JPH0212118A - ズームレンズ - 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、ビデオカメラに用いられるズーム比が６倍の
コンパクトな高性能ズームレンズに関するものである。

従来の技術 最近のビデオカメラは操作性３機動性とともに高画質が
要望され、それに答えて逼像デバイスも１．２７■（Ａ
インチ）の小型で、かつ高解像度のものが主流になりつ
つある。また、それにともない大口径比・小型軽量でか
つ高性能なズームレンズが強く要望されている。さらに
コスト低減の要望も強く、高性能を維持しつつ、構成枚
数の削減をはかったズームレンズの実現が強くせまられ
ている。Ｆナンバーが約１．２．ズーム比が約６程度の
従来のズームレンズは１３枚以上のレンズで構成されて
いる。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のビデオカメ
ラ用ズームレンズの一例について説明する。（例えば、
特願昭６２−８５０１９号）第２図は従来のビデオカメ
ラ用ズームレンズの構成図を示すものである。第２図に
おいて、１１はフォーカス部としての第１群、１２は変
倍部としての第２群、１３はコンベンセータ部としての
第３群、１４はリレ一部としての第４群である。

以上のように構成されたビデオカメラ用ズームレンズに
ついて、以下その動作の説明をする。

まず、第１群１１は光軸上を移動することにより、物体
位置によるピント位置のズレを調整するフォーカス作用
を有する。第２群１２は倍率を変え、全系焦点距離を変
化させるために光軸上を移動する。第３群１３は第２群
１２の移動によって変動する像面を基準面から一定の位
置に保つコンペンセータ作用を有し、第２群１２と一定
の関係を保って光軸上を移動する。第４群１４は第１゜
第２．第３群によって形成される像面を所望の位置に移
す作用を有する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成のズームレンズでは、フ
ォーカス調整のためにレンズ外径が大きく、かつ重量の
大きい第１群１１を動かさねばならないという問題点を
有していた。また、第１群１１の移動により全系焦点距
離の変化、すなわち画角の変化が生じ、合焦過程で像の
変動が起るという問題点を有していた。さらに、ズーム
レンズ系をコンパクトにするために、第３群１３に負の
屈折力を持たせる必要があり、収差補正に対する第４群
１４の負担が非常に大きくなり、少ない構成枚数で高性
能を実現することが困難であるという問題点を有してい
た。

本発明は新しいレンズタイプを採用することにより、こ
れらの問題点を解決したズームレンズを提供するもので
ある。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のズームレンズは
、物体側より順に、正の屈折力を持ち結像作用を有する
第１群と、負の屈折力を持ち光軸上を移動することによ
り変倍作用を存する第２群と、正の屈折力を有する第３
群と、正の屈折力を有しフォーカス調整を行なう第４群
がら構成され、かつ各群が収差性能上好ましいレンズタ
イプと面形状からなるものである。

さらに、下記の諸条件を満足する構成において、特に収
差性能が優れ、かつコンパクトなズームレンズが少ない
構成枚数で実現される。

■　　４．０＜　　ｆ１／ｆｗ　　＜７．０■　　１．
０＜　ｌ　ｆ２１／ｆ、　＜１．６［３］　　３．０＜
　　ｆ１／ｆｗ　　＜６．０■　　２．０＜　　ｆ１／
ｆｗ　　＜３．０■　　０．３　＜　　ｄ　、　／　ｆ
　４＜０．８■　０．４＜　ｌ　ｒｌ！ｌ／ｆ８＜１．
５■　　０．６＜　　ｒ、／ｆ８　　＜２．０■　　０
．３　＜　ｌ　ｒｔｓ　　ｌ　／　ｆ　ａ　＜０．７■
　　０．５＜　　ｒ＠／ｒ、　　＜１．０＠）　　　０
．６＜　　ｒ２Ｉ／ｆ、　　＜１．８作用 本発明は上記した構成によって、従来の問題点を解決し
ている。すなわち、像面に近い、従ってレンズ外径が小
さく軽いレンズ群をフォーカス調整に用いている。また
、第３群に正の屈折力を持たせることにより、第４群の
収差補正の負担を軽減し、少ない構成枚数で高性能を実
現している。

さらに、第３群の正屈折力を適切に選ぶことにより、第
１．第２．第３群の合成屈折力を小さくし、第４群の移
動による合焦過程で生じる像の変動を実用上問題になら
ない程度まで小さくしている。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明のズームレンズの一実施例の構成図を
示すものである。第１図において、１は第１群、２は第
２群、３は第３群、４は第４群、５は水晶フィルタや撮
像デバイスのフェイスプレート等に相当する等価的なガ
ラス板である。

ズームレンズをコンパクトに構成するには各群の屈折力
を強（することが必要である。上記条件■２条件■２条
件■９条件■は各群の屈折力を規定する条件式であり、
コンパクトさを実現する強い屈折力を与えるが、各群の
レンズタイプ、面形状等を最適に設定することにより良
好な収差性能を満足する範囲である。特に、第１群１に
最適なレンズタイプは、物体側より順に接合レンズと正
の屈折力のメニスカスレンズであり、第２群２に最適な
レンズタイプは、負の屈折力のメニスカスレンズと接合
レンズである。次に各条件についてより詳しく説明する
。

条件■は第１群１の屈折力に関する条件である。

下限を越えると第１群１の屈折力が大きくなり過ぎるた
め、長焦点側の球面収差の補正が困難となる。上限を越
えるとレンズ長が大きくなり、コンパクトなズームレン
ズが実現できない。

条件■は第２群２の屈折力に関する条件である。

下限から外れる時には、コンパクトにできるが、全系の
ペッツバール和が大きく負になり、硝材の選択のみでは
像面湾曲の補正ができない、上限を越えると収差補正は
容易であるが、変倍系が長くなり全系のコンパクト化が
達成できない。

条件■は第３群３の屈折力に関する条件である。

下限を越えると第３群らの屈折力が大きくなり過ぎるた
め、短焦点側の球面収差の補正が困難となる。上限を越
えると第１群、第２群、第３群の合成系が発散系となる
ためその後に位置する第４群４のレンズ外径を小さくす
ることができない。また、条件■の上限・下限の範囲を
外れると、合焦過程での第４群４の移動による画角の変
化が大きくなるため、像の変動を小さ（することができ
ない。

条件■は第４群４の屈折力に間する条件である。

下限から外れる時には、画面包括範囲が狭くなり、所望
の範囲を得るには第１群ｌのレンズ径を大きくする必要
があり、小型・軽量化が実現できない。

上限を越えると収差補正は容易であるが、近距離撮影時
での第４群４の移動量が大きくなり、全系のコンパクト
化が達成できないばかりでなく、近距離撮影時と遠距離
撮影時の軸外収差のアンバランスの補正が困難となる。

条件■は第３群３と第４群４との空気間隔に関する条件
式である。下限を越えると軸外光線高が小さくなり、硝
材の選択のみでは倍率色収差の補正が困難となる。また
、近距離撮影時の第４群４の移動量に制約が生じ、充分
な盪影至近距離が実現できない、上限を越えると全系の
コンパクト化が難しい、また、画面周辺での充分な光量
を確保するとき、第４群４のレンズ外径を小さくするこ
とができない。

条件■１条件■９条件■は第３群３を構成するレンズの
曲率半径に関するものである。条件■。

条件■の下限を越えると、これらの面への軸外光線の入
射角が大きくなり、軸外コマ収差の補正が困難となる。

条件■９条件■の上限を外れる時には、球面収差が補正
不足となり、逆に条件■の下限を越えると球面収差が補
正過剰となる。条件■の下限を外れる時には、主光線よ
り下の軸外光線に対するコマ収差の補正が困難となる。

条件■２条件［相］は第４群４を構成するレンズの曲率
半径に関する条件式である。条件■１条件［相］の下限
を外れると、これらの面への入射角が大きくなり、主光
線より上側の軸外光線に対するコマ収差の補正が困難と
なる。また、条件■の下限を越えると、ｑ線の球面収差
が補正過剰となる。条件■の上限を越えると、実用上使
用可能な硝材の範囲内では軸上、および倍率色収差の補
正ができない。条件［相］の上限を越えると、球面収差
の補正が困難となる。

これらの条件を満す一実施例を以下に示す。表中ｒ、、
ｒ２．・・・・・・は物体側から順に数えたレンズ各面
の曲率半径、ｄ、、ｄ２．・・・・・・はレンズ面間の
肉厚または空気間隔、ｎｌ、ｎｚ、・・・・・・は各レ
ンズのｄ線に対する屈折率、シ１．シ２．・・・・・・
はｄ線に対するアツベ数である。ｒは全系の焦点距離Ｆ
　／　Ｎ　ｏはＦナンバーである。

（実施例１） Ｆ／Ｎｏ子 ｒｌ−５５，２１０ ｒｚ＝３０．２１２ ｒ３・−１２５，３６７ ｒ４・２４．８１９ ｒ、・３８．２２８ ｒ、、３７．１８３ ｒ、＝１０．１０２ ｒａ＝−１４，５５９ ｒ＋＝１３．１４９ ｒｌ。＝２５１．７９４ ｒ＋＋、１２２．７００ ｒ１□−４２，００８ ｒｌ３＝４６．７３５ ｒｌ４・５６３．３５９ ｒ、５＝−１９，３９５ ｒｌ　−”−２５，１１３ ｒ、　ｔ＝１２２．７００ ９．１８３〜５２．８４０ １．２３〜　１．６５ ｄ、＝１．２０ ｄ、＝７．１０ ｄｓ＝０．２０ ｄａ；３．ｏ。

ｄ５　（可変） ｄａ＝０．９０ ｄ、・５．０８ ｄｓ−０，９０ ｄｑ＝３．１０ ｄｌ。（可変） ｄ＋＋＝　　２．５０　　ｎｙ”１．６７７９０（１＋
ｚ・０．２０ ｄｗ＝１．８０ ｄｚ＝２．４０ ｄ＋ｓ＝１．ｏ。

ｄ＋ｂ（可変） ｄ＋、＝０．９０ ｎミニ１．６６６７２ ｎ＋＝１．８０５１８ ｎミニ１．８０５１８ ｎａ＝１．６７７９０ ｎ＋＝１．８０５１８ ｎ４；１．５８９１３ ｎミニ１．５８９１３ ｎ１６＝１．８０５１８　　　ν＋ｏ＝２５．５ｎｚ＝
１．５８９１３ シ、＝２５．５ シ、＝６１．２ νコ・６１．２ シ、＝６１．２ ν５＝４８．４ ν、＝２５．５ シフ・５５．５ νＢ＝５５．５ ν、＝２５．５ ｒｌ５−１６．８７６　　　ｄ＋ｇ−５，４０ｎｚ；１
．６７７９０　　　ｖ　、、＝５５．５ｒ＋ｑ＝−３２
，５８８ｄ＋ｑ＝０．２０ｒｚｏ＝２３．５１２　　　
ｄｘｏ＝２．４０　　　ｎ＋ｚ＝１．７１３００　　９
　＋ｔ□５３．９ｒｚ＋＝１５４．４３９　　ｄｚ＋　
　（可変）ｒ２２”　　ｃｏ　　　　　ｄｚｚ＝８．０
０ｒ２３＝　　ω 次に、ズーミングにより可変な空気間隔の一例を示す。

無限遠物点のとき： ｆｄ５　　ｄエ　　輸　　ｄお 広角　　９．１８３　１．０００　２６．０００　１３
．０６９　２．０００標準　２７．２６２　１６．８０
０　１０．２００　１０．６１０　４．４５９望遠　５
２．８４０　２３．４５０　３．５５０　１３．０４９
　２．０２０レンズ先端ｒ１面より測って２ｍ位置の物
点のとき： 広角　９．１８１ 標準　３０．３６２ 望遠　５２．４７５ レンズ先端ｒ ｄ５　　　　ｄ（、ｄ＠　　　　ｄＢ ｌ、０００　２６．０００　１３．０２７　　２．０４
２１８．０００　　９．０００　１０．２１２　　４．
８５７２３．４５０　　３．５５０　１１．７５１　　
３．３１８、面より測って０．６ｍ位置の物点 のとき； ｆｄ５　　　ｄゎ　　　ｄ、　　　　ｄ。

広角　９．１７６　１．０００　２６．０００　１２．
９３３　２．１３６標準　４０．３８６　２１．０００
　６．０００　９．０７０　５．９９９望遠　５１．８
１７　２３．４５０　３．５５０　９．３５９　５．７
１Ｏｆ、　／ｆ、　＝　　５．２０　　　１　ｆ２１／
ｆ、　＝１．２３ｆ１／ｆｗ＝　　４．１Ｏｆ、　　／
ｆＷ＝２．３８ｄ、　／ｆ　、　＝０．４９〜０．６０
１　ｒｌ！ｌ　／ｆ３＝１．１２ｒ、ｊ／ｒ、＝１．２
４　　１ｒ、ｌ／ｆ、＝０．５１ｒ＠　／　ｆ　４　＝
０−１１　　　　　ｒ、　　／　ｆ　４−１−０８ここ
で、標準位置は各物点位置において、第４群４が第３群
３に最も接近するズーム位置である。

（実施例２） ｆ　　＝９．１４６〜５１．６９８ Ｆ／Ｎｏ−１，２５〜１．６４ ｒ１．６１．３７８　　　ｄｌ＝１．２０　　　ｎ１＝
１．８０５１８　　ｖ　、＝２５．５ｒ、＝３２．８１
９　　６ｇ＝７．０ｏ　　　ｎ、＝１．５８９１３　　
ｖ　、＝６１．２ｒｓ＝−１２６，０６２ｄｓ＝０．２
０ｒ４＝２７．６８７　　　ｄ−＝２．８Ｏｎ−＝１．
５８９１３　　ｖ　ｚＪｌ、２ｒｓ＝４４．０６６　　
６ｓ　（可変）ｒ、−３８，５７７ ｒｔ＝１１．４６３ ｒｓ＝−１６，２８２ ｒ−＝１３．３６７ ｒ鵞ｏ□２９３．７５５ ｒ、１．−８２０．６９７ ｒ＋ｚ＝−３６，２１６ ｒｌコ・６３．０５６ ｒ＋４＝−１４８，３５２ ｒ＋５＝−１９，２５３ ｒ　１６”−２７，５９９ ｒ＋７＝２１４．４３８ ｒ＋５−１７．３１４ ｒ＋ｑ＝−３０，３８６ ｉｏ＝２６．４６５ ｒｚ＋＝１４１．６９２ ｒｔｔ＝　　ω １ｚ３＝　　　（Ｘ） 次に、 を示す。

ズーミングにより可変な空気間隔の一例ｄ６＝０．９０
　　　ｎ４＝１．５８９１３　　　ｖ　４Ｊ１．２ｄフ
＝５．０５ ｄｓ＝１．００　　　ｎ５＝１．６９７００　　　ν５
＝４８．５ｄｑ＝３．２０　　　ｎｂ＝１．８０５１８
　　　ｖ　６＝２５．５ｄ１゜（可変） ｄ目＝　２．４０　ｎｔ＝１．６９３５０　　ｕ　ｙ□
５３．４ｄ＋ｚ＝０．２０ ｄ＋ｓ＝１．８０　　　　ｎ５＝１．６７０００　　　
　　ν　１＝４７．２ｄ＋４＝２．３０ ｄ＋ｓ＝１．０Ｏｎ、＝１．８０５１８　　　ν９＝２
！５．５ｄ１６（可変） ｄ＋ｙ＝０．９Ｏｎ＋ｏ＝１．８０５１８　　Ｖ　ｔｏ
＝２５．５ｄ＋ｓ−５，８Ｏｎ＋＋＝１．７１３００　
　Ｍ　＋＋＝５３．９ｄＩｇ・０．２０ ｄｇｏ＝２．４ｏ　　　ｒ＋＋ｚ□１．７７２５０　　
ｖ　＋ｇ＝４９．６ｄｚ＋　　（可変） ｄｚｚ＝８．ｏ。

無限遠物点のとき： ｆ　　　　ｄ５　　ｄ、　　ｄ、　　　ｄ。

広角　９．１４６　１．０００　２８．４００　１３．
３１９　２．０００標準　２７．２８３　１８．４００
　１１．０００　１１．０７２　４．２４７望遠　５１
．６９Ｂ　　２５．６００　３．８００　１３．２８１
　２．０３８レンズ先端ｒ１面より測って２ｍ位置の物
点のとき： 広角　　９．１４５ 標準　３０．３４７ 望遠　５１．５３６ レンズ先端ｒ のとき： ｄ、　　　　ｄゎ　　ｄゎ　　ｄ。

１．０００　２Ｂ、４００　１３．２７？　　　２．０
４２１９．７００　　９．７００　１０．６７９　　４
．６４０２５．６００　　３．８００　１２．０４８　
　３．２７１１面より測って０．６ｍ位置の物点 ｆｄ５　　　ｄゎ　　ｄゎ 広角　９．１４３　１．０００　２８．４００　１３．
１８６標準　４１．１３０　２３．２００　６．２００
　９．５２３望遠　５１．２３５　２５．６００　３．
８００　９．７３６ｆ　ｒ　／　ｆｗ　＝　　５．６３
　　　ｌ　ｆｚ　　Ｉ／　’ｗｆ３／ｆ、−４，９５ｆ
、　　／ｒｗ ｄ、／ｒ、　−０，５１〜０．６１１　ｒＩ！Ｉ／ｆ３
ｆｉ ２、１３３ ５．７９６ ５．５８３ −１．３７ −２．３７ 諺０．８０ ｒ、／ｆ３＝　　１．４０　　１　ｒ５１．／ｒａ−０
，４３ｒＩｌ／　ｆｚ−０，８０ｒｌ　　／　ｆｚ　＝
１．２２ここで、標準位置は各物点位置において、第４
群４が第３群３に最も接近するズーム位置である。

第３図、第４図、第５図はおのおの実施例１の広角端、
標準、望遠端における収差性能を示す。

同様に、第６図、第７図、第８図はおのおの実施例２の
広角端、標準、望遠端における収差性能を示す。これら
の図から、各実施例とも良好な光学性能を有しているこ
とが分る。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のレンズ構成と
条件のもとで、Ｆナンバーが約１．２．ズーム比が約６
倍のコンパクトで、性能のよいビデオカメラ用ズームレ
ンズを１２枚という少ない構成枚数で実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるズームレンズの構成
図、第２図は従来のズームレンズの構成図、第３図、第
４図、第５図は本発明の実施例１の諸収差図、第６図、
第７図、第８図は実施例２の諸収差図である。 球面収差の図において、実線はｄ線、−点鎖線はｑ線に
対する球面収差、非点収差の図において実線はサジタル
像面、点線はメリディオナル像面を示す。 １・・・・・・第１群、２・・・・・・第２群、３・・
・・・・第３群、４・・・・・・第４群、５・・・・・
・水晶フィルタ等。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第 図 第 図 ｆ＝ 第１＃ 第２群 壌環竿 第４群水晶フィルタ 球面収量（ｍｍ） ４聴収差（７７１７７り 歪−曲状基（％〕 果 図 Ｆ／、３４ ８３゜ ８３゜ −０，２０，００２ 球面Ｌ［５ζミシミ３；、＜ｍｙｙｔ＞−０，２０，０
０，２ 非薫収嵐（ｙｎｍ） −Ｓ、ＯＯθ　５０ 歪曲収蔓（＝Ａ） 第 図 ｆ　＝　２７２ｅ３ Ｆ／、６５ ４３゜ ４３゜ −０，２０，００，２ 球面妖（ｙｎｖｒ　） −Ｑ、２　０．０　０．２ 非点収差（ｎｍ） −ｓ、ｏ　　ｏｏ　　ｓ、。 歪寸目徒（気配（％ン −０，２０，００，２ 球面収量（７１？２７７） −ｏ、ｚ　　Ｏ，００，２ 非点収左（ｖｒ笥） ｓ、ｏ　　ｏ、ｏ　　ｓ、。 歪曲収量（’／、） 第 図 ｆ＝ｑ、ｔ４６ 第 図 Ｆ／、６４ ｆ　＝　ｓｔ、　６ｑ６ ４４゜ ０．２　０．０　０．２ 球面収量（７７１７７７） ０２０．０　０．２ →聰収基（ｍｍ） −ｓ、ｏ　　ｏ、ｏ　　ｓ、。 歪苛収凰（％） −０，２０，００，２ 球面薙（ロ）ｍ） −０，２０，０θＺ ｌ顯胡又炙傭ｍ） ｓ、ｏ　　ｏ、ｏ　　ｓ、。 歪−曲状基（％）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側より順に、正の屈折力を持つ第１群と、負
   の屈折力を持ち光軸上を移動することにより変倍作用を
   有する第２群と、正の屈折力を持ち集光作用を有する第
   ３群と、上記第２群の移動、および物体の移動によって
   変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸
   上を移動する第４群とからなるズームレンズであって、
   上記第３群と上記第４群が比較的大きな空気間隔を有す
   ることを特徴とするズームレンズ。
2. （２）第１群は物体側より順に接合レンズおよび正屈折
   力のメニスカスレンズで構成され、第２群は負の屈折力
   のメニスカスレンズおよび接合レンズで構成され、第３
   群は２枚の正の屈折力の単レンズおよび負の屈折力の単
   レンズで構成され、第４群は接合レンズおよび正の屈折
   力の単レンズで構成されることを特徴とする請求項（１
   ）記載のズームレンズ。
3. （３）第３群の物体側から数えて第１番目のレンズは像
   側に凸面の向いた正の屈折力のレンズであり、第２番目
   のレンズは逆に物体側に凸面の向いた正の屈折力のレン
   ズであり、第３番面のレンズは両面とも曲率中心が物体
   側にある負の屈折力のメニスカスレンズであることを特
   徴とする請求項（２）記載のズームレンズ。
4. （４）第４群の接合レンズが物体側に凸面の向いた接合
   面を有し、正の屈折力の単レンズは物体側に凸面の向い
   たレンズであることを特徴とする請求項（２）記載のズ
   ームレンズ。
5. （５）下記の諸条件を満足することを特徴とする請求項
   （２）記載のズームレンズ。 ［１］４．０＜ｆ＿１／ｆ＿ｗ＜７．０ ［２］１．０＜｜ｆ＿２｜／ｆ＿ｗ＜１．６［３］３．
   ０＜ｆ＿ａ／ｆ＿ｗ＜６．０ ［４］２．０＜ｆ＿４／ｆ＿ｗ＜３．０ ［５］０．３＜ｄ＿１＿６／ｆ＿４＜０．８［６］０．
   ４＜｜ｒ＿１＿２｜／ｆ＿３＜１．５［７］０．６＜ｒ
   ＿１＿３／ｆ＿３＜２．０［８］０．３＜｜ｒ＿１＿５
   ｜／ｆ＿３＜０．７［９］０．５＜ｒ＿１＿８／ｆ＿４
   ＜１．０［１０］０．６＜ｒ＿２＿０／ｆ＿４＜１．８
   ただし、ｆ＿ｗは広角端の全系焦点距離、ｆｉ（ｉ＝１
   、２、３、４）は第１群の焦点距離、ｄ＿１＿６は物体
   側より数えて第１６番目の空気間隔、ｒｊ（ｊ＝１２、
   １３、１５、１８、２０）は第ｊ番目のレンズ面の曲率
   半径を示す。