JP2002244043A - ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
ズームレンズ及びそれを用いた光学機器Info
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Abstract
た光学性能を有するズームレンズ及びそれを用いた光学
機器の提供すること。 【解決手段】 物体側より順に、負の屈折力の第1群L
1、正の屈折力の第2群L2、正の屈折力の第3群L3
を有し、広角端より望遠端へのズーミングに際し、第1
群L1と第2群L2の間隔が減少し、第2群L2と第3
群L3の間隔が増大するようにレンズ群を移動させるズ
ームレンズにおいて、フォーカシングに際し第3群L3
を移動させると共に、第2群L2はそのレンズ群中で最
も大きな間隔を境に正の屈折力の第2a群L2aと正の
屈折力の第2b群L2bを有し、第2a群L2aと第2
b群L2bの広角端における間隔をd2abw、広角端にお
ける全系の焦点距離をfwとするとき、 0.2 < d2abw/fw < 1.0 なる条件を満足するように構成する。
Description
ラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等に好適な小型で
広画角のズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関
し、特に撮影画角の広角化を図ると共に、レンズ全長の
短縮化を図った携帯性に優れたズームレンズ及びそれを
用いた光学機器に関するものである。
ラ、デジタルカメラ、電子スチルカメラ等のカメラ(光
学機器)の高機能化に伴い、それに用いる光学系には高
い光学性能と小型化の両立が求められている。
撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィル
ターなどの各種光学部材を配置する必要があるため、そ
れに用いる光学系には比較的バックフォーカスの長いレ
ンズ系が要求されている。さらに、カラーの撮像素子を
用いたカメラの場合、色シェーディングを避けるため、
それに用いる光学系には像側にテレセントリックな特性
が望まれている。
の双方を満足する負、正、正の屈折力の3つのレンズ群
より成る3群ズームレンズ系が特開昭63−13591
3号公報や、特開平7−261083号公報等で提案さ
れている。
より順に負、正、正の屈折力のレンズ群の3群を有し、
広角端より望遠端へのズーミングに際して第2群と第3
群の間隔が広がるようにしたズームレンズを開示してい
る。
物体側より順に負、正、正の屈折力のレンズ群の3群を
有し、広角端より望遠端へのズーミングに際して第2群
と第3群の間隔が減少するようにしたズームレンズを開
示している。
正、正の屈折力のレンズ群の3群より成るズームレンズ
で負の屈折力の第1群を固定とし、正の屈折力の第2群
と正の屈折力の第3群を移動させて変倍を行う光学系を
開示している。
2000−137164号公報、米国特許第44653
43号では、負、正、正の屈折力のレンズ群の3群を有
し、第2群でフォーカシングを行うズームレンズを開示
している。
正、負、正、正の屈折力のレンズ群の4群を有し3倍程
度の変倍比のズームレンズが提案されている。
4群を有し、広角端より望遠端へのズーミング中第2、
第3群間隔が減少し、第4群がズーム中固定したズーム
レンズが特開昭60−31110号公報で提案されてい
る。
負、正、正の屈折力の4群を有し、変倍比10倍程度の
ズームレンズが開示されている。
公報において、物体側より順に負、正、正の屈折力のレ
ンズ群の3群構成の撮影レンズを開示している。この撮
影レンズでは像面側にフィルター等を挿入するために必
要な長さのレンズバックの確保と、固体撮像素子用とし
て必要なテレセントリック特性を両立した上で、変倍比
2以上としながら極力全長を短縮しコンパクトなズーム
レンズを達成している。
多画素化が進んでおり、特定のイメージサイズにおける
画素サイズは小さくなる傾向にある。これに伴い撮影レ
ンズには同じイメージサイズの従来のものに比べてより
高い光学性能を有したものが求められている。
するのに必要なレンズバックの確保と、固体撮像素子用
としてシェーディングを少なくする為に必要なテレセン
トリック特性を両立した上で、レンズ全長を短縮しコン
パクトで高変倍比のズームレンズが要望されている。
報、特開2000−137164号公報、米国特許第4
465343号で開示されている3群ズームレンズは像
面近傍に全ズーム域において配置される正レンズ群が存
在しない為、テレセントリックである為の充分に長い射
出瞳を確保するのが困難で、充分に長い射出瞳を確保す
る為には、第1群のパワーを緩める必要があり、この結
果広角端におけるレンズ全長が長くなってしまう傾向が
ある。
パクトで優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれ
を用いた光学機器の提供を目的とする。
ンズ群の3群を有し、各レンズ群のレンズ構成、非球面
を用いるときはその位置、ズーミングにおける各レンズ
群の移動方法を最適にし、又フォーカシング方法を最適
に設定する事により、全系のレンズ枚数の削減を計り、
レンズ全長の短縮化を達成しつつ、変倍比3倍程度を有
し、明るく、高い光学性能を有し、広角域を含んだ、デ
ジタルスチルカメラやビデオカメラ等に適したズームレ
ンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
レンズは、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ
群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レン
ズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、
第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が減少し、第2レン
ズ群と第3レンズ群の間隔が増大するズームレンズにお
いて、フォーカシングに際し前記第3レンズ群を移動さ
せると共に、前記第2レンズ群はそのレンズ群中で最も
大きな間隔を境に正の屈折力の第2a群と正の屈折力の
第2b群を有し、前記第2a群と第2b群の広角端にお
ける間隔をd2abw、広角端における全系の焦点距離をf
wとするとき、 0.2 < d2abw/fw < 1.0 なる条件を満足することを特徴としている。
て、ズーミングに際し、前記第2a群と第2b群の間隔
が変化することを特徴としている。
おいて、ズーミングに際し、前記第2a群と一体的に移
動する絞りを有することを特徴としている。
て、前記絞りは第2a群の物体側に配置されることを特
徴としている。
かに記載の発明において、前記第1レンズ群は非球面を
有する負レンズと正レンズの2枚のレンズのみから成る
ことを特徴としている。
かに記載の発明において、前記第2b群は、単レンズ又
は接合レンズから成る1つのレンズ成分にて構成される
ことを特徴としている。
かに記載の発明において、前記第3レンズ群は単レンズ
から成ることを特徴としている。
かに記載の発明において、前記第2b群と第3レンズ群
の焦点距離を各々f2b,f3とするとき、 f2b<f3 なる条件を満足することを特徴としている。
か1項の発明において、前記第2b群と第3レンズ群の
焦点距離を各々f2b,f3とするとき、 1.1< f3/f2b <2.0 なる条件を満足することを特徴としている。
ら9のいずれかに記載のズームレンズを有していること
を特徴としている。
ムレンズ及びそのズームレンズを有した光学機器の実施
形態について説明する。
ームレンズのレンズ断面図である。図2〜図4は数値実
施例1のズームレンズの広角端、中間、望遠端における
収差図である。
ームレンズのレンズ断面図である。図6〜図8は数値実
施例2のズームレンズの広角端、中間、望遠端における
収差図である。
ームレンズのレンズ断面図である。図10〜図12は数
値実施例3のズームレンズの広角端、中間、望遠端にお
ける収差図である。
ズームレンズのレンズ断面図である。図14〜図16は
数値実施例4のズームレンズの広角端、中間、望遠端に
おける収差図である。
のズームレンズのレンズ断面図において、L1は負の屈
折力の第1群(第1レンズ群)、L2は正の屈折力の第
2群(第2レンズ群)、L3は正の屈折力の第3群(第
3レンズ群)、SPは開口絞り、IPは像面である。G
はフィルターや色分解プリズム等に相当するガラスブロ
ックである。
間隔を境に正の屈折力の第2a群L2aと正の屈折力の
第2b群L2bより成っている。
望遠端へのズーミングに際し、第1群L1と第2群L2
の間隔が減少し、第2群L2と第3群L3の間隔が増大
するように少なくとも第1群L1と第2群L2を移動さ
せている。また、無限遠物体から有限距離物体へのフォ
ーカシング動作を第3群を移動させて行っている。
力の第2群L2の移動により主な変倍を行い、負の屈折
力の第1群L1を往復移動させることによって変倍に伴
う像点の移動を補正している。正の屈折力の第3群L3
は、ズーミング中固定の場合には変倍に寄与しないが、
撮像素子の小型化に伴う撮影レンズの屈折力の増大を分
担し、第1群、第2群で構成されるショートズーム系の
屈折力を減らすことで、特に第1群L1を構成する各レ
ンズでの収差の発生を抑え、良好な光学性能を達成して
いる。また、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必
要な像側にテレセントリックな結像を正の屈折力の第3
群L3にフィールドレンズの役割を持たせることで達成
している。
移動させて行なう、所謂リヤーフォーカス式を採用する
ことにより、迅速なるフォーカスを容易にし、かつ、レ
ンズ構成を適切に設定することにより、フォーカスの際
の収差変動が少なくなるようにしている。
ても良い。これによればズーミングにおける収差変動を
少なくすることが容易となる。
ズにおいて、第2a群L2aと第2b群L2bの広角端
における空気間隔をd2abW、広角端における全系の
焦点距離をfwとするとき、 0.2 < d2abW/fw < 1.0 ・・・・(1) なる条件を満足することを特徴としている。
2aと第2b群L2bの間隔d2abwを広角端の焦点距離
fwで規格化したもので、条件式(1)の上限値を超え
て第2a群L2aと第2b群L2bの間隔が大きくなり
すぎると、第2群L2が大型化し、ひいては全系も大型
化してくるので良くない。
2aと第2b群L2bの間隔が小さくなりすぎると、広
角端において射出瞳位置が短くなり過ぎるので、シェー
デイングの影響が大きくなるので良くない。
しくは条件式(1)の数値範囲を、 0.25< d2abw / fw <0.6 ・・・・(1a) の如く設定するのが良い。
構成によって初期の目的を達成できるるが更に全変倍範
囲及び画面全体にわたり、高い光学性能を得るには次の
構成のうちの1以上を満足させるのが良い。
グに際し、第2a群L2aと第2b群L2bの間隔が変
化することである。
第2a群L2aと第2b群L2bの間隔を変化させるこ
とにより、変倍に伴う収差変動を良好に補正することが
可能となる。
が第2a群L2aと一体的に移動することである。
aの物体側に配置されることである。
レンズと正レンズの2枚のレンズのみにて構成されるこ
とである。
は接合レンズからなる単一のレンズ成分にて構成される
ことである。
されることである。
焦点距離を各々f2b、f3とするとき、 f2b<f3 ・・・・(2) なる条件を満足することである。
3の焦点距離の大小関係に関するもので、条件式(2)
のごとく焦点距離f2bに比較して焦点距離f3を大き
く設定することにより、より全長の短縮化が容易に図ら
れた系を達成することができる。
ことが好ましい。
3群L3の屈折力が弱くなり過ぎるとフォーカシング時
の第3群L3の移動量(繰り出し量)が大きくなり、全
系が大型化してくるので好ましくない。一方、条件式
(2a)の下限値を超えてf2bが大きくなり、第2b
群L2bの屈折力が弱くなりすぎると、ズーミング時の
射出瞳位置の変動が大きくなり好ましくない。
体的なレンズ構成について説明する。
は、物体側より順に、物体側が凸面で像側に非球面を有
するメニスカス状の負レンズ、物体側が凸面のメニスカ
ス状の正レンズの2枚のレンズにて構成されている。
L2aは、両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が
凹面の負レンズを接合した全体として正の屈折力のレン
ズ成分にて構成されている。
は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズの1
枚のレンズにて構成されている。
aの物体側に開口絞りSPを有し、開口絞りSPは第2
群L2aとズーミングに際し一体的に移動する。
aの最も物体側の面には非球面を配している。
bは、物体側が凸面の負レンズと両レンズ面が凸面の正
レンズを接合したレンズにて構成される。
単一の正レンズにて構成している。
正レンズの物体側に非球面を配している。
プの移動軌跡であり、広角端と望遠端における第1群の
位置は略同一で、像側に凸状の軌跡を描くように移動す
る。
a群L2aと第2b群L2bは広角端から望遠端への変
倍に際し物体側へ移動するが、数値実施例1〜3では第
2a群L2aと第2b群L2bの間隔を減少させなが
ら、数値実施例4では第2a群L2aと第2b群L2b
の間隔を変えることなく移動している。
値実施例において、iは物体側からの面の順序を示し、
Riは第i面の曲率半径、Diは第i面と第i+1面と
の間の光学部材厚又は空気間隔、Ni、νiは第i面と
第i+1面との間の光学部材のd線に対する屈折率、ア
ッベ数をそれぞれ示す。また、最も像側の2つの面は水
晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当
するガラスブロックである。非球面形状は光軸からの高
さHの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてx
とするとき、
定数、B,C,D,Eは非球面係数である。である。
る。
諸数値との関係を表1に示す。
して用いたデジタルカメラの実施形態を図17を用いて
説明する。
は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学
系、12はカメラ本体に内蔵されたストロボ、13は外
部式ファインダー、14はシャッターボタンである。
ルカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高
い光学性能を有する光学機器を実現している。
い、コンパクトで優れた光学性能を有するズームレンズ
及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
群を有し、各レンズ群のレンズ構成、非球面を用いると
きはその位置、ズーミングにおける各レンズ群の移動方
法を最適にし、又フォーカシング方法を最適に設定する
事により、全系のレンズ枚数の削減を計り、レンズ全長
の短縮化を達成しつつ、変倍比3倍程度を有し、明る
く、高い光学性能を有し、広角域を含んだ、デジタルス
チルカメラやビデオカメラ等に適したズームレンズ及び
それを用いた光学機器を達成することができる。
断面図。
差図。
収差図。
差図。
断面図。
差図。
収差図。
差図。
断面図。
収差図。
の収差図。
収差図。
学断面図。
収差図。
の収差図。
収差図。
概略図。
Claims (10)
- 【請求項1】 物体側より順に、負の屈折力の第1レン
ズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際
し、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が減少し、第2
レンズ群と第3レンズ群の間隔が増大するズームレンズ
において、フォーカシングに際し前記第3レンズ群を移
動させると共に、前記第2レンズ群はそのレンズ群中で
最も大きな間隔を境に正の屈折力の第2a群と正の屈折
力の第2b群を有し、前記第2a群と第2b群の広角端
における間隔をd2abw、広角端における全系の焦点距離
をfwとするとき、 0.2 < d2abw/fw < 1.0 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 ズーミングに際し、前記第2a群と第2
b群の間隔が変化することを特徴とする請求項1に記載
のズームレンズ。 - 【請求項3】 ズーミングに際し、前記第2a群と一体
的に移動する絞りを有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。 - 【請求項4】 前記絞りは第2a群の物体側に配置され
ることを特徴とする請求項3に記載のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記第1レンズ群は非球面を有する負レ
ンズと正レンズの2枚のレンズのみから成ることを特徴
とする請求項1乃至4いずれかに記載のズームレンズ。 - 【請求項6】 前記第2b群は、単レンズ又は接合レン
ズから成る1つのレンズ成分にて構成されることを特徴
とする請求項1乃至5いずれかに記載のズームレンズ。 - 【請求項7】 前記第3レンズ群は単レンズから成るこ
とを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載のズーム
レンズ。 - 【請求項8】 前記第2b群と第3レンズ群の焦点距離
を各々f2b,f3とするとき、 f2b<f3 なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7い
ずれかに記載のズームレンズ。 - 【請求項9】 前記第2b群と第3レンズ群の焦点距離
を各々f2b,f3とするとき、 1.1< f3/f2b <2.0 なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至7い
ずれかに記載のズームレンズ。 - 【請求項10】請求項1乃至9のいずれか1項のズーム
レンズを有していることを特徴とする光学機器。
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| JP3548537B2 (ja) | 2004-07-28 |
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