JP2000267005A - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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Abstract
も後方のレンズ群でフォーカスを行い、レンズ系全体を
小型にし、変倍比20倍以上のズームレンズを得るこ
と。 【解決手段】物体側より順に正の屈折力の第1群、負の
屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈折
力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2群を像面側
へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に
伴う像面変動を該第4群を移動させて補正すると共に該
第4群を移動させてフォーカスを行い、各レンズ群のレ
ンズ構成を適切にしたこと。
Description
し、特にビデオカメラ、フィルム用カメラ、テレビカメ
ラに等に用いられる大口径比で高変倍比を有し、特に色
収差が良好に補正されたズームレンズに関するものであ
る。
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にもめざまし
い進歩が見られ、特に高倍率化やレンズ全長の短縮化や
前玉径の小型化、レンズ構成の簡略化に力が注がれてい
る。
て、物体側の第1レンズ群以外のレンズ群を移動させて
フォーカスを行う、所謂リアフォーカス式のズームレン
ズが知られている。
は、第1レンズ群を移動させてフォーカスを行うズーム
レンズに比べて、第1レンズ群の有効径が小さくなり、
レンズ系全体の小型化が容易になる。又近接撮影、特に
極近接撮影が可能となり、更に比較的小型軽量のレンズ
群を移動させて行っているので、レンズ群の駆動力が小
さくてすみ迅速な焦点合わせができる。
として例えば、特開昭62−24213号公報では物体
側より順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第
2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の
第4レンズ群の4つのレンズ群を有し、前記第1、第3
レンズ群を固定とし、前記第2レンズ群を一方向に移動
させて変倍を行い、前記第4レンズ群を変倍に伴う像面
変動を補正するように移動させると共に該第4レンズ群
を移動させて合焦を行い、第1レンズ群を4枚のレンズ
で構成し、材質のアッベ数が80以上のガラスを用いた
ズームレンズを開示している。
報において、物体側より順に、正の屈折力の第1群、負
の屈折力の第2群、絞り、正の屈折カの第3群、そして
正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、広角端か
ら望遠端への変倍に際には該第2群を像面側に移動させ
ると共に該第4群を物体側に凸状の軌跡を有するように
移動させ、合焦の際には該第4群を移動させて行ったこ
とを特徴とするリアフォーカス式のズームレンズを提案
している。
ても第1レンズ群中に材質のアッベ数80以上のレンズ
を用いた実施例が開示されている。
報において物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の
屈折力の第2群、絞りを有する正の屈折力の第3群、そ
して正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、広角
端から望遠端への変倍の際には該第2群を像面側に移動
させると共に該絞りと第3群を一体的に物体側に凸状の
軌跡を有するように移動させ、かつ第4群を物体側に凸
状の軌跡を有するように移動させ、合焦の際には該第4
群を移動させて行ったことを特徴とする、変倍比20倍
程度の高変倍比のリヤーフォーカス式のズームレンズを
提案している。
た小型のズームレンズとして、特開平8−005913
号公報や、特開平8−190051号公報で物体側より
順に静止しており、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、正の屈折力を有する
第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、静止
しており正の屈折力を有する第5レンズ群を有し、前記
第2レンズ群と第4レンズ群を少なくとも移動させてズ
ーミングを行うと共に、前記第4レンズ群を移動させて
フオーカシングを行う、5群よりなるズームレンズを開
示している。
倍なズームレンズを本出願人は特開平8−201695
号公報や特開平9−021954号公報で提案してい
る。
1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そし
て正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2
群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行
い、変倍に伴う像面変動を該第4群が物体側に凸状の軌
跡を有しつつ移動して補正すると共に該第4群を移動さ
せてフォーカスを行い、該第3群は正の第31レンズと
像面側に凸面を向けたメニスカス状の負の第32レンズ
を有し、該第4群は物体側に凸面を向けたメニスカス状
の負の第41レンズと正の第42レンズよりなるリアフ
ォーカ式のズームレンズを開示している。
おいてリアフォーカス方式を採用すると、前述のごとく
レンズ系全体が小型化され又迅速なるフォーカスが可能
となり、さらに近接撮影が容易となる等の特長が得られ
る。
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたりレンズ系全体の小型化を図りつつ高
い光学性能を得るのが大変むずかしくなってくるという
問題が生じてくる。
要求される色収差を始めとするレンズ性能はかなりハイ
レベルのものとなってきている。
ムレンズであって、大口径比及び高変倍比を図る際、レ
ンズ系全体の大型化を防止しつつ非常に簡易な構成とす
ることで製造を容易にし、広角端から望遠端にいたる物
体距離全般にわたり良好なる光学性能、特に色収差が非
常に良好な、簡易な構成のズームレンズの提供を目的と
する。
レンズは、物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ
群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レン
ズ群、そして正の屈折力の第4レンズ群を有し、広角端
から望遠端への変倍に際して、該第2レンズ群を像面側
に移動させると共に、該第4レンズ群を物体側に凸状の
軌跡で移動させるズームレンズにおいて、該第1レンズ
群は物体側より順に負の第11レンズ、正の第12レン
ズ、正の第13レンズの3枚の単レンズより構成され、
該第1レンズ群中の一方の正レンズの材質のアッベ数を
νd1p、該第12レンズの焦点距離をf12、全系の
望遠端における焦点距離をftとしたとき νdlp>80 ‥‥‥(1) 0.5<f12/ft<1.5 ‥‥‥(2) なる条件を満足することを特徴としている。
アフォーカス式のズームレンズのレンズ断面図、図2,
図3は数値実施例1のリアフォーカス式のズームレンズ
の広角端と望遠端の収差図である。
カス式のズームレンズのレンズ断面図、図5,図6はリ
アフォーカス式のズームレンズの数値実施例2の広角端
と望遠端の収差図である。
カス式のズームレンズのレンズ断面図、図8,図9は数
値実施例3のリアフォーカス式のズームレンズの広角端
と望遠端の収差図である。
ーカス式のズームレンズのレンズ断面図、図11,図1
2は数値実施例4のリアフォーカス式のズームレンズの
広角端と望遠端の収差図である。
ーカス式のズームレンズのレンズ断面図、図14,図1
5は数値実施例5のリアフォーカス式のズームレンズの
広角端と望遠端の収差図である。
カス式のズームレンズののレンズ断面図、図17,図1
8は数値実施例6のリアフォーカス式のズームレンズの
広角端と望遠端の収差図である。
ーカス式のズームレンズのレンズ断面図、図20,図2
1は数値実施例7のリアフォーカス式のズームレンズの
広角端と望遠端の収差図である。
の屈折力の第2群、L3は正の屈折力の第3群、L4は
正の屈折力の第4群である。SPは開口絞りであり、第
3群L3の前方に配置されている。Gは必要に応じて設
けられるフェースプレートやフィルター等のガラスブロ
ックである。IPは像面であり、CCD等の撮像素子が
配置されている。
に際して矢印のように第2群を像面側へ移動させると共
に、変倍に伴う像面変動を第4群を物体側に凸状の軌跡
を有しつつ移動させて補正している。
を行うリアフォーカス式を採用している。同図に示す第
4群の実線の曲線4aと点線の曲線4bは各々無限遠物
体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から
望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移動
軌跡を示している。尚、第1群と第3群は変倍及びフォ
ーカスの際、固定である。
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第4群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
4a,4bに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させている
ので、第3群と第4群との空間の有効利用を図りレンズ
全長の短縮化を効果的に達成している。
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線4cに示すように第4群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
ンズにおいて第1レンズ群を繰り出してフォーカスを行
う場合に比べて前述のようなリアフォーカス方式を採る
ことにより第1レンズ群のレンズ有効径の増大化を効果
的に防止している。
件式(1),(2)を設定することにより、レンズ系全
体の大型化を防止しつつ、広角端から望遠端にいたる全
変倍範囲にわたり、良好なる光学性能を得ている。
以上という高倍比のリアフォーカス式のズームレンズを
得ている。
説明する。条件式(1)は第1レンズ群の硝材の分散値
に関するものである。この条件式を満足するような硝材
は異常分散性を有し、このような硝材を使用することで
超望遠の焦点距離を有するレンズで問題となる2次スペ
クトルの除去が容易にしている。
が小さくなると望遠端近傍での色収差の補正が十分では
なくなり、ボケ像に色がついてしまうなどの問題が生じ
る。
の屈折力に関するものであり、とくに異常分散性を有す
るレンズの屈折力に関するものである。条件式(2)の下
限を超えてレンズの屈折力を強くすると、望遠端近傍で
の球面収差が悪化するという問題が生じる。逆に屈折力
を弱くすると望遠端近傍での色収差の補正が十分ではな
くなるという問題が生じる。
設定することにより、全変倍範囲にわたり、また物体距
離全般にわたり高い光学性能を得ている。
ンズにおいて、更に良好なる光学性能を得るには次の構
成のうち、少なくとも1つを満足させるのが良い。
向けたメニスカス形状をしており、前記第12レンズは
物体側に比べて物体側に強い屈折力の凸面を向けた両レ
ンズ面が凸面形状をしており、前記第13レンズは物体
側に強い凸面を向けたメニスカス形状をしていることで
ある。
群は各々少なくとも1枚の非球面を有することである。
ンズからなる接合レンズ、前記第4レンズは負レンズと
正レンズからなる接合レンズから構成されることであ
る。
負レンズ、負レンズ、正レンズ、そして負レンズから構
成されることである。
群から第3レンズ群までの合成焦点距離をft13、第
iレンズ群の焦点距離をFi、全系の広角端における焦
点距離をfwとするとき 0.1<ft/ft13<0.7 ‥‥‥(3)
軸上光束の平行度(アフォーカル度)に関するものであ
る。条件式(3)の上限を超えて、軸上光束の収斂度が
強くなると至近距離物体での非点隔差が大きくなると共
にメリディオナル像面が補正不足になってくる。
も困難になる。逆に下限値を超えて軸上光束の発散度が
強くなると第四レンズ群に入射する入射高が高くなり、
球面収差が多く発生してくる。さらに第4レンズ群が大
型化し、迅速なるフォーカスが困難になるという問題が
生じる。
関するものである。条件式(4)の下限を超えて、第2
レンズ群の焦点距離が短くなるとペッツバール和がアン
ダーに大きくなり、像面の倒れ等の収差補正が困難にな
る。
離が長くなると第2レンズ群の移動量が増え、前玉径が
大きくなりすぎるという問題が生じる。
角端と望遠端における焦点距離をfw,ftとするとき
関するものである。条件式(5)の上限を超えると第4
レンズ群の移動量が増え、ズーミング時やフォーカス時
の収差変動が大きくなる。逆に下限を超えると第4レン
ズ群の敏感度が大きくなり、制御が困難になる。
群の焦点距離に関するものであり、高変倍でありながら
コンパクト化を達成しつつ、上弦を超えて第2レンズ群
の焦点距離が長くなり、第1レンズ群の焦点距離が短く
なると第2レンズ群の移動量が増大し、全長や前玉径を
小型化することが困難になる。
量が大きくなり、ズーミング時の収差の変動がおおきく
なるといった問題も生じる。逆に下限を超えると、歪曲
などの諸収差を良好に補正することが困難になる。
するには、絞りは第3レンズ群の最も物体側に配置され
ていることが好ましい。このような構成をすることによ
り、入射瞳が第1レンズ群から最も近い(浅い)所にな
るため、第1レンズ群の外径を最も小さくするのに有効
である。
かつ良好な色収差補正を達成するには、前述の条件式
(2),(3),(4),(5),(6)の数値範囲を
次の如く設定するのが良い。
の変動を小さくするには、第2レンズ群を物体側から順
に凸面を有するメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が
凹面の負レンズ、空気間隔を挟んで両レンズ面が凸面の
正レンズ、負レンズの順に配置することである。この空
気間隔によって第2レンズ群の物体側主点が第1レンズ
群よりになり、広角側における第1レンズ群と第2レン
ズ群の主点感覚を短く取りやすくなり第1レンズ群寄り
になり、広角側における第1レンズ群と第2レンズ群の
主点間隔を短く取りやすくなり、第1レンズ群の小型化
に有効であり、色消しを対称に近づけることで、ズーミ
ングによる色収差の変動を抑えるのにも有効である。
構成の小型で良好な色収差補正を得るには、前述の条件
式(2),(3),(4),(5),(6)の数値範囲
を 0.8<f12/ft<1.2 ‥‥‥(2b) 0.15<ft/ft13<0.55 ‥‥‥(3b)
実施例においてRiは物体側より順に第i番目の面の曲
率半径、Diは物体側より順に第i番目のレンズ厚又は
空気間隔、Niとνiはそれぞれ物体側より順に第i番
目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
は三つの平面は光学フィルター、フェースプレート等を
示す。
方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半
径、B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき
影光学系として用いた撮影装置(ビデオカメラ)の実施
形態を図19を用いて説明する。
1は数値実施例1〜6のズームレンズによって構成され
た撮影光学系、12は撮影光学系11によって形成され
る被写体像を受光するCCD等の撮像素子、13は撮像
素子12が受光した被写体像を記録する記録手段、14
は被写体像を観察するためのファインダーである。ファ
インダー14としては、光学ファインダーや液晶パネル
等の表示素子に表示された被写体像を観察するタイプの
ファインダーが考えられる。
ズをビデオカメラ等の撮影装置に適用することにより、
小型で高い光学性能を有する撮影装置が実現できる。
を図りつつ、全変倍範囲にわたって良好なる収差補正、
特に非常に良好な色収差を達成し、バックフォーカスの
充分に長い大口径比のズームレンズを達成することがで
きる。
断面図
の収差図
の収差図
断面図
の収差図
の収差図
断面図
の収差図
の収差図
ズ断面図
端の収差図
端の収差図
ズ断面図
端の収差図
端の収差図
ズ断面図
端の収差図
端の収差図
部概略図
Claims (7)
- 【請求項1】 物体側から順に、正の屈折力の第1レン
ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、そして正の屈折力の第4レンズ群を有し、広角
端から望遠端への変倍に際して、該第2レンズ群を像面
側に移動させると共に、該第4レンズ群を物体側に凸状
の軌跡で移動させるズームレンズにおいて、該第1レン
ズ群は物体側より順に負の第11レンズ、正の第12レ
ンズ、正の第13レンズの3枚の単レンズより構成さ
れ、該第1レンズ群中の一方の正レンズの材質のアッベ
数をνd1p、該第12レンズの焦点距離をf12、全
系の望遠端における焦点距離をftとしたとき νdlp>80 0.5<f12/ft<1.5 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 前記第11レンズは物体側に凸面を向け
たメニスカス形状をしており、前記第12レンズは物体
側に比べて物体側に強い屈折力の凸面を向けた両レンズ
面が凸面形状をしており、前記第13レンズは物体側に
強い凸面を向けたメニスカス形状をしていることを特徴
とする請求項1のズームレンズ。 - 【請求項3】 前記第3レンズ群および第4レンズ群は
各々少なくとも1枚の非球面を有することを特徴とする
請求項1又は2のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第3レンズ群は正レンズと負レンズ
からなる接合レンズ、前記第4レンズは負レンズと正レ
ンズからなる接合レンズから構成されることを特徴とす
る請求項1,2又は3のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記第2レンズ群は物体側より順に負レ
ンズ、負レンズ、正レンズ、そして負レンズから構成さ
れることを特徴とする請求項1,2,3又は4のズーム
レンズ。 - 【請求項6】 望遠端で無限遠物体時の第1レンズ群か
ら第3レンズ群までの合成焦点距離をft13、第iレ
ンズ群の焦点距離をFi、全系の広角端における焦点距
離をfwとするとき 0.1<ft/ft13<0.7 【数1】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から5
のいずれか1項のズームレンズ。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項のズーム
レンズを有することを特徴とする撮影装置。
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