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JP2004037921A - ズームレンズ系 - Google Patents

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JP2004037921A JP2002196127A JP2002196127A JP2004037921A JP 2004037921 A JP2004037921 A JP 2004037921A JP 2002196127 A JP2002196127 A JP 2002196127A JP 2002196127 A JP2002196127 A JP 2002196127A JP 2004037921 A JP2004037921 A JP 2004037921A
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Abstract

【目的】ズーム比が3倍程度と大きく、小型でコストも比較的安い4群構成のズームレンズ系を得る。
【構成】物体側から順に、正、負、正、正の第4レンズ群からなり、これら4つのレンズ群がズーミングに際しそれぞれ動き、第1レンズ群は物体側から順に負の第1‐1レンズと正の第1‐2レンズからなり、第2レンズ群は物体側に凸の第2‐1メニスカス負レンズと負の第2‐2レンズと正の第2‐3レンズからなり、第3レンズ群は物体側が凸の正の第3‐1レンズと物体側が凹の負の第3‐2レンズからなり、第4レンズ群は像側が凸の正の第4‐1レンズと正の第4‐2レンズと物体側が凹のメニスカス負レンズの第4‐3レンズからなり、次の条件式(1)および(2)を満足するズームレンズ系。
(1)n>1.68
(2)1.35<ΔX1/f<1.50
但し、
;正の第1‐2レンズの屈折率、
ΔX1;第1レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
f;全系の焦点距離。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【技術分野】
本発明は、ズームレンズ系に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】
カメラの常用ズームレンズ系では、広角側の画角がおよそ37度から始まりズーム比が2.5から3.5程度のレンズ系の低コスト化が求められている。例えば本出願人が特開平11‐160619号公報で提案したズームレンズ系のズーム比は2.7程度であり、コストをあまり上げること無く、さらに大きいズーム比と小型化が要求されている。また本出願人(発明者)は、ズーム比を3.5程度と大きくし小型化を目指した特開2001‐208971号公報を提案しているが、これはさらに価格を安くすることが求められている。
【0003】
【発明の目的】
本発明は、ズーム比を3倍程度に大きくしかつ小型でコストも比較的安い4群構成のズームレンズ系を提供することを目的とする。
【0004】
【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、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、及び正の第4レンズ群からなり、これら4つのレンズ群がズーミングに際しそれぞれ動き、第1レンズ群は物体側から順に負の第1‐1レンズと正の第1‐2レンズからなり、第2レンズ群は物体側に凸の第2‐1メニスカス負レンズと負の第2‐2レンズと正の第2‐3レンズからなり、第3レンズ群は物体側が凸の正の第3‐1レンズと物体側が凹の負の第3‐2レンズからなり、第4レンズ群は像側が凸の正の第4‐1レンズと正の第4‐2レンズと物体側が凹のメニスカス負レンズの第4‐3レンズからなり、次の条件式(1)および(2)を満足することを特徴としている。
(1)n>1.68
(2)1.35<ΔX1/f<1.50
但し、
;正の第1‐2レンズの屈折率、
ΔX1;第1レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
f;短焦点距離端における全系の焦点距離、
である。
【0005】
本発明のズームレンズ系では、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを第2レンズ群を物体側に動かして行うインナフォーカス式を用いることが好ましい。
【0006】
本発明のズームレンズ系はまた、ズーミングに際し第1レンズ群の移動量と第2レンズ群の移動量の比が常に一定であり、かつ、次の条件式(3)を満足することが好ましい。
(3)3.50<ΔX1/ΔX2<6.00
但し、
ΔX2;第2レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
である。
【0007】
本発明のズームレンズ系はまた、ズーミングに際し第3レンズ群の移動量と第4レンズ群の移動量の比が常に一定であり、かつ、次の条件式(4)を満足することが好ましい。
(4)0.92<ΔX3/ΔX4<0.98
但し、
ΔX3;第3レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
ΔX4;第4レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
である。
【0008】
【発明の実施形態】
本実施形態のズームレンズ系は、図35〜41のズーミング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、負の第2レンズ群20、正の第3レンズ群30、及び正の第4レンズ群40からなり、これら4つのレンズ群が、同図のズーミング移動軌跡例に示すように、ズーミングに際しそれぞれ光軸方向に移動する。より具体的には、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、第1レンズ群10、第2レンズ群20、第3レンズ群30、第4レンズ群40は物体側にそれぞれ移動する。絞りSは、第3レンズ群30の前方に、該第3レンズ群30と一緒に動くように支持されている。
【0009】
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、負の第1‐1レンズ1‐1と、正の第1‐2レンズとからなり、第2レンズ群20は、物体側に凸の第2‐1メニスカス負レンズと、負の第2‐2レンズと正の第2‐3レンズとからなり、第3レンズ群30は、物体側が凸の正の第3‐1レンズと、物体側が凹の負の第3‐2レンズとからなり、第4レンズ群40は、像側が凸の正の第4‐1レンズと、正の第4‐2レンズと、物体側が凹のメニスカス負レンズの第4‐3レンズとからなっている。
【0010】
本実施形態では、このように第1レンズ群10を負の第1‐1レンズと、正の第1‐2レンズの2枚で構成したため、コスト低下を図ることができる。
【0011】
条件式(1)は、コマや特に望遠側で球面収差が発生するのを防ぐための条件である。この条件式(1)のように、第1‐2レンズの屈折率を1.68より大きく(好ましくは1.75より大きく)することにより、コマや特に望遠側で球面収差が発生するのを防ぐことができる。
【0012】
条件式(2)は、第1レンズ群の移動量に関する条件である。この条件式(2)を満足するように第1レンズ群の移動量を大きくすることで、第2レンズ群以降の変倍比を確保しながら第2レンズ群以降のパワーを弱くして収差発生を抑えることができ、また第1レンズ群もパワーを弱くして収差発生を小さくすることができる。
【0013】
また、本実施形態では、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを第2レンズ群を物体側に移動させて行っている。第1レンズ群でフォーカシングを行うには収差の近距離変化を押さえるため第1レンズ群で発生する収差を小さく押さえなければならない。そのため第1レンズ群を2枚という少ない枚数で構成するのが困難となるが、第1レンズ群は像の周辺光量不足を防ぐ為にレンズ径が大きいので、収差補正の為にレンズ枚数を増加させると重量およびコストが大幅に増加してしまう。そこで、第2レンズ群でフォーカシングを行うのが有利である。
【0014】
各レンズ群は、一定の比率で動かすと、複雑なカムを用いることなく単純なネジ機構で移動機構を構成できるため、鏡枠の機械構成上コストダウンが可能である。条件式(3)は、第1レンズ群と第2レンズ群を一定の比率で動かす際の該比率に関する条件である。条件式(3)の下限を下回ると、第1、第2レンズ群間隔の変化が小さくなり、変倍比が稼げず第1レンズ群を弱いパワーに留めることが困難になる。上限を超えると条件式(2)と合わせて第1レンズ群の移動量が大きくなり過ぎ鏡枠を構成できなくなってしまう。
【0015】
条件式(4)は、第3レンズ群と第4レンズ群を一定の比率で動かす際の条件である。第3、第4レンズ群間隔は主に像面湾曲をズーミングに際し一定に保つ働きをしており、条件式(4)の値が上限を越えて1に近づくと間隔の変化量が少なくなり像面湾曲補正の効果が得られなくなる。下限を越えると望遠側は物理的に第3、第4レンズ群がぶつかるので広角側での第3、第4レンズ群の間隔が離れ過ぎることになり周辺光量を確保することが困難となる。
【0016】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、SAは球面収差、SCは正弦条件、球面収差で表される色収差(軸上色収差)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はメリディオナルである。また、表中のFNOはFナンバー、fは全系の焦点距離、Wは半画角(゜)、fB はバックフォーカス(最も像側の面から像面までの空気間隔)、rは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、Nd はd線の屈折率、νはアッベ数を示す。
【0017】
[実施例1]
図1ないし図6及び図35は、本発明のズームレンズ系の第1実施例を示している。図1、図3及び図5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レンズ構成図を示し、図2、図4及び図6はそれぞれ図1、図3及び図5での諸収差図を示している。表1はその数値データである。絞りは第11面から物体側1.0に配置されている。図35は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例では各群は互いに無関係に移動させているので、特に中間焦点距離における球面収差と像面湾曲のバランスが最適に補正されている。
【0018】
【表1】
Figure 2004037921
【0019】
[実施例2]
図7ないし図12及び図36は、本発明のズームレンズ系の第2実施例を示している。図7、図9及び図11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レンズ構成図を示し、図8、図10及び図12はそれぞれ図7、図9及び図11での諸収差図を示している。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と同じである。図36は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例でも、第1実施例同様、各群は互いに無関係に移動させているので、特に中間焦点距離における球面収差と像面湾曲のバランスが最適に補正されている。
【0020】
【表2】
Figure 2004037921
【0021】
[実施例3]
図13ないし図18及び図37は、本発明のズームレンズ系の第3実施例を示している。図13、図15及び図17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レンズ構成図を示し、図14、図16及び図18はそれぞれ図13、図15及び図17での諸収差図を示している。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と同じである。図37は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例ではズーミングに際し、第3レンズ群と第4レンズ群が条件式(4)を満たす一定の比率で移動するように軌跡が設定されているので、第3レンズ群と第4レンズ群の移動機構に複雑なカムを用いることなく単純なネジ機構で構成できるため、鏡枠の機械構成上コストダウンが可能である。
【0022】
【表3】
Figure 2004037921
【0023】
[実施例4]
図19ないし図24及び図38は、本発明のズームレンズ系の第4実施例を示している。図19、図21及び図23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レンズ構成図を示し、図20、図22及び図24はそれぞれ図19、図21及び図23での諸収差図を示している。表4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と同じである。図38は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例ではズーミングに際し、第1レンズ群と第2レンズ群が条件式(3)を満たす一定の比率で、第3レンズ群と第4レンズ群が条件式(4)を満たす一定の比率で移動するように軌跡が設定されているので、各レンズ群の移動機構に複雑なカムを用いることなく単純なネジ機構で構成できるため、鏡枠の機械構成上コストダウンが可能である。
【0024】
【表4】
Figure 2004037921
【0025】
[実施例5]
図25ないし図30及び図39は、本発明のズームレンズ系の第5実施例を示している。図25、図27及び図29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レンズ構成図を示し、図26、図28及び図30はそれぞれ図25、図27及び図29での諸収差図を示している。表5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と同じである。図39は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例ではズーミングに際し、第1レンズ群と第2レンズ群が条件式(3)を満たす一定の比率で移動するように軌跡が設定されているので、第1レンズ群と第2レンズ群の移動機構に複雑なカムを用いることなく単純なネジ機構で構成できるため、鏡枠の機械構成上コストダウンが可能である。
【0026】
【表5】
Figure 2004037921
【0027】
[実施例6]
図31、図32及び図40は、本発明のズームレンズ系の第6実施例を示している。本実施例は第1実施例のズーミング移動軌跡を変更したもので、短焦点距離、長焦点距離端のレンズ構成図及び収差図は第1実施例のものと共通なので省略している。図31は本実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図を示し、図32はその諸収差図を示している。表6はその数値データであるが表1との違いは中間焦点距離の値のみである。図40は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例ではズーミングに際し、第3レンズ群と第4レンズ群が条件式(4)を満たす一定の比率で移動するように軌跡が設定されているので、第3レンズ群と第4レンズ群の移動機構に複雑なカムを用いることなく単純なネジ機構で構成できるため、鏡枠の機械構成上コストダウンが可能である。
【0028】
【表6】
Figure 2004037921
【0029】
[実施例7]
図33、図34及び図41は、本発明のズームレンズ系の第7実施例を示している。本実施例は第2実施例のズーミング移動軌跡を変更したもので、短焦点距離、長焦点距離端のレンズ構成図及び収差図は第2実施例のものと共通なので省略している。図33は本実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図を示し、図34はその諸収差図を示している。表7はその数値データであるが表2との違いは中間焦点距離の値のみである。。図41は本実施例のズーミング移動軌跡である。本実施例ではズーミングに際し、第1レンズ群と第2レンズ群が条件式(3)を満たす一定の比率で移動するように軌跡が設定されているので、第1レンズ群と第2レンズ群の移動機構に複雑なカムを用いることなく単純なネジ機構で構成できるため、鏡枠の機械構成上コストダウンが可能である。
【0030】
【表7】
Figure 2004037921
【0031】
各実施例の各条件式に対する値を表8に示す。
【表8】
Figure 2004037921
【0032】
表8からも明らかなように、実施例1ないし実施例7の数値は、条件式(1)(2)を満足しており、かつ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。また、第1レンズ群の移動量と第2レンズ群の移動量の比が常に一定である実施例4、5、7は条件式(3)を満足し、第3レンズ群の移動量と第4レンズ群の移動量の比が常に一定である実施例3、4、6は条件式(4)を満足している。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、ズーム比が3倍程度と大きく、小型でコストも比較的安い4群構成のズームレンズ系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるズームレンズ系の第1実施例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】本発明によるズームレンズ系の第1実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図4】図3のレンズ構成の諸収差図である。
【図5】本発明によるズームレンズ系の第1実施例の長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】本発明によるズームレンズ系の第2実施例の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図8】図7のレンズ構成の諸収差図である。
【図9】本発明によるズームレンズ系の第2実施例の中間焦点距離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】本発明によるズームレンズ系の第2実施例の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図12】図11のレンズ構成の諸収差図である。
【図13】本発明によるズームレンズ系の第3実施例の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図14】図13のレンズ構成の諸収差図である。
【図15】本発明によるズームレンズ系の第3実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図16】図15のレンズ構成の諸収差図である。
【図17】本発明によるズームレンズ系の第3実施例の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図18】図17のレンズ構成の諸収差図である。
【図19】本発明によるズームレンズ系の第4実施例の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図20】図19のレンズ構成の諸収差図である。
【図21】本発明によるズームレンズ系の第4実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図22】図21のレンズ構成の諸収差図である。
【図23】本発明によるズームレンズ系の第4実施例の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図24】図23のレンズ構成の諸収差図である。
【図25】本発明によるズームレンズ系の第5実施例の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図26】図25のレンズ構成の諸収差図である。
【図27】本発明によるズームレンズ系の第5実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図28】図27のレンズ構成の諸収差図である。
【図29】本発明によるズームレンズ系の第5実施例の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図30】図29のレンズ構成の諸収差図である。
【図31】本発明によるズームレンズ系の第6実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図32】図31のレンズ構成の諸収差図である。
【図33】本発明によるズームレンズ系の第7実施例の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図34】図33のレンズ構成の諸収差図である。
【図35】本発明によるズームレンズ系の第1実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。
【図36】本発明によるズームレンズ系の第2実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。
【図37】本発明によるズームレンズ系の第3実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。
【図38】本発明によるズームレンズ系の第4実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。
【図39】本発明によるズームレンズ系の第5実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。
【図40】本発明によるズームレンズ系の第6実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。
【図41】本発明によるズームレンズ系の第7実施例の移動軌跡例を示すズーミング移動図である。

Claims (4)

  1. 物体側から順に、正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、及び正の第4レンズ群からなり、これら4つのレンズ群がズーミングに際しそれぞれ動き、
    第1レンズ群は物体側から順に負の第1‐1レンズと正の第1‐2レンズからなり、第2レンズ群は物体側に凸の第2‐1メニスカス負レンズと負の第2‐2レンズと正の第2‐3レンズからなり、第3レンズ群は物体側が凸の正の第3‐1レンズと物体側が凹の負の第3‐2レンズからなり、第4レンズ群は像側が凸の正の第4‐1レンズと正の第4‐2レンズと物体側が凹のメニスカス負レンズの第4‐3レンズからなり、
    次の条件式(1)および(2)を満足することを特徴とするズームレンズ系。(1)n>1.68
    (2)1.35<ΔX1/f<1.50
    但し、
    ;正の第1‐2レンズの屈折率、
    ΔX1;第1レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
    f;短焦点距離端における全系の焦点距離。
  2. 請求項1記載のズームレンズ系において、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第2レンズ群を物体側に動かして行うことを特徴とするズームレンズ系。
  3. 請求項1または2記載のズームレンズ系において、ズーミングに際し第1レンズ群の移動量と第2レンズ群の移動量の比が常に一定であり、かつ、次の条件式(3)を満足することを特徴とするズームレンズ系。
    (3)3.50<ΔX1/ΔX2<6.00
    但し、
    ΔX2;第2レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量。
  4. 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、ズーミングに際し第3レンズ群の移動量と第4レンズ群の移動量の比が常に一定であり、かつ、次の条件式(4)を満足することを特徴とするズームレンズ系。
    (4)0.92<ΔX3/ΔX4<0.98
    但し、
    ΔX3;第3レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量、
    ΔX4;第4レンズ群の短焦点距離端から長焦点距離端までの移動量。
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