JPS6119012B2

JPS6119012B2 -

Info

Publication number: JPS6119012B2
Application number: JP55093804A
Authority: JP
Inventors: Tomoto Takahashi; Kunio Konno; Toshihiro Sasaya
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1980-07-11
Filing date: 1980-07-11
Publication date: 1986-05-15
Also published as: US4437733A; JPS5719709A; DE3127338A1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はズームレンズ、特に正の屈折力のフオ
ーカツシング部と負の屈折力のバリエータ部と負
の屈折力のコンペンセーター部との３群を含む変
倍系と、リレーレンズ系とからなるズームレンズ
に関する。最近のビデオカメラは撮像管の進歩により従来
の１インチ管や２インチ管式のものから2/3イン
チ管でも充分な解像、色バランス、種々の撮像特
性の良好なものが得られるようになつてきてい
る。それに付随してビデオカメラのテーキングレ
ンズとしてのズームレンズもホームユースを指向
して2/3インチ管用の小型、軽量、大口径、大ズ
ーム比のものが望まれるようになつている。しか
し現在世に出ているものは残念ながら小型、軽
量、大口径とはいえず、より高性能のものが必要
となつてきている。一般にズームレンズでは、小型軽量を目差し
て、レンズの全長を短かくすること、及びレンズ
枚数を極力減らすことに設計の主眼がおかれる
が、その実現には種々の困難な点がある。まずレンズ全長を短かくするためには、まず変
倍系を小さく構成することが必要不可欠である
が、変倍系を構成する各群の中で変倍系を小さく
するのに最も効果的であるとされるバリエーター
の屈折力を強めて変倍系を小さくしようとする
と、バリエーターを構成するレンズの各面に強い
曲率を与えることになり、これに伴つて各収差量
が増大してしまう。このような状態で球面収差や
コマ収差、非点収差を全変倍域にわたつて良好に
補正することはきわめて困難であつた。またリレーレンズ系に於いては、ビデオカメラ
用などの光学系に使用する場合、レンズ系の射出
瞳をほヾ無限大位置に置く、即ちテレセントリツ
ク光学系とする必要があり、このためリレーレン
ズ系のパワー配置は制約を受け、小型化がおのず
と限定される。さらに限られたレンズ枚数で大口径化を実現す
ることはこれまたきわめて困難な点であつた。本発明の目的は小型軽量、大口径比、大ズーム
比を有するズームレンズを提供することにある。本発明によるズームレンズは、物体側から順
に、正の屈折力を有し焦点距離_１のフオーカツ
シング部としての第１群と、負の屈折力を有し、
光軸上を移動することにより主に焦点距離の変換
を行う焦点距離f₂のバリエーター部としての第２
群と、負の屈折力を有し該バリエーター部の移動
により変動する像面を所定の位置に保つ焦点距離
f₃のコンペンセーター部としての第３群とから成
る変倍系と、該変倍系に後続するリレーレンズ系
とで構成されるズームレンズであつて、該リレー
レンズ系はそれぞれ正の屈折力をもちリレー系前
群として焦点距離f₄の第４群とリレー系後群とし
て焦点距離f₅の第５群とから成り、該第４群は３
個の凸レンズ成分からなり、該成分のうち少なく
とも中央の凸レンズ成分は像界側方向に凸の貼り
合せ面を持つ貼り合せレンズであり、前記第５群
は２個又は１個の凸レンズ成分からなり、該成分
のうち少なくとも１個の凸レンズ成分は物界側方
向に凸の貼り合せ面を持つ貼り合せレンズであ
り、該第４群中の中央の貼り合せレンズ成分の貼
り合せ面の曲率半径をＲ_A、該貼り合せレンズ成
分を形成する正レンズと負レンズとのアツベ数を
それぞれν_AP，ν_AN、該第５群中の貼り合せレン
ズ成分は貼り合せ面の曲率半径をＲ_B、該貼り合
せレンズ成分を形成する正レンズと負レンズとの
アツベ数をそれぞれν_BP，ν_BNとし、広角端での
全系の焦点距離をＦ_W、前記第５群の焦点距離を
f₅、前記第４群と前記第５群との主平面間隔を
Ｄ、前記第５群中の正レンズ成分の物界側の面の
曲率半径をＲ_C、バツクフオーカスをBfとすると
き、 1.7＜｜Ｒ_Ａ／Ｆ_Ｗ｜＜2.4 (1) 0.5＜Ｒ_Ｂ／Ｆ_Ｗ＜2.0 (2) ν_AP−ν_AN＞30 (3) ν_BP−ν_BN＞20 (4) 0.7＜Ｄ／ｆ_５＜1.5 (5) 1.0＜Ｒ_Ｃ／Ｂｆ＜5.0 (6) の各条件を満足するものである。以下、本発明による上記条件について説明す
る。本発明によるズームレンズは小型化を指向し
ているので各群の屈折力は比較的強い構成になつ
ており、このため球面収差、コマ収差、色収差等
各収差の高次収差成分の発生が著しく、全変倍域
にわたつて良好な補正を行うことが肝要である。
本発明では、このために、第４群を構成する３個
の正レンズ成分のうち中央のレンズ成分を貼合せ
レンズとし、この貼合せ面の曲率半径を(1)式の条
件で規定し、また、第５群にも貼合せ面を設ける
とともにこの貼合せ面の曲率半径を(2)式のように
規定した。これら(1)(2)式の上限を越えてそれぞれ
の貼合せ面が大きな曲率半径になると、色収差の
補正が困難になり全変倍域にわたつて良好な結像
性能を維持することができない。一方、各条件式
の下限を外れて各貼合せ面の曲率が大きくなる
と、球面収差、コマ収差、色収差等の各高次成分
の発生が著しくなり、第４群が３成分、第５群が
最大２成分という簡単な構成では良好に補正する
ことが難しくなつてしまう。とりわけ、第５群中
の貼合せ面の曲率半径が小さくなり過ぎると、ｇ
線で代表される短波長側光線に対するコマ収差の
非対称性が著しくなつてしまう。また、各貼合せ
面の曲率半径が小さくなると、必然的にレンズが
厚く重くなるため軽量化には不利であり、特に、
第４群が厚くなるとこの群の主点が像側に移行す
るため移動群である第３群と機械的に干渉し易
く、ズーム比を大きくする点でも不利である。条
件(3)式及び(4)式は上記のごとき条件(1)、(2)式を支
持するために必要な条件である。条件式(5)は、テレセントリツク光学系とするた
めに射出瞳位置をほゞ無限遠方に置く条件であ
る。下限を越えて小さくすると、射出瞳位置は物
体側から像側に近くなり過ぎ、逆に上限を越えて
大きくすると射出瞳位置は像側の無限遠から像面
に近づき過ぎ、テレセントリツク光学系にすると
いう目的からはずれてくる。テレセントリツク光学系にする理由はビデオカ
メラ特有のもので、通常のシネカメラ、スチール
カメラ等にはない条件である。これは１管式のカ
ラー用撮像管やCCD撮像板等には普通、青、
緑、赤の三色の色を分離して、電気信号をとる必
要があり、そのための一方法として、ストライプ
フイルターが像面上に使用される。その理由は、
そのストライプフイルターに入射する光束が垂直
入射に近くないと、カラーレジストレーシヨンの
原因となるためである。又ENG用の場合等の３
管方式の場合に於いては、３色分解プリズムが用
いられるがこの場合に於いてもプリズムの分光特
性の均質化のため光束は垂直入射に近くしなけれ
ばならず、やはりテレセントリツク光学系でなけ
ればならない。即ち１管式、多管式いずれの場合
でもテレセントリツク光学系でなければならない
わけである。しかし主光線のみがテレセントリツクであつて
も、主光線より上側の上半光束と下側の下半光束
の光量の割合に大きな差があつた場合は、やはり
カラーレジストレーシヨンの原因となり望ましく
ない。その両者に大きな差がある場合は主光線の
テレセントリツク性をさしつかえない範囲でずら
して補正しなければならない場合もあり、(5)式の
条件の範囲でその補正も可能となる。条件(6)式はゴーストの発生を防ぐ条件である。
通常、ゴーストの発生に注意せずに設計を行う
と、フイルム面、又は各種撮像管面からの反射光
がリレーレンズ後群の各レンズ成分の物体側の面
で反射し、ふたたび像面へ到達し像質を著るしく
悪化させるものであるが、この条件を設定する事
により防ぐ事ができる。この条件の下限をはずれ
ると、面の曲率が大となり反射光が像面に集約さ
れてゴーストを発生させる。上限をはずれると、
ゴーストの防止に対しては有利であるが、残留球
面収差、コマ収差を補正する事が困難となる。この事情は後群レンズ成分のうち、像側から２
番目の凸レンズ成分、あるいはもしある場合は３
番目の凸レンズ成分等にも適用できるものであ
り、さらに前群成分の中の凸レンズ成分に関して
も適用できるものである。以上のごとき本発明において、具体的には第１
群は物界側に凸面を向けた貼合せ面を有する正レ
ンズ成分と、物界側に凸面を向けた正メニスカス
レンズ成分とから成り、第２群は、物界側に凸面
を向けた負メニスカスレンズ成分と、物界側に凸
面を向けた貼合せ面を有する負レンズ成分とから
成り、第３群はより曲率の強い面を物界側に向け
た負レンズ成分から成り、第４群は、像側により
強い曲率の面を向けた正レンズ成分と、像側に凸
面を向けた貼合せ面を有する両凸正レンズ成分
と、物界側により強い曲率の面を向けた正レンズ
成分とから成り、第５群は、１個又は２個の正レ
ンズ成分から成り物界側の成分を物界側に凸面を
向けた貼合せ面を有する正レンズ成分として構成
することが望ましい。このような具体的構成において、さらに、望遠
端での全系の焦点距離をＦ_Tとし、第１群中の正
メニスカスレンズ成分の前面及び後面の曲率半径
をそれぞれｒ_a，ｒ_bとする時、 0.5＜ｆ_１／Ｆ_Ｔ＜1.5 (7) −5.0＜ｆ_１／ｆ_２＜−3.7 (8) 2.5＜ｆ_３／ｆ_２＜3.0 (9) −3.0＜ｒ_ａ＋ｒ_ｂ／ｒ_ａ−ｒ_ｂ＜−1.5 (10) の条件を満足することが望ましい。 (7)の条件式は全系における第１群のパワー配分
を規定しており、レンズ系全体を小型化するため
に有利な条件である。この上限を外れるとレンズ
系は長大になつてしまい目的に反し、下限を外れ
るとレンズ系は小さくまとめられるが、同時に機
械的に要求される精度が厳しくなり、特にカムの
精度が厳しくなる。あまりカム精度が厳しくなる
と、実際の製作精度では製造出来なくなり、像性
能の悪化をもたらし望ましくない。従つて(7)の条
件式の範囲が適当である。 (8)の条件式はバリエーター部の第２群とコンペ
ンセーター部の第３群とのズーミングのための移
動の関連を規定するものである。条件の上限を外
れるとコンペンセーター部の移動量が増し、変倍
系を小さくすることは困難となり、下限を越える
と変倍系を小さくすることができるもののコンペ
ンセーター部の曲線移動の形式が長焦点距離側で
急激な曲線となりレンズ鏡筒の構造が複雑になら
ざるを得ず好ましくない。収差的には下限を外れ
ると、ペツツバール和は悪化し、非点収差を他の
収差とバランス良く補正することは難かしくな
り、さらに色収差を含めた球面収差、コマ収差を
全変倍域にわたつて良好に補正することも難しく
なる傾向にある。上限を越えると各収差の補正は
容易になるものゝ、上記のごとく小型化が達成さ
れ難くなる。 (9)の条件式は変倍系の大きさを小型にしつつ、
極至近距離での斜光束の影響による前玉径の大き
さを制限し、かつ全系のペツツバール和を正の方
向にとどめておくための条件で、下限を越えて小
さくするとペツツバール和が負の方向にかたよ
り、又第３群の負レンズ成分のパワーが強くな
り、これを他の群のレンズ成分で補正する事は大
きな負担となり得策でない。又上限を越えると、
レンズ全長と前玉径が増大する。 (10)の条件は長焦点側に於いて、球面収差を良好
に保ちかつ、サインコンデイシヨン（正弦条件）
の不満足量を小とするのに効果がある。この条件
式の下限を越えるならば正弦条件不満足量は負の
方向に増大し上限を越えると正の方向に増大し適
切ではない。本発明の構成においては、さらに、各群の焦点
距離f₁，f₂，f₃，f₄，f₅は広角端での全系の焦点距
離Ｆ_Wに対して、以下のような範囲に設定するこ
とが望ましい。 5.0F_W＜f₁＜8.0F_W (11) 1.0F_W＜｜f₂｜＜2.0F_W (12) 3.0F_W＜｜f₃｜＜5.0F_W （13） 1.5F_W＜f₄＜2.5F_W （14） 2.5F_W＜f₅＜5.5F_W （15）以下本発明の実施例について説明する。第１図
に示す第１の実施例は焦点距離11.5〜69mm、Ｆナ
ンバー1.2の明るい６倍ズームである。第４群と
第５群の間にはフアインダー用の光路を導くため
のハーフプリズムが挿入されている。Ｆナンバー1.2と明るい割に全長も162.7m/m
と短かく、前玉の有効径は53.5mmに押えて至近距
離0.93ｍまで実用上十分な性能を有している。し
かも撮像面からの光の反射によるゴースト像もな
く、カラーレジストレーシヨンも出にくい構成に
なつている。第２図、第３図にそれぞれ示す第
２、第３実施例は、共にズーム比８で、焦点距離
11〜88mm、Ｆナンバー1.6の例である。後者は前
者の変倍系を共通とし、リレーレンズ系の第４群
の間にハーフプリズムを挿入し、第５群を貼り合
せレンズ１個で構成した例である。高倍率の割に小型で、至近距離撮影も可能であ
り、第２実施例は1.05ｍまで、第３実施例は0.74
ｍまで、それぞれ可能である。全長140mm、前玉
有効径53.5mである。第４図に示す第４実施例
は、ズーム比10で、焦点距離10.5〜105mm、Ｆナ
ンバー1.6である。高倍率にもかゝわらず、比較
的小型で全長163.7mm、前玉有効径63.7mm、至近
距離撮影も1.29ｍまで可能である。第１図〜第４図は各実施例の中間焦点距離Ｆ_M
におけるレンズ配置図であり、各図には無限遠の
軸上物点からの光線を実線で、最大画角の斜光線
を破線でそれぞれ示した。以下に上記第１、第２、第３、第４実施例の諸
元を記す。但しr₁，r₂，r₃，………は物体側から順次に各
レンズの屈折面の曲率半径、d₁，d₂，d₃，………
は各レンズの中心厚及び空気間隔、n₁，n₂，n₃，
………及びν_１，ν_２，ν_３，………はそれぞれ
各レンズのｄ線に対する屈折率及びアツベ数を表
わすものとし、Bfはバツクフオーカスを表わす
ものとする。

【表】

【表】以上の実施例に示す様に各実施例の変倍系の構
成は全て、同種の構成とし、マスターレンズにつ
いても第５群の２枚構成、１枚構成の違いを別に
すればほゞ同種の構成で６倍ズームから10倍ズー
ムまでの各様仕様を達成させたものである。第５図、第６図、第７図、第８図に第１、第
２、第３、第４実施例の諸収差図をそれぞれ示
す。これら各収差図中の図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞ
れ、広角端の焦点距離状態Ｆ_W、中間焦点距離状
態Ｆ_M、望遠端の焦点距離状態Ｆ_Tの収差図であ
り、さらにａはｄ線とｇ線に対する球面収差、ｂ
はｄ線の非点収差、ｃはｄ線の歪曲収差、ｄは最
大画角のｄ線及びｇ線に対するコマ収差、ｅは最
大、中間画角及び軸上のｄ線に対する軸収差をそ
れぞれ示す。各収差図により、各実施例とも、諸収差が十分
良好に補正されていることがわかる。以上のごとく本発明によれば、リレーレンズ系
が前述したごとく前群３成分、後群２成分又は１
成分という簡単な構成でありながら、変倍系の小
型化に帰因する諸収差の増大を充分補正でき、Ｆ
ナンバー1.6という従来と同等の明るさを有する
もののみならず、Ｆナンバー1.2というこの種の
ズームレンズとしては極めて明るいものが実現で
きた。しかも比較的大ズーム比でかつ小型であ
り、テレセントリツク系とすることによつてカラ
ーレジストレーシヨンを防止し、ゴーストの発生
を最小限にとどめ、優れたズームレンズを提供す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、第１実施例〜第４実施例
の中間焦点距離におけるレンズ配置図を示す、第
５図〜第８図は第１実施例〜第４実施例の諸収差
図を示す。〔主要部分の符号の説明〕、G₁……第１群、G₂
……第２群、G₃……第３群、G₄……第４群、G₅
……第５群、Ｐ……プリズム。

Claims

【特許請求の範囲】１物体側より順に、正の屈折力を有するフオー
カツシング部としての第１群と、負の屈折力を有
し光軸上を移動することにより主に焦点距離の変
換を行うバリエーター部としての第２群と、負の
屈折力を有し該バリエーター部の移動により変動
する像面を所定の位置に保つコンペンセーター部
としての第３群とから成る変倍系と、該変倍系に
後続するリレーレンズ系とで構成されるズームレ
ンズであつて、該リレーレンズ系はそれぞれ正の
屈折力をもつリレー系前群としての第４群とリレ
ー系後群としての第５群とから成り、該第４群は
３個の正レンズ成分からなり、該成分のうち少な
くとも中央のレンズ成分は像界側方向に凸の貼り
合わせを持つ貼り合わせレンズ成分であり、前記
第５群は２個又は１個の正レンズ成分から成り、
該成分のうち少なくとも１個の正レンズ成分は物
界側に凸の貼り合わせ面を持つ貼り合わせレンズ
であり、該第４群中の中央の貼り合わせレンズ成
分の貼り合わせ面の曲率半径をＲ_A、該貼り合わ
せレンズ成分を形成する正レンズと負レンズとの
アツベ数をそれぞれν_AP，ν_AN、該第５群中の貼
り合わせレンズ成分の貼り合わせ面の曲率半径を
Ｒ_B、該貼り合わせレンズ成分を形成する正レン
ズと負レンズとのアツベ数をそれぞれν_BP，ν_BN
とし、広角端での全系の焦点距離をＦ_W、前記第
５群の焦点距離をf₅、前記第４群と前記第５群と
の主平面間隔をＤ、前記第５群中の正レンズ成分
の物界側の面の曲率半径をＲ_C、バツクフオーカ
スをBfとするとき、 1.7＜｜Ｒ_Ａ／Ｆ_Ｗ｜＜2.4 (1) 0.5＜Ｒ_Ｂ／Ｆ_Ｗ＜2.0 (2) ν_AP−ν_AN＞30 (3) ν_BP−ν_BN＞20 (4) 0.7＜Ｄ／ｆ_５＜1.5 (5) 1.0＜Ｒ_Ｃ／Ｂｆ＜5.0 (6) の各条件を満足することを特徴とするズームレン
ズ。