JPH0219816A - 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】 本発明はズームレンズに関するものであり、特にビデオ
カメラ等の小型カメラに応用可能なものである。

従来の技術 近年、ビデオカメラ等では、電子部品のコストダウン、
コンパクト化が相当なスピードで達成されているが、と
れに応するレンズ系としては、電子部品はどにコストダ
ウン、コンパクト化が進展しているとは言い難く、コス
ト面２重量面、大きさ面等でカメラ本体に占めるレンズ
系の割合いは年々増加している。また最近では、非常に
高解像力を持つ撮像素子が民生用にも用いられるように
なってきたため、レンズ自身の光学性能は、従来のもの
より高いものが要求されるようになってきた。

従来、ズーム比が６倍程度のズームレンズは、結像作用
を行なう第５レンズ成分を５枚構成と１−７たものが多
く見られる。これに対して第５レンズ成分を４枚構成に
して、コンパクト化、軽ｉ１化を図ったものも見られる
。例えば特開昭６１−２６１７１、２号公報には、第５
レンズ成分が正レンズ２枚、負レンズ２枚の４枚構成と
なっているズームレンズが開示されているが、ズーム比
が３倍程度と小さく、またＦ−も２．８と暗いものであ
る。特開昭６２−８１１２号公報には、ズーム比が６倍
程度でＦＮＬも１４と明るいものが開示されているが、
収差が充分補正されておらず、高性能を要求される光学
系としては対応しきれない。さらに非球面を用いて、第
５レンズ成分を４枚にしている例が特開和６１−２０４
６１０．６１−２１３８１６．６２−２４２１．４など
に見ちれるが、いずれも、非球面レンズを屈折率の低い
プラスチックで造っており、非球面の位置も絞１１）Ｋ
近い面に置いているため、軸上の球面収差についてのみ
、非球面の効果はあるが、軸外のコマ収差等の補正が充
分されているとは言えず、高性能レンズとして使用する
光学性能を満足しているとは言い難い。

発明が解決しようとする課題 近年、ガラスモールドによる非球面レンズを精度良く造
ることができるようになった為、高性能レンズにプラス
チックに比べて屈折力が高いガラス非球面レンズを使用
する事が可能になった。

本発明の目的は、６倍ないし８倍程度のズーム比を有す
るズームレンズで、高画質、高性能かつコンパクト、軽
量なズームレンズを実現することを目的とする。

上記の目的を達成する為Ｋ、本発明のズームレンズは、
物体側より順に、正の屈折力を持つ第２レンズ成分、負
の屈折力を持ち変倍暁光軸方向に移動して変倍作用を行
う第２レンズ成分、負の屈折力を持ち変倍時の像点移動
を補正する第３レンズ成分、正の屈折力を持ち射出光を
ほぼ平行にする第４レンズ成分、及び結像作用を有する
第５レンズ成分を備え、上記第５レンズ成分は物体側よ
り順に正レンズ、負レンズ、負メニスカスレンズ。

正レンズより構成され、第５レンズ成分中の最も１像側
の２枚のレンズのうち少くとも一面が非球面であること
を特徴とする。第５レンズ成分中の非球面はどの面でも
一応の効果はあるが、従来の６倍から８倍の高性能ズー
ムレンズをより少ないレンズ枚数で達成するためには、
像側から２番目の負レンズ、又は、最も像側の正レンズ
に非球面を用いるのが望ましく、さらに非球面を有する
レンズはプラスチックに比べて屈折率が高いガラス材質
であることが望ましい。レンズ系で像面に近いレンズは
、軸上光束と軸外の主光線との通過位置が全く異なるた
めに、軸上の球面収差にほとんど影響を与えること無し
に、軸外収差を非球面によって効果的に補正できるため
、非球面数を最小限にすることができる。非球面の形状
誤差等を考えると、製造上非球面が少ない方が製造し易
い。非球面数が多い程、各面の形状誤差のため設計性能
を実際の製品で出すのが困難であることは周知である。

又、非球面を効果の高い面に用いることにより非球面の
デビエーション量（非球面の球面からのずれ量）は少な
くて良い為、レンズ単品としての製造のし易さも大きい
。

通常ビデオカメラ用ズームレンズは、マスター部分（第
５レンズ成分）の焦点距離が、比較的短かいだめ、マス
タ一部分には屈折率の高い材質を用いる。負レンズには
特に屈折率の高い材質を用いているため、非球面にプラ
スチック等の屈折率の低い材質を用いると非球面で補正
すべき収差量が大きくなってしまい、結局非球面として
の効果を充分に生かす事ができない。又、正レンズにつ
いては、負レンズと比べて屈折率の低い材質が多く用い
られているが、高性能な光学系を得るには屈折率が１．
６５以上の材質を用いるのが望ましい。

プラスチック材質の屈折率は１．６以下なので、非球面
し・ンズをプラスチックで実現しても充分高性能な光学
系が得られない。これに対して、ガラス材質を用いた非
球面レンズを導入すれば、高屈折率であるため非球面の
効果を充分生かすことができ、より高性能で、コンパク
トなズームレンズを実現することが可能である。

さらに、上記目的を達成するためには以下の条件を満足
することが望ましい。

（１）　　−０，０４＜　７Ｗψ５Ａ＜０．１０但し、
ｆＷは広角端における全系の焦点距離であり、ψ５Ａは
第５レンズ成分中の最も物体側の２枚のレンズの合成屈
折力である。

条件（１）は球面収差の補正に関するものである。

条件（１）を満たして第５レンズ成分の物体側の２枚の
レンズの合成屈折力を適切に選べば軸上の球面収差は非
球面を用いずに補正することができるたの めこのとき非球面は軸外捧収差のみを補正する為に用い
ることができ、軸上軸外共に高性能な画質を有するズー
ムレンズを得ることができる。条件（１）の上限を越え
て、第５レンズ成分の物体側の２枚のレンズの合成屈折
力がつよくなると、球面収差は大きくアンダー側に倒れ
る。又、条件（１）の下限を越えて、第５レンズ成分の
物体側の２枚のレンズの合成屈折力かよりくなると球面
収差がオーバー側に倒れ、いずれの場合も絞り位置近く
に非球面を用いて球面収差を補正させざるを得なくなっ
てしまう。この位置に非球面を置いても軸外性能を充分
補正するのは不可能であるので、非球面を像側に置いた
ズームレンズに比べ高画質ノズームレンズは実現困難と
なる。

上記条件に加えさらにまた、以下の条件を満足すること
が望ましい。

（２）　　１．２０　＜　ｒ５５／ｒｓａ　（４，００
（３）　　１．８０　＜　ｆｓＢ／ｆｗ　＜　４．２０
但し、 ｒ５５：第５レンズ成分中の像側より２枚目の負メニス
カスレンズの物体側の曲率半径 「５６：第５レンズ成分中の像側より２枚目の負メニス
カスレンズの像側の曲率半径 ／ＳＢ：第５レンズ成分中の最も像側の２枚のレンズの
合成焦点距離 である。

面 条件（２）は像轡わん曲とコマ収差の補正に関するもの
である。第５し：５ズ成分の像側より２枚目の負メニス
カスレンズが条件（２）の上限を越えるような形式をと
ると、全体として像面わん曲がアンダー側に倒れてしま
い補正できない。一方、条件（２）の下限を越えるよう
な形状をとると、全体としてコマ収差が発生し、特に望
遠端で顕著に現われるのでズーム全域で高性能な高学系
を得ることができなくなる。

条件（３）は、レンズバックと像面わん曲の補正に関す
るものである。条件（３）の上限を越えて第５レンズ成
分の像側の２枚のレンズの合成焦点距離が長くなると、
レンズバックが短かくなり、ビデオレンズ等のようにレ
ンズ系の後ろにローパスフィルタを入れる光学系を実現
できない。一方条件（３）の下限を越えて合成焦点距離
が短かくなると、軸外の中帯付近での像面わん曲が犬き
くなり、画面全域で高性能な画質を得ることができなく
なる。

実施例 以下に本発明の実施例を示す。各実施例において、ｒｉ
は物体側から順に第１番目のレンズ面を示す。

尚、（肴）を付した面は非球面であることを示し、非球
面形状は次の式で表わされる。

ＣＹ２ 実施例Ｉ ＦＮＬ−２，０８〜１６５〜１．６５　　ｆ−５２，４
〜２２，０〜９，２但し、Ｃは非球面の基準となる球面
の形状、Ｙは光軸からの高さ、Ｘは高さＹにおける面頂
点に接する平面から非球面までの距離、Ａｉは非球面係
数である。また、各実施例と各条件との関係を第１表に
示す。

ここで、実施例１乃至実施例４は第４レンズ成分を２枚
の正レンズで構成したものを示し、実施例５乃至実施例
７は第４レンズ成分を１枚の正レンズで構成したものを
示す。尚、第４レンズ成分の後方に配されている平板は
、オートフォーカス用の焦点検出光学系へ光束を導くた
めのビームスプリッタ−に相当し、第５レンズ成分の後
方に配されている平板は、ダイクロイックプリズムやロ
ーパスフィルターやフェースプレート等に相当する平板
である。

（以　下　余　白） 曲率半径　軸上面間隔 ｄ 屈折率　アツベ数 Ｎｄ　　　　　ｖｄ ＳＵＭＴ−１０１，１１３〜１０１．１１３〜１（１１
，１１３実施例２ 実施例３ Ｆｋ−２，０８〜１．６５〜１．６５ 曲率半径　軸上面間隔 ／−５２，４〜２２，０〜９．２ 屈折率　アツベ数 Ｎｄ　　　　　ｖｄ Ｆ阪−２，０８〜１６５〜１．６５ ｆ＝５２．４〜２２．０〜９２ ＳＵＭ’ｒ−１０１，２２７〜１０１．２２７〜１０１
．２２７ＳＬＩＭＹ　−９８，２３７〜９８．２３７〜
９８．２３７実施例 ＦＮＬ−２，０８〜１６５〜１．６５ 曲率半径　軸上面間隔 ｒ　　　　　　　　ｄ ！−５２，４〜２２．０〜９゜２ 屈折率　アツベ数 Ｎｄ　　　　　　νｄ 実施例５ Ｆｋ＝　２．０４２〜１７５３〜１．７５０　７′−６
６，３〜２８．０〜８７曲率半径　軸上面間隔　　　　
　　　　屈折率　アツベ数ｒ　　　　　　ｄ　　　　　
　　　　　　　　Ｎｄ　　　　νｄＳＬ＆ｆｒ−１１６
，１８２〜１１６．１８２〜１１６．１８２ＳＵＭ１″
−９７．７３７〜９７．７３７〜９７．７３７実施例６ 実施例７ Ｆ鬼＝２．０３９〜１７５３〜１７５０７−６６．３〜
２８．０〜８７ Ｆ＼−２，０４２〜１７５４〜１．７５０／−６６，３
〜２８．０〜８７ 曲率半径軸上面間隔 ｒ　　　　　　　ｄ 屈折率　アツベ数 Ｎｄ　　　　νｄ 曲率半径　軸上面間隔 屈折率　アツベ数 Ｎｄ　　　　　　νｄ ＳｔＭｒ−１１６，２８１〜１１６．２８１〜１１６．
２８１ＳＵＭＴ−１１ＲＯ９８〜１１８．０９８〜１１
８．０９８

【図面の簡単な説明】

第１図は第４レンズ成分を２枚で構成した本発明の一実
施例のレンズ断面図、第２図は第１図の変形例を示す第
４．５レンズ成分のレンズ断面図である。第３図は第４
レンズ成分を１枚で構成した本発明の一実施例のレンズ
断面図、第４図は第３図の変形例を示す第４，５レンズ
成分のレンズ断面図である。第５図乃至第１１図は本発
明の実施例１乃至実施例７のそれぞれ望遠端くＬ〉、中
間焦点距離〈Ｍ〉、広角端＜Ｓ＞での収差図である。 以上 出願人　　ミノルタカメラ株式会社 第 図 ■ ■ 第３図 Ｙ’、４１ Ｙ’＝　４．１ 抹面吠差正りぞ蚤碑 非点ＬＬｉ！差 歪　曲　０／。 王ま面斗父Ｊ駐ＬＥ弦条子事 非点＋Ｘ差 歪曲ｏ／。 非１条Ｉｌ、￥芳 歪曲０７０ ｒ求面月又差正弦条イ牛 非点収差 歪曲０／。 王土ｉ月又荒　正９Ｅ有牛 非力田又差 歪曲 ＋１７゜ 柱面淑荒正弦条イ牛 非点収差 歪曲 ０ム 第 ７図 Ｆ　Ｎｏ２．０４２ Ｙ’＝４．１ Ｙ″＝４．１ 球面ηＸＸ正正７条件 社点収差 歪 曲 ６／。 球面収蓋Ｅ弦菜外 ４ト？？」又りｔ １曲６／。 櫟面収岩ｉ　エ弦粂イ牛 非点月又」直 王曲０１０ 球面ｑｚχ正ぢ２蚤件 非点淑χ 歪曲６１０ Ｌ宇１ｄ収２臣　正ゲ玄彫（イ牛 非点、収王 歪曲 ６／。 玉財ｔｉＩ又差　Ｊ１ダε蚤ヂｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ成分
   、負の屈折力を持ち変倍時光軸方向に移動して変倍作用
   を行う第２レンズ成分、負の屈折力を持ち変倍時の像点
   移動を補正する第３レンズ成分、正の屈折力を持ち射出
   光をほぼ平行にする第４レンズ成分、及び結像作用を有
   する第５レンズ成分を備え、上記第５レンズ成分は物体
   側より順に正レンズ、負レンズ、負メニスカスレンズ、
   正レンズより構成され、第５レンズ成分中の最も像側の
   ２枚のレンズのうち少なくとも一面が非球面であること
   を特徴とするズームレンズ。 ２、上記第５レンズ成分は以下の条件を満足しているこ
   とを特徴とする請求項１記載のズームレンズ； −０．０４＜ｆＷψ５Ａ＜０．１０ 但し、 ｆＷ：広角端における全系の焦点距離 ψ５Ａ：第５レンズ成分中の最も物体側の２枚のレンズ
   の合成屈折力 である。 ３、上記条件に加えて第５レンズ成分はさらに以下の条
   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； １．２０＜ｒ５５／ｒ５６＜４．００ １．８０＜ｆ５Ｂ／ｆＷ＜４．２０ 但し、 ｒ５５：第５レンズ成分中の像側より２枚目の負メニス
   カスレンズの物体側の曲率半径 ｒ５６：第５レンズ成分中の像側より２枚目の負メニス
   カスレンズの像側の曲率半径 ｆ５Ｂ：第５レンズ成分中の最も像側の２枚のレンズの
   合成焦点距離 である。 ４、第１レンズ成分は３枚構成、第２レンズ成分は３枚
   構成、第３レンズ成分は１枚構成、第４レンズ成分は１
   枚または２枚構成でありかつ非球面を有するレンズがガ
   ラス材料で造られていることを特徴とする請求項３記載
   のズームレンズ。