JPH01210914A - 変倍レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カメラ特にビデオカメラ用の変倍レンズに関
するものである。

［従来の技術］ 近年、ビデオカメラは小型軽量化、低価格化が進行し、
民生用としての需要が急速に拡大しつつある。さらに需
要層を拡大するためには、より一層の小型軽量化、低価
格化の促進が必須であり、それに伴ないレンズの小型軽
量化、低コスト化も重要な課題となっている。

現在、民生用ビデオカメラのレンズとしては、ズーム比
が６倍で口径比がＦ／１．２〜Ｆ７１．６のズームレン
ズが主流を占めている。これは、上記スペックが、設計
上及びニーズ上で非常に効率の良い位置付けにあるから
である。このような従来のビデオカメラ用のズームレン
ズは、一般に４群ズームと呼ばれるものが多く、例えば
特開昭５８−１０２２０８号公報、特開昭５８−１５３
９１３号公報等に示されているものがある。しかし、こ
れらのズームレンズは構成枚数が１４〜１５枚と多（、
高コストであるうえに大きく重いという欠点がある。又
、特開昭６１−１１０１１２号公報に示されるものは非
球面を多用し、構成枚数を８枚と少なくしているが、接
合面の曲率が極端に強く、コスト高となってしまう。

又４群ズームの他２群ズームも知られている６それは物
体側より順に負の屈折力を持つ第ルンズ群と正の屈折力
を持つ第２レンズ群よりなりそれら二つのレンズ群の相
対的間隔を変化させて変倍を行なうものである。

この２群ズームは、高変倍比と大口径比と大口径比には
適していないが、レンズ構成枚数が７〜８枚と少ない。

又絞りは第２レンズ群中にあり、変倍中ば一般にはこの
第２レンズ群とともに移動する。

ビデオカメラ用のレンズとしてこの２群ズームを用いた
場合、ビデカメラ用の絞りは大きくて重いために、絞り
を光軸に沿って移動させるための機構は非常に複雑にな
る。

この問題点を解決した従来例として特開昭６２−２６６
５１１号公報のズームレンズが知られている。この公報
には、２群ズームで絞りを第１レンズ群と第２レンズ群
の間に固定するレンズ系が示されているが、単にパワー
配置のみで、収差を考慮した実際のレンズデーターは示
されていない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、２群ズームにおいて変倍時に絞りの位置を固
定するとともにレンズ構成枚数を少なくした低コストな
変倍レンズを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の変倍レンズは、前記の目的を達成するために、
次のように構成した。即ち、物体側より順に負の屈折力
を持ち可動の第１レンズ群と正の屈折力を持ち可動の第
２レンズ群とよりなり、前記第１レンズ群が負レンズ１
枚と正レンズ１枚の２枚のレンズ又は負レンズのみで構
成され、第２レンズ群が少なくとも１枚の負レンズを含
む３枚〜４枚のレンズにて構成され、第１レンズ群と第
２レンズ群の間に絞りが配置され変倍時絞りの位置が不
変であるように構成した。

従来の２群ズームに多くあるように絞りを第２レンズ群
中に配置した場合、収差補正の関係上第ルンズ群を３枚
のレンズ、第２レンズ群を４〜５枚で構成する必要があ
った。

この２群ズームレンズにおいて、絞りを第ルンズ郡と第
２レンズ群の間に固定しようとすると、特にワイド端に
おいて第２レンズ群により発生するコマ収差および非点
収差が増大する。

またレンズ群と絞りとの機械的干渉を避けるためには、
ワイド端において第１レンズ群が大きく物体側に繰り出
された配置となり、そのためにワイド端で第１レンズ群
特に先頭レンズを通る軸外光線の高さが高くなり、第１
レンズ群で発生する歪曲収差および非点収差も増大する
ことになる。

これらの収差を良好に補正するためには、レンズ構成枚
数を増やすことが考えられるが、レンズ枚数を増やすと
レンズの占有するスペースが増大し、レンズ群が移動出
来るスペースが狭くなり変倍比を大きくすることが出来
ない、又この状態で変倍比を大きくしようとすると、各
レンズ群のパワーが増大しそのため収差が悪化するとい
う悪循環に陥いることになる。

本発明は、逆にレンズ構成枚数を少なくしてレンズ群の
可動スペースを大きくとり、各レンズ群のパワーを緩く
して良好な収差補正とレンズ枚数の削減による低コスト
化を狙ったものである。

上記のように少ない構成枚数で収差を良好に補正するた
めには、適切なレンズ構成と適切なパワー配置が必要で
、本発明では前述のような構成にした。

更に本発明の目的を達成し得る一層良好なズームレンズ
を得るためには、特に各レンズ群のパワーが次の各条件
を満足することが好ましい。

（１１０，１＜ｆｗ／ｌｆ＋１　　　＜　　　０−５（
２）　０．２　＜　ｆｗ／ｆｎ　＜　０．８ただしｆ、
はワイド端における全系の焦点距離、ｆｌは第１レンズ
群の焦点距離、ｆｆｌは第２レンズ群の焦点距離である
。

条件（１）は、第１レンズ群のパワーを規定する条件で
あって、その下限の０．１を越えるとレトロフォーカス
のパワー配置が弱まって長いバックフォーカスをとるこ
とが困難になるうえ、第１レンズ群のレンズ系が太き（
なる。父上限の０．５を越えると第１レンズ群で発生す
る歪曲収差および非点収差が過大になりいずれも好まし
くない。

条件（２）は、第２レンズ群のパワーを規定する条件で
あり、その下限の０．２を越えるとレンズ系の全長が長
（なるうえに第２レンズ群の径が大きくなり、又上限の
０．８を越えると第２レンズ群で発生するコマ収差およ
び非点収差が過大となるうえ長いバックフォーカスを得
ることが困難になり好ましくない。

本発明の変倍レンズは、レンズ系の画角が広くなればな
るほど第２レンズ群で発生する歪曲収差および非点収差
が増大する傾向にある。この場合、第ルンズ群のうち少
なくとも１面を光軸から離れるにしたがって負の屈折力
が減少するような非球面にすることが効果的である。こ
の非球面は光軸との交点を原点として光軸方向にＸ軸、
光軸に垂直な方向にｙ軸をとるとき次の式にて表わされ
るものである。

但し、Ｃは基準球面の曲率、ｐ、Ａ２＋は係数である。

この非球面において次の条件（３）を満足することが望
ましい。

（３）１Δｘｉ　ｌ／ｈ　＜　　ｌ　　　　（ｙ　＝　
Ｙｔｃｌ但し、Ａｘｙは第ルンズ群に用いる非球面の基
準球面からの変位量、ｈは最大像高、ｙは光軸からの高
さ、３１ｆｃはこの面における広角端での最大画角の主
光線高である。

この条件（３）の範囲を越えると歪曲収差が補正過剰と
なるうえコマ収差も増大して好ましくなし）。

又第２レンズ群で発生するコマ収差を補正するためには
、第２レンズ群のうち少な（とも−面を光軸から離れる
にしたがって正の屈折力が減少するような非球面にする
ことが効果的である。特に第２レンズ群の負レンズより
も像側に正レンズを配置した場合は、この正レンズに非
球面を用いることが有効である。この非球面の形状も前
記の式にて表わされる。

この第２レンズ群に用いられる非球面は、次の条件（４
）を満足することが好ましい。

（４）１Δｘｍｌ／ｈ　＜　０．１　　　（ｙ＝Ｖｔｃ
）ただしΔｘｌは、第２レンズ群に用いられる非球面の
基準球面からの変位量、ｈは最大像高、ｙは光軸からの
高さ、ｙＥｃはこの面における広角端での最大画角の主
光線高である。

この条件（４）の範囲を越えると、球面収差およびコマ
収差が補正過剰となり好ましくない。

本発明のレンズ系に非球面を導入することは単に収差補
正上のメリットだけでなく、これによってレンズ枚数を
増やす場合と異なり各レンズ群の可動スペースを小さく
することなしに収差補正能力を向上させることに最大の
特徴がある。

［実施例］ 次に本発明の変倍レンズの各実施例を示す。

実施例１ ｆ＝７．２１〜２０．４　　　、　　Ｆ／２．８　〜Ｆ
７４．５最大像高　４．２、画角２ω＝６１°〜２４゜
ｒ＋　＝　−２３３，７６６５（非球面）ｄ、＝３．０
ＯＯＯｎ、　＝１．４９２１６　　　ｖ、　＝５７．５
０ｒ２＝７．８５９２ ｄｉ＝　４．６１９０ ｒｉ＝ｌＯ，４２２２ ｄｓ＝３．００００　　　　　ｎｚ＝　１．５８３２０
　　　１／ｇ　　＝３０．４５ｒ４＝　１３．９５２１ ｄｎ＝Ｄ＋（可変） ｒＳ＝ｏｏ（絞り） ｄ、＝Ｏ＊（可変） ｒｅ＝１３．５６３３ ｄａ”　４．１７１１　　　　ｎａ＝　１．６９７０Ｏ
Ｌ／３　　＝　４８．５１ｒｔ＝　−２２，５４００ ｄｔ＝　２．３４００ ｒａ＝−８，６８２１ ｄｓ＝　１．２０００　　　　ｎ４＝　１．５８３２０
　　　　ｖ４　＝　３０．４５ｒｓ＝９．６６２８ ｄｅ＝　ｏ、６１９９ ｒｈｏ　　＝１３．０４６７ ｄ＋ｏ　　”　３．９９８Ｉ　　ｎ、ｌ＝　１．４９２
１６　　　　ν、　　＝５７．５Ｏｒ、、　＝−８，２
９３９（非球面） ｆ　　　　　　　７．２１　　　　　１２　　　　　　
２０．４Ｄ＋　　　　　　２８．７６０　　　１０．５
７４　　　　３．９００Ｄ、　　　　１２．２３３　　
　８．１８１　　１．１００非球面係数 第１面　Ｐ　”　Ｌ−００００、Ａａ＝　ＱＡ、＝０．
６０９０４　ｘｌＯ−’、　Ａ６＝０．１２８７５　ｘ
ｌＯ−’Ａ、＝　０．４７７２４　ｘ　１０−’第１１
面　Ｐ　＝１．００００　、　　Ａ、＝ＯＡ４＝　０．
８３６４８　％　’１０−’、　Ａｓ＝　０．４レンズ
６　Ｘ　１０−’Ａ、＝　−０，６６１００ｘ　１０−
’ｆｗ／ｌｆ＋ｌ＝０．３３　、　　ｆｗ／ｆｌ　＝０
．３９１Δｇｌ／ｈ＝０．２１７　　、　　　　ＩΔｘ
ｎ　ｌ／ｈ＝　　０．００４実施例２ ｆ＝９〜３６　　、　　Ｆ／２．８〜Ｆ７５．９最大像
高　４　、　　画角２ω＝５０°〜１３゜ｒ＋＝２６．
２８６３　　（非球面） ｄ＋＝１．５０００　　　ｎ１＝１．６９６８０　　　
ν＋　”　５６．４９ｒａ＝８．９３０５ ｄ、＝　３．００００ ｒａ”１口、０９０７ ｄｘ＝　２．００００　　　ｎｔ＝　１．６８８９３　
　１７２　＝　３１．０８ｒ、＝　Ｌ２．５４９０ ｄ４＝Ｄ＋（可変） ｒ、＝ｃｏ（絞り） ｄ％＝口、（可変） ｒａ＝ｌＧ、７５７３ ｄ、＝　３．６３８１　　ｎｘ＝　１．７８６５０　　
Ｖｓ　＝　５０．０Ｏ（’、＝　−２７，３４５６ ｄ、＝　１．Ｑ５５１ ｒａ＝−１６，８３５６ ｄ、＝４．２９４１　　ｎ４＝１．７８４７０　　ｖ４
＝２６．２２ｒａ＝３９．１２５６ ｄ、＝　２．５５１５ ｒ、。＝　６８．：１０１２ ｄ＋ｏ　＝　１．５６６８　　ｎｓ＝　１．８０４００
　１／ｓ　””　４６．５７ｒ、、　＝　１２８．６５
２７　（非球面）ｆ　　　　９　　　　２０　　　３０ Ｄｔ　　　３３．７２８　　５．８０１　　３．０００
Ｄ、　　　　　　１７．５４７　　　　１０．８０５　
　　　１．０００非球面係数 第１面　Ｐ　＝１．０Ｏ（１０、Ａ２＝ＯＡ４＝Ｏ，１
８０６０ｘｌＯ−’、　　Ａａ＝０．３８８７９　　Ｘ
ｌ０−’Ａ、＝　０．１２７Ｔ５　　ｘ　１０−＠第１
１面　Ｐ　＝１．００００　、　　Ａ、＝ＯＡ、＝０．
１８７５７　　ｘｌＯ−”、Ａａ＝Ｏ，ＬＬ２６８　　
ｘｉ（１−’Ａ、＝　−０，１８１２９Ｘ　１０−’ｆ
ｗ／ｌｆ＋Ｉ＝０．３０　　、　　ｆｗ／ｆｎ　　＝０
．４８１Δｘ＋Ｉ／ｈ＝−０，０３５、ｌΔｘｎｌ／ｈ
＝０．ｏ口９実施例３ ｆ＝６．５〜１３　　、　Ｆ／２．８〜Ｆ７３．２最大
像高　４　、　画角２ω＝６６°〜３５゜ｒ＋”２９．
０５５９ ｄ、”２．１７５２　　　ｎ＋＝１．６７７９０　　　
ｖ、　＝５５．３３ｒ２＝　１２．５０８３ ｄ２＝　６．０５０３ ｒａ＝１１．７６５５ ｄａ　＝　２．２７９０　　　ｎ２＝　ｔ、　６９８９
５　　　ｙｚ　＝　３０．１２ｒｓ　＝　１０．３６４
７　　（非球面）ｄ４＝Ｄ＋（可変） ｒｓ−■（絞り） ｄｓ”口２（可変） ｒｓ　＝　９．３７３２ ｄａ＝　１．９３４６　　１．＝：　１．６９７００　
　　ｖｓ　＝　４８．５１ｒ？＝５３６．７００７ ｄ、＝　２．１１７１ ・ｒｅ”−８，４２７８ ｄａ＝　１．７６３０　　　ｊ１４＝　１．６９８９５
　　１／４　”：　３０．１２ｒｅ　＝　１２．９７９
８ ｄ＊＝　０．７９７４ ｒｌ。＝　８４．０８５４ ｄｌ。＝　１．５５９９　　ｎｓ＝　１．６７７９０　
　　ｖｓ　＝　５５．３３ｒ、、　　＝−１２，０６１
０ ｄ、、　　＝０．２４８２ ｒ＋２　”６５．４０２５ ｄ＋ｚ　　”　　１．５７８７　　　ｎｏ＝　１．６７
７９０　　　　　ｖ６　”５５．３３ｒｅｍ　　＝　−
１１，８２１６ ｆ　　　　　６．５　　　　８．５　　　１３Ｄ、　　
　　３２．１７１　　１８．８７６　　５．０００Ｄｉ
　　　　４．１２０　　　３．１６１）　　　１．００
［１非球面係数 第１面　Ｐ　＝１．００００　、　　Ａ２＝２＝４＝−
０，６２２８４ｘ　１０−’、　Ａｓ＝０．４４３６７
　ｘ　１０−’Ａａ＝−０，１０１８３ｘ　１０−’ ｆｗ／Ｉｆｓｌ＝０．２３　、　　ｆｗ／ｆ１　＝０．
４７１ＡｘｔＩ／ｈ＝０．０８０ 実施例４ ｆ＝９〜１８　　、　　　Ｆ／３．５〜Ｆ／４．０最大
像高　４　、　　画角２ω＝４９＠〜２５″ｒ＋＝１９
．２２２７ ｄ、＝２．００００　　　ｎ＋＝１６９６８０　　　ν
＋　〜５６．４９ｒ、　＝　１０．９１９０　　（非球
面）ｄ、＝Ｄ、（可変） ｒコ＝ｏｏ（絞り） ｄａ＝Ｄｇ（可変） ｒ、＝　１０．７１０５ ｄ４＝３．７４５３　　　ｎ、＝１．７８８００　　　
ｖ、　〜４７．３８ｒｓ　”　−４３，６２８０ ａ、＝　１．１２５２ ｒｓ”　　１０．１３９１ ｄｓ＝　０．７７７７　　　ｎｓ＝　１．７８４７０　
　　νａ　＝　２６．３０「ｙ＝１７．２４５９ ｄ、＝　１．０３１４ ｒｓ：　−５０，０５８３ ｄａ＝２．２１７０　　　　ｎ４＝１．８０４００　　
　　ｖ４〜４６．５７ｒｓ＋＝−８，３１６８（非球面
） ｆ　　　　　　　９　　　　　　　１２　　　　　　１
８０、　　　　４２．３０５　　　２４．５１８　　　
８．０００Ｄｔ　　　　　　８．８５５　　　　７．５
８５　　　５．０４５非球面係数 第２面　Ｐ　＝１．００００　、　　Ａ２＝ＯＡ４＝−
０，１４１８７ｘｌＯ−’、　Ａ、＝０．２１９１６　
ｘｌＯ−’Ａａ＝　−０，８０２４９Ｘ　１０−＠第９
面　Ｐ＝１．００口０．Ａ、＝Ｏ Ａ４＝０．９７３８８　ｘｌＯ−’、　Ａａ＝０．２０
６７７　ｘｌＯ弓Ａ、＝　−０，９２８１６Ｘ　１０−
’ｆｗ／１ｆｔｌ＝０．２２　、　　ｆ−／ｆｎ　＝０
．５３１Δｘｌｌ／ｈ＝０．０５４　　、　　　　ＩΔ
ＸＩＩＩ／ｈ＝　０．００２実施例５ ｆ＝８〜１６　　、　Ｆ／２〜Ｆ／２．２最大像高　４
　、　　画角２ω＝　５５”〜２９゜ｒ、＝ｏｏ（非球
面） ｄ＋＝　２．００００　　　　　ｎｌ＝　１．４９２１
６　　　　１７．　＝　５７．５０ｒ＊＝１９．６８４
９ ｄｍ＝ＤＩ（可変） ｒ、＝ｏｏ（絞り） ｄ、＝Ｄ、（可変） ｒ、＝　１７．３４０８ ｄ４＝４．８６０６　　　　ｎ＊＝　１．７８５９０　
　　１／ａ　　＝　４４．１８ｒｓ＝　−３５５，５３
２１ ｄｓ”０．２０００ ｒ＠：　１５０．９９８８ ｄｓ−３，０９６５ｎ−＝　１．７７２５０　　　　ｖ
ｓ　　＝　４９．６６ｒｙ＝−３２，３９３４ ｄ、＝　０．８０００ ｒａ＝　　　１１．１１０９ ｄａ＝　１．００００　　　　ｎ−＝　１．７８４７０
　　　　ｖ４　＝　２６．３Ｏｒ、＝　２２．５５３９ ｄ、＝０．６０００ ｒ、。　＝　３７．４７７９ ｄ＋ｏ　　＝　２．６０００　　ｎｓ＝　１．７７２５
０　　　　シｍ＝４９．６６ｒ＋１＝　　１０．５９６
１　　（非球面）ｄ＋＋＝Ｄｓ（可変） ｒｌ！　　：＝ＱＱ ｄ＋＊　　＝　１０．００００　　ｎｓ＝　１．５１６
３３　　　　１／ｓ　　＝　６４．１５ｒｌ、２００ ｆ　　　　　８　　　　　１１．３　　　１６Ｄ＋　　
　　４４．１３０　　２１．２９０　　６．０００ｏａ
　　　　９．８６０　　　８．４９２　　６．５４３Ｄ
、　　　　２．０００　　　３．３６８　　５．３１６
非球面係数 第１面　Ｐ　＝１．００００　、　　Ａ＊＝ＯＡ、＝０
．８２８９２　ｘｌＯ−’、　Ａａ＝０．２８３７６　
ｘｌＯ−’Ａａ＝−０，１３９８２Ｘ　１０−” 第１１面　Ｐ　＝ｔ、ｏｏｏｏ　、　　Ａ、＝ＯＡ、＝
　０．８８４３１　Ｘ　１０−’、　Ａ、＝　−０，１
６１８０Ｘ　１０−’Ａ、＝　−０，４２１８０ｘ　１
０−”ｆｗ／ｌｆ＋Ｉ＝０．２０　、　　ｆ−／ｆｌ　
＝０．４８１Δｘｓｌ／ｈ　＝０．０４２　　、　　　
　ｌΔｘＢ　ｌ、／ｈ　＝　　０．００４ただし、ｒ＋
＋　ｒｓ−・・・はレンズ各面の曲率半径、ｄ、、　ｄ
、、・・・ハ各レンズの肉厚およびレンズ間隔。

ｆｌｊ＋　ｆ１２．・・・は各レンズの屈折率、ν１　
ν２．・・・は各レンズのアツベ数である。

上記実施例のうち、実施例１は第１図に示すレンズ構成
で、第１レンズ群は負レンズと正レンズの２枚、第２レ
ンズ群は正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚で構成さ
れている。

この実施例の第１レンズ群の正レンズの材料（口、　＝
１．５８３２０　、シ、＝３０．４５）は、ポリカーボ
ネートを想定したものである。この材質は異常分散性が
大きく、Ｃ線、Ｆ線１ｇ線の屈折率を示すと夫々、１．
５７？６３　、１．５９６７８　、１．６０８４４であ
る。

この実施例の無限遠物点に対するワイド、スタンゲート
、テレの状態における収差状況は夫々第６図、第７図、
第８図に示す通りである。

実施例２は、第２図に示す構成で、第１レンズ群は負レ
ンズ、正レンズの２枚、第２レンズ群は正レンズ、負レ
ンズ、正レンズの３枚で構成されている。

この実施例の無限遺物点に対するワイド、スタンダード
、テレの各状態における収差状況は夫々第９図９第１Ｏ
図、第１１図に示す通りである。

実施例３は、第３図に示す通りの構成で、第１レンズ群
が負レンズ、正レンズの２枚、第２レンズ群が正レンズ
、負レンズ、正レンズ、正レンズの４枚で構成されてい
る。

この実施例の無限遠物点に対するワイド、スタンダード
、テレの各状態における収差状況は夫々第１２図、第１
３図、第１４図に示す通りである。

実施例４は、第４図に示すレンズ構成で、第１レンズ群
が負レンズ１枚、第２レンズ群が正レンズ、負レンズ、
正レンズの３枚のレンズにて構成されている。

この実施例の無限遺物点に対するワイド、スタンダード
、テレの各状態の収差状況は夫々第１５図、第１６図、
第１７図に示す通りである。

実施例５は、第５図に示すレンズ構成であって、第１レ
ンズ群が負レンズ１枚、第２レンズ群が正レンズ、正レ
ンズ、負レンズ、正レンズのレンズ４枚にて構成されて
いる。このレンズ系の後方像面側に配置しであるガラス
ブロックは、ファインダーへ光を導くための光路分割ミ
ラーや水晶のローパスフィルターなどの光学部材を想定
している。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように２群ズームにおいて変倍
時に絞り位置を固定にして鏡枠構造を簡単にするととも
にレンズ構成枚数を４〜６枚と少なくすることによって
非常に低コストな変倍レンズを実現し得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は夫々本発明の実施例１乃至実施例５
の断面図、第６図乃至第８図は実施例１の収差曲線図、
第９図乃至第１１図は実施例２の収差曲線図、第１２図
乃至第１４図は実施例３の収差曲線図、第１５図乃至第
１７図は実施例４の収差曲線図、第１８図乃至第２０図
は実施例５の収差曲線図である。 出願人　オリンパス光学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負の屈折力を有し可動の第１レンズ群と、正の屈折力を
   有し可動の第２レンズ群とよりなり、前記第１レンズ群
   が負レンズ１枚と正レンズ１枚の２枚もしくは負レンズ
   １枚のみで構成され、第２レンズ群が少なくとも１枚の
   負レンズを含む３枚乃至４枚のレンズにて構成され、第
   １レンズ群と第２レンズ群の間に絞りを有し変倍時絞り
   が固定であることを特徴とする変倍レンズ。