JPH06324265A - 広角ズームレンズ - Google Patents

広角ズームレンズ

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JPH06324265A
JPH06324265A JP5109061A JP10906193A JPH06324265A JP H06324265 A JPH06324265 A JP H06324265A JP 5109061 A JP5109061 A JP 5109061A JP 10906193 A JP10906193 A JP 10906193A JP H06324265 A JPH06324265 A JP H06324265A
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JP
Japan
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lens
air
lens group
convex
lenses
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Application number
JP5109061A
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English (en)
Inventor
Masahiko Tanitsu
雅彦 谷津
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】第1レンズ群(1)を物体側から順に凸レン
ズ,凹レンズ,凸レンズ,凸レンズの4枚レンズ構成と
し、且つ、この凹レンズ前後の空気レンズの形状を特定
することによって、球面収差の補正と同時に歪曲収差の
補正を達成した広角ズームレンズ。 【効果】本発明によれば、多くのレンズ枚数を用いたズ
ームレンズの大型化を招くことなく、又は、変倍系に非
球面レンズを用いることなく、広角側の画角60度以上
でズーム比10倍近くの高倍率な広角ズームレンズを達
成することができる。

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,電子スチ
ルカメラ等のズームレンズに係り、画角が大きく、且
つ、高倍率な広角ズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、一般ユーザーカメラ等においては
ズームレンズの使用により広角から望遠にわたる広範な
映像が撮影されており、広角から望遠までの撮影倍率を
変化させうるズーム比は次第に大きなものが要望されて
いる。
【0003】これに対して、特開昭55−95922号
公報や特開昭58−214119号公報や特開昭61−
167917号公報などでは、第1レンズ群を物体側か
ら順に、凹,凸,凸,凸の4枚レンズ構成とし、更に、
第2レンズ群を4〜5枚のレンズで構成することによっ
て、広角ズームレンズを実現している。この場合、ズー
ムレンズ全体で17〜20枚という多くのレンズ枚数を
用いていた。
【0004】一方で、従来、第3レンズ群と第4レンズ
群との間に固定または、第4レンズ群の中に固定されて
いた絞りを、第3レンズ群の前または後に配置し、且
つ、第3レンズ群と一体に移動することによって、広角
ズームレンズを実現した特開平3−158813号公報
もある。この場合、絞りから第1レンズ群までの距離を
短くできるので、ズームレンズの大型化を招かずに、広
角ズームレンズを実現できるという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多くの
レンズ枚数を用いる方法では、光学全長が大きくなり、
その結果、ズームレンズ全体が大きく、重くなる。従っ
て、ズームレンズの小形・軽量化が要望されることとな
る。
【0006】一方、絞りを移動させる方法では、絞りの
構造及び鏡筒構造が複雑になり、鏡筒外径の大形化とい
う問題点が考えられる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、第1レンズ群を物体側から順に凸,凹,
凸,凸の4枚レンズ構成とし、且つ、2枚の空気レンズ
を設けることによって、小形な広角ズームレンズを達成
することができる。
【0008】
【作用】本発明の作用を図1と図5と図6をもとに説明
する。
【0009】図1は、本発明を適用したズームレンズの
構成を表す図である。物体側から順に、固定で正の第1
レンズ群(1)、光軸上を移動しズーミングを行う負の
第2レンズ群(2)、固定で正の第3レンズ群(3)、
第2レンズ群(2)移動の際の像面位置の移動を防ぐた
めに光軸上を移動する第4レンズ群(4)で構成されて
いる。また、この第4レンズ群(4)は、光軸上を移動
し、合焦作用も行う。
【0010】更に、第1レンズ群(1)を物体側から順
に、凸レンズ,凹レンズ,凸レンズ,凸レンズの4枚レ
ンズ構成とし、この凹レンズの前後に、Air≦−3.
5と、Air≧2.5の2つの空気レンズを設けた構成
となっている。
【0011】但し、空気レンズ係数Airは、その空気
間隔を挟んだ前後のレンズ玉の曲率半径R1とR2を用い
て、数2式で定義される値である。
【0012】
【数2】 Air=(R1+R2)/(R2−R1) 但し、R1・R2≧0 ここで、定義した空気レンズとは、その定義より、R1
≒R2の空気間隔となる。従って、高次の収差を発生さ
せて、収差補正を行うレンズ面の組合せであることが判
る。
【0013】以下、本発明の作用を、第1レンズ群
(1)を凹レンズ,凸レンズ,凸レンズ,凸レンズのレ
ンズ枚数4枚で構成した場合の図5と図6との比較で説
明する。
【0014】ところで、従来の大口径・高倍率ズームレ
ンズの場合、第1レンズ群である前玉レンズ群は、凹レ
ンズ,凸レンズ,凸レンズのレンズ枚数3枚で一般に構
成されている。これに対して、ワイド側での画角が、6
0度以上と大きな広角ズームレンズの場合では、例え
ば、特開昭55−95922号公報や特開昭58−21
4119号公報や特開昭61−167917号公報など
のように、第1レンズ群を物体側から順に、凹,凸,
凸,凸の4枚レンズ構成とし、更に、第2レンズ群を4
〜5枚のレンズ構成とし、広角化を行っていた。
【0015】図5は、第1レンズ群(1)を物体側から
順に、凹レンズ,凸レンズ,凸レンズ,凸レンズのレン
ズ枚数4枚構成とした広角ズームレンズである。以下そ
の数値を示す。数値例においてはr(i)は物体側より
順に第i番目のレンズ面s(i)の曲率半径、d(i)
はレンズ面s(i)からs(i+1)の間の光軸上の距
離、N(j)とν(j)はそれぞれ物体側より順に第j
番目のレンズの屈折率とアッベ数、fは焦点距離であ
る。
【0016】 FNO=1:2.1〜2.7 f=5.38〜50.13 ω=58.29〜6.85 s R d N ν 1 −101.96 1.20 1.8467 23.9 2 43.275 0.99 3 110.79 2.26 1.6700 47.3 4 −85.762 0.20 5 44.158 2.98 1.6584 50.8 6 −198.29 0.20 7 26.961 3.07 1.6584 50.8 8 720.71 可変 9 26.278 0.85 1.7440 44.7 10 7.320 2.98 11 −9.186 0.85 1.7440 44.7 12 8.917 2.57 1.8467 23.9 13 −69.069 可変 14 (絞り) 0.80 15* 13.325 1.88 1.6968 55.5 16 37.004 可変 17 11.566 1.91 1.6204 60.4 18 82.942 0.20 19 26.773 0.85 1.8467 23.9 20 9.156 0.30 21 13.441 2.51 1.4875 70.4 22* −15.711 可変 23 ∞ 6.00 1.5168 64.2 24 ∞ 第2レンズ群と第3レンズ群の移動量の関係を表すため
に焦点距離fとレンズ面間距離のうち可変であるd
(8),d(13),d(16),d(22)の値を以
下示す。
【0017】 f 5.38 17.67 50.13 d(8) 0.650 12.657 20.755 d(13) 21.364 9.358 1.259 d(16) 5.929 2.145 5.601 d(22) 5.172 8.956 5.500
【0018】
【数3】z=(H2/R)/[1+√{1−(K+1)H2
2}]+A44+A66+A88+A1010 尚、*印の面は、光軸方向をz軸方向、光軸と垂直方向
をH軸方向とするとき、数3式で定義される非球面であ
り、それぞれの係数は、以下に示す値である。
【0019】第15面 K=−1.5425 A4 = 1.0817÷1056 =−3.2060÷1068 = 2.0668÷10710=−4.4560÷109 第22面 K=−2.4655 A4 = 7.3940÷1056 =−9.0507÷1078 = 2.6057÷10810=−1.2930÷109 このレンズの3次の歪曲収差係数は、ワイド端で0.0
23、テレ端で−0.006である。また、歪曲収差
は、ワイド端で−10.2%、テレ端で1.5%であ
る。この数値例レンズの場合は、第1レンズ群内の空気
レンズは、凹レンズと凸レンズの間に、係数Air=
2.3のものが、1つ有るのみであり、ワイド端での歪
曲収差の補正と、テレ端での球面収差の補正が同時に達
成できていないことがよく判る。
【0020】次に、図6は、図5のレンズ構成に対し
て、変倍系に非球面を導入し、テレ端での球面収差の補
正と同時に、ワイド端での歪曲収差の補正を達成した数
値例である。
【0021】 FNO=1:2.1〜2.7 f=5.39〜50.19 ω=58.19〜6.84 s R d N ν 1 −101.73 1.20 1.8467 23.9 2 44.092 1.04 3 121.85 2.41 1.7433 49.2 4 −98.076 0.20 5 43.900 2.98 1.6700 47.3 6 −226.27 0.20 7 30.172 2.92 1.7433 49.2 8 665.76 可変 9* 33.425 1.20 1.7440 44.7 10 7.436 2.85 11 −9.211 0.85 1.7440 44.7 12 9.820 2.58 1.8467 23.9 13 −52.426 可変 14 (絞り) 0.80 15* 12.850 1.91 1.6968 55.5 16* 33.790 可変 17 11.133 1.91 1.6204 60.4 18 95.853 0.20 19 26.718 0.85 1.8467 23.9 20 8.936 0.30 21 13.822 2.48 1.4875 70.4 22* −15.885 可変 23 ∞ 6.00 1.5168 64.2 24 ∞ 第2レンズ群と第3レンズ群の移動量の関係を表すため
に焦点距離fとレンズ面間距離のうち可変であるd
(8),d(13),d(16),d(22)の値を以
下示す。
【0022】 f 5.39 17.61 50.19 d(8) 0.700 12.657 20.815 d(13) 21.314 9.358 1.199 d(16) 5.690 1.983 5.601 d(22) 5.411 9.118 5.500 尚、*印の面は、数2式で定義される非球面であり、そ
れぞれの係数は、以下に示す値である。
【0023】第 9面 K= 1.4150 A4 = 8.8942÷1066 =−7.2974÷1078 = 8.3253÷108 A10=−1.3214÷109 第15面 K=−2.6466 A4 =−5.8590÷1056 =−6.7732÷1068 =−1.4754÷10810=−9.1649÷109 第16面 K=−24.078 A4 =−7.4414÷1056 =−6.7223÷1068 =−1.7547÷10710=−3.2523÷109 第22面 K=−2.9584 A4 = 1.2108÷1046 = 2.2124÷1068 =−3.2738÷10710= 1.8751÷108 このレンズの3次の歪曲収差係数は、ワイド端で0.0
21、テレ端で−0.007である。また、歪曲収差
は、ワイド端で−5.9%、テレ端で2.0%である。
この数値例レンズの場合は、第1レンズ群内の空気レン
ズは、凹レンズと凸レンズの間に、係数Air=2.1
のものが、1つ有るのみであり、変倍系に導入した非球
面の作用と併用して、ワイド端での歪曲収差の補正とテ
レ端での球面収差の補正を同時に達成している。
【0024】しかしながら、図5に示した数値例レンズ
に比べて、製造が複雑でコスト的に大きな非球面の面数
が2面から4面と増えており、非球面の効果的な利用と
は、言えない。
【0025】従って、非球面補正様のAir≧2.5の
空気レンズと同時に、歪曲収差補正様の異符号のAir
≦−3.5の空気レンズを第1レンズ群内に設けること
によって、球面収差の補正と同時に歪曲収差の補正を同
時に達成することができる。
【0026】
【実施例】以下図1に示した本発明の数値実施例を示
す。数値実施例においてはr(i)は物体側より順に第
i番目のレンズ面s(i)の曲率半径、d(i)はレン
ズ面s(i)からs(i+1)の間の光軸上の距離、N
(j)とν(j)はそれぞれ物体側より順に第j番目の
レンズの屈折率とアッベ数、fは焦点距離である。
【0027】 FNO=1:2.1〜2.7 f=5.38〜50.15 ω=58.31〜6.85 s R d N ν 1 2135.7 1.70 1.6675 41.9 2 −121.76 0.35 3 −76.203 1.20 1.8467 23.9 4 35.273 0.95 5 68.489 3.36 1.7440 44.7 6 −52.037 0.20 7 23.422 3.44 1.7440 44.7 8 −2854.9 可変 9 27.059 0.85 1.7433 49.2 10 7.220 2.79 11 −9.764 0.85 1.7440 44.7 12 8.917 2.37 1.8467 23.9 13 −83.358 可変 14 (絞り) 0.80 15* 13.067 1.88 1.6968 55.5 16 34.837 可変 17 11.156 1.91 1.6204 60.4 18 98.322 0.20 19 28.516 0.85 1.8467 23.9 20 8.919 0.30 21 13.289 2.51 1.4875 70.4 22* −14.967 可変 23 ∞ 4.40 1.5168 64.2 24 ∞ 第2レンズ群と第3レンズ群の移動量の関係を表すため
に焦点距離fとレンズ面間距離のうち可変であるd
(8),d(13),d(16),d(22)の値を以
下示す。
【0028】 f 5.38 17.67 50.15 d(8) 0.700 12.757 20.855 d(13) 21.414 9.358 1.259 d(16) 6.424 2.700 6.301 d(22) 5.377 9.101 5.500 上記実施例における非球面係数を以下に示す。
【0029】 第15面 K=−2.0082 A4 = 5.1510÷1066 = 1.5391÷1068 =−8.1415÷10810= 1.0544÷109 第22面 K=−1.0521 A4 = 1.4001÷1046 =−8.3833÷1068 = 9.1731÷10710=−3.7370÷108 このレンズの3次の歪曲収差係数は、ワイド端で0.0
19、テレ端で−0.008である。また、歪曲収差
は、ワイド端で−6.0%、テレ端で1.9%である。
この数値実施例では、第1レンズ群内に係数Air=−
4.3と係数Air=3.1の空気レンズが2つあり、
主に、前者でワイド端での歪曲収差の補正を行い、後者
でテレ端での球面収差の補正を達成している。
【0030】図2〜図4は、上記実施例の焦点距離5.
38mm,17.67mm,50.15mmそれぞれの
場合における収差を示す特性図である。
【0031】
【発明の効果】本発明の方法によれば、多くのレンズ枚
数を用いたズームレンズの大型化を招くことなく、又
は、変倍系に非球面レンズを用いることなく、広角側の
画角60度以上でズーム比10倍近くの高倍率な広角ズ
ームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による広角ズームレンズを示す構成図で
ある。
【図2】本発明による広角ズームレンズのワイド端での
収差図である。
【図3】本発明による広角ズームレンズのズーミング途
中での収差図である。
【図4】本発明による広角ズームレンズのテレ端での収
差図である。
【図5】歪曲収差の大きな広角ズームレンズの数値例を
示す構成図である。
【図6】非球面を変倍系に用いて歪曲収差を補正した広
角ズームレンズの数値例を示す構成図である。
【符号の説明】
1…第1レンズ群、2…第2レンズ群、3…第3レンズ
群、4…第4レンズ群。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側から順に正の第1レンズ群(1)
    と、負の第2レンズ群(2)、正の第3レンズ群
    (3)、正の第4レンズ群(4)によって構成され、第
    2レンズ群(2)と第4レンズ群(4)とを光軸に沿っ
    て移動させて各レンズ群相互の空気間隔を変化させるこ
    とにより焦点距離を連続的に変化させる広角ズームレン
    ズにおいて、 第1レンズ群(1)を物体側から順に凸レンズ,凹レン
    ズ,凸レンズ,凸レンズの4枚レンズ構成としたことを
    特徴とする広角ズームレンズ。
  2. 【請求項2】上記第1レンズ群(1)内に、Air≦−
    3.5と、Air≧2.5の2つの空気レンズを設けた
    ことを特徴とする請求項1記載の広角ズームレンズ。但
    し、空気レンズ係数Airは、その空気間隔を挟んだ前
    後のレンズ玉の曲率半径R1とR2を用いて、 【数1】 Air=(R2+R1)/(R2−R1) 但し、R2・R1≧0 で、定義される値とする。
JP5109061A 1993-05-11 1993-05-11 広角ズームレンズ Pending JPH06324265A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6049431A (en) * 1996-01-10 2000-04-11 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens
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JP2023517388A (ja) * 2020-03-20 2023-04-25 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド ズームレンズ、カメラモジュール、及び端末デバイス

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