JPH0413110A

JPH0413110A - コンパクトなズームレンズ

Info

Publication number: JPH0413110A
Application number: JP2115842A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Adachi; 宣幸安達; Hiroshi Miyamae; 宮前　博
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-01-17
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2719839B2

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明るく、高変倍
比のズームレンズとして、特開昭６２−２４２１３号公
報や特開昭６３−１２３００９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。

（問題を解決するための手段）この方式のズームレンズは、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比較的大きく、レン
ズ系をコンパクトにしようとして全系を縮小してゆくと
、変倍に伴う収差の変動製十分に補正できなくなるとい
う欠点があった。

本発明の目的は、ビデオカメラ等に好適で、変倍比６倍
径度、Ｆナンバー１．４〜２．０程度で、レンズ系を構
成するレンズ枚数が少なく、全長、前玉径共にコンパク
ト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、変倍によっては固定の第ルンズ成分
、負の屈折力を有し、変倍の為に前後に移動する第２レ
ンズ成分、正の屈折力を有し変倍によっては固定の第３
レンズ成分、正の屈折力を有し、変倍に伴う焦点位置の
移動を補正する第４レンズ成分、変倍によっては固定の
第５レンズ成分から構成され、第５レンズ成分は、比較
的弱い正の屈折力を有することを特徴とする。

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４レンズ成分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。

本発明においてフォーカシングは第４レンズ成分による
ことがのぞましいが、第ルンズ成分あるいは第３レンズ
成分によってもよい６本発明は具体的には、第ルンズ成
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５レンズ成分は少なくとも１枚の正
レンズからなり、以下の条件を満足している。

０．２５＜ｌ　ｆ、Ｉ　Ｆｗ／　（ｆｗｚ）＜０．４　
　　（１）１．８＜ｆ、／ｆｗ＜２．５　　　　　　　
（２）但し、ｆ工は、第２レンズ成分の合成焦点距離、
ｆｗは全系の広角端の焦点距離、Ｆｗは広角端のＦナン
バー、２は変倍比である。

第４レンズ成分もしくは第５レンズ成分中の非球面のう
ち、少なくとも１面は、その軸上曲率半径を曲率半径と
して持つ母球面に関し母球面が凸の面に対しては、屈折
面の中心から周辺に向かって凸を向けた方向に変形量を
有する非球面であり、母球面が凹の面に対しては、屈折
面の中心から周辺に向かって凹を向けた方向に変形量を
有する非球面であって、物体側から順にｉ番目の非球面
の有効半径位置での変型量をΔｉとしたとき、上記の方
向を正の向きとして。

０、００１　＜　Ｆ　、ｖΣΔｉ／　ｆ　Ｗ＜０．０２
　　　　　　　（３）であることが望ましい。但しΣは
第４レンズ成分および第５レンズ成分中のすべての非球
面についての和である。

本発明は、更に具体的には、第ルンズ成分は。

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、ＩＩ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と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レンズ成分は、少なく
とも、像側に強い面を向けた負レンズ、１枚の正レンズ
を物体側から順−に含み、第５レンズ成分は、比較的弱
い屈折力を有する正の単レンズからなり、以下の各条件
を満足することが望ましい。

ｎ、−＞１．６　　　　　　　　　　　　（４）ν２−
　ν２゜＞２０　　　　　　　　　（５）ｎ３・ｓ／’
下、＞ｉ、ｓ　　　　　　　　　　（６）但し、ｎ２−：第２レンズ成分中の負レンズの屈折率の平均値シュ第２レンズ成ズ成分中の負レンズのアツベ数の平均
値 ν２や：第２レンズ成分中の正レンズのアツベ数ｎ３：
第３レンズ成分中の正レンズの屈折率である。

第５レンズ成分は比較的弱い正の屈折力を有する上に、
他のレンズ成分と異なり、変倍に係わらず像面近傍に置
かれるため、温湿度等の環境変化による焦点位置変動が
少ないので、プラスチックレンズによって構成すること
もできる。

（作用）本発明の基本的な構成中、最も像側に変倍時に固定の第
５レンズ成分を置くことは、変倍比６倍径度の高変倍ズ
ームレンズをコンパクトに構成する上できわめて効果的
である。本発明のズー・ムレンズにおいては、絞りは第
３レンズ威分または第４レンズ成分の前に置かれるが、
全系をコンパクトに構成しようとして絞りより後方を短
くしてゆくと、射出瞳位置が結像面に対して極端に近く
なりがちとなる。撮像面にＣＣＤの様な固体撮像素子を
置く場合、射出瞳位置が撮像面に余り近いと撮像面上の
色フィルターやオンチップレンズの影響で、周辺光束に
対し色ずれがおこったり、みかけの開口率の変化による
周辺光量の減少がおこりやすい。しかし、第５レンズ成
分の屈折力を正とし結像面の比較的近傍に置くと、射出
瞳をより遠方に位置させることが可能となり、上記の様
な不具合を改善できる。

第４レンズ成分に入射する光束をほぼアフォーカルにす
ることにより、変倍に伴う該成分の移動による収差変化
を少なくできる。また第４レンズ成分を物体側に繰り出
すことによってフォーカシングを行う場合、フォーカシ
ングに伴う該成分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ルンズ成分及び第４レンズ成分に
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、第ルンズ成分から第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。

本発明の具体的な構成中、第ルンズ成分が、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、及び両凹レンズと正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レンズ成分が１枚の正レンズより構成される場合、
このレンズの少なくとも１面に非球面を用いることが、
球面収差の補正上有利である。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
トとした場合は、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。

第４レンズ成分もしくは第５レンズ成分中の非球面のう
ち少なくとも１面をその軸上曲率半径を曲率半径として
持つ母球面に関し母球面が凸の面に対しては、屈折面の
中心から周辺に向かって凸を向けた方向に変型量を有す
る非球面であり、母球面が凹の面に対しては、屈折面の
中心から周辺に向かって凹を向けた方向に変型量を有す
る非球面とすることは、ズーム系をコンパクトに構成し
ようとする際１強い負の屈折力を有する第２レンズ成分
において発生する負の歪曲収差を十分に補正するうえで
効果的である。

条件（３）は第４レンズ成分および第５レンズ成分中の
すべての非球面について各レンズ面の有効径における非
球面変型量の和に関し、下限を超えると系全体をコンパ
クトに構成しようとすると。

広角端での負の歪曲収差を補正することが困難となり、
上限を超えると歪曲収差の補正には有効であるが、変倍
全域に渡って像面湾曲がオーバーとなる。

条件（４）は第２レンズ成分を構成する負レンズの屈折
率に関し、この条件をはずれると上述の構成によって広
角端の負の歪曲収差を補正することは困難となる。

条件（５）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１条件をはずれると変倍時の
色収差の変動、特に倍率の色収差の変動が大きくなり、
広角端では像高の大きい方向に、望遠側では像高のホさ
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（６）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条件をはずれると、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、本発明の実施例を挙げる。

実施例中にはプラスチックレンズが用いられているもの
があり、これらのレンズには木印が付しである。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、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。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ート）等が用いられる
。これらの材料は温度に対して路線形に屈折率が変化す
る。以下にデータを示す。

ＰＣＰＭＭＡ基準屈折率（２０℃）　　１．５８３　　１．４９２屈
折率　（５０℃）　　１．５７８８　１．４８８４また
。実施例における非球面係数の定義は次の通りである。

ｈ２ｘ　＝　　、　＋　　　−、＋　　ｃ　　ｈ　　＋Ａ４
ｈ’＋Ａ、ｈ’＋Ａ、ｈ”＋・・・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、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、Ｎはレンズ材料の屈折率、シーは同じくア
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１ｆ　＝７．２Ｑ〜４０．３４　　　　Ｆ　：　１．６４
〜２．５０２（、ｌ　＝５１．４６’　〜９．０６”　
　　　　ｆ　Ｂ＝２．０ＲＤ　　　　Ｎ１３］ −２２５４，２３１１，８０１，６２２９９５８，２ｆ７．２０２３．４４４０．３４１．０１１．２１５．４１６．４６．２２．０４．４３５３．５７６７．９２９５．４ｇ２６．３４１１．９８８ｆ１＝２８．５５７　　　ｆ２＝−７，８４６ｆ、＝１
５．０６９　　　ｆ、＝５２８．５０８ｆ、　＝　２９
．８３１第１１面に＝Ａ、＝Ａ、＝Ａ、＝Ａ１゜＝第１８面に＝Ａ４＝Ａ、＝Ａ、＝Ａ１゜＝非球面係数 −１，７４３６０ −４，５８３０１Ｘ　１０−’ ８．８９３７１　Ｘ　１０−” −５，３９１３７Ｘ　１０−” １．２３２２１　Ｘ　１０−１０非球面係数４．００８６７ −７．８２７５６　Ｘ　１０−’ ４．９５９３６　Ｘ　１０−’ −２，９１９２４Ｘ　１０−” ２．９４８１６　Ｘ　１Ｏ−１ｒ′ 有効半径有効半径４．９４．４実施例２ｆ＝８．８０〜４９．９８２ω＝５４．６６”〜９．２６’ Ｆ　　：　２．００〜２．６０ｆＢ＝１．８ＤＮ　　　　　νａ第１８面に＝Ａ４＝Ａ、＝Ａ、＝Ａ１゜＝可変間隔８．８０２７．０７４９．９８非球面係数３５．８２１７２ −４．８０３４３　ｘ　１０−’ １．８１６３８　ｘ　１０−’ −７，１５３６４Ｘ　１０−’ ４゜８３４２８Ｘ１０−” 有効半径１．０３５１１．３６０１５．８１０１７．５０７．１７５２．７２５７．０１４６．２０９１２．２２９５．０９．２００１０．００５３．９８５第１１面　非球面係数　有効半径　５．ＯＫ　＝　−１
，３０２５４Ａ４＝　−５，２５８３０ｘ　１０−’Ａ、＝　　７．
６１８４０Ｘ１０−” Ａ、＝　−５，３９２８９Ｘ１０−’ Ａ１゜＝　　１．２３２２２　Ｘ　１０−”ｆ、　＝　
２９．７５６ｆ、　＝　１８．７６３ｆ、＝　　−８，４４１ｆ、＝１１７４．３５２ｆ、＝３３．３２７実施例３ｆ＝９．２７〜５２．７４２ω＝４９．２”〜８．５゜１］９２・９１０Ｆ　　：　１．４４〜１．９８ｆａ＝４．７８Ｄ　　　　　　Ｎ　　　　　　”ＩＪｌ、１０　　１．８０５１８　２５．４２２」ンズ成分−３８，１２４６，８９第１９面　非球面係数　有効半径８．１Ｋ　＝　Ｌ６．
７０２０６Ｘ１０−” 第２１面　非球面係数　有効半径７．５Ｋ　＝　　２．
０５４９６Ｘ１０−” ９．２７１９．５４５２．７４１．１００１４．０００２５．７００２５．６００１２．７００１．０００１６．５２７１４．２８７１６．５２７２．０００４．２４０２．０００ｆ、＝４８．１２７　　　ｆ２＝−１２，５１４ｆ、＝
３９．４６０ｆ４＝２１．４８２　　　ｆｓ＝１００１
．０１６各実施例における各条件の数値は次の通り実施
例１　実施例２　実施例３ｆ、ｌＦＷ／（ｆｗＺ）　　　０．３１９　　０．３３
８　　０．３４２ｆ、／ｆユ　　　２．０９　　２．１
３　　２．３２ＦｗΣ△ｉ／ｆｗ　　　Ｏ，０１２２０
，０１３６０，００８４ｖ２−　　ν２＋　　　２８．
６５　　　２５．７　　　２８．６５ｎ３Ｖ’下Ｗ　　
　　　　２．１７３　　　２．４００　　　２．０３６
（発明の効果）本発明のズームレンズは、各実施例及び諸収差図に見る
ように、変倍比６倍径度、Ｆナンバー１゜４〜２．０程
度と明るく高変倍比でありながら、レンズ系を構成する
レンズ枚数が少なく、全長、前玉径共にコンパクトで、
諸収差もバランスよく補正され、特にビデオカメラ等に
好適なズームレンズとなっている。

【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２，３．４図はそれぞれ本発明の第１，２．３
実施例の断面図、第５．６．７図はそれぞれ本発明の第
１．２．３実施例の収差曲線図である。 ■ ■ 第 ■ 第 ■ Ｃ，Ｇ。

Claims

【特許請求の範囲】

物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍によっては固
定の第１レンズ成分、負の屈折力を有し、変倍の為に前
後に移動する第２レンズ成分、正の屈折力を有し変倍に
よっては固定の第３レンズ成分、正の屈折力を有し、変
倍に伴う焦点位置の移動を補正する第４レンズ成分、変
倍によっては固定の第５レンズ成分から構成され、第５
レンズ成分は、比較的弱い正の屈折力を有することを特
徴とするズームレンズ。