JPH0961715A - 高変倍ズームレンズ系 - Google Patents

高変倍ズームレンズ系

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JPH0961715A
JPH0961715A JP7217730A JP21773095A JPH0961715A JP H0961715 A JPH0961715 A JP H0961715A JP 7217730 A JP7217730 A JP 7217730A JP 21773095 A JP21773095 A JP 21773095A JP H0961715 A JPH0961715 A JP H0961715A
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哲也 阿部
Takayuki Ito
孝之 伊藤
Takashi Enomoto
隆 榎本
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 短焦点距離端の口径比が1:1.7程度の大
口径であって、15倍前後の高変倍比が得られ、しかも
小型で高性能なズームレンズ系を得ること。 【解決手段】 物体側より順に、正のパワーを有する第
1レンズ群と;変倍機能を有し変倍に伴って移動する負
のパワーを有する第2レンズ群と;焦点位置の補正機能
を有し変倍に伴って移動する負のパワーを有する第3レ
ンズ群と;結像機能を有し変倍のときには移動しない正
のパワーを有する第4レンズ群と;から構成され、第4
レンズ群は、レンズ間隔最大位置で2つに分割したと
き、物体側より順に、正のパワーを有する第4aレンズ
群と、正のパワーを有する第4bレンズ群からなる高変
倍ズームレンズ系。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、CCTVカメラ等の小型テレビ
カメラに適用できる、特に変倍比15倍前後の高変倍ズ
ームレンズ系の小型化に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】CCTVカメラ等の小型テ
レビカメラ用のズームレンズでは、大口径化と高変倍比
化がともに求められるが、口径比が1:1.2程度の大
口径になると変倍比が約10倍以下と小さく、変倍比が
10倍を越えると、口径比は1:2程度と小さくなるの
が普通であった。
【0003】
【発明の目的】本発明は、撮像素子の小型化に合わせ
て、変倍比が15倍前後と高変倍で、短焦点距離端にお
ける口径比が1:1.7程度の大口径であり、かつ小型
で高性能のズームレンズ系を目的とする。
【0004】
【発明の概要】本発明の高変倍ズームレンズ系は、物体
側より順に、正のパワーを有する第1レンズ群と;変倍
機能を有し変倍に伴って移動する負のパワーを有する第
2レンズ群と;焦点位置の補正機能を有し変倍に伴って
移動する負のパワーを有する第3レンズ群と;結像機能
を有し変倍のときには移動しない正のパワーを有する第
4レンズ群と;から構成され、第4レンズ群は、レンズ
間隔最大位置で2つに分割したとき、物体側より順に、
正のパワーを有する第4aレンズ群と、正のパワーを有
する第4bレンズ群からなり、かつ、下記の条件式
(1)ないし(5)を満足することを特徴としている。 (1)0.25<LW2-3/fT <0.4 (2)0.2<|m2W|<0.4(m2W<0) (3)1.0<|m4 |<1.4(m4 <0) (4)0.5<m4b<0.9 (5)1.3<f4 /f4a<2.5 但し、 LW2-3:短焦点距離端における第2レンズ群と第3レン
ズ群の間隔、 fT :長焦点距離端における全系の焦点距離、 m2W:短焦点距離端における第2レンズ群の横倍率、 m4 :第4レンズ群の横倍率、 m4b:第4bレンズ群の横倍率、 f4 :第4レンズ群の焦点距離、 f4a:第4aレンズ群の焦点距離、 である。フォーカシングは、第1レンズ群を光軸方向に
移動させて行なう。
【0005】第4aレンズ群は、具体的には、物体側よ
り順に、正レンズ、正レンズ、および正レンズと負レン
ズの貼り合わせレンズから構成し、次の条件式(6)を
満足することが好ましい。 (6)−0.35<f4a/f4ac <−0.15 但し、 f4ac :第4aレンズ群内の貼り合わせ面の焦点距離を
示し、以下の(6’)式で表される。 (6’)f4ac =rC /(N’−N) rC :貼り合わせ面の曲率半径、 N’:貼り合わせ面より像面側のレンズのd線の屈折
率、 N :貼り合わせ面より物体側のレンズのd線の屈折
率、 である。
【0006】また第4bレンズ群は、物体側より順に、
正レンズ、負レンズ、正レンズの3枚構成、または負レ
ンズ、正レンズの2枚構成とし、次の条件式(7)、
(8)、(9)を満足することが好ましい。 (7)0.4<f4a/f4b<0.8 (8)−2.5<f4b/f4bN <−1.0 (9)2.0<L4ab /fw <4.0 但し、 f4b:第4bレンズ群の焦点距離、 f4bN :第4bレンズ群中の負レンズの焦点距離、 fw :短焦点距離端における全系の焦点距離、 L4ab :第4aレンズ群と第4bレンズ群の間隔 である。絞りは、第3レンズ群と第4レンズ群の間に、
第4レンズ群に固定して設けることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の態様】本発明のズームレンズは、4群構
成で、第4レンズ群は変倍のとき移動せず、変倍機能の
殆どは、変倍に際して異動する負の第2レンズ群によっ
ている。ズーム軌跡図を図13に示した。このようなズ
ームレンズで変倍比を大きくするには、一般的に、短焦
点距離端における第2レンズ群と第3レンズ群の間隔を
大きくする必要があり、大型化が避けられない。本発明
は、第4レンズ群を条件式(3)、(4)、(5)に示
すような構成とし、その上で、短焦点距離端の第2レン
ズ群と第3レンズ群の間隔を、長焦点距離端における焦
点距離に比べて、条件式(1)に示すように小さく設定
した。
【0008】条件式(1)の下限を越えると、小型化に
は有利であるが、第2レンズ群の移動量を小さくしなが
ら、高変倍化しなければならないので、変倍に伴う収差
の変動が増大する。上限を越えると、本発明の第1の目
的である小型化を達成できない。
【0009】また、前述のように、主に第2レンズ群で
変倍するため、短焦点距離端における第2レンズ群の横
倍率を、従来の変倍比の小さいズームレンズと比べ、条
件式(2)のように小さく設定した。条件式(2)の下
限を越えて第2レンズ群の横倍率が小さくなり過ぎる
と、第2レンズ群の移動量を増大させなければ高変倍比
を得ることができず、大型化する。逆に上限を越える
と、長焦点距離端の横倍率(m2T)は、概ね、短焦点距
離端の横倍率(m2W)を変倍比倍した値となるため(m
2T≒α・m2W、α;変倍比)、非常に大きくなり、変倍
に伴う収差の変動を補正することが困難となる。
【0010】条件式(3)は、結像機能を有する第4レ
ンズ群の横倍率に関するものである。全系の焦点距離
は、変倍群(第1〜第3レンズ群)の合成焦点距離と第
4レンズ群の横倍率の積であるから、変倍群を小型にす
るために、第4レンズ群の横倍率を、条件式(3)のよ
うに等倍(すなわち|m4 |=1.0)より若干大きい
値に設定した。第4レンズ群の横倍率を大きくすると、
変倍群の焦点距離を小さくすることができ、半画角が約
27゜〜2゜の範囲と比較的小さい程度のズームレンズ
系では変倍群の焦点距離が小さい方がレンズ全長を小さ
くするのに有利である。条件式(3)の上限を越えて第
4レンズ群の横倍率が大きくなると、小型化には、有利
であるが、変倍群で発生した収差が第4レンズ群で増大
するため、変倍に伴う収差の変動が増大する。第4レン
ズ群は、変倍群で発生した変倍に伴う収差の平均的な補
正は可能であるが、収差の変動は補正できない。逆に下
限を越えると、小型化の目的に反する。
【0011】条件式(4)は、第4bレンズ群の横倍率
に関するもので、第4レンズ群内の収差補正のバランス
をとるための条件である。条件式(4)の上限を越える
と、小型化には有利であるが、第4aレンズ群のパワー
が増大するので、口径比1:1.7程度の大口径レンズ
の収差(特に球面収差)を良好に補正するのが困難とな
る。下限を越えると、収差補正上は有利となるが、第4
レンズ群の全長が増大し、小型化の目的に反する。
【0012】条件式(5)は、第4レンズ群中で第4a
レンズ群の負担するパワーに関するもので、本発明は従
来レンズと比べて、小型化にするために、第4aレンズ
群のパワーを大きくしている。条件式(5)の下限を越
えると、本発明の第1目的である高変倍化と小型化の目
的が達成できず、上限を越えると、小型化には有利であ
るが、本発明のもう1つの目的である口径比1:1.7
程度の大口径化を図ることが困難となる。
【0013】第4aレンズ群は、具体的には、物体側よ
り順に、正レンズ、正レンズ及び正レンズと負レンズの
貼り合わせレンズで構成するのがよい。物体側の2枚の
正レンズは、口径比1:1.7程度と大口径にするため
に必要である。
【0014】本発明の第4aレンズ群は、条件式(5)
に示すように、正のパワーが大きいので、第4aレンズ
群内で収差を補正するためには、負レンズが必要であ
る。しかし、単独に負レンズを設けると、負レンズとそ
の前後のレンズとの間隔や偏心等の製作誤差に対する性
能劣化が大きくなるので、負レンズは正レンズとの貼り
合わせるのがよい。条件式(6)は、第4aレンズ群の
貼り合わせレンズに関する条件で、上限を越えると、第
4aレンズ群内の収差が補正不足となり、下限を越える
と、補正過剰となり、高次の球面収差が発生する。
【0015】条件式(7)は、第4aレンズ群と第4b
レンズ群のパワーの比に関するもので、第4bレンズ群
は、第4aレンズ群と比べてパワーを小さくするのが小
型化及び収差補正のために好ましい。第4aレンズ群が
第4レンズ群の結像機能のほとんどの役目を持つのに対
し、第4bレンズ群は、結像機能の補足と、軸外の非点
収差、像面湾曲、歪曲収差のバランスをとる役目を持
つ。このため、条件式(7)の上限を越えて、第4bレ
ンズ群のパワーが相対的に大きくなると、第4aレンズ
群のパワーが相対的に小さくなるので、第4レンズ群の
全長が大きくなり、逆に下限を越えて第4bレンズ群の
パワーが小さくなり過ぎると、第4aレンズ群の結像機
能の負担が増大し、第4レンズ群内の収差のバランスが
崩れる。
【0016】条件式(8)は、第4bレンズ群中の負の
レンズに関するものである。条件式(8)の下限を越え
ると、第4bレンズ群内の負レンズのパワーが大きくな
り過ぎて、非点収差、歪曲収差が補正過剰となり、短焦
点距離端から中間焦点距離の非点収差及び長焦点側の歪
曲収差の補正が困難となり、収差のバランスが崩れる。
上限を越えると、第4aレンズ群で発生した収差を補正
できない。
【0017】条件式(9)は、第4aレンズ群と第4b
レンズ群の空気間隔に関する。この条件を満たす適当な
間隔に設定することによって、第4レンズ群をコンパク
トにしながら、かつ、収差のバランスをとることができ
る。条件式(9)の上限を越えると、第4レンズ群の全
長が増大し、コンパクト性が失われる。下限を越える
と、非点収差、像面湾曲、歪曲収差の補正が困難とな
る。
【0018】絞りは、第1〜第3レンズ群の変倍群と第
4レンズ群との間に、かつ変倍時に移動しないように固
定して設けるのが、鏡筒の機械構成が容易であり、高変
倍にしたとき第1レンズ群の直径を小さくできるのでよ
い。また、CCTVカメラ用は一般的に、絞り近傍に光
量調整範囲を広げるためのNDフィルターを設けるが、
撮像面とNDフィルターとのゴーストを防ぐためにも、
負のパワーの大きい変倍群と正のパワーの大きい第4レ
ンズ群の間に絞りを配置するのがよい。
【0019】次に、具体的な実施例について本発明を説
明する。図1、図5、図9はそれぞれ実施例1、2、3
のレンズ構成図である。いずれの実施例も、第1レンズ
群11、第2レンズ群12、第3レンズ群13、及び第
4レンズ群14からなり、第1レンズ群11は2群3枚
構成(面No. 1〜5)、第2レンズ群12は2群2枚構
成(面No. 6〜10)、第3レンズ群13は1群1枚
(面No. 11、12)からなっている。第3レンズ群1
3の後の面No. 13と14は、絞りSの前に光量調整の
ために置いたNDフィルターで、収差には影響を与えな
い。第4レンズ群14は、第1、第2の実施例では、面
No. 15〜21の第4aレンズ群14aと、面No. 22
〜27の第4bレンズ群14bとからなり、第3実施例
では、面No. 15〜21の第4aレンズ群14aと、面
No. 22〜25の第4bレンズ群14bとからなってい
る。実施例1、2の面No. 28、29、実施例3の面N
o. 26、27はそれぞれ、CCDの前のカバーガラス
15である。尚、カバーガラスとフィルターを1つにま
とめたものであるが、以下カバーガラスと略して表現す
る。第4レンズ群14中の最もレンズ間隔が大きい位置
は、間隔d21である。
【0020】[実施例1]実施例1の高変倍ズームレン
ズ系のレンズ構成を図1に、数値データを表1に、短焦
点距離端での諸収差を図2に、中間焦点距離での諸収差
を図3に、長焦点距離端での諸収差を図4に、それぞれ
示す。諸収差図中、SAは球面収差、SCは正弦条件、
d線、g線、c線は、それぞれの波長における、球面収
差によって示される色収差、Sはサジタル、Mはメリデ
ィオナルを示している。
【0021】表および図面中、FNO はF ナンバー、F は
焦点距離、ωは半画角、fBはバックフォーカス(最終レ
ンズからカバーガラス15を含んでCCDの撮像面迄の
距離、実施例ではカバーガラスの第2面を撮像面として
いる)、ri はレンズ各面の曲率半径、di はレンズ厚
もしくはレンズ間隔、Nはd線の屈折率、νはd線のア
ッベ数を示す。
【0022】
【表1】 FNO=1:1.7-1.7-2.4 F=8.24-40.00-116.50 ω=26.8-5.5-1.9 fB=d27+d28=15.20 面 No. r d N ν 1 110.000 2.00 1.80518 25.4 2 46.684 10.80 1.62041 60.3 3 -312.400 0.10 - - 4 45.200 5.80 1.69680 55.5 5 152.991 0.92-30.26-38.86 - - 6 77.586 1.30 1.80400 46.6 7 13.250 5.70 - - 8 -17.750 1.40 1.69680 55.5 9 17.750 3.20 1.84666 23.8 10 -218.700 40.12-5.09-5.80 - - 11 -27.170 1.40 1.69680 55.5 12 -249.207 4.44-10.13-0.82 - - 13 ∞ 0.50 1.51633 64.1 14 ∞ 1.00 - - 絞 ∞ 2.80 - - 15 519.697 3.91 1.62280 57.0 16 -33.629 0.10 - - 17 56.804 4.20 1.56384 60.7 18 -73.068 3.64 - - 19 35.065 7.30 1.48749 70.2 20 -25.071 1.60 1.71736 29.5 21 583.694 23.60 - - 22 47.784 2.07 1.51633 64.1 23 -55.896 0.10 - - 24 28.693 1.20 1.83400 37.2 25 10.000 1.60 - - 26 11.292 4.00 1.51633 64.1 27 -47.606 11.70 - - 28 ∞ 3.50 1.49782 66.8 29 ∞ - - -
【0023】[実施例2]実施例2の高変倍ズームレン
ズ系のレンズ構成を図5に、数値データを表2に、短焦
点距離端での諸収差を図6に、中間焦点距離での諸収差
を図7に、長焦点距離端での諸収差を図8に、それぞれ
示す。
【0024】
【表2】 FNO=1:1.7-1.7-2.4 F=8.24-40.00-116.50 ω=26.8-5.5-1.9 fB=d27+d28=15.33 面 No. r d N ν 1 110.903 2.00 1.80518 25.4 2 47.034 10.80 1.62041 60.3 3 -348.942 0.10 - - 4 44.732 5.80 1.71299 53.9 5 146.536 0.92-30.26-38.86 - - 6 77.586 1.30 1.80400 46.6 7 13.250 5.70 - - 8 -17.750 1.40 1.69680 55.5 9 17.750 3.20 1.84666 23.8 10 -218.700 40.11-5.08-5.80 - - 11 -27.170 1.40 1.69680 55.5 12 -249.207 4.44-10.13-0.82 - - 13 ∞ 0.50 1.51633 64.1 14 ∞ 1.00 - - 絞 ∞ 2.80 - - 15 -401.207 3.73 1.62280 57.0 16 -31.447 0.10 - - 17 73.718 4.20 1.56384 60.7 18 -59.425 0.43 - - 19 41.057 7.00 1.48749 70.2 20 -29.107 1.60 1.78472 25.7 21 -170.680 27.62 - - 22 44.369 2.20 1.51633 64.1 23 -318.660 0.10 - - 24 33.558 1.20 1.83481 42.7 25 11.169 1.01 - - 26 12.758 4.00 1.51633 64.1 27 -27.711 11.83 - - 28 ∞ 3.50 1.49782 66.8 29 ∞ - - -
【0025】[実施例3]実施例3の高変倍ズームレン
ズ系のレンズ構成を図9に、数値データを表3に、短焦
点距離端での諸収差を図10に、中間焦点距離での諸収
差を図11に、長焦点距離端での諸収差を図12に、そ
れぞれ示す。
【0026】
【表3】 FNO=1:1.7-1.7-2.4 F=8.24-40.00-116.50 ω=27.0-5.6-1.9 fB=d25+d26=15.22 面 No. r d N ν 1 109.125 2.00 1.80518 25.4 2 46.966 10.80 1.62041 60.3 3 -400.000 0.10 - - 4 45.570 5.80 1.72916 54.7 5 152.064 0.93-30.26-38.85 - - 6 77.586 1.30 1.80400 46.6 7 13.250 5.70 - - 8 -17.750 1.40 1.69680 55.5 9 17.750 3.20 1.84666 23.8 10 -218.700 40.11-5.09-5.81 - - 11 -27.170 1.40 1.69680 55.5 12 -249.207 4.44-10.13-0.81 - - 13 ∞ 0.50 1.51633 64.1 14 ∞ 1.00 - - 絞 ∞ 2.80 - - 15 392.892 3.80 1.65844 50.9 16 -35.200 0.10 - - 17 60.900 4.00 1.62280 57.0 18 -86.000 2.65 - - 19 37.980 6.00 1.51633 64.1 20 -32.200 1.80 1.84666 23.8 21 ∞ 27.29 - - 22 18.878 1.30 1.83481 42.7 23 10.330 1.27 - - 24 11.780 5.10 1.48749 70.2 25 -24.678 11.72 - - 26 ∞ 3.50 1.49782 66.8 27 ∞ - - -
【0027】次に、実施例1ないし3の各条件式に対応
する値を表4に示す。
【表4】
【0028】表4から明かなように、実施例1ないし実
施例3は、いずれも条件式(1)ないし(9)を満足し
ている。各収差図に示す諸収差も比較的よく補正されて
いる。
【0029】
【発明の効果】本発明の高変倍ズームレンズ系によれ
ば、15倍前後の変倍比を持ち、口径比が1:1.7程
度の大口径で、しかも小型の高性能な高変倍ズームレン
ズ系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高変倍ズームレンズ系の第1の実
施例を示すレンズ構成図である。
【図2】図1のレンズ系の短焦点距離端での諸収差図で
ある。
【図3】図1のレンズ系の中間焦点距離での諸収差図で
ある。
【図4】図1のレンズ系の長焦点距離端での諸収差図で
ある。
【図5】本発明による高変倍ズームレンズ系の第2の実
施例を示すレンズ構成図である。
【図6】図5のレンズ系の短焦点距離端での諸収差図で
ある。
【図7】図5のレンズ系の中間焦点距離での諸収差図で
ある。
【図8】図5のレンズ系の長焦点距離端での諸収差図で
ある。
【図9】本発明による高変倍ズームレンズ系の第3の実
施例を示すレンズ構成図である。
【図10】図9のレンズ系の短焦点距離端での諸収差図
である。
【図11】図9のレンズ系の中間焦点距離での諸収差図
である。
【図12】図9のレンズ系の長焦点距離端での諸収差図
である。
【図13】本発明による高変倍ズームレンズ系のズーム
軌跡図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 隆 東京都板橋区前野町2丁目36番9号 旭光 学工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、 正のパワーを有する第1レンズ群と;変倍機能を有し変
    倍に伴って移動する負のパワーを有する第2レンズ群
    と;焦点位置の補正機能を有し変倍に伴って移動する負
    のパワーを有する第3レンズ群と;結像機能を有し変倍
    のときには移動しない正のパワーを有する第4レンズ群
    と;から構成され、 前記第4レンズ群は、レンズ間隔最大位置で2つに分割
    したとき、物体側より順に、正のパワーを有する第4a
    レンズ群と、正のパワーを有する第4bレンズ群からな
    り、 かつ、下記の条件式(1)ないし(5)を満足する高変
    倍ズームレンズ系。 (1)0.25<LW2-3/fT <0.4 (2)0.2<|m2W|<0.4(m2W<0) (3)1.0<|m4 |<1.4(m4 <0) (4)0.5<m4b<0.9 (5)1.3<f4 /f4a<2.5 但し、 LW2-3:短焦点距離端における第2レンズ群と第3レン
    ズ群の間隔、 fT :長焦点距離端における全系の焦点距離、 m2W:短焦点距離端における第2レンズ群の横倍率、 m4 :第4レンズ群の横倍率、 m4b:第4bレンズ群の横倍率、 f4 :第4レンズ群の焦点距離、 f4a:第4aレンズ群の焦点距離。
  2. 【請求項2】 請求項1において、第4aレンズ群は、
    物体側より順に、正レンズ、正レンズ、および正レンズ
    と負レンズの貼り合わせレンズからなり、下記の条件式
    (6)を満足する高変倍ズームレンズ系。 (6)−0.35<f4a/f4ac <−0.15 但し、 f4ac :第4aレンズ群内の貼り合わせ面の焦点距離を
    示し、以下の(6’)式で表される。 (6’)f4ac =rC /(N’−N) rC :貼り合わせ面の曲率半径、 N’:貼り合わせ面より像面側のレンズのd線の屈折
    率、 N :貼り合わせ面より物体側のレンズのd線の屈折
    率。
  3. 【請求項3】 請求項1において、第4bレンズ群は、
    物体側より順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの3枚
    構成、または負レンズ、正レンズの2枚構成からなり、
    下記の条件式(7)、(8)、(9)を満足する高変倍
    ズームレンズ系。 (7)0.4<f4a/f4b<0.8 (8)−2.5<f4b/f4bN <−1.0 (9)2.0<L4ab /fw <4.0 但し、 f4b:第4bレンズ群の焦点距離、 f4bN :第4bレンズ群中の負レンズの焦点距離、 fw :短焦点距離端における全系の焦点距離、 L4ab :第4aレンズ群と第4bレンズ群の間隔。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、絞りは、第3レンズ群と第4レンズ群の間に設けら
    れ、変倍のときに移動しない高変倍ズームレンズ系。
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