JP2000171711A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP2000171711A
JP2000171711A JP10345895A JP34589598A JP2000171711A JP 2000171711 A JP2000171711 A JP 2000171711A JP 10345895 A JP10345895 A JP 10345895A JP 34589598 A JP34589598 A JP 34589598A JP 2000171711 A JP2000171711 A JP 2000171711A
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lens
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convex
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Atsuo Minato
篤郎 湊
Yusuke Nanjo
雄介 南條
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズーム比が大きくてレンズ構成枚数が少な
く、各種収差が良好なズームレンズを提供する。 【解決手段】 物体側より順に、正の屈折力で常時固定
の第1群11と、負の屈折力で主に変倍のために移動可
能な第2群12と、正の屈折力で常時固定の第3群13
と、正の屈折力でズーミングによる焦点位置の補正とフ
ォーカシングのために移動可能な第4群14で構成され
る。第1群11は物体側より順に凹メニスカスレンズL
1 と凸レンズL2 との接合レンズ、および凸メニスカス
レンズL3とからなり、第2群12は物体側より順に凹
メニスカスレンズL4 、および両凹レンズL5 と凸レン
ズL6 との接合レンズとからなり、第3群13は物体側
より順に凸レンズL7 と凹レンズL8 との接合レンズと
からなり、第4群14は物体側より順に凹メニスカスレ
ンズL9 と凸レンズL10との接合レンズからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズに関
し、特にホームビデオカメラに用いられる、高ズーム比
を可能とするズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ホームビデオカメラ等の本体自体
の小型軽量化に伴い、撮影レンズとしてズームレンズに
も小型軽量化、およびコストダウンが求められる一方
で、高いズーム比を持つことが要求されている。例え
ば、高倍率ズームの開示として、特開平8−5913号
公報、特開平9−90221号公報、および特開平9−
304699号公報に記載の高倍率ズームレンズ等があ
る。
【0003】このようなズームレンズとしては、より高
いズーム比にしたいという要求が強い一方、レンズ系の
小型軽量化、およびコストダウンを図ることも求められ
ている。また、これまでの種々の従来技術では、ズーム
比を20倍程度に大きくすると、第2レンズ群の移動量
が大きくなるのに合わせて、第4レンズ群の移動量も大
きくする必要があり、それに伴う各種収差の変動も大き
くなるのでズーム全領域での補正がさらに困難となり、
少ない構成枚数で高性能、高ズーム比を実現するという
ことが困難であるという問題点を有していた。
【0004】また、特開平8−5913号公報に記載の
ズームレンズは、レンズ構成枚数が13群15枚と多
く、小型軽量化、およびコストダウンを満足するもので
はない。また、特開平9−90221号公報と特開平9
−304699号公報に記載のズームレンズは、ズーム
比は20倍と小さいものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、ズーム比が大きく、さらにレンズ構成枚数が少な
く、各種収差が良好なズームレンズを提供することを目
的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
なされたものであって、物体側より順に、正の屈折力で
常時固定の第1群と、負の屈折力で主に変倍のために移
動可能な第2群と、正の屈折力で常時固定の第3群と、
正の屈折力でズーミングによる焦点位置の補正とフォー
カシングのために移動可能な第4群と、から構成される
ズームレンズにおいて、前記第1群は物体側より順に、
物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズL1 と凸レン
ズL2 との接合レンズ、および物体側に凸面を向けた凸
メニスカスレンズL3 とからなり、前記第2群は物体側
より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズL
4 、および両凹レンズL5 と凸レンズL6 との接合レン
ズとからなり、前記第3群は物体側より順に、凸レンズ
L7 と凹レンズL8 との接合レンズとからなり、前記第
4群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニス
カスレンズL9 と凸レンズL10との接合レンズとからな
り、前記第3群の最も像側の面と、前記第4群の最も像
側の面を非球面として、下記の条件式(1)、条件式
(2)を満足するズームレンズを構成する。 −0.01<1/νIII <0.02 (1) −0.04<1/νIV <0.01 (2) 但し、νIII :下記の計算式で得られる便宜的な等価ア
ッベ数 1/(fIII ・νIII )=1/(f7 ・ν7 )+1/
(f8 ・ν8 ) 1/fIII =1/f7 +1/f8 fIII :上式から得られる第3群の焦点距離の近似値 f7 :レンズL7 の焦点距離 f8 :レンズL8 の焦点距離 ν7 :レンズL7 の媒質のアッベ数 ν8 :レンズL8 の媒質のアッベ数 νIV :下記の計算式で得られる便宜的な等価アッベ数 1/(fIV・νIV)=1/(f9 ・ν9 )+1/(f10
・ν10) 1/fIV=1/f9 +1/f10 fIV :上式から得られる第4群の焦点距離の近似値 f9 :レンズL9 の焦点距離 f10 :レンズL10の焦点距離 ν9 :レンズL9 の媒質のアッベ数 ν10 :レンズL10の媒質のアッベ数
【0007】また、上述したズームレンズにおいて、前
記第3群の非球面は有効径の範囲で、接平面から面の深
さが基準球面より浅くなるような非球面形状で、しかも
凸形状であり、この非球面を含むレンズL8 が下記の条
件式(3)、条件式(4)を満足させる構成にする。 0.7mm<dL8 <2.5mm (3) 0.07<ZL8 <1.5 (4) 但し、 dL8 :第3群の凹レンズの面間隔 ZL8 :第3群の凹レンズの下記の計算式で得られるZ
値 ZL8 =|h8.1/r8.1−h8.2/r8.2|
/2 h8.1:上記凹レンズの物体側の面の有効半径 h8.2:上記凹レンズの像側の面の有効半径 r8.1:上記凹レンズの物体側の面の曲率半径 r8.2:上記凹レンズの像側の面の非球面式の基準球
面の曲率半径
【0008】さらに、上述したズームレンズにおいて、
負の屈折力で変倍のために移動可能な第2群の屈折力を
規定するもので、下記の条件式(5)を満足させる構成
にする。 7.5<dz/fw<9.1 (5) 但し、 dz:変倍に伴う第2群の移動量 fw:広角端での焦点距離
【0009】ここで、式(1)〜(5)の各条件式につ
いて説明する。まず、式(1)は、第3群の等価アッベ
数を規定するものであり、これは第3群内での色収差の
補正が適正に行なわれる条件を示すものである。即ち、
レンズL7 とレンズL8 のアッベ数を式(1)を満足す
るように設定することによって、第3群内での色収差の
補正の負担を少なくすることができ、またこれによって
レンズ全系の色収差の補正を満足させるためのものであ
る。
【0010】また、式(2)は、第4群の等価アッベ数
を規定するものであり、これは第4群内での色収差の補
正が適正に行なわれる条件を示すものである。即ち、レ
ンズL9 とレンズL10のアッベ数を式(2)を満足する
ように設定することによって、第4群内での色収差の補
正の負担を少なくすることができ、またこれによってレ
ンズ全系の軸上、および軸外の色収差を満足させるため
のものである。
【0011】また、式(3)、式(4)は、第3群の凹
レンズの形状を規定するものであり、非球面ガラスモー
ルドレンズを使用する条件である。第3群の最も像側の
面に非球面を持たせることにより、第4群の収差補正の
負担を軽減し、少ない構成枚数で高性能を実現してい
る。さらに、第3群の正屈折力を適切に選び、最も像側
の面に非球面を持たせることにより、第1群、第2群、
第3群の合成屈折力を小さくし、第4群の移動による合
焦過程で生ずる像の変動を実用上問題にならない程度ま
で小さくすることができる。
【0012】しかしながら、式(3)の下限と式(4)
の上限を超えると、成形時に精度コントロールが難しく
なり、要求する非球面形状に制約を受けることになり、
非球面形状による収差補正が満足にできなくなる。ま
た、式(3)の上限と式(4)の下限を超えると、非球
面ガラスモールドレンズ加工時に熱容量がかかりすぎ、
コストアップになる。
【0013】さらに、式(5)は、第2群の広角端から
望遠端までの移動距離dzとレンズ全系の広角端におけ
る焦点距離fwとの関係を規定するdz/fwの値が
7.5以下になると、25倍以上のズーム比を得るため
には第2群の屈折力を強くする必要が生じるが、これに
伴って、ペッツバール和が負の側に大きく、補正過剰と
なってしまい、硝材の選択のみではレンズ全系の像面湾
曲の補正ができなくなる。逆に、dz/fwの値が9.
1以上になると、ズームレンズの全長が長くなると共
に、第2群を偏心させずに移動させることが困難にな
り、実用的ではない。
【0014】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態例に
ついて説明する。
【0015】<第1の実施の形態例>まず、図1〜図4
を参照して第1の実施の形態例について説明する。尚、
図1は第1の実施の形態例であるズームレンズの構成を
示す図である。また、図2は第1の実施の形態例である
ズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であ
り、図3は第1の実施の形態例であるズームレンズのズ
ーミングの中間における諸収差を示す収差図であり、図
4は第1の実施の形態例であるズームレンズの望遠端に
おける諸収差を示す収差図である。
【0016】図1に示すように第1の実施の形態例のズ
ームレンズ1は、物体側からレンズL1 、レンズL2 、
レンズL3 からなり常時固定されている第1群11と、
レンズL4 、レンズL5 、レンズL6 からなり移動可能
な第2群12と、レンズL7、レンズL8 からなり常時
固定されている第3群13と、レンズL9 、レンズL10
からなり移動可能な第4群14とから構成されている。
【0017】表1にズームレンズ1の各構成値を示す。
尚、表中のrは面の曲率半径、dは隣り合う2つの面の
間隔、Ndはd線における屈折率、νdはアッベ数であ
る。
【0018】
【表1】
【0019】図1に示す面間隔のd5 、d10、d14、d
17はズーミング、およびフォーカシングに伴って変化す
る。この広角端から望遠端にズーミングがなされたとき
のd5 、d10、d14、d17の値を表2に示す。尚、表中
のfは全系の焦点距離であり、Fnoは全系のFナンバ
ーを示している。
【0020】
【表2】
【0021】つぎに、r14とr17は非球面で構成されて
おり、その非球面は式(6)によって定義されるものと
する。
【0022】
【数1】 但し、 X:非球面の光軸方向の座標 C:曲率 Y:光軸Xからの距離 A4 、A6 、A8 、A10:各次数の非球面係数であり、
その値を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】<第2の実施の形態例>つぎに、図5〜図
8を参照して第2の実施の形態例について説明する。
尚、図5は第2の実施の形態例であるズームレンズの構
成を示す図である。また、図6は第2の実施の形態例で
あるズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図
であり、図7は第2の実施の形態例であるズームレンズ
のズーミングの中間における諸収差を示す収差図であ
り、図8は第2の実施の形態例であるズームレンズの望
遠端における諸収差を示す収差図である。
【0025】図5に示すように第2の実施の形態例のズ
ームレンズ2は、物体側からレンズL1 、レンズL2 、
レンズL3 からなり常時固定されている第1群21と、
レンズL4 、レンズL5 、レンズL6 からなり移動可能
な第2群22と、レンズL7、レンズL8 からなり常時
固定されている第3群23と、レンズL9 、レンズL10
からなり移動可能な第4群24とから構成されている。
【0026】表4にズームレンズ2の各構成値を示す。
尚、表中のrは面の曲率半径、dは隣り合う2つの面の
間隔、Ndはd線における屈折率、νdはアッベ数であ
る。
【0027】
【表4】
【0028】図5に示す面間隔のd5 、d10、d14、d
17はズーミング、およびフォーカシングに伴って変化す
る。この広角端から望遠端にズーミングがなされたとき
のd5 、d10、d14、d17の値を表5に示す。尚、表中
のfは全系の焦点距離であり、Fnoは全系のFナンバ
ーを示している。
【0029】
【表5】
【0030】つぎに、r14とr17は非球面で構成されて
おり、その非球面は前掲の式(6)によって定義される
ものとする。尚、式(6)中のA4 、A6 、A8 、A10
は各次数の非球面係数であり、その値を表6に示す。
【0031】
【表6】
【0032】つぎに、表7に、上述した2つの実施の形
態例における条件式(1)〜(5)の値を示す。
【0033】
【表7】
【0034】表7より、第1の実施の形態例、および第
2の実施の形態例において、共に条件式(1)〜(5)
を満足していることが分かる。従って、条件式(1):
−0.01<1/νIII <0.02と、条件式(2):
−0.04<1/νIV <0.01とを満足させること
により、レンズ全系の色収差の補正を満足させ、また、
条件式(3):0.7mm<dL8 <2.5mmと、条
件式(4):0.07<ZL8 <1.5とを満足させ、
非球面ガラスモールドレンズを使用することができるこ
とにより、レンズ全系の収差補正を満足して行なうこと
ができ、さらに、条件式(5):7.5<dz/fw<
9.1の条件を満足させることにより、高ズーム比を可
能とするものである。
【0035】
【発明の効果】本発明によると、各条件式を満たすこと
により4群ズームの6群10枚構成のレンズによって2
5倍以上の高変倍比ビデオカメラに好適なズームレンズ
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態例であるズームレ
ンズの構成を示す図である。
【図2】 第1の実施の形態例であるズームレンズの広
角端における諸収差を示す収差図である。
【図3】 第1の実施の形態例であるズームレンズのズ
ーミングの中間における諸収差を示す収差図である。
【図4】 第1の実施の形態例であるズームレンズの望
遠端における諸収差を示す収差図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態例であるズームレ
ンズの構成を示す図である。
【図6】 第2の実施の形態例であるズームレンズの広
角端における諸収差を示す収差図である。
【図7】 第2の実施の形態例であるズームレンズのズ
ーミングの中間における諸収差を示す収差図である。
【図8】 第2の実施の形態例であるズームレンズの望
遠端における諸収差を示す収差図である。
【符号の説明】
1,2…ズームレンズ、11,21…第1群、12,2
2…第2群、13,23…第3群、14,24…第4
群、L1 〜L10…レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA03 MA15 PA06 PA16 PB10 QA02 QA07 QA17 QA21 QA25 QA34 QA42 QA46 RA05 RA13 RA42 SA23 SA27 SA29 SA32 SA63 SA65 SA72 SA74 SB04 SB14 SB23 SB33

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力で常時固定
    の第1群と、負の屈折力で主に変倍のために移動可能な
    第2群と、正の屈折力で常時固定の第3群と、正の屈折
    力でズーミングによる焦点位置の補正とフォーカシング
    のために移動可能な第4群と、から構成されるズームレ
    ンズにおいて、 前記第1群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹
    メニスカスレンズL1と凸レンズL2 との接合レンズ、
    および、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズL3
    とからなり、 前記第2群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹
    メニスカスレンズL4、および、両凹レンズL5 と凸レ
    ンズL6 との接合レンズとからなり、 前記第3群は物体側より順に、凸レンズL7 と凹レンズ
    L8 との接合レンズとからなり、 前記第4群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹
    メニスカスレンズL9と凸レンズL10との接合レンズと
    からなり、 前記第3群の最も像側の面と、前記第4群の最も像側の
    面を非球面として、下記の条件式を満足することを特徴
    とするズームレンズ。 条件式: −0.01<1/νIII <0.02 (1) 条件式: −0.04<1/νIV <0.01 (2) 但し、 νIII :下記の計算式で得られる便宜的な等価アッベ数 1/(fIII ・νIII ) =1/(f7 ・ν7 )+1/
    (f8 ・ν8 ) 1/fIII =1/f7 +1/f8 fIII :上式から得られる第3群の焦点距離の近似値 f7 :レンズL7 の焦点距離 f8 :レンズL8 の焦点距離 ν7 :レンズL7 の媒質のアッベ数 ν8 :レンズL8 の媒質のアッベ数 νIV :下記の計算式で得られる便宜的な等価アッベ数 1/(fIV・νIV)=1/(f9 ・ν9 )+1/(f10
    ・ν10) 1/fIV=1/f9 +1/f10 fIV :上式から得られる第4群の焦点距離の近似値 f9 :レンズL9 の焦点距離 f10 :レンズL10の焦点距離 ν9 :レンズL9 の媒質のアッベ数 ν10 :レンズL10の媒質のアッベ数
  2. 【請求項2】 前記第3群の非球面は有効径の範囲で、
    接平面から面の深さが基準球面より浅くなるような非球
    面形状で、しかも凸形状であり、この非球面を含むレン
    ズL8 が下記の条件式を満足することを特徴とする、請
    求項1に記載のズームレンズ。 条件式: 0.7mm<dL8 <2.5mm (3) 条件式: 0.07<ZL8 <1.5 (4) 但し、 dL8 :第3群の凹レンズの面間隔 ZL8 :第3群の凹レンズの下記の計算式で得られるZ
    値 ZL8 =|h8.1/r8.1−h8.2/r8.2|
    /2 h8.1:上記凹レンズの物体側の面の有効半径 h8.2:上記凹レンズの像側の面の有効半径 r8.1:上記凹レンズの物体側の面の曲率半径 r8.2:上記凹レンズの像側の面の非球面式の基準球
    面の曲率半径
  3. 【請求項3】 負の屈折力で変倍のために移動可能な第
    2群の屈折力を規定するもので、下記の条件式を満足す
    ることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の
    ズームレンズ。 条件式: 7.5<dz/fw<9.1 (5) 但し、 dz:変倍に伴う第2群の移動量 fw:広角端での焦点距離
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