JPH03200113A - 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、ズームレンズ、特にビデオカメラ等に好適な
コンバク１−でありながら明るい高変倍比のズームレン
ズに関する。

（従来技術） 従来から、ビデオカメラ等に用いられるズームレンズと
して、物体側から順に正、負、正、正の各屈折力を有す
る４レンズ成分から構成され、第１レンズ成分は変倍に
際し固定で、第２レンズ成分を移動することによって変
倍を行い、第３レンズ成分を移動することによって第２
レンズ成分から射出した発散光束をほぼアフォーカルに
しなから変倍に伴う像面の位置変化を補正し、変倍に際
し固定の第４レンズ成分によって像面上に結像を行うズ
ームレンズは良く知られている。しかしこの構成のズー
ムレンズでＦｌ、４程度の大口径、６倍程度の高変倍比
を達成しようとするとレンズ系全体の構成枚数が増大し
、コストの増加を招く。

また鏡枠構造を簡単にするため第３レンズ成分と第４レ
ンズ成分の間に絞りが置かれることが多いが、そのため
中間焦点距離近辺で画面周辺に結像する光束が第１レン
ズ成分を切る高さが比較的大きくなり、前玉径が大きく
なるという欠点を有していた。

一方、特開昭６２−２４２１３号公報や特開昭６３−１
２３００９号公報に見られる様に、物体側から順に、正
、負、正、正の各屈折力を有する４レンズ成分から構成
され、変倍中筒ルンズ成分と第３レンズ成分とを固定し
第２レンズ成分を一方向に移動させて変倍を行ない、第
４レンズ成分を前後に移動させることによって変倍に伴
う焦点位置の変動の補正を行うものが知られている。

この方式のズームレンズは、高変倍比で大口径でありな
がら比較的レンズ枚数の少ないタイプとして知られてお
り、第３レンズ成分が変倍時に移動しないため第１レン
ズ成分と絞りの距離を短くすることが可能で、前記の形
式のズームレンズに比べて前玉径を小さくすることがで
きる。しがし変倍に伴う像面位置の補正のための第４レ
ンズ成分の移動量が大きく、第２レンズ成分の微少な移
動に対する第４レンズ成分の移動変化率が特に中間焦点
距離から望遠端にかけて急峻となり、ズームカムの製作
誤差等によって変倍時の焦点ずれが起こりやすいという
欠点があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、物体側から順に、正、負、正、正の各
屈折力を有する４レンズ成分がら構成さゎ、変倍比６倍
径度、Ｆナンバー１．４程度で、構成枚数が少なくコン
パクトでありながら、変倍に伴う焦点位置誤差変動の起
こりにくい、特にビデオカメラ等に好適なズームレンズ
を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明のズームレンズは、基本的には、物体側から順に
、正の屈折力を有し、変倍に際しても固定のままである
第１レンズ成分、負の屈折力を有し変倍のため前後に移
動する第２レンズ成分、正の屈折力を有し第２レンズ成
分の移動に関連して移動する第３レンズ成分、正の屈折
力を有する第４レンズ成分から構成され、第４レンズ成
分の一部もしくは全部を移動することによって変倍に伴
う焦点位置の移動を補正したことを特徴とする。

第２レンズ成分は広角側から望遠側にかけて物体側から
像側に移動する。

第３レンズ成分は、その移動経路中、中間焦点距離から
望遠端にかけて、像側から物体側に移動することが望ま
しい。

本発明は、第４レンズ成分全体がコンペンセーターの役
割を有する場合のみならず、第４レンズ成分の一部が移
動して変倍に伴う像面位置の変化を補正する場合も含ん
でいる。以下において第４レンズ成分中変倍に伴い移動
する部分レンズ群を補正部分群と呼ぶことにする。変倍
に伴い第４レンズ成分全体が移動する場合には、補正部
分群は第４レンズ成分に一致する。

第４レンズ成分中の補正部分群に入射する光束はほぼア
フォーカルになっていることが望ましい。

本発明のズームレンズは、具体的には、第１レンズ成分
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
ズからなり、第２レンズ成分は少なくとも２枚の負レン
ズと少なくとも１枚の正レンズからなり、第３レンズ成
分は少なくとも１枚の正レンズからなり、第４レンズ成
分の補正部分群は少なくとも１枚の正レンズと少なくと
も１枚の負レンズからなり、以下の各条件を満足するこ
とが望ましい。

０．２５＜Ｉｆ、ＩＦユ／（ｆｗＺ）＜０．５５　　（
１）２．１　＜ｆ、Ｍ／ｆ、、＜２．７　　　　　　　
　（２）但し、ｆ２は第２レンズ成分の合成焦点距離、
ｆ４ｖは第４レンズ成分中の補正部分群の合成焦点距離
、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ＦＷは広角端
におけるＦナンバー、２は変倍比である。

本発明のズームレンズは、更に具体的には、第１レンズ
成分は、物体側から順に、負のメニスカスレンズと両凸
レンズからなる１組の正のダブレット、及び物体側に凸
を向けた正のメニスカスレンズとから構成され、第２レ
ンズ成分は、物体側から順に、像側に強い面を向けた負
レンズ、及び両凹レンズと正レンズからなる負のダブレ
ットとから構成され、第３レンズ成分は、１枚の正レン
ズもしくは１枚の正レンズと負のメニスカスレンズから
なる正のダブレットであり、第４レンズ成分中の補正部
分群は、物体側から順に、少なくとも１枚の像側に強い
面を向けた負レンズおよび少なくとも１枚の正レンズを
含み、以下の各条件を満足することが望ましい。

ｎ、　　　　　＞１．６ シ２＋−ν、＞２Ｏ ｎ、・ｓｒＴ’；＞　　１　、　８ （３） （４） （５） 但し、 ｎ、−：第２レンズ成分中の負レンズの屈折率の平均値 ｖ２や　：第２レンズ成分中の正レンズのアツベ数 シア第２レンズ成ズ成分中の負レンズのアツベ数の平均
値 ｎ、　　：第３レンズ成分中の正レンズの屈折率 である。

（作用） 本発明の基本的な構成中、変倍に伴い第３レンズ成分が
移動することは、簡素な構成で高変倍ズームレンズを設
計する上で自由度が増太し極めて有利な条件となる。特
に、変倍中、中間焦点距離から望遠側にかけて第２レン
ズ成分の移動方向と逆方向に移動させるとき、第３レン
ズ成分が固定のズームレンズに比べると次の点において
有利となる。

すなわち、コンペンセーターとして変倍時の像面の移動
を補正する機能の一部を第３レンズ成分に分担させるこ
とができ、第４レンズ成分の補正部分群の中間焦点距離
から望遠側にかけての移動量を減らすことができる。そ
の結果、第４レンズ成分の補正部分群に関するズームカ
ム等の製作誤差やクリアランスによる焦点位置のずれを
緩和することができる。

第４レンズ成分中の補正部分群に入射する光束はほぼア
フォーカルであることにから、変倍に伴う補正部分群の
移動による収差変化を少なくできる。

正の屈折力を有する第１レンズ成分及び第４レンズ成分
中変倍に伴い移動する部分群にそれぞれ少なくとも１枚
の負レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ成分に少な
くとも１枚の正レンズが含まれているのは、変倍の全領
域において軸上の色収差および倍率の色収差の補正を十
分に行う為である。正の屈折力を有する第３レンズ成分
には必ずしも負レンズが含まれていないが、第４レンズ
成分の色補正を過剰にバランスさせることによって、こ
れを省略しても全系の色収差の補正をすることができる
。

第２レンズ成分に少なくとも２枚の負レンズが含まれて
いるのは、第２レンズ成分に屈折力を十分に持たせ、変
倍のための移動量を小さくし、前玉径をコンパクトにす
るためである。

条件（１）は第２レンズ成分の焦点距離の適正値に関し
、上限を越えて焦点距離の絶対値が大きくなると収差補
正上は有利であるが、第１レンズ成分から第３レンズ成
分までの長さが増大し、コンパクトなレンズ系を得られ
ない。下限を越えると前述の様な簡素な構成では、変倍
に伴う収差変動、特に歪曲収差、コマ収差の変動が補正
不可能となり、広角端での負の歪曲収差が過大となる。

条件（２）は第４レンズ成分中の補正部分群の焦点距離
に関し、下限を越えると、第４レンズ成分の前方から撮
像面までの長さは短くなる傾向となり、全長の短縮化に
は有利であるが、第４レンズ成分全体の画角が大きくな
り、画面隅に入射する光束が第一レンズ成分を通過する
高さが高くなり、前玉系の増大につながる。上限を越え
焦点距離が長くなると、レンズ系の全長が長くなるだけ
でなく、所定の口径を得るための絞り径が大きくなる。

本発明のズームレンズの具体的な構成中、第１レンズ成
分が、物体側から順に、負のメニスカスレンズと両凸レ
ンズからなる１組の正のダブレット、及び物体側に凸を
向けた正のメニスカスレンズとから構成されているのは
、主として中間焦点距離から望遠端にわたる球面収差お
よびコマ収差の変動を抑える為である。像側にある正の
メニスカスレンズは軸上光束に対してほぼアブラナチッ
クに構成されており、強い負の屈折力を有する第２レン
ズ成分で発生する負の歪曲収差を補正する効果をも有す
る。

第２レンズ成分は、物体側から順に、像側に強い面を向
けた負レンズ、及び両凹レンズと負レンズからなる負の
ダブレットとから構成されているが、これによって主点
位置を物体側に寄せ厚肉化によるレンズ全系の大型化を
抑えつつ、変倍に伴う収差変動、特に歪曲収差や非点収
差の変動を少なくできる。

第；３レンズ成分を１枚の正レンズと負のメニスカスレ
ンズからなる正のダブレットとすることにより、変倍全
域での軸上の色収差の補正が容易になる。また口径比の
大きい場合には１面数が増えたことによる自由度を主と
して球面収差の補正に充てることが可能となる。第３レ
ンズ成分が１枚のｉＥレンズから構成される場合、この
レンズの少なくとも１面に非球面を用いることが、球面
収差の補正」二有利である。

第４レンズ成分中の補正部分群は、少なくとも、像側に
強い面を向けた負レンズ、少なくとも１枚の正レンズを
物体側から順に含んでいるが、負レンズの像側の強い凹
面は第２レンズ成分で発生する負の歪曲収差を補正する
働きがある。

条件（３）は第２レンズ成分を構成する負レンズの屈折
率に関し、この条件を外れると上述の構成によっては広
角端の負の歪曲収差が補正困難となる。

条件（４）は第２レンズ成分を構成する負レンズと正レ
ンズのアツベ数の差に関し、条件を外れると変倍時の色
収差の変動、特に倍率の色収差の変動が大きくなり、広
角側では像高の大きい方向に、望遠側では像高の小さい
方向に短波長の結像点がシフトしすぎる傾向となる。

条件（５）は第３レンズ成分を構成する正レンズの屈折
率に関し１条件を外れると、変倍全域にわたって球面収
差の補正が困難となる。

（実施例） 以下、本発明のズームレンズの実施例を示す。

各実施例における非球面形状は面の頂点を原点とし、光
軸方向をＸ軸とした直交座標系において頂点曲率をＣ（
＝１／ｒ）、円錐定数をＫ、非球面係数をＡ、非球面の
頂点を原点とし、Ｘ軸に垂直な座標をｈとしたとき で表される。

実施例には、何れも第４レンズ成分中の補正部分群中に
正負それぞれ１枚のプラスチックレンズが用いられてい
る。表中＊印はこれらのプラスチックレンズを示す。そ
れぞれのプラスチックレンズの屈折力を適当に組合せ、
温度変化によって屈折力が変化することによる焦点位置
の変動を抑えている。これらの材料はポリカーボネート
（ｐｃ）ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であっ
て、以下に示すように温度に対しほぼ線形に屈折率が変
化する。

径、Ｄは屈折面間隔、Ｎはレンズ材料の屈折率、νｄは
同じくアツベ数、ｆはレンズ全系の焦点距離、２ωは□
画角、ＦはＦナンバー、ｆＢはバックフォーカスを示す
。

実施例１ 焦点距離ｆ＝９．２７〜５２．４６ 画角２ω＝４９．１°〜８．５゜ バックフォーカスｆａ”４．７８ Ｆナンバー　１．４〜２．０ ｆ□＝４７．４１　　　ｆ２＝−１２，３４ｆ、＝　　
３９．２３　　　ｆ４＝　　２１．３７ＲＤ　　　　　
Ｎ 実施例８では、さらに第３レンズ成分中の負レンズ及び
第１ルンズ成分中の補正レンズの後方に配設した固定レ
ンズ成分にプラスチックレンズを用いている。

なお、表中の各記号は、Ｒは各屈折面の曲率半１９．０
６　　１３．２０　　１３．３０　　１２．８１５２．
４６　　２４．５０　　　０．５０　　１６．２１１２
．４１ １１．０１ 実施例２ 焦点距離ｆ＝８．７５〜４９．３ 画角２ω：５２゜０°〜９．Ｏ。

バックフォーカスｆｅ　＝４．５ Ｆナンバー　２．０ ｆ、＝　　４３゜９５　　　ｆ２＝−１１，４８ｆ、＝
　　３６．０６　　　ｆ４＝　　１９．９５ＲＤ　　　
　　Ｎ　　　　ν。

第１８面非球面係数 に＝　　１．５５８３１ Ａ、　＝　　６　、８４４．１−３　Ｘｌ０−’可変間
隔 ｆ　　　　　　　　ｂ ９．２７　　０，９０　２５．１０ １５．２１ １１．０１ ０Ｊ −３８４，８９２ ４９，３０２２，８００，４７１４，６７１０，１１ 実施例３ 焦点ｉ離ｆ＝７．２〜４１．１ 画角２ω＝４８．０’〜８．３゜ バックフォーカスｆａ＝３．４ Ｆナンバー　２．０〜２．３ ｆ１＝　　２６．９６　　　ｆ２＝　　−６，９４５ｆ
、＝　　２５．７９　　　ｆ４＝　　１７．５９ＲＤ　
　　　　Ｎ 第１８面非球面係数 Ｋ　＝−１，５５８３１ Ａ、＝　　８．１３８２９ＸＩＯ−’ 可変間隔 ｆ　　　　ａ　　　　ｂ　　　　ｃ　　　　ｄ８．７５
　　０．９５　２３．３０　１３．７４　１０．０６１
８、＋０　１２．４０　１２．４０　１１．４０　１１
．８５０Ｊ −５２，３３８ 実施例４ 焦点比１１ｆ＝７．２〜４１．１ 画角２ω＝４８．Ｏ°〜８．２゜ バックフォーカスｆＢ＝３．４７ Ｆナンバー　１．４〜１．８ ｆ１＝　　３５．６２　　　ｆ２＝　　−９゜ｆ３＝　
　３１．２６　　　ｆ４＝　　１６゜ＲＤ　　　　　Ｎ 　１０ １ シー 第１８而非球面係数 Ｋ　　＝　　　−２，５４４，５６ Δ１＝　　　−７，２８３４５Ｘ１０−’可変間隔 ７．２ １６．６ ４１．１ ０１８０ ８．３０ １３．４０ １５．００ ７．５０ ０．８０ Ｉｏ、２７ ８．５１ ］、２．２８ ９．７３ １１．４９ ９．３２ １１］ ９１．９５８　　３．３０　　１．７７２５０４９．６ 実施例５ 焦点距離ｆ＝７．２〜４１．１ 画角２ω＝４８．０＠〜８．２゜ バックフォーカスｆ、＝３．４ Ｆナンバー　１．４〜１．８ ｆ工＝　　３５．３８　　　ｆ２＝　　−９゜ｆ、＝　
　３１．０１　　　ｆ、＝　　１６゜ＲＤ　　　　　Ｎ ４０ ２ ν　ｄ 第１８而非球而係数 に＝　　　−２，２９９９０ Ａ、＝　　　−１，０５６０９ＸｌＯ−’可変間隔 ７．２ １６．１ ４１．１ １．３０ １１．２０ １８．３０ １９．５０ ９．６０ ０．５０ Ｉ２．６０ １１．２２ １４．８４ ８．６５ １０．０４ ８．４２ 実施例６ 焦点比＠ｆ＝８．７５〜５０．０ 画角２ω＝３９．５＠〜６．８゜ バックフォーカスｆ６＝１１．３ Ｆナンバー　１．４〜２．５ ｆ、＝４２．８５　　　ｆ２＝−１１゜ｆ、＝　　３６
．４７　　　ｆ４＝　　２０゜ＲＤ　　　　　Ｎ 　６ ０ 第１８面非球面係数 に＝　　　−２，２３５９４ Ａ、＝　　　−９，６６３５８ＸＩＯ−’可変間隔 ７．２ １６．２ ４１．１ １．００ １１．００ ］、８．００ ２０．００ １０．００ １．００ Ｉ２．２６ １０．８５ １４．３８ ８．６５ １０．１２ ８．５５ 実施例７ 焦点距離ｆ＝７．２〜４１．１ 画角２ω＝４８．４’〜８．３６ バックフォーカスｆＢ”３．４ Ｆナンバー　２．０〜２．３ ｆ１＝　　２７．４３　　　ｆ２＝　　−６゜ｆ、＝　
　２３．６７　　　ｆ４＝　　１７゜ＲＤ　　　　　Ｎ 　２３ ４ 第１８面非球面係数 に＝　　　−１，，６４８２９ Ａｔ：　　　　９．３８９７３Ｘ１０−’可変間隔 ８．７５ １８．１８ ５０．００ １．００ １２．５０ ２３．１０ ２３．５０ １２．４０ ０．５０ Ｉ３．８２ １１．４２ １／１．７２ ４．６９ ６．６８ ４．６９ １３］ −ｓｏ、ｏｏ。

１．４０ １．５８３００＊ ３０．０ 第１１而非球面係数 Ｋ　＝　　−５，８９３２７ Δ、＝　　−３，３８５８８ 第１６而非球面係数 にニー７．２６１９８ Ａ、＝　　−１，３３９９０ １０−６ Ｘｌ０４ 可変間隔 ７．２ １７．０ ４１．１ ｂ Ｏ，８００１５，０００ ８，３００７，５００ ＋３．４００　　０．８００ ８．２５ ５．４９ ７．５３ １１．３６ １４．１１ １３．６７ 実施例８ 焦点距離ｆ＝９．２７〜５２．７１ 両角２ω＝４９．２°〜８．５゜ バックフォーカスｆａ”４．７８ Ｆナンバー　１．４〜１．８ ｆ□＝　　４５．５１　　　ｆ２＝−１２，０３ｆ　３
　”　　３９．２１　　　ｆ　４１１　＝＝　　２１．
８５ＲＤ　　　　　Ｎ ５２．７１ ２４．００ １．００ ３．７０ １．９７ 諸条件に対する各実施例における値は別表の通りである
。

以下余白 ２：３ ４１１ 分 カバー ガラス −３８，８９２ ６，６０ ６，２０ １，５１６３３ ６１，４ 第１９而非球面係数 Ｋ　”　　　Ｅ３．４２４４ 第２１而非球面係数 Ｋ　＝　　−６，８８１２ Ｘｌ０ Ｘｌ０−２ 可変間隔 ９．２７ ２０．５＋ １．１０ １４．００ ）〕 ２５．６０ １２．７０ ２．００ ２．００ １．７２ ３．９４ （発明の効果） 本発明のズームレンズは、その実施例及び図面に示すよ
うに、Ｆナンバー１．４程度、変倍比６程度と高変倍比
で明るいズームレンズを１０ないし１１枚という少ない
レンズ枚数で実現し、諸収差もバランスよく全変倍域に
わたって補正されている。しかも、第４レンズ成分にも
コンペンセータの役割を担わせることによって、カム形
状等に無理が無く、コンパクトで性能の優れたズームレ
ンズを実現することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明のズ
ームレンズの第１実施例、第３実施例、第７実施例、第
８実施例の断面図、第５図、第６図、第７図、第８図、
第９図、第１０図、第１１図、第１２図は本発明のズー
ムレンズの第１．第２、第３、第４、第５、第６、第７
、第８実施例の収差曲線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍に際しても固
   定のままである第１レンズ成分、負の屈折力を有し変倍
   のため前後に移動する第２レンズ成分、正の屈折力を有
   し第２レンズ成分の移動に関連して移動する第３レンズ
   成分、正の屈折力を有する第４レンズ成分から構成され
   、第４レンズ成分の一部もしくは全部を移動することに
   よって変倍に伴う焦点位置の移動を補正したことを特徴
   とするズームレンズ。