JP3473161B2

JP3473161B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3473161B2
Application number: JP07370295A
Authority: JP
Inventors: 修一菊地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JPH08271787A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、複数のレンズ群より構
成され、各レンズ群間の距離を可変調節することによ
り、像面を移動させることなく、焦点距離を連続的に変
化させることができるズームレンズに関する。【０００２】【従来の技術】従来、複数のレンズ群より構成され、こ
れらレンズ群のうちの少なくとも一を他のレンズ群に対
し光軸に沿って相対的に移動させることによって、全系
の焦点距離を連続的に可変調整することができるように
構成されたズームレンズが提案されている。このズーム
レンズにおいては、ズーミング（焦点距離を変化させる
こと）によって、焦点位置が変動しないようになされて
いる。【０００３】ところで、ビデオカメラ装置やスチルカメ
ラ装置において使用されるズームレンズにおいては、軽
量化やコストダウンを目的として、プラスチックレンズ
が採用されている。【０００４】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなズームレンズにおいては、ズーム比が８程度と、
充分なズーム比を実現しているとはいえず、また、ガラ
スレンズも依然として多数枚用いられているため、軽量
化やコストダウンも充分なものではない。【０００５】例えば、特開平６−１８０４２４号公報に
記載されているズームレンズにおいては、１１枚のレン
ズ中の５枚にプラスチックレンズが採用され、ズーム比
が７．７となっているが、依然としてガラスレンズの枚
数が多く、ズーム比も充分なものとはいえない。【０００６】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、プラスチックレンズを多用して
軽量化及びコストダウンを図りつつ、１０程度の充分な
ズーム比を有する高変倍比のズームレンズを提供するこ
とを目的とする。【０００７】【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し上記
目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、正
の屈折率を有し像面に対して固定された第１群と、負の
屈折率を有する第２群と、正の屈折率を有し像面に対し
て固定された第３群と、正の屈折率を有する第４群とを
有し、広角端より望遠端に向けてズーミングを行うと
き、少なくとも該第２群が物点側より像面側に向けて移
動され、少なくとも該第４群が変倍に伴う像面の移動を
補正するために移動されるズームレンズであって、上記
第１群は、少なくとも、物点側より順に負レンズ、正レ
ンズを有して構成され、上記第２群は、物点側より順に
負のプラスチックレンズ、負のプラスチックレンズ、正
のプラスチックレンズにより構成され、上記第３群は、
正のプラスチックレンズにより構成され、上記第４群
は、物点側より順に正のプラスチックレンズ、負のプラ
スチックレンズ、正のプラスチックレンズにより構成さ
れ、上記第２群の焦点距離をｆ２、広角端より望遠端に
ズーミングするときの上記第２群の移動量をＭ２、広角
端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の
（１）式及び（２）式が成立していることとなされたも
のである。【０００８】（１）２．５＜｜Ｍ２／ｆ２｜＜３．３（２）１．６＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２【０００９】【作用】プラスチックレンズは、屈折率が低いため、ガ
ラスと同程度の屈折率を得ようとすると、面の曲率半径
を小さくしなければならず、レンズとして構成できなく
なったり、収差発生量が大きくなり補正が困難となった
りする。【００１０】本発明に係るズームレンズでは、正の屈折
率を有し像面に対して固定された第１群と、負の屈折率
を有する第２群と、正の屈折率を有し像面に対して固定
された第３群と、正の屈折率を有する第４群とを有し、
広角端より望遠端に向けてズーミングを行うとき、少な
くとも該第２群が物点側より像面側に向けて移動され、
少なくとも該第４群が変倍に伴う像面の移動を補正する
ために移動されるズームレンズであって、上記第１群
は、少なくとも、物点側より順に負レンズ、正レンズを
有して構成され、上記第２群は、物点側より順に負のプ
ラスチックレンズ、負のプラスチックレンズ、正のプラ
スチックレンズにより構成され、上記第３群は、正のプ
ラスチックレンズにより構成され、上記第４群は、物点
側より順に正のプラスチックレンズ、負のプラスチック
レンズ、正のプラスチックレンズにより構成され、上記
第２群の焦点距離をｆ２、広角端より望遠端にズーミン
グするときの上記第２群の移動量をＭ２、広角端におけ
る全系の焦点距離をｆｗとしたとき、（１）２．５＜｜Ｍ２／ｆ２｜＜３．３（２）１．６＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２が成立していることとしたので、プラスチックレンズを
多用しながらも、１０程度の充分なズーム比を有する高
変倍比のズームレンズとなっている。【００１１】各群の構成は、群内で収差補正を行うため
に必要な構成となっている。特に、上記第４群において
は、ガラスレンズでは負レンズと正レンズとの組合わせ
で収差補正が可能であるが、プラスチックレンズを用い
た場合、負レンズのアッベ数がガラスに比べて大きくな
るため、特に倍率の色収差の補正が困難となる。これを
解決するには、このズームレンズにおける如く、正レン
ズ、負レンズ、正レンズの順に配置するのがよい。この
際、負レンズを両凹レンズとして、強い屈折力を持たせ
ることにより、補正が容易になる。【００１２】上記（１）式は、１０倍程度のズーム比を
得るために必要な条件である。この条件を逸脱すると、
ズーミング（変倍）に伴う像面の移動を補正するための
上記第４群の移動量が極端に大きくなり、１０倍程度の
ズーム比を得ることが困難となる。下限を越えると、望
遠端における上記第２群の倍率の絶対値が大きくなり、
望遠端で上記第４群が像面に極端に近づく。また、上限
を越えると、広角端で上記第４群が像面に極端に近づ
く。【００１３】上記（２）式は、上記第２群の屈折力に関
する条件である。下限を越えると、上記第２群の屈折力
が大きくなり過ぎ、負レンズ、特に、最も物点側の負レ
ンズの像側面の曲率半径が極端に小さくなり、収差補正
が困難になったり、広角時に光束にケラレが生じたりす
る。また、上限を越えると、上記第２群の移動量が大き
くなり、全長が増大し、好ましくない。【００１４】また、プラスチックレンズは、射出成形の
如き成形により作られるため、面形状が非球面であって
も、作成が困難となることがなく、コストアップも殆ど
ない。このため、このズームレンズでは、各群の少なく
とも１面が非球面であることが望ましい。これにより、
低屈折率のプラスチック硝材を用いたことによって発生
する収差を良好に補正することが可能となる。【００１５】さらに、上記第１群、上記第２群及び上記
第４群において、負レンズのアッベ数の平均値をνｎ、
正レンズのアッベ数の平均値をνｐとしたとき、該第１
群及び該第４群においては、以下の（３）式を、該第２
群においては、以下の（４）式を満足することが望まし
い。【００１６】（３）νｐ−νｎ＞２０（４）νｎ−νｐ＞２０この条件の下限を越えると、各群内での色収差の補正が
不十分となり、ズーミング時の倍率の色収差の変動や軸
上色収差の変動が大きくなり、性能が劣化する。【００１７】コストダウンのためには、上記第１群にも
プラスチックレンズを用いることが望ましいが、プラス
チックレンズを該第１群の正レンズに用いた場合、この
レンズは、面の曲率半径が小さくなるため、肉厚が厚く
なり、中心とコバ部での厚さの差が大きくなる。このた
め、このレンズは、成形が困難なレンズとなり、面精
度、内部均一性等が劣化しやすい。これを解決するた
め、以下の（５）式を満足することとするのがよい。【００１８】（５）０．１６＜｜ｆ２／ｆ１｜＜０．２４ここで、ｆ１は、上記第１群の焦点距離である。【００１９】この条件の下限を越えると、上記第２群の
屈折力が強くなりすぎ、この第２群での収差発生量が大
きくなり、性能が劣化する。上限を越えると、上記第２
群の屈折力が弱くなりすぎ、上記第１群の径が大きくな
って、正レンズの成形性等が劣化する。【００２０】ところで、本発明に係るズームレンズの上
記第１群、上記第２群及び上記第４群の負レンズと正レ
ンズとが相対する面においては、互いに発生する高次収
差を打ち消す関係となっている。このため、組み付け時
の面の関係が崩れたときの性能劣化が大きい。これを低
減するためには、これらの面を接合することが望まし
い。この接合により、鏡筒へのレンズの組み付け精度が
緩和される。【００２１】【実施例】以下、本発明の具体的な４個の実施例、すな
わち、実施例１乃至実施例４を表及び図面を用いて示
す。【００２２】各実施例における条件式の数値は、以下の
通りである。【００２３】実施例１においては、上記（１）式につい
て、｜Ｍ２／ｆ２｜＝３．１０１上記（２）式について、｜ｆ２／ｆｗ｜＝１．８６７上記（５）式について、｜ｆ２／ｆ１｜＝０．１８１である。【００２４】実施例２においては、上記（１）式につい
て、｜Ｍ２／ｆ２｜＝３．０８３上記（２）式について、｜ｆ２／ｆｗ｜＝１．７０９上記（５）式について、｜ｆ２／ｆ１｜＝０．１９５である。【００２５】実施例３においては、上記（１）式につい
て、｜Ｍ２／ｆ２｜＝３．０８６上記（２）式について、｜ｆ２／ｆｗ｜＝１．６７４上記（５）式について、｜ｆ２／ｆ１｜＝０．１９１である。【００２６】実施例４においては、上記（１）式につい
て、｜Ｍ２／ｆ２｜＝２．９８８上記（２）式について、｜ｆ２／ｆｗ｜＝１．６７２上記（５）式について、｜ｆ２／ｆ１｜＝０．２０２である。【００２７】【００２８】また、各実施例における各記号について
は、ｒは、面の曲率半径を示し、ｄは、面間隔を示し、
Ｎは、ｄ線の屈折率を示し、νは、アッベ数を示し、ｆ
は、全系の焦点距離を示し、ＦＮＯは、全系のＦナンバ
を示し、ωは、半画角を示している。【００２９】非球面形状は、次の式で定義する。【００３０】Ｘａ＝ｃ・ｙ²／（１＋√（１−ｃ²・
ｙ²））＋Σ（Ａ_2i・ｙ²ⁱ）ここで、Ｘａは、非球面の光軸方向の座標を示し、ｃ
は、近軸曲率（１／ｒ）を示し、Ａ_2iは、第２ｉ次の非
球面係数を示し、ｙは、光軸からの距離を示している。【００３１】実施例１は、以下の表１及び表２により示
される。【００３２】【表１】【００３３】【表２】【００３４】そして、この実施例１におけるズームレン
ズは、図１に示すように、第１群Ｉ、第２群II、第３群
III、及び、第４群IVを有して構成されている。第５群
Ｖは、フィルタ等である。【００３５】このズームレンズの広角端における歪曲収
差量は、図２により示される。【００３６】このズームレンズの広角端における非点収
差量は、図３により示される。【００３７】このズームレンズの広角端における球面収
差量は、図４により示される。【００３８】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る歪曲収差量は、図５により示される。【００３９】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る非点収差量は、図６により示される。【００４０】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る球面収差量は、図７により示される。【００４１】このズームレンズの望遠端における歪曲収
差量は、図８により示される。【００４２】このズームレンズの望遠端における非点収
差量は、図９により示される。【００４３】このズームレンズの望遠端における球面収
差量は、図１０により示される。【００４４】なお、図中において、ｄは、ｄ線を示し、
ｇは、ｇ線を示し、Ｍは、メリディオナル像面を示し、
Ｓは、サジタル像面を示す。【００４５】実施例２は、以下の表３及び表４により示
される。【００４６】【表３】【００４７】【表４】【００４８】そして、この実施例２におけるズームレン
ズは、図１１に示す形状を有する。このズームレンズの
広角端における歪曲収差量は、図１２により示される。【００４９】このズームレンズの広角端における非点収
差量は、図１３により示される。【００５０】このズームレンズの広角端における球面収
差量は、図１４により示される。【００５１】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る歪曲収差量は、図１５により示される。【００５２】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る非点収差量は、図１６により示される。【００５３】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る球面収差量は、図１７により示される。【００５４】このズームレンズの望遠端における歪曲収
差量は、図１８により示される。【００５５】このズームレンズの望遠端における非点収
差量は、図１９により示される。【００５６】このズームレンズの望遠端における球面収
差量は、図２０により示される。【００５７】実施例３は、以下の表５及び表６により示
される。【００５８】【表５】【００５９】【表６】【００６０】そして、この実施例３におけるズームレン
ズは、図２１に示す形状を有する。このズームレンズの
広角端における歪曲収差量は、図２２により示される。【００６１】このズームレンズの広角端における非点収
差量は、図２３により示される。【００６２】このズームレンズの広角端における球面収
差量は、図２４により示される。【００６３】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る歪曲収差量は、図２５により示される。【００６４】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る非点収差量は、図２６により示される。【００６５】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る球面収差量は、図２７により示される。【００６６】このズームレンズの望遠端における歪曲収
差量は、図２８により示される。【００６７】このズームレンズの望遠端における非点収
差量は、図２９により示される。【００６８】このズームレンズの望遠端における球面収
差量は、図３０により示される。【００６９】実施例４は、以下の表７及び表８により示
される。【００７０】【表７】【００７１】【表８】【００７２】そして、この実施例４におけるズームレン
ズは、図３１に示す形状を有する。このズームレンズの
広角端における歪曲収差量は、図３２により示される。【００７３】このズームレンズの広角端における非点収
差量は、図３３により示される。【００７４】このズームレンズの広角端における球面収
差量は、図３４により示される。【００７５】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る歪曲収差量は、図３５により示される。【００７６】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る非点収差量は、図３６により示される。【００７７】このズームレンズの中間の焦点距離におけ
る球面収差量は、図３７により示される。【００７８】このズームレンズの望遠端における歪曲収
差量は、図３８により示される。【００７９】このズームレンズの望遠端における非点収
差量は、図３９により示される。【００８０】このズームレンズの望遠端における球面収
差量は、図４０により示される。【００８１】【００８２】【００８３】【００８４】【００８５】【００８６】【００８７】【００８８】【００８９】【００９０】【００９１】【００９２】【００９３】【発明の効果】上述のように、本発明に係るズームレン
ズは、プラスチックレンズを多用していることにより、
軽量化及びコストダウンが図られつつも、１０程度の充
分なズーム比を有し、結像性能も良好な高変倍比のズー
ムレンズとなっている。【００９４】また、このズームレンズにおいては、前玉
の径が小さく、小型化が可能であり、第１群のプラスチ
ックレンズの加工性もよい。さらに、このズームレンズ
においては、レンズの接合により、組み付け精度が緩和
されている。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明に係るズームレンズの第１の実施例の構
成を示す縦断面図である。【図２】上記ズームレンズの広角端における歪曲収差量
を示すグラフである。【図３】上記ズームレンズの広角端における非点収差量
を示すグラフである。【図４】上記ズームレンズの広角端における球面収差量
を示すグラフである。【図５】上記ズームレンズの中間の焦点距離における歪
曲収差量を示すグラフである。【図６】上記ズームレンズの中間の焦点距離における非
点収差量を示すグラフである。【図７】上記ズームレンズの中間の焦点距離における球
面収差量を示すグラフである。【図８】上記ズームレンズの望遠端における歪曲収差量
を示すグラフである。【図９】上記ズームレンズの望遠端における非点収差量
を示すグラフである。【図１０】上記ズームレンズの望遠端における球面収差
量を示すグラフである。【図１１】本発明に係るズームレンズの第２の実施例の
構成を示す縦断面図である。【図１２】上記ズームレンズの広角端における歪曲収差
量を示すグラフである。【図１３】上記ズームレンズの広角端における非点収差
量を示すグラフである。【図１４】上記ズームレンズの広角端における球面収差
量を示すグラフである。【図１５】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
歪曲収差量を示すグラフである。【図１６】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
非点収差量を示すグラフである。【図１７】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
球面収差量を示すグラフである。【図１８】上記ズームレンズの望遠端における歪曲収差
量を示すグラフである。【図１９】上記ズームレンズの望遠端における非点収差
量を示すグラフである。【図２０】上記ズームレンズの望遠端における球面収差
量を示すグラフである。【図２１】本発明に係るズームレンズの第３の実施例の
構成を示す縦断面図である。【図２２】上記ズームレンズの広角端における歪曲収差
量を示すグラフである。【図２３】上記ズームレンズの広角端における非点収差
量を示すグラフである。【図２４】上記ズームレンズの広角端における球面収差
量を示すグラフである。【図２５】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
歪曲収差量を示すグラフである。【図２６】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
非点収差量を示すグラフである。【図２７】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
球面収差量を示すグラフである。【図２８】上記ズームレンズの望遠端における歪曲収差
量を示すグラフである。【図２９】上記ズームレンズの望遠端における非点収差
量を示すグラフである。【図３０】上記ズームレンズの望遠端における球面収差
量を示すグラフである。【図３１】本発明に係るズームレンズの第４の実施例の
構成を示す縦断面図である。【図３２】上記ズームレンズの広角端における歪曲収差
量を示すグラフである。【図３３】上記ズームレンズの広角端における非点収差
量を示すグラフである。【図３４】上記ズームレンズの広角端における球面収差
量を示すグラフである。【図３５】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
歪曲収差量を示すグラフである。【図３６】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
非点収差量を示すグラフである。【図３７】上記ズームレンズの中間の焦点距離における
球面収差量を示すグラフである。【図３８】上記ズームレンズの望遠端における歪曲収差
量を示すグラフである。【図３９】上記ズームレンズの望遠端における非点収差
量を示すグラフである。【図４０】上記ズームレンズの望遠端における球面収差
量を示すグラフである。【符号の説明】Ｉ第１群 II 第２群 III 第３群 IV 第４群

Claims

(57)【特許請求の範囲】【請求項１】正の屈折率を有し像面に対して固定され
た第１群と、負の屈折率を有する第２群と、正の屈折率
を有し像面に対して固定された第３群と、正の屈折率を
有する第４群とを有し、広角端より望遠端に向けてズー
ミングを行うとき、少なくとも該第２群が物点側より像
面側に向けて移動され、少なくとも該第４群が変倍に伴
う像面の移動を補正するために移動されるズームレンズ
であって、上記第１群は、少なくとも、物点側より順に負レンズ、
正レンズを有して構成され、上記第２群は、物点側より順に負のプラスチックレン
ズ、負のプラスチックレンズ、正のプラスチックレンズ
により構成され、上記第３群は、正のプラスチックレンズにより構成さ
れ、上記第４群は、物点側より順に正のプラスチックレン
ズ、負のプラスチックレンズ、正のプラスチックレンズ
により構成され、上記第２群の焦点距離をｆ２、広角端より望遠端にズー
ミングするときの上記第２群の移動量をＭ２、広角端に
おける全系の焦点距離をｆｗとしたとき、２．５＜｜Ｍ２／ｆ２｜＜３．３かつ、１．６＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２が成立していることとなされたズームレンズ。