JP3035830B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ズームレンズで特に電子撮像素子を用いた
カメラの結像用ズームレンズに関するものである。

［従来の技術］ 最近のホームビデオカメラは、小型軽量化，低コスト
化が進みそれにともなって撮影レンズの小型軽量化，低
コスト化に力が注がれている。

簡単な構成のズームレンズとして特開昭56−123512号
公報に記載されたものがある。

このタイプの従来のズームレンズは、物体側より順に
全体として負の屈折力を持つ第１群と、全体として正の
屈折力を持つ第２群とからなるレンズ系で、第１群と第
２群が光軸上を移動してズーミングを行なうためにレン
ズ系の全長が変化する。レンズ系の全長が大きく変化す
ると鏡枠の構成が難しくなったりカメラのデザインが制
約を受けるので、出来る限り全長が変化しないように第
２群の倍率を定めている。

ズーミングの時にレンズ系の全長が変化せずかつ簡単
な構成のズーミングレンズとして特開昭63−292106号公
報に記載されているものが知られている。このタイプの
ズームレンズは、ズーミング時固定で全体として負の屈
折力を持つ第１群と、全体として正の屈折力を持つ第２
群と、全体として正の屈折力を持つ第３群とからなって
おり、ズーミングは第２群と第３群が光軸上を移動して
行なわれる。

この従来例の実施例のズームレンズはレンズ系の全長
Ｌがやや長く、広角端，望遠端における全系の焦点距離
をf_W,f_Tとする時、 の値が6.7〜10程度である。したがってレンズ系を小型
にするためには、一層全長を短くする必要があり、その
ために各レンズエレメントの屈折力を強くすると収差が
大きく発生し好ましくない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、ズーミング時に全長が一定であり、簡単な
構成で、広角端での画角（２ω）が46゜程度で変倍比が
1.6〜２程度の小型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。

［課題を解決するための手段］ 本発明のズームレンズは、上記の目的を達成するため
に物体側から順に、全体として負の屈折力を持ち変倍時
固定の第１レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ第
２レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ
群とを含む構成で、第２レンズ群と第３レンズ群とを互
いの群間隔を変化させながら移動させて変倍を行なうレ
ンズ系で、第２レンズ群に１枚の負レンズを含み下記条
件（１）を満足することを特徴とするものである。

ただしf_W,f_Tは夫々広角端，望遠端における全系の焦
点距離、f_IIは第２レンズ群の焦点距離である。

ズームレンズにおいて、レンズ系の全長を短縮させる
ためには、特に第２レンズ群の屈折力を強めることが重
要である。しかし例えば前記の従来例は、第２レンズ群
が正レンズのみで構成されているので、そのままレンズ
群の屈折力を強くすると諸収差が大きく発生し好ましく
ない。

本発明では、前記のように第２レンズ群中に負レンズ
を配置してこの第２レンズ群のパワーを強くしてレンズ
系の全長を短くしても収差を良好に補正し得るようにし
たものである。つまりこの負レンズの物体側の面では特
に球面収差を又像側の面では特にコマ収差，非点収差お
よび歪曲収差を補正している。この負レンズによって第
２レンズ群で発生する色収差を少なく抑えることが出
来、変倍の際の色収差の変動も少なくすることができ
る。

条件（１）は、前記の構成の第２レンズ群の屈折力を
規定したもので、この条件の下限を越えるとレンズ系の
全長を短くする上では有利であるが、収差の発生量が大
になる。又条件（１）の上限を越えると全長が長くなり
好ましくない。

以上のようにして本発明の目的を達成できるが、更に
レンズ系を小型化するためには、第１レンズ群の最も物
体側のレンズを凹レンズにすることによって、入射主光
線高を低くすることが出来、このことはレンズ系の前玉
径を小さくするためには有利である。

本発明のズームレンズの明るさ絞りは、変倍時に第２
レンズ群と一体になって光軸上を移動するか、第１レン
ズ群とともに固定である。

本発明レンズ系において、下記条件（２），（３）を
満足すれば一層望ましい。

ただしf_Iは第１レンズ群の焦点距離、f_IIIは第３レン
ズ群の焦点距離である。

条件（２），（３）は夫々第１レンズ群，第３レンズ
群の屈折力を規定したものである。いずれも条件の下限
を越えると収差の発生が大になり特に画面周辺での結像
性能が悪化する。又これら条件の上限を越えると全長が
大になり好ましくない。

本発明のズームレンズにおいて更に次の条件（４）を
満足することが望ましい。

ただしf_Sは広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離の相
乗平均焦点距離 、D_Wは広角端での第２レンズ群と第３レンズ群の空気間
隔、D_Sは焦点距離f_Sでの第２レンズ群と第３レンズ群の
空気間隔である。

この条件（４）は、第２レンズ群と第３レンズ群の相
対的移動量に関するもので、下限を越えると第３レンズ
群の屈折力が強くなり非点収差が悪化し、又上限を越え
るとレンズ系の全長が大になり好ましくない。

本発明で次の条件（５）を満足することが望ましい。

（５）0.2＜|f_{II n}|/f_II＜0.8 ただしｆ_{II n}は第２レンズ群中の少なくとも一つの負
レンズの焦点距離、f_IIは第２レンズ群の焦点距離であ
る。

条件（５）は、第２レンズ群中に配置される負レンズ
の屈折力を規定したものである。この条件の下限を越え
ると球面収差が補正過剰になり、又上限を越えると全長
を短くすることが困難になる。

更に次の条件（６）を満足することが好ましい。

（６）−２＜（r_b＋r_a）／（r_b−r_a）＜２ ただし、r_a,r_bは第２レンズ群中の少なくとも一つの
負レンズの物体側および像側の面の曲率半径である。

条件（６）は、第２レンズ群中に配置される負レンズ
の形状を規定したもので、下限を越えると球面収差が補
正不足になり又上限を越えると歪曲収差が補正不足にな
る。

この第２レンズ群中の負のパワーを負レンズ成分１枚
で構成した場合は、この負レンズ成分の形状は、次の条
件を満足するように規定した方が一層好ましい。

−1.5＜（r_b＋r_a）／（r_b−r_a）＜0.5 本発明のズームレンズのフォーカシングは、第１レン
ズ群又は第２レンズ群又は第３レンズ群又はレンズ系全
体の移動のいずれでも可能である。ここで第２レンズ群
又は第３レンズ群でフォーカシングを行なう場合は、移
動群は第２レンズ群と第３レンズ群の二つのレンズ群の
みになる。

又本発明のレンズ系は、ズームレンズであるが、広角
側と望遠側のみにて使用し２焦点距離の切換式変倍レン
ズとして使用してもよい。この場合、鏡枠構造を簡素化
できる。

明るさ絞りは開放径のみで使用し、光量調節はシャッ
タースピードやNDフィルターで行なってもよい。後に示
す実施例では、明るさ絞りが配置される場所を、上記の
ような開放径のみを使用する場合も含めて瞳位置として
示してある。

又本発明のレンズ系において、第３レンズ群の後方に
ズーミング時固定のレンズ群を配置してもよい。

［実施例］ 次に本発明のズームレンズの各実施例を示す。

実施例１ ｆ＝10〜16mm,F/4.5〜F/5.5 ２ω＝46゜〜29゜ r₁＝−21.6988 d₁＝1.0000 n₁＝1.72916 ν_１＝54.68 r₂＝24.6193 d₂＝D₁（可変） r₃＝∞（瞳位置） d₃＝0.2000 r₄＝18.9362 d₄＝1.6000 n₂＝1.79952 ν_２＝42.24 r₅＝−15.4573 d₅＝0.2000 r₆＝6.2535 d₆＝2.0241 n₃＝1.57309 ν_３＝42.57 r₇＝−13.5326 d₇＝3.6175 n₄＝1.80518 ν_４＝25.43 r₈＝4.4917 d₈＝D₂（可変） r₉＝16.4934 d₉＝2.8000 n₅＝1.48749 ν_５＝70.20 r₁₀＝−8.7881 d₁₀＝D₃（可変） r₁₁＝∞ d₁₁＝0.6000 n₆＝1.51633 ν_６＝64.15 r₁₂＝∞ ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 7.825 5.119 2.043 D₂ 2.893 4.508 5.136 D₃ 4.166 5.256 7.734 実施例２ ｆ＝10〜20mm,F/5〜F/7.1 ２ω＝46゜〜24゜ r₁＝154.4524 d₁＝1.0000 n₁＝1.77250 ν_１＝49.66 r₂＝6.9847 d₂＝3.1376 r₃＝9.6056 d₃＝1.9000 n₂＝1.80518 ν_２＝25.43 r₄＝13.8184 d₄＝D₁（可変） r₅＝∞（瞳位置） d₅＝0.2000 r₆＝16.2959 d₆＝1.6000 n₃＝1.79952 ν_３＝42.24 r₇＝−16.3073 d₇＝0.2000 r₈＝7.1803 d₈＝2.0082 n₄＝1.57309 ν_４＝42.57 r₉＝−10.5937 d₉＝3.1891 n₅＝1.80518 ν_５＝25.43 r₁₀＝5.2586 d₁₀＝D₂（可変） r₁₁＝28.3967 d₁₁＝1.9000 n₆＝1.56732 ν_６＝42.83 r₁₂＝−24.1392 d₁₂＝D₃（可変） r₁₃＝∞ d₁₃＝0.6000 n₇＝1.51633 ν_７＝64.15 r₁₄＝∞ ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 9.430 5.226 1.000 D₂ 5.328 7.362 5.281 D₃ 5.478 7.648 13.985 実施例３ ｆ＝10〜20mm,F/4.5〜F/6.4 ２ω＝46゜〜24゜ r₁＝30.5293 d₁＝1.0000 n₁＝1.77250 ν_１＝49.66 r₂＝7.1938 d₂＝3.1218 r₃＝−23.2691 d₃＝1.0000 n₂＝1.69680 ν_２＝55.52 r₄＝−50.9141 d₄＝0.2000 r₅＝10.6858 d₅＝1.9000 n₃＝1.80518 ν_３＝25.43 r₆＝15.0281 d₆＝D₁（可変） r₇＝16.1064 d₇＝1.6000 n₄＝1.79952 ν_４＝42.24 r₈＝−22.7496（瞳位置） d₈＝0.2000 r₉＝7.1814 d₉＝2.0113 n₅＝1.57309 ν_５＝42.57 r₁₀＝−14.0151 d₁₀＝3.2493 n₆＝1.80518 ν_６＝25.43 r₁₁＝5.1904 d₁₁＝D₂（可変） r₁₂＝16.4793 d₁₂＝1.9000 n₇＝1.49216 ν_７＝57.50 r₁₃＝−16.8958 d₁₃＝D₃（可変） r₁₄＝∞ d₁₄＝0.6000 n₈＝1.51633 ν_８＝64.15 r₁₅＝∞ ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 10.406 5.318 1.000 D₂ 5.278 6.947 5.278 D₃ 7.831 11.250 17.267 実施例４ ｆ＝10〜17mm,F/4.4〜F/7.4 ２ω＝46゜〜28゜ r₁＝202.6193 d₁＝1.0000 n₁＝1.69680 ν_１＝55.52 r₂＝9.4339 d₂＝8.1336 r₃＝∞（瞳位置） d₃＝D₁（可変） r₄＝25.2296 d₄＝2.6000 n₂＝1.71700 ν_２＝47.94 r₅＝−16.0963 d₅＝0.2000 r₆＝9.1424 d₆＝4.5103 n₃＝1.56732 ν_３＝42.83 r₇＝−13.9626 d₇＝2.3442 n₄＝1.84666 ν_４＝23.88 r₈＝8.7361 d₈＝D₂（可変） r₉＝57.3327 d₉＝1.9000 n₅＝1.51633 ν_５＝64.15 r₁₀＝−26.3400（非球面） d₁₀＝D₃（可変） r₁₁＝∞ d₁₁＝0.6000 n₆＝1.51633 ν_６＝64.15 r₁₂＝∞ 非球面係数 Ｅ＝0.26966×10^-3,F＝0.73706×10^-5 Ｇ＝0.86099×10^-7 ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 8.474 5.097 1.794 D₂ 1.410 3.573 3.154 D₃ 9.267 10.481 14.232 実施例５ ｆ＝10〜20mm,F/4.8〜F/9.6 ２ω＝46゜〜24゜ r₁＝58.2042 d₁＝1.0000 n₁＝1.77250 ν_１＝49.66 r₂＝6.6201 d₂＝3.1178 r₃＝7.7987 d₃＝1.9000 n₂＝1.64769 ν_２＝33.80 r₄＝10.9759 d₄＝1.7347 r₅＝∞（瞳位置） d₅＝D₁（可変） r₆＝21.9653 d₆＝2.6000 n₃＝1.71700 ν_３＝47.94 r₇＝−17.6967 d₇＝0.2000 r₈＝8.1321 d₈＝4.5186 n₄＝1.56732 ν_４＝42.83 r₉＝−10.0748 d₉＝2.3355 n₅＝1.80518 ν_５＝25.43 r₁₀＝7.3687 d₁₀＝D₂（可変） r₁₁＝37.4844（非球面） d₁₁＝1.9000 n₆＝1.60342 ν_６＝38.01 r₁₂＝−29.8221 d₁₂＝D₃（可変） r₁₃＝∞ d₁₃＝0.6000 n₇＝1.51633 ν_７＝64.15 r₁₄＝∞ 非球面係数 Ｅ＝−0.26933×10^-3,F＝−0.41289×10^-5 Ｇ＝0.48726×10^-6 ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 8.919 4.819 1.000 D₂ 1.440 3.349 1.522 D₃ 8.162 10.353 16.029 実施例６ ｆ＝10〜20mm,F/4〜F/5.7 ２ω＝46゜〜24゜ r₁＝75.7823 d₁＝1.0000 n₁＝1.77250 ν_１＝49.66 r₂＝7.8134 d₂＝3.1161 r₃＝9.1395 d₃＝1.9000 n₂＝1.80518 ν_２＝25.43 r₄＝11.7880 d₄＝D₁（可変） r₅＝∞（瞳位置） d₅＝1.0000 r₆＝20.2183 d₆＝1.6000 n₃＝1.77250 ν_３＝49.66 r₇＝−23.4407 d₇＝0.2000 r₈＝9.0615 d₈＝2.0513 n₄＝1.77250 ν_４＝49.66 r₉＝59.6821 d₉＝0.5000 r₁₀＝−52.6111 d₁₀＝3.7641 n₅＝1.80518 ν_５＝25.43 r₁₁＝5.7398 d₁₁＝D₂（可変） r₁₂＝17.5525 d₁₂＝2.3000 n₆＝1.51633 ν_６＝64.15 r₁₃＝−16.7860 d₁₃＝D₃（可変） r₁₄＝∞ d₁₄＝0.6000 n₇＝1.51633 ν_７＝64.15 r₁₅＝∞ ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 11.428 6.195 1.000 D₂ 3.177 5.993 5.757 D₃ 7.494 9.911 15.372 実施例７ ｆ＝10〜20mm,F/3.9〜F/5.7 ２ω＝46゜〜24゜ r₁＝157.2254 d₁＝1.0000 n₁＝1.77250 ν_１＝49.66 r₂＝7.0727 d₂＝3.1340 r₃＝9.3715 d₃＝1.9000 n₂＝1.80518 ν_２＝25.43 r₄＝12.8371 d₄＝D₁（可変） r₅＝∞（瞳位置） d₅＝0.2000 r₆＝18.8495 d₆＝2.2000 n₃＝1.78800 ν_３＝47.38 r₇＝−16.8628 d₇＝0.2000 r₈＝7.4023 d₈＝2.9961 n₄＝1.57309 ν_４＝42.57 r₉＝−9.8516 d₉＝2.9657 n₅＝1.80518 ν_５＝25.43 r₁₀＝5.5407 d₁₀＝D₂（可変） r₁₁＝19.6049 d₁₁＝2.2000 n₆＝1.56732 ν_６＝42.83 r₁₂＝−26.3728 d₁₂＝D₃（可変） r₁₃＝69.5106 d₁₃＝1.2000 n₇＝1.51633 ν_７＝64.15 r₁₄＝∞ ｆ Ｗ Ｓ Ｔ D₁ 9.287 4.960 1.000 D₂ 4.862 6.288 4.096 D₃ 5.231 8.133 14.315 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レンズ間隔、n₁,n₂,…は各レンズ
の屈折率、ν₁,ν₂,…は各レンズのアッベ数である。

実施例1,2,3,6,7はズーミング時明るさ絞りが第２レ
ンズ群と一体に光軸上を移動する。

又実施例4,5は、ズーミング時明るさ絞りが第１レン
ズ群とともに固定である。

尚二つの焦点距離のみで使用する場合には、実施例３
の広角端と望遠端のように第２レンズ群と第３レンズ群
の間隔の等しい二つの焦点距離を選べば第２レンズ群と
第３レンズ群とを一体に移動させて変倍することが出来
るので、移動群は実質上一つになる。

実施例７は、第３レンズ群の後方にズーミング時固定
で屈折力を持つレンズ群を配置している。このレンズ群
は、結像性能を良好に保ちながら主としてレンズの射出
瞳を操作する役割を有している。

尚実施例１乃至実施例６は、第３レンズ群の後方に屈
折力を持たない群（平行平面板）が配置されている。こ
れは撮像素子の保護ガラスを想定している。実施例７は
この群（保護ガラス）の前面をゆるい曲面にして屈折力
を持たせこれによって撮像素子へ光線が垂直に入射する
ようにしている。

実施例4,5には非球面が用いられておりその形状とし
ては、光軸方向をｘ軸に光軸と垂直な方向をｙ軸にとり
その面の光軸近傍での曲率半径（基準球面の半径）をｒ
とした時次の式にて表わされるものである。

但し、E,F,G,・・・は非球面係数である。

又データー中W,S,Tは夫々広角端，中間焦点距離，望
遠端を意味する。

［発明の効果］ 本発明によれば、広角端での画角が46゜程度で変倍比
が1.6〜２程度で、ズーミング時全長が一定でしかもそ
の中間焦点距離に対する値が2.2〜2.9程度の小型なズー
ムレンズ。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は夫々本発明の実施例１乃至実施例７
の断面図、第８図，第９図，第10図は実施例１の広角
端，中間焦点距離，望遠端における収差曲線図、第11
図，第12図，第13図は実施例２の広角端，中間焦点距
離，望遠端における収差曲線図、第14図，第15図，第16
図は実施例３の広角端，中間焦点距離，望遠端における
収差曲線図、第17図，第18図，第19図は実施例４の広角
端，中間焦点距離，望遠端における収差曲線図、第20
図，第21図，第22図は実施例５の広角端，中間焦点距
離，望遠端における収差曲線図、第23図，第24図，第25
図は実施例６の広角端，中間焦点距離，望遠端における
収差曲線図、第26図，第27図，第28図は実施例７の広角
端，中間焦点距離，望遠端の焦点距離である。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側から順に、全体として負の屈折力を
   持ち変倍時固定の第１レンズ群と、全体として正の屈折
   力を持つ第２レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ
   第３レンズ群とを含む構成で、第２レンズ群と第３レン
   ズ群とを互いの群間隔を変化させながら移動させて変倍
   を行なうレンズ系で、第２レンズ群に１枚の負レンズを
   含み下記の条件（１）、（２）、（３）を満足する撮像
   用ズームレンズ。 ただしf_Iは第１レンズ群の焦点距離、f_IIは第２レンズ
   群の焦点距離、f_IIIは第３レンズ群の焦点距離、f_Wは広
   角端における全系の焦点距離、f_Tは望遠端における全系
   の焦点距離である。
2. 【請求項２】前記第１レンズ群の最も物体側のレンズを
   凹レンズとした請求項１の撮像用ズームレンズ。
3. 【請求項３】明るさ絞りが、変倍時に第２レンズ群と一
   体になって光軸上を移動するように構成された請求項１
   又は２の撮像用ズームレンズ。
4. 【請求項４】明るさ絞りが、変倍時に第１レンズ群と共
   に固定されるように構成された請求項１又は２の撮像用
   ズームレンズ。
5. 【請求項５】下記の条件（４）を満足するように構成さ
   れた請求項１又は２の撮像用ズームレンズ。 ただしf_Sは広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離の相乗
   平均焦点距離 、D_Wは広角端での第２レンズ群と第３レンズ群の空気間
   隔、D_Sは焦点距離f_Sでの第２レンズ群と第３レンズ群の
   空気間隔、f_Wは広角端における全系の焦点距離、f_Tは望
   遠端における全系の焦点距離である。
6. 【請求項６】下記の条件（５）を満足するように構成さ
   れた請求項１又は２の撮像用ズームレンズ。 （５）0.2＜|f_{II n}|/f_II＜0.8 ただし、ｆ_{II n}は第２レンズ群中の少なくとも一つの負
   レンズの焦点距離、f_IIは第２レンズ群の焦点距離であ
   る。
7. 【請求項７】下記の条件（６）を満足するように構成さ
   れた請求項６の撮像用ズームレンズ。 （６）−２＜（r_b＋r_a）／（r_b−r_a）＜２ ただし、r_a,r_bは第２レンズ群中の少なくとも一つの負
   レンズの物体側および像側の面の曲率半径である。
8. 【請求項８】前記第２レンズ群中の負のパワーを負レン
   ズ成分１枚で構成し、前記１枚の負レンズ成分の形状が
   下記の条件（７）を満足するように構成された請求項７
   の撮像用ズームレンズ。 （７）−1.5＜（r_b＋r_a）／（r_b−r_a）＜0.5 ただし、r_a,r_bは第２レンズ群中の少なくとも一つの負
   レンズの物体側および像側の面の曲率半径である。
9. 【請求項９】前記第３レンズ群よりも後方にズーミング
   時固定のレンズ群を配置して構成された請求項１、２、
   ３、４、５、６、７又は８の撮像用ズームレンズ。