且つ容易に組み立てることができる。

本発明の第一実施形態に係るズームレンズの構造を示す図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの広角端での球面収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの広角端での像面湾曲図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの広角端での歪曲収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの望遠端での球面収差図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの望遠端での像面湾曲図である。 図１に示す本発明の第一実施形態に係るズームレンズの望遠端での歪曲収差図である。 本発明の第二実施形態に係るズームレンズの構造を示す図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの広角端での球面収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの広角端での像面湾曲図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの広角端での歪曲収差図及び歪曲収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの望遠端での球面収差図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの望遠端での像面湾曲図である。 図８に示す本発明の第二実施形態に係るズームレンズの望遠端での歪曲収差図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係るズームレンズ１０は、物体側から像側（結像面に近い一端）に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群１００、正の屈折力を有する第２レンズ群２００及び正の屈折力を有する第３レンズ群３００が順に配列されている。第１レンズ群１００には、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ１０２及び正の屈折力を有する第２レンズ１０４が順に配列されている。該第２レンズ群２００は光学補正レンズ群であり、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第３レンズ２０２、正の屈折力を有する第４レンズ２０４、負の屈折力を有する第５レンズ２０６及び正の屈折力を有する第６レンズ２０８が順に配列されている。第３レンズ群３００は、正の屈折力を有する第７レンズ３０２を備える。

本発明のズームレンズ１０は、以下の条件式（１）を満たす。

０．３＜ｄ２ａ／Ｄ２｜＜０．４ （１）

ここで、ｄ２ａは第５レンズ２０６の像側に近い面から第６レンズ２０８の像側に近い面までの軸上距離であり、Ｄ２は第２レンズ群２００の厚さ（つまり、第２レンズ群２００の物体側に最も近い点から像側に最も近い点までの接続線のズームレンズ１０における光軸上の投影の長さ）である。

ズームレンズ１０が条件式（１）を満たすと、優れる手振れ補正機能を有するとともに全長は短く、解像度も高く且つ容易に組み立てることができる。具体的には、Ｄ２が大きすぎる場合、ズームレンズ１０の手振れ補正機能は下がり、Ｄ２が短すぎる場合、ズームレンズ１０の収差は有効に補正されない。ｄ２ａが大きすぎる場合、ズームレンズ１０の全長は縮小できず、ｄ２ａが短すぎる場合、第５レンズ２０６と第６レンズ２０８との間の距離は短くなるため、組立公差の要求は高くなり、組み立てにくい。

ズームレンズ１０が結像する際、光は、第１レンズ群１００、第２レンズ群２００、第３レンズ群３００及び保護ガラス２０を順に通り、最後に結像面ＩＭＧで結像される。ズームレンズを使用する過程において、第１レンズ群１００、第２レンズ群２００及び第３レンズ群３００を移動させることによって、広角端から望遠端まで変倍させる。広角端から望遠端まで変倍する過程において、具体的には、第１レンズ群１００と第２レンズ群２００との間の距離は小さくなり、第２レンズ群２００と第３レンズ群３００との間の距離は大きくなる。

第１レンズ１０２はガラスレンズであり且つ少なくとも１つの非球面を有する。これにより、ズームレンズ１０の広角端における歪曲収差及び非点収差が良好に補正される。

ズームレンズ１０は、以下の条件式（２）を満たす。

０．２７＜ψ１／Ｌ＜０．３１ （２）

ここで、ψ１は第１レンズ１０２の有効半径であり、Ｌはズームレンズ１０の望遠端における全長である。

ズームレンズ１０が条件式（２）を満たすと、コストを下げることができるとともにズームレンズ１０の収差を良好に補正することができ且つ小型化に有利である。

具体的には、ψ１が大きすぎる場合、非球面ガラスレンズを有する第１レンズ１０２のコストは上がるが、ψ１が小さすぎる場合、ズームレンズの広角端における色収差は補正されにくい。Ｌが大きすぎる場合、ズームレンズ１０の全長は長くなり、小型化に不利である。

ズームレンズ１０は、以下の条件式（３）を満たす。

１８＜Ｎ１−Ｎ２＜２５ （３）

ここで、Ｎ１は第１レンズ１０２におけるｄ線（波長が５８６．６ｎｍである）に対するアッベ数である。Ｎ２は第２レンズ１０４におけるｄ線（波長が５８６．６ｎｍである）に対するアッベ数である。

ズームレンズ１０が条件式（３）を満たすと、ズームレンズ１０の望遠端における横色収差及び縦色収差は良好に補正される。

ズームレンズ１０は、以下の条件式（４）を満たす。

ここで、ｆ２は第２レンズ群２００の有効焦点距離であり、ｆＷはズームレンズ１０の広角端における有効焦点距離であり、ｆＴはズームレンズ１０の望遠端における有効焦点距離である。

ズームレンズ１０が条件式（４）を満たすと、ズームレンズ１０の良品率を上げるとともに、ズーム倍率を高めてズームレンズ１０の全長を制御することができる。具体的には、ｆ２が小さすぎる場合、第２レンズ群２００の屈折力は大きくなり、偏心公差に対する要求が高くなり良品率を下げる。ｆ２が大きすぎる場合、同じズーム倍率を維持し続ける状況下で、第２レンズ群２００の移動量は長くなる。これにより、ズームレンズ１０の広角端における全長は長くなり、小型化に不利である。

第３レンズ２０２は、少なくとも１つの非球面を有する。これにより、ズームレンズ１０の広角端及び望遠端における球面収差及び色収差は良好に補正される。

第７レンズ３０２は、異常分散ガラスを使用するため高いアッベ数を有する。これにより、ズームレンズ１０の望遠端における横色収差は良好に補正される。

ズームレンズ１０は、第１絞り４００及び第２絞り５００をさらに備える。第１絞り４００は、第１レンズ群１００と第２レンズ群２００との間に設置され、第２絞り５００は、第２レンズ群２００と第３レンズ群３００との間に設置される。

ズームレンズ１０は、物体側から像側に向かって、面Ｓ１〜Ｓ１５を備え、保護ガラス２０は、物体側に面する面Ｓ１６及び像側に面する面Ｓ１７を備える。

ズームレンズ１０は、以下の表１−１及び表１−２の条件を満たす。

表１−１及び表１−２において、Ｒは各々のレンズの光学面の曲率半径であり、Ｄは対応する面から次の面までの軸上距離であり、Ｎは各々のレンズのｄ線に対する屈折率であり、Ｖは各々のレンズにおけるｄ線に対するアッベ数であり、ｋは二次曲面係数であり、ψは各々のレンズの有効半径である。

レンズ面の中心を原点として、光軸がｘ軸である場合、レンズ面の非球面形状は以下の数式によって表される。

ｃはレンズ面中心の曲率であり、ｈは光軸からレンズ面までの高さであり、ｋは二次曲面係数であり、Ａｉは第ｉ次の非球面形状の係数である。

ズームレンズ１０は、以下の表２−１及び表２−２の条件を満たす。

ズームレンズ１０は、以下の表３の条件を満たす。

ここで、Ｆはズームレンズ１０の有効焦点距離であり、Ｆ＃はズームレンズ１０の絞り値であり、ＦＯＶはズームレンズ１０の画角であり、Ｌはズームレンズ１０の全長である。

本実施形態において、各々のパラメーター及び条件式の値は、以下の表４に示した。

図２〜図７を参照すると、曲線ａ１、ｂ１、ｃ１は、それぞれ波長が４３５ｎｍ、５８６ｎｍ、６５２ｎｍである光線の球面収差曲線である。曲線ａｔ、ａｓ、ｂｔ、ｂｓ、ｃｔ、ｃｓは、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍである光線のメリディオナル方向の特性曲線（Tangential field curvature curve）及びサジタル方向の特性曲線（Sagittal field curvature curve）である。曲線ａ２、ｂ２、ｃ２は、それぞれ波長が４３５ｎｍ、５８６ｎｍ、６５２ｎｍである光線の歪曲収差特性曲線（各波長の光線の歪曲収差特性曲線が近似する）である。図２乃至図７からわかるように、広角端及び望遠端における各種の収差は全て、より小さい範囲内に制御される。従って、ズームレンズ１０は優れる結像品質を有する。

図８〜図１４は、本発明の第二実施形態のズームレンズ４０を示す。第二実施形態が第一実施形態のズームレンズ１０と異なる部分は、表５〜表８を満たすことである。

ズームレンズ４０は、以下の表５−１及び表５−２の条件を満たす。

本実施形態において、各々のパラメーター及び条件式の値は、以下の表８に示した。

図９〜図１４を参照すると、曲線ａ１、ｂ１、ｃ１は、それぞれ波長が４３５ｎｍ、５８６ｎｍ、６５２ｎｍである光線の球面収差曲線である。曲線ａｔ、ａｓ、ｂｔ、ｂｓ、ｃｔ、ｃｓは、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍである光線のメリディオナル方向の特性曲線（Tangential field curvature curve）及びサジタル方向の特性曲線（Sagittal field curvature curve）である。曲線ａ２、ｂ２、ｃ２は、それぞれ波長が４３５ｎｍ、５８６ｎｍ、６５２ｎｍである光線の歪曲収差特性曲線（各波長の光線の歪曲収差特性曲線が近似する）である。図９乃至図１４からわかるように、広角端及び望遠端における各種の収差は全て、より小さい範囲内に制御される。従って、ズームレンズ４０は優れる結像品質を有する。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１０、４０ ズームレンズ
２０ 保護ガラス
１００ 第１レンズ群
１０２ 第１レンズ
１０４ 第２レンズ
２００ 第２レンズ群
２０２ 第３レンズ
２０４ 第４レンズ
２０６ 第５レンズ
２０８ 第６レンズ
３００ 第３レンズ群
３０２ 第７レンズ
４００ 第１絞り
５００ 第２絞り
Ｓ１〜Ｓ１７ （レンズ）面
ＩＭＧ 結像面

Claims (9)

1. 物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群及び正の屈折力を有する第３レンズ群が順に配列され、前記第１レンズ群には、物体側から像側に向かって、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レンズが順に配列され、前記第２レンズ群は、光学補正レンズ群であり、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ及び正の屈折力を有する第６レンズが順に配列され、前記第３レンズ群は、正の屈折力を有する第７レンズを備え、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
   ０．３＜ｄ２ａ／Ｄ２｜＜０．４ （１）
   ここで、ｄ２ａは前記第５レンズの像側に近い面から前記第６レンズの像側に近い面までの軸上距離であり、Ｄ２は前記第２レンズ群の厚さである。
2. 広角端から望遠端まで変倍する過程において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の距離は小さくなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の距離は大きくなることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第１レンズはガラスレンズであり且つ少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
4. 以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
   ０．２７＜ψ１／Ｌ＜０．３１ （２）
   ここで、ψ１は前記第１レンズの有効半径であり、Ｌは前記ズームレンズの望遠端における全長である。
5. 以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
   １８＜Ｎ１−Ｎ２＜２５ （３）
   ここで、Ｎ１は前記第１レンズにおけるｄ線に対するアッベ数であり、Ｎ２は前記第２レンズにおけるｄ線に対するアッベ数である。
6. 以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
   

   

   ここで、ｆ２は前記第２レンズ群の有効焦点距離であり、ｆＷは前記ズームレンズの広角端における有効焦点距離であり、ｆＴは前記ズームレンズの望遠端における有効焦点距離である。
7. 前記第７レンズは、高いアッベ数を有する異常分散ガラスを使用することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に設置される第１絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のズームレンズ。
9. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に設置される第２絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のズームレンズ。

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