JP3330989B2

JP3330989B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3330989B2
Application number: JP34402392A
Authority: JP
Inventors: 孝之伊藤
Original assignee: 旭光学工業株式会社
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JPH06138390A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型のビデオカメ
ラ、電子スチルカメラ等に用いられるズームレンズに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、受光素子としてＣＣＤを備え、１
／２インチ、１／３インチの画面を有する小型のビデオ
カメラ、電子スチルカメラが開発されている。

【０００３】この種のカメラに用いられる撮影レンズ
は、小型でＦナンバーの小さい(明るい)ズームレンズで
ある。

【０００４】従来の小型ズームレンズとしては、負の第
１レンズ群を有するレトロフォーカスタイプの２群ズー
ムレンズが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レトロ
フォーカスタイプの２群ズームレンズは、Ｆナンバーを
１：２程度にすると後群のレンズ径が大きくなると共
に、高次の球面収差が発生する。

【０００６】また、Ｆナンバーの小さいズームレンズと
しては、正の第１レンズ群、バリエータとしての負の第
２レンズ群、コンペンセータとしての負の第３レンズ
群、マスターレンズとしての正の第４レンズ群が配列し
て構成された４群タイプのズームレンズが知られてい
る。

【０００７】しかし、４群タイプのズームレンズは、レ
ンズ系全体が大きく、特に、前側のレンズ径が大きくな
る。

【０００８】さらに、従来の３群構成のズームレンズ
は、第１レンズ群か、あるいは第３レンズ群(マスター
レンズ群)の一部かを光軸方向に移動させてフォーカシ
ングを行なう。しかし、第１レンズ群によりフォーカシ
ングをする場合には、最短撮影距離を短くすると、第１
レンズ群の移動量と径とが大きくなる。また、第３レン
ズ群の一部によりフォーカシングをする場合には、収差
の変動が大きくなる。

【０００９】

【発明の目的】この発明は、広角側でFナンバーが１：
２程度と明るく、３倍程度の倍率の変更比率を有し、バ
ックフォーカスが大きく、かつ、コンパクトなズームレ
ンズを提供することを目的とする。

【００１０】この発明の他の目的は、レンズ径を大きく
することなく最短撮影距離を短くすることができ、しか
も、フォーカシング時の収差変動の少ないズームレンズ
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るズームレ
ンズは、物体側より順に、正の焦点距離を有する第１レ
ンズ群と、負の焦点距離を有する第２レンズ群と、正の
焦点距離を有する第３レンズ群との少なくとも3つのレ
ンズ群が配置され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ
群とを移動させることにより変倍を行い、かつ次の条件
(a)〜(f)を満たす。

【００１２】 (a) 0＜fw/f1＜0.25 (b) -0.9＜fw/f2＜-0.4 (c) 0.3＜fw/f3＜0.8 (d) 0.7＜logz3/logz＜1.0(e) -1＜m2＜0 (f) m3t＜-1＜m3w ただし、 fwは、全系の短焦点側の焦点距離、 fiは、第iレンズ群の焦点距離(i=1,2,3)、 zは、全系の変倍比(z=ft/fw)、 ftは、全系の長焦点側の焦点距離、 z3は、第３レンズ群の変倍比(z3=m3t/m3w)、m2は、第２レンズ群の短焦点側から長焦点側までの横倍
率、 m3tは、第３レンズ群の長焦点側の横倍率、 m3wは、第３レンズ群の短焦点側の横倍率である。

【００１３】

【実施例】以下、このズームレンズの実施例を説明す
る。

【００１４】この発明のズームレンズは、従来のレトロ
フォーカスタイプの2群ズームレンズと4群タイプのズー
ムレンズとの中間的な新しいズーム方式及びフォーカシ
ング方式を採用している。

【００１５】この発明が採用するズーム方式と従来の4
群タイプのズーム方式とを比較する。いずれの方式で
も、第２、第３レンズ群が移動する。しかし、従来の方
式は、第２レンズ群に主に倍率を変更する作用を持た
せ、第３レンズ群に倍率の変更による焦点ズレを補償す
る作用を持たせている。これに対し、この発明の方式
は、第３レンズ群が主としてマスターレンズの役割と倍
率を変更する作用を有し、第２レンズ群が倍率を変更す
る作用を補完すると共に、倍率の変更による焦点ズレを
補償する作用を有する。

【００１６】実施例のズームレンズは、物体側より正の
第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群が
順に配列して構成され、第２レンズ群と第３レンズ群と
を移動させることにより倍率を変更し、かつ、次の条件
(a)〜(d)を満たす。

【００１７】(a) 0＜fw/f1＜0.25 (b) -0.9＜fw/f2＜-0.4 (c) 0.3＜fw/f3＜0.8 (d) 0.7＜logz3/logz＜1.0 ただし、fwは、全系の短焦点側の焦点距離、fiは、第i
レンズ群の焦点距離(i=1,2,3)、zは、全系の倍率の変更
比率(z=ft/fw)、ftは、全系の長焦点側の焦点距離、z3
は、第３レンズ群の倍率の変更比率(z3=m3t/m3w)、m3t
は、第３レンズ群の長焦点側の横倍率、m3wは、第３レ
ンズ群の短焦点側の横倍率である。

【００１８】条件(a)は、第１レンズ群のパワーを規定
する。条件(a)の下限を下回ると、第１レンズ群のパワ
ーが負となるため、後群のレンズ径が増大し、Fナンバ
ー１：２程度の明るいズームレンズが得られない。一
方、上限を越えると、第１レンズ群のパワーが大きくな
り、第２レンズ群の倍率変更作用が増大し、倍率を変更
する時の収差の変動が大きくなる。

【００１９】条件(b)は、第２レンズ群のパワーを規定
する。条件(b)の下限を下回ると、負のパワーが大きく
なり、倍率を変更する時の収差が変動する。一方、上限
を越えるとレンズが大きくなる。

【００２０】条件(c)は第３レンズ群のパワーを規定す
る。条件(c)の下限を下回ると、第３レンズ群のパワー
が小さくなるため、倍率を変更するための第３レンズ群
の移動量が大きくなり、レンズの全長が大きくなる。一
方、条件(c)の上限を越えると、パワーが大きくなり倍
率を変更するときの収差の変動が大きくなる。

【００２１】条件(d)は、第３レンズ群の倍率変更作用
を第２レンズ群のそれより大きくすることを規定する。
条件(d)の下限を下回ると、第２レンズ群の倍率変更作
用が増大し、収差の補正が困難となる。一方、上限を越
えると、第３レンズ群のみが倍率変更作用を有すること
になるので、倍率変更の比率を高くすることができな
い。

【００２２】これらの条件式を同時に満足することによ
り、倍率の変更比率が約3倍でFナンバーが小さく、しか
もコンパクトなズームレンズが得られる。

【００２３】また、よりコンパクトなズームレンズを得
るため、以下の条件(e)、(f)を満たす。

【００２４】(e) -1＜m2＜0 (f) m3t＜-1＜m3w ただし、m2は第２レンズ群の短焦点側から長焦点側まで
の横倍率である。

【００２５】条件(e)、(f)は第２レンズ群、第３レンズ
群の横倍率を規定する。これらの条件を満たすことによ
り、第２レンズ群の倍率変更時の移動方向を中間焦点距
離を境として反転させることができる。また、第３レン
ズ群は焦点距離の増大とほぼ比例して物体側に移動する
こととなるので、よりコンパクトなズームレンズを得る
ことができる。

【００２６】さらに、像面とレンズとの間にビームスプ
リッター等の素子を設けるスペースを確保するために
は、以下の条件(g)を満たすことが好ましい。

【００２７】(g) 1.5＜fBw/fw ただし、fBwは全系の短焦点側の空気換算したバックフ
ォーカス(平行平面板を除く)である。

【００２８】後述する各実施例では、fBwの値は以下の
式で表される。 fBw=d20+d21/n21 ただし、d20は最終レンズから平行平面板までの間隔、d
21、n21は平行平面板の厚さ、及びd線の屈折率である。

【００２９】条件(g)はバックフォーカスを規定する。
この条件を満たすことにより、レンズと像面との間にビ
ームスプリッター等の素子を複数設けるスペースを確保
できる。

【００３０】なお、絞りは、第３レンズ群の前方、ある
いは、第３レンズ群の中に配置される。絞りを第３レン
ズ群の前方に設ける場合には、前側のレンズ径を小さく
することができる。また、絞りを第３レンズ群中に設け
る場合には、光束を絞ったときの撮像面とマスターレン
ズの面とによるゴーストをより有効に防ぐことができ
る。

【００３１】また、フォーカシング機能は、パワーの大
きい第２レンズ群に持たせることが望ましい。これをパ
ワーの小さい第１レンズ群に持たせると、周辺光量が不
足する。

【００３２】このとき、以下の条件(h)を満たすことが
望ましい。

【００３３】(h) 0.0＜logz2/logz＜0.3 ただし、z2は、第２レンズ群の変倍比(z2=m2t/m2w)、m2
tは、第２レンズ群の長焦点側の横倍率、m2wは、第２レ
ンズ群の短焦点側の横倍率である。

【００３４】条件(h)は、第２レンズ群の倍率変更作用
を規定する。この条件を満たすことにより、各焦点距離
におけるフォーカシングのための繰り出し量の差を小さ
くすることができる。

【００３５】例えば、後述する実施例１における最短撮
影距離0.2m(物体から像面までの距離)における繰り出し
量(X)は、焦点距離fがf=6.15のときX=1.14、f=12.0のと
きX=1.51、f=17.5のときX=1.57である。実施例２では、
f=6.15のときX=1.01、f=12.0のときX=1.22、f=17.5のと
きX=1.21である。

【００３６】さらに、実施例３では、最短撮影距離が0.
1mと非常に小さいときでも、X=2.95〜3.06と繰り出し量
の差をわずか約0.1mmに抑えることができる。

【００３７】長いバックフォーカスを確保するために
は、さらに以下の条件(i),(j)を満たすことが望まし
い。

【００３８】(i) 1.0＜dw/ft＜2.0 (j) 2.1＜fBw/fw＜3.5 ただし、dwは、短焦点側の第２レンズ群と第３レンズ群
との群間距離である。

【００３９】条件(i)は、第２、第３レンズ群の間隔を
規定する。この条件の下限を下回る場合には、長いバッ
クフォーカスを確保するためには変倍時の収差の変動が
大きくなる。また、上限を越える場合には、レンズ全長
が長くなると共に、前群のレンズ径が大きくなる。

【００４０】条件(j)は、前述した条件(g)より狭い範囲
でバックフォーカスを規定する。

【００４１】

【実施例１】図１は、実施例１にかかるズームレンズの
レンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表
１、表２に示されている。表中、ＦNO.はFナンバー、ｆ
は焦点距離、ωは半画角、rは曲率半径、dはレンズ厚若
しくは空気間隔、nはd-line(588nm)での屈折率、νはア
ッベ数である。

【００４２】図２、図３、図４は、それぞれ広角端、中
間焦点距離、望遠端における球面収差SA、正弦条件SC、
ｄ線、ｇ線、Ｃ線における球面収差によって示される色
収差、倍率色収差、非点収差(S:サジタル、M:メリディ
オナル)、歪曲収差を示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【実施例２】図５は、実施例２にかかるズームレンズの
レンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表
３、表４に示されている。図６、図７、図８は、それぞ
れ広角端、中間焦点距離、望遠端における諸収差を示
す。

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】

【実施例３】図９は、実施例３にかかるズームレンズの
レンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表
５、表６に示されている。図１０、図１１、図１２は、
それぞれ広角端、中間焦点距離、望遠端における諸収差
を示す。

【００４９】

【表５】

【００５０】

【表６】

【００５１】

【実施例４】図１３は、実施例４にかかるズームレンズ
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表７、表８に示されている。図１４、図１５、図１６
は、それぞれ広角端、中間焦点距離、望遠端における諸
収差を示す。

【００５２】

【表７】

【００５３】

【表８】

【００５４】

【実施例５】図１７は、実施例５にかかるズームレンズ
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表９、表１０に示されている。図１８、図１９、図２０
は、それぞれ広角端、中間焦点距離、望遠端における諸
収差を示す。

【００５５】

【表９】

【００５６】

【表１０】

【００５７】表１１は、前述した各条件式と実施例との
関係を示す。

【００５８】

【表１１】条件式実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 fw/f1 0.104 0.090 0.086 0.094 0.096 fw/f2 -0.62 -0.63 -0.65 -0.59 -0.58 fw/f3 0.43 0.47 0.45 0.40 0.45 logz3/logz 0.79 0.88 0.88 0.76 0.765 m2 -0.22〜 -0.18〜 -0.17〜 -0.21〜 -0.22〜 -0.28 -0.21 -0.20 -0.27 -0.29 m3w -0.47 -0.49 -0.50 -0.45 -0.43 m3t -1.07 -1.24 -1.25 -1.00 -0.98 fBw 12.83 12.75 12.85 16.36 16.23 fBw/fw 2.09 2.07 2.09 2.64 2.25 logz2/logz 0.21 0.12 0.12 0.24 0.235dw/ft 1.17 0.97 1.12 1.33 1.16

【００５９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の構成
によれば、３群構成でありながら広角側でFナンバーが
１：２程度と明るく、かつ３倍程度の変倍比を有し、小
型のビデオカメラあるいは電子スチルカメラに好適なコ
ンパクトで高性能なズームレンズを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１にかかるズームレンズの広角端での
レンズ系構成図である。

【図２】実施例１にかかるズームレンズの広角端での
諸収差図である。

【図３】実施例１にかかるズームレンズの中間焦点距
離での諸収差図である。

【図４】実施例１にかかるズームレンズの望遠端での
諸収差図である。

【図５】実施例２にかかるズームレンズの広角端での
レンズ系構成図である。

【図６】実施例２にかかるズームレンズの広角端での
諸収差図である。

【図７】実施例２にかかるズームレンズの中間焦点距
離での諸収差図である。

【図８】実施例２にかかるズームレンズの望遠端での
諸収差図である。

【図９】実施例３にかかるズームレンズの広角端での
レンズ系構成図である。

【図１０】実施例３にかかるズームレンズの広角端で
の諸収差図である。

【図１１】実施例３にかかるズームレンズの中間焦点
距離での諸収差図である。

【図１２】実施例３にかかるズームレンズの望遠端で
の諸収差図である。

【図１３】実施例４にかかるズームレンズの広角端で
のレンズ系構成図である。

【図１４】実施例４にかかるズームレンズの広角端で
の諸収差図である。

【図１５】実施例４にかかるズームレンズの中間焦点
距離での諸収差図である。

【図１６】実施例４にかかるズームレンズの望遠端で
の諸収差図である。

【図１７】実施例５にかかるズームレンズの広角端で
のレンズ系構成図である。

【図１８】実施例５にかかるズームレンズの広角端で
の諸収差図である。

【図１９】実施例５にかかるズームレンズの中間焦点
距離での諸収差図である。

【図２０】実施例５にかかるズームレンズの望遠端で
の諸収差図である。

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−201614（ＪＰ，Ａ) 特開平２−173714（ＪＰ，Ａ) 特開平３−87803（ＪＰ，Ａ) 特開平３−89309（ＪＰ，Ａ) 特開平４−56816（ＪＰ，Ａ) 特開平１−285911（ＪＰ，Ａ) 特開平５−303034（ＪＰ，Ａ) 特開平５−107475（ＪＰ，Ａ) 特開平５−60975（ＪＰ，Ａ) 特開平５−19163（ＪＰ，Ａ) 特開平４−281419（ＪＰ，Ａ) 特開平４−95911（ＪＰ，Ａ) 特開平４−83214（ＪＰ，Ａ) 特開平４−25813（ＪＰ，Ａ) 特開平３−293309（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−68244（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−40220（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−214328（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−167918（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−70217（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−74519（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−74520（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−79716（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−79718（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−90928（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−68244（ＪＰ，Ａ) 特開平２−291515（ＪＰ，Ａ) 特公昭39−29045（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭39−30333（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に、正の焦点距離を有する第
１レンズ群と、負の焦点距離を有する第２レンズ群と、
正の焦点距離を有する第３レンズ群との少なくとも3つ
のレンズ群が配置され、前記第２レンズ群と前記第３レ
ンズ群とを移動させることにより変倍を行い、かつ次の
条件(a)〜(f)を満たすことを特徴とするズームレンズ。 (a) 0＜fw/f1＜0.25 (b) -0.9＜fw/f2＜-0.4 (c) 0.3＜fw/f3＜0.8 (d) 0.7＜logz3/logz＜1.0(e) -1＜m2＜0 (f) m3t＜-1＜m3w ただし、 fwは、全系の短焦点側の焦点距離、 fiは、第iレンズ群の焦点距離(i=1,2,3)、 zは、全系の変倍比(z=ft/fw)、 ftは、全系の長焦点側の焦点距離、 z3は、第３レンズ群の変倍比(z3=m3t/m3w)、m2は、第２レンズ群の短焦点側から長焦点側までの横倍
率、 m3tは、第３レンズ群の長焦点側の横倍率、 m3wは、第３レンズ群の短焦点側の横倍率である。
【請求項２】次の条件(g)を満たすことを特徴とする請
求項１に記載のズームレンズ。 (g) 1.5＜fBw/fw ただし、 fBwは、全系の短焦点側の空気換算したバックフォーカ
ス(平行平面板を除く)である。
【請求項３】前記第１レンズ群はズーミングの間固定さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のズームレン
ズ。
【請求項４】前記第３レンズ群よりも物体側に絞りを設
け、該絞りはズーミングの間前記第３レンズ群と一体に
移動されることを特徴とする請求項１に記載のズームレ
ンズ。
【請求項５】前記第３レンズ群は物体側より順に、正の
第３aレンズ群と、正の第３bレンズ群とが配置され、前
記第３aレンズ群よりも物体側から遠くに絞りを設け、
該絞りはズーミングの間前記第３レンズ群と一体に移動
されることを特徴とする請求項１に記載のズームレン
ズ。
【請求項６】以下の条件(h)を満たすことを特徴とする
請求項１に記載のズームレンズ。 (h) 0.0＜logz2/logz＜0.3 ただし、 z2は、第２レンズ群の変倍比(z2=m2t/m2w)、 m2tは、第２レンズ群の長焦点側の横倍率、 m2wは、第２レンズ群の短焦点側の横倍率である。
【請求項７】以下の条件(i),(j)を満たすことを特徴と
する請求項１に記載のズームレンズ。 (i) 1.0＜dw/ft＜2.0 (j) 2.1＜fBw/fw＜3.5 ただし、 fwは、短焦点側の全系の焦点距離、 dwは、短焦点側の第２レンズ群と第３レンズ群との群間
距離、 ftは、長焦点側の全系の焦点距離、 fBwは、短焦点側の空気に換算したときのバックフォー
カス(ただし、平行平面板は除く)である。