JP2558138B2 - 変倍レンズ - Google Patents
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- JP2558138B2 JP2558138B2 JP63025615A JP2561588A JP2558138B2 JP 2558138 B2 JP2558138 B2 JP 2558138B2 JP 63025615 A JP63025615 A JP 63025615A JP 2561588 A JP2561588 A JP 2561588A JP 2558138 B2 JP2558138 B2 JP 2558138B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
- G02B15/1435—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative
- G02B15/143507—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative arranged -++
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カメラ用レンズ特にビデオカメラ用の変倍
レンズに関するものである。
レンズに関するものである。
近年、ビデオカメラは、小型軽量化，低価格化が進行
し、民生用としての需要が急速に拡大しつつある。さら
に需要を拡大するためには、より一層の小型軽量化と低
価格化を促進する必要があり、それに伴つてレンズの少
型軽量化，低コスト化も重要になつている。
し、民生用としての需要が急速に拡大しつつある。さら
に需要を拡大するためには、より一層の小型軽量化と低
価格化を促進する必要があり、それに伴つてレンズの少
型軽量化，低コスト化も重要になつている。
現在民生用ビデオカメラのレンズとしてはズーム比が
６倍で口径比がF/1.2〜F/1.6のズームレンズが主流を占
めている。これは、上記のスペツクが設計上及びニーズ
の上で非常に効率の良い位置付けにあることによる。こ
のような従来のビデオカメラ用のズームレンズとして、
例えば特開昭58−153913号公報に記載されたものや、特
開昭62−24213号公報に記載されたものがある。
６倍で口径比がF/1.2〜F/1.6のズームレンズが主流を占
めている。これは、上記のスペツクが設計上及びニーズ
の上で非常に効率の良い位置付けにあることによる。こ
のような従来のビデオカメラ用のズームレンズとして、
例えば特開昭58−153913号公報に記載されたものや、特
開昭62−24213号公報に記載されたものがある。
前者は、変倍作用を持つ第２群を３枚のレンズで、又
変倍中の焦点位置の変動を補正する作用を持つ第３群と
結像作用を持つ第４群とを合わせて８枚のレンズで構成
したものである。
変倍中の焦点位置の変動を補正する作用を持つ第３群と
結像作用を持つ第４群とを合わせて８枚のレンズで構成
したものである。
又後者は、変倍作用を持つ第２群を３枚のレンズで、
結像作用を持つ第３群と変倍中の焦点位置変動の補正作
用を持つ第４群とを合わせて４〜７枚のレンズで構成し
たものである。
結像作用を持つ第３群と変倍中の焦点位置変動の補正作
用を持つ第４群とを合わせて４〜７枚のレンズで構成し
たものである。
しかしこれらの従来のズームレンズは、いずれもレン
ズ系全体のレンズ枚数が10〜14枚と多く、そのためコス
ト高であると共に大きくて重いと云う欠点を有してい
る。
ズ系全体のレンズ枚数が10〜14枚と多く、そのためコス
ト高であると共に大きくて重いと云う欠点を有してい
る。
さらに特開昭61−110112号公報に記載されたズームレ
ンズは、非球面を多用することによつて、変倍作用を有
する第２群を２枚のレンズにし又変倍中の焦点位置の変
動を補正する作用を持つ第３群と結像作用を持つ第４群
とを合わせて４枚のレンズにし、レンズ系全体で構成レ
ンズ枚数を８枚にした、枚数の少ないレンズ系である。
しかし曲率の強い接合面の数が多くかえつてコスト高と
なつている上に、第２群の接合レンズの曲率が極端に強
いために倍率の色収差がレンズ周辺で急増し、周辺での
コントラストが低く、色ずれの大きな像しか得られな
い。
ンズは、非球面を多用することによつて、変倍作用を有
する第２群を２枚のレンズにし又変倍中の焦点位置の変
動を補正する作用を持つ第３群と結像作用を持つ第４群
とを合わせて４枚のレンズにし、レンズ系全体で構成レ
ンズ枚数を８枚にした、枚数の少ないレンズ系である。
しかし曲率の強い接合面の数が多くかえつてコスト高と
なつている上に、第２群の接合レンズの曲率が極端に強
いために倍率の色収差がレンズ周辺で急増し、周辺での
コントラストが低く、色ずれの大きな像しか得られな
い。
本発明は、変倍比が４〜６倍で、口径比がF/1.5〜F/
2.8程度、レンズ構成枚数が従来のものよりも大幅に少
なく、低コストで小型軽量なビデオカメラ用変倍レンズ
を提供することを目的とするものである。
2.8程度、レンズ構成枚数が従来のものよりも大幅に少
なく、低コストで小型軽量なビデオカメラ用変倍レンズ
を提供することを目的とするものである。
本発明の変倍レンズは、前記の目的を達成するために
後群に結像作用と変倍にともなう像面位置の変動を補正
するための作用を持たせると共に、非球面を用いたこと
を特徴としている。
後群に結像作用と変倍にともなう像面位置の変動を補正
するための作用を持たせると共に、非球面を用いたこと
を特徴としている。
即ち本発明の変倍レンズは、正の屈折力の第１群と、
負の屈折力で変倍作用を持つ第２群とからなる前群と、
正の屈折力で結像作用を持ち全体もしくは一部のレンズ
を変倍時に移動して変倍にともなう像面位置の変動を補
正する作用を有する後群とよりなり、第２群のレンズ配
置を工夫した上で更に第２群と後群に非球面をたくみに
用いることによつて構成枚数を６枚〜８枚と極めて少な
くしたものである。
負の屈折力で変倍作用を持つ第２群とからなる前群と、
正の屈折力で結像作用を持ち全体もしくは一部のレンズ
を変倍時に移動して変倍にともなう像面位置の変動を補
正する作用を有する後群とよりなり、第２群のレンズ配
置を工夫した上で更に第２群と後群に非球面をたくみに
用いることによつて構成枚数を６枚〜８枚と極めて少な
くしたものである。
従来、比較的高い変倍比のズームレンズは、物体側よ
り順に第１群を３枚のレンズにて構成し、移動によつて
変倍作用を持つ第２群を負，負，正の３枚のレンズにて
構成し、像面位置の変動を補正する作用を持つ第３群を
１枚〜２枚のレンズにて構成し、結像作用を持つ第４群
を６枚〜８枚程度で構成するものが多い。
り順に第１群を３枚のレンズにて構成し、移動によつて
変倍作用を持つ第２群を負，負，正の３枚のレンズにて
構成し、像面位置の変動を補正する作用を持つ第３群を
１枚〜２枚のレンズにて構成し、結像作用を持つ第４群
を６枚〜８枚程度で構成するものが多い。
本発明では、この従来のズームレンズの第２群，第３
群，第４群に新規な工夫を加えることによつてレンズ構
成枚数を削減したものである。
群，第４群に新規な工夫を加えることによつてレンズ構
成枚数を削減したものである。
本発明のレンズ系は、前記のような物体側から順に
負，負，正の３枚のレンズにて構成される従来のズーム
レンズの第２群を物体側から順に負，正の２枚のレンズ
にて構成した。そのため第２群による高変倍比を確保す
るためには、従来２枚の負レンズで分担していた屈折力
を負レンズ１枚にて負担しなければならない。そのため
この第２群は屈折力を大きくとれる両凹レンズにするこ
とが望ましく、本発明のレンズ系も第２群を両凹レンズ
にした。この両凹レンズは、屈折力が強いことによつ
て、ワイド端で大きな歪曲収差が発生し、さらに短波長
側で大きな倍率の色収差が発生する。
負，負，正の３枚のレンズにて構成される従来のズーム
レンズの第２群を物体側から順に負，正の２枚のレンズ
にて構成した。そのため第２群による高変倍比を確保す
るためには、従来２枚の負レンズで分担していた屈折力
を負レンズ１枚にて負担しなければならない。そのため
この第２群は屈折力を大きくとれる両凹レンズにするこ
とが望ましく、本発明のレンズ系も第２群を両凹レンズ
にした。この両凹レンズは、屈折力が強いことによつ
て、ワイド端で大きな歪曲収差が発生し、さらに短波長
側で大きな倍率の色収差が発生する。
上記のような、レンズの構成枚数を削減したことによ
つてワイド端で大きく発生する歪曲収差は、第２群の２
枚のレンズの発散面の少なくとも一面に、レンズ中心で
はほぼ球面であり周縁部はその球面の曲率をゆるめる方
向に非球面を導入することによつて、高変倍比のための
屈折力を確保しつつ歪曲収差を良好に補正することを可
能にした。この場合導入する非球面の非球面量は、次の
条件（１）を満足することが望ましい。
つてワイド端で大きく発生する歪曲収差は、第２群の２
枚のレンズの発散面の少なくとも一面に、レンズ中心で
はほぼ球面であり周縁部はその球面の曲率をゆるめる方
向に非球面を導入することによつて、高変倍比のための
屈折力を確保しつつ歪曲収差を良好に補正することを可
能にした。この場合導入する非球面の非球面量は、次の
条件（１）を満足することが望ましい。
ただし、ｒは第２群中の非球面を導入した発散面のう
ち最も歪曲収差補正効果の大きい面の曲率半径、ｋは最
大像高を通る主光線が上記歪曲収差補正効果の大きな面
と交わるときその交点の光軸からの距離、Δｘは上記交
点での非球面の基準球面からの光軸方向のずれ量、fWは
ワイド端での全系の焦点距離である。
ち最も歪曲収差補正効果の大きい面の曲率半径、ｋは最
大像高を通る主光線が上記歪曲収差補正効果の大きな面
と交わるときその交点の光軸からの距離、Δｘは上記交
点での非球面の基準球面からの光軸方向のずれ量、fWは
ワイド端での全系の焦点距離である。
上記条件（１）の下限（５×10-3）を越えると非球面
量が不足し歪曲収差が補正困難になる。また上限（５×
10-1）を越えると非球面量が過剰になり、歪曲収差の補
正にとつては有利であるが非点収差をはじめとする他の
諸収差が悪化する。
量が不足し歪曲収差が補正困難になる。また上限（５×
10-1）を越えると非球面量が過剰になり、歪曲収差の補
正にとつては有利であるが非点収差をはじめとする他の
諸収差が悪化する。
また第２群のレンズ枚数の削除によつて倍率の色収差
が増大するのをさけるためには、次の式（２）の焦点距
離の色消しの式を満足する２枚のレンズを配置すればよ
いことが知られている。
が増大するのをさけるためには、次の式（２）の焦点距
離の色消しの式を満足する２枚のレンズを配置すればよ
いことが知られている。
ただしfII1,fII2は夫々第２群の負レンズ，正レンズ
の焦点距離、νII1,νII2は夫々第２群の負レンズ，正
レンズのアツベ数、D12は負レンズの後側主点から正レ
ンズの前側主点までの距離である。
の焦点距離、νII1,νII2は夫々第２群の負レンズ，正
レンズのアツベ数、D12は負レンズの後側主点から正レ
ンズの前側主点までの距離である。
さらに前記の負レンズと正レンズを接合した上で前記
の式（２）を満足するようにすれば、高次の倍率の色収
差を補正することが出来る。しかし本発明のように高変
倍比を確保するために正レンズに比べて負レンズの屈折
力が極端に強い場合、これを接合しようとすると正レン
ズのゆるい曲率を負レンズの強い曲率に合わせなければ
ならず正レンズの屈折力が増大するために合成焦点距離
が長くなり変倍比が低くなつてしまう。この変倍比を高
くするには負レンズの屈折力を一層増大させなければな
らず、曲率が強くなつて高次の倍率の色収差をはじめと
する諸収差が悪化することになる。
の式（２）を満足するようにすれば、高次の倍率の色収
差を補正することが出来る。しかし本発明のように高変
倍比を確保するために正レンズに比べて負レンズの屈折
力が極端に強い場合、これを接合しようとすると正レン
ズのゆるい曲率を負レンズの強い曲率に合わせなければ
ならず正レンズの屈折力が増大するために合成焦点距離
が長くなり変倍比が低くなつてしまう。この変倍比を高
くするには負レンズの屈折力を一層増大させなければな
らず、曲率が強くなつて高次の倍率の色収差をはじめと
する諸収差が悪化することになる。
本発明のレンズ系は、この第２群の負レンズと正レン
ズは接合せずに、又次の条件（３）を満足するようにし
た。
ズは接合せずに、又次の条件（３）を満足するようにし
た。
（３） |D′12−D12）/D12|＜0.78 ただしＤ′12は負レンズの後側主点から正レンズの前
側主点までの距離であり、D12は前記式（２）で求めら
れる理論値である。
側主点までの距離であり、D12は前記式（２）で求めら
れる理論値である。
上記条件（３）の範囲を越えると倍率の色収差を望ま
しい収差範囲内におさめることが困難になる。
しい収差範囲内におさめることが困難になる。
本発明のレンズ系のように第２群の２枚のレンズを接
合レンズにしない場合でも正レンズの屈折力をあまり強
くしすぎると負レンズの屈折力も強くしなければなら
ず、倍率の色収差をはじめとする諸収差が悪化する。し
たがつてこの正レンズの屈折力を次の条件の範囲内とす
ることが望ましい。
合レンズにしない場合でも正レンズの屈折力をあまり強
くしすぎると負レンズの屈折力も強くしなければなら
ず、倍率の色収差をはじめとする諸収差が悪化する。し
たがつてこの正レンズの屈折力を次の条件の範囲内とす
ることが望ましい。
（４） 0.18＜|fII2/（fII・β）｜＜３ ただしfII2は第２群の正レンズの焦点距離、fIIは第
２群の焦点距離、βは変倍比である。
２群の焦点距離、βは変倍比である。
上記条件（４）の下限0.15を越えると変倍比を確保す
るためには負レンズの屈折力が大になりその曲率が強く
なるために倍率の色収差などの諸収差の補正が困難にな
る。又上限の３を越えると倍率の色収差を補正するため
には負レンズと正レンズの間隔を大きくあけなければな
らずレンズ全長が長くなつてしまう。
るためには負レンズの屈折力が大になりその曲率が強く
なるために倍率の色収差などの諸収差の補正が困難にな
る。又上限の３を越えると倍率の色収差を補正するため
には負レンズと正レンズの間隔を大きくあけなければな
らずレンズ全長が長くなつてしまう。
以上のように本発明のレンズ系は、非球面を用い、レ
ンズ配置を上述に示すようにすることによつて従来３枚
程度であつた第２群を負レンズ，正レンズの２枚に削減
した。
ンズ配置を上述に示すようにすることによつて従来３枚
程度であつた第２群を負レンズ，正レンズの２枚に削減
した。
更に本発明の変倍レンズは、従来のものが第３群がコ
ンペンセーター，第４群がリレーレンズのように分かれ
ていたものを一体化して新たに後群とした。このように
本発明では機能を一体化したことによつて少ないレンズ
を有効に使つて構成枚数を削減するようにした。
ンペンセーター，第４群がリレーレンズのように分かれ
ていたものを一体化して新たに後群とした。このように
本発明では機能を一体化したことによつて少ないレンズ
を有効に使つて構成枚数を削減するようにした。
このようにしてかなりのレンズ枚数の削減が可能にな
るが、色収差を補正するためには負レンズと正レンズが
少なくとも１枚ずつ必要である。又このレンズ枚数の削
減によつて各レンズの収差補正の負担が増大し、諸収差
時に球面収差，コマ収差が著しく悪化する。
るが、色収差を補正するためには負レンズと正レンズが
少なくとも１枚ずつ必要である。又このレンズ枚数の削
減によつて各レンズの収差補正の負担が増大し、諸収差
時に球面収差，コマ収差が著しく悪化する。
球面収差を補正するためには、絞りの近くのレンズに
非球面を導入するのが有効である。しかし本発明では、
軸外のコマ収差も同時に補正するために後群の最も像側
のレンズの像側の面に非球面を設けるようにした。そし
てこの非球面が次の条件（５）を満足するようにした。
非球面を導入するのが有効である。しかし本発明では、
軸外のコマ収差も同時に補正するために後群の最も像側
のレンズの像側の面に非球面を設けるようにした。そし
てこの非球面が次の条件（５）を満足するようにした。
ただしｈは軸上マージナル光線が後群の最も像側にあ
るレンズの像側の面（前記非球面）と交わるときの交点
の光軸からの距離、Δｘは前記交点での非球面の基準球
面からのずれ量、fBBは後群の最も像側のレンズの焦点
距離、fWはワイド端での全系焦点距離である。
るレンズの像側の面（前記非球面）と交わるときの交点
の光軸からの距離、Δｘは前記交点での非球面の基準球
面からのずれ量、fBBは後群の最も像側のレンズの焦点
距離、fWはワイド端での全系焦点距離である。
上記条件（５）で下限の１×10-3を越えると、後群の
バランスをとるために後群中の最も像側のレンズの屈折
力を確保しようとすると非球面量が十分にとれなくな
り、球面収差やコマ収差等が補正困難になる。また上限
の５×10-1を越えると後群のバランスを保つように後群
の最も像側のレンズの屈折力を確保すると非球面量が大
になるので球面収差やコマ収差の補正には有利であるが
その他の収差が悪化し、補正が困難になる。
バランスをとるために後群中の最も像側のレンズの屈折
力を確保しようとすると非球面量が十分にとれなくな
り、球面収差やコマ収差等が補正困難になる。また上限
の５×10-1を越えると後群のバランスを保つように後群
の最も像側のレンズの屈折力を確保すると非球面量が大
になるので球面収差やコマ収差の補正には有利であるが
その他の収差が悪化し、補正が困難になる。
以上述べたように本発明では従来のズームレンズが４
枚〜６枚程度であるコンペンセーターとリレーレンズの
機能を一体化することと非球面をたくみに用いることに
よつて少なくとも負レンズ１枚と正レンズ１枚とを含む
全体として２枚〜３枚のレンズにて構成し得た。
枚〜６枚程度であるコンペンセーターとリレーレンズの
機能を一体化することと非球面をたくみに用いることに
よつて少なくとも負レンズ１枚と正レンズ１枚とを含む
全体として２枚〜３枚のレンズにて構成し得た。
なお、コンペンセーターの作用は後群全体で行なうよ
うにしたが、後群の一部のレンズにて行なうことも出来
る。
うにしたが、後群の一部のレンズにて行なうことも出来
る。
前述のように、本発明のレンズ系は、第２群を２枚の
レンズにて構成したことにより変倍中の第２群の移動距
離が大になり、入射瞳位置が像側に後退し前玉径が大き
くなるため軽量化が出来なくなる。
レンズにて構成したことにより変倍中の第２群の移動距
離が大になり、入射瞳位置が像側に後退し前玉径が大き
くなるため軽量化が出来なくなる。
一般に絞りの前側では正レンズは主点位置を像側に又
負レンズは主点位置を物体側に近づけると入射瞳位置が
物体側に移動するので前玉径が小さくなることが知られ
ている。しかし本発明のレンズ系のように、レンズ構成
枚数が少ない場合には、収差補正に重点を置きすぎると
主点位置の調節が困難になる。
負レンズは主点位置を物体側に近づけると入射瞳位置が
物体側に移動するので前玉径が小さくなることが知られ
ている。しかし本発明のレンズ系のように、レンズ構成
枚数が少ない場合には、収差補正に重点を置きすぎると
主点位置の調節が困難になる。
本発明のレンズ系は、主点位置の調節と収差補正をバ
ランス良く行なつて構成枚数が少ないにもかかわらず前
玉径の小さいレンズ系になし得た。実際上は、第１群の
主点位置を像側にまた第２群の主点位置を物体側に近づ
けるために下記の条件（６），（７）を満足するように
した。
ランス良く行なつて構成枚数が少ないにもかかわらず前
玉径の小さいレンズ系になし得た。実際上は、第１群の
主点位置を像側にまた第２群の主点位置を物体側に近づ
けるために下記の条件（６），（７）を満足するように
した。
（６） −1.5＜HBI/fS＜−３×10-2 （７） −3.5＜HBII/fS＜−７×10-2 ただしHBIは第１群の最も像側にあるレンズの像側の
面の面頂から像側を正にとつた場合の第１群の後側主点
までの距離、HBIIは第２群の負レンズの像側の面の面頂
から像側を正にとつた場合の第２群の後側主点までの距
離、fSはスタンダードにおける全系の焦点距離（fW,fT
を夫々ワイド端，テレ端での焦点距離とした時 である。
面の面頂から像側を正にとつた場合の第１群の後側主点
までの距離、HBIIは第２群の負レンズの像側の面の面頂
から像側を正にとつた場合の第２群の後側主点までの距
離、fSはスタンダードにおける全系の焦点距離（fW,fT
を夫々ワイド端，テレ端での焦点距離とした時 である。
上記条件（６）の下限（−1.5）および条件（７）の
上限（−７×10-2）を越えると入射瞳位置を充分に前に
出すことが出来ず前玉径を小さく出来ない。又条件
（６）の上限（−３×10-2）および条件（７）の下限
（−3.5）を越えると入射瞳位置には有利だが収差補正
上のバランスが崩れ諸収差が悪化する。
上限（−７×10-2）を越えると入射瞳位置を充分に前に
出すことが出来ず前玉径を小さく出来ない。又条件
（６）の上限（−３×10-2）および条件（７）の下限
（−3.5）を越えると入射瞳位置には有利だが収差補正
上のバランスが崩れ諸収差が悪化する。
更に、本発明のズームレンズは、フアインダー用光路
分割部材並びに光学フイルター等をレンズ最終面と撮像
素子の間に挿入することを考慮してバツクフオーカスを
長くとれるように前群と後群の屈折力を次の条件を満足
するようにしてある。
分割部材並びに光学フイルター等をレンズ最終面と撮像
素子の間に挿入することを考慮してバツクフオーカスを
長くとれるように前群と後群の屈折力を次の条件を満足
するようにしてある。
（８） 0.4＜|fF/fR|＜５ ただしfF,fRは夫々ワイド端での前群，後群の焦点距
離である。
離である。
条件（８）の上限の５を越えると後群の屈折力が前群
の屈折力に比べて強くなりすぎ充分なバツクフオーカス
が得られず、球面収差などの収差が増大し補正が困難に
なる。また下限の0.4を越えると前群の屈折力が後群の
屈折力に比べ強くなりすぎ、バツクフオーカスを大にす
るためには有利であるが、歪曲収差などが増大し補正が
困難になる。
の屈折力に比べて強くなりすぎ充分なバツクフオーカス
が得られず、球面収差などの収差が増大し補正が困難に
なる。また下限の0.4を越えると前群の屈折力が後群の
屈折力に比べ強くなりすぎ、バツクフオーカスを大にす
るためには有利であるが、歪曲収差などが増大し補正が
困難になる。
本発明の変倍レンズは、レンズ系全体または第１群の
みを繰り出すことによつてもフオーカシングを行なうこ
とが出来るが、さらに後群全体またはその一部を繰り出
すことによつてもフオーカシングを行なうことが出来
る。
みを繰り出すことによつてもフオーカシングを行なうこ
とが出来るが、さらに後群全体またはその一部を繰り出
すことによつてもフオーカシングを行なうことが出来
る。
一般に第１群を繰り出してフオーカシングを行なう場
合、変倍してもフオーカシングのための繰り出し量が変
化しないという特徴を有している。しかし繰り出すレン
ズが重いことや繰り出した時に光線がかけられやすい欠
点を有している。また後群によりフオーカシングを行な
う場合、繰り出すレンズが軽く、フオーカシングの際の
負荷が小さいという特徴を有している。したがつてオー
トフオーカスにおける合焦速度を早めるには非常に有効
である。更に本発明のレンズ系の場合、後群がフオーカ
シングとコンペンセーターを兼ねた機能を有することに
なり、後群を合焦情報にもとづいて独立して合焦位置ま
で移動させるようにすれば、変倍時には第２群のみを動
かせばよい。したがつて複雑なズームカムを用いる必要
がなくなり、鏡枠の大幅なコストダウンが可能になる。
またワイド時においては後群の繰り出し量が小さく、少
しの繰り出し量でレンズ系の第１面付近の近距離物体ま
でフオーカシングを行なうことが出来、それに伴う収差
変動も少ない。
合、変倍してもフオーカシングのための繰り出し量が変
化しないという特徴を有している。しかし繰り出すレン
ズが重いことや繰り出した時に光線がかけられやすい欠
点を有している。また後群によりフオーカシングを行な
う場合、繰り出すレンズが軽く、フオーカシングの際の
負荷が小さいという特徴を有している。したがつてオー
トフオーカスにおける合焦速度を早めるには非常に有効
である。更に本発明のレンズ系の場合、後群がフオーカ
シングとコンペンセーターを兼ねた機能を有することに
なり、後群を合焦情報にもとづいて独立して合焦位置ま
で移動させるようにすれば、変倍時には第２群のみを動
かせばよい。したがつて複雑なズームカムを用いる必要
がなくなり、鏡枠の大幅なコストダウンが可能になる。
またワイド時においては後群の繰り出し量が小さく、少
しの繰り出し量でレンズ系の第１面付近の近距離物体ま
でフオーカシングを行なうことが出来、それに伴う収差
変動も少ない。
次に本発明の変倍レンズの各実施例を示す。
ただしr1,r2,……はレンズ各面の曲率半径、d1,d2,…
…は各レンズの肉厚および空気間隔、n1,n2,……は各レ
ンズの屈折率、ν1,ν2,……は各レンズのアツベ数であ
る。
…は各レンズの肉厚および空気間隔、n1,n2,……は各レ
ンズの屈折率、ν1,ν2,……は各レンズのアツベ数であ
る。
上記実施例で用いられている非球面の形状は、光軸方
向をｘ軸にこれに垂直な方向をｙ軸にとつたとき次の式
で表わされる。
向をｘ軸にこれに垂直な方向をｙ軸にとつたとき次の式
で表わされる。
ただしｒは近軸曲率半径、E,F,G,……は非球面係数で
ある。尚非球面係数はデーター中に示してある。
ある。尚非球面係数はデーター中に示してある。
実施例１は第１図の通りのレンズ構成で前群を物体側
から順に凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズと両
凸レンズを貼合わせた接合レンズと、凸面を物体側に向
けた正のメニスカスレンズからなる第１群Ｉと、主とし
て歪曲収差を補正するために設けた非球面を有する両凹
レンズと、凸面を像側に向けた正のメニスカスレンズと
からなる第２群IIとにて構成し、後群を物体側から順に
両凸レンズと、両凹レンズと、像側の面が非球面である
両凸レンズからなる第３群IIIで構成したものである。
像位置の補正は第３群の移動によつて行なわれる。
から順に凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズと両
凸レンズを貼合わせた接合レンズと、凸面を物体側に向
けた正のメニスカスレンズからなる第１群Ｉと、主とし
て歪曲収差を補正するために設けた非球面を有する両凹
レンズと、凸面を像側に向けた正のメニスカスレンズと
からなる第２群IIとにて構成し、後群を物体側から順に
両凸レンズと、両凹レンズと、像側の面が非球面である
両凸レンズからなる第３群IIIで構成したものである。
像位置の補正は第３群の移動によつて行なわれる。
この実施例の無限遠に対するワイド，スタンダード，
テレにおける収差状況は夫々第10図，第11図，第12図に
示す通りである。
テレにおける収差状況は夫々第10図，第11図，第12図に
示す通りである。
実施例２は、第２図の通りで、前群が実施例１の同一
のレンズ構成であり、後群は物体側から順に両凸レン
ズ、物体側の面が非球面である凹面を物体側に向けた負
のメニスカスレンズと、像側の面が非球面である両凸レ
ンズよりなる第３群IIIにて構成されている。歪曲収差
を主として第２群IIの負レンズの像側の非球面で補正
し、又像位置補正は第３群IIIの移動により行なつてい
る。
のレンズ構成であり、後群は物体側から順に両凸レン
ズ、物体側の面が非球面である凹面を物体側に向けた負
のメニスカスレンズと、像側の面が非球面である両凸レ
ンズよりなる第３群IIIにて構成されている。歪曲収差
を主として第２群IIの負レンズの像側の非球面で補正
し、又像位置補正は第３群IIIの移動により行なつてい
る。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
の収差状況は、夫々第13図，第14図，第15図に示す通り
である。
の収差状況は、夫々第13図，第14図，第15図に示す通り
である。
実施例３は第３図に示す通りであつて、前群が物体側
から順に凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズと凸
面を物体側に向けた正のメニスカスレンズを貼合わせた
接合レンズと、凸面を物体側に向けた正のメニスカスレ
ンズからなる第１群Ｉと、像側の面が主に歪曲収差補正
のための非球面である両凹レンズと、物体側が非球面で
凸面を像側に向けた正のメニスカスレンズよりなる第２
群IIとより構成され、後群が両凸レンズと、像側の面が
非球面の両凹レンズと、像側の面が非球面である両凸レ
ンズよりなる第３群IIIにて構成され像位置補正は第３
群IIIの移動にて行なわれる。
から順に凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズと凸
面を物体側に向けた正のメニスカスレンズを貼合わせた
接合レンズと、凸面を物体側に向けた正のメニスカスレ
ンズからなる第１群Ｉと、像側の面が主に歪曲収差補正
のための非球面である両凹レンズと、物体側が非球面で
凸面を像側に向けた正のメニスカスレンズよりなる第２
群IIとより構成され、後群が両凸レンズと、像側の面が
非球面の両凹レンズと、像側の面が非球面である両凸レ
ンズよりなる第３群IIIにて構成され像位置補正は第３
群IIIの移動にて行なわれる。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
における収差状況は、夫々第16図，第17図，第18図に示
す通りである。
における収差状況は、夫々第16図，第17図，第18図に示
す通りである。
実施例４は、第４図に示すレンズ構成で、前群が実施
例１と同じ構成の第１群Ｉと、物体側の面が主として歪
曲収差補正のための非球面である両凹レンズと、凸面を
像側に向けた正のメニスカスレンズよりなる第２群IIと
にて構成され、後群が凸面を物体側に向けた正のメニス
カスレンズの第３群IIIと、凹面を物体側に向けた負の
メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズ
からなる第４群IVとにて構成されている。この実施例
は、変倍中第３群IIIは固定で像位置補正は第４群IVの
移動によつて行なつている。
例１と同じ構成の第１群Ｉと、物体側の面が主として歪
曲収差補正のための非球面である両凹レンズと、凸面を
像側に向けた正のメニスカスレンズよりなる第２群IIと
にて構成され、後群が凸面を物体側に向けた正のメニス
カスレンズの第３群IIIと、凹面を物体側に向けた負の
メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズ
からなる第４群IVとにて構成されている。この実施例
は、変倍中第３群IIIは固定で像位置補正は第４群IVの
移動によつて行なつている。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
における収差状況は、夫々第19図，第20図，第21図に示
す通りである。
における収差状況は、夫々第19図，第20図，第21図に示
す通りである。
実施例５は、第５図に示す構成で前群が実施例１と同
じ構成であり、後群が物体側から順に物体側が非球面で
凹面を物体側に向けた負のメニスカスレンズと、像側が
非球面の両凸レンズからなる第３群IIIにて構成されて
いる。第２群IIの負レンズの像側の非球面は主として歪
曲収差補正のためのものである。又像位置補正は第３群
IIIの移動によつて行なつている。
じ構成であり、後群が物体側から順に物体側が非球面で
凹面を物体側に向けた負のメニスカスレンズと、像側が
非球面の両凸レンズからなる第３群IIIにて構成されて
いる。第２群IIの負レンズの像側の非球面は主として歪
曲収差補正のためのものである。又像位置補正は第３群
IIIの移動によつて行なつている。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
状態の収差状況は、夫々第22図，第23図，第24図に示す
通りである。
状態の収差状況は、夫々第22図，第23図，第24図に示す
通りである。
実施例６は、第６図に示す構成で、前群が凹面を像側
に向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レ
ンズの第１群Ｉと、像側の面が主として歪曲収差を補正
するための非球面である両凹レンズと、凸面を物体側に
向けた正のメニスカスレンズとよりなる第２群IIとにて
構成され、後群が両凸レンズと、像側の面が非球面の両
凹レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズからなる第
３群IIIにて構成され、像位置補正のため第３群IIIを移
動し又第１群Ｉの移動によつて変倍中の収差変動をバラ
ンス良く補正している。
に向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レ
ンズの第１群Ｉと、像側の面が主として歪曲収差を補正
するための非球面である両凹レンズと、凸面を物体側に
向けた正のメニスカスレンズとよりなる第２群IIとにて
構成され、後群が両凸レンズと、像側の面が非球面の両
凹レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズからなる第
３群IIIにて構成され、像位置補正のため第３群IIIを移
動し又第１群Ｉの移動によつて変倍中の収差変動をバラ
ンス良く補正している。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
の収差状況は、夫々第25図，第26図，第27図に示す通り
である。
の収差状況は、夫々第25図，第26図，第27図に示す通り
である。
実施例７は、第７図の通りで、前群が凹面を像側に向
けた負のメニスカスレンズと、両凸レンズよりなる第１
群Ｉと、像側が非球面の両凹レンズと、物体側が主とし
て歪曲収差補正のための非球面である凸面を像側に向け
た正のメニスカスレンズからなる第２群IIとにて構成さ
れ、後群が凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ
と、像側の面が非球面の両凸レンズからなる第３群III
にて構成されている。この実施例も像位置補正のために
第３群IIIを移動させている。
けた負のメニスカスレンズと、両凸レンズよりなる第１
群Ｉと、像側が非球面の両凹レンズと、物体側が主とし
て歪曲収差補正のための非球面である凸面を像側に向け
た正のメニスカスレンズからなる第２群IIとにて構成さ
れ、後群が凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ
と、像側の面が非球面の両凸レンズからなる第３群III
にて構成されている。この実施例も像位置補正のために
第３群IIIを移動させている。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
の収差状況は、夫々第28図，第29図，第30図に示す通り
である。
の収差状況は、夫々第28図，第29図，第30図に示す通り
である。
実施例８は、第８図の通りで、前群の第１群Ｉが凹面
を像側に向けた負のメニスカスレンズと凸面を物体側に
向けた正のメニスカスレンズの接合レンズであり、前群
の第２群IIと後群の第３群IIIは、実施例７と同じ構成
である。この実施例では、第２群IIの正レンズの物体側
の面が、主として歪曲収差を補正するための非球面であ
る。又像位置の補正は第３群IIIの移動により行なう。
を像側に向けた負のメニスカスレンズと凸面を物体側に
向けた正のメニスカスレンズの接合レンズであり、前群
の第２群IIと後群の第３群IIIは、実施例７と同じ構成
である。この実施例では、第２群IIの正レンズの物体側
の面が、主として歪曲収差を補正するための非球面であ
る。又像位置の補正は第３群IIIの移動により行なう。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
の収差状況は、夫々第31図，第32図，第33図に示す通り
である。
の収差状況は、夫々第31図，第32図，第33図に示す通り
である。
実施例９は、第９図のように実施例７と同じレンズ構
成で、第２群IIの負レンズの像側の面が、主として歪曲
収差補正のための非球面である。又像位置の補正は第３
群IIIの移動により行なつている。
成で、第２群IIの負レンズの像側の面が、主として歪曲
収差補正のための非球面である。又像位置の補正は第３
群IIIの移動により行なつている。
この実施例の無限遠でのワイド，スタンダード，テレ
の収差状況は、第34図，第35図，第36図に示す通りであ
る。
の収差状況は、第34図，第35図，第36図に示す通りであ
る。
尚第１図乃至第９図中に示す矢印は、変倍時の各群の
動きを定性的に示したもので、矢印のない群は変倍時固
定である。
動きを定性的に示したもので、矢印のない群は変倍時固
定である。
実施例１〜９は全て、ファインダー光路分割部材，光
学フイルターなどを考慮して、 ｄ＝18.5000,n＝1.51633,ν＝64.15の平行平面板をレ
ンズ系の最終面と像面の間に挿入した場合の収差状況を
示した。又各実施例のデーター中のD4の値は、いずれも
レンズ最終面と前記の平行平面板との距離を示してい
る。
学フイルターなどを考慮して、 ｄ＝18.5000,n＝1.51633,ν＝64.15の平行平面板をレ
ンズ系の最終面と像面の間に挿入した場合の収差状況を
示した。又各実施例のデーター中のD4の値は、いずれも
レンズ最終面と前記の平行平面板との距離を示してい
る。
本発明の変倍レンズは、以上詳細に説明したように又
実施例より明らかなように、前群の第２群を２枚まで、
後群を２枚〜３枚にて構成し得たもので、レンズ枚数が
全体で６枚〜８枚と極めて少なく、変倍比が４〜６倍
で、口径比がF/1.5〜F/2.8程度の小型軽量、低コストの
レンズ系になし得た。
実施例より明らかなように、前群の第２群を２枚まで、
後群を２枚〜３枚にて構成し得たもので、レンズ枚数が
全体で６枚〜８枚と極めて少なく、変倍比が４〜６倍
で、口径比がF/1.5〜F/2.8程度の小型軽量、低コストの
レンズ系になし得た。
第１図乃至第９図は夫々本発明の実施例１乃至実施例９
の断面図、第10図乃至第12図は実施例１の収差曲線図、
第13図乃至第15図は実施例２の収差曲線図、第16図乃至
第18図は実施例３の収差曲線図、第19図乃至第21図は実
施例４の収差曲線図、第22図乃至第24図は実施例５の収
差曲線図、第25図乃至第27図は実施例６の収差曲線図、
第28図乃至第30図は実施例７の収差曲線図、第31図乃至
第33図は実施例８の収差曲線図、第34図乃至第36図は実
施例９の収差曲線図である。
の断面図、第10図乃至第12図は実施例１の収差曲線図、
第13図乃至第15図は実施例２の収差曲線図、第16図乃至
第18図は実施例３の収差曲線図、第19図乃至第21図は実
施例４の収差曲線図、第22図乃至第24図は実施例５の収
差曲線図、第25図乃至第27図は実施例６の収差曲線図、
第28図乃至第30図は実施例７の収差曲線図、第31図乃至
第33図は実施例８の収差曲線図、第34図乃至第36図は実
施例９の収差曲線図である。
Claims (6)
- 【請求項１】物体側より順に、負の屈折力の前群と正の
屈折力の後群とからなり、前記前群が物体側より順に、
正の屈折力の第１群と、負の屈折力で変倍作用を有する
第２群とからなり、前記後群が結像作用を有し全体もし
くは一部が変倍時に移動して変倍に伴う像面位置の移動
を補正する作用を有するレンズ群である変倍レンズであ
って、前記第２群が物体側より順に、負の屈折力のレン
ズ１枚と正の屈折力のレンズ１枚にて構成され、発散面
のうち最も歪曲収差補正効果の大きい面が光軸から離れ
た位置で発散作用が弱くなる非球面であり、以下の条件
を満足する変倍レンズ。 （１） ５×10-3＜｜（Δｘ・ｒ）／（ｋ・fW）｜＜５
×10-1 但し、ｒは第２群中の非球面を導入した発散面のうち最
も歪曲収差補正効果の大きい面の曲率半径、ｋは最大像
高を通る主光線が上記歪曲収差補正効果の大きな面と交
わる交点の光軸からの距離、Δｘは上記交点ｋでの非球
面の基準球面からの光軸方向のずれ量、fWはワイド端で
の全系の焦点距離である。 - 【請求項２】物体側より順に、負の屈折力の前群と正の
屈折力の後群とからなり、前記前群が物体側より順に、
正の屈折力の第１群と、負の屈折力で変倍作用を有する
第２群とからなり、前記後群が結像作用を有し全体もし
くは一部が変倍時に移動して変倍を伴う像面位置の移動
を補正する作用を有するレンズ群である変倍レンズであ
って、前記第２群が物体側より順に、互いに分離した負
の屈折力のレンズ１枚と正の屈折力のレンズ１枚にて構
成され、発散面のうち少なくとも１面が非球面であり、
以下の条件を満足する変倍レンズ。 （３） |D′12−D12）/D12|＜0.78 （４） 0.18＜|fII2/（fII・β）｜＜３ 但し、Ｄ′12は前記負の屈折力のレンズの後側主点から
正レンズの前側主点までの距離、D12は以下の式（２）
により定義される値、fII2は第２群の正レンズの焦点距
離、fIIは第２群の焦点距離、βは変倍比、fII1は第２
群の負レンズの焦点距離、νII1,νII2はそれぞれ第２
群の負レンズと正レンズのアッベ数である。 （２） D12＝（νII1fII1＋νII2fII2）／（νII2ν
II1） - 【請求項３】前記後群が少なくとも負の屈折力のレンズ
１枚と正の屈折力のレンズ１枚を有し、最大でも３枚の
レンズよりなるレンズ群で、最も像側のレンズの像側の
面に非球面を配置した請求項１又は２の変倍レンズ。 - 【請求項４】以下の条件を満足する請求項３の変倍レン
ズ。 （５） １×10-3＜｜（Δｘ・fBB）／（ｈ・fW）｜＜
５×10-1 但し、ｈは軸上マージナル光線が後群の最も像側にある
レンズの像側の面と交わる交点の光軸からの距離、Δｘ
は前記交点での非球面の基準球面からのずれ量、fBBは
後群の最も像側のレンズの焦点距離、fWはワイド端での
全系の焦点距離である。 - 【請求項５】以下の条件を満足する請求項４の変倍レン
ズ。 （６） −1.5＜ＨB I/fS＜−３×10-2 （７） −3.5＜ＨB II/fS＜−７×10-2 但し、ＨB Iは第１群の最も像側にあるレンズの像側の
面の面頂から像側を正にとった場合の第１群の後側主点
までの距離、ＨB IIは第２群の負レンズの像側の面の面
頂から像側を正にとった場合の第２群の後側主点までの
距離、fSはスタンダード状態における全系の焦点距離
で、全系のワイド端、テレ端の焦点距離をfW、fTとする
ときfS＝（fW・fT）1/2である。 - 【請求項６】以下の条件を満足する請求項５の変倍レン
ズ。 （８） 0.4＜|fF/fR|＜５ 但し、fF、fRはワイド端での前群、後群の焦点距離であ
る。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63025615A JP2558138B2 (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 変倍レンズ |
| US07/308,311 US4925280A (en) | 1988-02-08 | 1989-02-07 | Vari-focal lens system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63025615A JP2558138B2 (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 変倍レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01201614A JPH01201614A (ja) | 1989-08-14 |
| JP2558138B2 true JP2558138B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=12170791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63025615A Expired - Fee Related JP2558138B2 (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 変倍レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4925280A (ja) |
| JP (1) | JP2558138B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CN108254892A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-06 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108254891A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-06 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
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| CN111505800B (zh) * | 2020-04-22 | 2021-09-17 | 南京波长光电科技股份有限公司 | 用于1.5um-5.0um高帧频制冷型中波红外机芯无衍射面的200mm定焦镜头 |
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| US4802747A (en) * | 1986-09-25 | 1989-02-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Compact zoom lens |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP63025615A patent/JP2558138B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1989
- 1989-02-07 US US07/308,311 patent/US4925280A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108254892A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-06 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108254891A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-06 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108254891B (zh) * | 2017-12-29 | 2020-07-17 | 瑞声光学解决方案私人有限公司 | 摄像光学镜头 |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH01201614A (ja) | 1989-08-14 |
| US4925280A (en) | 1990-05-15 |
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