JP2000267003A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP2000267003A
JP2000267003A JP11066185A JP6618599A JP2000267003A JP 2000267003 A JP2000267003 A JP 2000267003A JP 11066185 A JP11066185 A JP 11066185A JP 6618599 A JP6618599 A JP 6618599A JP 2000267003 A JP2000267003 A JP 2000267003A
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lens
refractive power
zoom
change
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Satoshi Yahagi
智 矢作
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Fuji Photo Optical Co Ltd
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    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical 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
    • G02B15/16—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/163—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
    • G02B15/167—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
    • G02B15/17—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses arranged +--

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  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 第２レンズ群を負および正のレンズ群で構成
し、焦点距離の変化に伴う収差の変動を補正するようこ
れら両レンズ群の間隔を互いに変化させるとともに、第
２レンズ群のいずれかの面を非球面とすることにより、
全ズーム全フォーカス領域で性能の変動を小としつつ、
全レンズ系の小型軽量化を図る。 【構成】 第２レンズ群を負の屈折力を有する第２Ａレ
ンズ群と正の屈折力を有する第２Ｂレンズ群とから構成
し、焦点距離の変化に際して第２Ａレンズ群と第２Ｂレ
ンズ群との間隔を変化させることにより主に中間領域で
の収差の変動を押さえる。また、第２レンズ群を構成す
るレンズのレンズ面のうち少なくとも１つのレンズ面に
非球面を形成することで、全ズーム領域での光学性能の
バランスを図り、全体として高性能なズームレンズを得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はズームレンズに関
し、特に高い性能が要求される放送用や業務用のテレビ
カメラ用ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】放送
用、業務用の分野では小型軽量で高性能なズームレンズ
の要求がますます高まっている。特にハイビジョン放送
が本格化しようとしている現在、実用的な大きさおよび
重さで、高性能なズームレンズを開発することが急務で
ある。
【０００３】しかし、これまでのズームレンズでは性能
を追求するあまり、どうしてもレンズ枚数が多くなりが
ちであり、必然的に重く大きくなる場合が多かった。特
に広角端から望遠端にわたる全ズーム領域、および物体
距離が無限遠から至近距離に至る全フォーカス領域にお
いて、高性能を保ちつつ全レンズ系の小型軽量化を図る
のは困難であった。
【０００４】本出願人は、このような問題を解決するた
めに既に特願平10-31157号公報記載のズームレンズを開
示しているが、さらなる小型軽量化を図ることが望まれ
ている。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、全ズーム領域および全フォーカス領域で性能の変
動を小さく保ちつつ、全レンズ系のさらなる小型軽量化
を図り得るズームレンズを提供することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、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、負の屈折力を有する第３レンズ群、
正の屈折力を有する第４レンズ群、および正の屈折力を
有する第５レンズ群を物体側からこの順に配設してな
り、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸方向に
移動させることにより全系の焦点距離を変化させるズー
ムレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から順
に、固定で負の第１Ａレンズ群と、物体距離の変化に伴
う像面位置の変動を補正するように光軸方向に移動する
正の屈折力を有する第１Ｆレンズ群と、固定で少なくと
も１枚の正および負の屈折力を有し、全体として正の屈
折力を有する第１Ｂレンズ群とを配設してなり、前記第
２レンズ群は、物体側からこの順に、負の屈折力を有す
る第２Ａレンズ群と正の屈折力を有する第２Ｂレンズ群
とを配設してなり、前記焦点距離の変化に際して、該焦
点距離の変化に伴う収差の変動を補正するよう前記第２
Ａレンズ群と前記第２Ｂレンズ群との間隔を互いに変化
させるように構成されており、前記第２レンズ群を構成
するレンズのレンズ面のうち少なくとも１面が非球面と
されていることを特徴とするものである。
【０００７】また、前記第２Ａレンズ群を構成するレン
ズのレンズ面のうち少なくとも１面と、前記第２Ｂレン
ズ群を構成するレンズのレンズ面のうち少なくとも１面
が非球面とされるように構成することが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態のズーム
レンズについて、図面を参照しながら説明する。
【０００９】図２および図３は、本発明の実施形態に係
るズームレンズの構成を示す広角端におけるレンズ構成
図（図２は第１レンズ群および第２レンズ群を示す構成
図、図３は第３レンズ群〜第５レンズ群を示す構成図）
であり、図１はこのズームレンズの広角端と望遠端にお
けるレンズ群の位置関係を示す図である。なお、図１に
おいて中段に示されている３本の曲線は各々第２Ａレン
ズ群、第２Ｂレンズ群および第３レンズ群の広角端から
望遠端に至るまでの移動軌跡を示すものである。
【００１０】図示のズームレンズは、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、負
の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第
４レンズ群、および正の屈折力を有する第５レンズ群が
物体側からこの順に配設され、物体側から光軸Ｘに沿っ
て入射した光束は固体撮像素子１の結像位置Ｐに結像さ
れる。また、絞り２が第２レンズ群と第３レンズ群の間
に、ローパスフィルタ等を含む光学系３が第５レンズ群
の後段に各々配設されている。
【００１１】さらに、第２レンズ群と第３レンズ群を光
軸方向に移動させることにより全系の焦点距離が変化す
るように構成され、このうち第２レンズ群は負の屈折力
を有する第２Ａレンズ群と正の屈折力を有する第２Ｂレ
ンズ群とを物体側からこの順に配設してなり、焦点距離
の変化に際して、焦点距離の変化に伴う収差の変動を補
正するよう第２Ａレンズ群と第２Ｂレンズ群との間隔を
互いに変化させるように構成されている。
【００１２】すなわち、第２レンズ群を負の屈折力を有
する第２Ａレンズ群と正の屈折力を有する第２Ｂレンズ
群とから構成し、焦点距離の変化に際して第２Ａレンズ
群と第２Ｂレンズ群との間隔を変化させることにより主
に中間領域での収差の変動を押さえるようにしている。
【００１３】一般に高倍率のズームレンズでは、望遠端
での収差が大きくなるが、これを補正する場合に、広角
端での収差とのバランスを考慮して補正しようとすると
中間領域で補正不足になる傾向がある。特に像面の倒れ
と球面収差とのバランスをとることが困難となりズーム
中間領域、中間画角でのＭＴＦが低くなる。
【００１４】しかし、上述した構成の如く、最も屈折力
の大きい第２レンズ群において、収差の変化に対して感
度が高い面間隔を変化させると上述した補正をバランス
よく行うことが可能となる。
【００１５】さらに、本実施形態のズームレンズにおい
ては、このような補正をより良好に行うために、上述し
た第２レンズ群を構成するレンズのレンズ面のうち少な
くとも１つのレンズ面に非球面を形成している。
【００１６】第２レンズ群を構成するレンズのレンズ面
においては、ズーミングに際しての光線の高さおよび入
射角が大きく変化するため、第２レンズ群を構成するレ
ンズの各レンズ面の、各焦点距離での光学性能、特に非
点収差に対しての作用が大きく異なってくることにな
る。そこで、このような作用を最も有効に活用し得る、
第２レンズ群を構成するレンズのレンズ面に非球面を形
成することで全ズーム領域での光学性能のバランスを図
り、全体として高性能なズームレンズを実現する。な
お、これにより、ズーミングに伴う間隔の移動量を小さ
くすることができ、レンズ全体の小型化を達成すること
ができる。
【００１７】さらに、上述したような効果は、第２Ｂレ
ンズ群のレンズ面に非球面を設けることにより、より大
きな効果が得られるものである。
【００１８】さらに、上記構成のズームレンズでは、上
記第１レンズ群が、最も物体側に位置する固定で負の第
１Ａレンズ群と、物体距離の変化に伴う像面位置の変動
を補正するように光軸方向に移動するＦ１レンズ群を有
するように構成され、前玉の大型化および物体距離の変
化に伴う性能の変動を抑制している。
【００１９】さらに、上記構成のズームレンズでは、最
も物体側にある第１Ａレンズ群を固定とすることにより
フォーカシングの際のレンズ繰り出しをなくして全長を
一定に保つとともに、前玉が大径化するのを押さえてレ
ンズ系全体の小型軽量化を図るようにしている。
【００２０】
【実施例】以下、具体的な数値を用いた実施例により、
上述したズームレンズついてさらに説明する。
【００２１】〈実施例１〉まず、実施例１にかかるズー
ムレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズ
の中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを
総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ
線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１に示
す。
【００２２】なお表中の数字は物体側からの順番を表す
ものである。
【００２３】また、表２に表１中の軸上面間隔Ｄの欄に
おけるＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の広角端、中間および望
遠端各位置での値を示す。さらに、この表２の下段に、
全系の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮＯ）および画角２
ωを示す。
【００２４】さらに、本実施例においては、第２Ｂレン
ズ群を構成するレンズＬ１３の物体側の面が非球面形状
とされており、表３にその非球面係数を示す。なお、本
実施例および以下に示す実施例における非球面形状は数
１の非球面式により表される。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【数１】
【００２９】〈実施例２〉まず、実施例２にかかるズー
ムレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズ
の中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを
総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ
線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表４に示
す。
【００３０】なお表中の数字は物体側からの順番を表す
ものである。
【００３１】また、表５に表４中の軸上面間隔Ｄの欄に
おけるＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の広角端、中間および望
遠端各位置での値を示す。さらに、この表５の下段に、
全系の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮＯ）および画角２
ωを示す。
【００３２】さらに、本実施例においては、第２Ａレン
ズ群を構成するレンズＬ１０の物体側の面が非球面形状
とされており、表６にその非球面係数を示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】
【表５】
【００３５】
【表６】
【００３６】〈実施例３〉まず、実施例３にかかるズー
ムレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズ
の中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを
総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ
線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表７に示
す。
【００３７】なお表中の数字は物体側からの順番を表す
ものである。
【００３８】また、表８に表７中の軸上面間隔Ｄの欄に
おけるＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の広角端、中間および望
遠端各位置での値を示す。さらに、この表８の下段に、
全系の焦点距離ｆ、Ｆナンバー（ＦＮＯ）および画角２
ωを示す。
【００３９】さらに、本実施例においては、第２Ａレン
ズ群を構成するレンズＬ１０の物体側の面、および第２
Ｂレンズ群を構成するレンズＬ１３の物体側の面が非球
面形状とされており、表９にその非球面係数を示す。
【００４０】
【表７】
【００４１】
【表８】
【００４２】
【表９】
【００４３】図４、図５および図６は、実施例１、実施
例２および実施例３のズームレンズの広角端および望遠
端における諸収差（球面収差、非点収差およびディスト
ーション）を示す収差図である。また、図７および図８
は各々倍率が２倍および４倍における従来例と各実施例
についての非点収差を示す収差図である。これらの収差
図から明らかなように、本実施例のズームレンズによれ
ばズーム領域の全範囲に亘って良好な収差補正をなすこ
とができ、特に非点収差については、従来例のものから
大幅に改善されている。
【００４４】なお、本発明のズームレンズとしては上記
実施例のものに限られるものではなく、例えば各レンズ
群を構成するレンズの枚数や形状は適宜選択し得る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明のズームレン
ズによれば第２レンズ群を負の屈折力を有する第２Ａレ
ンズ群と正の屈折力を有する第２Ｂレンズ群とに分割
し、焦点距離の変化に際して、焦点距離の変化に伴う収
差の変動を補正するようこれら第２Ａレンズ群と第２Ｂ
レンズ群との間隔を互いに変化させるように構成し、さ
らに第２レンズ群を構成するレンズのレンズ面のうち少
なくとも１つのレンズ面に非球面を形成するように構成
している。
【００４６】第２レンズ群を構成するレンズのレンズ面
においては、ズーミングに際しての光線の高さおよび入
射角が大きく変化するため、第２レンズ群を構成するレ
ンズの各レンズ面の、各焦点距離での光学性能、特に非
点収差に対しての作用が大きく異なってくることにな
る。そこで、他のレンズに比べ、このような作用を最も
有効に活用し得るこの第２レンズ群を構成するレンズの
レンズ面に非球面を形成することで全ズーム領域での光
学性能のバランスを図り、全体として高性能なズームレ
ンズを実現することができる。
【００４７】これにより、全ズーム領域および全フォー
カス領域で性能の変動を小さく保ちつつ、全レンズ系の
小型軽量化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るズームレンズの広角端
および望遠端におけるレンズ群の位置関係を示す図
【図２】図１のズームレンズの広角端におけるレンズ構
成（第１レンズ群〜第２レンズ群）を示す図
【図３】図１のズームレンズの広角端におけるレンズ構
成（第３レンズ群〜第５レンズ群）を示す図
【図４】本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端
および望遠端における諸収差を示す収差図
【図５】本発明の実施例２に係るズームレンズの広角端
および望遠端における諸収差を示す収差図
【図６】本発明の実施例３に係るズームレンズの広角端
および望遠端における諸収差を示す収差図
【図７】倍率が２倍における従来例と各実施例について
の非点収差を示す収差図
【図８】倍率が４倍における従来例と各実施例について
の非点収差を示す収差図
【符号の説明】
Ｌ ： レンズ Ｒ ： 曲率半径 Ｄ ： 軸上面間隔 Ｘ ： 光軸 Ｐ ： 結像位置 １ ： 固体撮像素子 ２ ： 絞り ３ ： ローパスフィルタ等を含む光学系
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA03 MA18 PA15 PA16 PB20 QA03 QA07 QA19 QA22 QA25 QA34 QA42 QA45 RA05 RA12 RA32 RA43 SA43 SA47 SA49 SA53 SA55 SA63 SA64 SA65 SA72 SA76 SB01 SB14 SB22 SB33 SB41

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、負の屈折力を有する第３
    レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、および正
    の屈折力を有する第５レンズ群を物体側からこの順に配
    設してなり、 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸方向に移動
    させることにより全系の焦点距離を変化させるズームレ
    ンズであって、 前記第１レンズ群は、物体側から順に、固定で負の第１
    Ａレンズ群と、物体距離の変化に伴う像面位置の変動を
    補正するように光軸方向に移動する正の屈折力を有する
    Ｆ１レンズ群と、固定で少なくとも１枚の正および負の
    屈折力を有し、全体として正の屈折力を有する第１Ｂレ
    ンズ群とを配設してなり、 前記第２レンズ群は、物体側からこの順に、負の屈折力
    を有する第２Ａレンズ群と正の屈折力を有する第２Ｂレ
    ンズ群とを配設してなり、前記焦点距離の変化に際し
    て、該焦点距離の変化に伴う収差の変動を補正するよう
    前記第２Ａレンズ群と前記第２Ｂレンズ群との間隔を互
    いに変化させるように構成されており、 前記第２レンズ群を構成するレンズのレンズ面のうち少
    なくとも１面が非球面とされていることを特徴とするズ
    ームレンズ。
  2. 【請求項２】 前記第２Ａレンズ群を構成するレンズの
    レンズ面のうち少なくとも１面と、前記第２Ｂレンズ群
    を構成するレンズのレンズ面のうち少なくとも１面が非
    球面とされていることを特徴とする請求項１記載のズー
    ムレンズ。
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