JP3066915B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP3066915B2
JP3066915B2 JP3009828A JP982891A JP3066915B2 JP 3066915 B2 JP3066915 B2 JP 3066915B2 JP 3009828 A JP3009828 A JP 3009828A JP 982891 A JP982891 A JP 982891A JP 3066915 B2 JP3066915 B2 JP 3066915B2
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    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical 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
    • G02B15/143Optical 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
    • G02B15/1431Optical 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 positive
    • G02B15/143105Optical 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 positive arranged +-+

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、特
にスチールカメラ、ビデオカメラ等に好適な高変倍でし
かも小型なズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりスチールカメラやビデオカメラ
等に用いられている比較的高変倍で、しかも小型なズー
ムレンズが、例えば特開昭56−1009号公報で提案
されている。このズームレンズは、物体側より正の屈折
力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、絞り正
の屈折力の第3レンズ群より構成され、前記第1レンズ
群、絞りおよび前記第3レンズ群を物体側に凸の往復運
動を行い、前記第2レンズ群は広角端から望遠端へのズ
ーミングにおいて物体側より像側へ単調に移動させるこ
とにより高変倍でありながら、小型化を実現させてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】一般に小型でズー
ム比の大きいズームレンズを得るには、各移動レンズ群
の屈折力を強くし、レンズ群の間隔を狭める手法が取ら
れる。
【0004】先のズームレンズでは前記の構成および移
動軌跡により、又第2レンズ群と第3レンズ群の間隔を
狭めることにより小型化を実現している。
【0005】しかしながら、第3レンズ群の物体側主点
が、比較的像面側に存在しているので、より小型化を図
るために第2レンズ群と第3レンズ群の間隔を狭めるに
は限界があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、物体側
より順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2
レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群から成り、短焦点
側から長焦点側への変倍に伴って、前記第2レンズ群は
物体側から像側へ移動し、前記第1レンズ群、前記第3
レンズ群は各々物体側へ凸の軌跡を描くよう移動し、前
記第3レンズ群は物体側の第3aレンズ群と像側の第3
bレンズ群が大きな空気間隔を隔てて配置され、かつ、
以下の条件を満足することにより高変倍でありながら小
型化を実現したものである。
【0007】 −0.3<HF3/f3<0.2 …(1) 0.5<l3/f3<1.5 …(2)0.5<|R 3af /R 3ar |<1.5 …(3) 0.6<|f 2 |/f s <1.2 …(4) ここで、HF3:前記第3レンズ群の最も物体側のレン
ズ面頂点と第3レンズ群前側主点位置との間隔 3 :前記第3レンズ群の焦点距離 3 :前記第3aレンズ群と前記第3bレンズ群の空
気間隔 3af :前記第3aレンズ群の最も物体側のレンズ面の
曲率半径 3ar :前記第3aレンズ群の最も像側のレンズ面の曲
率半径 2 :前記第2レンズ群の焦点距離 s :短焦点端の全系の焦点距離 である。
【0008】
【0009】ここで更に第2レンズ群と第3レンズ群と
の間に絞りを配置し、この絞りおよび第3レンズ群を物
体側へ凸状の軌跡を有して移動させることにより、前記
第1レンズ群の移動量を減らし、変倍時における前記第
1レンズ群と前記絞りとの間隔の増加を小さく抑えるこ
とができるため、前記第1レンズ群における軸外光束の
高さを小さく抑えることができる。よって前記第1レン
ズ群の有効径の更なる小型化が実現できる。
【0010】
【実施例】実施例1 図1は、本発明に関するズームレンズの近軸配置とその
移動軌跡を示す。同図において1は短焦点側から長焦点
側への変倍に伴い物体側へ凸状の軌跡を有して移動する
正の屈折力の第1レンズ群、2は像側へ単調移動する負
の屈折力の第2レンズ群、Sは物体側へ凸状の軌跡で移
動する絞り、3は物体側へ凸状の軌跡で移動する正の屈
折力の第3レンズ群である。本実施例では像面を一定に
保つコンペンセータの役割を第1レンズ群1と第3レン
ズ群3に主に分担させることにより第1レンズ群1の移
動量を少なくし、又、絞りSおよび第3群3を凸状に物
体側へ移動させることにより、変倍時における第1レン
ズ群1と絞りSの間隔の増大を抑え、それにより第1レ
ンズ群1の軸外光束の高さを小さく抑え、第1レンズ群
1の有効径の小型化を実現している。また、第1レンズ
群の移動量の減少および第1レンズ群の有効径の小型化
による第1レンズ群の中心肉厚の減少により全焦点距離
範囲において全長の小型化が実現されている。
【0011】そして前述の条件式(1),(2),
(3),(4)を満足させてレンズ全体の小型化を図り
ながら、高変倍比が得られるズームレンズを提供してい
る。
【0012】次に各条件式の技術的意味について説明す
る。
【0013】条件式(1)は前記第3レンズ群の焦点距
離に対する前記第3レンズ群の物体側の最も物体側のレ
ンズ面頂点と前側主点位置との間隔の比を示したもの
で、この条件式の上限を超えると長焦点端において前記
第2レンズ群と前記第3レンズ群の主点間隔が比較的長
くなってしまいレンズ全長も長くなる傾向となる。一
方、この条件式の下限を超えると前記第3bレンズ群の
負のパワーが強くなる傾向となるため、コマ収差の補正
が困難となり好ましくない。
【0014】条件式(2)は前記第3レンズ群の焦点距
離に対する前記第3aレンズ群と前記第3bレンズ群の
間隔の比を示したもので、この条件式の上限を超えると
バックフォーカスが短くなる傾向となり第3bレンズ群
のレンズ表面に仮にゴミが付着したりするとこのゴミが
撮像面上で目立ち易く好ましくない。又バックフォーカ
ス中にローパスフィルター等の光学部材を配置するため
のスペースを確保することが困難になってくる。一方こ
の条件式の下限を超えると、第3aレンズ群と第3bレ
ンズ群の間隔が小さくなるために軸外収差の補正を十分
に行うことが困難になってくる。
【0015】条件式(3)は前記第3aレンズ群の最も
物体側と最も像側の曲率半径の比を示したもので、この
条件式の上限あるいは下限を超えるとズーミング時にお
ける球面収差の変動補正が困難となり好ましくない。
【0016】条件式(4)は短焦点端の全系の焦点距離
に対する前記第2レンズ群の焦点距離の比を示したもの
で、この条件式の上限を超えると所定のズーム比を得る
ための前記第2レンズ群の移動量が大きくなってしま
い、その結果レンズ全長が長くなり好ましくない。一方
条件式の下限を超えると第2レンズ群の負の屈折力が強
くなり像面湾曲収差の補正が困難となる。
【0017】以上の構成で本発明の目的は達成できる
が、さらに望ましくは、前記第3bレンズ群を物体側か
ら物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像
側へ凸面を向けたメニスカス形状の負レンズの2枚より
構成することが望ましい。この第3bレンズ群をこのよ
うな構成とすることにより諸収差を悪化させることなく
前記第3レンズ群の前側主点位置を物体側へ近づけるこ
とができる。
【0018】また、前記第1レンズ群、前記絞りS、前
記第3レンズ群は各々独立に移動することが望ましい。
上記各レンズ群が各々独立に移動することにより、全変
倍域において前記第3レンズ群に入射する軸外光の高さ
をほぼ一定にすることができるため軸外光の収差の発生
を小さく抑えることができる。
【0019】また前記第1レンズ群および前記第3レン
ズ群の各々のレンズ群中に、それぞれ少なくとも1面の
非球面を使用することが望ましい。前記第1レンズ群に
非球面を用いることによりコマ収差や歪曲収差の補正が
良好に行え、前記第3レンズ群に非球面を用いることに
より主に球面収差の補正が容易に可能となり好ましい。
また非球面の使用によりレンズ枚数の削減が図れ、結果
として全長の小型化とコストダウンが実現できる。
【0020】また前記第1レンズ群および第3レンズ群
中の正レンズの屈折率のうち最大値n1Gmax,n3Gmax
ともに1.6未満とすることが望ましい。上記屈折率が
1.6以上となると像面湾曲収差がオーバーとなる傾向
となり好ましくない。
【0021】更には、画面寸法(イメージ寸法)をIと
するとき 0.6<|f2|/I<1.5…(5) なる条件を満足させるとよい。
【0022】この条件式は、イメージサークルに対する
前記第2レンズ群の焦点距離の比に関する下限値を超え
て負の屈折が強くなりすぎると全系の負のペッツバール
和が負の方向に増大し像面湾曲を良好に補正することが
困難になってくる。
【0023】又、上限値を超えて第2レンズ群の負の屈
折力が弱くなりすぎると所定の変倍比を得るための第2
レンズ群の移動量が増大し、レンズ全長が長くなるので
よくない。
【0024】以下に本発明の数値実施例を示す。
【0025】数値実施例においてRiは物体側より順に
第i番目のレンズ面の曲率半径、Diは物体面より順に
第i番目のレンズ厚又は空気間隔Niとνiは物体側
より第i番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数であ
る。
【0026】非球面を表わす式は次式のとおりである。
【0027】
【外1】 Xは半径Hにおける接平面からの偏移量を表わしてい
る。Rは近軸曲率半径、A,B,C,D,Eは各次数に
おける非球面係数である。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】
【表5】
【0033】
【表6】
【0034】
【表7】
【0035】
【表8】
【0036】本実施例では、第1レンズ群の最大有効径
K1は2.6〜2.7程度の範囲にあり、長焦点端の焦
点距離とは径比で決まる最小の有効径は2.4程度の値
をとり、先の最大有効径K1に近い値をとっている。
又、レンズ全長TL(レンズ前面から焦点面までの距
離)も全変倍域にわったてほぼ長焦点端での焦点距離に
近く変倍比が8倍の高倍率ズ−ムレンズとしてはかなり
の小型化が図られていることがわかる。
【0037】又、特に第2の実施例においては、第1レ
ンズ群と第3レンズ群の全ての正レンズに樹脂(PMM
A)を用い又第3aレンズ群を貼り合せとして小型なう
えに大幅なコストダウンを実現している。
【0038】第1,2,4実施例では非球面を3枚使用
したが第3実施例では2つの非球面を用いて良好な光学
性能を与えている。第4実施例では、第3レンズ群を4
枚という僅かなレンズ枚数から比較的良好な光学性能を
与えている。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、変倍比が
8倍程度の高倍率であるにもかかわらず、第1レンズ群
の口径および全長の小さいかつ収差補正の良好なズーム
レンズを実現できる。また第1レンズ群および第3レン
ズ群の正レンズには屈折率の低い安価なガラスまたは樹
脂が使われているので非常に安価に小型で高性能なズー
ムレンズが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の近軸屈折力の配置を示す図。
【図2】本発明の数値実施例1のレンズ断面図。
【図3】数値実施例1のワイド端における諸収差図。
【図4】数値実施例1の中間ズーム位置における諸収差
図。
【図5】数値実施例1のテレ端における諸収差図。
【図6】本発明の数値実施例2のレンズ断面図。
【図7】数値実施例2のワイド端における諸収差図。
【図8】数値実施例2の中間ズ−ム位置における諸収差
図。
【図9】数値実施例2のテレ端における諸収差図。
【図10】本発明の数値実施例3のレンズ断面図。
【図11】数値実施例3のワイド端における諸収差図。
【図12】数値実施例3の中間ズーム位置における諸収
差図。
【図13】数値実施例3のテレ端における諸収差図。
【図14】本発明の数値実施例4のレンズ断面図。
【図15】数値実施例4のワイド端における諸収差図。
【図16】数値実施例4の中間ズーム位置における諸収
差図。
【図17】数値実施例4のテレ端における諸収差図。
【符号の説明】
1 第1レンズ群 2 第2レンズ群 3 第3レンズ群 S 絞り d d線 g g線 ΔM メリデイオナル像面 ΔS サジタル像面
───────────────────────────────────────────────────── 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 (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力の第1レン
    ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
    ンズ群より構成され、短焦点側から長焦点側への変倍に
    伴って、前記第2レンズ群は物体側から像側へ移動し、
    前記第1レンズ群、前記第3レンズ群は物体側へ凸の軌
    跡を描くよう移動し、前記第3レンズ群は順に物体側の
    第3aレンズ群と像側の第3bレンズ群が大きな空気間
    隔を隔てて配置され、且つ以下の条件を満足することを
    特徴とするズームレンズ。 −0.3<HF3/f3<0.2 0.5<l3/f3<1.50.5<|R 3af /R 3ar |<1.5 0.6<|f 2 |/f s <1.2 ここで、HF3:前記第3レンズ群の最も物体側のレン
    ズ面頂点と第3レンズ群前側主点位置との間隔 3 :前記第3レンズ群の焦点距離 3 :前記第3aレンズ群と前記第3bレンズ群の空
    気間隔 3af :前記第3aレンズ群の最も物体側のレンズ面の
    曲率半径 3ar :前記第3aレンズ群の最も像側のレンズ面の曲
    率半径 2 :前記第2レンズ群の焦点距離 s :短焦点端の全系の焦点距離
  2. 【請求項2】 前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の
    間に絞りを有し、該絞りは短焦点側から長焦点側への変
    倍に際して物体側へ凸の軌跡を描くように移動すること
    を特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
  3. 【請求項3】 前記第3bレンズ群は、物体側から順
    に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと
    像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負レンズの2枚よ
    り構成されることを特徴とする請求項1記載のズームレ
    ンズ。
  4. 【請求項4】 前記第1レンズ群、前記絞り、前記第3
    レンズ群は各々独立に移動することを特徴とする請求項
    1,2記載のズームレンズ。
  5. 【請求項5】 前記第1レンズ群および前記第3レンズ
    群の各レンズ群中に、少なくとも1面の非球面が施され
    ていることを特徴とする請求項1乃至4記載 のズームレ
    ンズ。
  6. 【請求項6】 前記第1レンズ群中の正レンズの屈折率
    の最大値をn 1Gmax 、前記第3レンズ群中の正レンズの
    屈折率の最大値をn 3Gmax とするとき、以下の条件式を
    満足することを特徴とする請求項1乃至5項記載のズー
    ムレンズ。 n1Gmax<1.6 n3Gmax<1.6
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