JPH11211984A - 小型のズームレンズ - Google Patents

小型のズームレンズ

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JPH11211984A
JPH11211984A JP10027741A JP2774198A JPH11211984A JP H11211984 A JPH11211984 A JP H11211984A JP 10027741 A JP10027741 A JP 10027741A JP 2774198 A JP2774198 A JP 2774198A JP H11211984 A JPH11211984 A JP H11211984A
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JP
Japan
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lens
lens group
group
biconcave
object side
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JP10027741A
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English (en)
Inventor
Atsushi Shibayama
敦史 芝山
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子
スチルカメラ等に好適で、2倍程度の変倍比を有し、レ
ンズ全長が広角端での焦点距離の4倍程度の小型のズー
ムレンズ。 【解決手段】 物体側から順に、負の屈折力を有する第
1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G
2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを備えて
いる。第1レンズ群G1は1枚の両凹レンズのみから構
成されている。広角端から望遠端への変倍に際して、第
1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が減少し、
第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が増大す
るように構成されている。条件式(1)および(2)を
満足する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は小型のズームレンズ
に関し、特に固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電
子スチルカメラ等に好適なズームレンズに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、特開平6−94996号公
報、特開平7−261083号公報等には、固体撮像素
子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し
たズームレンズが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報の実施例に開示されたズームレンズでは、広角端に
おけるレンズ全長(ズームレンズの最も物体側のレンズ
面から像面までの光軸に沿った距離)が広角端での焦点
距離の5倍程度以上であり、レンズ全長の小型化が不十
分であった。
【0004】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子
スチルカメラ等に好適で、2倍程度の変倍比を有し、レ
ンズ全長が広角端での焦点距離の4倍程度の小型のズー
ムレンズを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、物体側から順に、負の屈折力を
有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ
群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とを備え、前記
第1レンズ群は1枚の両凹レンズのみから構成され、広
角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群と
前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ群
と前記第3レンズ群との間隔が増大するように構成さ
れ、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第2
レンズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦
点距離をf3とし、広角端におけるズームレンズの最も
物体側のレンズ面から像面までの光軸に沿った距離をT
Lwとしたとき、 0.4<|f1|/TLw<0.8 0.8<f3/f2<1.6 の条件を満足することを特徴とする小型のズームレンズ
を提供する。
【0006】本発明の好ましい態様によれば、前記第1
レンズ群中の前記両凹レンズは、中心よりも周辺におい
て負の屈折力が弱くなるように形成された非球面を有す
る。また、前記第1レンズ群中の前記両凹レンズのアッ
ベ数ν1は、50<ν1の条件を満足することが好まし
い。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明では、2倍程度の変倍比
(ズーム比)を有し、固体撮像素子等を用いたビデオカ
メラや電子スチルカメラ等に適したズームレンズを達成
するのに最適な構成を採用している。すなわち、本発明
のズームレンズは、物体側から順に、負屈折力の第1レ
ンズ群と正屈折力の第2レンズ群と正屈折力の第3レン
ズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍に際して、第
1レンズ群と第2レンズ群との間隔が減少し、第2レン
ズ群と第3レンズ群との間隔が増大するように構成され
ている。また、本発明では、レンズ全長の小型化を達成
するために、第1レンズ群を1枚の両凹レンズのみから
構成している。
【0008】以下、本発明の条件式について説明する。
本発明においては、以下の条件式(1)および(2)を
満足する。 0.4<|f1|/TLw<0.8 (1) 0.8<f3/f2<1.6 (2) ここで、f1は第1レンズ群の焦点距離であり、f2は
第2レンズ群の焦点距離であり、f3は第3レンズ群の
焦点距離である。また、TLwは広角端におけるズーム
レンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸に沿
った距離である。
【0009】条件式(1)は、2倍程度の変倍比を達成
しつつ小型化と良好な結像性能とを達成するための条件
であって、第1レンズ群の焦点距離について適切な範囲
を規定している。条件式(1)の上限値を上回ると、所
望の変倍比を達成するのが困難になってしまう。逆に、
条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズ群を1枚
の負レンズのみで構成するのが困難となり、その結果レ
ンズ全長の小型化を達成するのが困難になってしまう。
あるいは、レンズ全長の小型化のために第1レンズ群を
1枚の負レンズのみで構成すると、諸収差、特に色収差
および歪曲収差の補正が困難になってしまう。
【0010】条件式(2)は、レンズ全長の小型化を図
るとともに固体撮像素子に好適な射出瞳位置を得るため
の条件であって、第2レンズ群の焦点距離と第3レンズ
群の焦点距離との比について適切な範囲を規定してい
る。条件式(2)の上限値を上回ると、射出瞳位置が像
面に近くなり、固体撮像素子を用いたビデオカメラや電
子スチルカメラなどに適用することが困難になってしま
う。逆に、条件式(2)の下限値を下回ると、第3レン
ズ群の構成の複雑化に加えて第1レンズ群および第2レ
ンズ群の大型化を招き、小型のズームレンズを達成する
ことが困難になってしまう。
【0011】また、本発明では、上述の構成において、
第1レンズ群を構成する両凹レンズが非球面を有し、そ
の非球面が中心よりも周辺において負の屈折力が弱くな
るように形成されていることが好ましい。この構成によ
り、球面収差や歪曲収差の良好な補正が可能になる。
【0012】また、本発明においては、以下の条件式
(3)を満足することが好ましい。 50<ν1 (3) ここで、ν1は第1レンズ群中の両凹レンズのアッベ数
である。条件式(3)は、色収差を良好に補正するため
の条件式であって、第1レンズ群を構成する両凹レンズ
のアッベ数について適切な範囲を規定している。条件式
(3)の下限値を下回ると、軸上色収差または倍率色収
差の良好な補正が困難となるので好ましくない。
【0013】また、本発明においては、以下の条件式
(4)を満足することが好ましい。 −0.5<(rR+rF)/(rR−rF)<0.2 (4) ここで、rFは第1レンズ群中の両凹レンズの物体側の
面の近軸曲率半径であり、rRは両凹レンズの像側の面
の近軸曲率半径である。条件式(4)は、第1レンズ群
を構成する両凹レンズの形状因子(シェイプファクタ
ー)について適切な範囲を規定している。条件式(4)
の上限値と下限値とで規定される範囲を満足すると、球
面収差、非点収差、および歪曲収差をバランス良く補正
することができるので好ましい。
【0014】また、レンズ全長の小型化と歪曲収差の良
好な補正とを達成するために、以下の条件式(5)を満
足することが好ましい。 0.7<T2/fw<1.4 (5) ここで、T2は、第2レンズ群の最も物体側のレンズ面
から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離、すな
わち第2レンズ群の厚さである。また、fwは、広角端
におけるレンズ全系の焦点距離である。
【0015】条件式(5)は、第2レンズ群の厚さT2
について適切な範囲を規定している。条件式(5)の上
限値を上回ると、第2レンズ群が大型化し、レンズ全長
の小型化が困難になるので好ましくない。逆に、条件式
(5)の下限値を下回ると、歪曲収差の良好な補正が困
難になるので好ましくない。
【0016】また、本発明においては、諸収差をさらに
良好に補正するために、第2レンズ群は、物体側から順
に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸レンズと両
凹レンズとの貼り合わせからなる接合レンズと、物体側
に凸面を向けた正レンズとを有することが好ましい。ま
た、本発明においては、ズームレンズの小型化とコマ収
差の良好な補正とを達成するために、第3レンズ群が非
球面を有する1枚の両凸レンズのみから構成され、その
非球面が中心よりも周辺において正の屈折力が弱くなる
ように形成されていることが好ましい。
【0017】また、本発明においては、変倍機構(ズー
ム機構)の簡素化のために、変倍に際して、第1レンズ
群および前記第2レンズ群が移動し、第3レンズ群が固
定であるように構成するのが好ましい。また、本発明に
おいては、フォーカシング機構の簡素化のために、第1
レンズ群を物体側へ移動させることによって遠距離物体
から近距離物体への合焦を行うように構成するのが好ま
しい。
【0018】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の実施例にかかるズーム
レンズのレンズ構成を示す図である。本実施例のズーム
レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レ
ンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2
と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成さ
れている。そして、図1に示すように、第1レンズ群G
1は1枚の両凹レンズのみから構成され、第3レンズ群
G3は1枚の両凸レンズのみから構成されている。ま
た、第2レンズ群G2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と、両凹レンズと両凸レ
ンズとの貼り合わせからなる接合レンズと、物体側に凸
面を向けた正メニスカスレンズとから構成されている。
【0019】図1は、広角端におけるレンズ配置を示し
ており、望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1と
第2レンズ群G2との間隔が減少し且つ第2レンズ群G
2と第3レンズ群G3との間隔が増大するように、第1
レンズ群G1は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動
し、第2レンズ群G2は物体側へ移動し、第3レンズ群
G3は固定である。なお、第1レンズ群G1と第2レン
ズ群G2との間には開口絞りSが設けられ、開口絞りS
は変倍に際して第2レンズ群G2と一体的に移動する。
【0020】図2は、第1レンズ群G1を構成する両凹
レンズの断面形状を示す拡大断面図である。図2におい
て、破線は両凹レンズの像側面の近軸球面(近軸曲率半
径に基づく球面)を示している。図2に示すように、両
凹レンズの像側の面は非球面状に形成され、その非球面
は中心よりも周辺において負の屈折力が弱くなるように
形成されている。また、図3は、第3レンズ群G3を構
成する両凸レンズの断面形状を示す拡大断面図である。
図3において、破線は両凸レンズの像側面の近軸球面を
示している。図3に示すように、両凸レンズの像側の面
は非球面状に形成され、その非球面は中心よりも周辺に
おいて正の屈折力が弱くなるように形成されている。
【0021】次の表(1)に、本実施例の諸元の値を掲
げる。表(1)の〔全体諸元〕において、fは焦点距離
を、Bfはバックフォーカスを、FNOはFナンバーを、
2ωは画角をそれぞれ表している。また、表(1)の
〔レンズ諸元〕において、第1カラムは物体側からのレ
ンズ面の番号を、第2カラムのrはレンズ面の曲率半径
(非球面の場合は近軸曲率半径)を、第3カラムのdは
レンズ面の間隔を、第4カラムのνはアッベ数を、第5
カラムのnはd線(λ=587.6nm)に対する屈折
率をそれぞれ示している。
【0022】本実施例において、非球面は、光軸に垂直
な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面か
ら高さyにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿っ
た距離(サグ量)をS(y)とし、近軸曲率半径をrと
し、円錐係数をκとし、n次の非球面係数をCn とした
とき、以下の数式(a)で表される。
【数1】 S(y)=(y2 /r)/{1+(1−κ・y2 /r2 1/2 } +C4 ・y4 +C6 ・y6 +C8 ・y8 +C10・y10 (a)
【0023】表(1)の〔非球面データ〕には、上述の
円錐係数κおよび非球面係数Cn を示している。また、
表(1)の〔変倍データ〕には、広角端、中間焦点距
離、および望遠端の各状態における焦点距離および可変
間隔を示している。さらに、表(1)の〔条件式対応
値〕には、各条件式のパラメータおよび各条件式の値を
示している。
【0024】
【表1】 〔全体諸元〕 f= 1.000〜1.396〜1.883 Bf= 0.761 FNO= 2.54〜3.00〜3.57 2ω=48.72〜22.40〜25.46° 〔レンズ諸元〕 r d ν n 1 -3.4960 0.1335 70.5 1.48749 2 1.9425 ( d2=可変) (非球面) 3 ∞ 0.1214 (開口絞りS) 4 1.0571 0.2326 23.8 1.84666 5 10.4147 0.0121 6 1.0610 0.3038 58.6 1.61272 7 -1.1070 0.1092 23.8 1.84666 8 0.6785 0.0737 9 1.7001 0.2235 46.6 1.81600 10 386.1766 (d10=可変) 11 3.2334 0.2678 55.2 1.66547 12 -1.7308 (Bf) (非球面) 〔非球面データ〕 r κ C4 2面 1.9425 1.00000 -5.87118×10-26 8 10 1.24284×10-2 1.02678×10-1 0.00000 r κ C4 12面 -1.7308 1.00000 2.88266×10-16 8 10 -1.69743 6.01717 -8.83619 〔変倍データ〕 広角端 中間焦点距離 望遠端 f 1.00000 1.39563 1.88349 d2 1.35282 0.75529 0.36408 d10 0.27913 0.74389 1.31700 〔条件式対応値〕 TLw=3.87055 (1)|f1|/TLw = 0.656 (2)f3/f2 = 1.100 (3)ν1 =70.5 (4)(rR+rF)/(rR−rF)=−0.286 (5)T2/fw = 0.955
【0025】図4乃至図6は、本実施例の諸収差図であ
る。すなわち、図4は広角端における諸収差図であり、
図5は中間焦点距離状態における諸収差図であり、図6
は望遠端における諸収差図である。各収差図において、
FNOはFナンバーを、Yは像高を、dはd線(λ=58
7.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそ
れぞれ示している。また、非点収差を示す収差図におい
て、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル
像面を示している。各収差図から明らかなように、本実
施例では、各焦点距離状態において諸収差が良好に補正
され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメ
ラ等に好適で、2倍程度の変倍比を有し、レンズ全長が
広角端での焦点距離の4倍程度の小型のズームレンズを
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかるズームレンズのレンズ
構成を示す図である。
【図2】第1レンズ群G1を構成する両凹レンズの断面
形状を示す拡大断面図である。
【図3】第3レンズ群G3を構成する両凸レンズの断面
形状を示す拡大断面図である。
【図4】本実施例の広角端における諸収差図である。
【図5】本実施例の中間焦点距離状態における諸収差図
である。
【図6】本実施例の望遠端における諸収差図である。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 G3 第3レンズ群 S 開口絞り

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側から順に、負の屈折力を有する第
    1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正
    の屈折力を有する第3レンズ群とを備え、 前記第1レンズ群は1枚の両凹レンズのみから構成さ
    れ、 広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群
    と前記第2レンズ群との間隔が減少し、前記第2レンズ
    群と前記第3レンズ群との間隔が増大するように構成さ
    れ、 前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第2レン
    ズ群の焦点距離をf2とし、前記第3レンズ群の焦点距
    離をf3とし、広角端におけるズームレンズの最も物体
    側のレンズ面から像面までの光軸に沿った距離をTLw
    としたとき、 0.4<|f1|/TLw<0.8 0.8<f3/f2<1.6 の条件を満足することを特徴とする小型のズームレン
    ズ。
  2. 【請求項2】 前記第1レンズ群中の前記両凹レンズ
    は、中心よりも周辺において負の屈折力が弱くなるよう
    に形成された非球面を有することを特徴とする請求項1
    に記載の小型のズームレンズ。
  3. 【請求項3】 前記第1レンズ群中の前記両凹レンズの
    アッベ数ν1は、 50<ν1 の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に
    記載の小型のズームレンズ。
  4. 【請求項4】 前記第1レンズ群中の前記両凹レンズの
    物体側の面の近軸曲率半径をrFとし、前記両凹レンズ
    の像側の面の近軸曲率半径をrRとしたとき、 −0.5<(rR+rF)/(rR−rF)<0.2 の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3のい
    ずれか1項に記載の小型のズームレンズ。
  5. 【請求項5】 前記第2レンズ群の最も物体側のレンズ
    面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離T2
    とし、広角端におけるレンズ全系の焦点距離をfwとし
    たとき、 0.7<T2/fw<1.4 の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至4のい
    ずれか1項に記載の小型のズームレンズ。
  6. 【請求項6】 前記第2レンズ群は、物体側から順に、
    物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸レンズと両凹レ
    ンズとの貼り合わせからなる接合レンズと、物体側に凸
    面を向けた正レンズとを有することを特徴とする請求項
    1乃至5のいずれか1項に記載の小型のズームレンズ。
  7. 【請求項7】 前記第3レンズ群は1枚の両凸レンズの
    みから構成され、前記両凸レンズは、中心よりも周辺に
    おいて正の屈折力が弱くなるように形成された非球面を
    有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項
    に記載の小型のズームレンズ。
  8. 【請求項8】 変倍に際して、前記第1レンズ群および
    前記第2レンズ群は移動し、前記第3レンズ群は固定で
    あることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に
    記載の小型のズームレンズ。
  9. 【請求項9】 前記第1レンズ群を物体側へ移動させる
    ことによって遠距離物体から近距離物体への合焦を行う
    ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載
    の小型のズームレンズ。
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