JPH03293613A - 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、ビデオカメラ等に好適なズームレンズに関す
る。

（従来技術） 従来より、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、負、正の各屈折力を有する
第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レンズ成分と第３レンズ成分を移動す
ることによって変倍を行い、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。３倍程度の変倍比のズームレンズでは、
特開昭６３−１６９６１１号公報に見られる様に、変倍
に際し第２レンズ成分と第３レンズ成分とを共に同方向
に移動させ、相互の空気間隔を僅かに変化させることに
よって簡素な構成でコンパクトなズームレンズを得るこ
とができる。

上記公報には、第２レンズ成分が負の単レンズの例が示
されている。しかし、同様の構成で６倍程度の高変倍比
を達成しようとすると、変倍に伴う第２レンズ成分と第
３レンズ成分の間隔の変化が大きくなり、最早このよう
な構成では変倍に伴う諸収差、特に倍率色収差や歪曲収
差などの変動を十分に補正できなかった。

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、変倍中第１レンズ成分と第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な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、前玉径を
比較的小さくすることができる。しかし変倍に伴う像面
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。

（この発明が解決しようとする問題点）本発明は、ビデ
オカメラ等に好適で、変倍比６倍程度、Ｆナンバー２．
０〜１．４程度と明るく高変倍比を有し、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ズームレンズを得ようとするもので
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
、正の屈折力を有する固定の第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、負
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固定の第４レン
ズ成分、正の屈折力を有する第５レンズ成分から構成さ
れ、短焦点端から長焦点端への変倍に伴って第２レンズ
成分と第３レンズ成分はそれぞれ物体側から像側へ単調
に移動し、第５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レンズ成分と第３レンズ成分の相対的な空気間隔は
、これらのレンズ成分の移動経路中変化するが、中間焦
点距離から望遠端にかけては、次第に広がることが望ま
しい。

本発明は、第５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５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、第５レンズ成分中変倍に伴い像面位置補
正のために移動する部分レンズ群を、補正部分群とよぶ
ことにする。

変倍に伴い第５レンズ成分全体が移動する場合には補正
部分群は第５レンズ成分に一致する。

第５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のぞましい。

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
ズを含み、第２レンズ成分は少なくとも１枚の負レンズ
からなり、第３レンズ成分は少なくとも１枚の負レンズ
と少なくとも１枚の正レンズからなり、第４レンズ成分
は少なくとも１枚の正レンズから成り、第５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枚の負レンズを含み、以下の各条件を満足すること
が望ましい。

０．２５＜Ｉｆ２．ＩＦＷ／（ｆＷＺ）＜０．５　　（
１）［ｆ、、三ｆ２・ｆ３／（ｆ２＋ｆ３）］１．８　
＜Ｂ／ｆＷ＜　２．５　　　　　（２）但し。

ｆｌ：第２レンズ成分の合成焦点距離 ｆ′：：第５レンズ成分中の補正部分群の合成焦点距離 ｆｗ：全系の広角端の焦点距離 Ｆ工：広角端のＦナンバー Ｚ　：変倍比　　　　　　　　　　である。

本発明は、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
ニスカスレンズとがら構成され、第２レンズ成分は像側
に強い面を向けた負レンズから構成され、第３レンズ成
分は物体側から順に両凹レンズと正レンズからなる負の
ダブレットから構成され、第４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５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み
、この負レンズと引き続く正レンズとが張り合わせとな
ってもよく、以下の各条件を満足することが望ましい。

ｎ２□−＞１．６　　　　　　　　　　　　（３）ν２
．−　ν□や＞２０　　　　　　　　　　（４）ｎ　４
・ｆ−＞　１　、８　　　　　　　　　（５）ｎ２３−
：第２．３レンズ成分中の負レンズの屈折率の平均値 Ｖ２３−　　：第２．３レンズ成分中の負レンズのアツ
ベ数の平均値 ν、ヤ　：第３レンズ成分中の正レンズのアツベ数 ｎ４　　：第４レンズ成分中の正レンズの屈折である。

（作用） 本発明のズームレンズの基本的な構成中、変倍に伴い第
２レンズ成分と第３レンズ成分の相対的な間隔が変化す
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、自由度が増大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向けて第２レンズ成
分と第３レンズ成分の間隔が広がるとき、第２レンズ成
分と第３レンズ成分の相対的な間隔が変倍中不変である
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２レンズ成分と第３レンズ成分
の間隔変化に分担させることができ、第５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、該補正部分群に関す
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
置のずれを緩和できる。

第５レンズ成分中の補正部分群に入射する光束をほぼア
フォーカルにすることにより、変倍に伴う該部分群の移
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５レンズ成分
中の補正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３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なう為
である。負の屈折力を有する第２レンズ成分には必ずし
も正しン゛ズが含まれているわけではないが、変倍に伴
う第２レンズ成分と第３レンズ成分の相対的な間隔変化
が比較的小さい為、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。

条件（１）は第２レンズ成分と第３レンズ成分の焦点距
離に関する。変倍に伴う第２レンズ成分と第３レンズ成
分の相対的な間隔変化が比較的小さい上、これらの主点
間距離が小さいので、第２レンズ成分と第３レンズ成分
との合成焦点距離を路上記ｆ　２３で表すことができる
。条件（１）の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４レンズ成分までの長さが増大し、コンパクトな系を
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５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５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５レンズ成分全体の画角が大きくな
り１画面隅に入射する光束が第１レンズ成分を通過する
高さが高くなり、前五径の増大につながる。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、像側に強い面を向けた負レンズから
構成され、第３レンズ成分は、物体側から順に両凹レン
ズと正レンズからなる負のダブレットから構成されてい
るが、こうした構成によって主点位置を物体側に寄せ厚
肉化による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４レンズ成分は、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、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４レ
ンズ成分が１枚の正レンズで構成される場合、このレン
ズの少なくとも１面に非球面を用いることが１球面収差
の補正上有利である。

第５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。この凹面が引き続く正レンズとの張り合わ
せ面となる場合にも同様の働きがある。

条件（３）は第２，３レンズ成分を構成する負レンズの
屈折率に関し、この条件をはず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２．３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１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４レンズ成分を構成する正レンズの屈折
率に関し、条件を外れると、変倍全域に渡って、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挙げる。

第３実施例には第５レンズ成分の補正部分群中に、正負
それぞれ１枚のプラスチックレンズ、さらにその後方に
屈折力の弱いプラスチックレンズが用いられており９表
中、これらのレンズには本部を附して示しである。プラ
スチックレンズには一般に、環境温度の変化による屈折
率の変化があるが１本発明の実施例では、各プラスチッ
クレンズの屈折力を最適に組合せることによって、屈折
率の変化に伴う焦点位置の変動を抑えている。これらの
プラスチックレンズ材料としては、ＰＣ（ポリカーボネ
ート）および、ＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリレート
）等が用いられる。二九らの材料は、温度に対して路線
形に屈折力が変化する。

以下にそのデータを示す。

ＰＣＰＭＭＡ 基準屈折率（２０℃）　　１．５８３　１．４９２屈折
率　　（５０℃）　　１．５７８８　１．．４８’８４
実施例における非球面係数の定義は次の通りである。

但し、 Ｘ：非球面の頂点を原点とし、光軸に沿って物体側から
像側に向かう座標 ｈ：非球面の頂点を原点とし、光軸に垂直な座標 Ｃ：非球面の近軸曲率 を表す。

なお１表中の各記号は、ｒは各屈折面の曲率半径、ｄは
屈折面間隔、ｎｄはレンズ材料の屈折率。

ν、は同しくアツベ数、ｆはレンズ全系の焦点距離、２
ωは画角、ＦはＦナンバー、ｆ６はバックフォーカスを
示す。

各実施例での諸値は以下の通り 第１実施例 ０．３６ ２．１９ １．７０８４ ２５．４ ２．４０ 第２実施例 ０．３６ １．９９ １．７０８４ ２５．４ ２．４０ 第３実施例 ０．３３ ２．３２ １．７０４９ ２８．７ ２．０１ 実施例１ ｆ＝８．８〜５０．０ ：２．０〜２．６ ２ω＝５１．６３゜ 〜８．８Ｌ″ ｆＢ＝５．００ １１］ 第４レン １４．８５５ １．８０ １．６９６８０ ５５．５ １２」ズ成分 ３８．６５４　　　ｄ １３１　　　　　３１．６６２　２．４０　１．６２２
９９　５８．２ミ １４　　第５レン　−２７，９８２０，６５１５ズ成分
　　３９．２３８　０．９５　１．８４６６６　２３．
９第１１面　非球面係数 Ｋ　　＝−１，１３８１８Ｘ１０−１ Ａ６＝　１．８１３６９Ｘ１０−’ Ａ□。＝　４．８３４２７ｘｌＯ−” 第１３面　非球面係数 Ｋ　　＝−１，７２２３１Ｘ１０ Ａ６＝　１．３４８９９ｘｌＯ−１１ Ａ□。＝　１．９０５３５ｘｌＯ−” 可変間隔 ｆ　　　　ａ　　　　ｂ　　　ｃ ８．８０　１．０３５４　３．８１７．５００ｐ、４＝
−４，１ｇ２５２Ｘ１０−’ Ａ、　＝−７，１５３９８ｘｌＯ−’ Ａ、、　＝　　１．３０５５３ｘｌＯ−”Ａ、　＝−６
，０６３３６ｘｌＯ−’ ２７．２１　１１．３６０４　３．８ ７．１７５ ｄ　　　　　　　　ｅ ７．００３４　７，４３５２ ６．０５７６　８．３８１１ ５０．００　１５．６０９９　４．８　１．９２５５ｆ
工＝　２９．５５１　　ｆ　２＝−１２，９２４ｆ４＝
３３．５８１ｆｉ＝１９．２６０実施例２ ｆ＝８．８〜５０．３ ２ω＝５１．５０’ Ｆ　　：　２．０〜２．６ 〜８，７８’　　　　　ｆ　Ｂ”２．００ＲＤ　　　　
　　Ｎ　　　　　　νｄ ５７．８１７　０．９０　１．８０５１８　２５．４２
３．９０９　４．８０　１．５１５３３　６４．１１コ ２゛第ルン ３・ズ成分 −８３，６６１ ０，２０ １１，５５０２２，８８８４ ｆＪ＝−２９，６０７ ｆ２３＝９．ＯＯ ｏ−Ｊ １１　　第４レン ］ １２　　ズ成分 １３］ −１４５，３５３ １３，４１５ ３０，５０４ ４８，７１１ １，８０ ２，４０ １，６９６８０ １，６２２９９ ５５，５ ５８，２ １４１第５レン　−２０，１０３０，６５１５ズ成分　
　２７．４８４　０．９５　１．８４６６６　２３．９
１６　ｌ　　　　　　　　　　９．０３７　３．７０　
１．６９６８０　５５．５１７　ｉ　　　　　　　　２
５５ｇ、８２８　　　ｅ１８　ｉ　　　　　　　　　−
２３，０８８１，５０１，５１６３３６４，１１９’　
　　　　　　　−４７，５０４２，，０Ｏ２０］カバー
　　　ω　　４．７３　１．５１６３３　６４．１２１
　　ガラス　　　Ｑ 第１１面　非球面係数 Ｋ　　＝−７，３４９２８Ｘ１０−’ Ａ、　＝　９．１５９０６Ｘ１０−ｓ Ａ□。＝　１．２３２２２Ｘ１０−１０第１３面　非球
面係数 Ｋ　　＝−４，１２７：１２Ｘ１０−”Ａ、　＝−１，
５９５３７ｘｌＯ−’ Ａｉ。＝　３．５３９９６Ｘ１０−” 可変間隔 ｆ　　　　ａ　　　　ｂ　　　ｃ Ａ　４＝−４，４９３６８Ｘ］０−’ Ａｓ　＝−０，３８９２４ＸＩＯ−’ Ａ　４＝−５，３８３８０Ｘ］Ｏ−’ Ａ、　＝−４，２９２３７Ｘ１．Ｏ−’８．８０　　１
．０３５４　３．８　１７．５００２７．１１　１１．
３６０４　　３．８　　７．１７５ｄ　　　　　　　　
ｅ ７．４２４　　６．７１４２ ６．３８７７　７．７５０７ ５０．２９　１５．６０９９　４．８　１．９２５５　
１０．６５５５　３．４ｇ２９ｆ工＝２９．８４６　　
ｆ、＝−１３，３６９ｆ、＝−２７，１７７ｆ、＝３２
．９３９　　ｆ二＝　　１７．４９８　　ｆ、、：８．
９６実施例３ ｆ　＝９．３〜５２．７　　　　　　Ｆ　：　１．４〜
２．０２ω：４９，２’〜８．６°　　ｆ、＝４．７８
ＲＤ　　　　Ｎ　　　　ｖｄ ｌｏ」 −３３４，５３６ ４Ｊ −３３，７６５ ２２」 −４２，０８３ ７，５７ 第１９面　非球面係数 Ｋ　＝　−６，７７７４１Ｘ１０−１ 第２１面　非球面係数 Ｋ　＝　−１，１０４２５ 可変間隔 ｆ　　　　ａ　　　　ｂ　　　ｃ ９．２７　１．１０　３．７０　２５．６０２０．３４
１４．００　３．７０ ５２．６６２４．２０　５，２０　１．００１２．７０ １６．２７ １３．９１ １５．３２ ■、５８ ３．９５ ２．５３ ｆ□−４６，４２ｆ、＝−２１，６Ｏｆ、＝−３０，２
３ｆ、＝３８．７１　　　ｆγ＝２１．４９　　　ｆ２
．＝１２．６Ｑ（発明の効果） 本発明のズームレンズは、ズーミングに際し。

第２レンズ成分と第３レンズ成分との相互間隔を変えな
がら移動し、第５レンズ成分中に補正群を配置すること
により、各実施例及びその収差図からも明らかなように
、小さいＦナンバーと６倍程度の高変倍比を有しながら
、簡素なレンズ構成で、全変倍域にわたりバランスの取
ｔ、た収差補正がなされ、しかもズーミングによる収差
変動が小さい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図は本発明のズームレンズの基本構成を示す光学配
置図、第２図、第３図、第４図、はそ九ぞれ本発明のズ
ームレンズの第１実施例、第２実施例、第３実施例の断
面図、第５図、第６図、第７図、はそれぞれ第１実施例
、第２実施例、第３実施例の収差曲線図である。 第 図 ■ ■ ■ 第 区 第 ３ 図 補正レンズ肝 Ｉ　　　　ｎｍ　　　■　　　ｖ 第 図 補正レンズ群 第 図 （ａ） ｆ＝８．８ Ｆ　２．０ ω＝２５８ ω＝２５８ 球面収差 非点収差 歪曲収差 第 図 （ｂ） ｆ＝２７．Ｑ 球面収差 非も収差 歪曲収差 第 図 ＜ｃ＞ ００ Ｆ　２．６ ４ ω＝４４ 球面収差 第 非点収差 ６図 （ａ） 歪曲収差 −８８ ２０ ω＝２５８ ６ノー２５８ 球面収差 フ１゛点収差 ９冊収差 第 図 （ｂ） ７１ ２１３ ω＝８３ ω＝８３゜ 第 図 （Ｃ） ｆ＝５０．２９ ｆｉＦ、ｌ１８［］収差 非点収差 千曲収差 第 ７ 図 （ａ） ｆ　＝　９．２７ Ｆｌ、４ ω＝２４６ ω＝２４．６６ 球面収差 非点収差 歪曲収差 第 図 （ｂ） ｆ＝２０．３４ Ｆ　１．４ ω＝１１０ １１．０ −０．２　　　０　　　０．２ 球面収差 ０．２　　　０　　　０．２ 非点収差 ＋０　　　０　　　１０帳） 出ＩＩＢ収差 第 図 （ｃ） ２６６ Ｆ　１．８ ω＝４３ ω；４．３ 球面収差 非点収差 歪曲収差

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体側から順に、正の屈折力を有する固定の第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、負の屈折力を有し第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
   固定の第４レンズ成分、正の屈折力を有する第５レンズ
   成分から構成され、短焦点端から長焦点端への変倍に伴
   って第２レンズ成分と第３レンズ成分はそれぞれ物体側
   から像側へ単調に移動し、第５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。