JP3723643B2 - 高変倍ズームレンズ系 - Google Patents

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    • G02B15/17—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses arranged +--

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ＣＣＴＶ用等のテレビカメラに適用できる高変倍ズームレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
ＣＣＴＶカメラの多様化に伴い、高変倍比（ズーム比）のズームレンズが要求されているが、従来のズームレンズの変倍比は１０〜１５倍程度のものが多く、変倍比が１５倍より大きくなるとレンズ性能の低下が問題となった。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、約２０倍程度の高変倍比でありながら、高性能な高変倍ズームレンズ系を得ることを目的としている。
【０００４】
【発明の概要】
本発明の高変倍ズームレンズ系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、ズーミング時に、第１レンズ群と第４レンズ群を固定して第２レンズ群と第３レンズ群を移動させ、下記条件式（１）、（２）、（３）及び（４）を満足することを特徴としている。
（１）２．７３≦（Ｄ3W-Ｄ3T）／ｆW ＜６
（２）６＜（Ｄ 2W ＋Ｄ 3W ）／ｆ W ＜１２
（３）０．０５＜ｆW ／ｆ1 ＜０．１２
（４）-０．５＜ｆW ／ｆ2 ＜-０．１
但し、
Ｄ3W：短焦点距離端での第３レンズ群と第４レンズ群の間隔、
Ｄ3T：長焦点距離端での第３レンズ群と第４レンズ群の間隔、
ｆW ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
Ｄ 2W ：短焦点距離端での第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、
である。
【０００７】
本発明はさらに、第１レンズ群中の少なくとも１枚のレンズが次の条件式（６）を満足することが好ましい。
（５）８０＜νd
但し、
νd ：上記少なくとも１枚のレンズのアッベ数、
である。
同様に、第４レンズ群中の少なくとも１枚のレンズが次の条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）８０＜νd
但し、
νd ：上記少なくとも１枚のレンズのアッベ数、
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の高変倍ズームレンズ系は、図１９に示すように、物体側より順に、正の第１レンズ群１０、負の第２レンズ群２０、負の第３レンズ群３０及び正の第４レンズ群４０から構成されていて、ズーミングに際し、図１９に示すように、正の第１レンズ群１０と第４レンズ群４０は移動せず、第２レンズ群（バリエータ）２０と第３レンズ群（コンペンセータ）３０が移動する。フォーカシングは第１レンズ群１０によって行なわれる。第２レンズ群２０と第３レンズ群３０は負の屈折力を有するので、軸上光束を第４レンズ群４０に発散光として入力させることになる。
【０００９】
このような正、負、負、正の４群のズームレンズ系では、短焦点距離端において、第３レンズ群を第４レンズ群から離す程、第３レンズ群の径を小さくすることができ、その結果、光軸から離れたところで発生する収差を抑えることができる。また長焦点距離端においては、ピント位置の補正のため第３レンズ群は第４レンズ群に近づくことになるが、長焦点距離端のＦナンバーが短焦点距離端のＦナンバーより大きくなる構成の場合は、第３レンズ群を第４レンズ群に近づいても軸上光線がけられることはない。
【００１０】
条件式（１）は、短焦点距離端から長焦点距離端までの第３レンズ群の移動量に関するもので、条件式（１）を満足することにより、第３レンズ群の径を小さくすることができる。このため、径の周辺の収差発生を減少させ、性能をよくすることができる。
条件式（１）の上限を越えると、レンズ全長が増大する。下限を越えると、第３レンズ群（コンペンセータ）の径が大きくなり、このため径の高い所を光線が通ることにより諸収差が発生する。
【００１１】
条件式（２）は、第２レンズ群の移動範囲に関するもので、条件式（２）を満足することにより、第２レンズ群の移動量を確保でき、約２０倍の変倍比を達成することができる。
条件式（２）の上限を越えると、レンズ全長が増大する。下限を越えると、約２０倍の変倍比が達成できない。
【００１２】
条件式（３）は、第１レンズ群のパワーに関するものである。条件式（３）を満たすことにより第１レンズ群の収差を小さくし、短焦点距離端から長焦点距離端全域に与える収差の影響を小さくすることができる。
条件式（３）の上限を越えて第１レンズ群のパワーが大きくなると、第１レンズ群のコマ収差が大きくなり、短焦点距離端から長焦点距離端全域にコマ収差の影響がでる。下限を越えると、フォーカシング時の移動量が大きくなり、第１レンズ群の最も前方のレンズの径が大きくなる。
【００１３】
条件式（４）は、第２レンズ群のパワーに関するものである。条件式（４）を満たすことにより第２レンズ群の収差を小さくし、短焦点距離端から長焦点距離端全域に与える収差の影響を小さくすることができる。また、ズーミング時の収差変動を小さくすることができる。
条件式（４）の上限を越えると、ズーミング時に大きな移動量が必要となり、レンズ全長が増大する。下限を越えて第２レンズ群のパワーが大きくなると、第２レンズ群のコマ収差が大きくなり、短焦点距離端から長焦点距離端全域にコマ収差の影響がでる。さらに、ズーミング時のコマ収差の影響で、短焦点距離端から長焦点距離端での収差のバランスが悪くなる。
【００１４】
条件式（５）及び（６）は、それぞれ、第１レンズ群、第４レンズ群の少なくとも１枚の硝材のアッベ数に関するもので、条件式（５）を満たすことで、特に、長焦点距離端の軸上色収差を補正することができる。また、条件式（５）及び（６）を同時に満たすことで、長焦点距離端だけでなく、短焦点距離端での軸上色収差も補正できる。
【００１５】
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。
［実施例１］
図１ないし図６は、本発明の高変倍ズームレンズ系の第１の実施例を示す。図１は短焦点距離端、図３は中間焦点距離、図５は長焦点距離端でのそれぞれのレンズ構成であり、物体側から、正の第１レンズ群１０、負の第２レンズ群２０、負の第３レンズ群３０、正の第４レンズ群４０及びカバーガラスＣＧからなっている。第１レンズ群１０と第４レンズ群４０は固定であり、ズーミング時には、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０を移動させる。絞りＳは第４レンズ群中にある。図２、図４及び図６はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端での諸収差図である。
【００１６】
このレンズ系の具体的数値データを表１に示す。諸収差図中、ｄ線、ｇ線及びＣ線のそれぞれの波長における、球面収差によって示される色収差及び倍率色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００１７】
表および図面中、FNO はＦナンバー、f は焦点距離、W は半画角、fBはカバーガラスを含むバックフォーカス（第４レンズ群最終面からＣＣＤ撮像面（カバーガラスの最終面）までの空気換算距離）を表す。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νd はアッベ数を示す。
【００１８】
【表１】
Figure 0003723643
Figure 0003723643
【００１９】
［実施例２］
図７ないし図１２は、本発明の高変倍ズームレンズ系の第２の実施例である。図７、図９及び図１１はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端でのレンズ構成図で、図８、図１０及び図１２は、それぞれ図７、図９及び図１１の状態での諸収差図である。
【００２０】
【表２】
Figure 0003723643
Figure 0003723643
【００２１】
［実施例３］
図１３ないし図１８は、本発明の高変倍ズームレンズ系の第３の実施例である。図１３、図１５及び図１７はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端でのレンズ構成図で、図１４、図１６及び図１８は、それぞれ図１３、図１５及び図１７の状態での諸収差図である。
【００２２】
【表３】
Figure 0003723643
Figure 0003723643
【００２３】
次に、実施例１ないし３の各条件式に対する値を表４に示す。
【表４】
Figure 0003723643
【００２４】
表４から明かなように、実施例１ないし実施例３の数値は、条件式（１）ないし（６）を満足しており、また諸収差も比較的よく補正されている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、約２０倍程度の高変倍比でありながら、高性能の高変倍ズームレンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高変倍ズームレンズ系の第１の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明による高変倍ズームレンズ系の第１の実施例の中間焦点距離でのレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明による高変倍ズームレンズ系の第１の実施例の長焦点距離端でのレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明による高変倍ズームレンズ系の第２の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明による高変倍ズームレンズ系の第２の実施例の中間焦点距離でのレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１１】本発明による高変倍ズームレンズ系の第２の実施例の長焦点距離端でのレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ系の諸収差図である。
【図１３】本発明による高変倍ズームレンズ系の第３の実施例の短焦点距離端でのレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ系の諸収差図である。
【図１５】本発明による高変倍ズームレンズ系の第３の実施例の中間焦点距離でのレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ系の諸収差図である。
【図１７】本発明による高変倍ズームレンズ系の第３の実施例の長焦点距離端でのレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ系の諸収差図である。
【図１９】本発明による高変倍レンズ系のズーム軌跡図である。

Claims (3)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、ズーミング時に、第１レンズ群と第４レンズ群を固定して第２レンズ群と第３レンズ群を移動させ、下記条件式（１）、（２）、（３）及び（４）を満足することを特徴とする高変倍ズームレンズ系。
    （１）２．７３≦（Ｄ3W-Ｄ3T）／ｆW ＜６
    （２）６＜（Ｄ 2W ＋Ｄ 3W ）／ｆ W ＜１２
    （３）０．０５＜ｆW ／ｆ1 ＜０．１２
    （４）-０．５＜ｆW ／ｆ2 ＜-０．１
    但し、
    Ｄ3W：短焦点距離端での第３レンズ群と第４レンズ群の間隔、
    Ｄ3T：長焦点距離端での第３レンズ群と第４レンズ群の間隔、
    ｆW ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
    ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、
    ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
    Ｄ 2W ：短焦点距離端での第２レンズ群と第３レンズ群の間隔。
  2. 請求項１記載の高変倍ズームレンズ系において、さらに第１レンズ群中の少なくとも１枚のレンズが下記条件式（５）を満足する高変倍ズームレンズ系。
    （５）８０＜νd
    但し、
    νd ：上記少なくとも１枚のレンズのアッベ数。
  3. 請求項１または２記載の高変倍ズームレンズ系において、第４レンズ群中の少なくとも１枚のレンズが下記条件式（６）を満足する高変倍ズームレンズ系。
    （６）８０＜νd
    但し、
    νd ：上記少なくとも１枚のレンズのアッベ数。
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