JP3948041B2

JP3948041B2 - 撮影用ズームレンズ

Info

Publication number: JP3948041B2
Application number: JP01836797A
Authority: JP
Inventors: 努河野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: JPH10213745A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、またはＴＶ会議システム用画像入力装置の撮影レンズに用いられる変倍比3〜3.5倍程度の撮影用ズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラや電子スチルカメラに対する小型化、低コスト化の要望は強く、そのため、これらの装置に搭載する光学系についても小型化、低コスト化がもとめられている。
【０００３】
これらの装置に適した光学系で、変倍比が３倍程度のものとしては、特開平６−３００９６９号公報や特開平８−２５４６５３号公報に記載された、負の前群と正の後群から成る２群構成のズームレンズが開示されている。
【０００４】
また、特開平３−２０３７０９号公報、特開平５−１７３０７３号公報、特開平６−２０１９９３号公報等には、物体側から順に負群、正群、正群の３群により成るズームレンズが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの光学系はいずれもレンズ枚数が７〜８枚であり、更に少ないレンズ枚数で構成されるズームレンズが求められている。また、カメラ本体の小型化のために、光学系も小型であることが求められている。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ビデオカメラや電子スチルカメラに好適なレンズ枚数が少なく、小型で変倍比３〜３．５倍程度の撮影用ズームレンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は下記の構成により達成できる。即ち、（１）物体側から順に、負のパワーを有する第１群、正のパワーを有する第２群、正のパワーを有する第３群から成り、各群の間隔を変えることによって変倍を行う撮影用ズームレンズであって、第１群は物体側から順に負レンズ１枚または２枚と正レンズ１枚で構成され、第２群は物体側から順に非球面を有する正レンズ１枚とこの正レンズよりアッベ数が小さく且つ像側に凹面を有する負レンズ１枚で構成され、第３群は非球面を有する正レンズ１枚のみで構成され、かつ次の条件式を満たすことを特徴とする撮影用ズームレンズ。
25.8 ≦ν_n−ν_p＜45
ν_ｐ：第1群中の正レンズのアッベ数
ν_ｎ：第1群中の負レンズのうち、パワーの大きい方のレンズのアッベ数
【０００８】
または、（２）物体側から順に、負のパワーを有する第１群、正のパワーを有する第２群、正のパワーを有する第３群から成り、各群の間隔を変えることによって変倍を行うズームレンズであって、広角端から望遠端への変倍に際し、ズーミング中第１群は固定で、第２群、第３群はそれぞれ第１群と第２群の間隔が単調減少し、第２群と第３群の間隔が単調増加するように移動するとともに、次の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
【０００９】
２．５＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜５．０（１）
ｆ₁：第１群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
上記のように、各群のレンズ構成枚数を必要最小限の枚数に限定することで光学系全体のレンズ枚数が少なくなるようにしている。
【００１０】
ズーム機構を簡易化するために、いずれかのレンズ群を変倍中固定とすることが望ましい。特に広角端の画角が大きい場合、第１群は大きくなるので、第１群を固定とすることが望ましい。このとき（１）式の条件を満たすことが望ましい。
【００１１】
（１）式の下限を下まわる場合、第１群のパワーが強くなり過ぎ、少ないレンズ枚数で良好な収差補正を行うことが困難となる。逆に上限を上回る場合、光学系の全長が大きくなってしまう。
【００１２】
良好な収差補正や、光学系の小型化のために、（１）式はさらに次の条件式を満たすことが望ましい。
【００１３】
３．０＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜４．０（２）
第１群は、正レンズを１枚用いることで、第１群中で発生する色収差を小さくすることができる。特に、第１群中の正レンズのアッベ数をν_p、第１群中の負レンズのうち、パワーの大きい方のレンズのアッベ数をν_nとすると、色収差を良好に補正するために次式を満足することが望ましい。
【００１４】
１５＜ν_n−ν_p＜４５（３）
（３）式の下限を下まわる場合は第１群で発生する色収差が大きく残存してしまうために広角側で倍率の色収差を良好に補正することが困難となってしまう。
【００１５】
逆に（３）式の上限を上回る場合には、広角側で軸上色収差が大きくアンダーとなってしまう。
【００１６】
より良好な色収差補正のために、（３）式はさらに次式を満たすことが望ましい。
【００１７】
２０＜ν_n−ν_p＜３５（４）
第１群のレンズ構成としては、レンズの有効径を小さくするために、物体側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズまたは負レンズ、正レンズとすることが望ましい。
【００１８】
また、収差補正、特に歪曲収差補正のために、第１群中に非球面を少なくとも一面有することが望ましい。この非球面は、負レンズに用いた場合、光軸から離れるにつれて負のパワーが弱くなるような非球面で、逆に正レンズに用いる場合、光軸から離れるにつれて正のパワーが強くなるような非球面である。
【００１９】
第２群は、物体側から順に正レンズ、像側に凹な負のメニスカスレンズで構成することが望ましい。
【００２０】
特に第２群中の正レンズでは球面収差を良好に補正するために、物体側の面の曲率の方が強い両凸レンズとすることが望ましい。またこの正レンズに、光軸から離れるにつれて正のパワーが弱くなるような非球面を用いると、球面収差やコマ収差をさらに良好に補正することができる。
【００２１】
第２群中に像側に強い凹面を有するレンズを配置することにより、非点収差を良好に補正することができる。さらにこのレンズを負レンズとし、第２群中の正レンズよりもアッベ数の小さい硝材を用いれば、第２群で発生する色収差を小さくすることができる。
【００２２】
第３群は、光学系の簡素化のために、レンズ枚数を２枚以下とすることが望ましい。特に、第３群を負レンズと正レンズの接合レンズで構成すると、全系の軸上色収差を小さくすることができる。さらに、第３群中に非球面を用いることにより、歪曲収差および非点収差を良好に補正することができる。
【００２３】
良好な収差補正のために、以下の各条件を満たすことが更に望ましい。
【００２４】
０．７＜ｆ₂／｜ｆ₁｜＜１．２（５）
０．６＜ｆ₃／｜ｆ₁｜＜１．５（６）
０．７＜｜ｒ_A｜／ｆ_w＜１．５（７）
但し、
ｆ_i（ｉ＝１，２，３）：第ｉ群の焦点距離
ｆ_w ：全系の広角端での焦点距離
ｒ_A ：前記第２群中像側に凹な面の曲率半径
広角端から望遠端への変倍の際、第２群による横倍率が−１倍になるところを含むようにすると、第２群の変倍時の移動量を小さくすることができる。したがってズーム機構を小型化することができる。さらに、各レンズ群の最小群間隔およびバックフォーカスを一定の長さとした場合、第２群の変倍時移動量が小さい方が光学系の全長を短くできる。また、このとき変倍中像面の位置を一定に保つため、第３群は広角端から望遠端への変倍に際し、像側に凸な軌跡を描く必要がある。特に、第２群の横倍率が−１倍となる付近で、第３群は最も像側に移動するようにする。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。各実施例に使用する記号は次の通りである。
【００２６】
ｆ：焦点距離、
Ｆ_No.：Ｆナンバー
ω：半画角
ｒ：レンズ面曲率半径
ｄ：面間距離
ｎ：ｄ線に対する屈折率
ν：アッベ数
Ｗ：広角
Ｍ：中間
Ｔ：望遠
をそれぞれ示す。さらに非球面は次式の数１で表す。
【００２７】
【数１】

【００２８】
但し、ｒ：光軸近傍におけるレンズ面曲率半径
ｈ：光軸からの距離
ｘ：光軸からｈだけ離れた任意のレンズ面上の一点からレンズ面頂点の接平面に垂らした垂線の長さ
Ｋ，Ａ_2i（ｉ＝２，３，４，５）：非球面係数
なお、Ｇ１は第１群、Ｇ２は第２群、Ｇ３は第３群を示す。また各実施例の最も像側に配置した平行平面板は、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ、ＣＣＤのカバーガラス等をまとめて表したものである。
【００２９】
なお、各収差図において、物体側からレンズ第１面までの距離を５００ｍｍとしたときの（ａ）は広角端、（ｂ）は実施例中に示した中間焦点、（ｃ）は望遠端の各収差図である。
【００３０】
（実施例１）
図１に実施例１の広角端における光軸断面図を示す。また、表１，表２に光学データを示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
また、図２に実施例１の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。図に示す通り良好に補正されている。
【００３４】
（実施例２）
図３に実施例２の広角端における光軸断面図を示す。また、表３，表４に光学データを示す。
【００３５】
【表３】

【００３６】
【表４】

【００３７】
また、図４に実施例２の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。図に示す通り良好に補正されている。
【００３８】
（実施例３）
図５に実施例３の広角端における光軸断面図を示す。また、表５，表６に光学データを示す。
【００３９】
【表５】

【００４０】
【表６】

【００４１】
また、図６に実施例３の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。図に示す通り良好に補正されている。
【００４２】
（実施例４）
図７に実施例４の広角端における光軸断面図を示す。また、表７，表８に光学データを示す。
【００４３】
【表７】

【００４４】
【表８】

【００４５】
また、図８に実施例４の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。図に示す通り良好に補正されている。
【００４６】
（実施例５）
図９に実施例５の広角端における光軸断面図を示す。また、表９，表１０に光学データを示す。
【００４７】
【表９】

【００４８】
【表１０】

【００４９】
また、図１０に実施例５の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。図に示す通り良好に補正されている。
【００５０】
ここで、各実施例について、条件式（３），（４），（５），（６），（７）に相当する値を以下の表１１に示す。なお、条件式（３）と（４）は同一の値である。
【００５１】
【表１１】

【００５２】
表１１に示す通り全て条件式を満足している。
【００５３】
また、条件式（１）、（２）に相当する値を以下の表１２に示す。なお、条件式（１）と（２）は同一の値である。
【００５４】
【表１２】

【００５５】
表１２に示す通り全て条件式を満足している。なお、特に実施例４および実施例５は変倍時に第１群を固定にしたものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるとビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適な、レンズ枚数が少なく、収差変動が少なく、小型で変倍比３〜３．５倍程度の撮影用ズームレンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の広角端における光軸断面図である。
【図２】実施例１の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図である。
【図３】実施例２の広角端における光軸断面図である。
【図４】実施例２の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図である。
【図５】実施例３の広角端における光軸断面図である。
【図６】実施例３の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図である。
【図７】実施例４の広角端における光軸断面図である。
【図８】実施例４の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図である。
【図９】実施例５の広角端における光軸断面図である。
【図１０】実施例５の球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図である。
【符号の説明】
１１面
２２面
３３面
４４面
５５面
６６面
７７面
８８面
９９面
１０１０面
１１１１面
１２１２面
１３１３面
１４１４面
１５１５面
Ｇ１第１群
Ｇ２第２群
Ｇ３第３群

Claims

物体側から順に、負のパワーを有する第１群、正のパワーを有する第２群、正のパワーを有する第３群から成り、各群の間隔を変えることによって変倍を行う撮影用ズームレンズであって、第１群は物体側から順に負レンズ１枚または２枚と正レンズ１枚で構成され、第２群は物体側から順に非球面を有する正レンズ１枚とこの正レンズよりアッベ数が小さく且つ像側に凹面を有する負レンズ１枚で構成され、第３群は非球面を有する正レンズ１枚のみで構成され、かつ次の条件式を満たすことを特徴とする撮影用ズームレンズ。
25.8 ≦ν_n−ν_p＜45
ν_ｐ：第1群中の正レンズのアッベ数
ν_ｎ：第1群中の負レンズのうち、パワーの大きい方のレンズのアッベ数
前記第２群の像側に凹面を有する負レンズは像側に凹のメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮影用ズームレンズ。
前記第２群は、物体側から順に両凸レンズ、像側に凹の負メニスカスレンズで構成されることを特徴とする請求項２に記載の撮影用ズームレンズ。
ズーミング中、前記第1群を固定としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の撮影用ズームレンズ
次の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の撮影用ズームレンズ。
2.5＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜5.0
ｆ₁：第１群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
前記第３群は、広角端から望遠端への変倍に際し、像側に凸な軌跡を描くことを特徴とする請求項４に記載の撮影用ズームレンズ。