JPH0328814A

JPH0328814A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH0328814A
Application number: JP1163058A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Ono; 小野　周佑; Keizo Ishiguro; 敬三石黒; Yasuo Nakajima; 康夫中嶋; Toshiyuki Ii; 寿幸伊井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111503B2

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約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．機動性とともに高画質が
要望され、それに答えて撮像デハイスも１／２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、横威枚数の削減
を図ったズームレンズの実現が強くせまられている。Ｆ
ナンハーが約１．２〜１．４ズーム比が約６倍程度の従
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、Ｉ２は変倍部としての第２群、１３は
コンベンセー夕部としての第３群、ｌ４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１ｌ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
位置に保つコンヘ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ｌ４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、レ
ンズ外径が大きく、かつ重量の大きい第１群ｌ１を、フ
ォーカス調整のために動かさねばならないという問題点
を有していた。また、第ｌ群ｌ１の移動により全系焦点
距創の変化、すなわち画角の変化が生し、合焦過程で像
の変動が起こ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ｌ３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課題を解決するために、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
変倍作用を有する第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う第４群から
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（１）〜００）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．１１　　４．
０＜ｆ，／ｆｗ＜７．０（２）　　０．８＜ｒ２／ｆ，＜ｔ．６（３１　　２．
０＜ｒｊ　／ｒＷ＜６．ｏ（４）　　２．０＜ｆ，／ｆ
，＜３．０（５冫　　０．３＜ｄ　ｌｌ　／Ｉ，　　＜
＋．０（６）　　０．４＜ｒｌ！／ｆ８＜４，Ｏｆ７）
　　０．６＜ｒＩ３／　ｆ３＜３．０（８）　　０．３
＜ｒｊ　／ｆ８＜２．０（９）　　０．３＜　ｒＩＩ／
　ｆ　，　＜１．０００）　　０．６＜ｒｊ／［４＜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滅し、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のズームレンズについて、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
デバイスのフェースプレイ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
を強くすることが必要である。上記条件（１），条件（
２），条件（３），条件（４）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、各群のレンズクイブ、画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１ｍ＋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に最通なレンズタイプは、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の屈折力に閏ずる条件である。

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、長魚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（２）は第２群２の屈折力に関する条件である。

下限から外れる特には、コンパクトにできるが、全系の
ベノ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
達戒できない。

条件（３）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３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群の合或系が発散系となる
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（３）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、像の変動を小さくすることが
できない。

条件（４）は第４群４の屈折力に関する条件である。

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１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、近距乱撮影時
での第４群４の移動遣が大きくなり、全系のコンパクト
化が達或できないばかりでなく、近距ｊｉ！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（５）は第３群３と第４群４との空気間隔に関する
条件弐である。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、近距離撮影特の第４群４の移動量に制約が生し、
充分な撮影至近距離が実現できない．上限を越えると金
系のコンパクト化が難しい。また、画面周辺での充分な
光蟹を確保するとき、第４群４のレンズ外径を小さくす
ることができない．？件（６），条件（７）．条件（８）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（６）
．条件（７）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（６）１　条件（７）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（８）の下限を
越えると球面収差が補正過剰となる。条件（８）の下限
を外れるときには、主光線より下の軸外光線に対するコ
マ収差の補正が困雉となる．条件（９），条件０（Ｉｔ
は第４群４を横威するレンズの曲率半径に関する条件式
である．条件（９），条件Ｃω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（
９）の下限を越えるとｇ線の球面収差が補正過剰となる
．条件（９）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０（Ｄの上限を越えると、球面収差の補正が困難と
なる。

これらの条件を満た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？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，ｎ２・・・・・・は各レンズ
のｄ線に対する屈折率、ν１，ν２・・・・・・はｄ線
に対するアッペ数である．ｆ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＝８．８８０〜５３．９３３Ｆ／Ｎ　ｏ　＝１．　４　４　〜１．　８　７ｄ．　＝
１．２　　ｎ．　＝１．８０５１８　ｖ．　＝２５．５
ｄｉ　・５．８　　ｎｚ　■ｌ．５８９１３　Ｖｔ　■
６１．２（ｈ　＝０．２ｄ４＝２．９　　ｎａ　・１．５８９１３　Ｕｓ　＝６
１．２ｄ，　　（可変）ｄａ　＝０．９　　ｎａ　＝１．５８９１３　ｖ．　＝
６１．２ｄ，・４．６ｄａ　＝０．９　　０５　＝１．６７００３　νｓ　＝
４７．２ｄｏ　■２．９　　ｎａ　＝１．８０５１８　
νｂ　■２５．５ｄｒａ　（可変）ｄ＋　＋＝＝２．７　　６ｔ　＝１．７３５２０　９　
？　＝４）．０？　＋　　■５７．４４９ｒｊ・２８。６６４ｒ　，　　＝−９８．１３０ｒ４　・２２．３８２ｒｊ・３７．９４２ｒ　ｈ　：３８．４６９ｒ　，！８．９７３ｒ　ｓ　　■−１２．７１８ｒ　９　　＝１１．５２０ｒ　Ｉａ＝４）２．１９３ｒ　．＋＝１０５．２６３？　＋３Ｊ２．７９２　　　　ｄ＋ｓ＝２．５　　１ｔ
ｍ　　＝１．７４４００　　ｐｍ　　−４４．９ｒｌ４
・−１３３．３３３　　ｄ．．＝０．７ｒ　＋ｓ＝−３
３．３３２ｄ＋ｓ＝０．９　　ｎ＝　＝１．８０５１８
　　νｔ　■２５．５ｒ　Ｉ＆＝１３３．３３３　　ｄ
ｌ＆　（可変）ｒ．，＝−１６０４．０００　ｄ．＝０
．９　　ｎ＋ｏ＝１．８０５１８　　ν，ｏ＝２５．５
ｒ　　＋會＝１５．１３９　　　　　ｄ＋ｓ＝４．３　
　　ｎ１＋＝１．６９３５０　　ν　ｚ■５３．４ｒ　
　＋ｑ■−３０．８３３　　　　ｄ＋＊＝０．２ｒＨ＝
２）．３９２　　　ｄｇｏ＝２．５　　ｎ＋ｘ■Ｉ．７
０１５４　　１／＋ｚ・４）．１ｒ　ｇ＋＝６４）．５
１９　　ｄｘ＋　（可変）ｒ　ｚｘ＝　Ｏ：’　　　　
　　ｄｚｚＪ．０『！３：　ω 次に、ズー５ングにより可能な空気間隔の一例を示す．無限遠物点のとき：ｆ　　　ｄ，　　　ｄ，　　　６　　ｄＢ広角８．８８
０　　０．８００　　２３．９７０　１６．１８１　　
２．０００標準２７．１６５　１５．４００　９．３７
０　　１３．２０３　　２．９７８望遠５４．６７５　
２）．２）６　３．５５４　　１６．１８１　　２．０
００レンズ先端『１面より測って２ｍ位置の物点のとき
：ｆ　　　ｄ５　　ｄ．　　ｄ，　　　ｄ，広角８．８８
４　　０．８００　　２３．９’７０　１６．１４０　
　２．０４）標準２９．６３５　１６．２５０　８．５
２０　　１２．８１８　　５．３６２望遠５３．９３３
２）．２）６３．５５４　　１４．７７２　　３．４０
９レンズ先端ｒＩ面より測って０．６ｍ位置の物点のと
き：ｒ　　　　ｄ５広角８．８７３　　０．８００標準３７．８３２　１８．５００望遠５２．６６６　２）．２）６ｄ　　　　ｄ　　　　ｄ，１１　　　　　　　鵬２３．９７０　　１６．０４９　　２．１３１６．２７
０　　１１．７６１　　４．４２０３．５５４　　１２
．２７１　　３．９１０ｆ　，　／ｆ，　＝４．７３　
　　　　　ｆ２／ｆｗ．１．１１ｒＩｌ／ｒｊ　−３．
３６　　　　　ｆ４／ｆｗ＝２．３８ｄ，　／　ｆ　４
＝０．５６　〜０．７７　　ｒｊ　／ｒ２＝０．９７ｒ
　ｕ　／　ｆ　ａ・１．１Ｏ　　　　　ｒ　，　／　ｆ
　４＝Ｉ．ｌ２ｒｊ　／　ｒ　１０．７２　　　　　ｒ
ｊ　／　ｆ　４　＝１．０１ここで、標準位置は各物点
位直において、第４群４が第３群３に最も接近するズー
ム位置である．上記諸条件を満たす他の実施例を以下に
示す。

（実施例２）？，・５８．３２３ｒ２　・２９．０４９ｒ３　・−９８。７４２ｒ　ａ　　＝２２．６１８ｒ　ｓ　　＝３８．２２８ｒ６　・３８．２２８ｒフ・９．２０４ｒ　＠■４３．０２９『啼　・＋１．８６６ｒ　１ｏ■４６０．１８９ｒ　＋　＋■７２．９７Ｏｒ　＋！＝−７２．９７Ｏｒ　＋３■４０．８９３ｒ　，．＝−４０．８９３ｒｌ！・−２６．９８８ｒ　１４＝−９９．４４４ｒ　＋ｔＪ５．８７７ｒ　＋１１２．７５４？　−９．　２　０　０〜５２．４）３Ｆ／Ｎｏ＝１．
４５　〜１．８６（Ｌ　　■ｌ．２　　ｎｌ　　−ｔ．ｓｏｓｔｅ　　ν
ｌ　　■２５．５ｄｉ　■５．８　　ｎｚ　＝１．５８
９１３　　Ｖｔ　＝６１．２ｄ，・０．２ｄ４＝２、９　　ｎ３　＝１．５８９１３　　ｖ　．　
＝６１．２ｄｓ　　（可変）ｄａ　■０．９　　ｎ４・１．５８９１３　　１／４　
　■６１．２ｄ，＝４．６ｄｓ　＝０．９　　０ｓ　＝１．６７００３　　４’ｓ
　■４７．２ｄｑ　＝３．Ｏ　　ｎｂ　＝１．８０５１
８　　νｂ　■２５．５（Ｌｏ　（可変）ｄ＋＋＝２．Ｏ　　ｎ，＝１．７４４００　　１／７　
＝４４．９（Ｌｘ・０．２ｄ＋ｓ■２．８　　ｒｌｓ　＝１．７４４００　　νｍ
　■４４．９ｄｌ４・０．４ｄ＋ｓＪ．９　　ｎ，■１．８０５１８　　１１　ｑ　
＝２５．５ｄ＋ｉ　（可変）ｄ＋．■ｏ．９　　ｎ＋ｏ■ｌ．’８０５１８　　ν＋
ｏ■２５．５ｄ＋一＝４．１　　　ｎ＋＋＝１．６７７
９０　　　ν　ｚ”５５．５？　＋１−４）．７７６　
　　ｄ＋＊−０．２ｒ　ｉｏ＝２３．９１１　　　　ｄ
ｇｏ■１．９　　ｒ＋＋ａ＝１．７０１５４　　ν＋ｚ
＝４）．１ｒｚ＋■１４５．３６１　　ｄｔ＋　（可変
）『０−　の　　　　　ｄｏＫ・８．０ｆｌ２＝ｏｏ次に、ズーξ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：ｆ　　　ｄ，　　　ｄ．　　ｄ，　　　ｄ，広角９．２
０４　　１．０００　　２３，６７０　１３．５２０　
　２．０００標準２７．３７８　１５．２００　９．４
７０　　１０．６０３　　４．９１７望遠５３．２４５
　２）．１８４　３．４８６　　１３．５２０　　２．
０００レンズ先端ｒｊ面より測って２ｍ位置の物点のと
き：広角９．２００　　１．０００　　２３．６７０　１３
．４７７　　２．０４３標準５９．９３８　１６．１２
２　８．５４８　　１０．２０４　　５．３１７望遠５
２．４）３　２）．１８４　３．４Ｂ６　　１２．１６
０　　３．３６０レンズ先＠ｒ１面より測って０．６ｍ
位置の物点のとき：ｆ　　　　ｄ５広角９．１９０　　１．０００標準３７。７５５　１８．４３１望遠５０．９３０　２）．１８４ｄ　　　　ｄ　　　　　ｄ，幻　　　　　　　碁２３．６７０　　１３．３８２　　２．１３９６．２３
９　　９．１０９　　　６．４）２３．４８（ｉ　　９
．６２９　　　５．８９１？＋／ｆｗ　・４．６２　　
　　　　　ｆ　Ｚ　／　ｆ　Ｗ　＝１．１１ｒ　ｓ　／
　ｆｗ　＝３．０８　　　　　　　ｆ　４　／　ｆｗ　
・２．５４ｄ　．．／　ｆ　．　・０．３９　〜０．５
８　　ｒｊ■／ｆ，・２．５８ｒ　．／　ｆ　３　＝１
．４４　　　　　　　ｒ　＋ｓ／　ｆ　．ｓ　・０．９
５ｒ　＋ｍ／　ｒ　４　＝０．５４　　　　　　　ｒ　
２Ｇ／　ｆ　ａ　＝１．０２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の第３群の第１番目のレンズにおいて、物体側
曲率半径『１．と像側曲率半径ｒｌ！の絶対値は同じで
ある．このレンズの様に、両面が共通の曲率半径の絶対
値を有するレンズは、組立時に反対向きに挿入され、歩
留を低下させることがなく製造上大きな利点を有する．
上記実施例２においては、第２番目のレンズも共通の曲
率半径の絶対値をもっており、さらに大きな製造上の利
点を有する．第３図（ａ），　（ｂ），　（Ｃ）．第４図（ａｌ．　
（ｂ），　（Ｃｌ，第５図（ａｌ，　（ｂｌ，　（Ｃｌ
は各々物点位置２ｍにおける実施例ｌ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（ａ）
，　（ｂ），　（Ｃ）．第７図（ａ），　（ｂ），　（
Ｃ）第８図（ａ）．　（ｂ），　（Ｃ）は各々物点位置
２ｍにおける実施例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わかる。

発明の効果以上の説明から明かなように、本発明のレンズ構成と条
件のもとで、Ｆナンバーが約１．４、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図は本発明の第１の実施例におけるズームレンズの
構戒図、第２図は従来のズームレンズの横戒図、第３図
（ａ），　（ｂ），　（ｃ），第４図（ａ），　（ｂ）
，　（ｃｌ，第５図（ａ），　（ｂ）．　（Ｃ）は本発
明の実施例ｌの諸収差図、第６図（ａ），　（ｂ），　
（Ｃｌ．第７図（ａ），　（ｂ），　（Ｃ），第８図（
ａ），（ｂ），　（Ｃ）は本発明の実施例２の諸収差図
である．球面収差の図において、実線はｄ線、点線はＦ
線、破線はＣＭ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湾曲、点線はメリジオナル像図湾
曲を示す．１・・・・・・第１群、２・・・・・・第２ｇ、３・・
・・・・第３群、４・・・・・・第４群、５・・・・・
・水晶フィルタ等。

Claims

【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）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）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番目のレンズは物体側に凹面の向いた負の屈
折力の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）第３群の物体側から数えて第１番目と第２番目の
レンズが正の屈折力を有し、かついずれか一方のレンズ
、あるいは両方のレンズが物体側面の曲率と同じ像側面
の曲率を有する両凸レンズであり、第３番目のレンズは
物体側に凹面の向いた負の屈折力のレンズであることを
特徴とする請求項（３）記載のズームレンズ。（５）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。（６）下記（１）〜（１０）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）０．８＜ｆ＿２／ｆ＿ｗ＜１．６（３）２．０＜ｆ＿３／ｆ＿ｗ＜６．０（４）２．０＜ｆ＿４／ｆ＿ｗ＜３．０（５）０．３＜ｄ＿１＿６／ｆ＿４＜１．０（６）０．
４＜ｒ＿１＿２／ｆ＿３＜４．０（７）０．６＜ｒ＿１
＿３／ｆ＿３＜３．０（８）０．３＜ｒ＿１＿５／ｆ＿
３＜２．０（９）０．３＜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、ｆ＿ｉ（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、ｒ＿ｊ（ｊ＝１２，１３
，１５，１８，２０）は第ｊ番目のレンズ面の曲率半径
を示す。