JPH10123417A - Zoom optical system - Google Patents

Zoom optical system

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Publication number
JPH10123417A
JPH10123417A JP8294442A JP29444296A JPH10123417A JP H10123417 A JPH10123417 A JP H10123417A JP 8294442 A JP8294442 A JP 8294442A JP 29444296 A JP29444296 A JP 29444296A JP H10123417 A JPH10123417 A JP H10123417A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
zoom
lens group
magnification
optical system
Prior art date
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Pending
Application number
JP8294442A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Eomo
敬史 江面
Yoshinori Hamanishi
芳徳 濱西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
Original Assignee
Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tochigi Nikon Corp, Nikon Corp filed Critical Tochigi Nikon Corp
Priority to JP8294442A priority Critical patent/JPH10123417A/en
Publication of JPH10123417A publication Critical patent/JPH10123417A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G02B15/145Optical 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 five groups only
    • G02B15/1451Optical 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 five groups only the first group being positive
    • G02B15/145121Optical 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 five 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a finite system zoom lens high in performance, long in back and high in variable power to utilize it widely by specifying the relation between a distanced from a first lens surface to an image surface and the distance from a final lens surface to the image surface. SOLUTION: A whole system is constituted of five or more groups in total, and zoom variable power part is constituted of a second to a fourth groups G2-G4 out of them. Thus, the zoom variable power part is constituted of the variable power groups G2-G4 of three or more groups out of lens groups G1-G5, and when the magnification of the zoom variable power part is nearly unmagnified, the magnification borne by each variable power lens group is made nearly unmagnified. Then, when the distance from the first lens surface to the image surface (namely the entire length of a zoom optical system) is made as TL and the distance from the final lens surface to the image surface (namely back focus) is made as BF, the condition meant by BF/TL>=0.25 is satisfied. Thus, a power arrangement having excellent variable power efficiency is selected, and a high variable power ratio is secured, so that an optical system having a large zoom ratio is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はズームレンズに関す
る。
The present invention relates to a zoom lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、画像の入出力において、光学系に
よる撮影、投影を必要とする各種電子画像装置に有限光
学系が多く採用されている。具体的にはデジタルスチル
カメラ用レンズ系、近接撮影光学系、拡大引伸し用光学
系、縮小光学系その他、液晶ビデオプロジェクター用投
写レンズ等に使用されている。特に、有限系単焦点レン
ズは汎用性が乏しく、それぞれ目的に応じて専用の光学
系が使用されている。これに対し有限系ズームレンズは
単焦点レンズより汎用性は高いが、レンズの種類が少な
い。このため35mmスチルカメラ用、16mmシネ
用、TV用レンズ系がよく使用されていた。
2. Description of the Related Art Heretofore, a finite optical system has been often used in various electronic image apparatuses which require photographing and projection by an optical system in inputting and outputting an image. Specifically, it is used for a digital still camera lens system, a close-up photographing optical system, an enlargement / expansion optical system, a reduction optical system, and a projection lens for a liquid crystal video projector. In particular, a finite single focus lens is poor in versatility, and a dedicated optical system is used for each purpose. On the other hand, a finite zoom lens has higher versatility than a single focus lens, but has few types of lenses. For this reason, lens systems for 35 mm still cameras, 16 mm cines, and TVs have often been used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】電子画像機器等に利用
される光学系は非常に多くの目的に対応する仕様を要求
されている。いろいろの目的に応じて専用光学系の提供
がなされている。このため目的の数に比例して光学系を
設計する必要が生じている。このことは非常に非効率的
であり、不経済でもある。本発明はこれらの問題点を解
消するため、高性能、高変倍率で特に液晶プロジェクタ
ー用に使われるようなバックフォーカスの長いズームレ
ンズを提供して、広範な利用目的に適う光学システム系
を容易に提供するものである。高解像力を必要とする光
学系とするため、倍率の色収差が補正され、高性能で且
つ、ズーム変倍において歪曲収差が少ない光学系が求め
られていた。さらに、シェーディングを少なくするため
画面周辺で充分な周辺光量を確保した光学系が求められ
ていた。本発明の課題はこれらの要求を同時に満足する
光学系を提供することにある。
An optical system used for an electronic image device or the like is required to have specifications corresponding to a very large number of purposes. Dedicated optical systems have been provided for various purposes. For this reason, it is necessary to design an optical system in proportion to the target number. This is very inefficient and uneconomical. In order to solve these problems, the present invention provides a high-performance, high-magnification zoom lens having a long back focus, such as that used for a liquid crystal projector, and facilitates an optical system system suitable for a wide range of applications. To provide. In order to provide an optical system that requires a high resolution, there has been a demand for an optical system that corrects chromatic aberration of magnification, has high performance, and has little distortion in zooming. Further, there has been a demand for an optical system that secures a sufficient amount of peripheral light around the screen in order to reduce shading. An object of the present invention is to provide an optical system that satisfies these requirements simultaneously.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、5群以上の
レンズ群によって全系が構成され、該レンズ群のうちの
3群以上の変倍レンズ群によってズーム変倍部が構成さ
れ、該ズーム変倍部の倍率がほぼ等倍のときに、各変倍
レンズ群の担う倍率がいずれもほぼ等倍となるズーム光
学系において、第1レンズ面から像面までの距離(すな
わちズーム光学系の全長)をTLとし、最終レンズ面か
ら像面までの距離(すなわちバックフォーカス)をBF
としたとき、 BF/TL≧0.25 (1) なる条件を満足することを特徴とするズーム光学系であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. That is, the whole system is constituted by five or more lens groups, and three or more of the lens groups are provided. In a zoom optical system in which a zoom variable power unit is configured by the variable power lens unit and the magnification of the variable power lens unit is substantially the same when the zoom power of the zoom power unit is substantially the same, The distance from one lens surface to the image surface (ie, the total length of the zoom optical system) is TL, and the distance from the final lens surface to the image surface (ie, the back focus) is BF.
BF / TL ≧ 0.25 (1) The zoom optical system is characterized by satisfying the following condition:

【0005】図1に本発明の代表的な基本構成における
ズーミング中の各レンズ群の移動軌道を示す。この構成
では全系を全5群によって構成しており、このうち第2
〜第4レンズ群によってズーム変倍部を構成している。
各レンズ群の横倍率をβi(i=1〜5)とし、全系の
合成撮影倍率をβとし、ズーム変倍部の倍率をβzとす
ると、 β=β1β2β3β4β5 βz=β2β3β4 と表されるが、本発明では、特定のズーミング位置cに
おいて、いずれの変倍レンズ群i(i=2〜4)の倍率
も、 |βc2|≒1、|βc3|≒1、|βc4|≒1 (A) となるように構成している。なお、この結果、この同時
等倍ズーミング位置cでは、 |βcz|=|βc2βc3βc4|≒1 である。
FIG. 1 shows a moving trajectory of each lens group during zooming in a typical basic configuration of the present invention. In this configuration, the entire system is composed of a total of five groups, of which the second
The fourth to fourth lens groups constitute a zoom magnification unit.
Assuming that the lateral magnification of each lens group is β i (i = 1 to 5), the combined imaging magnification of the entire system is β, and the magnification of the zoom magnification changing unit is β z , β = β 1 β 2 β 3 β 4 β 5 β z = β 2 β 3 β 4 In the present invention, at a specific zooming position c, the magnification of any zoom lens group i (i = 2 to 4) is | β c2 | ≒ 1, | β c3 | ≒ 1, | β c4 | ≒ 1 (A). As a result, at this simultaneous equal-magnification zooming position c, | β cz | = | β c2 β c3 β c4 | ≒ 1.

【0006】一般にズーム方程式を満たす解のうち、バ
リエータ群の倍率が等倍(βi=−1)のときに、コン
ペンセータ群の倍率も等倍(βi=−1)となるように
すれば、コンペンセータ群の2つの移動曲線(ズーム軌
道の解曲線)が等倍(βi=−1)の配置で繋がるか
ら、相互に軌道の乗換が可能となる。本発明はこの軌道
の乗換を積極的に利用して、ズーム変倍部を構成する変
倍レンズ群の倍率が、特定のズーミング位置において、
同時に等倍(−1X)となるように構成したものであ
る。この結果、全ズーム領域にわたり確実に採用可能な
ズーム軌道(ズーム方程式解)を安定的に得ることがで
きる。
In general, among the solutions satisfying the zoom equation, when the magnification of the variator group is the same (β i = −1), the magnification of the compensator group is also the same (β i = −1). Since the two movement curves of the compensator group (the solution curve of the zoom trajectory) are connected in an arrangement of the same size (β i = −1), the trajectory can be mutually changed. The present invention positively utilizes the change of the orbit, and the magnification of the variable power lens group that constitutes the zoom variable power unit is adjusted at a specific zooming position.
At the same time, it is configured so as to have the same magnification (-1X). As a result, a zoom trajectory (zoom equation solution) that can be reliably employed over the entire zoom region can be stably obtained.

【0007】本発明においては、図1に示すように、上
記(A)式が成立するズーミング位置cが、広角端wと
望遠端tとの間にあることが好ましい。但し(A)式が
成立するズーミング位置cが、広角端wよりも低倍率
側、あるいは望遠端tよりも高倍率側にある場合も、本
発明に含まれる。
In the present invention, as shown in FIG. 1, it is preferable that the zooming position c satisfying the above equation (A) is between the wide-angle end w and the telephoto end t. However, the present invention includes a case where the zooming position c at which the expression (A) holds is on the lower magnification side than the wide-angle end w or on the higher magnification side than the telephoto end t.

【0008】また本発明においては、ズーム変倍部の倍
率が縮小倍率のときに、各変倍レンズ群の担う倍率がい
ずれも縮小倍率であることが好ましく、同様に、ズーム
変倍部の倍率が拡大倍率のときに、各変倍レンズ群の担
う倍率がいずれも拡大倍率であることが好ましい。図1
に示す例では、広角端wと望遠端tとの間の特定のズー
ミング位置cで、 |βci|≒1 (i=2〜4、したがって|βcz|≒
1) となるように構成している。したがって広角端wと望遠
端tとでは、 |βwi|≦1 (i=2〜4、したがって|βwz|≦
1) |βti|≧1 (i=2〜4、したがって|βtz|≧
1) となるように構成することが好ましい。
In the present invention, when the magnification of the zoom magnification unit is a reduction magnification, it is preferable that all magnifications carried by the respective magnification lens units are reduction magnifications. When is a magnification, it is preferable that each magnification carried by each variable power lens unit is a magnification. FIG.
In the example shown in FIG. 7, at a specific zooming position c between the wide-angle end w and the telephoto end t, | β ci | ≒ 1 (i = 2 to 4, and thus | β cz | ≒
1) It is configured to be as follows. Therefore, at the wide-angle end w and the telephoto end t, | β wi | ≦ 1 (i = 2 to 4, and thus | β wz | ≦
1) | β ti | ≧ 1 (i = 2 to 4, thus | β tz | ≧
1) It is preferable to configure the following.

【0009】なお既述のように、(A)式が成立するズ
ーミング位置cが広角端wよりも低倍率側にある場合
も、本発明に含まれるが、この構成のときには、 |βti|>|βwi|>|βci|≒1 (i=2〜4、したがって|βtz|>|βwz|>|βcz
|≒1) となるように構成することが好ましい。同様に、(A)
式が成立するズーミング位置cが望遠端tよりも高倍率
側にある場合も、本発明に含まれるが、この構成のとき
には、 |βwi|<|βti|<|βci|≒1 (i=2〜4、したがって|βwz|<|βtz|<|βcz
|≒1) となるように構成することが好ましい。
As described above, the case where the zooming position c at which the expression (A) is satisfied is on the lower magnification side than the wide-angle end w is also included in the present invention. In this configuration, | β ti | > | Β wi |> | β ci || 1 (i = 2 to 4, thus | β tz |> | β wz |> | β cz
| ≒ 1) is preferable. Similarly, (A)
The present invention includes a case where the zooming position c where the expression is satisfied is higher than the telephoto end t. In this configuration, | β wi | <| β ti | <| β ci | ≒ 1 ( i = 2 to 4, thus | β wz | <| β tz | <| β cz
| ≒ 1) is preferable.

【0010】これらの構成により、非常に変倍効率の良
いズームパワー配置を選択することができるから、高変
倍比を確保することができ、すなわちズーム比の大きい
光学系を達成できる。本発明ではズーム変倍部を3群以
上のレンズ群によって構成しているので、この効果が加
速される。
With these arrangements, it is possible to select a zoom power arrangement with very high zooming efficiency, so that a high zooming ratio can be secured, that is, an optical system with a large zoom ratio can be achieved. In the present invention, since the zoom magnification changing unit is constituted by three or more lens groups, this effect is accelerated.

【0011】以上のように本発明では、ズーム変倍部を
多群同時等倍とすることで、変倍効率の高いズームパワ
ー配置を達成しているが、それと同時に例えば液晶プロ
ジエクター用の光学系として使用する場合には、最終レ
ンズ面と結像面との間に、ダイクロイックミラーやダイ
クロイックプリズム等の色分解光学系や色合成光学系を
配置する必要がある。(1)式はこのための要件であ
る。(1)式を満たさない場合、上記色分解光学系や色
合成光学系をバックフォーカスの中に納めることが困難
となる。
As described above, in the present invention, a zoom power arrangement having high zooming efficiency is achieved by making the zoom zooming unit multiple-units at the same time, but at the same time, for example, an optical system for a liquid crystal projector. When used as a system, it is necessary to arrange a color separation optical system such as a dichroic mirror or a dichroic prism or a color combining optical system between the final lens surface and the image forming surface. Equation (1) is a requirement for this. If the expression (1) is not satisfied, it is difficult to put the color separation optical system and the color combining optical system in the back focus.

【0012】なおバックフォーカスを長くするための手
法としては、全系が5群構成であるとすると、第4レン
ズ群の屈折力を強くする、第5レンズ群の屈折力を弱く
する、第5レンズ群の倍率|β5|を大きくする、と言
った方法が考えられる。しかし第4レンズ群の屈折力を
強くすることは、屈折力を弱くするべき第5レンズ群に
大きな負荷を与えることになり、収差補正が困難にな
る。また第5レンズ群の屈折力を弱くすることは、レン
ズ系の大型化を招くと共に、第5レンズ群を通る主光線
高が高くなるので、レンズ径が大きくなることになる。
更に第5レンズ群の倍率β5を大きくすると、第4レン
ズ群との干渉を招き、また全系の同時等倍配置での倍率
βcが大きくなるので、広角端で第1レンズ群と第2レ
ンズ群が干渉を起こし、ワイド化、高ズーム化が困難に
なる。したがってこれらの値は最適な範囲に留めておく
必要がある。
As a method for extending the back focus, assuming that the entire system has five groups, the refractive power of the fourth lens group is increased, the refractive power of the fifth lens group is reduced, and the fifth lens group is reduced. A method of increasing the magnification | β 5 | of the lens group can be considered. However, increasing the refractive power of the fourth lens group imposes a large load on the fifth lens group whose refractive power is to be reduced, making it difficult to correct aberrations. Reducing the refractive power of the fifth lens group causes an increase in the size of the lens system, and also increases the principal ray height passing through the fifth lens group, thereby increasing the lens diameter.
If the magnification β 5 of the fifth lens group is further increased, interference with the fourth lens group is caused, and the magnification β c of the entire system at the same magnification is increased. Interference occurs between the two lens groups, making it difficult to increase the width and zoom. Therefore, these values must be kept in the optimal range.

【0013】また本発明においては、各レンズ群の屈折
力の符号が、物側から配置されたレンズ群と像側から配
置されたレンズ群との間で対称となることが好ましい。
すなわち全系の構成を全N群とすると、第1レンズ群と
第Nレンズ群との屈折力の符号を同一とし、同様に第2
レンズ群と第N−1レンズ群との屈折力の符号を同一と
することが好ましい。なおレンズ群の総数が奇数のとき
には、中央にはレンズ群が位置する。したがって中央の
レンズ群よりも物側の各レンズ群の屈折力の符号と、中
央のレンズ群よりも像側の各レンズ群の屈折力の符号と
が、中央のレンズ群に関して対称とすることが好まし
い。またレンズ群の総数が偶数のときには、中央には空
気間隔が位置する。したがって中央の空気間隔よりも物
側の各レンズ群の屈折力の符号と、中央の空気間隔より
も像側の各レンズ群の屈折力の符号とが、中央の空気間
隔に関して対称とすることが好ましい。
In the present invention, the sign of the refractive power of each lens group is preferably symmetric between the lens group arranged from the object side and the lens group arranged from the image side.
That is, assuming that the configuration of the entire system is all N groups, the first lens group and the N-th lens group have the same sign of the refractive power, and likewise the second lens group.
It is preferable that the sign of the refractive power of the lens group is the same as that of the (N-1) th lens group. When the total number of lens groups is odd, the lens groups are located at the center. Therefore, the sign of the refractive power of each lens group on the object side of the central lens group and the sign of the refractive power of each lens group on the image side of the central lens group should be symmetrical with respect to the central lens group. preferable. When the total number of lens groups is even, the air gap is located at the center. Therefore, the sign of the refractive power of each lens group on the object side of the center air gap and the sign of the refractive power of each lens group on the image side of the center air gap should be symmetrical with respect to the center air gap. preferable.

【0014】歪曲収差を少なくする方法として、開口絞
りに関し、レンズ形状、屈折力配置の対称性の高いレン
ズ構成が考えられる。この様な対称性を有する光学系の
中央には、Nが偶数の場合のように、必ずしもレンズ群
が存在しなくともよい。完全対称性を構成するレンズ群
が移動するズームレンズでは、歪曲収差の変動補正は望
むべきもない。しかし、ズーミングにて歪曲収差の少な
い光学系を得るには、基本として各レンズ群の屈折力配
分の構成が、開口絞りに関し、ある程度の対称性を有す
ることが好ましい。
As a method of reducing the distortion, a lens configuration having high symmetry in the lens shape and the refractive power arrangement regarding the aperture stop can be considered. At the center of an optical system having such a symmetry, a lens group does not necessarily have to exist, as in the case where N is an even number. In a zoom lens in which a lens group forming perfect symmetry moves, correction of fluctuation of distortion should not be desired. However, in order to obtain an optical system with little distortion by zooming, it is preferable that the refractive power distribution configuration of each lens group has a certain degree of symmetry with respect to the aperture stop.

【0015】例えば、正の屈折力を有する第1レンズ
群、負の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有
する第3レンズ群、負の屈折力を有する第4レンズ群、
及び正の屈折力を有する第5レンズ群を備え、第2レン
ズ群、第3レンズ群、第4レンズ群の担う倍率が同時に
ほぼ等倍率(−1X)となるズームレンズ系を例にする
ことにする。このズーム光学系の歪曲収差の発生状況を
解析するとき、ズーム光学系を全体として3分割して考
察することが望ましい。
For example, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power,
And a fifth lens group having a positive refractive power, wherein the second lens group, the third lens group, and the fourth lens group have substantially the same magnification (-1X) at the same time. To When analyzing the state of occurrence of distortion in the zoom optical system, it is desirable to consider the zoom optical system as a whole divided into three parts.

【0016】すなわち開口絞りを含むレンズ群を中群と
し、中群の物側を前群とし、中群の像側を後群とする
と、前群と後群のそれぞれの内部で、かなりの程度まで
歪曲収差の補正が可能な屈折力構成、及びレンズ構成で
ある必要がある。これらの前群、後群での未補正分、及
び前群と後群で相殺できなかった成分は、中群にて補正
することとして、役割分担をさせる。このようなレンズ
構成を有する光学系とすることによって、ズーミングに
て移動するレンズ群を有する光学系においても、歪曲収
差に対し、変動の少ない構成となりうることが理解でき
る。一方、歪曲収差を非常に少なくするためには、前群
と後群のそれぞれの内部での屈折力配分も、正、負又は
負、正として、収差のキャンセルが可能なレンズ構成、
屈折力配分とすることが好ましい。
That is, if the lens group including the aperture stop is the middle group, the object side of the middle group is the front group, and the image side of the middle group is the rear group, the interior of each of the front group and the rear group has a considerable degree. It is necessary to have a refractive power configuration and a lens configuration that can correct distortion up to this point. These uncorrected components in the front group and the rear group, and the components that could not be offset in the front group and the rear group, are corrected in the middle group and assigned to roles. By using an optical system having such a lens configuration, it can be understood that even an optical system having a lens group that moves during zooming can have a configuration with little variation with respect to distortion. On the other hand, in order to greatly reduce the distortion, the refractive power distribution inside each of the front group and the rear group is also positive, negative or negative, positive, a lens configuration capable of canceling the aberration,
It is preferable to use a refractive power distribution.

【0017】また本発明においては、ズーム変倍部とは
別に合焦レンズ群を設けることが好ましい。一般に有限
距離光学系では、合焦レンズ群はズーム変倍部の物側に
配置する方が望ましい。ズーム変倍部にて撮影距離の変
化及びピントズレを容易に抑制することができるからで
ある。合焦レンズ群を最も物側に配置して、多群構成の
レンズ群から構成することにより、近距離補正機構及
び、異なる共役長にてズーム変倍による性能劣化の補正
の自由度を確保することができる。最も単純な構成とし
て、第1レンズ群のみを物体側へ繰り出すことにより、
合焦が可能であり、所望の撮影距離、ズーム変倍倍率の
領域などを変えることが可能である。
Further, in the present invention, it is preferable to provide a focusing lens group separately from the zoom magnification changing section. In general, in a finite distance optical system, it is desirable to dispose the focusing lens group on the object side of the zoom magnification unit. This is because a change in the photographing distance and a focus shift can be easily suppressed by the zoom magnification changing unit. By arranging the focusing lens group closest to the object side and configuring the lens group in a multi-group configuration, a short-distance correction mechanism and a degree of freedom in correcting performance degradation due to zooming at different conjugate lengths are secured. be able to. As the simplest configuration, by extending only the first lens group to the object side,
Focusing is possible, and it is possible to change a desired photographing distance, a zoom magnification range, and the like.

【0018】また各レンズ群の屈折力の符号を物側と像
側とで対称となるように配置し、且つ合焦レンズ機構を
有することにより、いわゆるマイクロズーム光学系を実
現できる。異なる共役長にてズーム変倍による性能劣化
の補正が可能である。その結果、所望の撮影距離、ズー
ム変倍倍率の領域などを容易に変えることが可能で、利
用範囲の広い光学系を実現できる。
Further, a so-called micro-zoom optical system can be realized by arranging the sign of the refractive power of each lens group symmetrically between the object side and the image side and having a focusing lens mechanism. It is possible to correct performance degradation due to zoom magnification at different conjugate lengths. As a result, it is possible to easily change the desired photographing distance, the area of the zoom magnification, and the like, and realize an optical system having a wide range of use.

【0019】また全系が5群構成で、第2〜第4レンズ
群によって変倍レンズ群を構成した場合には、合焦レン
ズ群以外のズーム変倍部の各レンズ群が担う倍率β2
β4は、(A)式のように同時等倍配置を満足するほ
か、更に以下の範囲とすることがより望ましい。また第
5レンズ群が担う倍率β5についても、以下の範囲とす
ることがより望ましい。 −1.3<β2<−0.5 (2) −1.3<β3<−0.6 (3) −1.2<β4<−0.7 (4) −1.7<β5<−0.7 (5)
When the entire system is composed of five groups and the variable power lens group is composed of the second to fourth lens groups, the magnification β 2 carried by each lens group of the zoom variable power unit other than the focusing lens group. ~
β 4 satisfies the simultaneous equal-size arrangement as shown in the formula (A) and more preferably falls within the following range. It is more desirable that the magnification β 5 carried by the fifth lens group is set in the following range. −1.3 <β 2 <−0.5 (2) −1.3 <β 3 <−0.6 (3) −1.2 <β 4 <−0.7 (4) −1.7 < β 5 <−0.7 (5)

【0020】(2)式の上限を越えると、第1レンズ群
と第2レンズ群とが干渉すると同時に、第1レンズ面を
通過する画面最周辺の主光線の入射高が光軸より著しく
隔たり、レンズ径の大型化を招く。さらに、広角端での
主光線の下側光束の外コマ収差の補正が困難である。下
限を越えると、第2レンズ群と第3レンズ群が干渉し不
適当である。(3)式の上限を越えると、広角端で第1
レンズ面を通過する画面最周辺の主光線の入射高が光軸
より著しく隔たり、レンズ径の大型化を招くと同時に、
第2レンズ群と第3レンズ群とが干渉し、不適当であ
る。下限を越えると、望遠端での球面収差の補正が困難
となると同時に、第3レンズ群と第4レンズ群が干渉し
不適当である。(4)式の上限を越えると、広角端で第
1レンズ面を通過する画面最周辺の主光線の入射高が光
軸より著しく隔たり、レンズ径の大型化を招く同時に、
第3レンズ群と第4レンズ群とが干渉し、不適当であ
る。下限を越えると、主光線の上側の外コマ収差の補正
が困難であると同時に、第4レンズ群と第5レンズ群が
干渉し不適当である。(5)式の上限を越えると、広角
端で第1レンズ面を通過する画面最周辺の主光線の入射
高が光軸より著しく隔たり、レンズ径の大型化を招く同
時に、所望のバックフォーカスを得ることが不可能とな
り不適当である。下限を越えると、主光線の上側の外コ
マ収差の補正が困難であると同時に、第4レンズ群と第
5レンズ群とが干渉し、不適当である。
If the upper limit of the expression (2) is exceeded, the first lens group and the second lens group interfere with each other, and at the same time, the incident height of the principal ray at the outermost periphery of the screen passing through the first lens surface is significantly separated from the optical axis. This causes an increase in the lens diameter. Further, it is difficult to correct the outer coma aberration of the lower beam of the principal ray at the wide angle end. Below the lower limit, the second lens group and the third lens group interfere with each other and are inappropriate. When the value exceeds the upper limit of the expression (3), the first value is obtained at the wide-angle end.
At the same time as the incident height of the principal ray at the outermost part of the screen passing through the lens surface is significantly separated from the optical axis, causing an increase in the lens diameter,
The second lens group and the third lens group interfere with each other and are inappropriate. If the lower limit is exceeded, it becomes difficult to correct spherical aberration at the telephoto end, and at the same time, the third lens unit and the fourth lens unit interfere with each other, which is inappropriate. When the value exceeds the upper limit of the expression (4), the incident height of the principal ray at the outermost periphery of the screen passing through the first lens surface at the wide-angle end is remarkably separated from the optical axis, and the lens diameter is increased.
The third lens group and the fourth lens group interfere with each other and are inappropriate. If the lower limit is exceeded, it is difficult to correct the outer coma aberration above the principal ray, and at the same time, the fourth lens group and the fifth lens group interfere with each other, which is inappropriate. When the value exceeds the upper limit of the expression (5), the incident height of the principal ray at the outermost periphery of the screen passing through the first lens surface at the wide-angle end is significantly separated from the optical axis, resulting in an increase in the lens diameter and a desired back focus. It is impossible to obtain and is inappropriate. If the lower limit is exceeded, it is difficult to correct the outer coma aberration above the principal ray, and at the same time, the fourth lens group and the fifth lens group interfere with each other, which is inappropriate.

【0021】ここで、第2〜第4レンズ群が同時に等倍
を満たすレンズ配置とは、数学的な厳密性を要求される
ものではなく、この同時等倍配置近傍のレンズ配置であ
ってもよい。即ち、丸めの誤差、製造公差など結像面に
おける焦点深度程度のピントズレを起こす倍率誤差範
囲、および調整による誤差範囲は当然に許容される。そ
れ故、許容範囲内で近似的に同時等倍となるズーム配置
領域をも含む。同時等倍配置近傍でズーム解が存在しな
い領域が発生したとしても、像面でのピントの跳びを起
こすズーム領域が小さいならば、実用上問題がないから
である。
Here, the lens arrangement in which the second to fourth lens groups satisfy the same magnification at the same time does not require mathematical rigor, and even if the lens arrangement is near this simultaneous magnification arrangement. Good. That is, a rounding error, a magnification error range that causes a defocus such as a depth of focus on the image forming plane such as a manufacturing tolerance, and an error range due to adjustment are naturally allowed. Therefore, it also includes a zoom arrangement area that is approximately the same size at the same time within the allowable range. This is because even if an area where no zoom solution exists near the same-magnification arrangement occurs, there is no practical problem as long as the zoom area that causes a jump in focus on the image plane is small.

【0022】望ましい許容範囲の目安として、いずれか
の変倍レンズ群、すなわち第jレンズ群(j=2〜4)
の倍率βcjが等倍(−1X)のとき、その他の変倍レン
ズ群i(i=2〜4、i≠j)が担う倍率βciが次式の
範囲内にあれば許容される。 0.9<|βci|<1.1 (6) (6)式の上限を越えると、望遠端からズーム解が存在
しない領域が増加し、変倍でピントの固定している領域
が狭まるので不適当である。下限を越えると、広角端か
らズーム解が存在しない領域が増加し、変倍でピントの
固定している領域が狭まるので不適当である。これらズ
ーム解の無い領域が広がると、連続変倍を達成できない
領域が増え、実用性が著しく低下するので不適当であ
る。
As a guide of a desirable allowable range, one of the zoom lens groups, that is, the j-th lens group (j = 2 to 4)
When magnification beta cj is magnification of (-1X), other lens group i (i = 2~4, i ≠ j) plays magnification beta ci is acceptable if it is within the scope of the formula. 0.9 <| βci | <1.1 (6) When the upper limit of the expression (6) is exceeded, the area where no zoom solution exists from the telephoto end increases, and the area where focus is fixed by zooming becomes narrower. It is inappropriate. If the lower limit is exceeded, the area where the zoom solution does not exist increases from the wide-angle end, and the area where the focus is fixed by zooming becomes narrow, which is inappropriate. If the area without the zoom solution is widened, the area where continuous zooming cannot be achieved increases, and the practicability is remarkably reduced.

【0023】また全系が5群構成で、第2〜第4レンズ
群によって変倍レンズ群を構成する場合には、次式を満
たすことが好ましい。 0.03<β1/β5<0.1 (7) 0.7<f2/f4<1.3 (8) −0.8<f4/f5<−0.6 (9) (7)式の上限を越えると、バックフォーカスが短くな
り、物点までの作動距離が短くなる。有限系として所望
の倍率、作動距離を確保できにくくなるので不適当であ
る。下限を越えると、不必要に作動距離が長くなり、有
限系として利用するには不適当である。しかし無限遠系
として使用するとき、広角端を抑制し無限遠系となるよ
うに合焦レンズ群を配置することは容易である。このと
き下限は0とすることができる。
In the case where the entire system is composed of five groups and the variable power lens group is composed of the second to fourth lens groups, it is preferable to satisfy the following expression. 0.03 <β 1 / β 5 <0.1 (7) 0.7 <f 2 / f 4 <1.3 (8) −0.8 <f 4 / f 5 <−0.6 (9) When the value exceeds the upper limit of the expression (7), the back focus becomes short, and the working distance to the object point becomes short. It is not suitable because it is difficult to secure desired magnification and working distance as a finite system. If the lower limit is exceeded, the working distance becomes unnecessarily long, which is unsuitable for use as a finite system. However, when used as an infinity system, it is easy to suppress the wide-angle end and arrange the focusing lens groups so as to be an infinity system. At this time, the lower limit can be set to 0.

【0024】(8)式の上限を越えると、第2レンズ群
の移動量が増大し他のレンズ群に干渉し変倍効率が低下
するので、高変倍ズームを得るには不適当である。また
第3レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、第5レンズ群へ
の負荷が増大し、主光線の上側のコマ収差の補正が困難
となり不適当である。下限を越えると、第2レンズ群の
屈折力が強くなり過ぎ、望遠端を広げることができ高倍
化が可能であるが、広角端で第1レンズ面を通過する画
面最周辺の主光線の入射高が光軸より著しく隔たり、レ
ンズ径の大型化を招くので不適当である。また球面、コ
マ収差等の諸収差の補正が困難となる。
If the upper limit of the expression (8) is exceeded, the amount of movement of the second lens unit increases and interferes with the other lens units, reducing the zooming efficiency. Therefore, it is inappropriate for obtaining a high zooming zoom. . In addition, the refractive power of the third lens group becomes too strong, and the load on the fifth lens group increases, making it difficult to correct coma aberration above the principal ray, which is inappropriate. If the lower limit is exceeded, the refracting power of the second lens group becomes too strong, so that the telephoto end can be widened and the magnification can be increased. The height is not appropriate because the height is significantly separated from the optical axis and the lens diameter is increased. Also, it becomes difficult to correct various aberrations such as spherical aberration and coma.

【0025】(9)式の上限を越えると、第5レンズ群
を通る主光線の射出高が大きくなり、レンズ径の大型化
を招くと同時に、第4レンズ群の屈折力が強くなり過
ぎ、第5レンズ群への負荷が増大し、主光線の上側のコ
マ収差の補正が困難となり不適当である。下限を越える
と、所望のバックフォーカスを得ることが困難となると
同時に、第4レンズ群の作動間隔が短くなり、他のレン
ズ群と干渉し変倍効率が低下するので、高変倍ズームを
得るには不適当である。
When the value exceeds the upper limit of the expression (9), the exit height of the principal ray passing through the fifth lens unit becomes large, which results in an increase in the lens diameter. At the same time, the refractive power of the fourth lens unit becomes too strong. The load on the fifth lens group increases, and it becomes difficult to correct coma aberration above the principal ray, which is inappropriate. If the lower limit is exceeded, it becomes difficult to obtain a desired back focus, and at the same time, the operation interval of the fourth lens group is shortened and interferes with other lens groups to reduce the zooming efficiency. Is unsuitable for

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
図2、図6、図10及び図14は、それぞれ本発明によ
るズーム光学系の第1、第2、第3及び第4実施例のレ
ンズ構成図である。全ての実施例は、物側から順に正の
屈折力を有する第1レンズ群G1、負の屈折力を有する
第2レンズ群G2、正の屈折力を有する第3レンズ群
3、負の屈折力を有する第4レンズ群G4、及び正の屈
折力を有する第5レンズ群G5からなるズームレンズで
ある。第1レンズ群G1は物体側へ繰り出すことにより
合焦が可能であり、撮影距離、ズーム変倍倍率の領域な
どを変えることが可能である。第2レンズ群G2はコン
ペンセーター群であり、第3レンズ群G3は主リード群
であり、第4レンズ群G4は副リード群である。ズーミ
ングに際しては、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3
及び第4レンズ群G4が相互依存的に光軸方向に移動す
る。第5レンズ群G5は、像面に対して固定されたレン
ズ群であり、バックフォーカスの長さや射出瞳位置を決
定づける主要なレンズ群である。
Embodiments of the present invention will be described.
FIGS. 2, 6, 10 and 14 are lens configuration diagrams of first, second, third and fourth embodiments of the zoom optical system according to the present invention, respectively. In all the embodiments, in order from the object side, a first lens group G 1 having a positive refractive power, a second lens group G 2 having a negative refractive power, a third lens group G 3 having a positive refractive power, a negative lens group Is a zoom lens including a fourth lens group G 4 having a positive refractive power and a fifth lens group G 5 having a positive refractive power. The first lens group G 1 is capable of focusing by moving toward the object side, it is possible to change information such as the shooting distance, zooming magnification of the region. The second lens group G 2 is a compensator group, the third lens group G 3 is the main lead group, the fourth lens group G 4 is a secondary lead group. In zooming, the second lens group G 2 , the third lens group G 3 ,
And the fourth lens group G 4 moves in the optical axis direction in a mutually dependent manner. The fifth lens group G 5 is a fixed lens group to the image plane, the major lens group that determine the length and the exit pupil position of the back focus.

【0027】第1〜第4実施例の諸元を表1〜表4に示
す。各表の[全体諸元]中、ωは半画角を表す。[レン
ズ諸元]中、第1欄は物側からのレンズ面の番号、第2
欄rは各レンズ面の曲率半径、第3欄dは各レンズ面の
間隔、第4欄νdは各レンズの輝線スペクトルd線(基
準波長λ=587.6nm)を基準としたアッベ数、第
5欄ndは各レンズのd線に対す屈折率、第6欄はレン
ズ番号を表している。また各表の[各レンズ群の焦点距
離と倍率]と[条件対応値]に示されるように、各実施
例とも前記各条件式(1)〜(9)を満たすように形成
されている。
Tables 1 to 4 show data of the first to fourth embodiments. In the [Overall Specifications] of each table, ω represents a half angle of view. In [Lens Specifications], the first column is the number of the lens surface from the object side,
Column r is the radius of curvature of each lens surface, third column d is the distance between each lens surface, fourth column ν d is the Abbe number based on the bright line spectrum d line (reference wavelength λ = 587.6 nm) of each lens, refractive index column 5 n d to against the d line of each lens, at column 6 represents the lens number. Further, as shown in [Focal length and magnification of each lens group] and [Conditional value] in each table, each embodiment is formed so as to satisfy each of the conditional expressions (1) to (9).

【0028】第1実施例はズーム比3倍で、フィルター
を除き12群17枚のレンズ構成である。第1レンズ群
1は、物側より平行平面のフィルターL1と、物側に曲
率の弱い凸面を向けた負メニスカスレンズL2と物側に
曲率の強い凸面を向けた正レンズL3との貼り合わせか
らなる正レンズL23と、物側に曲率の強い凸面を向け
た正メニスカスレンズL4からなる。第2レンズ群G
2は、物側に曲率の弱い凸面を向けた負メニスカスレン
ズL5と、空気間隔を隔て物側に曲率の弱い凸面を向け
た負メニスカスレンズL6と、物側に曲率の弱い凹面を
向けた正メニスカスレンズL7と物側に曲率の強い凹面
を向けた負メニスカスレンズL8との貼り合わせからな
る負レンズL78とからなる。第3レンズ群G3は、物
側に曲率の弱い凹面を向けた正メニスカスレンズL9
物側に曲率の強い凹面を向けた負メニスカスレンズL10
との貼り合わせからなる正レンズL910と、物側に曲
率の強い凸面を向けた両凸レンズL11からなる。第4レ
ンズ群G4は、両凸レンズL12と両凹レンズL13との貼
り合わせからなる負レンズL1213と、空気間隔を隔て
物側に曲率の強い凹面を向けた負メニスカスレンズL14
からなる。第5レンズ群G5は、物側に曲率の弱い凹面
を向けた正メニスカスレンズL15と、両凹レンズL16
両凸レンズL17との貼り合わせからなる正レンズL16
17と、両凸レンズL18からなる。
The first embodiment has a lens configuration of 17 elements in 12 groups except for a filter with a zoom ratio of 3 times. The first lens group G 1 includes a filter L 1 having a plane parallel to the object side, a negative meniscus lens L 2 having a convex surface having a small curvature toward the object side, and a positive lens L 3 having a convex surface having a strong curvature facing the object side. a positive lens L 2 L 3 consisting of bonding, and a positive meniscus lens L 4 with its stronger curvature convex surface facing the object side. Second lens group G
2, toward a negative meniscus lens L 5 toward a weak convex of curvature at the object side, a negative meniscus lens L 6 toward a weak convex with curvature across product side an air space, the curvature weak concave surface facing the object side and a positive meniscus lens L 7 and consists of bonding of the negative meniscus lens L 8 with its stronger curvature concave surface facing the object side a negative lens L 7 L 8 Prefecture. The third lens group G 3 is composed of a negative meniscus lens with its stronger curvature concave surface facing the positive meniscus lens L 9 and the object side toward the curvature weak concave surface facing the object side L 10
A positive lens L 9 L 10 consisting of bonding with, a biconvex lens L 11 with its stronger curvature convex surface facing the object side. The fourth lens group G 4 is composed of a negative lens L 12 L 13 consisting of lamination of a biconvex lens L 12 and a biconcave lens L 13, a negative meniscus lens with its strong concave surface curvature in spaced product side air gap L 14
Consists of The fifth lens group G 5 includes a positive meniscus lens L 15 with its curvature weak concave surface facing the object side, a positive lens L 16 L consisting of bonding of a biconcave lens L 16 and a biconvex lens L 17
17, a biconvex lens L 18.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】第2実施例はズーム比3倍で、フィルター
を除き11群16枚のレンズ構成である。第1レンズ群
1は、物側より平行平面のフィルターL1と、物側に曲
率の弱い凸面を向けた負メニスカスレンズL2と物側に
曲率の強い凸面を向けた正レンズL3との貼り合わせか
らなる正レンズL23と、物側に曲率の強い凸面を向け
た正メニスカスレンズL4からなる。第2レンズ群G
2は、物側に曲率の弱い凸面を向けた負メニスカスレン
ズL5と、空気間隔を隔て物側に曲率の弱い凹面を向け
た正メニスカスレンズL6と両凹レンズL7との貼り合わ
せからなる負レンズL67とからなる。第3レンズ群G
3は、両凸レンズL8と物側に曲率の強い凹面を向けた負
メニスカスレンズL9との貼り合わせからなる正レンズ
89と、物側に曲率の強い凸面をもつ正レンズL10
らなる。第4レンズ群G4は、物側に曲率の弱い凹面を
向けた正メニスカスレンズL11と両凹レンズL12との貼
り合わせからなる負レンズL1112と、空気間隔を隔て
物側に曲率の強い凹面を向けた負メニスカスレンズL13
からなる。第5レンズ群G5は、物側に曲率の弱い凹面
を向けた正メニスカスレンズL14と、両凹レンズL15
両凸レンズL16との貼り合わせからなる正レンズL15
16と、両凸レンズL17からなる。
In the second embodiment, the zoom ratio is three times, and the lens configuration of the eleven groups is sixteen except for the filter. The first lens group G 1 includes a filter L 1 having a plane parallel to the object side, a negative meniscus lens L 2 having a convex surface having a small curvature toward the object side, and a positive lens L 3 having a convex surface having a strong curvature facing the object side. a positive lens L 2 L 3 consisting of bonding, and a positive meniscus lens L 4 with its stronger curvature convex surface facing the object side. Second lens group G
2, a negative meniscus lens L 5 toward a weak convex of curvature at the object side, consisting of bonding of the positive meniscus lens L 6 toward a weak concave surface curvature in spaced product side an air space and a biconcave lens L 7 It consists of negative lenses L 6 and L 7 . Third lens group G
3 is a positive lens L 8 L 9 formed by bonding a biconvex lens L 8 and a negative meniscus lens L 9 having a concave surface with a strong curvature on the object side, and a positive lens L 10 having a convex surface with a strong curvature on the object side. Consists of The fourth lens group G 4 is composed of a negative lens L 11 L 12 consisting of bonding of the positive meniscus lens L 11 with its curvature weak concave surface facing the object side and a biconcave lens L 12, the curvature on the object side an air space negative a strong concave surface facing the meniscus lens L 13
Consists of The fifth lens group G 5 includes a positive meniscus lens L 14 with its curvature weak concave surface facing the object side, a positive lens L 15 L consisting of bonding of a biconcave lens L 15 and a biconvex lens L 16
16, a biconvex lens L 17.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】第3実施例はズーム比3倍で、フィルター
を除き11群16枚のレンズ構成である。第1レンズ群
1は、物側より平行平面のフィルターL1と、物側に曲
率の弱い凸面を向けた負メニスカスレンズL2と物側に
曲率の強い凸面を向けた正レンズL3との貼り合わせか
らなる正レンズL23と、物側に曲率の強い凸面を向け
た正メニスカスレンズL4からなる。第2レンズ群G
2は、物側に曲率の弱い凸面を向けた負メニスカスレン
ズL5と、空気間隔を隔て物側に曲率の弱い凹面を向け
た正メニスカスレンズL6と両凹レンズL7との貼り合わ
せからなる負レンズL67とからなる。第3レンズ群G
3は、両凸レンズL8と物側に曲率の強い凹面をもつ負メ
ニスカスレンズL9との貼り合わせからなる正レンズL8
9と、物側に曲率の強い凸面をもつ正レンズL10から
なる。第4レンズ群G4は、物側に曲率の弱い凹面を向
けた正メニスカスレンズL11と両凹レンズL12との貼り
合わせからなる負レンズL1112と、空気間隔を隔て物
側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズL13からな
る。第5レンズ群G5は、物側に曲率の弱い凹面を向け
た正メニスカスレンズL14と、物側に曲率の弱い凸面を
もつ負メニスカスレンズL15と両凸レンズL16との貼り
合わせからなる正レンズL1516と、両凸レンズL17
らなる。
The third embodiment has a zoom ratio of 3 times and a lens configuration of 16 elements in 11 groups excluding a filter. The first lens group G 1 includes a filter L 1 having a plane parallel to the object side, a negative meniscus lens L 2 having a convex surface having a small curvature toward the object side, and a positive lens L 3 having a convex surface having a strong curvature facing the object side. a positive lens L 2 L 3 consisting of bonding, and a positive meniscus lens L 4 with its stronger curvature convex surface facing the object side. Second lens group G
2, a negative meniscus lens L 5 toward a weak convex of curvature at the object side, consisting of bonding of the positive meniscus lens L 6 toward a weak concave surface curvature in spaced product side an air space and a biconcave lens L 7 It consists of negative lenses L 6 and L 7 . Third lens group G
3 is a positive lens L 8 formed by bonding a biconvex lens L 8 and a negative meniscus lens L 9 having a concave surface with a strong curvature on the object side.
And L 9, a positive lens L 10 with stronger curvature convex surface facing the object side. The fourth lens group G 4 is composed of a negative lens L 11 L 12 consisting of bonding of the positive meniscus lens L 11 with its curvature weak concave surface facing the object side and a biconcave lens L 12, strong product side an air space a negative meniscus lens L 13 with a concave surface. The fifth lens group G 5 is composed of a lamination of a positive meniscus lens L 14 with its curvature weak concave surface facing the object side, a negative meniscus lens L 15 having a weak convex of curvature at the object side and a biconvex lens L 16 It comprises a positive lens L 15 L 16 and a biconvex lens L 17 .

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】第4実施例はズーム比3倍で、フィルター
を除き11群16枚のレンズ構成である。第1レンズ群
1は、物側より平行平面のフィルターL1と、物側に曲
率の弱い凸面を向けた負メニスカスレンズL2と物側に
曲率の強い凸面を向けた正レンズL3との貼り合わせか
らなる正レンズL23と、物側に曲率の強い凸面を向け
た正メニスカスレンズL4からなる。第2レンズ群G
2は、物側に曲率の弱い凸面を向けた負メニスカスレン
ズL5と、空気間隔を隔て物側に曲率の弱い凹面を向け
た正メニスカスレンズL6と両凹レンズL7との貼り合わ
せからなる負レンズL67とからなる。第3レンズ群G
3は、両凸レンズL8と物側に強い凹面をもつ負メニスカ
スレンズL9との貼り合わせからなる正レンズL8
9と、物側に曲率の強い凸面をもつ両凸レンズL10から
なる。第4レンズ群G4は、物側に曲率の弱い凹面を向
けた正メニスカスレンズL11と両凹レンズL12との貼り
合わせからなる負レンズL1112と、空気間隔を隔て物
側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズL13からな
る。第5レンズ群G5は、物側に曲率の弱い凹面を向け
た正メニスカスレンズL14と、物側に曲率の弱い凸面を
もつ負メニスカスレンズL15と両凸レンズL16との貼り
合わせからなる正レンズL1516と、両凸レンズL17
らなる。
In the fourth embodiment, the zoom ratio is three times, and the lens configuration is composed of 16 elements in 11 groups except for the filter. The first lens group G 1 includes a filter L 1 having a plane parallel to the object side, a negative meniscus lens L 2 having a convex surface having a small curvature toward the object side, and a positive lens L 3 having a convex surface having a strong curvature facing the object side. a positive lens L 2 L 3 consisting of bonding, and a positive meniscus lens L 4 with its stronger curvature convex surface facing the object side. Second lens group G
2, a negative meniscus lens L 5 toward a weak convex of curvature at the object side, consisting of bonding of the positive meniscus lens L 6 toward a weak concave surface curvature in spaced product side an air space and a biconcave lens L 7 It consists of negative lenses L 6 and L 7 . Third lens group G
Reference numeral 3 denotes a positive lens L 8 L formed by bonding a biconvex lens L 8 and a negative meniscus lens L 9 having a strong concave surface on the object side.
9, a biconvex lens L 10 with stronger curvature convex surface facing the object side. The fourth lens group G 4 is composed of a negative lens L 11 L 12 consisting of bonding of the positive meniscus lens L 11 with its curvature weak concave surface facing the object side and a biconcave lens L 12, strong product side an air space a negative meniscus lens L 13 with a concave surface. The fifth lens group G 5 is composed of a lamination of a positive meniscus lens L 14 with its curvature weak concave surface facing the object side, a negative meniscus lens L 15 having a weak convex of curvature at the object side and a biconvex lens L 16 It comprises a positive lens L 15 L 16 and a biconvex lens L 17 .

【0035】[0035]

【表4】 [Table 4]

【0036】図3、図4及び図5に、それぞれ第1実施
例の広角端、中間倍率位置、及び望遠端での球面収差、
非点収差、歪曲収差、倍率色収差、及び横収差を示す。
各収差図中、NAは開口数、Yは像高、dはd線、gは
g線(λ=435.8nm)を表す。また非点収差図
中、点線Mはメリジオナル像面を表し、実線Sはサジタ
ル像面を表す。同様に図7、図8及び図9に第2実施例
の諸収差を示し、図11、図12及び図13に第3実施
例の諸収差を示し、図15、図16及び図17に第4実
施例の諸収差を示す。
FIGS. 3, 4 and 5 show the spherical aberration at the wide angle end, the intermediate magnification position, and the telephoto end, respectively, of the first embodiment.
Shows astigmatism, distortion, chromatic aberration of magnification, and lateral aberration.
In each aberration diagram, NA represents a numerical aperture, Y represents an image height, d represents a d-line, and g represents a g-line (λ = 435.8 nm). In the astigmatism diagram, a dotted line M represents a meridional image plane, and a solid line S represents a sagittal image plane. Similarly, FIGS. 7, 8 and 9 show various aberrations of the second embodiment, FIGS. 11, 12 and 13 show various aberrations of the third embodiment, and FIGS. 15, 16 and 17 show aberrations. 14 shows various aberrations of the fourth example.

【0037】いずれの実施例も、特に広角端は歪曲収差
がほぼ完全に補正されているので、照度比の低下はco
4ωに依存するのでビグネッティングを抑える必要が
ある。収差図から明らかなように、いずれの実施例もこ
のため充分な周辺光量が確保されている。周辺光量が多
いので、コマ収差変動がズーミングで発生するのを抑え
るため、特に主光線の下側のコマ収差対策に第2レンズ
群G2のレンズ配置、レンズ形状、及び第3レンズ群G3
のレンズ形状に工夫が配慮されている。一方、主光線の
上側のコマ収差対策に第5レンズ群G5のレンズ配置、
レンズ形状に工夫が配慮されている。
In any of the embodiments, especially at the wide-angle end, the distortion is almost completely corrected.
Since it depends on s 4 ω, it is necessary to suppress bignetting. As is clear from the aberration diagrams, in each of the embodiments, a sufficient peripheral light amount is secured. Since the peripheral light amount is large, the coma because aberration fluctuations suppressed from occurring in zooming, especially lower coma measures lens arrangement of the second lens group G 2 of the principal rays, lens shape, and the third lens group G 3
The lens shape has been devised. On the other hand, the lens arrangement of the fifth lens group G 5 in the upper coma measures of the principal ray,
The lens shape is considered.

【0038】なお、第4レンズ群G4、第5レンズ群G5
のレンズ配列を、貼り合わせレンズを増すことにより、
広角端における軸上の色収差と倍率の色収差を同時に補
正できる自由度を充分に確保することができる。このと
き第2レンズ群G2の色消しのための負荷を軽減するこ
とが可能である。更に、本発明の実施例は5群構成のレ
ンズ系で構成されているが、第3レンズ群G3を2群に
分割し、全系を6群構成のレンズ系とすることも容易に
実現できる。同様に第3レンズ群G3を3群に分割して
大口径化の自由度を確保した構成とし、全体を7群構成
のレンズ系とすることも容易に実現できる。
The fourth lens group G 4 and the fifth lens group G 5
By increasing the number of laminated lenses,
Sufficient freedom to simultaneously correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration at the wide-angle end can be ensured. In this case it is possible to reduce the load for the second lens group G 2 achromatic. Furthermore, embodiments of the present invention are constituted by the lens system 5-group configuration, the third lens group G 3 is divided into two groups, be easily realized by a lens system 6 groups constituting the entire system it can. Similarly by dividing the third lens group G 3 into three groups a structure that ensures the freedom of large diameter can be easily realized by a lens system of the entire seven groups configuration.

【0039】ワイド化が不必要、或いは暗い光学系で充
分目的を果たすとき、本発明の実施例より、構成レンズ
枚数を削減可能なことは明らかである。特に、望遠端側
ヘズーム領域を拡大しズーム比を増大することは、広角
端へ拡張するよりはるかに容易である。更に、共役長を
短くし撮影倍率を高くすることは、ワイド化する必要が
ないので容易に本発明から実現が可能である。これを実
現する一つの方法として第1レンズ群G1を物側へ繰り
出すことにより達成できる。
It is apparent that the embodiment of the present invention can reduce the number of constituent lenses when the widening is unnecessary or when the objective is sufficiently achieved with a dark optical system. In particular, it is much easier to enlarge the zoom region to the telephoto end and increase the zoom ratio than to expand to the wide-angle end. Further, shortening the conjugate length and increasing the photographing magnification can be easily realized from the present invention because it is not necessary to increase the width. The first lens group G 1 can be achieved by moving the object side as one way to achieve this.

【0040】合焦レンズ群G1はズーミングにおいて実
施例では固定されているが、ズーミングにおいて変倍に
寄与するように移動しても構わない。かつ、合焦レンズ
群G1は複数のレンズ群から構成し、フローティングな
どの各種の近距離補正機構を有する構成とすることも容
易である。また、5群以上のズーム変倍群を有すると
き、この変倍群の担う全ての変倍群が同時等倍となる必
要は必ずしも無い。特定の変倍群を等倍配置を避けて使
用しても構わない。
Although the focusing lens group G 1 is fixed in the embodiment in zooming, it may be moved so as to contribute to zooming in zooming. And focusing lens group G 1 is composed of a plurality of lens groups, it is easy to adopt a configuration having a variety of short-range correction mechanism, such as floating. When five or more zooming units are provided, it is not always necessary for all the zooming units carried by the zooming unit to be at the same magnification. A specific zooming group may be used avoiding the same magnification arrangement.

【0041】更に、本発明は広角端で実効F値が3.5
程度で周辺光量も充分確保され、第1レンズ面の有効径
が小さく抑えられ光学系がコンパクトである。このこと
にも拘らず諸収差を良好に補正し高性能な光学系を実現
可能な理由として、効率的なズームタイプにあると考え
られる。各群の担う倍率、各レンズ群の屈折力配分、ズ
ーム軌道の巧妙な選択などがあげられる。
Further, according to the present invention, the effective F value is 3.5 at the wide angle end.
In this case, the peripheral light amount is sufficiently ensured, the effective diameter of the first lens surface is reduced, and the optical system is compact. In spite of this, it is considered that the reason why the various types of aberration can be satisfactorily corrected and a high-performance optical system can be realized is an efficient zoom type. Magnification of each group, distribution of refractive power of each lens group, clever selection of zoom trajectory, and the like.

【0042】通常、瞳をレンズ端の表面より出来る限り
近くするとき、レンズ群の屈折力配置は負の屈折力のレ
ンズ群が先行する。一方、瞳の位置をレンズ端の表面よ
り出来る限り遠くするときは、レンズ群の屈折力配置は
正の屈折力のレンズ群が先行する。この様な屈折力配分
を採用すると、像側、物側テレセントリック光学系、あ
るいはこれに近い光学系を実現できる。しかし、本発明
において、厳密なテレセントリック光学系である必要は
ない。開口絞りは第2レンズ群と第3レンズ群との間か
ら、第4レンズ群と第5レンズ群との間までのいずれの
位置でもかまわない。また、ズーミングに連動して空間
的に移動、あるいは固定してもかまわない。
Normally, when the pupil is made as close as possible to the surface of the lens end, the refractive power arrangement of the lens groups is preceded by the lens group having a negative refractive power. On the other hand, when the position of the pupil is as far as possible from the surface of the lens end, the refractive power arrangement of the lens groups is preceded by the lens group having a positive refractive power. By employing such a refractive power distribution, an image-side, object-side telecentric optical system, or an optical system close thereto can be realized. However, in the present invention, it is not necessary to be a strict telecentric optical system. The aperture stop may be at any position from between the second lens group and the third lens group to between the fourth lens group and the fifth lens group. Also, it may be spatially moved or fixed in conjunction with zooming.

【0043】また、ズーム軌道に開し、第2レンズ群、
第3レンズ群、第4レンズ群が同時に等倍を満たすレン
ズ配置(多群同時等倍配置)の補足として、(6)式を
より厳しい別の目安で表現することも可能である。すな
わちいずれかの変倍レンズ群の倍率が等倍(−1X)の
とき、変倍レンズ群が担う合成倍率が次式の範囲内にあ
れば許容される。 0.95<|βc2βc3βc4|<1.05 上式の上限を越えると、望遠端からズーム解が存在しな
い領域が増加し、変倍でピントの固定している領域が狭
まるので不適当である。下限を越えると、広角端からズ
ーム解が存在しない領域が増加し、変倍でピントの固定
している領域が狭まるので不適当である。これらズーム
解の無い領域が広がると連続変倍を達成できない。しか
し、不連続な使用目的において広角領域、望遠領域のみ
採用し中間領域を不必要とするならば、この式の上限、
下限値は必然的に変化し、ズーム解の存在しない領域は
広がっても利用する価値はあることは明らかである。
Further, the zoom lens is opened to the zoom trajectory, and the second lens group,
As a supplement to the lens arrangement in which the third lens group and the fourth lens group satisfy the same magnification at the same time (multi-group simultaneous equal-magnification arrangement), it is also possible to express Expression (6) with another stricter standard. That is, when the magnification of any of the variable power lens groups is the same magnification (-1X), it is permissible if the combined magnification carried by the variable power lens group is within the range of the following equation. 0.95 <| β c2 β c3 β c4 | <1.05 If the upper limit of the above expression is exceeded, the area where no zoom solution exists from the telephoto end increases, and the area where the focus is fixed by zooming becomes narrower. Improper. If the lower limit is exceeded, the area where the zoom solution does not exist increases from the wide-angle end, and the area where the focus is fixed by zooming becomes narrow, which is inappropriate. If these areas without the zoom solution are widened, continuous zooming cannot be achieved. However, if only the wide-angle area and the telephoto area are adopted for discontinuous use and the intermediate area is unnecessary,
The lower limit necessarily changes, and it is clear that the area where the zoom solution does not exist expands and is worth using.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明において、以上のような高性能、
長バックフォーカス、有限系高変倍率のズームレンズを
提供することによって、広範な利用目的に適う光学シス
テム系が容易に提供されることとなった。また、ズーム
変倍にて歪曲収差と、歪曲収差の変動とが非常に少ない
光学系も実現できた。且つ、撮像系のシェーディングを
少なくするため、画面周辺で充分な周辺光量を確保した
光学系をも実現できた。これらの特徴を同時に満足する
光学系を実現したことによって、光学系の汎用性が非常
に増大した。なお、撮影像や投影像のサイズ、共役長、
ワーキングディスタンスは合焦レンズ群の移動合焦にて
容易に設定が可能であり、各種利用目的に応じて最適な
配置にて使用が可能である。具体的に、この光学系は書
画用レンズ系、カメラ型スキャナー、デジタルスチルカ
メラ用レンズ系、TVカメラレンズ系、近接撮影光学
系、その他、拡大引伸し用光学系、液晶ビデオプロジェ
クター用投写レンズ等に使用が可能である。
According to the present invention, the above-described high performance,
By providing a zoom lens with a long back focus and a finite high magnification, an optical system suitable for a wide range of applications can be easily provided. Further, an optical system in which distortion and fluctuation of distortion are very small by zooming can be realized. In addition, an optical system in which a sufficient amount of peripheral light is secured around the screen in order to reduce shading of the image pickup system was realized. The realization of an optical system that satisfies these characteristics at the same time greatly increases the versatility of the optical system. In addition, the size of the photographed image and the projected image, the conjugate length,
The working distance can be easily set by moving and focusing the focusing lens group, and can be used in an optimal arrangement according to various usage purposes. Specifically, this optical system is used for a document lens system, a camera-type scanner, a digital still camera lens system, a TV camera lens system, a close-up photographing optical system, an enlargement / expansion optical system, a projection lens for a liquid crystal video projector, and the like. Can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理を示す模式図FIG. 1 is a schematic view showing the principle of the present invention.

【図2】第1実施例の広角端におけるレンズ配置図FIG. 2 is a lens arrangement diagram at a wide-angle end according to a first embodiment.

【図3】第1実施例の広角端での諸収差図FIG. 3 is a diagram showing various aberrations of the first embodiment at the wide-angle end.

【図4】第1実施例の中間倍率位置での諸収差図FIG. 4 is a diagram showing various aberrations of the first embodiment at an intermediate magnification position.

【図5】第1実施例の望遠端での諸収差図FIG. 5 is a diagram showing various aberrations at the telephoto end of the first embodiment.

【図6】第2実施例の広角端におけるレンズ配置図FIG. 6 is a lens arrangement diagram at the wide-angle end according to a second embodiment.

【図7】第2実施例の広角端での諸収差図FIG. 7 is a diagram showing various aberrations of the second embodiment at the wide-angle end.

【図8】第2実施例の中間倍率位置での諸収差図FIG. 8 is a diagram illustrating various aberrations of the second embodiment at an intermediate magnification position.

【図9】第2実施例の望遠端での諸収差図FIG. 9 is a diagram showing various aberrations at the telephoto end of the second embodiment.

【図10】第3実施例の広角端におけるレンズ配置図FIG. 10 is a lens arrangement diagram at the wide-angle end according to a third embodiment.

【図11】第3実施例の広角端での諸収差図FIG. 11 is a diagram showing various aberrations of the third embodiment at the wide-angle end.

【図12】第3実施例の中間倍率位置での諸収差図FIG. 12 is a diagram illustrating various aberrations of the third embodiment at an intermediate magnification position.

【図13】第3実施例の望遠端での諸収差図FIG. 13 is a diagram showing various aberrations at the telephoto end of the third embodiment.

【図14】第4実施例の広角端におけるレンズ配置図FIG. 14 is a lens arrangement diagram at the wide-angle end according to a fourth embodiment.

【図15】第4実施例の広角端での諸収差図FIG. 15 is a diagram showing various aberrations of the fourth embodiment at the wide-angle end.

【図16】第4実施例の中間倍率位置での諸収差図FIG. 16 is a diagram illustrating various aberrations of the fourth embodiment at an intermediate magnification position.

【図17】第4実施例の望遠端での諸収差図FIG. 17 is a diagram showing various aberrations at the telephoto end of the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1レンズ群 G2…第2レンズ群 G3…第3レンズ群 G4…第4レンズ群 G5…第5レンズ群 S…絞りG 1 … first lens group G 2 … second lens group G 3 … third lens group G 4 … fourth lens group G 5 … fifth lens group S… stop

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】5群以上のレンズ群によって全系が構成さ
れ、該レンズ群のうちの3群以上の変倍レンズ群によっ
てズーム変倍部が構成され、該ズーム変倍部の倍率がほ
ぼ等倍のときに、前記各変倍レンズ群の担う倍率がいず
れもほぼ等倍となるズーム光学系において、 第1レンズ面から像面までの距離をTLとし、最終レン
ズ面から像面までの距離をBFとしたとき、 BF/TL≧0.25 なる条件を満足することを特徴とするズーム光学系。
The zoom lens system comprises a zooming unit comprising three or more lens units, and a zooming unit comprising at least three zooming lens units. In a zoom optical system in which the magnifications of the variable magnification lens groups are almost equal at the same magnification, the distance from the first lens surface to the image surface is TL, and the distance from the last lens surface to the image surface is TL. A zoom optical system that satisfies a condition of BF / TL ≧ 0.25 where BF is a distance.
【請求項2】ズーム変倍部の倍率が前記ほぼ等倍となる
ズーミング位置は、広角端と望遠端との間にある、請求
項1に記載のズーム光学系。
2. The zoom optical system according to claim 1, wherein the zooming position at which the magnification of the zoom magnification unit is substantially equal is between the wide-angle end and the telephoto end.
【請求項3】前記各レンズ群の屈折力の符号が、物側か
ら配置されたレンズ群と像側から配置されたレンズ群と
の間で対称である、請求項1又は2に記載のズーム光学
系。
3. The zoom according to claim 1, wherein the sign of the refractive power of each lens group is symmetric between the lens group arranged from the object side and the lens group arranged from the image side. Optical system.
【請求項4】合焦に際して光軸方向に移動する合焦レン
ズ部を有する、請求項1、2又は3に記載のズーム光学
系。
4. The zoom optical system according to claim 1, further comprising a focusing lens unit which moves in the optical axis direction when focusing.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10161026A (en) * 1996-12-05 1998-06-19 Canon Inc Zoom lens
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