JPS61270717A - ズ−ムレンズ - Google Patents

ズ−ムレンズ

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JPS61270717A
JPS61270717A JP60111950A JP11195085A JPS61270717A JP S61270717 A JPS61270717 A JP S61270717A JP 60111950 A JP60111950 A JP 60111950A JP 11195085 A JP11195085 A JP 11195085A JP S61270717 A JPS61270717 A JP S61270717A
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    • G02B15/144109Optical 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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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、ズームレンズ、特に、広角端の焦点距離が画
面の対角線長よりも大きな、所謂望遠ズームレンズに関
する。
(発明の背景) ビデオカメラ用ズームレンズは、一般に35IIIl1
版カメラ用ズームレンズに比べて、大口径比、大ズーム
比であり、従来から、物体側より順に、ズーミング中固
定でフォーカシングのために移動する正屈折力の第1レ
ンズ群G1、変倍のために移動し負の屈折力を有する第
2レンズ群Gい像面位置を一定に保つために移動する負
屈折力の第3しンズ群G、及び結像のために固定された
正屈折力の第4レンズ群G4から構成されるズーム形式
が知られている。しかしながら、この形式のズームレン
ズは、第2レンズ群G3と第3レンズ群G3とが共に発
散性であうで、通常、絞りは第3レンズ群G3より像側
に配置されるため、絞りに入射する光線束は絞り位置に
てかなり発散され、絞りの口径が大きくなる傾向にある
。絞り径が太き(なると絞り開放時の絞り羽根を格納す
るスペースも大きくなるため、レンズ鏡筒が太くなり、
レンズの全体的形状を小型にするには不利であった。
一般に、大口径比、大ズーム比化する程、絞り径は増大
する。また、広角端の焦点距離を長くする程、絞り径は
大きくなる傾向にある。このため、広角端の焦点距離が
画面の対角線長より大きく、かつ大口径比で大ズーム比
の望遠ズームレンズを構成しようとする場合には、絞り
の口径が著しく大きくなってしまい実用上の大きな問題
となっていた。
(発明の目的) 本発明の目的は、絞りの口径の増大を招くことがなく、
大口径比、大ズーム比で、優れた結像性能を維持し得る
ズームレンズを提供することにある。
(発明の概要) 本発明によるズームレンズは、第1図の原理的構成図に
示す如く、物体側より順に、フォーカシングのために光
軸上を移動可能な正屈折力の第1レンズ群Gい変倍のた
めに光軸上を移動可能な負屈折力の第2レンズ群G!、
像面位置を一定に保つために光軸上を移動可能な第3レ
ンズ群G3及び結像のためのリレー群としての第4レン
ズ群Gオからなるズームレンズにおいて、前記第4レン
ズ群Gオを物体側の前群G41と像側の後群G4gとで
構成し、変倍の際に前記第3レンズ群G、が前記第4レ
ンズ群G4の前群G41に最も接近する位置において、
前記第4レンズ群G#の前群G4.の物体側主点H64
゜が前記第3レンズ群G3の像側主点H,2の位置より
も物体側に位置する構成としたものである。
ここで、絞りSは第4レンズ群G4の前群中から後群と
の間の位置に配置されればよく、特に第4レンズ群G4
の前群G4I中又はこの前群Catの直後に配置するこ
とが絞り径の縮小のために有効である。
上記のごとき本発明の構成における作用効果に 。
ついて、第2図を参照しつつ従来の構成と比較して説明
する。第2図(A)は上記の如き本発明のズームレンズ
において、第3レンズ群G、が第4レンズ群G4に最も
接近する状態、例えば広角端の状態における群構成を各
レンズ群を薄肉系とみなして示した概略図である。この
とき、第2図(A)に示す如く、第3レンズ群G、と第
4レンズ群G4の前群Catとは実質的にその位置が逆
転している。
第2図(B)は、本発明による構成の利点を説明するた
めに、従来の一般的構成を、同じく各群を薄肉系とみな
して示した概略構成図である。両図においては、全系の
合成焦点距離及び第11フ1るとして示してあり、各図
中には、ズームレンズ全体の主点Hの位置及びFナンバ
ーを決める光線も示した。
第2図(B)から明らかなように、入射光線Rは第2レ
ンズ群Gい第3レンズ群G,での発散作用により大きく
発散されて、絞りSに入射する際に光軸から大きく離れ
た位置に達する。大口径化する場合には、入射光線束自
体の幅が大きくなるため絞りに到達する光線束の幅は一
層大きくなる。
また、ズーム比を大きくすると第2レンズ群G2が変倍
のために移動するスペースをより大きく確保しなければ
ならないため、第2レンズ群G2、第3レンズ群G,の
間隔が大きくなってしまい、絞りの口径を一層大きくし
なければならなくなる。そして、口径比が一定の場合、
広角端の焦点距離が長くなる楔入射光線束の幅が大きく
なり、絞り径は増大する。絞りSを第3レンズ群G,の
物体側に配置することとすれば、絞りの口径を小さくす
ることが可能であるが、この場合には射出瞳位置が変倍
に伴って変動するため、カラーシェーディングの原因と
なる。
そこで、本発明においては、第2図(A)に示す如く、
第4レンズ群G4中の前群G41の物体側主点が実質的
に第3レンズ群G、の像側主点よりも物体側に位置する
こととなっているなめ、正屈折力の第3レンズ群G、を
射出し第4レンズ群G4の前群Ca+中を通過する光束
の幅は細くなる。このため、第4レンズ群G4の前群G
41の像側或いは該前群の内部に絞りを配置することに
より絞りの口径を小さく構成することが可能になる。但
し、第3レンズ群G、と、第4レンズ群G4の前群G4
.とが機械的に干渉しないように、第4レンズ群G1V
の前群の最も物体側の面R41は第3レンズ群CSの最
も像側の面よりも像側に位置していなければならないこ
とは言うまでもない。
次に、リレー系としての第4レンズ群G4の前群と第3
レンズ群G、とが機械的に干渉することなく、第4レン
ズ群G4の前群の物体側主点が第3レンズ群G、の像側
主点よりも物体側に位置しつつ、良好な結像性能を維持
するだめの具体的構成について説明する。
本発明においては、第4レンズ群G#の前群を物体側か
ら順に、正屈折力をもつ第1部分系り、と負屈折力を持
つ第2部分系LHとで構成し、該第4レンズ群G4の前
群の焦点距離をf 41.該第1部分系り、の焦点距離
をfpとするとき、0.6  <    rp  / 
f 4+   <   0.75       (1)
の条件を満足する構成としている。
この場合、絞りは第4レンズ群G4の前群中の像側即ち
、正屈折力の第1部分系り、と負屈折力の第2部分系L
Hとの間に配置するか、又は負屈折力の第2部分系り、
Iの直後に配置することが最も望ましい。
上記(1)式の条件の上限を越える場合には、第3レン
ズ群aSと第4レンズ群G4の前群とが、機械的に干渉
することなく第4レンズ群G4前群の主点を第3レンズ
群G、の主点より物体側に置くためには、第1部分系L
Pと第2部分系り、との間隔を極めて太き(しなければ
ならなくなるため、レン隻 ズ系の全長が長くなり過ぎてしまう。また、この条件の
下限を外れる場合には、第1部分系LPと第2部分系L
工との両者の屈折力が強くなり過ぎて、収差補正の困難
性が増大する。特に、第2部分系LHの屈折力が強くな
ることによって、第1レンズ群G1〜第3レンズ群G、
の変倍部で発生する負のペッツバール和をリレー系とし
ての第4レンズ群G#にて十分に補正することが困難と
なる。
そして、正屈折力の第1部分系LPは、少なくとも3個
の正レンズによって構成され、そのうちの1個は貼合せ
レンズであって、最も物体側の正レンズのシェイブファ
クターをQ7、最も像側の正レンズのシエイプファクタ
ーをQ、lとするとき、0.95  <Qr <  1
.80    (2)−1,20<QR<−0,6(3
) の条件を満足することが望ましい。ここで、シェイプフ
ァクターQはレンズの形状を規定するものであり、その
物体側レンズ面の曲率半径をR1、像側レンズ面の曲率
半径をR2とするとき、 IRx と定義するものとする。
正屈折力の第1部分系り、においては、上記の如く、少
なくとも1個の貼合せ成分を設けることによって、色収
差、特に軸上色収差を良好に補正することが可能である
。そして、広角端では入射した光線束は第1部分系L2
に入射するときに最も広がるため、第1部分系において
は球面収差の補正が最も重要である。絞りSは第1部分
系の近傍に配置されるため、この部分の構成において像
面弯曲や歪曲収差についてはあまり考慮しなくてもよい
。上記の条件(2)及び(3)は球面収差及び正弦条件
を良好に補正するためのものであり、上限、下限の何れ
を外れても第1部分系り、で生ずる球面収差、正弦条件
違反量が大きくなり過ぎ、第4レンズ群G4の他の部分
においても補正しきれなくなる。
負屈折力の第2部分系LHは、単一の負レンズまたは、
貼合せの負レンズで構成することができ、そのシェイプ
ファクター〇、lは、 0.37<QN <0.72         (4)
の条件を満足することが望ましい。この条件は第2部分
系で発生する球面収差を最も小さくするための条件であ
る。条件(4)が満たされない場合には、第4レンズ群
G4の後群Catで軸外収差のみならず第4レンズ群G
#前群G41で発生する球面収差の補正を負担すること
になり、画面全体にわたって良好な結像性能を実現する
ことが困難になる。
さらに、第4レンズ群G4の前群G41を構成する正レ
ンズの屈折率は1.6以下、また前群中の負レンズの屈
折率は1.7以上の硝子材料を用いることが望ましい。
これによって、ペッツバール和の負方向への悪化を防ぎ
、像面弯曲、非点収差の補正が容易になる。
第4レンズ群G4の後群G4.は、前群と相俟って球面
収差、正弦条件の補正に加えて、像面弯曲、歪曲収差の
補正の役割も担っている。上記の如く、第4レンズ群G
4−中の前群を構成する場合には、第4レンズ群G4の
後群Catは物体側より順に、像側に凸面を向けたメニ
スカスレンズL4い物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズL4?、これと接合または分離された両凸正レン
ズL4m、及び単一または貼合せの正レンズL49にて
構成し、以下の条件を満たすことが望ましい。
0.9 < R−/ r at< −0,45(5)−
o、es< Rh / f 4g < −0,45(6
)nHnt  >  0.18         (7
)ここで、flは第4レンズ群G4後群G4アの焦点距
離であり、R−、Rhはそれぞれ後群中量も物体側のメ
ニスカスレンズの物体側及び像側のレンズ面の曲率半径
であり、nN+nPはそれぞれ、負メニスカスレンズL
4’lとその直後に分離または接合して設けられる正レ
ンズLasの屈折率を表すものとする。
条件(5) (6)は、リレー系としての第4レンズ群
G#の後群の主点を像側に近づけて必要なバンクフォー
カスを確保し易くしつつ、球面収差、正弦条件、像面弯
曲をバランス良く補正するための条件である0条件(5
)の下限を外れる場合には、このメニスカスレンズの正
の屈折力が強くなり過ぎるため後群としての主点が物体
側に近づき、バックフォーカスを十分確保することが困
難になる。
また、球面収差がアンダーとなる。上限を越える場合に
は、このメニスカスレンズの物体側の面の負のパワーが
強くなり過ぎるため、ペッツバール和が負の方向に悪化
し、像面弯曲は負の方向に弯曲してしまう、また、球面
収差はオーバーになるため、球面収差と像面弯曲とのバ
ランスが著しくくずれてしまう。
条件(6)の上限を越えると、輪帯球面収差が大きくな
り、コントラストの低下を招く、また、像面弯曲が正方
向に悪化する。下限を外れると輪帯球面収差、正弦条件
が正方向に悪化し、外方コマ収差が発生するため著しく
コントラストを低下させてしまう。
条件(7)は変倍部で発生するペッツバール和の負成分
をリレー系で打ち消し、適正な値に保ち、像面弯曲、非
点収差を良好に補正するための条件である。この条件が
満足されない場合には、ペッツバール和が大きな負の値
を持つため、像面が正の方向に曲がって像面弯曲を生じ
、また輪帯球面収差の発生の原因ともなる。
第4レンズ群G4の後群中量も物体側のメニスカスレン
ズは貼合せでも単一でもよく、貼合せとする場合には物
体側から順に負レンズ、正レンズとすることが望ましい
。後群中量も像側の正レンズは単一または貼合せであり
、貼合せとする場合には低屈折率低分散の正レンズと高
屈折率高分散の負レンズとで構成することが望ましく、
これによりペッツバール和と色収差の補正を一層効果的
に行うことが可能である。最も像側の正レンズでは、単
−或いは貼合せの何れの場合にも物体側のレンズ面の曲
率半径が像側のそれよりも小さいことが望ましい。
(実施例) 以下、本発明によるズームレンズの具体例について説明
する。
第3図は本発明による第1実施例のレンズ構成図である
。このズームレンズは、物体側より順に、フォーカシン
グのために光軸上を移動可能な正屈折力の第1レンズ群
Gい変倍のために光軸上を移動可能な負屈折力の第2レ
ンズ群Gtz像面位置を一定に保つために光軸上を移動
可能な負屈折力の第3レンズ群G、及び結像のためのリ
レー系として正屈折力を有する第4レンズ群G#からな
っている。
第4レンズ群Gオは、物体側の前群G41と比較的大き
な空気間隔で隔てられた後群G4tとで構成されており
、更に第4レンズ群G、中の前群は、物体側から順に正
屈折力の第1成分り、と負屈折力の第2成分LHとから
成っている。
各群の具体的構成についてみると、第1レンズ群G、は
物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズL目、物体側により強い曲率の面を向けた貼合せ正
レンズL1.及び物体側に凸面を向けた正レンズLss
からなり、第2レンズ群Gtは、物体側から順に、物体
側に凸面を向けた負メニスカスレンズL t Is像側
により強い曲率の面を向けた貼合せの負レンズL。、物
体側により曲率の強い面を向けた貼合せの負レンズL0
からなり、第3レンズ群G、は、物体側に凹面を向けた
貼合せの負レンズL、から構成されている。そして、リ
レー系としての第4レンズ群G、は、前群G4Lと後群
G4ヨとからなっている。前群G4.は物体側から順に
、像側により強い曲率の面を向けた貼合せ正レンズL4
1、両凸正レンズL41両凸正レンズL43、物体側に
より曲率の強い面を向けた正レンズL44からなり合成
で正屈折力の第1成分LP、及び像側により曲率の強い
面を向けた負レンズL4Sからなる負屈折力の第2成分
り、で構成されており、後群G、3は、物体側から順に
、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズL4い物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズL4?、これと貼合
された両凸正レンズLag及び正レンズと負レンズとの
貼合せからなる正レンズL4Qからなっている。
尚、この実施例を含めて以下の実施例では、第4レンズ
群G9の後群が変倍に伴って、光軸上を移動可能に構成
されており、変倍に伴う収差変動、特に像面の変倍によ
る変動を良好に補正している。
以下0表1ゝ第1実施例0諸元を示す・表中・    
    )左端の数字は物体側からの順序を示し、屈折
率及びアツベ数はd線(λ−587.6n+*)に対す
る値である。
尚、表中には、変倍に伴って変化するレンズ群間隔の値
を、各焦点距離ごとに併記した。
表30動1L 焦点距離r−24〜275   ズーム比 1165F
ナンバー 1.8〜2.8 (表1=$JEき) 上記実施例において、絞りSは第4レンズ群G#の前群
G4I中にあり、第2B面の物体側2.5の位置である
上記第1実施例について、広角端(f−24)と望遠端
(f−120)及び望遠端(f =275)での諸収差
図を、順次第4A、第4B、第4C図に示゛す、各収差
図には、e線(λ−546.1nm)についての球面収
差、非点収差及び歪曲収差を示し、球面収差図中には、
正弦条件違反量を破線にて併記した。
(以下の実施例についても同様である。)これらの諸収
差図によれば、ズーム比11.5という広い変倍域の全
体にわたって、諸収差が極めて良好に補正されており、
35a+m−眼レフカメラ用のズームレンズにも優る結
像性能を維持していることが分かる。従って、このズー
ムレンズは最近開発が進められている所謂高精細度テレ
ビ用のものとして十分良好な性能を有していることが明
らかである。
第5図は本発明による第2実施例のレンズ構成図である
。この第2実施例は、基本的な群構成では前記第1実施
例と同様であるが、第4レンズ群G#中の後群G4□に
おいて、第1実施例では互いに貼合されていた負レンズ
L4?と正レンズL4mとが分離されている点で構成を
異にしている。
以下の表2に、第1実施例と同様に、第2実施例の諸元
を示す。
焦点距離【−24〜275   ズーム比 11.5F
ナンバー 1.8〜2.7 (表2:続き) 上記第2実施例においても、絞りSは第4レンズ群G4
の前群G a +中にあり、第28面の物体側2.5の
位置である。
上記の第2実施例について、広角端(f−24)中間(
f−120)及び望遠端(r =275>)諸収差eを
、順次第6A、第6B及び第6C図に示す。
これらの諸収差図によれば、この第2実施例においても
、ズーム比11.5という広い変倍域の全体にわたって
、諸収差が極めて良好に補正されていることが明らかで
ある。
第7図は、本発明による第3実施例のレンズ構成図であ
る。この実施例でも基本的な構成は前記の実施例と同様
であるが、第1レンズ群G、の構成、並びに第4レンズ
群G9中の前群及び後群の構成がやや異なっている。第
1レンズ群G+は物体側から順に、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズL0、物体側により強い曲率の面
を向けた正レンズし・・、物体側に凸面を向けた貼合せ
正レンズL11.及び両凸正レンズLI4から構成され
ている。
第4レンズ群G4の前群G41は、最も物体側の正レン
ズは単一であり、代わりに物体側から第3番目の成分と
しての正レンズL4sが貼合せで構成されている。そし
て、第4レンズ群Gオの後群C4を中の最も物体側のメ
ニスカスレンズLL&が貼合せで構成され、これに続く
負メニスカスレンズL4?と正レンズL4@とは互いに
分離され、また最も像側の正レンズL49は単一レンズ
で形成されている。
以下の表3に、第3実施例の諸元を示す。
、表mす」01健と 焦点距離f−24〜275   ズーム比 11.5F
ナンバー 1.8〜2.8 (表3:続き) 上記第3実施例においても、絞りSは第4レンズ群G4
の前群G41中にあり、第28面の物体側2.5の位置
である。
第3実施例について、広角端(f−24)中間(f−1
20)及び望遠端(f −275)の諸収差図を、順次
筒8A、第8B及び第8C図に示す。
第9図は、本発明による第4実施例のレンズ構成図であ
る。この実施例でも基本的な構成は前記の第3実施例と
同様であるが、第1レンズ群G1の構成、並びに第4レ
ンズ群G4中の前群及び後群の構成がやや異なっている
。第1レンズ群G、は負メニスカスレンズLll、貼合
せ正レンズLl!及び物体側により曲率の強い面を向け
た貼合せの正レンズL13からなり、第4レンズ群G4
は前記第2実施例とほぼ同様の構成から成うている。
以下の表4に第4実施例の諸元を示す。
焦点距離f −24,5〜275   ズーム比 11
Fナンバー 1.8〜2.8 (表4:続き) 、上記第4実施例においても、絞りSは第4レンズ群G
3の前群G41中にあり、第28面の物体側2.5の位
置である。
上記の第4実施例について、広角端(f−24)中間(
f−120)及び望遠端(f −275)の諸収差図を
、順次筒8A、第8B及び第8C図に示す。
以下の表5には、上記各実施例について、本発明による
各条件式の対応値を示す。
上記の表5には、各実施例における絞りの口径も併記し
た。何れの実施例においても、絞り径が41〜43mm
という小さな値である。従来の形式であれば、絞りの口
径が55 am程度の大きさとなることからすれば、実
質的に絞り口径が約25%も小さくなっており、本発明
の効果が十分であ゛ることが分かる。しかも、各収差図
に示す如(、どの実施例もズーム比11を越える広い変
倍域を有しつつ、優れた結像性能を有しており、所謂高
精細度テレビ用のズームレンズとしても十分使用し得る
ことが明らかである。
(発明の効果) 以上の如く、本発明によれば、絞りの口径を小さく保ち
つつ、大口径比、大ズーム比化することが可能となり、
望遠ズームレンズにおいてもコンパクトな形状を維持し
ながら、良好な結像性能を維持し得るズームレンズを達
成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるズームレンズの原理的構成の説明
図、第2図は本発明によるズームレンズ  くと従来の
ズームレンズとを薄肉径で比較して示し   Iた説明
図、第3図は本発明による第1実施例のし   Iンズ
構成図、第4A図、第4B図及び第4C図は   ■第
1実施例の各変倍状、態における諸収差図、第5I図は
本発明による第2実施例のレンズ構成図、第6A図、第
6B図及び第6C図は第2実施例の各変倍状態における
諸収差図、第7図は本発明による第3実施例のレンズ構
成図、第8A図、第8B図及び第8C図は第3実施例の
各変倍状態における諸収差図、第9図は本発明による第
4実施例のレンズ構成図、第10A図、第10B図及び
第10C図は第4実施例の各変倍状態における諸収差図
である。 〔主要部分の符号の説明〕 G1・・第1レンズ群   S・・・絞りG2・・・第
2レンズ群 G、・・・第3レンズ群 G4・・・第4レンズ群 G41・・・第4レンズ群の前群 e a * ・・・第4レンズ群の後群1.・・・正屈
折力の第1部分系 、N・・・負屈折力の第2部分系 1Gjl・・・第3レンズ群G、の像側主点[G4.・
・・第4レンズ群G#の前群の物体側主点出願人  日
本光学工業株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 隆 男 (A) 第2図 球面収差 非点収差 歪曲収差 第4C図 球面収差 非点収差 歪曲収差 第6C図 球面収差 非点収差 歪曲収差 第3C図 球面収差 非点収差 歪曲収差 第1θC図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)物体側より順に、フォーカシングのために光軸上
    を移動可能な正屈折力の第1レンズ群G_1、変倍のた
    めに光軸上を移動可能な負屈折力の第2レンズ群G_2
    、像面位置を一定に保つために光軸上を移動可能な負屈
    折力の第3レンズ群G_3及び結像のためのリレー群と
    しての第4レンズ群G_4を有するズームレンズにおい
    て、前記第4レンズ群G_4を物体側の前群と像側の後
    群とで構成し、変倍の際に前記第3レンズ群G_3が前
    記第4レンズ群G_4の前群に最も接近する位置におい
    て前記第4レンズ群G_4の前群の物体側主点が前記第
    3レンズ群G_3の像側主点の位置よりも物体側に位置
    する構成とし、絞りを該第4レンズ群G_4の前群中か
    ら後群との間までの位置に配置したことを特徴とするズ
    ームレンズ。 (2)前記第4レンズ群G_4の前群は、物体側から順
    に、正屈折力を有する第1部分系と負屈折力を有する第
    2部分系とで構成され、該前群の焦点距離をf_4_2
    、該第1部分系の焦点距離をf_pとするとき、 0.6<f_p/f_4_2<0.75 の条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のズームレンズ。
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