JP2004078165A

JP2004078165A - ズームレンズ系

Info

Publication number: JP2004078165A
Application number: JP2003165275A
Authority: JP
Inventors: Takashi Enomoto; 榎本　隆
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【目的】ズーム比３．５倍程度を２群構成によって達成する小型なコンパクトカメラ用のズームレンズ系を得る。
【構成】物体側から順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とからなるズームレンズ系において、
次の条件式（１）を満足するズームレンズ系。
（１）４．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_１Ｇ＜５．５
但し、
ｆ_Ｔ；長焦点距離端の焦点距離、
ｆ_１Ｇ；第１レンズ群の焦点距離。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、レンズシャッター式カメラに適した、バックフォーカスが短くコンパクトな２群ズームレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
コンパクトカメラ用のズームレンズ系は、レンズ後方にミラーの配置スペースを要する一眼レフカメラ用のズームレンズ系と異なり、長いバックフォーカスを必要としない。このようなバックフォーカスの制約の少ないレンズシャッター式カメラ用ズームレンズ系としては、物体側から順に、正の前群と負の後群で構成され、前後群間隔を変化させて変倍するテレフォトタイプのズームレンズ系がコンパクト化に最適である。
【０００３】
しかしながら、このテレフォトタイプでズーム比（変倍比）３倍以上を達成しようとすると、変形の３群タイプとせざるを得ず、その結果、前玉径の増大、構造の複雑化、大型化を招いていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、ズーム比３．５倍程度を２群構成によって達成する小型なコンパクトカメラ用のズームレンズ系を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明のズームレンズ系は、物体側から順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とからなり、第１、第２レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズ系において、次の条件式（１）を満足することを特徴としている。
（１）４．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_１Ｇ＜５．５
但し、
ｆ_Ｔ；長焦点距離端の焦点距離、
ｆ_１Ｇ；第１レンズ群の焦点距離、
である。
より好ましくは、条件式（１）に代えて、次の条件式（１’）を満足することが好ましい。
（１’）４．７＜ｆ_Ｔ／ｆ_１Ｇ＜５．５
【０００６】
本発明のズームレンズ系は、第１レンズ群には接合レンズを含み、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
（２）２．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_ｃ＜４．０
但し、
ｆ_ｃ；接合レンズの焦点距離、
である。
【０００７】
さらに、この接合レンズは、次の条件式（３）及び（４）を満足することが好ましい。
（３）３．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_ｃ’＜５．５
（４）８＜ν_Ｐ−ν_Ｎ
但し、
ｆ_ｃ’；ｒ_ｃ／（ｎ_Ｐ−ｎ_Ｎ）
ｒ_ｃ；接合面の曲率半径、
ｎ_Ｐ；接合レンズの正レンズの屈折率、
ｎ_Ｎ；接合レンズの負レンズの屈折率、
ν_Ｐ；接合レンズの正レンズのアッベ数、
ν_Ｎ；接合レンズの負レンズのアッベ数、
である。
【０００８】
一方、第２レンズ群については、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
（５）−７＜ｆ_Ｔ／ｆ_２Ｇ＜−５
但し、
ｆ_２Ｇ；第２レンズ群の焦点距離、
である。
【０００９】
本発明のズームレンズ系は、次の条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）３．２＜ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ
但し、
ｆ_Ｗ；短焦点距離端の焦点距離、
である。
【００１０】
また、本発明のズームレンズ系は、負の第２レンズ群が少なくとも非球面を１面有するレンズを含み、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
（７）０＜△Ｖ_ＡＳＰ＜０．６
但し、
Ｖ_ＡＳＰ；短焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの非球面による歪曲収差係数の変化量、
である。
【００１１】
【発明の実施形態】
本実施形態のズームレンズ系は、図１３の簡易移動図に示すように、物体側から順に、正の第１レンズ群１０と、明るさ絞りＳと、負の第２レンズ群２０とからなっている。短焦点距離端（Ｗｉｄｅ）から長焦点距離端（Ｔｅｌｅ）へのズーミングに際しては、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０をともに物体側に単調に移動させる。絞りＳは第１レンズ群１０と一緒に移動する。フォーカシングは、第１レンズ群１０によって行う。このとき絞りＳは不動である。
【００１２】
図１、図５及び図９の各実施例のレンズ構成図に示すように、第１レンズ群１０は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ１２と、両凸正レンズ１３と、両凸正レンズ１４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ１５とからなり、両凸正レンズ１４と負メニスカスレンズ１５とは接合されている。第２レンズ群２０は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ２２とからなっている。
【００１３】
条件式（１）（（１’））は、第１レンズ群の焦点距離（パワー）に関するものである。本発明のズームレンズ系は、２群ズームレンズ系において、高変倍化（高ズーム比化）と小型化を達成しながら、正の第１レンズ群の移動量を抑えるため、そのパワーを強くした点に一つの特徴がある。条件式（１）（（１’））を満たすことで、第１レンズ群の移動量を抑え、コンパクト化を図ることができる。
条件式（１）（（１’））の上限を超えると、第１レンズ群のパワーが強くなり過ぎ、コンパクト化には有利だが、第１レンズ群の持つ収差が大きくなり、補正しきれない。条件式（１’）の下限を超えると、第１レンズ群のパワーが小さく、移動量が大きくなり、コンパクト化が図れない。さらに条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群のパワーがさらに弱くなり、変倍比３．５倍を達成するのが困難となる。
【００１４】
条件式（２）は、第１レンズ群中に含まれる接合レンズの焦点距離（パワー）に関するものである。正の第１レンズ群に条件式（１）で規定するような大きなパワーを持たせるためには、群内に大きな正のパワーが必要となる。この大きな正のパワーは、収差補正上、負レンズを持つ接合レンズに与えることが好ましい。それにより、正の第１レンズ群の持つ収差を抑え、特に球面収差、コマ収差を抑えることができる。すなわち、条件式（２）を満たすことで、第１レンズ群のパワーを大きくし、その移動量を抑え、コンパクト化を図ることができる。
条件式（２）の上限を超えると、接合レンズの持つパワーが強くなり過ぎて、該接合レンズの収差が大きくなり、結果的に第１レンズ群の収差補正が困難となる。条件式（２）の下限を超えると、接合レンズの持つパワーが弱く、第１レンズ群のパワーが小さくなる結果、第１レンズ群の移動量が大きくなり、コンパクト化が図れない。
【００１５】
条件式（３）は、接合レンズの接合面に関する条件である。条件式（３）を満たすような発散面を使用することで、特に球面収差を良好に補正することができる。
条件式（３）の上限を超えると、発散性が強くなり過ぎて球面収差が過剰補正となり、高次の収差が発生する。条件式（３）の下限を超えると、発散性の効果が小さく、球面収差が補正効果が得られない。
【００１６】
条件式（４）は、接合レンズのアッベ数に関する条件である。条件式（４）を満たすことで、色収差を良好に補正することができる。
条件式（４）の下限を超えると、短焦点距離端〜長焦点距離端までの、特に長焦点距離端の色収差補正が困難になってしまう。
【００１７】
条件式（５）は、第２レンズ群の焦点距離（パワー）に関するものである。条件式（５）を満たすことで、第２レンズ群の移動量を抑え、コンパクト化を図ることができる。
条件式（５）の上限を超えると、第２レンズ群のパワーが小さく、移動量が大きくなり、コンパクト化が図れない。条件式（５）の下限を超えると、第２レンズ群のパワーが強くなり過ぎ、コンパクト化には有利だが、第２レンズ群の持つ収差が大きくなり、実用的ではない。
【００１８】
条件式（６）は、短焦点距離端と長焦点距離端の比に関するものである。条件式（６）を満たすことが、高変倍化の達成となる。
条件式（６）の下限を超えると、高変倍化が達成できなくなってしまう。
【００１９】
第２レンズ群には、少なくとも非球面を１面有するレンズを使用することが望ましい。第２レンズ群中に非球面を使用することで、第２レンズ群の構成枚数を減らし、特に短焦点距離端の歪曲収差を補正することができる。
条件式（７）は、この非球面に関する条件式である。
条件式（７）の下限を超えると、非球面による歪曲収差補正効果が小さく、十分な補正が得られなくなってしまう。条件式（７）の上限を超えると、非球面量が大きくなり、製造困難となる。
【００２０】
非球面係数と収差係数との間には、次の関係がある。
１．非球面形状を次式で定義する。
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８＋Ａ１０ｙ^１０＋・・・
（但し、ｘ：非球面形状、ｃ：曲率、ｙ：光軸からの高さ、Ｋ：円錐係数）
２．この式において、収差係数を求めるため、Ｋ＝０　に変換する（Ｋ＝０　のときは、Ｂｉ＝Ａｉ）ため、
Ｂ４＝Ａ４＋Ｋｃ^３／８　，
Ｂ６＝Ａ６＋（Ｋ^２＋２Ｋ）ｃ^５／１６，
Ｂ８＝Ａ８＋５（Ｋ^３＋３Ｋ^２＋３Ｋ）ｃ^７／１２８
Ｂ１０＝Ａ１０＋７（Ｋ^４＋４Ｋ^３＋６Ｋ^２＋４Ｋ）ｃ^９／２５６
とすると、
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ｂ４ｙ^４＋Ｂ６ｙ^６＋Ｂ８ｙ^８＋Ｂ１０ｙ^１０＋・・・
となる。
３．さらに、ｆ＝１．０　に変換するため、
Ｘ＝ｘ／ｆ，　Ｙ＝ｙ／ｆ，　Ｃ＝ｆ・ｃ，
α４＝ｆ^３Ｂ４，　α６＝ｆ^５Ｂ６，　α８＝ｆ^７Ｂ８，　α１０＝ｆ^９Ｂ１０
とすると、
Ｘ＝ＣＹ^２／［１＋［１−Ｃ^２Ｙ^２］^１／２］＋α４Ｙ^４＋α６Ｙ^６＋α８Ｙ^８＋α１０Ｙ^１０＋・・・
となる。
４．Φ＝８（Ｎ’−Ｎ）α４　で定義し、３次の収差係数を、
Ｉ　：　球面収差係数、
ＩＩ：　コマ収差係数、
ＩＩＩ：非点収差係数、
ＩＶ：　球欠像面湾曲係数、
Ｖ：歪曲収差係数、
とすると、各収差係数の４次の非球面係数（α４）の影響は、
ΔＩ＝ｈ^４Φ
ΔＩＩ＝ｈ^３ｋΦ
ΔＩＩＩ＝ｈ^２ｋ^２Φ
ΔＩＶ＝ｈ^２ｋ^２Φ
ΔＶ＝ｈｋ^３Φ
（但し、ｈ：近軸軸上光線の通る高さ、ｋ：瞳の中心を通る近軸軸外光線の高さＮ’：非球面の後側の屈折率、Ｎ：非球面の前側の屈折率）で与えられる。
【００２１】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図及び表中、球面収差で表される色収差図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、Ｆ_ＮＯはＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆ_Ｂ　はバックフォーカス、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_ｄ　はｄ線の屈折率、ν_ｄはアッベ数を示す。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８　＋Ａ１０ｙ^１０＋Ａ１２ｙ^１２・・・
（但し、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）
【００２２】
［実施例１］
図１ないし図４は本発明のズームレンズ系の実施例１を示している。図１はレンズ構成図、図２、図３及び図４はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における諸収差図である。表１はその数値データである。上述のように、第１レンズ群１０は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ１２と、両凸の正レンズ１３と、両凸正レンズ１４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ１５とからなり、両凸正レンズ１４と負メニスカスレンズ１５とは接合されている。第２レンズ群２０は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ２２とからなっている。絞りＳは第１レンズ群１０（第９面）の後方（像側）１．００ｍｍの位置にある。
【００２３】
【表１】

【００２４】
［実施例２］
図５ないし図８は本発明のズームレンズ系の実施例２を示している。図５はレンズ構成図、図６、図７及び図８はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における諸収差図である。表２はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りＳは第１レンズ群１０（第９面）の後方（像側）１．００ｍｍの位置にある。
【００２５】
【表２】

【００２６】
［実施例３］
図９ないし図１２は本発明のズームレンズ系の実施例３を示している。図９はレンズ構成図、図１０、図１１及び図１２はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における諸収差図である。表３はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りＳは第１レンズ群１０（第９面）の後方（像側）１．００ｍｍの位置にある。
【００２７】
【表３】

【００２８】
各実施例の各条件式に対する値を表４に示す。
【表４】

【００２９】
表４からも明らかなように、実施例１ないし実施例３の数値は、条件式（１）ないし（７）を満足しており、かつ諸収差図に示すように各焦点距離での諸収差もよく補正されている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ズーム比３．５倍程度を２群構成によって達成する小型なコンパクトカメラ用のズームレンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズ系の実施例１の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】図１のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図４】図１のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図５】本発明によるズームレンズ系の実施例２の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】図５のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図８】図５のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図９】本発明によるズームレンズ系の実施例３の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【図１１】図９のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１２】図７のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図１３】本発明によるズームレンズ系の簡易移動図である。

Claims

物体側から順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とからなり、第１、第２レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズ系において、
次の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ系。
（１）４．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_１Ｇ＜５．５
但し、
ｆ_Ｔ；長焦点距離端の焦点距離、
ｆ_１Ｇ；第１レンズ群の焦点距離。
請求項１記載のズームレンズ系において、第１レンズ群には接合レンズを含み、次の条件式（２）を満足するズームレンズ系。
（２）２．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_ｃ＜４．０
但し、
ｆ_ｃ；接合レンズの焦点距離。
請求項２記載のズームレンズ系において、上記接合レンズはさらに次の条件式（３）及び（４）を満足するズームレンズ系。
（３）３．５＜ｆ_Ｔ／ｆ_ｃ’＜５．５
（４）８＜ν_Ｐ−ν_Ｎ
但し、
ｆ_ｃ’；ｒ_ｃ／（ｎ_Ｐ−ｎ_Ｎ）
ｒ_ｃ；接合面の曲率半径、
ｎ_Ｐ；接合レンズの正レンズの屈折率、
ｎ_Ｎ；接合レンズの負レンズの屈折率、
ν_Ｐ；接合レンズの正レンズのアッベ数、
ν_Ｎ；接合レンズの負レンズのアッベ数。
請求項１ないし３のいずれか１項記載のズームレンズ系において、次の条件式（５）を満足するズームレンズ系。
（５）−７＜ｆ_Ｔ／ｆ_２Ｇ＜−５
但し、
ｆ_２Ｇ；第２レンズ群の焦点距離。
請求項１ないし４のいずれか１項記載のズームレンズ系において、次の条件式（６）を満足するズームレンズ系。
（６）３．２＜ｆ_Ｔ／ｆ_Ｗ
但し、
ｆ_Ｗ；短焦点距離端の焦点距離。
請求項１ないし５のいずれか１項記載のズームレンズ系において、負の第２レンズ群は少なくとも非球面を１面有するレンズを含み、次の条件式（７）を満足するズームレンズ系。
（７）０＜△Ｖ_ＡＳＰ＜０．６
但し、
△Ｖ_ＡＳＰ；短焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの非球面による歪曲収差係数の変化量。