JPH02123315A - ズームレンズ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明はビデオカメラやスチールビデオカメラ等に用
いられるズームレンズ、特に大口径比を有するズームレ
ンズに関するものである。

（従来技術） ビデオカメラ等には、これまで６倍程度の高変倍のズー
ム比を有し、また大口径比のズームレンズが用いられて
来た。たとえば特開昭６１−９３４２３号等にその例が
見られる。しかしながら近年、一般家庭へのビデオカメ
ラの急速な普及に伴い、ズームレンズに対してのより一
層の低コスト化と軽量化が望まれるようになり、このよ
うな要求に応えるために、レンズ枚数の低減やレンズ単
品のコストダウンあるいはレンズ全体のコンパクト化、
また軽量化の可能なズームレンズの開発が望まれている
。

（この発明が解決しようとする問題点）この発明は、大
口径比で６倍程度の変倍比を持ちながら、レンズ構成枚
数を少なくする事が可能で、軽量、コンパクト化そして
低コスト化を計ることの出来るズームレンズを得ようと
するものである。

（問題を解決するための手段） この発明のズームレンズは、物体側から順に、固定の正
の第１レンズ群、ズーミング時に移動する変倍機能を有
する負の第２レンズ群、ズーミング時に第２レンズ群と
連動して移動し像面位置を補正する機能を持つ負の第３
レンズ群、第レンズ３群から出射する発散光をほぼアフ
ォーカルにするための固定の正の第４レンズ群、結像の
ための固定の正の第５レンズ群から成る５群構成のズー
ムレンズであって、上記第５群は、物体側から正レンズ
とその像側に空気間隔をおいて配した負のメニスカスレ
ンズの２枚から成る前群と、１つの負レンズと２つの正
レンズを有する後群からなり、以下の条件を満足するよ
うに構成される。

但し、 Ｒ□−□： Ｒ１−、： 第５レンズ群の前群の正レンズの物 体側面の曲率半径 第５レンズ群の前群の正レンズの像 側面の曲率半径 である。

また、 ましい。

固定群であり。

においては 副次的には以下の条件を満たすことが望正の屈折力を持
つ第５レンズ群 ０く一虹■−＜０．８　　　　　　（２）ψ。

ヤｓ−ｚ＞４５　　　ν５−．（４０（３）但し ψ、「： ψ　： ｖｓ−ｔ： ｖｓ−２： 第５レンズ群の前群の屈折力 第５レンズ群の屈折力 第５レンズ群の前群の正レンズのア ツベ数 第５レンズ群の前群の負レンズのア ツベ数 さらに、各レンズ群の構成については、第５レンズ群の
後群を少ないレンズ枚数で構成し、しかも良好な性能を
得るためには、物体側から順に正のメニスカスレンズ、
負のメニスカスレンズ、正のメニスカスレンズ、あるい
は正の両凸レンズ、負のメニスカスレンズ、正のメニス
カスレンズのように、トリプレトタイプのような構成と
する事が有利である。

また、コンパクトで低コストで、構成するレンズ枚数が
少ないズームレンズ系とするためには、第１レンズ群か
ら第３レンズ群は以下の様な構成である事が望ましい。

第１レンズ群は負メニスカスレンズ、両凸レンズ、正の
メニスカスレンズの３枚のレンズから成り、第２レンズ
群は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと１
両凹レンズと物体側に曲率の強い面を持つ正レンズとの
貼合せレンズから成り、第３レンズ群は物体側に凹面を
向けた負のメニスカスレンズから成る。

そしてさらに、以下の条件を満足することが望ましい。

０．１　＜　ｆｗ／ｆ、　＜　０．４　　　　（４）ｔ
、０＜　ｌ　ｆ２１−Ｆｔ−ｚ／ｆｒ＜　３．０　　　
（５）０．１＜　ｌ　ｆｗ／ｆａ　ｌ　＜０．３　　　
　　　（６）但し ｆｌ　：第１レンズ群の焦点距離 ｆ２：第２レンズ群の焦点距離 ｆ、：第３レンズ群の焦点距離 ｆ轄：ワイド端での全系の焦点距離 ｆＴ：テレ端での全系の焦点距離 Ｚ　：変倍比（Ｚ　＝　ｆ　ｒ／　ｆす）ＦＴ　：テレ
端でのＦナンバー （作用） この発明のズームレンズにおいては、結像のための第５
レンズ群は前群と後群とからなり、その前群は、物体側
から順に正の単レンズ、空気間隔をおいて負のメニスカ
ス単レンズの２つのレンズ素子から構成され、球面収差
、コマ収差及び色収差の良好な補正を行っており、実施
例中に示されたような第３レンズ群或いは第４レンズ群
が単レンズから成る場合においても、それに伴う収差補
正の不足を補う事を可能としている。これによってこの
発明は、ズームレンズを構成するレンズ枚数を少なくす
ることを可能としている。また、後群は１つの負レンズ
と２つの正レンズからなり、正レンズは結像作用を有し
、負レンズは色収差及び歪曲収差等の良好な補正を行っ
ている。

そして１条件（１）は第５レンズ群の前群を構成する正
の単レンズの像側面の曲率半径と物体側面の曲率半径に
関する条件である。このレンズは実施例に見るように、
像側面は像側に向かって凸の面となっており、物体側面
の曲率半径Ｒ０−□が正でこの条件の範囲を超えた場合
、コマ収差の補正が困難となり、外向性のコマフレアー
が発生しコントラストの低下を招く。また、負でこの条
件の範囲を超えた場合、球面収差の補正が困難となる。

条件（２）は、第４レンズ群を出射したほぼアフォーカ
ルな光束を第５レンズ群によって良好に結像させるため
の条件である。第５レンズ群を構成する前群の屈折力と
第５レンズ群全体の屈折力との比がこの条件の範囲内に
あるとき、第１レンズ群から第４レンズ群で生じた収差
を良好に補正することが可能である。この範囲の上限を
超えた場合１球面収差が補正困難となり、中間＠帯が膨
らんでコントラストの低下を招く。また下限を超えた場
合、第５レンズ群の全長が大きくなるためコンパクト化
に困難を生じる。

条件（３）は第５レンズ群の前群を構成する正レンズの
アツベ数及び負レンズのアツベ数に関する条件であり、
色収差の良好な補正を可能にするためにはこの条件を満
足する事が望ましい。

条件（４）は、第１レンズ群の焦点距離に関する条件で
あり、これを満足することにより、第１レンズによる広
画角での収差の発生を実用上問題のない範囲に抑えるこ
とが可能となる。この条件の上限を超えた場合、画角の
大きい第１レンズの周辺部分を通る光線の外向性のコマ
収差が増加し、画面周辺部の性能を劣化させ、また球面
収差が補正過剰となる。下限を超えた場合、第１レンズ
群から第４レンズ群までの全長が大きくなる。

条件（５）は第２レンズ群に関する条件でこの条件を満
足することにより広画角での負の歪曲収差を抑え、また
変倍による収差の変化を小さくしている。上限を超えた
場合、第２レンズ群の変倍のための移動量が大きくなり
、レンズ全長のコンパクト化に不利となる。下限を超え
た場合は、第２レンズ群の負のパワーが強くなるためペ
ッツバール和のマイナスの増加が大きくなり、第５レン
ズ群にこの実施例中に記載されたようなトリプレットタ
イプあるいはペッツバールタイプ等のレンズを用いても
補正が困難となって来る。

条件（６）は、第３レンズ群に関する条件である。この
条件を満足することにより、コンペンセーターである第
３レンズ群の変倍時の移動量が小さくなり、第２レンズ
群に干渉することなしに移動でき、かつ負のペッツバー
ル和の増加を抑え、また第４レンズ群、第５レンズ群の
収差補正の負担を小さくする事が可能となる。上限を超
えた場合、負のペッツバール和が増大して補正が困難と
なり、下限を超えた場合は第３レンズ群の移動量が大き
くなり、コンバク１〜化に不利となる。

（実施例） 以下、この発明のズームレンズの実施例を示す。

第５レンズ群の前群中の正レンズの曲率半径に関する条
件（１）に関し、実際の製造における問題及びコスト面
から、物体側の曲率半径と像側の曲率半径の値が近い両
凸レンズの場合は曲率半径の絶対値を同じにする事が有
利であり、以下の実施例中に具体例を示す。

また、この発明のズームレンズにおいて、さらに低コス
ト化を行うためにプラスチックレンズを用いた場合、固
定部に負レンズと正レンズとをペアで用いる事が望まし
い。これは、環境変化に対してその影響を小さくするた
めである。また特に成形によって製造されたレンズの製
造上のバラツキを考慮した場合、移動部に成形レンズを
用いると、レンズ性能のバラツキの大きな要因となる可
能性があり、特にプラスチックのごとき硝材のしンズは
移動部に用いない方が良い。また、成形レンズの非対称
性等のバラツキは、その影響を他のレンズとキャンセル
するように配置するか、もしくは画面短辺方向に性能劣
化部分体が来るよう配置する事が望ましい。

またもし成形レンズを移動部に用いる場合もこのような
配慮をする事が望ましい。

以下にこの発明のズームレンズの実施例の具体的数値例
を示す。

表中、ｒは面白率半径、ｄは面間隔、Ｎは屈折率νはア
ツベ数であり、レンズ最終面と結像面の間にはローパス
フィルター、赤外カットフィルター、フェイスプレート
等に相当するカバーガラスが入っている。

尚、ＳＤは第１面からレンズ最終面までの長さｆＢは空
気換算のバックフォーカス、ＦはＦナンバー、ωは半画
角を表わしている。

また、非球面形状は面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ
軸とした直交座標系において頂点曲率をＣ１円錐定数を
Ｋ、非球面係数をＡ１．非球面のべき数をＰＩ （Ｐ＋＞２゜ Ｏ） としたとき φ＝ｆ７〒戸 で表される。

実施例１ ｆ＝９．２６〜５３．２２ ２ω＝５２＠０６’〜８″ １　　　　６５．５７４ ２　　　　３０．１７４ ３　　　　−７５．０９０ ４　　　　２６．４６７ ５　　　　９７．６７２ ６　　　　１１５．１２９ ７　　　　１１．４９９ ８　　　　−１３．５２１ ９　　　　１３．７０９ １０　　　−１５１．０３２ １１　　　　−２１．５０８ １２　　　−１５１．５２９ Ｆ　１．４４〜２．０５ ４８′ １．１５ ６．００ ０．２０ ３．５８ ２．８０ ０．６０ ２．４０ １．８０５１８ １．５１６３３ １．６０３１１ １．７７２５０ １．７１３００ １．８４６６６ ０．７０ １．６９６８０ ２５．４ ６４．１ ６０．７ ４９．６ ５３．９ ２３．８ ５５．５ １３　　　　　　　５８．０２８ １４　　　　　　−２１．６４１ １５　　　　　　　２７．５００ １６　　　　　　−２７．５００ １７　　　　　　−１４．１６１ １８　　　　　　−３９．５４６ １９　　　　　　−５０．０００ ２０　　　　　　−１１．１３６ ２１　　　　　　　３８．０６４ ２２　　　　　　　１０．２３１ ２３　　　　　　　１１．１５０ ２４　　　　　　　７４．４３５ ２５　　カバー　の ２６　　ガラス　ψ 非球面係数 第２０面 に＝ Ａ１＝ Ａ２＝ Ａ３＝ −７，２９４３７Ｘ１０−” −７，０２１５０Ｘ１０−’ −１，５５５１４Ｘ　１０−’ −５，６４７１６Ｘ　１０−” ３．５５ ７．１２ ４．００ １．３５ ０．９５ ８．４１ ４．００ ０．６０ １．４０ ４．６１ ４．００ ３．４０ ７．３３ １．７１３００ ５３．９ １．７１３００ ５３．９ １．８４６６６ ２３．８ １．４９２００ ５５．０ １．５８７００ ３０．０ １．５８９１３ ６１．２ １．５１６３３ ６４．１ べき数 Ｐ　１　＝４．ｏｏｏ。

Ｐ　２　：６．００００ Ｐ　３　＝８．００００ 第２２面 に＝ ＡＩ＝ Ａ２＝ Ａ３＝ ９．２６ ２２．１６ ５３．２２ ４．０５５０４　Ｘ　１０−” ２．８０９１＋１１Ｘ　１０−’ ７．１０３７５Ｘ　１０−１０ −５．５４７５１　Ｘ　１０−” Ｐ　１　＝４．０Ｏ００ Ｐ　２　＝６．００００ Ｐ　３　＝３．００００ １．３０ １２．８３８ １９．９ ｂ　　　　　　　　ｃ １９．３５　　　　１．３０ ５゜０７５　　　４．０３７ １．６７　　　　０．３８ ｆＢ＝１２．２３２ ｆ１＝３８．１１ ｆ２＝−９，７６ ｆ　、　ニー３６．０５ ｆ　４＝　２２．５３ ｆ、＝２４．２７ ＳＤ＝７９．９９ φｓＦ／ψ、＝０．４１ １　Ｒ５−５／　Ｒｓ−ｘ　Ｉ　”　１ヤｓ−ｚ　　＝
５３．９ シｓ−ｚ　　＝２３．８ ｆ　ｗ／　ｆ　１＝０．２４ １ｆ２１・Ｆ丁・Ｚ／ｆ□＝２．１６ １　ｆ、／　ｆ、ｌ＝０．２５７ 実施例２ ｆ＝９．２６〜５３．２２ Ｆｌ、４４〜２．０５ ２ω＝５２６０４’　　〜８＠ ６４．９８６ ３０．０６８ −７５．２６４ ２６．４９１ ９７．０８１ １１ｇ、９４４ １１．４５６ −１３．５０２ １３．６２８ −１４１．１３８ −２１．５６６ −１５１．４９３ ５９．５６９ −２１．　、５１１ ３０．０００ −２５．４０５ １．１５ ６．００ ０．２０ ３．５８ ０．６５ ２．８０ ０．６０ ２．４０ ０．７０ ３．５５ ６．３３ ４．００ １．３５ １．８０５１８ １．５１６３３ １．６０３１１ １．７７２５０ １．７１３００ １．８／１６６６ １．６９６８＜１ １．７１３００ １．７１３００ ２５．４ ６４．１ ６０．７ ４９．６ ５３．９ ２３．８ ５５．５ ５３．９ ５３．９ １７　　　　　　−１４．０６２　　０．９５１８　　
　　　　−３８．２３９　　８．９４１９　　　　　　
−５０．０００　　４．００２０　　　　　　−１１．
２５９　　０．６０２１　　　　　　　３８．２８６　
　１．４０２２　　　　　　　１０．２５０　　４．４
６２３　　　　　　　１１．０５８　　４．００２４　
　　　　　　７４．６５７　　３．４０２５　　カバー
　（Ｘ）　　　７．３３２６　　ガラス　ω 非球面係数 第２０面 に＝ Ａ１＝ Ａ２＝ Ａ３＝ 第２２面 Ｋ　：＝　　　４．３６２０５　Ｘ　１０−”Ａ　１　
＝　　２．８０９１８　Ｘ　１０−’ｐ、　２　：　　
７，１０３７５　ｘ　１０−”−７，１０９４４Ｘ　１
０−” −７，０２１５１ｘ１０−’ −１，５５５１４Ｘ１０−” −５，６４７１６ｘ　１０−１′：′ １．８４６６６ ２３．８ １．４９２００ ５５．０ １．５８７００ ３０．０ ］、、５８９１３ ６１．２ １．５１６３３ ６４．２ べき数 Ｐ　　１〜４．００００ Ｐ　２〜６．０００（Ｉ Ｐ　３〜８．００００ Ｐ　１〜４．００００ Ｐ　２〜６．００００ Ａ３＝ −５，５４７５１ｘ　１０−” Ｐ　３〜８．０ＯＯ０ ９，２６ ２２，１６ １，３ １２，８３８ ５３，２２ １９，９ ｆ、〜１２，２２６ ｆ工＝３８．１２ ｆ２＝−９，７６ ｆ３＝−３６，１７ ｆ　４＝　２２．５８ ｆ、＝２４．２８ 実施例３ ｆ＝９．２７〜５３．２２ ２ω＝５２°　０４′　〜８゜ ７１．１９２ ３０．１４６ ｂ　　　　　　　　ｃ １９．３５　　　　１．３ ５．０７５　　　４．０３７ １．６７　　　　０．３８ ＳＤ＝７９．６１ ψ５Ｆ／φ、＝０．４１ １Ｒ，、／Ｒ，、ｌ＝０．８１ シｓ−ｉ　　〜５３．９ ν５＋３　〜２３．８ ｆ　、／　ｆ　、　〜０．２４ ｆ２　・Ｆｌ・Ｚ／ｆｔ＝２．１６ ｆＷ／ｆ、ｌ＝０．２５６ Ｆ　１．４４〜２．０５ ４８′ １．１５ ６．００ ｎ　　　　　　　　　　ν １．８０５１８　　２５．４ １．５１６３３　　６４．１ −７４．９２４ ２６．４１０ １１８．３０３ １１１．１０４ １１．５５６ −１３．６０４ １３．６１５ −１７５．１４１ −２１．４９８ −１５１．５２９ ７８．６２９ −１９．１５７ ４７．９１８ −４４．３２１ −１５．０８３ −３０．９５６ ７２．３３８ −２３．２０５ １８．８６５ １０．１５１ ０．２０ ３．５８ ０．６５ ２．８０ ０．６０ ２．４０ ０．７０ ３．７５ １．０５ ３．４２ ２．４６ １．０７ １３．５２ ３．９６ ０．２１ １．０７ ４．４７ １．６０３１１ １．７７２５０ １．７１３００ １．８４６６６ １．６９６８０ １．７１３００ １．７１３００ １．８０５１８ １．６２２９９ １．８４６６６ ６０．７ ４９．６ ５３．９ ２３．８ ５５．５ ５３．９ ５３．９ ２５．４ ５８．２ ２３．８ １２．８６０ ２８８．５８５ カバー　ψ ガラス　■ ９．２７ ２２．１７ ５３．２２ １．３０ １２．８３８ １９．９０ ｆＢ＝１４．６０３ ｆ１＝３７．８８ ｆ、＝−９，７７ ｆ、＝−３６，０３ ｆ４＝２１．９６ ｆ　、　＝　２４．５７ ４．７１ ２．１４ ９．８０ １．６２２９９ １．５１６３３ ５８．２ ６４．１ ｂ　　　　　　　　ｃ １９．３５　　　　１．３０ ５．０７５　　　４．０３７ １．６７　　　　０．３８ ＳＤ＝７９．７２ ψｓｒ／ψ、＝Ｏ，ｔＳ ＩＲ，、／Ｒ，１１＝０．９２５ シｓ−ｚ　　＝５３．９ シｓ−ｚ　　＝２５．４ ｆ詩／ｆ工＝０．２４ ｆ、ｌ・Ｆｌ・Ｚ／ｆｒ＝２．２ １ｆ轢／ｆ、Ｉ＝０．２６３ （発明の効果） この発明のズームレンズは、各実施例及び図面に見られ
るように、レンズ枚数が少ないにもががわらず各収差と
も良好に補正されており、しかもコンパクトで大口径の
ズームレンズを得ることが出来たものである。

尚この発明のズームレンズにおいてフォーカシングを行
う場合は、結像面に配置した合焦素子か、第１レンズ群
、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群のいずれ
かの群の全体もしくは一部を移動する事によって行うも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図、゛第２図、第３図は、それぞれこの発明のズー
ムレンズの実施例１．実施例２．実施例３の各断面図、
第４図、第５図、第６図は実施例１の、第７図、第８図
、第９図は実施例２の、第１０図、第１１図、第１２図
は実施例３のそれぞれ広角端、中間部、望遠端における
諸収差図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体側から順に、固定の正の第１レンズ群、ズーミング
   時に移動する変倍機能を有する負の第２レンズ群、ズー
   ミング時に第２レンズ群と連動して移動し像面位置を補
   正する機能を持つ負の第３レンズ群、第レンズ３群から
   出射する発散光をほぼアフォーカルにするための固定の
   正の第４レンズ群、結像のための固定の正の第５レンズ
   群から成る５群構成のズームレンズであって、上記第５
   群は、物体側から正レンズとその像側に空気間隔をおい
   て配した負のメニスカスレンズの２枚から成る前群と、
   １つの負レンズと２つの正レンズを有する後群から構成
   され、次の条件を満足するズームレンズ ｜Ｒ＿１＿−＿２／Ｒ＿１＿−＿１｜≦１（但し、Ｒ＿
   １＿−＿２＜０） 但し、 Ｒ＿１＿−＿１：第５レンズ群の前群の正レンズの物体
   側面の曲率半径 Ｒ＿１＿−＿２：第５レンズ群の前群の正レンズの像側
   面の曲率半径