JP2000019395A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP2000019395A
JP2000019395A JP10190243A JP19024398A JP2000019395A JP 2000019395 A JP2000019395 A JP 2000019395A JP 10190243 A JP10190243 A JP 10190243A JP 19024398 A JP19024398 A JP 19024398A JP 2000019395 A JP2000019395 A JP 2000019395A
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lens
lens group
cemented
object side
refractive power
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Shuichi Kikuchi
修一 菊地
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないレンズ枚数で高変倍を実現しつつ、高
性能かつ小型化を図ることができるズームレンズを提供
する。 【解決手段】 ズームレンズは、物体側より順に、正の
屈折力を有する第1レンズ群Iと、負の屈折力を有する
第2レンズ群IIと、正の屈折力を有する第3レンズ群II
I と、光軸13に沿って移動することにより変倍時のピ
ントずれを補正する像面12とで構成される。特に、第
2レンズ群IIの両凹レンズ5と両凸レンズ6との接合面
5aの曲率を低次収差が補正できる程度に大きく形成
し、さらに、該接合面5aを非球面状に形成する。よっ
て、第2レンズ群IIに発生する低次収差を補正しつつ、
該補正により発生する高次収差を低く抑える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少ないレンズ枚数
で高変倍を実現しつつ、高性能かつ小型化を図ることが
できるズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ビデオカメラに用いられるズ
ームレンズには、コンパクトで高変倍、及び高画質なも
のが求められている。それに応じて撮像素子も小型化、
高解像度のものが注目されている。撮像素子を小型化す
ると、像面上で必要とされる周波数が高くなる。このた
め、レンズ偏芯等のような変動の要因となるものを小さ
く抑える必要がある。
【0003】そこで、レンズ系において可動できるレン
ズ群は第2レンズ群のみとし、変倍による焦点位置のず
れを撮像素子の移動により補正するズームレンズが提案
されている。このようなズームレンズによれば、可動す
るレンズ群が少ないため、レンズ系の性能劣化要因が減
少する。このようなズームレンズとしては、特開平6−
347698号公報の実施例に示されるものがある。
【0004】この実施例に示されるズームレンズは、物
体側より正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力
を有する第2レンズ群、及び正の屈折力を有する第3レ
ンズ群で構成される。第2レンズ群は、光軸上を移動し
て変倍を行う。また、一体に構成された第1及び第3レ
ンズ群を移動させる、又は撮像素子を移動させることに
より、両者の間隔が変化する。この変化により変倍時に
生じる焦点位置のずれを補正する。さらに、フォーカシ
ングを行う場合も、該第1及び第3レンズ群、又は該撮
像素子のいずれかを移動させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の実施例に見
られるズームレンズでは、得られる変倍比が6倍程度に
とどまる。また、第3レンズ群は4枚のレンズから成っ
ており、ズームレンズを構成するレンズの枚数が多い。
【0006】さらに、一般に10倍程度の高変倍を行お
うとする場合、変倍による焦点位置ずれを撮像素子の移
動により補正するズームレンズは、第4レンズ群により
変倍時の焦点位置ずれを補正するズームレンズに比べ
て、レンズ全系の収差変動が大きくなる。したがって、
各レンズ群で充分な収差の補正を行うと共に、特に、変
倍作用を行う第2群レンズにおいて収差の補正を行うこ
とが重要である。
【0007】そこで、この収差を補正するため、該第2
レンズ群の物体側より2番目に位置する負レンズと正レ
ンズとの接合面の曲率を大きくする。これにより、該収
差の補正、特に、低次収差の補正を行うことができる。
【0008】しかし、このような補正を行うと、高次収
差の発生量が大きくなり、収差バランスを保つことがで
きない。よって、第2レンズ群内での収差の補正が不十
分なため、変倍時におけるレンズ全系の収差変動が大き
いという課題がある。
【0009】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、少ないレンズ枚数で高変
倍を実現しつつ、高性能かつ小型化を図ることができる
ズームレンズを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るズームレンズは、物体側より順に、固
定された正の屈折力を有する第1レンズ群と、光軸上を
移動して主に変倍を行う負の屈折力を有する第2レンズ
群と、固定された正の屈折力を有する第3レンズ群と、
により構成され、撮像面の位置を光軸上に沿って移動さ
せることにより主に変倍時における該撮像面の位置変化
を補正するズームレンズであって、上記第2レンズ群
は、物体側より順に、1枚の単レンズと、2枚のレンズ
を接合した接合レンズとから成り、該接合レンズの接合
面を非球面形状に形成することを特徴とする。
【0011】また、本発明に係るズームレンズは、物体
側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、光軸
上を移動することにより変倍を行う負の屈折力を有する
第2レンズ群と、全体で正の屈折力を有する第3レンズ
群と、により構成され、該第1レンズ群と該第3レンズ
群との相対位置関係を保ちながら、変倍時に生じる焦点
位置ずれの補正を、該第1及び該第3レンズ群と撮像面
との間隔を変化させることにより行うズームレンズであ
って、上記第2レンズ群は、物体側より順に、1枚の単
レンズと、2枚のレンズを接合した接合レンズとから成
り、該接合レンズの接合面の曲率半径をR24、全系の望
遠端の焦点距離をfT としたとき、以下の条件式を満足
し、さらに該接合面を非球面形状に形成することを特徴
とする。 R24/fT <0.15 (1)
【0012】該第2レンズ群の接合面の曲率を上記のよ
うに大きくし、さらに、該接合面を非球面形状にする。
したがって、該曲率を大きくすることにより低次収差が
補正される。さらに、該接合面を非球面形状にするの
で、該低次収差の補正によって発生する高次収差が小さ
く抑えられる。よって、高変倍を実現しつつ、変倍時に
おけるレンズ全系の収差変動を小さくし、高性能のレン
ズを実現できる。
【0013】また、レンズの枚数が少ないので、レンズ
の小型化を図ることができる。
【0014】また、前記ズームレンズでは、前記1枚の
単レンズは、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレン
ズであり、前記接合レンズは、負の両凹レンズと物体側
に凸面を向けた正のメニスカスレンズとを接合したレン
ズであることが望ましい。更に、第2レンズ群の残存収
差を小さくするためには、第2レンズ群の該単レンズ
(第1負レンズ)の物体側面を非球面とすることが望ま
しい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の
形態によるズームレンズのレンズ配置を示す断面図であ
る。該ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を
有する第1レンズ群Iと、負の屈折力を有する第2レン
ズ群IIと、正の屈折力を有する第3レンズ群IIIとから
成るレンズ群により構成される。第3レンズ群III の物
体側には、開口絞り10が配置され、その像面側には、
撮像面12が設けられる。この撮像面12と第3レンズ
群III との間には、フィルター等の平行平面板11が配
置されている。
【0016】第2レンズ群IIは光軸13方向に沿って移
動可能である。この移動により、第1レンズ群Iと第2
レンズ群IIとの相対位置が変化し、変倍が行われる。一
方、第1レンズ群I及び第3レンズ群III の相対位置関
係は保たれている。この状態で第1及び第3レンズ群
I,III と撮像面12との間隔を変化させることによ
り、変倍時の像面位置(ピント)ずれを補正する。この
ピントずれの補正は、例えば、第1及び第3レンズ群
I,III を固定し、撮像面12を光軸13方向に沿って
移動させることにより行う。
【0017】各レンズ群I〜IVの具体的な構成は、物体
側から像側に向けて以下の通りである。 第1レンズ群I: 物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ(負レンズ)1 該メニスカスレンズ1に接合された正のメニスカスレンズ(第1正レンズ)2 物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ(第2正レンズ)3 第2レンズ群II: 物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ(第1負レンズ)4 負の両凹レンズ(第2負レンズ)5 該両レンズ5に接合された正の両凸レンズ(正レンズ)6 第3レンズ群III : 正の両凸レンズ(第1正レンズ)7 物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ(負レンズ)8 該メニスカスレンズ8に接合された正の両凸レンズ(第2正レンズ)9
【0018】これらのレンズ1〜9のうち、負のメニス
カスレンズ1と正のメニスカスレンズ2との接合面1
a、メニスカスレンズ3の像面側の面3a、メニスカス
レンズ4の物体側の面4a、両凹レンズ5とメニスカス
レンズ6との接合面5a、両凸レンズ7の像面側の面7
a、負のメニスカスレンズ8と両凸レンズ9との接合面
8a、及び両凸レンズ9の像面側の面9aは、非球面形
状に形成される。
【0019】以下に、具体的な数値実施例を挙げる。該
実施例として表1は、レンズデータの表である。また、
表2は、非球面係数の表であり、表3は、可変間隔の表
である。各数値例において、各符号の意味は以下の通り
である。 r:レンズ各面の曲率半径 d:レンズ厚またはレンズ間隔 N:d線の屈折率 ν:アッベ数 f:全系の焦点距離 FNO:全系のFナンバ ω:半画角
【0020】また、上記非球面形状は、光軸方向にXa
軸、光軸と直交する方向にy軸をとり、cを近軸曲率
(1/r)、A2iを第2i次の非球面係数としたとき、
下記の数式で表せる。 Xa =c・y2 /(1+√((1−c2 )・y2 ))+Σ(A2i・y2i)(2) ここで、 Xa :非球面の光軸方向の座標 c:近軸曲率(1/r) A2i:第2i次の非球面係数 y:光軸からの距離
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】 条件対応値 R24/fT =0.144
【0024】図2から図4は、それぞれ、広角端、中間
域、望遠端での収差図である。各収差図中、左から順に
球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。各収差図
(図2〜図4)において、球面収差図中の実線はd線に
ついての球面収差、破線はg線についての球面収差であ
る。非点収差図中のSはサジタル像面、Mはメリディオ
ナル像面を示す。各収差図(図2〜図4)から、球面収
差、非点収差、及び歪曲収差それぞれについて良好な補
正結果が得られている。
【0025】上記実施の形態によれば、両凹レンズ5と
メニスカスレンズ6との接合面5aの曲率半径をR24
全系の望遠端の焦点距離をfT としたとき、以下の条件
式(1)を満足し、さらに該接合面5aを式(2)で示
されるような非球面形状に形成する。 R24/fT <0.15 (1) 該接合面5aの曲率を式(1)を満たすように大きくす
ることにより低次収差を補正する。さらに、該接合面5
aを式(2)で示されるような非球面形状とすることに
より、低次収差の補正によって発生する高次収差を低く
抑える。よって、変倍時の収差変動を小さく抑えること
ができる。
【0026】また、接合面5aを非球面形状にすると共
に、メニスカスレンズ4の像面側の面4aを非球面形状
にする。よって、これら両者を非球面形状にすることに
よる相乗効果が生じ、第2レンズ群IIの残存収差を一層
小さくすることができる。その結果、図2に示されるよ
うに、10倍程度の高変倍でありながら、変倍時のレン
ズ全系の収差変動を小さくすることができ、ズームレン
ズの高性能及び小型化を実現できる。
【0027】尚、上記実施の形態では、変倍時のピント
ずれを補正する際、撮像面12のみを移動させたが、平
行平面板11も撮像面12と共に光軸方向13に沿って
移動させることにしてもよい。
【0028】また、変倍時にピントずれを補正する方法
として、撮像面12の方を固定し、一体として構成され
た第1及び第3レンズ群I,III を光軸13に沿って移
動させることにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、少
ないレンズ枚数で高変倍を実現しつつ、高性能かつ小型
化を図ることができるズームレンズを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるズームレンズのレン
ズ配置を示す断面図である。
【図2】広角端での球面収差、非点収差、及び歪曲収差
を示す図である。
【図3】中間域での球面収差、非点収差、及び歪曲収差
を示す図である。
【図4】望遠端での球面収差、非点収差、及び歪曲収差
を示す図である。
【符号の説明】
1,4,8…負のメニスカスレンズ,6,7,9…両凸
レンズ,2,3,…正のメニスカスレンズ,3a,4
a,7a,9a…面,5…負の両凹レンズ,1a,5
a,8a…接合面,7…正の両凸レンズ,10…開口絞
り,11…平行平面板,12…撮像面,13…光軸。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年10月19日(1998.10.
19)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】また、前記ズームレンズでは、前記1枚の
単レンズは、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレン
ズであり、前記接合レンズは、負の両凹レンズと物体側
に凸面を向けた正のレンズとを接合したレンズであるこ
とが望ましい。更に、第2レンズ群の残存収差を小さく
するためには、第2レンズ群の該単レンズ(第1負レン
ズ)の物体側面を非球面とすることが望ましい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】これらのレンズ1〜9のうち、負のメニス
カスレンズ1と正のメニスカスレンズ2との接合面1
a、メニスカスレンズ3の像面側の面3a、メニスカス
レンズ4の物体側の面4a、両凹レンズ5と両凸レンズ
6との接合面5a、両凸レンズ7の像面側の面7a、負
のメニスカスレンズ8と両凸レンズ9との接合面8a、
及び両凸レンズ9の像面側の面9aは、非球面形状に形
成される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】上記実施の形態によれば、両凹レンズ5と
両凸レンズ6との接合面5aの曲率半径をR24、全系の
望遠端の焦点距離をfT としたとき、以下の条件式
(1)を満足し、さらに該接合面5aを式(2)で示さ
れるような非球面形状に形成する。 R24/fT <0.15 (1) 該接合面5aの曲率を式(1)を満たすように大きくす
ることにより低次収差を補正する。さらに、該接合面5
aを式(2)で示されるような非球面形状とすることに
より、低次収差の補正によって発生する高次収差を低く
抑える。よって、変倍時の収差変動を小さく抑えること
ができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、固定された正の屈折力
    を有する第1レンズ群と、 光軸上を移動して主に変倍を行う負の屈折力を有する第
    2レンズ群と、 固定された正の屈折力を有する第3レンズ群と、により
    構成され、撮像面の位置を光軸上に沿って移動させるこ
    とにより主に変倍時における該撮像面の位置変化を補正
    するズームレンズであって、 上記第2レンズ群は、物体側より順に、1枚の単レンズ
    と、2枚のレンズを接合した接合レンズとから成り、 該接合レンズの接合面を非球面形状に形成することを特
    徴とするズームレンズ。
  2. 【請求項2】 物体側より順に、正の屈折力を有する第
    1レンズ群と、 光軸上を移動することにより変倍を行う負の屈折力を有
    する第2レンズ群と、 全体で正の屈折力を有する第3レンズ群と、により構成
    され、該第1レンズ群と該第3レンズ群との相対位置関
    係を保ちながら、変倍時に生じる焦点位置ずれの補正
    を、該第1及び該第3レンズ群と撮像面との間隔を変化
    させることにより行うズームレンズであって、 上記第2レンズ群は、物体側より順に、1枚の単レンズ
    と、2枚のレンズを接合した接合レンズとから成り、 該接合レンズの接合面の曲率半径をR24、全系の望遠端
    の焦点距離をfT としたとき、以下の条件式を満足し、
    さらに該接合面を非球面形状に形成することを特徴とす
    るズームレンズ。 R24/fT <0.15 (1)
  3. 【請求項3】 前記1枚の単レンズは、物体側に凸面を
    向けた負のメニスカスレンズであり、前記接合レンズ
    は、負の両凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニス
    カスレンズとを接合したレンズであることを特徴とする
    請求項1または2に記載のズームレンズ。
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