JP2000305014A - ズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 最適なパワー配置及び最適なプラスチックレ
ンズ配置を採り、Ｆナンバーが１．６と明るく、ズーム
比が２０倍程度と高倍率で、高性能、低コストを達成す
る。 【解決手段】 第２レンズ群１２の両凹プラスチックレ
ンズ２ｂの焦点距離ｆｐ１、第２レンズ群１２の正プラ
スチックレンズ２ｃの焦点距離ｆｐ２、第３レンズ群１
３の正プラスチックレンズ３ａの焦点距離ｆｐ３、第４
レンズ群１４の両凹プラスチックレンズ４ｂの焦点距離
ｆｐ４、第４レンズ群１４の正プラスチックレンズ４ｃ
の焦点距離ｆｐ５、第２レンズ群１２の合成焦点距離ｆ
２、ワイド端における全系の合成焦点距離ｆｗとし、下
記条件式を満足させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズ及び
それを用いたビデオカメラに関する。さらに詳細には、
ズーム比が２０〜２３倍と高倍率であると共に、Ｆナン
バーが１．６〜と明るく、かつ、低コストでバックフォ
ーカスの長い高倍率非球面ズームレンズ及びそれを用い
たビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ズームレンズの低コスト化を
図るために、レンズの材料としてプラスチック材料がよ
く用いられている。また、近年、市場競争力の強化のた
めに、高変倍でありながら、高解像力を有するズームレ
ンズの開発が強く要望されている。すなわち、ズームレ
ンズとしては、高変倍であると共に、高解像力を有し、
かつ、低コストなものを実現する必要がある。

【０００３】プラスチックレンズを採り入れたズームレ
ンズは、例えば、特開平８−１０６０４６号、特開平９
−３１１２７２号の各公報に開示されている。特開平８
−１０６０４６号公報には、１０枚構成のうち４枚をプ
ラスチックレンズとしたズームレンズが記載されてお
り、これにより１２倍のズーム比が達成されている。ま
た、特開平９−３１１２７２号公報には、１０枚構成の
うち５枚をプラスチックレンズとしたズームレンズが記
載されており、これにより１８倍のズーム比が達成され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ズーム比が２
０倍以上のズームレンズにプラスチックレンズを採り入
れる場合においては、プラスチック材料の温度変化に伴
う屈折率変化が大きくなってしまう。このように高倍率
ズームレンズへのプラスチックレンズの適用が困難であ
るため、そのほとんどがガラスレンズによって構成され
ているのが現状である。

【０００５】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、最適なパワー配置及
び最適なプラスチックレンズ配置を採ることにより、Ｆ
ナンバーが１．６と明るく、ズーム比が２０倍程度と高
倍率でありながら、高性能、低コスト化を達成すること
のできるズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るズームレンズの第１の構成は、物体側
から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有
し、像面に対して固定された第１レンズ群と、負の屈折
力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う第２レンズ群と、正の屈折力を有し、像面に対して固
定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し、前記第２
レンズ群及び物体の移動に伴って変動する像面を基準面
から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レン
ズ群とを備えたズームレンズであって、前記第１レンズ
群は物体側から順に配置された負レンズと、正レンズ
と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからな
り、前記第２レンズ群は物体側から順に配置された負レ
ンズと、接合された両凹プラスチックレンズと、正プラ
スチックレンズとからなると共に、前記レンズ群の少な
くとも１面が非球面であり、前記第３レンズ群は１枚の
正プラスチックレンズからなると共に、少なくとも１面
が非球面であり、前記第２レンズ群の両凹プラスチック
レンズの焦点距離をｆｐ１、前記第２レンズ群の正プラ
スチックレンズの焦点距離をｆｐ２、前記第３レンズ群
の正プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ３、前記第４
レンズ群の両凹プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ
４、前記第４レンズ群の正プラスチックレンズの焦点距
離をｆｐ５、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数１９）、（数２０）を満足することを特徴
とするズームレンズ。

【０００７】

【数１９】

【０００８】

【数２０】

【０００９】このズームレンズの第１の構成によれば、
各プラスチック材料の温度変化に伴う屈折率変化を相殺
することができ、像面位置のズレを小さくすることがで
きる。

【００１０】また、前記本発明のズームレンズの第１の
構成においては、第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、
第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合
成焦点距離をｆ４としたとき、下記（数２１）〜（数２
４）を満足するのが好ましい。

【００１１】

【数２１】

【００１２】

【数２２】

【００１３】

【数２３】

【００１４】

【数２４】

【００１５】この好ましい例によれば、諸収差性能を良
好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成するこ
とができる。

【００１６】また、本発明に係るズームレンズの第２の
構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、
正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ
群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによっ
て変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し、
像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈折力を
有し、前記第２レンズ群及び物体の移動に伴って変動す
る像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移
動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第１レンズ群は物体側から順に配置された負レンズ
と、正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズとからなり、前記第２レンズ群は物体側から順に配
置された負レンズと、両凹プラスチックレンズと正プラ
スチックレンズとの接合レンズとからなると共に、前記
レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、前記第３レ
ンズ群は物体側から順に配置された正プラスチックレン
ズと、正レンズとからなると共に、前記レンズ群の少な
くとも１面が非球面であり、前記第４レンズ群は物体側
から順に配置された正レンズと、両凹プラスチックレン
ズと正プラスチックレンズとの接合レンズとからなると
共に、前記レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群の両凹プラスチックレンズの焦点距離
をｆｐ１、前記第２レンズ群の正プラスチックレンズの
焦点距離をｆｐ２、前記第３レンズ群の正プラスチック
レンズの焦点距離をｆｐ３、前記第４レンズ群の両凹プ
ラスチックレンズの焦点距離をｆｐ４、前記第４レンズ
群の正プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ５、前記第
２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、ワイド端における全
系の合成焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数２５）、
（数２６）を満足することを特徴とする。

【００１７】

【数２５】

【００１８】

【数２６】

【００１９】このズームレンズの第２の構成によれば、
各プラスチック材料の温度変化に伴う屈折率変化を相殺
することができ、像面位置のズレを小さくすることがで
きる。

【００２０】また、前記本発明のズームレンズの第２の
構成においては、第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、
第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合
成焦点距離をｆ４としたとき、下記（数２７）〜（数３
０）を満足するのが好ましい。

【００２１】

【数２７】

【００２２】

【数２８】

【００２３】

【数２９】

【００２４】

【数３０】

【００２５】この好ましい例によれば、諸収差性能を良
好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成するこ
とができる。

【００２６】また、本発明に係るズームレンズの第３の
構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、
正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ
群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによっ
て変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し、
像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈折力を
有し、前記第２レンズ群及び物体の移動に伴って変動す
る像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移
動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第１レンズ群は物体側から順に配置された負レンズ
と、正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズとからなり、前記第２レンズ群は物体側から順に配
置された負レンズと、両凹プラスチックレンズと正プラ
スチックレンズとの接合レンズとからなると共に、前記
レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、前記第３レ
ンズ群は物体側から順に配置された正プラスチックレン
ズと、正レンズとからなると共に、前記レンズ群の少な
くとも１面が非球面であり、前記第４レンズ群は物体側
から順に配置された、正プラスチックレンズと両凹プラ
スチックレンズとの接合レンズと、正レンズとからなる
と共に、前記レンズ群の少なくとも１面が非球面であ
り、前記第２レンズ群の両凹プラスチックレンズの焦点
距離をｆｐ１、前記第２レンズ群の正プラスチックレン
ズの焦点距離をｆｐ２、前記第３レンズ群の正プラスチ
ックレンズの焦点距離をｆｐ３、前記第４レンズ群の正
プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ４、前記第４レン
ズ群の両凹プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ５、前
記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、ワイド端におけ
る全系の合成焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数３
１）、（数３２）を満足することを特徴とする。

【００２７】

【数３１】

【００２８】

【数３２】

【００２９】このズームレンズの第３の構成によれば、
各プラスチック材料の温度変化に伴う屈折率変化を相殺
することができ、像面位置のズレを小さくすることがで
きる。

【００３０】また、前記本発明のズームレンズの第３の
構成においては、第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、
第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合
成焦点距離をｆ４としたとき、下記（数３３）〜（数３
６）を満足するのが好ましい。

【００３１】

【数３３】

【００３２】

【数３４】

【００３３】

【数３５】

【００３４】

【数３６】

【００３５】この好ましい例によれば、諸収差性能を良
好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成するこ
とができる。

【００３６】また、本発明に係るビデオカメラの構成
は、ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記
ズームレンズとして前記本発明のズームレンズを用いる
ことを特徴とする。このビデオカメラの構成によれば、
小型化、軽量化に優れ、かつ、低コストなビデオカメラ
を実現することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて、本発
明をさらに具体的に説明する。

【００３８】〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１
の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
である。

【００３９】図１に示すように、物体側（図１では、左
側）から像面１６側（図１では、右側）に向かって第１
レンズ群１１、第２レンズ群１２、第３レンズ群１３、
第４レンズ群１４、水晶フィルターや撮像デバイスのフ
ェースプレート等に光学的に等価な平板ガラス１５が順
に配置されており、これによりズームレンズが構成され
ている。

【００４０】第１レンズ群１１は、正の屈折力を有し、
変倍時、フォーカス時においても、像面１６に対して固
定された状態にある。第２レンズ群１２は、負の屈折力
を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う。第３レンズ群１３は、正の屈折力を有し、変倍時、
フォーカス時においても、像面１６に対して固定された
状態にある。第４レンズ群１４は、正の屈折力を有し、
第２レンズ群１２及び被写体となる物体の移動に伴って
変動する像面１６を基準面から一定の位置に保つように
光軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフ
ォーカス調整とを同時に行う。

【００４１】第１レンズ群１１は、物体側から順に配置
された負レンズ１ａと、正レンズ１ｂと、物体側に凸面
を向けた正メニスカスレンズ１ｃとにより構成されてい
る。第２レンズ群１２は、物体側から順に配置された負
レンズ２ａと、両凹プラスチックレンズ２ｂと正プラス
チックレンズ２ｃとの接合レンズとにより構成されてお
り、前記レンズ群の少なくとも１面は非球面となってい
る。第３レンズ群１３は、１枚の正プラスチックレンズ
３ａにより構成され、少なくとも１面は非球面となって
いる。この構成を採用することにより、コンパクトで、
かつ、広角端と標準位置の中間位置近辺でのフレアと望
遠端でのコマ収差などが良好に補正されたズームレンズ
を実現することができる。また、第３レンズ群１３の正
プラスチックレンズ３ａの非球面形状は、球面収差の補
正に大きな役割を果たす。

【００４２】第４レンズ群１４は、物体側から順に配置
された正レンズ４ａと、両凹プラスチックレンズ４ｂと
正プラスチックレンズ４ｃとの接合レンズとにより構成
されており、前記レンズ群の少なくとも１面は非球面と
なっている。この構成を採用することにより、諸収差性
能を良好なものとすることができる。

【００４３】また、本実施の形態のズームレンズは、第
２レンズ群１２の両凹プラスチックレンズ２ｂの焦点距
離をｆｐ１、第２レンズ群１２の正プラスチックレンズ
２ｃの焦点距離をｆｐ２、第３レンズ群１３の正プラス
チックレンズ３ａの焦点距離をｆｐ３、第４レンズ群１
４の両凹プラスチックレンズ４ｂの焦点距離をｆｐ４、
第４レンズ群１４の正プラスチックレンズ４ｃの焦点距
離をｆｐ５、第２レンズ群１２の合成焦点距離をｆ２、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数３７）、（数３８）の条件式を満足してい
る。

【００４４】

【数３７】

【００４５】

【数３８】

【００４６】この条件式を満足することにより、各プラ
スチック材料の温度変化に伴う屈折率変化を相殺するこ
とができ、像面位置のズレを小さくすることができる。
上記（数３７）の条件式の下限を下回ると、第２レンズ
群１２の温度変化に伴う屈折率変化に対する補正が不足
し、広角端における像面位置のズレが大きくなってしま
う。一方、上記（数３７）の条件式の上限を越えると、
逆に補正過剰となって、標準位置における像面位置のズ
レが大きくなってしまう。また、上記（数３８）の条件
式の下限を下回ると、第３レンズ群１３と第４レンズ群
１４の温度変化に伴う屈折率変化に対する補正が不足
し、広角端における像面位置のズレが大きくなってしま
う。一方、上記（数３８）の条件式の上限を越えると、
逆に補正過剰となって、標準位置における像面位置のズ
レが大きくなってしまう。

【００４７】また、本実施の形態のズームレンズは、第
１レンズ群１１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群１
２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群１３の合成焦点
距離をｆ３、第４レンズ群１４の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数３９）〜（数４２）の条件式を満足してい
る。

【００４８】

【数３９】

【００４９】

【数４０】

【００５０】

【数４１】

【００５１】

【数４２】

【００５２】この条件式を満足することにより、諸収差
性能を良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構
成することができる。

【００５３】上記（数３９）は、第１レンズ群１１の屈
折力に関する条件式である。上記（数３９）の条件式の
下限を下回ると、第１レンズ群１１の屈折力が大きくな
り、長焦点側における球面収差、及び軸外におけるコマ
収差の補正が困難となってしまう。一方、上記（数３
９）の条件式の上限を越えると、レンズ長が長くなって
ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。

【００５４】上記（数４０）は、第２レンズ群１２の屈
折力に関する条件式である。上記（数４０）の条件式の
下限を下回ると、全系のペッツバール和が大きくなり、
像面湾曲の補正が困難となってしまう。一方、上記（数
４０）の条件式の上限を越えると、ペッツバール和は小
さくなるが、全系が長くなってしまうため、ズームレン
ズのコンパクト化が困難となってしまう。

【００５５】上記（数４１）は、第３レンズ群１３の屈
折力に関する条件式である。上記（数４１）の条件式の
下限を下回ると、第３レンズ群１３の屈折力が大きくな
り、水晶フィルター等を挿入するためのバックフォーカ
スを確保することができなくなると共に、球面収差の補
正も困難となってしまう。一方、上記（数４１）の条件
式の上限を越えると、ペッツバール和が大きくなって、
像面湾曲の補正が困難となってしまう。

【００５６】上記（数４２）は、第４レンズ群１４の屈
折力に関する条件式である。上記（数４２）の条件式の
下限を下回ると、全系のレンズ系が大きくなって、小型
化、軽量化が困難となってしまう。一方、上記（数４
２）の条件式の上限を越えると、近距離撮影時と遠距離
撮影時の軸外収差を同時に良好に補正することが困難と
なってしまう。

【００５７】（実施例１）下記（表１）に、本実施の形
態におけるズームレンズの具体的数値例を示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記（表１）において、ｒｄ（ｍｍ）はレ
ンズの曲率半径、ｔｈ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレン
ズの空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線に対する屈折率、
νは各レンズのｄ線に対するアッベ数を示している。ま
た、非球面を有する面（上記（表１）中の面番号の横に
＊印で表示）は、下記（数４３）によって定義される。

【００６０】

【数４３】

【００６１】但し、上記（数４３）中、ｙは光軸からの
高さ、Ｚは光軸からの高さがｙの非球面形状の非球面頂
点の接平面からの距離、ｃは非球面頂点の曲率、ｋは円
錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは非球面係数を表している。

【００６２】下記（表２）に、本実施例におけるズーム
レンズの非球面係数を示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】また、下記（表３）に、物点が無限遠の位
置の場合における、ズーミングによって可変な空気間隔
（ｍｍ）を示す。

【００６５】

【表３】

【００６６】上記（表３）における標準位置は、第３レ
ンズ群１３と第４レンズ群１４とが最接近する位置であ
る。上記（表３）中、ｆ（ｍｍ）、ＦＮｏ．、ω（度）
は、本実施例のズームレンズの広角端、標準位置、望遠
端における焦点距離、Ｆナンバー、入射半画角である。

【００６７】図２〜図４に、本実施例のズームレンズの
広角端（図２）、標準位置（図３）、望遠端（図４）に
おける収差性能図を示す。各図において、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ球面収差
（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）、軸上色
収差（ｍｍ）、倍率色収差（ｍｍ）を示している。図２
（ｂ）の非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲
であり、破線はメリジオナル像面湾曲を示している。図
２（ｄ）の軸上色収差図において、実線はｄ線、短い破
線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示している。こ
れらの収差性能図から明らかなように、本実施例のズー
ムレンズは、良好な収差性能を示している。

【００６８】また、温度変化に伴うプラスチック材料の
屈折率変化による像面位置の移動量は、物点が無限遠、
ズーム位置が広角端のとき、１．００９μｍ／度Ｃであ
る。

【００６９】〈第２の実施の形態〉図５は本発明の第２
の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
である。

【００７０】図５に示すように、物体側（図５では、左
側）から像面２６側（図５では、右側）に向かって第１
レンズ群２１、第２レンズ群２２、第３レンズ群２３、
第４レンズ群２４、水晶フィルターや撮像デバイスのフ
ェースプレート等に光学的に等価な平板ガラス２５が順
に配置されており、これによりズームレンズが構成され
ている。

【００７１】第１レンズ群２１は、正の屈折力を有し、
変倍時、フォーカス時においても、像面２６に対して固
定された状態にある。第２レンズ群２２は、負の屈折力
を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う。第３レンズ群２３は、正の屈折力を有し、変倍時、
フォーカス時においても、像面２６に対して固定された
状態にある。第４レンズ群２４は、正の屈折力を有し、
第２レンズ群２２及び被写体となる物体の移動に伴って
変動する像面２６を基準面から一定の位置に保つように
光軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフ
ォーカス調整とを同時に行う。

【００７２】第１レンズ群２１は、物体側から順に配置
された負レンズ５ａと、正レンズ５ｂと、物体側に凸面
を向けた正メニスカスレンズ５ｃとにより構成されてい
る。第２レンズ群２２は、物体側から順に配置された負
レンズ６ａと、両凹プラスチックレンズ６ｂと正プラス
チックレンズ６ｃとの接合レンズとにより構成されてお
り、前記レンズ群の少なくとも１面は非球面となってい
る。第３レンズ群２３は、物体側から順に配置された正
プラスチックレンズ７ａと、正レンズ７ｂとにより構成
されており、前記レンズ群の少なくとも１面は非球面と
なっている。この構成を採用することにより、コンパク
トで、かつ、広角端と標準位置の中間位置近辺でのフレ
アと望遠端でのコマ収差などが良好に補正されたズーム
レンズを実現することができる。また、第３レンズ群２
３の正プラスチックレンズ７ａの非球面形状は、球面収
差の補正に大きな役割を果たす。さらに、第３レンズ２
３を正プラスチックレンズ７ａと正レンズ７ｂとにより
構成することにより、正プラスチックレンズ７ａの第３
レンズ群２３への負担を軽くすることができ、パワーを
小さくすることができるので、温度変化に伴うプラスチ
ック材料の屈折率変化による像面位置の移動をさらに小
さくすることができる。

【００７３】第４レンズ群２４は、物体側から順に配置
された正レンズ８ａと、両凹プラスチックレンズ８ｂと
正プラスチックレンズ８ｃとの接合レンズとにより構成
されており、前記レンズ群の少なくとも１面は非球面と
なっている。この構成を採用することにより、諸収差性
能を良好なものとすることができる。

【００７４】また、本実施の形態のズームレンズは、第
２レンズ群２２の両凹プラスチックレンズ６ｂの焦点距
離をｆｐ１、第２レンズ群２２の正プラスチックレンズ
６ｃの焦点距離をｆｐ２、第３レンズ群２３の正プラス
チックレンズ７ａの焦点距離をｆｐ３、第４レンズ群２
４の両凹プラスチックレンズ８ｂの焦点距離をｆｐ４、
第４レンズ群２４の正プラスチックレンズ８ｃの焦点距
離をｆｐ５、第２レンズ群２２の合成焦点距離をｆ２、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数４４）、（数４５）の条件式を満足してい
る。

【００７５】

【数４４】

【００７６】

【数４５】

【００７７】この条件式を満足することにより、各プラ
スチック材料の温度変化に伴う屈折率変化を相殺するこ
とができ、像面位置のズレを小さくすることができる。
上記（数４４）の条件式の下限を下回ると、第２レンズ
群２２の温度変化に伴う屈折率変化に対する補正が不足
し、広角端における像面位置のズレが大きくなってしま
う。一方、上記（数４４）の条件式の上限を越えると、
逆に補正過剰となって、標準位置における像面位置のズ
レが大きくなってしまう。また、上記（数４５）の条件
式の下限を下回ると、第３レンズ群２３と第４レンズ群
２４の温度変化に伴う屈折率変化に対する補正が不足
し、広角端における像面位置のズレが大きくなってしま
う。一方、上記（数４５）の条件式の上限を越えると、
逆に補正過剰となって、標準位置における像面位置のズ
レが大きくなってしまう。

【００７８】また、本実施の形態のズームレンズは、第
１レンズ群２１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群２
２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群２３の合成焦点
距離をｆ３、第４レンズ群２４の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数４６）〜（数４９）の条件式を満足してい
る。

【００７９】

【数４６】

【００８０】

【数４７】

【００８１】

【数４８】

【００８２】

【数４９】

【００８３】この条件式を満足することにより、諸収差
性能を良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構
成することができる。

【００８４】上記（数４６）は、第１レンズ群２１の屈
折力に関する条件式である。上記（数４６）の条件式の
下限を下回ると、第１レンズ群２１の屈折力が大きくな
り、長焦点側における球面収差、及び軸外におけるコマ
収差の補正が困難となってしまう。一方、上記（数４
６）の条件式の上限を越えると、レンズ長が長くなって
ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。

【００８５】上記（数４７）は、第２レンズ群２２の屈
折力に関する条件式である。上記（数４７）の条件式の
下限を下回ると、全系のペッツバール和が大きくなり、
像面湾曲の補正が困難となってしまう。一方、上記（数
４７）の条件式の上限を越えると、ペッツバール和は小
さくなるが、全系が長くなってしまうため、ズームレン
ズのコンパクト化が困難となってしまう。

【００８６】上記（数４８）は、第３レンズ群２３の屈
折力に関する条件式である。上記（数４８）の条件式の
下限を下回ると、第３レンズ群２３の屈折力が大きくな
り、水晶フィルター等を挿入するためのバックフォーカ
スを確保することができなくなると共に、球面収差の補
正も困難となってしまう。一方、上記（数４８）の条件
式の上限を越えると、ペッツバール和が大きくなって、
像面湾曲の補正が困難となってしまう。

【００８７】上記（数４９）は、第４レンズ群２４の屈
折力に関する条件式である。上記（数４９）の条件式の
下限を下回ると、全系のレンズ系が大きくなって、小型
化、軽量化が困難となってしまう。一方、上記（数４
９）の条件式の上限を越えると、近距離撮影時と遠距離
撮影時の軸外収差を同時に良好に補正することが困難と
なってしまう。

【００８８】（実施例２）下記（表４）に、本実施の形
態におけるズームレンズの具体的数値例を示す。

【００８９】

【表４】

【００９０】上記（表４）において、ｒｄ（ｍｍ）はレ
ンズの曲率半径、ｔｈ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレン
ズの空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線に対する屈折率、
νは各レンズのｄ線に対するアッベ数を示している。ま
た、非球面を有する面（上記（表４）中の面番号の横に
＊印で表示）は、上記（数４３）によって定義される。

【００９１】下記（表５）に、本実施例におけるズーム
レンズの非球面係数を示す。

【００９２】

【表５】

【００９３】また、下記（表６）に、物点が無限遠の位
置の場合における、ズーミングによって可変な空気間隔
（ｍｍ）を示す。

【００９４】

【表６】

【００９５】上記（表６）における標準位置は、第３レ
ンズ群２３と第４レンズ群２４とが最接近する位置であ
る。上記（表６）中、ｆ（ｍｍ）、ＦＮｏ．、ω（度）
は、本実施例のズームレンズの広角端、標準位置、望遠
端における焦点距離、Ｆナンバー、入射半画角である。

【００９６】図６〜図８に、本実施例のズームレンズの
広角端（図６）、標準位置（図７）、望遠端（図８）に
おける収差性能図を示す。各図において、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ球面収差
（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）、軸上色
収差（ｍｍ）、倍率色収差（ｍｍ）を示している。図６
（ｂ）の非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲
であり、破線はメリジオナル像面湾曲を示している。図
６（ｄ）の軸上色収差図において、実線はｄ線、短い破
線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示している。こ
れらの収差性能図から明らかなように、本実施例のズー
ムレンズは、良好な収差性能を示している。

【００９７】また、温度変化に伴うプラスチック材料の
屈折率変化による像面位置の移動量は、物点が無限遠、
ズーム位置が広角端のとき、０．７１６８μｍ／度Ｃで
ある。

【００９８】〈第３の実施の形態〉図９は本発明の第３
の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
である。

【００９９】図９に示すように、物体側（図９では、左
側）から像面３６側（図９では、右側）に向かって第１
レンズ群３１、第２レンズ群３２、第３レンズ群３３、
第４レンズ群３４、水晶フィルターや撮像デバイスのフ
ェースプレート等に光学的に等価な平板ガラス３５が順
に配置されており、これによりズームレンズが構成され
ている。

【０１００】第１レンズ群３１は、正の屈折力を有し、
変倍時、フォーカス時においても、像面３６に対して固
定された状態にある。第２レンズ群３２は、負の屈折力
を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う。第３レンズ群３３は、正の屈折力を有し、変倍時、
フォーカス時においても像面３６に対して固定された状
態にある。第４レンズ群３４は、正の屈折力を有し、第
２レンズ群３２及び被写体となる物体の移動に伴って変
動する像面３６を基準面から一定の位置に保つように光
軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフォ
ーカス調整とを同時に行う。

【０１０１】第１レンズ群３１は、物体側から順に配置
された負レンズ９ａと、正レンズ９ｂと、物体側に凸面
を向けた正メニスカスレンズ９ｃとにより構成されてい
る。第２レンズ群３２は、物体側から順に配置された負
レンズ１０ａと、両凹プラスチックレンズ１０ｂと正プ
ラスチックレンズ１０ｃとの接合レンズとにより構成さ
れており、前記レンズ群の少なくとも１面は非球面とな
っている。第３レンズ群３３は、物体側から順に配置さ
れた正プラスチックレンズ１１ａと、正レンズ１１ｂと
により構成されており、前記レンズ群の少なくとも１面
は非球面となっている。この構成を採用することによ
り、コンパクトで、かつ、広角端と標準位置の中間位置
近辺でのフレアと望遠端でのコマ収差などが良好に補正
されたズームレンズを実現することができる。また、第
３レンズ群３３の正プラスチックレンズ１１ａの非球面
形状は、球面収差の補正に大きな役割を果たす。さら
に、第３レンズ３３を正プラスチックレンズ１１ａと正
レンズ１１ｂとにより構成することにより、正プラスチ
ックレンズ１１ａの第３レンズ群３３への負担を軽くす
ることができ、パワーを小さくすることができるので、
温度変化に伴うプラスチック材料の屈折率変化による像
面位置の移動をさらに小さくすることができる。

【０１０２】第４レンズ群３４は、物体側から順に配置
された正プラスチックレンズ１２ａと両凹プラスチック
レンズ１２ｂとの接合レンズと、正レンズ１２ｃとによ
り構成されており、前記レンズ群の少なくとも１面は非
球面となっている。この構成を採用することにより、諸
収差性能を良好なものとすることができる。

【０１０３】また、本実施の形態のズームレンズは、第
２レンズ群３２の両凹プラスチックレンズ１０ｂの焦点
距離をｆｐ１、第２レンズ群３２の正プラスチックレン
ズ１０ｃの焦点距離をｆｐ２、第３レンズ群３３の正プ
ラスチックレンズ１１ａの焦点距離をｆｐ３、第４レン
ズ群３４の正プラスチックレンズ１２ａの焦点距離をｆ
ｐ４、第４レンズ群３４の両凹プラスチックレンズ１２
ｂの焦点距離をｆｐ５、第２レンズ群３４の合成焦点距
離をｆ２、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ
としたとき、下記（数５０）、（数５１）の条件式を満
足している。

【０１０４】

【数５０】

【０１０５】

【数５１】

【０１０６】この条件式を満足することにより、各プラ
スチック材料の温度変化に伴う屈折率変化を相殺するこ
とができ、像面位置のズレを小さくすることができる。
上記（数５０）の条件式の下限を下回ると、第２レンズ
群３２の温度変化に伴う屈折率変化に対する補正が不足
し、広角端における像面位置のズレが大きくなってしま
う。一方、上記（数５０）の条件式の上限を越えると、
逆に補正過剰となって、標準位置における像面位置のズ
レが大きくなってしまう。また、上記（数５１）の条件
式の下限を下回ると、第３レンズ群３３と第４レンズ群
３４の温度変化に伴う屈折率変化に対する補正が不足
し、広角端における像面位置のズレが大きくなってしま
う。一方、上記（数５１）の条件式の上限を越えると、
逆に補正過剰となって、標準位置における像面位置のズ
レが大きくなってしまう。

【０１０７】また、本実施の形態のズームレンズは、第
１レンズ群３１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群３
２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群３３の合成焦点
距離をｆ３、第４レンズ群３４の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数５２）〜（数５５）の条件式を満足してい
る。

【０１０８】

【数５２】

【０１０９】

【数５３】

【０１１０】

【数５４】

【０１１１】

【数５５】

【０１１２】この条件式を満足することにより、諸収差
性能を良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構
成することができる。

【０１１３】上記（数５２）は、第１レンズ群３１の屈
折力に関する条件式である。上記（数５２）の条件式の
下限を下回ると、第１レンズ群３１の屈折力が大きくな
り、長焦点側における球面収差、及び軸外におけるコマ
収差の補正が困難となってしまう。一方、上記（数５
２）の条件式の上限を越えると、レンズ長が長くなって
ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。

【０１１４】上記（数５３）は、第２レンズ群３２の屈
折力に関する条件式である。上記（数５３）の条件式の
下限を下回ると、全系のペッツバール和が大きくなり、
像面湾曲の補正が困難となってしまう。一方、上記（数
５３）の条件式の上限を越えると、ペッツバール和は小
さくなるが、全系が長くなってしまうため、ズームレン
ズのコンパクト化が困難となってしまう。

【０１１５】上記（数５４）は、第３レンズ群３３の屈
折力に関する条件式である。上記（数５４）の条件式の
下限を下回ると、第３レンズ群３３の屈折力が大きくな
り、水晶フィルター等を挿入するためのバックフォーカ
スを確保することができなくなると共に、球面収差の補
正も困難となってしまう。一方、上記（数５４）の条件
式の上限を越えると、ペッツバール和が大きくなって、
像面湾曲の補正が困難となってしまう。

【０１１６】上記（数５５）は、第４レンズ群３４の屈
折力に関する条件式である。上記（数５５）の条件式の
下限を下回ると、全系のレンズ系が大きくなって、小型
化、軽量化が困難となってしまう。一方、上記（数５
５）の条件式の上限を越えると、近距離撮影時と遠距離
撮影時の軸外収差を同時に良好に補正することが困難と
なってしまう。

【０１１７】（実施例３）下記（表７）に、本実施の形
態におけるズームレンズの具体的数値例を示す。

【０１１８】

【表７】

【０１１９】上記（表７）において、ｒｄ（ｍｍ）はレ
ンズの曲率半径、ｔｈ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレン
ズの空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線に対する屈折率、
νは各レンズのｄ線に対するアッベ数を示している。ま
た、非球面を有する面（上記（表７）中の面番号の横に
＊印で表示）は、上記（数４３）によって定義される。

【０１２０】下記（表８）に、本実施例におけるズーム
レンズの非球面係数を示す。

【０１２１】

【表８】

【０１２２】また、下記（表９）に、物点が無限遠の位
置の場合における、ズーミングによって可変な空気間隔
（ｍｍ）を示す。

【０１２３】

【表９】

【０１２４】上記（表９）における標準位置は、第３レ
ンズ群３３と第４レンズ群３４とが最接近する位置であ
る。上記（表９）中、ｆ（ｍｍ）、ＦＮｏ．、ω（度）
は、本実施例のズームレンズの広角端、標準位置、望遠
端における焦点距離、Ｆナンバー、入射半画角である。

【０１２５】図１０〜図１２に、本実施例のズームレン
ズの広角端（図１０）、標準位置（図１１）、望遠端
（図１２）における収差性能図を示す。各図において、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ球
面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）、
軸上色収差（ｍｍ）、倍率色収差（ｍｍ）を示してい
る。図１０（ｂ）の非点収差図において、実線はサジタ
ル像面湾曲であり、破線はメリジオナル像面湾曲を示し
ている。図１０（ｄ）の軸上色収差図において、実線は
ｄ線、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示
している。これらの収差性能図から明らかなように、本
実施例のズームレンズは、良好な収差性能を示してい
る。

【０１２６】また、温度変化に伴うプラスチック材料の
屈折率変化による像面位置の移動量は、物点が無限遠、
ズーム位置が広角端のとき、０．７０５６μｍ／度Ｃで
ある。

【０１２７】〈第４の実施の形態〉図１３は本発明の第
４の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置
図である。

【０１２８】図１３に示すように、本実施の形態におけ
るビデオカメラは、ズームレンズ１００と、ローパスフ
ィルタ１０１と、撮像素子１０２と、信号処理回路１０
３と、ビューファインダ１０４と、記録系１０５とを備
えている。ここで、ズームレンズ１００としては、上記
第１の実施の形態のズームレンズが用いられている。
尚、本ビデオカメラには、液晶パネルなどの付加機能を
追加することも可能である。

【０１２９】このように、本発明のズームレンズを用い
てビデオカメラを構成すれば、ズーム比が２０倍程度と
高倍率でありながら、高機能、低コストなビデオカメラ
を実現することができる。尚、上記第２〜第３の実施の
形態のズームレンズを使用した場合であっても、同様
に、ズーム比が２０倍程度と高倍率でありながら、高機
能、低コストなビデオカメラを実現することができる。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のズームレ
ンズによれば、物体側から像面側に向かって順に配置さ
れた、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１
レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動すること
によって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を
有し、像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈
折力を有し、前記第２レンズ群及び物体の移動に伴って
変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸
上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズにお
いて、適切なパワー配置と、温度変化に伴うプラスチッ
ク材料の屈折率変化による像面位置の移動を小さく抑え
る最適なプラスチックレンズ配置とすることにより、Ｆ
ナンバーが１．６と明るく、ズーム比が２０倍程度と高
倍率でありながら、高性能、低コスト化を達成すること
のできるズームレンズを実現することができる。また、
このズームレンズは、ビデオカメラを構成するのに適し
ているため、これを用いてビデオカメラを構成すること
により、ズーム比が２０倍程度と高倍率でありながら、
高機能、低コストなビデオカメラを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるズームレン
ズの構成を示す配置図

【図２】本発明の第１の実施の形態のズームレンズの広
角端における収差性能図

【図３】本発明の第１の実施の形態のズームレンズの標
準位置における収差性能図

【図４】本発明の第１の実施の形態のズームレンズの望
遠端における収差性能図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるズームレン
ズの構成を示す配置図

【図６】本発明の第２の実施の形態のズームレンズの広
角端における収差性能図

【図７】本発明の第２の実施の形態のズームレンズの標
準位置における収差性能図

【図８】本発明の第２の実施の形態のズームレンズの望
遠端における収差性能図

【図９】本発明の第３の実施の形態におけるズームレン
ズの構成を示す配置図

【図１０】本発明の第３の実施の形態のズームレンズの
広角端における収差性能図

【図１１】本発明の第３の実施の形態のズームレンズの
標準位置における収差性能図

【図１２】本発明の第３の実施の形態のズームレンズの
望遠端における収差性能図

【図１３】本発明の第４の実施の形態におけるビデオカ
メラの構成を示す配置図

【符号の説明】

１１、２１、 ３１ 第１レンズ群 １２、２２、 ３２ 第２レンズ群 １３、２３、 ３３ 第３レンズ群 １４、２４、 ３４ 第４レンズ群 １５、２５、 ３５ 平板ガラス １６、２６、３６ 像面 １００ ズームレンズ １０１ ローパスフィルター １０２ 撮像素子 １０３ 信号処理回路 １０４ ビューファインダー １０５ 記録系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA03 MA15 NA08 PA07 PA08 PA20 PB10 PB11 QA02 QA07 QA17 QA21 QA25 QA34 QA42 QA45 RA05 RA12 RA13 RA42 RA43 SA23 SA27 SA29 SA32 SA63 SA65 SA72 SA74 SB04 SB14 SB22 SB23 SB34 UA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から像面側に向かって順に配置さ
   れた、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１
   レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動すること
   によって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を
   有し、像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈
   折力を有し、前記第２レンズ群及び物体の移動に伴って
   変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸
   上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであ
   って、前記第１レンズ群は物体側から順に配置された負
   レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニス
   カスレンズとからなり、前記第２レンズ群は物体側から
   順に配置された負レンズと、接合された両凹プラスチッ
   クレンズと、正プラスチックレンズとからなると共に、
   前記レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、前記第
   ３レンズ群は１枚の正プラスチックレンズからなると共
   に、少なくとも１面が非球面であり、前記第２レンズ群
   の両凹プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ１、前記第
   ２レンズ群の正プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ
   ２、前記第３レンズ群の正プラスチックレンズの焦点距
   離をｆｐ３、前記第４レンズ群の両凹プラスチックレン
   ズの焦点距離をｆｐ４、前記第４レンズ群の正プラスチ
   ックレンズの焦点距離をｆｐ５、前記第２レンズ群の合
   成焦点距離をｆ２、ワイド端における全系の合成焦点距
   離をｆｗとしたとき、下記（数１）、（数２）を満足す
   ることを特徴とするズームレンズ。 【数１】 【数２】
2. 【請求項２】 第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第
   ３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成
   焦点距離をｆ４としたとき、下記（数３）〜（数６）を
   満足する請求項１に記載のズームレンズ。 【数３】 【数４】 【数５】 【数６】
3. 【請求項３】 物体側から像面側に向かって順に配置さ
   れた、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１
   レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動すること
   によって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を
   有し、像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈
   折力を有し、前記第２レンズ群及び物体の移動に伴って
   変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸
   上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであ
   って、前記第１レンズ群は物体側から順に配置された負
   レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニス
   カスレンズとからなり、前記第２レンズ群は物体側から
   順に配置された負レンズと、両凹プラスチックレンズと
   正プラスチックレンズとの接合レンズとからなると共
   に、前記レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、前
   記第３レンズ群は物体側から順に配置された正プラスチ
   ックレンズと、正レンズとからなると共に、前記レンズ
   群の少なくとも１面が非球面であり、前記第４レンズ群
   は物体側から順に配置された正レンズと、両凹プラスチ
   ックレンズと正プラスチックレンズとの接合レンズとか
   らなると共に、前記レンズ群の少なくとも１面が非球面
   であり、前記第２レンズ群の両凹プラスチックレンズの
   焦点距離をｆｐ１、前記第２レンズ群の正プラスチック
   レンズの焦点距離をｆｐ２、前記第３レンズ群の正プラ
   スチックレンズの焦点距離をｆｐ３、前記第４レンズ群
   の両凹プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ４、前記第
   ４レンズ群の正プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ
   ５、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、ワイド端
   における全系の合成焦点距離をｆｗとしたとき、下記
   （数７）、（数８）を満足することを特徴とするズーム
   レンズ。 【数７】 【数８】
4. 【請求項４】 第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第
   ３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成
   焦点距離をｆ４としたとき、下記（数９）〜（数１２）
   を満足する請求項３に記載のズームレンズ。 【数９】 【数１０】 【数１１】 【数１２】
5. 【請求項５】 物体側から像面側に向かって順に配置さ
   れた、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１
   レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動すること
   によって変倍作用を行う第２レンズ群と、正の屈折力を
   有し、像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈
   折力を有し、前記第２レンズ群及び物体の移動に伴って
   変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸
   上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであ
   って、前記第１レンズ群は物体側から順に配置された負
   レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニス
   カスレンズとからなり、前記第２レンズ群は物体側から
   順に配置された負レンズと、両凹プラスチックレンズと
   正プラスチックレンズとの接合レンズとからなると共
   に、前記レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、前
   記第３レンズ群は物体側から順に配置された正プラスチ
   ックレンズと、正レンズとからなると共に、前記レンズ
   群の少なくとも１面が非球面であり、前記第４レンズ群
   は物体側から順に配置された、正プラスチックレンズと
   両凹プラスチックレンズとの接合レンズと、正レンズと
   からなると共に、前記レンズ群の少なくとも１面が非球
   面であり、前記第２レンズ群の両凹プラスチックレンズ
   の焦点距離をｆｐ１、前記第２レンズ群の正プラスチッ
   クレンズの焦点距離をｆｐ２、前記第３レンズ群の正プ
   ラスチックレンズの焦点距離をｆｐ３、前記第４レンズ
   群の正プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ４、前記第
   ４レンズ群の両凹プラスチックレンズの焦点距離をｆｐ
   ５、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、ワイド端
   における全系の合成焦点距離をｆｗとしたとき、下記
   （数１３）、（数１４）を満足することを特徴とするズ
   ームレンズ。 【数１３】 【数１４】
6. 【請求項６】 第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第
   ３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成
   焦点距離をｆ４としたとき、下記（数１５）〜（数１
   ８）を満足する請求項５に記載のズームレンズ。 【数１５】 【数１６】 【数１７】 【数１８】
7. 【請求項７】 ズームレンズを備えたビデオカメラであ
   って、前記ズームレンズとして請求項１〜６のいずれか
   に記載のズームレンズを用いることを特徴とするビデオ
   カメラ。