JP3054185B2

JP3054185B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3054185B2
Application number: JP2285246A
Authority: JP
Inventors: 敦次郎石井
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH04158325A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ビデオカメラ用等の小型で高変倍比のズー
ムレンズに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、８ミリビデオカメラ用のズームレンズとして
は、４群からなるズームレンズが最も多く使用されてい
る。これは、正の屈折力を持ち、変倍中固定の第１群
と、負の屈折力を持ち、可動で変倍作用を有する第２群
と、負又は正の屈折力を持ち、可動で像位置補正作用を
有する第３群とによりズーム部を構成し、正の屈折力を
持つ第４群を結像部（リレー部）としているものであ
る。これに対し、最近では、特開平２−53017号にみら
れるように、上記の第３群を省略し、第４群を前群と後
群に分けて、後群を可動にして、これに像位置補正作用
を持たせることによって、レンズ系の小型化やレンズ枚
数の削減を達成しているものがある。

これらは、民生用として製品化されているもので、変
倍比が６倍あるいは８倍までのものがほとんどである。
これらをさらに高変倍比にしようとすると、変倍作用を
持つ第２群にそれだけの倍率変化を負担させなければな
らず、第２群の移動量が大きくなる等のため、第１群の
レンズ径や、レンズ全長が著しく大きくなり、最近のビ
デオカメラの小型軽量化の流れに反することになるの
で、これ以上の高倍比化はほとんど行われていない。

従来、高変倍比にし、なおかつレンズ系を小型に保つ
ための手段として、レンズ系前方にコンバージョンレン
ズを取り付けることによって焦点距離範囲を変化させた
り、エクステンダーと呼ばれるカメラに内蔵されたレン
ズを結像部に挿入したり、結像部内の一部のレンズを光
軸方向に移動させることによって焦点距離範囲を変化さ
せるもの等が知られている。しかし、これらは最短焦点
距離から最長焦点距離に到るまでが連続でなく、撮影中
に焦点距離を変化させるためには、一時画像が中断され
なければならないという欠点がある。

また、ズーム部をレンズ系内に２つ設けて、最短焦点
距離から最長焦点距離に到るまで連続に高変倍比を達成
しているものに、特開昭49−66354号のもの等がある。
これは、第１〜４群の第１の変倍部と、第５〜７群の第
２の変倍部兼結像部とからなっていて、両変倍部とも、
それぞれ第２、３群と第５、６群の２つずつの可動部を
有して、それぞれの変倍部が独立に像位置を一定に保ち
ながら変倍できる機能を持っているものである。この場
合、両変倍部にそれぞれ２つの群を動かすためのズーム
カム等の連動機構が必要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、以上のような従来のものの問題点を解
決し、新たなズーム機構の採用により、小型で高変倍比
を有し、レンズ構成や機械的構成を簡略化したズームレ
ンズを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明のズームレンズ系は、物体
側から順に、正の屈折力を有し、変倍時固定の第１群
と、負の屈折力を有し、変倍時可動で主な変倍作用を行
う第２群と、正の屈折力を有し、変倍時固定で開口絞り
を含む第３群と、負の屈折力を有し、変倍時可動で補助
的な変倍作用を行う第４群と、正の屈折力を有し変倍時
固定の第５群と、正の屈折力を有し、変倍時可動で像位
置補正作用を行う第６群とからなり、広角端から中間状
態にかけて前記第２群を物体側に固定したまま、前記第
４群で変倍することを特徴とするものである。

この場合、広角端から望遠端に到る変倍の際、第２群
が静止して第４群が移動している焦点距離範囲と、第２
群が移動して第４群が静止している焦点距離範囲とを有
するのが望ましい。

また、第２群を最も物体側の位置な固定して、第４群
を最も物体側の位置から最も像側の位置まで動かして変
倍し、第６群にて像位置補正を行ったた仮定したときの
変倍比をZ_IIとしたときに、以下の条件式を満足する
ことが望ましい。

1.2＜Z_II＜２ …… そして、変倍中の第２群の倍率が−１を含むように構
成されていると共に、第６群の移動軌跡が物体側に凸形
状であることが望ましい。

さらに、広角端から望遠端に到る変倍に際して、第２
群を固定して第４群を移動させて行う変倍と、第４群を
固定して第２群を移動させて行う変倍とを別々に含んで
いるようにすることができる。

また、以上において、広角端における第３群の横倍率
をβ_３としたときに、以下の条件式を満足することが
望ましい。

0.5＜｜β₃|＜2.5 …… また、変倍に際して、第２群を物体側に固定したまま
第４群を移動させて変倍を行うか、又は、第２群と第４
群とを同時に移動させて変倍を行うようにすることがで
きる。

その際、第１群を、物体側から順に、負レンズ、正レ
ンズ、正レンズの３枚から構成することができる。

また、第２群を、物体側から順に、負レンズ、負レン
ズ、正レンズの３枚から構成することができる。

なお、以上において、第６群を繰り返すことによって
フォーカシングを行うことが望ましい。

〔作用〕

上記したように、本発明のズームレンズ系において
は、変倍作用は第２群と第４群が行い、この２つの群の
移動による像位置の変動を第６群の移動によって補正す
るようになっている。このため、変倍部は２つに分かれ
ているが、可動の群は３群にすることができる。ここ
で、第２の変倍部が負担する変倍比Z_IIな対して、 1.2＜Z_II＜２ …… の範囲内にあることが望ましい。ここで、Z_IIは、第２
群を最も物体側の位置に固定して、第４群を最も物体側
の位置から最も像側の位置まで動かして変倍し、第６群
にて像位置補正を行ったと仮定したときの変倍比であ
る。Z_IIが1.2以下になると、変倍部を２つに分けた効果
が薄く、従来の４群タイプの方がレンズ枚数等の点で有
利である。Z_IIが２以上になると、第４群の移動量が大
きくなり、第５、６群を通る軸外の光線高が高くなり過
ぎて、軸外収差の補正が困難となる。

さらに、本発明では、変倍中に第２群の倍率が−１を
含むようにすると、第２群の移動による像面移動を補正
するための第６群の移動軌跡が物体側に凸の往復運動と
なり、移動スペースが少なくてすむため、効率的であ
る。また、第２群と第４群を一方を固定して他方を移動
させるようにして別々に変倍すると、後記する本発明の
実施例のように、それぞれの変倍に対する第６群の移動
範囲を共有できるため、小型化に有利である。

また、本発明においては、広角端における第３群の横
倍率をβ_３とすると、 0.5＜｜β₃|＜2.5 …… を満たすことが望ましい。この条件の下限を越えると、
第３群以下の各群の屈折力が大きくなり過ぎ、各群で発
生する諸収差の補正が困難になる。一方、その上限を越
えると、第４群の変倍のための移動量が大きくなり過ぎ
て好ましくない。

また、最も物体側の面から入射瞳位置までの光軸上の
距離が長い程、また、画角が大きい程、第１群での最大
像高の光線高が高くなって第１群のレンズ径が大きくな
りやすい。第２群が物体側から像側に移動するにつれ
て、画角は小さくなって行くが、入射瞳位置までの距離
が大きくなるため、従来のズームレンズでは、最短焦点
距離よりもやや長い焦点距離において、最大像高の光線
高が最も高くなる場合があった。本発明のズームレンズ
では、第２群を物体側に固定したまま、第４群で変倍す
るか、又は、第２群と第４群を同時に移動させることに
よって、同じ画角の変化に対して第２群の移動量を小さ
くすることができるため、前玉系の小型化にも有利であ
る。

さらに、本発明においては、第１群を物体側から順に
負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚構成とするのが望
ましく、また、第２群を物体側から順に負レンズ、負レ
ンズ、正レンズの３枚構成とするのが望ましい。これら
は、何れも入射瞳位置をできるだけ物体側に置き、色収
差やその他の諸収差を良好に補正するために有効な配置
である。

また、本発明のズームレンズにおいては、第６群を繰
り出すことによってフォーカシングを行うようにすれ
ば、第１群を繰り出してフォーカシングを行う場合の周
辺光量低下及び前玉径の増大を妨ぐことができる上、フ
ォーカシングのための新たな可動群を設けなくてもよい
という利点がある。また、TTLのオートフォーカスによ
って変倍中も常に焦点が合うように第６群の位置を制御
するようにすれば、変倍のための機械的運動機構を省略
することができる。

〔実施例〕

次に、本発明のズームレンズの実施例について説明す
る。各実施例のレンズデータは後に示すが、第１図に実
施例１の広角端、中間状態Ｉ、中間状態II、望遠端にお
けるレンズ断面を、また、第２図に実施例２の広角端、
中間状態Ｉ、中間状態II、望遠端におけるレンズ断面を
示す。何れの実施例も、広角端から中間状態Ｉにかけて
第２群を固定し、第４群を像側に移動させることにより
変倍をし、その後第４群を中間状態Ｉの位置に固定し、
中間状態Ｉから中間状態IIを経て望遠端に到るまで第２
群を像側に移動させることにより変倍を行っている。な
お、各群のレンズ構成に関しては、第１群は、実施例
１、２共、負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚構成で
ある、第２群は、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚
構成であであり、第３群は、実施例１は正レンズ、正レ
ンズ、負レンズの３枚からなり、実施例２は単一の正レ
ンズからなる。第４群は、何れの実施例も単一の負レン
ズからなり、第５群も、何れの実施例も単一の正レンズ
からなる。また、第６群は、何れの実施例も正レンズと
負の貼り合わせレンズからなる。したがって、総構成枚
数は、実施例１が13枚からなり、実施例２は11枚からな
る。非球面については、何れの実施例も、第３群の最も
物体側の面、第５群の最も像側の面、及び、第６群の最
も物体側の面の３面に用いている。

なお、以下において、記号は、上記の外、F_NOはＦナ
ンバー、２ωは画角、r₁、r₂…は各レンズ面の曲率半
径、d₁、d₂…は各レンズ面間の間隔、n_d1、n_d2…は各レ
ンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ
数であり、また、非球面形状は、光軸方向をｘ、光軸に
直交する方向をｙとした時、次の式で表される。

ｘ＝（y²/r）／［１＋｛１−Ｐ（y²/r²）｝^1/2］＋A₄y⁴＋A₆y⁶ ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｐは円錐係数、A₄、A₆は
非球面係数である。

実施例１ｆ＝5.67〜8.25〜23.33〜64.02 F_NO ＝1.41〜1.93〜1.72〜2.70 ２ω＝58.1゜〜41.8゜〜15.4゜〜5.6゜ r₁＝66.9632 d₁＝1.0000 n_d1＝1.84666 ν_d1＝23.88 r₂＝27.8903 d₂＝5.5000 n_d2＝1.65830 ν_d2＝57.33 r₃＝−78.8476 d₃＝0.1500 r₄＝20.3764 d₄＝2.8000 n_d3＝1.69680 ν_d3＝55.52 r₅＝36.6689 d₅＝（可動） r₆＝−91.2345 d₆＝0.8000 n_d4＝1.77250 ν_d4＝49.66 r₇＝9.0785 d₇＝2.2000 r₈＝−21.2287 d₈＝0.7000 n_d5＝1.69680 ν_d5＝55.52 r₉＝8.0000 d₉＝2.4000 n_d6＝1.84666 ν_d6＝23.78 r₁₀＝39.2548 d₁₀＝（可動） r₁₁＝19.9459（非球面） d₁₁＝2.5000 n_d7＝1.60311 ν_d7＝60.70 r₁₂＝−174.6650 d₁₂＝1.0000 r₁₃＝∞（絞り） d₁₃＝1.0000 r₁₄＝17.8477 d₁₄＝3.3000 n_d8＝1.60311 ν_d8＝60.70 r₁₅＝−16.8707 d₁₅＝0.5000 r₁₆＝−13.3855 d₁₆＝0.8000 n_d9＝1.80518 ν_d9＝25.43 r₁₇＝−42.1445 d₁₇＝（可動） r₁₈＝−18.8209 d₁₈＝0.7000 n_d10＝1.60729 ν_d10＝49.19 r₁₉＝26.3234 d₁₉＝（可動） r₂₀＝74.5443 d₂₀＝2.7000 n_d11＝1.60311 ν_d11＝60.70 r₂₁＝−13.0378（非球面） d₂₁＝（可動） r₂₂＝13.0354（非球面） d₂₂＝3.3000 n_d12＝1.60311 ν_d12＝60.70 r₂₃＝−24.0178 d₂₃＝1.0000 n_d13＝1.80518 ν_d13＝25.43 r₂₄＝426.3610 d₂₄＝（可動） r₂₅＝∞ d₂₅＝5.1000 n_d14＝1.54771 ν_d14＝62.83 r₂₆＝∞ d₂₆＝1.2100 r₂₇＝∞ d₂₇＝0.6000 n_d15＝1.48749 ν_d15＝70.20 r₂₈＝∞ 第11面Ｐ＝１ A₄＝0.68839×10^-5 A₆＝0.37815×10^-6 第21面Ｐ＝１ A₄＝0.10333×10^-3 A₆＝−0.22220×10^-6 第22面Ｐ＝１ A₄＝0.49255×10^-4 A₆＝−0.19132×10^-6 Z_II＝1.46 ｜β₃|＝1.03 実施例２ｆ＝6.70〜8.67〜23.38〜63.05 F_NO ＝1.81〜1.98〜2.08〜3.00 ２ω＝50.4゜〜39.9゜〜15.3゜〜5.7゜ r₁＝45.4125 d₁＝1.0000 n_d1＝1.84666 ν_d1＝23.88 r₂＝20.4942 d₂＝5.8000 n_d2＝1.60311 ν_d2＝60.70 r₃＝−96.3117 d₃＝0.1500 r₄＝17.4998 d₄＝3.4000 n_d3＝1.69680 ν_d3＝55.52 r₅＝64.3772 d₅＝（可動） r₆＝44.8327 d₆＝1.1026 n_d4＝1.77250 ν_d4＝49.66 r₇＝6.9513 d₇＝2.5000 r₈＝−10.2549 d₈＝1.0000 n_d5＝1.69680 ν_d5＝55.52 r₉＝10.0000 d₉＝2.0000 n_d6＝1.84666 ν_d6＝23.78 r₁₀＝134.1295 d₁₀＝（可動） r₁₁＝11.3216（非球面） d₁₁＝2.5000 n_d7＝1.60311 ν_d7＝60.70 r₁₂＝−41.0867 d₁₂＝1.0000 r₁₃＝∞（絞り） d₁₃＝（可動） r₁₄＝−39.0505 d₁₄＝1.0000 n_d8＝1.69895 ν_d8＝30.12 r₁₅＝15.7830 d₁₅＝（可動） r₁₆＝−15.1625 d₁₆＝2.0000 n_d9＝1.60311 ν_d9＝60.70 r₁₇＝−10.3371（非球面） d₁₇＝（可動） r₁₈＝10.8940（非球面） d₁₈＝4.2000 n_d10＝1.69680 ν_d10＝55.52 r₁₉＝−10.5564 d₁₉＝1.0000 n_d11＝1.80518 ν_d11＝25.43 r₂₀＝−46.0879 d₂₀＝（可動） r₂₁＝∞ d₂₁＝5.1000 n_d12＝1.54771 ν_d12＝62.83 r₂₂＝∞ d₂₂＝1.2100 r₂₃＝∞ d₂₃＝0.6000 n_d13＝1.48749 ν_d13＝70.20 r₂₄＝∞ 第11面Ｐ＝１ A₄＝−0.13416×10^-3 A₆＝−0.22116×10^-6 第17面Ｐ＝１ A₄＝−0.23525×10^-4 A₆＝−0.47245×10^-6 第18面Ｐ＝１ A₄＝−0.94095×10^-4 A₆＝−0.29454×10^-6 Z_II＝1.29 ｜β₃|＝1.61 以上、実施例１と２の広角端、中間状態Ｉ、中間状態
II、望遠端における収差図を第３図と第４図に示す。

〔発明の効果〕

以上、実施例な基づいて説明した通り、本発明のズー
ムレンズにおいては、正、負、正、負、正、正の６群か
らなり、第２群と第４群を別々のバリエータとし、第６
群を共通のコンペンゼータとする新しいズーム機構を採
用することにより、小型で高変倍比を有し、レンズ構成
や機械的構成を簡略化した特にビデオカメラ用に適した
ズームレンズが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のズームレンズの実施例１、２
の断面図、第３図、第４図は実施例１、２の収差図であ
る。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）物体側から順に、正の屈折力を有し
変倍時固定の第１群、負の屈折力を有し変倍時可動で主
な変倍作用を行う第２群、正の屈折力を有し変倍時固定
で開口絞りを含む第３群、負の屈折力を有し変倍時可動
で補助的な変倍作用を行う第４群、正の屈折力を有し変
倍時固定の第５群、正の屈折力を有し変倍時可動で前記
第２群及び第４群の移動により変動する像位置を一定に
保つ作用を行う第６群からなり、広角端から中間状態にかけて前記第２群を物体側に固定
したまま、前記第４群で変倍することを特徴とするズー
ムレンズ。
【請求項２】広角端から望遠端に到る変倍の際、第２群
が静止して第４群が移動している焦点距離範囲と、第２
群が移動して第４群が静止している焦点距離範囲とを有
することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】第２群を最も物体側の位置に固定して、第
４群を最も物体側の位置から最も像側の位置まで動かし
て変倍し、第６群にて像位置補正を行ったと仮定したと
きの変倍比をZ_IIとしたときに、以下の条件式を満足
することを特徴とする請求項１又は２記載のズームレン
ズ。 1.2＜Z_II＜２ ……
【請求項４】変倍中の第２群の倍率が−１を含むように
構成されていると共に、第６群の移動軌跡が物体側に凸
形状であることを特徴とす請求項３記載のズームレン
ズ。
【請求項５】広角端から望遠端に到る変倍に際して、第
２群を固定して第４群を移動させて行う変倍と、第４群
を固定して第２群を移動させて行う変倍とを別々に含ん
でいることを特徴とする請求項３又は４記載のズームレ
ンズ。
【請求項６】広角端における第３群の横倍率をβ_３とし
たときに、以下の条件式を満足することを特徴とする
請求項１から５の何れか１項記載のズームレンズ。 0.5＜｜β₃|＜2.5 ……
【請求項７】第１群が、物体側から順に、負レンズ、正
レンズ、正レンズの３枚から構成されていることを特徴
とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項８】第２群が、物体側から順に、負レンズ、負
レンズ、正レンズの３枚から構成されていることを特徴
とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項９】第６群を繰り返すことによってフォーカシ
ングを行うことを特徴とする請求項１から８の何れか１
項記載のズームレンズ。
【請求項１０】物体側から順に、正の屈折力を有し変倍
時固定の第１群、負の屈折力を有し変倍時可動で主な変
倍作用を行う第２群、正の屈折力を有し変倍時固定で開
口絞りを含む第３群、負の屈折力を有し変倍時可動で補
助的な変倍作用を行う第４群、正の屈折力を有し変倍時
固定の第５群、正の屈折力を有し変倍時可動で前記第２
群及び第４群の移動により変動する像位置を一定に保つ
作用を行う第６群からなり、第２群を最も物体側の位置に固定して、第４群を最も物
体側の位置から最も像側の位置まで動かして変倍し、第
６群にて像位置補正を行ったと仮定したときの変倍比を
Z_IIとしたときに、以下の条件式を満足することを特
徴とするズームレンズ。 1.2＜Z_II＜２ ……
【請求項１１】物体側から順に、正の屈折力を有し変倍
時固定の第１群、負の屈折力を有し変倍時可動で主な変
倍作用を行う第２群、正の屈折力を有し変倍時固定で開
口絞りを含む第３群、負の屈折力を有し変倍時可動で補
助的な変倍作用を行う第４群、正の屈折力を有し変倍時
固定の第５群、正の屈折力を有し変倍時可動で前記第２
群及び第４群の移動により変動する像位置を一定に保つ
作用を行う第６群からなり、広角端における第３群の横倍率をβ_３としたときに、以
下の条件式を満足することを特徴とするズームレン
ズ。 0.5＜｜β₃|＜2.5 ……