JPH0593860A - 広角ズームレンズ - Google Patents

広角ズームレンズ

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JPH0593860A
JPH0593860A JP25659691A JP25659691A JPH0593860A JP H0593860 A JPH0593860 A JP H0593860A JP 25659691 A JP25659691 A JP 25659691A JP 25659691 A JP25659691 A JP 25659691A JP H0593860 A JPH0593860 A JP H0593860A
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JP
Japan
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lens
lens group
wide
positive
angle
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JP25659691A
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English (en)
Inventor
Manami Saka
真奈美 坂
Katsuhiro Takamoto
勝裕 高本
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】変倍比を低下させることなく、2ω=60°
(ω:半画角)以上の広角化を達成したコンパクトなズ
ームレンズを提供する。 【構成】物体側より順に、正の屈折力を持ちズーミング
中固定で物体側に凸の負メニスカスレンズを含む複数の
レンズより構成された第1レンズ群と、負の屈折力を持
ちズーミング時に光軸上を可動で少なくとも1枚の高分
散高屈折率ガラスの正レンズを含む複数のレンズより構
成された第2レンズ群と、正の屈折力を持ちズーミング
中固定で少なくとも1面の非球面を含む第3レンズ群
と、正の屈折力を持ちズーミング時に光軸上を可動で少
なくとも1面の非球面を含む第4レンズ群とから構成さ
れ、第1、第2レンズ群の屈折力が所定の条件式を満足
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の小型
カメラに応用可能な広角ズームレンズに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラ等のカメラ本体は、
デッキ部分のコンパクト化や電子回路における集積率の
向上等により格段に小型化が進み、同時にコストの低廉
化も著しい。一方、カメラにおいて必需品である撮影レ
ンズの方は、その重量面、体積面、並びにコスト面にお
いて絶対値では改善の方向にあるが、カメラ本体中に占
める相対値は年々上昇しており、撮影レンズに対するコ
ンパクト化、コストダウン化の要請は非常に強い。
【0003】さらに、カメラのユーザーの側に立てば、
撮影レンズに望むものは、コンパクト、安価であること
はもちろん、広角化、高変倍比化、大口径化などといっ
たスペックアップである。現在のビデオカメラ用撮影レ
ンズの標準的なスペックは、図1の(A)に示すよう
に、広角端での画角が2ω=50°程度(ω:半画角)
の6倍ズームレンズで、開放Fナンバーが1.4〜1.
8ぐらいである。上記ユーザーのニーズのうち、大口径
化および高変倍比化に対応するために、開放Fナンバー
が1.2ぐらいのものや、望遠側の焦点距離を伸ばして
8倍・10倍・12倍・16倍などの高変倍比を達成し
たズームレンズも民生用として提供されている。
【0004】一方、上記ユーザーのニーズのうち、広角
化のニーズを達成した2ω=60°程度の画角(室内撮
影等で非常に有効)を包括するようなズームレンズは、
民生用としては一切提供されていない。また、デジタル
ズーム等の画像処理によって、望遠効果はカメラ本体側
でも実現可能であるが、広角効果はカメラ本体での画像
処理では実現できず、上記広角化のニーズを達成したレ
ンズの早期の提供が強く望まれている。それにもかかわ
らず、広角域をカバーできるズームレンズが提供されて
いないのは次のような理由による。
【0005】前述した標準的なスペックである2ω=5
0°、変倍比6倍、開放Fナンバー1.4〜1.8のズ
ームレンズを、望遠側の焦点距離を伸ばして変倍比を大
きくすることは比較的容易である。なぜならば、望遠側
は画角が小さいために焦点距離を多少伸ばしたとして
も、レンズ系の前玉径や重量に与える影響は少ないから
である。実際に、広角端の画角2ω=50°、変倍比8
倍、Fナンバー1.7のズームレンズが、6倍のズーム
レンズに対しそれほど大型化することもなく、また構成
枚数を増やすことなく成り立っている。
【0006】ところが、広角端を拡張して変倍比を大き
くするのには、非常な困難を伴なうのである。この原因
は、以下に示すとおりである。 i)広角側では画角が大きくなるため、軸外光が前玉で
チラレて照度不足となることを防止するためには、前玉
径をかなり大きくしなければならない。前玉の重量がレ
ンズ系全体の重量に対して占める割合いは非常に大きい
ため、前玉径の増大はレンズ系の重量を極端に増加させ
る。 ii)広角側では軸外光がかなりの角度を持って入射し
ているため、歪曲収差や像面湾曲等の軸外収差の劣下が
大きく、収差補正のために構成枚数をかなり増加させる
必要がある。 現在提案されているもので、2ω=60°程度の広角を
包括したものはほとんどない。特開昭54−17042
号公報では、図1の(B)に示すように、2ω=56
°、開放Fナンバー1.4、変倍比9.5倍のズームレ
ンズが提案されているが、50°からわずかに6°の広
角化をしただけで、明らかに前玉径が大きくなり、また
前玉の枚数も増加している。また、民生用ではないが、
特開昭62−153913では、図1の(C)に示すよ
うに、2ω=83°程度の8倍ズームレンズが提案され
ている。民生用では、これほどの広角化は要請されては
いないが、前玉の枚数の激増と前玉径の増大の度合よ
り、いかに広角化が困難であるかを推しはかることがで
きる。このように、2ω=50°を越える広角化は非常
に難しく、相当な大型化とコストアップという問題を甘
受する必要があり、一般の民生用ビデオカメラでは、コ
ンパクト化、コストダウンに対する要請を優先させるた
め、このような広角ズームレンズが採用されることはな
かった。なお、一眼レフの領域においては、2ω=60
°程度の広角ズームレンズはいくつか提案されてはいる
が、これらの例を、ビデオカメラに応用できるスペック
に変更するのは不可能である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した広
角化の要求を満足し、2ω=60°以上の画角を持ちな
がら、6倍標準スペックと比べてほぼ同程度のコンパク
ト性を有するズームレンズを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のズームレンズでは、物体側より順に、正
の屈折力を持ちズーミング中固定で物体側に凸の負メニ
スカスレンズを含む複数のレンズより構成された第1レ
ンズ群と、負の屈折力を持ちズーミング時に光軸上を可
動で少なくとも1枚の高分散高屈折率ガラスの正レンズ
を含む複数のレンズより構成された第2レンズ群と、正
の屈折力を持ちズーミング中固定で少なくとも1面の非
球面を含む第3レンズ群と、正の屈折力を持ちズーミン
グ時に光軸上を可動で少なくとも1面の非球面を含む第
4レンズ群と、から構成され、さらに下記の条件を満足
することを特徴とする。 0.155 < ψ1・Z・Y′3/fS2 0.355 …(1) 0.040 < (ψ1/|ψ2|)・(Y′/fs)3 < 0.065…(2) 但し、ψ1 は第1レンズ群の屈折力、ψ2 は第2レンズ
群の屈折力、Y′は最大像高、fs は広角端焦点距離、
Z はズーム比である。
【0009】広角化を行なってもコンパクト性を失わな
いためには、レンズ枚数が少なくて、しかも広角化によ
り性能がほとんど劣化しないレンズタイプを選択する必
要がある。そのレンズタイプは上述のような構成であ
る。しかし、いかにこのようなレンズタイプを選択した
としても、単純に画角を広げるだけではコンパクト化は
達成できない。
【0010】条件(1)は、第1レンズ群の屈折力の範
囲を規定するものである。レンズ系が広角化されると
き、最も大きく影響されるのは前玉径である。前玉径を
できる限り小さくするには、第1レンズ群の屈折力の大
きさが大切である。条件(1)の上限を超えて第1レン
ズ群の屈折力が強くなると、このレンズ群で発生する収
差、特に広角端の像面湾曲が大きくなってしまい満足な
性能が得られない。また前玉径もかえって大きくなって
しまう。一方、条件(1)の下限を超えて第1レンズ群
の屈折力が小さくなると、レンズ系の全長が長くなって
しまい、それにつれて前玉径も大きくなってしまう。
【0011】条件(2)は、第1レンズ群と第2レンズ
群の屈折力の比を規定するものである。この条件も前玉
径と大きく関係するもので、条件(2)の上限を越えて
第1レンズ群の屈折力が第2レンズ群に対して強くなる
と、前玉径が著しく大きくなってしまう。一方、条件
(2)の下限を越えて、第1レンズ群の屈折力が第2レ
ンズ群に対して弱くなると、ズーミング時における第4
レンズ群の移動量が大きくなり、レンズ全長が長くなっ
てしまい、コンパクトな広角レンズが実現できない。
【0012】条件(1)と(2)にはいずれも最大像高
Y′の項が含まれているが、これは広角端の画角と関係
しているもので、広角レンズになるほど収差補正が困難
となっていくことがわかる。
【0013】また、第3レンズ群は、以下の条件を満足
することが望ましい。 −0.23 < R3F/R3R < −0.45(R3F > 0) …(3) 但し、R3Fは第3レンズ群の最も物体側の面の曲率半
径、R3Rは第3レンズ群の最も像側の面の曲率半径で
ある。
【0014】コンパクト化の1つの方法として、非球面
を使ってレンズ枚数を減らすということがある。レンズ
枚数を減らせば、確実にレンズの厚み分だけ全長を減ら
せるのである。第3レンズ群に非球面を使った場合、非
球面の役割としては、主に球面収差の補正である。この
とき、レンズ枚数をそのままにして非球面を使用すれ
ば、性能が良くなるのは言うまでもないが、非球面を使
うことによってレンズ枚数を減らし、しかも性能を元の
ままにしておくためには、各面の曲率半径を適正な値に
してやらなくてはならない。条件(3)は、非球面によ
り球面収差を最も補正しやすくするための第2レンズ群
の形状を規定するものである。条件(3)の上限を超え
ても、下限を超えても、球面での球面収差の補正が不充
分となる。この状態で、球面収差補正のために非球面を
用いたとしても、レンズ枚数を減らすことはできない。
【0015】また、第4レンズ群は、以下の条件を満足
することが望ましい。 −0.65 < R4F/R4R < −1.20(R4F > 0) …(4) 但し、R4Fは第4レンズ群の最も物体側の面の曲率半
径、R4Rは第4レンズ群の最も像側の面の曲率半径で
ある。
【0016】第4レンズ群に使用する非球面は、第3レ
ンズ群の非球面とは異なり、主に像面湾曲やコマ収差を
補正する役割を持っている。このとき、条件(4)を満
足していないと、球面での像面湾曲・コマ収差の補正が
不充分となり、たとえ非球面を使ったとしてもレンズ枚
数を減らすことは不可能である。
【0017】さらに、第3レンズ群は、少なくとも1面
が非球面である正レンズ1枚で構成されていることが望
ましい。第3レンズ群はズーミング中固定で、しかも比
較的強めの屈折力を持たせることによりレンズバックを
短かくしなければならないため、このレンズ群中に負レ
ンズを用いると正レンズの曲率がきつくなってしまう。
また、非球面を用いることで、収差補正上からも負レン
ズは不用となる。従って、前述の条件(3)を満たして
いる場合には、最も簡単な構成として、正レンズ1枚の
みで第3レンズ群を実現可能である。このような構成に
することで、レンズ系を非常にコンパクトにできる。
【0018】さらにまた、前述の条件(4)を満足して
いる場合、第4レンズ群も簡単な構成とすることができ
る。すなわち第4レンズ群は、物体側から順に、負レン
ズ及び少なくとも1面が非球面である正レンズの2枚で
構成することが望ましい。第4レンズ群の場合、第3レ
ンズ群と比較して光束巾が小さい割には屈折力が弱いの
で、負レンズを用いても正レンズの曲率が強くなりすぎ
ない。また、第4レンズ群では、第1レンズ群から第3
レンズの間で補正しきれなかった収差を充分に補正する
必要があるため、負レンズと非球面を用いることが望ま
しい。この時、最も簡単に収差補正が充分行なえるの
は、上記のような構成である。
【0019】また、第1レンズ群はフォーカシングに際
して固定で、第4レンズ群はフォーカシングの為に光軸
上を可動であることが望ましい。第1レンズ群でフォー
カシングを行う場合、最軸外の下光線が絞りの位置で光
軸より下側を通るためには、繰り出した位置でより大き
な径が必要となる。このため前玉径は必然的に大きくな
るが、広角レンズの場合にはとくに著しい。前玉はレン
ズ重量の半分から半分以上を占めているため、前玉径が
1割大きくなれば重量は3割から4割も大きくなってし
まうことがある。このようなことを防ぐためには、フォ
ーカシングを第2レンズ群以降で行なうのが良いが、こ
のうち、第4レンズ群で行なうのが最も望ましい。第4
レンズ群を使ってフォーカシングを行なうと、駆動機構
がズーミングのためのものと共通化でき、また全長を大
きくすることなくフォーカシング可能となる。
【0020】さらに、第1レンズ群は、負レンズを含む
2枚以上のレンズで構成され、第2レンズ群は正レンズ
を含む2枚以上のレンズで構成されることが望ましい。
具体的には、第1レンズ群は物体側より順に、像側に凹
面を向けた負レンズ、正レンズ、像側に凹面を向けた正
メニスカスレンズの3枚で構成され、第2レンズ群は物
体側より順に、像側に強い凹面を向けた負レンズ、両凹
レンズ、正レンズの3枚で構成されているのが望まし
い。第1レンズ群と第2レンズ群は、ズーミング中の収
差変動をできる限り少なくするために、各々のレンズ群
内で充分に収差補正されていなくてはいけない。特に色
収差に関しては、もし第1レンズ群及び第2レンズ群内
での補正が充分でない場合、第3レンズ群及び第4レン
ズ群でどのような収差補正を行なっても、ある一つの焦
点距離において適正な色収差が得られるだけで、他の焦
点距離では全く性能が出ない。このため、正屈折力を有
するレンズ群中には負のレンズを、負屈折力を有するレ
ンズ群中には正のレンズを用いることによって、色収差
等を充分に補正するのである。このときの最も望ましい
構成としては、上述のような形状のレンズの並びとな
る。
【0021】なお、コンパクト化を達成するためには、
上述したように第3レンズ群がズーミング中に固定であ
るのが望ましいが、ズーミング時の自由度を増すため
に、わずかに光軸上を移動する構成とすることも可能で
ある。
【0022】
【実施例】以下に本発明に係るズームレンズの実施例を
示す。但し、各実施例において、riは物体側から数えて
i番目の面の曲率半径、diは物体側から数えてi番目の軸
上面間隔、Niおよびνiは物体側から数えてi番目のレン
ズのd線に対する屈折率およびアッベ数を示す。また、
fは全系の焦点距離であり、FNOは開放Fナンバーであ
る。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】なお、実施例中、曲率半径に*印を付した
面は非球面で構成された面であることを示し、下記の式
で定義するものとする。
【0026】
【数1】
【0027】但し、各実施例の非球面係数は以下のとお
りである。 [実施例1] r15:ω=1 A4 =0.11551×10-36 =0.72710×10-68 =0.20890×10-710=0.57374×10-912=0.29690×10-1018:ω=1 A4 =0.19119×10-46 =0.92844×10-58 =0.80487×10-610=0.32741×10-712=0.51063×10-9 [実施例2] r15:ω=1 A4 =0.14285×10-36 =0.52758×10-68 =0.16514×10-710=0.72413×10-912=0.28270×10-1018:ω=1 A4 =0.52919×10-56 =0.95318×10-58 =0.78797×10-610=0.33088×10-712=0.49885×10-9 また、各実施例における各条件式の値は以下のとおりで
ある。 [実施例1] 条件(1):0.26238 条件(2):0.04902 条件(3):−0.2677 条件(4):−1.0978 [実施例2] 条件(1):0.26238 条件(2):0.12804 条件(3):−0.4205 条件(4):−0.7496
【0028】
【発明の効果】以上のような各要件を満足することによ
り、広角端の画角が2ω=60°以上とたいへん広角で
あるにもかかわらず、コンパクトで高ズーム比のズーム
レンズ系が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のズームレンズの断面図で、(A)は変倍
比6倍、FNO=1.6のもの、(B)はやや広角(広
角端2ω=56°)で、変倍比9.5倍、FNO=1.
4のもの、(C)は広角(広角端2ω=83°)で、変
倍比8倍、FNO=1.4のものである。
【図2】本発明の実施例1のズームレンズの断面図。
【図3】本発明の実施例2のズームレンズの断面図。
【図4】本発明の実施例1の収差図であり、〈L〉は望
遠端、〈M〉は中間焦点距離、〈S〉は広角端を各々示
している。
【図5】本発明の実施例2の収差図であり、〈L〉は望
遠端、〈M〉は中間焦点距離、〈S〉は広角端を各々示
している。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、 正の屈折力を持ちズーミング中固定で物体側に凸の負メ
    ニスカスレンズを含む複数のレンズより構成された第1
    レンズ群と、 負の屈折力を持ちズーミング時に光軸上を可動で少なく
    とも1枚の高分散高屈折率ガラスの正レンズを含む複数
    のレンズより構成された第2レンズ群と、 正の屈折力を持ちズーミング中固定で少なくとも1面の
    非球面を含む第3レンズ群と、 正の屈折力を持ちズーミング時に光軸上を可動で少なく
    とも1面の非球面を含む第4レンズ群と、 から構成され、さらに下記の条件を満足することを特徴
    とする広角ズームレンズ。 0.155 < ψ1・Z・Y′3/fS2 < 0.355 0.040 < (ψ1/|ψ2|)・(Y′/fs)3 < 0.065 但し、ψ1 は第1レンズ群の屈折力、 ψ2 は第2レンズ群の屈折力、 Y′は最大像高、 fs は広角端の焦点距離、 Z はズーム比である。
  2. 【請求項2】第3レンズ群が以下の条件を満足すること
    を特徴とする請求項1に記載の広角ズームレンズ。 −0.23 < R3F/R3R < −0.45 (R3F > 0) 但し、R3Fは第3レンズ群の最も物体側の面の曲率半
    径、 R3Rは第3レンズ群の最も像側の面の曲率半径であ
    る。
  3. 【請求項3】第4レンズ群が以下の条件を満足すること
    を特徴とする請求項1に記載の広角ズームレンズ。 −0.65 < R4F/R4R < −1.20(R4F > 0) 但し、R4Fは第4レンズ群の最も物側面の曲率半径、 R4Rは第4レンズ群の最も像側面の曲率半径である。
  4. 【請求項4】第3レンズ群は正レンズ1枚で構成されて
    いることを特徴とする請求項2に記載の広角ズームレン
    ズ。
  5. 【請求項5】第4レンズ群は、物体側から順に、負レン
    ズおよび少なくとも1面が非球面である正レンズの2枚
    で構成されていることを特徴とする請求項3に記載の広
    角ズームレンズ。
  6. 【請求項6】フォーカシングに際して、第1レンズ群が
    固定であるとともに第4レンズ群が光軸上を可動である
    ことを特徴とする請求項1に記載の広角ズームレンズ。
  7. 【請求項7】第1レンズ群は負レンズを含む2枚以上の
    レンズで構成され、第2レンズ群は正レンズを含む2枚
    以上のレンズで構成されることを特徴とする請求項1に
    記載の広角ズームレンズ。
  8. 【請求項8】第1レンズ群は物体側より順に、像側に凹
    面を向けた負レンズ、正レンズ、像側に凹面を向けた正
    メニスカスレンズの3枚で構成され、第2レンズ群は物
    体側より順に、像側に強い凹面を向けた負レンズ、両凹
    レンズ、正レンズの3枚で構成されていることを特徴と
    する請求項7に記載の広角ズームレンズ。
JP25659691A 1991-10-03 1991-10-03 広角ズームレンズ Pending JPH0593860A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005024844A (ja) * 2003-07-01 2005-01-27 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
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