JP3519815B2 - バックフォーカスの長いズームレンズ - Google Patents
バックフォーカスの長いズームレンズInfo
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Description
等を用いた電子カメラ特に近年の高精細画像を取込む用
途に適している画素数の多い撮像素子を用いた電子カメ
ラに最適な高い光学性能を有し、バックフォーカスの長
いズームレンズに関するものである。
撮像管や固体撮像素子を用いて光学像を電子信号に変換
するために、これに用いる撮像レンズとしては明るいレ
ンズ系が必要になる。又レンズ系と撮像素子との間に、
ローパスフィルターや赤外線カットフィルターなどの光
学部材や、RGB三原色それぞれの画像をそれぞれの撮
像素子で受光するいわゆる多板式電子カメラのように、
それぞれの撮像素子に光束を導く、いわゆる色分解プリ
ズム等の光学素子を配置する必要が生じ、焦点距離に比
較して大きなバックフォーカスが必要になる。
撮影する用途が多く、撮影レンズとして高変倍率のズー
ムレンズを用いるのが一般的である。
範囲の大きさに比べて画素数の非常に多い固体撮像素子
が開発され、例えばハイビジョン映像のように高精細な
画像を得ることが可能になった。そのために、撮像レン
ズも、この撮像素子の性能を十分に引き出し得るような
極めて高い光学性能を有するズームレンズが必要になっ
て来た。又、固体撮像素子が小型になり、例えば固体撮
像素子の各画素の大きさが小さくなる程、高い解像力が
必要になり、撮像レンズ系に対する光学性能の要求はま
すます高くなって来ている。
して、特開昭62−153913号や特開平1−126
614号、特開平6−56453号の各公報に記載され
ている従来例が知られている。
化を目的とするズームレンズとして、物体側から順に、
正の屈折力を持つ第1レンズ群と、負の屈折力を持つ第
2レンズ群と、負の屈折力を持つ第3レンズ群と、正の
屈折力を持つ第4レンズ群とよりなる4群ズームレンズ
や、物体側から順に、正の屈折力を持つ第1レンズ群
と、負の屈折力を持つ第2レンズ群と、正の屈折力を持
つ第3レンズ群と、正の屈折力を持つ第4レンズ群から
なる4群ズームレンズが知られている。これらタイプの
4群ズームレンズは、群構成が簡単であって小型化に適
しているが、高い光学性能のレンズ系を得ることは困難
であって、ハイビジョン映像のように高精細な画像を得
ることを目的とするズームレンズとしては不適当であ
る。このような高精細な画像を得ることを目的とするズ
ームレンズの従来例としては、特開平6−175022
号等が知られているのみである。
を得るためには、光線をできるだけ少しづつ多くの回数
屈折させて結像させることにより、各屈折面での収差の
発生量が少なくなるようにすることが考えられるが、こ
の場合、必然的に多くの枚数のレンズが必要になり、そ
の結果、レンズ系が大型になる欠点があった。
ため、ズーミングに伴う収差変動が生ずる。そのため、
理想的には、各レンズ群において、収差が良好に補正さ
れていれば、ズーミングの際の収差変動は生じないが、
広角端から望遠端にかけて、レンズ系中の光線の通り方
は、必ずしも一定ではないため、若干の収差が残存す
る。ズームレンズにおいて、高い光学性能を達成しよう
とすると、この残存収差による収差変動を無視すること
が出来ない。したがって、ズームレンズにおいては、構
成するレンズ枚数を増やして広角端から望遠端にかけて
レンズ群を複雑な移動をさせて、収差変動を補正するよ
うにするために、レンズ系が大型化する。
取込むカメラが一般化し、多くの分野で利用されるよう
になり、様々な条件化で利用する必要性から撮影カメラ
やレンズ系を小型化する要求が強くなっている。
62−153913号、特開平1−126614号、特
開平6−56453号公報等に記載されているズームレ
ンズは、高精細な画像を取込むために、高い光学性能を
達成したレンズ系である。しかし、例えば特開平1−1
26614号公報に記載されているズームレンズは、二
つのコンペンセータを設け、五つのレンズ群より構成さ
れるズームレンズで、群構成が複雑である。また特開平
6−175022号公報に記載されているズームレンズ
は、4群ズームレンズで、少ない群構成で高い光学性能
を有するレンズ系であるが、色分解プリズム等の光学素
子を配置するためにはバックフォーカスが十分長く確保
されているとはいえず、多くのタイプのカメラに利用し
得る撮像レンズとしては不十分である。
管や固体撮像素子等を用いた電子カメラ、特に近年の高
精細画像を取組む用途に適した画素数の多い撮像素子を
用いた電子カメラに最適な高い光学性能を有し、又各種
フィルター類等の光学素子をレンズ系と撮像素子との間
に挿入するのに十分なバックフォーカスを有する小型な
ズームレンズを提供するものである。
は、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングの際
に固定の第1レンズ群と、負の屈折力を持ちズーミング
に際して光軸に沿って単調に移動する第2レンズ群と、
正又は負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿っ
て前後に移動する第3レンズ群と、正の屈折力を持ちズ
ーミングに際して光軸に沿って前後に移動する第4レン
ズ群とからなり、第3レンズ群が物体側から順に、正の
屈折力の第1レンズ成分と両凹形状の負レンズと両凸又
は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとを
順に接合した全体として負の屈折力を持つ第2レンズ成
分とにて構成されている。
ズとしては、前述のように、物体側より順に、ズーミン
グに際して固定の正の第1レンズ群と、負のバリエータ
ーの第2レンズ群と、負のコンペンセーターの第3レン
ズ群と、ズーミングの際に固定の正のリレー群の第4レ
ンズ群とよりなる4群ズームレンズ又は物体側より順
に、ズーミングに際して固定の正の第1レンズ群と、負
のバリエーターの第2レンズ群と、ズーミングに際し固
定の正の第3レンズ群と、コンペンセーターの役割を持
つ正の第4レンズ群とからなる4群ズームレンズが知ら
れている。
物体側から順に、負,正のいわゆるレトロフォーカスタ
イプにすることが望ましく、しかも負、正共にパワーを
強くすることが好ましい。
うち、バックフォーカスを大にするためには、前者のタ
イプが望ましい。つまり後者のタイプのズームレンズ
は、負の第2レンズ群のパワーを強くする以外にはバッ
クフォーカスを大にすることが出来ず、収差が劣化す
る。一方前者のタイプの4群ズームレンズでは、第2レ
ンズ群のほかコンペンセーターの第3レンズ群が負の屈
折力であるため、負のパワーをこれら二つのレンズ群に
分散できるので、収差を悪化させずにバックフォーカス
を確保出来るため有利である。しかし前者のタイプの4
群ズームレンズは、リレー群が固定であるために、リレ
ー群で発生する収差変動を十分補正するためには、広角
端から望遠端にかけて、リレー群を通過する光束の変化
をなくさなければならず、そのためには、第1レンズ群
乃至第3レンズ群の負担が大きくなるか、或いはリレー
群を構成するレンズ枚数を増やしてのリレー群での極め
て高度な収差補正が必要になり、いずれの場合もレンズ
系が大型になり好ましくない。
に、ズーミングに際して固定の正の第1レンズ群と、負
の第2レンズ群と、正又は負の第3レンズ群と、正の第
4レンズ群とにて構成し、変倍機能を主として第2レン
ズ群と第4レンズ群とに又コンペンセーター機能を第3
レンズ群と第4レンズ群とに分担させた構成にしてい
る。ここで本発明のズームレンズにおける各レンズ群の
移動方法を詳細に説明する。第1レンズ群は、ズーミン
グに際して固定である。又第2レンズ群は、広角端から
望遠端へかけてのズーミングに際して、物体側から像側
へ単調に移動する。更に第3レンズ群と第4レンズ群
は、ともに広角端から望遠端へのズーミングに際して像
側から物体側へ移動した後に逆に物体側から像側へ移動
するようにした。このようにすることにより、第2レン
ズ群を比較的小さな負のパワーとして収差の発生を抑制
しつつ大きな変倍比、大きなバックフォーカスを確保す
るようにした。
レンズ系の重心が前に偏り、撮影時のカメラの保持の点
等から好ましくない。これをさけるためには、入射瞳位
置を出来るだけ物体側へ寄せることが望ましい。また電
子撮像素子へは、光線が出来る限り垂直に入射すること
が望ましい。そのため、射出瞳位置は、出来る限り遠く
に位置することが望ましい。しがたって、本発明のズー
ムレンズにおいては、絞りを第2レンズ群と第3レンズ
群の間、もしくは第3レンズ群と第4レンズ群との間に
位置せしめることが望ましい。
ズ系と撮像素子との間に配置する場合、軸上物点から出
た光束は、収束光束としてこの光学素子に入射する。そ
のため光学素子にて正の軸上色収差が発生する。この色
収差は、レンズ系のFナンバーが小さい程又光学素子の
厚さが厚い程大になる。特にこの色収差は、ハイビジョ
ン等の高精細な画像を取込む用途の撮影レンズの場合無
視出来ない程度に大きくなる。
来る限り遠くに位置する必要があり、前記の光学素子に
より発生する倍率の色収差は十分小である。
との全体の色収差を十分良好に補正するためには、光学
素子にて発生する正の軸上色収差を打ち消すための負の
軸上色収差をレンズ系において発生させると共に、レン
ズ系の倍率の色収差を十分に補正する必要がある。
主として変倍作用を有し比較的強い負のパワーを有する
ため、通常正の軸上色収差と負の倍率の色収差が発生す
る。そのためこの第2レンズ群にて負の軸上色収差を発
生させるためには、このレンズ群を極めて複雑な構成に
しなければならず、好ましくない。また第1レンズ群
は、広角端から望遠端へかけての光線高の変動が最も大
きく、第1レンズ群での残存収差が大きいとズーミング
に際しての収差変動を補正することが出来なくなる。そ
のため、第1レンズ群は、諸収差を十分補正しておかな
ければならず、前記の光学素子で発生する正の軸上色収
差を打消すだけの負の軸上色収差を発生させることは好
ましくない。又、前述のように絞りを第2レンズ群と第
3レンズ群あるいは第3レンズ群と第4レンズ群の間に
配置した場合、第4レンズ群にて負の軸上色収差を発生
させると同時に負の倍率の色収差が発生する。この場
合、特に広角端において第2レンズ群と第4レンズ群と
で発生する負の倍率の色収差が大になる。これを補正す
るためには、第3レンズ群にて正の倍率の色収差を発生
させなければならないが、第3レンズ群は軸外主光線高
が低いため、前記の負の倍率の色収差を打消すだけの正
の倍率の色収差を発生させることは困難である。
光線高が低く、軸上色収差が発生するようにしても倍率
の色収差の発生は比較的小さく抑えることが出来、又、
他のレンズ群にて補正することが可能である。したがっ
て、第3レンズ群にて、前記のレンズ系と撮像素子との
間に配置された光学素子で発生する正の軸上色収差を打
ち消すだけの負の軸上色収差を発生させることが出来
る。
上色収差を補正するためには、ズームレンズ中の第3レ
ンズ群にて負の軸上色収差を発生させることが好まし
い。
生させるためには、第3レンズ群を正のパワーにすれば
よい。しかし第3レンズ群を大きな正のパワーにする
と、レンズ系のバックフォーカスを確保することが困難
になる。したがって、この第3レンズ群を全体として負
のパワー又は弱い正のパワーとし、しかも負の軸上色収
差が発生するようにする必要がある。
収差の補正も考慮して、第3レンズ群を前記の通り、物
体側から順に、正レンズ成分の第1レンズ成分と、負レ
ンズ成分の第2レンズ成分とにて構成し、そのうちの第
2レンズ成分を両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レ
ンズとの接合レンズにて構成した。これによって、第3
レンズ群を第1レンズ成分、第2レンズ成分のパワーを
弱くしながら負の軸上色収差を発生するようにした。
ンズ成分と正のレンズ成分の順に配置すると、正のレン
ズ成分での軸上光線高が高くなり球面収差の発生が大に
なり好ましくない。したがって、本発明のズームレンズ
では、第3レンズ群を物体側より順に、正の第1レンズ
成分と負の第2レンズ成分にて構成した。また、両レン
ズ成分を単レンズにて構成すると、第3レンズ群全体と
して負の軸上色収差を発生させるためには、正のパワー
が強くなり好ましくない。又負の第2レンズ成分を物体
側から正レンズと負レンズの順に接合すると、適切な負
の軸上色収差を発生させた時に各屈折面で発生する諸収
差が大になり、又高次の収差が発生するので好ましくな
い。
るためには、第3レンズ群の第2レンズ成分の接合面を
正のパワーにし、この接合面にて負の軸上色収差が発生
するようにすることが好ましい。そのためには、前記第
2レンズ成分の負レンズを低屈折率低分散、正レンズを
高屈折率高分散とすればよい。つまり下記条件(1),
(2)を満足すればよい。
成分の負レンズおよび正レンズの屈折率、ν32n ,ν
32p は夫々第3レンズ群第2レンズ成分の負レンズおよ
び正レンズのアッベ数である。
いといずれもレンズ系の正の軸上色収差を十分良好に補
正し得なくなり好ましくない。
レンズ群は負のパワーもしくは弱い正のパワーを持つよ
うにして、レンズ系のバックフォーカスを確保するよう
にしている。この第3レンズ群のパワーが下記条件
(3)の範囲内になるようにすれば一層好ましい。
第3レンズ群の焦点距離である。
第3レンズ群の正のパワーが強くなりすぎて、バックフ
ォーカスを確保することが困難になる。また下限の−
0.30を越えると第3レンズ群の負のパワーが強くな
りすぎて第2レンズ群との負のパワーの配分から第2レ
ンズ群の負のパワーが小さくなりすぎてレンズの全長が
大になる。
な収差補正を実現するためには、第4レンズ群を物体側
から順に、全体として正の屈折力を有する第41レンズ
群と、全体として正の屈折力を有する第42レンズ群と
より構成し、第41レンズ群を少なくとも1枚の物体側
に凹面を向けた正のメニスカスレンズと少なくとも1枚
の物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ又は負の
屈折力の強い方の面を物体側に向けた両凹レンズとを含
み、第42レンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと少
なくとも1枚の負レンズを含み、下記条件(4),
(5)を満足することが望ましい。
群および第42レンズ群の焦点距離である。
3レンズ群と第4レンズ群の間に配置した場合、第3レ
ンズ群にて負の軸上色収差を発生させると、正の倍率の
色収差が発生し第2レンズ群で発生する負の倍率の色収
差を補正する作用が生ずる。しかし、この場合、レンズ
系と撮像素子との間に配置したプリズム等の光学素子で
発生する正の軸上色収差を第3レンズ群にて補正しよう
とすると正の倍率の色収差が大になりすぎて補正過剰に
なってしまう。そのため、第4レンズ群で比較的小さな
負の軸上色収差と負の倍率の色収差を発生させて、第3
レンズ群と第4レンズ群の両方で前記の光学素子で発生
する正の軸上色収差を補正することが好ましい。そのた
めには、第4レンズ群では、正のレンズ群としてのパワ
ーの大きさに比較して小さい負の軸上色収差と負の倍率
の色収差とを発生させることが必要である。
を第2レンズ群と第3レンズ群との間に配置した場合、
第3レンズ群では、負の軸上色収差と負の倍率色収差と
が発生する。第3レンズ群を構成する各レンズのパワー
配置によって色収差の大きさを制御することが可能であ
るが、この第3レンズ群で発生する倍率の色収差が比較
的大きくなった場合、第4レンズ群で正の倍率の色収差
を発生させる必要が生ずる。また、第3レンズ群にて発
生する倍率の色収差を十分小さく補正できたとすると、
第4レンズ群においても倍率の色収差を十分小さく補正
しなければならない。したがって、第4レンズ群で正の
軸上色収差と正の倍率の色収差を発生させるか、又は正
のレンズ群のパワーに比較して小さな負の軸上色収差と
負の倍率の色収差を発生させることが必要になる。
置して正の軸上色収差と正の倍率の色収差を発生させ、
正レンズで発生する色収差を補正もしくは過剰補正する
ことが必要になるが、第4レンズ群内の像側の領域では
軸外主光線の光線高が高いため、倍率の色収差の発生が
極めて大きくなるため強い負のパワーを配置するのは好
ましくない。しかし、第4レンズ群内の物体側の領域で
は、軸外光線高が低いため倍率の色収差を十分補正する
ことが困難である。そのため、第4レンズ群を物体側か
ら順に正の第41レンズ群と正の第42レンズ群とにて
構成し、第41レンズ群と第42レンズ群に分散して負
のパワーを配置するのがよい。この場合、第41レンズ
群には発散光束が入射するため諸収差の悪化を防止する
ためには、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ
と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズまたは
負の屈折力の強い面を物体側へ向けた両凹レンズを含む
ことが望ましい。
つの正のパワーに分割する際のパワー配分を規定するも
のである。
の第41レンズ群のパワーが小さくなり、第4レンズ群
の第42レンズ群のパワーが大きくなるため、バックフ
ォーカスを確保するためには望ましいが、第4レンズ群
の第42レンズ群に正のパワーが集まりすぎるためにペ
ッツバール和が悪化し、特に広角端でのメリディオナル
像面の変動が大きく、また特にg線の球面収差が補正困
難になる。また上限を越えると、第4レンズ群の第41
レンズ群のパワーが大きく、第4レンズ群の第42レン
ズ群のパワーが小さくなるため、バックフォーカスを確
保することが困難である。また、第4レンズ群の第41
レンズ群のパワーが大になるとこの第41レンズ群を構
成する負レンズのパワーが小になり、第4レンズ群で発
生する負の軸上色収差、倍率の色収差が大になり補正が
困難になる。 条件(5)において、fw /f42が下限
の0.10を越えて小さな値になると、第4レンズ群の
第42レンズ群のパワーが小さくなり、そのため結像に
必要な正のパワーを第4レンズ群の第41レンズ群にて
確保しなければならなくなり、諸収差特にペッツバール
和が悪化し、又第4レンズ群の第42レンズ群中の負の
パワーを小さくしなければならずレンズ系が大型化する
と共に歪曲収差の補正が困難になる。又fw /f42が条
件(5)の上限の0.50を越えて大きな値になると、
第4レンズ群の第42レンズ群のパワーが大になり、第
4レンズ群の第41レンズ群が弱い正のパワーかあるい
は負のパワーになる。この場合、バックフォーカスの確
保には有利であるが、第42レンズ群に正のパワーが集
まりすぎることになり、ペッツバール和が悪化し特に広
角端でのメリディオナル像面の変動が大になり、また、
特にg線の球面収差が大になり補正が困難になる。
パワーと負のパワーの配分に関して以下の条件を満足す
ることが望ましい。
ンズの焦点距離である。
レンズ群の負のパワーの総和を規定するもので、下限の
−0.40を越えると第4レンズ群の第41レンズ群の
正のパワーが小さくなり、その分第3レンズ群で確保す
る必要がある。そのために特に基準波長以外での球面収
差のバランスが崩れ、長波長域では正の球面収差が又短
波長域では負の球面収差が大きくなる。また上限0.0
3を越えると、第4レンズ群内の負のパワーが小さくな
るためバックフォーカスの確保が困難になり、また第4
レンズ群で発生する軸上色収差、倍率の色収差が負の方
向へ移動するために、特に広角端での第2レンズ群で発
生する負の倍率の色収差を補正することが困難である。
て、諸収差を悪化させずに効果的に正の軸上色収差を発
生させるためには、第4レンズ群の第41レンズ群を、
物体側から順に、正,負の構成にするのが望ましい。具
体的には、この第4レンズ群の第41レンズ群は、物体
側から順に、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレン
ズと、少なくとも1枚の正レンズからなる第1レンズ成
分と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの第
2レンズ成分とにて構成すればよい。
収差が比較的大きいと、第4レンズ群で大きな正の軸上
色収差と倍率の色収差を発生させねばならず、第4レン
ズ群を上記のような構成にした場合、第41レンズ群の
第2レンズ成分に強いパワーの負レンズが必要になり、
他の諸収差の悪化をまねく。そのため、第4レンズ群の
第41レンズ群を物体側より順に、負正負の構成にし、
負のパワーを分散させれば、バックフォーカスの確保に
有利であり、また諸収差を悪化させずに正の軸上色収差
と倍率の色収差とを発生させることが出来る。
群は、物体側から順に、少なくとも1枚の物体側に凹面
を向けた負レンズからなる第1レンズ成分と、像側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズまたは正の屈折力の強
い面を像側に向けた両凸形状の正レンズを少なくとも1
枚含み正レンズからなる第2レンズ成分と、物体側に凹
面を向けた負のメニスカスレンズからなる第3レンズ成
分とにて構成することが望ましい。
さらに良好に補正するためには、下記条件(7),
(8)を満足することが望ましい。
焦点距離である。
5を越えて小さくなると、第1レンズ群で十分に光束を
集束光束に変えることが出来ず、そのため第2レンズ群
のパワーを弱くしないと第3レンズ群以降での収差発生
量が大になり好ましくない。これをさけるため第2レン
ズ群のパワーを弱くすると、レンズ系を大きな変倍比に
するためには、第2レンズ群の移動量が大になり、レン
ズ系が大型化する。これを避けるために第4レンズ群の
パワーを大にして大きな変倍比を確保しようとすると、
第4レンズ群で発生する色収差を補正することが困難に
なる。また、fw /f1 が条件(7)の上限値の0.1
5を越えて大きな値になると、第1レンズ群のパワーが
強くなりすぎて、第2レンズ群のパワーを強くしないと
バックフォーカスを確保出来なくなる。このように第2
レンズ群のパワーを強くするとペッツバール和が補正過
剰となり、又特に広角端での倍率の色収差が大になり、
ズーミングの際の変動が大になる。
70を越えて小さくなると、第2レンズ群の負のパワー
が大きくなりすぎてペッツバール和が補正過剰になり、
又特に広角端での倍率の色収差が大になり、ズーミング
に際しての変動が大になる。又fw /f2 が条件(8)
の上限値の−0.30より大になると、第2レンズ群の
パワーが小さくなりすぎて大きな変倍比のレンズ系にす
るためには、レンズ系が大型化するか、又は第4レンズ
群のパワーを強くしてレンズ系の変倍比を大にしようと
すると第4レンズ群で発生する色収差が大になり補正で
きなくなる。
差の補正バランスを向上させ、更に高性能な光学系を達
成するためには、以下の諸条件のいずれかを単独で、又
は任意の組合わせとして満足することが望ましい。
各々を単独でまたは任意の組合わせとして次に示す限定
した範囲とすることにより、特に第3レンズ群と第4レ
ンズ群の第41レンズ群、第42レンズ群での収差補正
のバランスを良くすることが出来る。
10
1 ,d2 ,・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n
1 ,n2 ,・・・ は各レンズのe線の屈折率、ν1 ,ν
2 ,・・・ は各レンズのd線のアッベ数である。
レンズ構成で、物体側から順に、正の屈折力の第1レン
ズ群G1 と負の屈折力の第2レンズ群G2 と、絞りS
と、負の屈折力の第3レンズ群G3 と、正の屈折力の第
4レンズ群G4 とからなり、レンズ系と撮像素子との間
に色分解プリズムや各種フィルター等の光学素子を表わ
すガラスブロックを配置してある。
側から順に、凸面を物体側に向けた負のメニスカスレン
ズと物体側に正の屈折力が強い方の面を向けた正レンズ
とを貼合わせた接合レンズと、凸面を物体側に向けた正
のメニスカスレンズ2枚とからなり、第2レンズ群G2
が、物体側から順に、凸面を物体側に向けた負のメニス
カスレンズと、両凹レンズと凸面を物体側に向けた正の
メニスカスレンズとの接合レンズと、物体側に負の屈折
力が強い方の面を向けた負レンズとからなり、第3レン
ズ群G3 が、物体側から順に、両凸レンズよりなる正の
屈折力の第1レンズ成分と両凹レンズと物体側に正の屈
折力が強い方の面を向けた正レンズとを貼合わせた接合
レンズよりなる負の屈折力の第2レンズ成分とよりな
り、第4レンズ群G4 が、物体側から順に、正の屈折力
の第41レンズ群G41 と正の屈折力の第42レンズ群
G42からなっていて、第41レンズ群G41は物体から順
に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズ
と、凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズと、像
側に正の屈折力の強い方の面を向けた正レンズと、凹面
を物体側に向けた正のメニスカスレンズからなり、第4
2レンズ群G42は、物体側から順に、像側に正の屈折力
の強い方の面を向けた正レンズと、物体側に正の屈折力
の強い方の面を向けた正レンズと、凸面を物体側に向け
た負のメニスカスレンズと物体側に正の屈折力の強い方
の面を向けた正レンズとを貼り合わせた接合レンズとに
て構成されている。
ングに際して固定である。又第2レンズ群G2 は、広角
端から望遠端へのズーミングに際して物体側から像側へ
単調に移動する。更に第3レンズ群G3 は広角端から望
遠端へのズーミングに際して像側から物体側へ移動して
中間焦点距離を過ぎた後に極値点を持ち、その後に像側
へ移動する。又第4レンズ群G4 は第3レンズ群G3 と
同様の動きをするが第3レンズ群G3 よりも望遠側にて
極値点をとる。
第2レンズ群G2 にて約4.6倍、第4レンズ群G4 に
て約1.7倍の変倍比を分担しているため、第2レンズ
群G2 が比較的弱い屈折力であるにもかかわらず大きな
変倍比であり、又長いバックフォーカスを持ち、しかも
極めて高い光学性能を有している。
学素子で発生するe線に対するC線とF線の色収差は、
下記の表の通りである。
3レンズ群G3 が負の屈折力を持つにも拘らず、色収差
が大きく負に発生するようにし、逆に第4レンズ群G4
が正の屈折力を持つにもかかわらず正の色収差を発生す
るように構成されていることがわかる。又、前記の表か
らわかるように、第3レンズ群G3 は、軸上色収差に比
較して倍率の色収差の発生が少なく、一方第4レンズ群
G4 は、第3レンズ群G3 よりも軸上色収差の発生量が
小さいにもかかわらず、倍率の色収差は大きく発生して
おり、これらのバランスによって広角端から望遠端にい
たるまで軸上色収差、倍率の色収差ともに良好に補正さ
れている。
負の軸上色収差の大きさにより第4レンズ群G4 に含ま
れる負レンズの屈折力配分および構成を制御し、第4レ
ンズ群G4 で発生する軸上色収差を正の値から負の値ま
での適切な値をとるようにしている。
3、図14に示す通りである。
4レンズ群G4 の構成が実施例1と相違している。つま
り第4レンズ群は、第41レンズ群G41が、物体側より
順に、凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズと、
像側に正の屈折力の強い方の面を向けた正レンズと、凹
面を物体側に向けた負のメニスカスレンズからなり又第
42レンズ群G42が、物体側より順に、像側に正の屈折
力の強い方の面を向けた正レンズを2枚と、物体側に正
の屈折力が強い方の面を向けた正レンズと、凸面を物体
側に向けた負のメニスカスレンズと物体側に正の屈折力
の強い方の面を向けた正レンズとを貼り合わせた接合レ
ンズとよりなっている。
は、図15、図16、図17に示す通りである。
ズで、実施例2と第2レンズ群G2 の構成が異なってい
る。つまり第2レンズ群G2 は、物体側から順に、凸面
を物体側に向けた負のメニスカスレンズと、両凹レンズ
と、凸面を物体側に向けた正のメニスカスレンズと、物
体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズとから
構成されている。
は、図18、図19、図20に示す通りである。
ズで、実施例1と第3レンズ群G3 が正の屈折力を持っ
ている点と、第4レンズ群G4 の構成が異なっている点
とで相違している。即ち、第4レンズ群G4 は、第41
レンズ群G41が物体側から順に、物体側に負の屈折力の
強い方の面を向けた負レンズと、像側に正の屈折力の強
い方の面を向けた正レンズ2枚と、凹面を物体側に向け
た負のメニスカスレンズからなり、第42レンズ群G42
が、物体側から順に、像側に正の屈折力の強い方の面を
向けた正レンズと、物体側に正の屈折力の強い方の面を
向けた正レンズと、凸面を物体側に向けた負のメニスカ
スレンズと物体側に正の屈折力の強い方の面を向けた正
レンズとを貼合わせた接合レンズとより構成されてい
る。
屈折力を持っているため、バックフォーカスの長いズー
ムレンズとするためと第4レンズ群G4 で正の色収差を
発生させるために、第4レンズ群G4 を、第41レンズ
群G41が負正負の構成としている。そのため、特に広角
端において第4レンズ群G4 で発生する正の倍率の色収
差が大になり、又広角端の画角が約55.6°と実施例
1乃至実施例3に比較して広いにもかかわらず、広角端
から望遠端にいたるまで倍率の色収差が良好に補正され
ている。
は、図21、図22、図23に示す通りである。
々図5、図6に示す通りの構成で、いずれも実施例4と
同様の構成である。
24、図25、図26に示す通りであり、又実施例6の
ズームレンズの収差状況は、図27、図28、図29に
示す通りである。
同様の構成であるが、各レンズ群特に第1レンズ群G1
と第2レンズ群G2 の屈折力を強めることによって、広
角端の画角が62°であって、変倍比が12と広画角で
高変倍比のズームレンズにした。
1、図32に示す通りである。
て、実施例3と同様の構成である。この実施例8は、各
レンズ群特に第1レンズ群G1 と第2レンズ群G2 の屈
折力を強くすることにより、広角端での画角が62°で
あって変倍比が12の高画角で高変倍比のズームレンズ
とした。
4、図35に示す通りである。
ムレンズで、実施例7のズームレンズと同様の構成であ
るが、第3レンズ群の屈折力をほぼ0にした点で、実施
例7とは相違している。
7、図38に示す通りである。
あって、物体側より順に、正の第1レンズ群G1 と負の
第2レンズ群G2 と絞りSと負の第3レンズ群G3 と正
の第4レンズ群G4 とにて構成されている。そして各レ
ンズ群は、第1レンズ群G1 が、物体側より順に、凸面
を物体側に向けた負のメニスカスレンズと物体側に正の
屈折力の強い方の面を向けた正レンズとを貼り合わせた
接合レンズと、物体側に正の屈折力の強い方の面を向け
た正レンズと、凸面を物体側に向けた正のメニスカスレ
ンズとにて、第2レンズ群G2 が物体側から順に、凸面
を物体側に向けた負のメニスカスレンズと、両凹レンズ
と、凸面を物体側に向けた正のメニスカスレンズとに
て、第3レンズ群G3が、物体側より順に、両凸レンズ
の正の第1レンズ成分と、両凹レンズと物体側に正の屈
折力の強い方の面を向けた正レンズとを貼り合わせた接
合レンズの負の第2レンズ成分とにて、又第4レンズ群
G4 が、物体側から順に、正の第41レンズ群G41と正
の第42レンズ群G42とから構成されている。そして第
4レンズ群G4 は、第41レンズ群G41が、物体側より
順に、凹面を物体側へ向けた正のメニスカスレンズと、
像側に正の屈折力の強い方の面を向けた正レンズと、凹
面を物体側に向けた負のメニスカスレンズとからなり、
第42レンズ群G42が、物体側より順に、像側に正の屈
折力の強い方の面を向けた正レンズと、凸面を物体側に
向けた負のメニスカスレンズと物体側に正の屈折力の強
い方の面を向けた正レンズとを貼り合わせた接合レンズ
よりなっている。
ンズ枚数にて構成した例であって、第3レンズ群G3 の
負の屈折力を増大させ、第4レンズ群G4 の第41レン
ズ群G41と第42レンズ群G42との正の屈折力を均等配
分に近い屈折力配分にすることによって収差を良好に補
正するようにした。
41、図42に示す通りである。
で、物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ群G1
と、負の屈折力の第2レンズ群G2 と、負の屈折力の第
3レンズ群G3 と、絞りSと、正の屈折力の第4レンズ
群G4 とよりなる。そして各レンズ群は、第1レンズ群
G1 が、物体側より順に、凸面を物体側に向けた負のメ
ニスカスレンズと物体側に正の屈折力の強い方の面を向
けた正レンズとの接合レンズと、凸面を物体側に向けた
正のメニスカスレンズ2枚とよりなり、第2レンズ群G
2 が、物体側から順に、凸面を物体側に向けた負のメニ
スカスレンズと、両凹レンズと凸面を物体側に向けた正
のメニスカスレンズとの接合レンズと、物体側に負の屈
折力の強い方の面を向けた負レンズとからなり、第3レ
ンズ群G3が、物体側から順に、両凸レンズの正の第1
レンズ成分と、両凹レンズと物体側に正の屈折力の強い
方の面を向けた正レンズとの接合レンズの第2レンズ成
分とからなり、第4レンズ群G4 が正の屈折力を持つ第
41レンズ群G41と正の屈折力を持つ第42レンズ群G
42とから構成されている。そして第4レンズ群G4 の第
41レンズ群G41は、物体側から順に、像側に負の屈折
力の強い方の面を向けた負レンズと、像側に正の屈折力
の強い方の面を向けた正レンズ2枚と、凹面を物体側に
向けた負のメニスカスレンズとよりなり、又第42レン
ズ群G42は、物体側から順に、像側に正の屈折力の強い
方の面を向けた正レンズと、両凸レンズと物体側に凹面
を向けた負のメニスカスレンズとの接合レンズと、両凸
レンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズと
の接合レンズとからなっている。
G3 と第4レンズ群G4 との間に配置しているので、第
3レンズ群G3 では負の軸上色収差と正の倍率の色収差
が発生しており、他の実施例とは倍率の色収差の補正方
法が異なっている。そのため第4レンズ群G4 に負レン
ズを多く用いて倍率の色収差の発生を極力抑えるように
して十分に補正されるようにしている。また、このよう
に絞りSを第3レンズ群G3 と第4レンズ群G4 との間
に配置したために、第1レンズ群G1 の口径が、画角の
広い実施例である実施例4や実施例7のレンズ系に近い
大きさになっている。しかし逆に第3レンズ群G3 や第
4レンズ群G4 の口径は小さくなっており、絞り機構を
配置するのに有利な構成になっている。
基本波長としている。
の範囲の各請求項に記載するレンズ系のほか、次の各項
に記載するズームレンズも、本発明の目的を達成し得る
ものである。
れているレンズ系で、第4レンズ群が、物体側から順
に、全体として正の屈折力を有する第41レンズ群と、
全体として正の屈折力を有する第42レンズ群とからな
り、第41レンズ群が少なくとも1枚の物体側に凹面を
向けた正のメニスカスレンズと少なくとも1枚の物体側
に凹面を向けた負のメニスカスレンズまたは負の屈折力
の強い方の面を物体側に向けた両凹レンズとを含み、第
42レンズ群が少なくとも1枚の正レンズと少なくとも
1枚の負レンズを含んでいて、以下の条件(4)、
(5)を満足するバックフォーカスの長いズームレン
ズ。
第4レンズ群の第41レンズ群が、物体側より順に、物
体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズと少なくとも
1枚の正レンズの第1レンズ成分と、物体側に凹面を向
けた負のメニスカスレンズの第2レンズ成分とからなる
バックフォーカスの長いズームレンズ。
レンズ系で、第4レンズ群の第41レンズ群が、物体側
から順に、少なくとも1枚の物体側に凹面を向けた負レ
ンズからなる第1レンズ成分と像側に凸面を向けた正の
メニスカスレンズ又は正の屈折力の強い方の面を像側に
向けた両凸形状の正レンズを少なくとも含む正のレンズ
からなる第2レンズ成分と物体側に凹面を向けた負のメ
ニスカスレンズからなる第3レンズ成分とにて構成され
ているバックフォーカスの長いズームレンズ。
成でありながら、撮像管や固体撮像素子等を用いた電子
カメラ、特に近年の高精細画像を取り込む用途に適した
画素数の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な、高
い光学性能を有し、光学系と撮像素子との間に、各種フ
ィルター類等の光学素子や光路分割用のプリズム等の光
学素子を挿入することの出来る大きなバックフォーカス
を有するズームレンズを得ることが出来る。
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
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差曲線図
図
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差曲線図
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差曲線図
図
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差曲線図
図
線図
収差曲線図
線図
線図
収差曲線図
線図
Claims (2)
- 【請求項1】物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミ
ングに際して固定である第1レンズ群と、負の屈折力を
持ちズーミングに際して光軸に沿って単調に移動する第
2レンズ群と、正又は負の屈折力を持ちズーミングに際
して光軸に沿って前後に移動する第3レンズ群と、正の
屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って前後に移
動する第4レンズ群とよりなり、前記第3レンズ群が、
物体側より順に、正の屈折力を持つ第1レンズ成分と、
両凹形状の負レンズと両凸又は物体側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の正レンズとを貼り合わせた全体として負
の屈折力の接合レンズの第2レンズ成分とより構成さ
れ、下記の条件(1),(2)を満足するバックフォー
カスの長いズームレンズ。 (1) n32n <n32p (2) ν32p <ν32n ただし、n32p ,n32n は夫々第3レンズ群の第2レン
ズ成分の正レンズおよび負レンズの屈折率、ν32p ,ν
32n は夫々第3レンズ群の第2レンズ成分の正レンズお
よび負レンズのアッベ数である。 - 【請求項2】物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミ
ングに際して固定である第1レンズ群と、負の屈折力を
持ちズーミングに際して光軸に沿って単調に移動する第
2レンズ群と、正又は負の屈折力を持ちズーミングに際
して光軸に沿って前後に移動する第3レンズ群と、正の
屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って前後に移
動する第4レンズ群とよりなり、前記第3レンズ群が、
物体側より順に、正の屈折力を持つ第1レンズ成分と、
両凹形状の負レンズと両凸又は物体側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の正レンズとを貼り合わせた全体として負
の屈折力の接合レンズの第2レンズ成分とより構成さ
れ、下記条件(3)を満足するバックフォーカスの長い
ズームレンズ。 (3) −0.30<fw /f3 <0.10 ただし、fw は広角端における全系の焦点距離、f3 は
第3レンズ群の焦点距離である。
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