JP2629764B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ズームレンズに関するものであり、特に電
子スチルカメラ，ビデオカメラ等の小型カメラ等に応用
可能なズームレンズに関する。

発明の技術的背景と従来技術 近年、撮像素子やデッキ，電気回路等はパッケージ化
や集積率が上がったため、格段にコンパクトになり、コ
ストも下がってきた。これに伴い、電子スチルカメラや
ビデオカメラ等においてレンズが占める体積・重量・コ
ストが相対的に増しており、レンズのコンパクト化，コ
ストダウンが強く要望されている。ビデオカメラにおい
ては、６倍ズームレンズを搭載するのが一般的であった
が、そのようなズームレンズにおいては、コンパクト
化，コストダウンはほぼ限界近くに達しているため、最
近では、1.5〜３倍程度の変倍比のズームレンズを搭載
したものや、単焦点レンズを搭載したものが増えてい
る。更に電子スチルカメラにおいては、本体ボディはビ
デオカメラに比し遥かに小さいので、レンズのコンパク
ト化，低コスト化のニーズは一層強くなっている。一
方、コンパクトカメラ等では、２焦点レンズが脚光をあ
び始め、更に変倍比が２倍程度のズームレンズを搭載し
たものも製品化されている。このように、変倍機能とい
うのは捨て難いものといえる。

さて、ズームレンズにもう１つ考慮されなければなら
ないことは、電子スチルカメラやビデオカメラ等では、
レンズの後部にローパスフィルター等のガラス板が入
り、更にフォーカルプレーンシャッター等のミラーを入
れる場合、焦点距離に比して、長いバックフォーカスが
要求されるということである。これに対処した例とし
て、４成分ズームタイプを採用したものでは、特開昭61
−156016号や特開昭61−261712号等に開示されているも
のがある。しかし、これらはどちらも３倍ズームである
ものの、構成枚数が前者は15枚、後者でも11枚と多く、
コストダウンも、コンパクト化も達成されているとは言
い難い。次に３成分ズームタイプとして、例えば、特開
昭52−34749号に開示されたものは、構成枚数は７枚と
少ないが、像点移動や、色収差の変動が大きく、性能面
で問題がある。また、特開昭53−82432号で開示された
ものは、構成枚数が９枚と、まだ多く、レンズ重量も重
い。それらに比べて、かなりコンパクト性を達成したも
のとして、特開昭58−143311号で開示されたものがある
が、色収差の変動が大きく、そのため性能上の難点があ
り、また、バックフォーカスも十分長いとは言えない。
最後に、２成分ズームであるが、コトパクトカメラ等に
用いられることの多い、物側より正，負の配置をとるズ
ームタイプは、バックフォーカスが非常に短くなるた
め、ここでは用いることができない。そして、負，正の
配置のものを考えるが、例えば、特開昭53−60246号に
開示されたものは、６枚構成としているが、変倍比が1.
66倍,Fナンバが3.5程度で、バックフォーカスも、やや
不足している。また、特公昭61−46809号に示されたも
のは、２倍ズームで７枚構成であるが、最小Ｆナンバが
3.5で、明るさ的に不充分で、バックフォーカスも不足
する。

このように、従来提案されたものを利用するには、コ
ンパクト性，コスト面，バックフォーカスの少なくとも
どれか１つを無視せねばならず、更には、Ｆナンバの暗
いものになってしまうのである。

本発明の目的 本発明では、ズーム比が2.5倍程度と非常にコンパク
トで、且つ低コストであって、しかも高性能でバックフ
ォーカスも十分に長いズームレンズを提供することを目
的とする。

本発明の概要 上記目的を達成するために、本発明に係るズームレン
ズは、物側より負の屈折力を持つ前群と、正の屈折力を
持つ後群の２つのレンズ群で構成し、両群の間隔を変え
ることによって変倍させる。ズーム構成が簡単なので、
コスト的にも、大きさ的にも非常に有利で、また、負レ
ンズ群先行のため、バックフォーカスも長くし易いとい
う長所を有する。そして、前群を物側に凸の負メニスカ
スレンズ（L₁）と、像側に強い屈折面を持つ負レンズ
（L₂）と、物側に強い屈折面を持つ正レンズ（L₃）の３
枚で構成し、後群は両凸正レンズ（L₄）と両凹負レンズ
（L₅）と両凸正レンズ（L₆）の３枚で構成し、全群で合
計６枚で構成する。従来、後群は変倍機能と結像機能を
持つ重要な成分であるので、４〜６枚程度で構成されて
いた。本発明では、この後群を、前述の構成によって僅
か３枚で構成できることを見出した。この後群の構成は
簡単な構成であるが、球面収差，コマ収差，像面湾曲
等、諸収差を補正するのに優れたタイプであり、色収差
も、十分に補正できる。また、バックフォーカスも従来
の後群が４〜６枚構成のものより、長くできるという利
点もある。また、前群も３枚構成で、特に変倍比が大き
くなったときに問題となる色収差の変動も少なくでき、
上述した配置により、画角の大きい光束のコマ，像面湾
曲，歪曲等を良好に補正できる。

このように、後群にトリプレット構成を取ることによ
り全群で６枚という簡単な構成でありながら、変倍比
が、２〜2.5倍にも及び、最大口径比もＦナンバ３程度
という明るいズームレンズが非常に低コストで実現でき
る。尚、絞りは、後群中のどこに配しても収差補正は可
能である。

更に、コンパクト性，十分なバックフォーカス，高性
能を達成するには、以下の条件を満足することが望まし
い。

0.38＜｜_I|f_w＜0.58（但し、_Ｉ＜０） ここで、_I,_IIは、前後群の各屈折力（焦点距離の
逆数）で、f_wはワイド端での全系の合成焦点距離であ
り、Ｚは変倍比である。

条件は、前群の屈折力に関するものであるが、下限
を下回って、屈折力を弱くすると、変倍に際し、前群が
大きく移動し、レンズ全長が長くなる上、周辺照度を確
保するためには、前群の有効径を非常に大きくする必要
があり、いずれもコンパクト化，軽量化に反する。ま
た、十分なバックフォーカスも得難くなる。逆に、上限
を上回って屈折力を強くすると、必然的に前群内の３レ
ンズの屈折力が強くなり、軸外光において歪曲を始め、
諸収差の高次収差の発生が多大となり、性能保証が困難
となる。

条件は、変倍比によって、前後群の屈折力配分の適
正な範囲を示したもので、下限を下回ると、バックフォ
ーカスの確保が難しくなる上、コンパクト化も難しくな
る。逆に上限を上回ると、コンパクト化には有利になる
が、ペッツバール和が、大きく負に偏移してしまい、像
面性が悪化し、周辺性能の劣化を起こす。以上の条件を
満足することにより、所望のズームレンズを得ることが
できるが、更に高度に収差補正するには、以下の条件を
満足することが望まれる。

0.4＜|R_6R|/R_6P＜0.8（但し、R_6R＜０） 0.7＜R_5R/|R_5P|＜1.4（但し、R_5P＜０） 0.7＜R_3P/R_2R＜1.0 n₆＞1.73 ν_５＜32 ここで、Ｒは曲率半径を示し、その第１添字は物側か
ら数えたレンズ番号に対応し、第２添字は、物側面か像
側面かを示し、物側面のときＰ、像側面のときはＲで示
す。n₆,ν_５はそれぞれ、第６レンズ，第５レンズのｄ
線における屈折率とアッベ数である。

条件は、第６レンズ（L₆）が、像側に強い面を向け
る方がよいことを示している。但し、下限を越えて、像
側面を強くし過ぎると、その面で発生する負の球面収差
があまりにも多大過ぎて、補正不可となる。逆に上限を
越えると、球面収差は良好になるが、像面湾曲が大きく
負に発生し、周辺性能が劣化する。

条件は、第５レンズ（L₅）の屈折力バランスを示す
ものであるが、下限を越えると、球面収差が補正不足に
なり、逆に上限を越えると、像面湾曲が大きく負になる
上、歪曲も負に過大となる。

条件の下限を越えると、テレ端の球面収差が大きく
負になり、ワイド端で大きな負の像面湾曲が発生する。
逆に上限を越えれば、テレ端で正の球面収差，ワイド端
で正の像面湾曲が過大になるほか、ワイド端の歪曲も大
きく負になる。

条件は、第６レンズ（L₆）が強い屈折力を持ち、種
々の収差に大きく関与するため十分高い屈折率の材料で
構成する必要があることを示し、これを満足しないとき
は高次収差の発生が非常に多大となる。

条件は、第５レンズ（L₅）が、全系の色収差補正の
主役となっているため、この条件を満足する程度に高分
散材料でないと色補正不足となることを示している。

以上、述べた各条件を満足すれば、全系で６枚という
少ない構成枚数でありながら、非常にコンパクトで、バ
ックフォーカスも十分長く、しかも高性能であるズーム
レンズを実現できる。

本発明の実施例 以下、本発明に基づく小型・軽量・低コストな大口径
高性能ズームレンズの実施例を示す。

但し、各実施例において、r₁,r₂,r₃,…は曲率半径、d
₁,d₂,d₃,…は軸上面間隔を示し、N₁,N₂,N₃,…、ν₁,
ν₂,ν₃,…はｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。
尚、各実施例とも最後尾にローパスフィルタやフェース
プレートに相当する平板を挿入してある。

＜実施例１＞ ｆ＝9.2〜13.5〜22.0 Ｆ＝3.0〜3.4〜4.4_Ｉ ＝−0.049 _II＝0.05282 ＜実施例２＞ ｆ＝12.3〜17.0〜29.4 Ｆ＝3.0〜3.4〜4.5_Ｉ ＝−0.039 _II＝0.0420 ＜実施例３＞ ｆ＝12.3〜17.0〜29.4 Ｆ＝3.0〜3.4〜4.4_Ｉ ＝−0.037 _II＝0.0426 ＜実施例４＞ ｆ＝9.25〜14.0〜22.0 Ｆ＝3.0〜3.5〜4.3_Ｉ ＝−0.047 _II＝0.0544 ＜実施例５＞ ｆ＝12.3〜17.0〜29.4 Ｆ＝3.0〜3.4〜4.4_Ｉ ＝−0.037 _II＝0.04464 ＜実施例６＞ ｆ＝12.3〜17.0〜29.4 Ｆ＝3.0〜3.3〜4.3_Ｉ ＝−0.037 _II＝0.04623 ＜実施例７＞ ｆ＝12.2〜17.0〜29.7 Ｆ＝2.8〜3.3〜4.5 ＜実施例８＞ ｆ＝10.23〜14.5〜24.5 Ｆ＝2.8〜3.2〜4.1 次に第１図は前記実施例１〜実施例３及び実施例８の
テレ端におけるレンズ概略構成を示しており、第２図は
実施例４〜実施例６のレンズ概略構成を、また第３図は
第７実施例のレンズ概略構成を示している。前群（Ｉ）
と後群（II）についてテレ端（Ｔ）からワイド端（Ｗ）
への移動を矢印線（１）（２）によって模式的に示して
いる。また、上記本発明の概要の項で説明したR_2R,R_3P,
R_5P,R_5R,R_6P,R_6Rと本発明の実施例の項で説明したr₁,
r₂,r₃,…,d₁,d₂,d₃,…等についても記入してある。
（３）は絞りを表しており、また、後方に配されている
平板（４）はローパスフィルタやフェースプレートに相
当する平板である。

第４図〜第11図は前記実施例１〜実施例８の各収差図
で、それぞれ（ａ）はテレ端、（ｂ）は中間点、（ｃ）
はワイド端での諸収差を表す。また、実線（ｄ）はｄ線
に対する収差を、一点鎖線（ｇ）はｇ線に対する収差を
それぞれ表し、点線（SC）は正弦条件を表す。更に点線
（DM）と実線（DS）はメリジオナル面とサジタル面での
非点収差をそれぞれ表している。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第３図は本発明の各実施例のレンズ構
成図である。第４図，第５図，第６図，第７図，第８
図，第９図，第10図及び第11図は各実施例の収差図であ
る。 （Ｉ）……前群，（II）……後群，（３）……絞り。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側より順に、負の屈折力を持つ前群
   と、正の屈折力を持つ後群より成り、両群の間隔を変え
   ることによって変倍するズームレンズにおいて、前群を
   物側に凸の負メニスカスレンズ（L₁）と像側に強い屈折
   面を持つ負レンズ（L₂）と物側に強い屈折面を持つ正レ
   ンズ（L₃）の３枚で構成し、後群を両凸正レンズ（L₄）
   と両凹負レンズ（L₅）と両凸正レンズ（L₆）の３枚で構
   成し、以下の条件を満足することを特徴とするズームレ
   ンズ。 0.38＜｜_I|f_w＜0.58（但し、_Ｉ＜０） 但し、_I,_IIは、前後群の各屈折力（焦点距離の逆
   数）を示し、f_wはワイド端での全系の合成焦点距離,Zは
   変倍比を示す。
2. 【請求項２】第１請求項に記載のズームレンズにおい
   て、以下の条件を満足することを特徴とするズームレン
   ズ。 0.4＜|R_6R|/R_6P＜0.8（但し、R_6R＜０） 0.7＜R_5R/|R_5P|＜1.4（但し、R_5P＜０） 但し、Ｒは曲率半径を示し、その第１添字は物側から数
   えたレンズ番号を、第２添字は物側面から像側面かを示
   し、物側面のときＰ、像側面のときＲを付すものとす
   る。
3. 【請求項３】第２請求項に記載のズームレンズにおい
   て、以下の条件を満足することを特徴とするズームレン
   ズ。 0.7＜R_3P/R_2R＜1.0 n₆＞1.73 ν_５＜32 但し、n,νはそれぞれレンズ材料のｄ線における屈折率
   とアッベ数を示し、添字はレンズ番号を示す。
4. 【請求項４】第３請求項に記載のズームレンズにおい
   て、絞りを後群の最前部に配したことを特徴とするズー
   ムレンズ。
5. 【請求項５】第３請求項に記載のズームレンズにおい
   て、絞りを後群中の第１番号のレンズ（L₄）と第２番目
   のレンズ（L₅）の間に配したことを特徴とするズームレ
   ンズ。
6. 【請求項６】第３請求項に記載のズームレンズにおい
   て、絞りを後群の最後尾に配したことを特徴とするズー
   ムレンズ。