JPH0255308A - 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 本発明はビデオカメラに用いられるズーム比が８倍の高
倍率・高性能なズームレンズに関するものである。

従来の技術 最近のビデオカメラは操作性１機動性とともに高画質が
要望され、それに答えて撮像デバイスも１．２７＋＋ｍ
（１／２インチ）の小型で、かつ高解像度のものが主流
になりつつある。また、それにともない大口径比・小型
軽量でかつ高倍率・高性能ズームレンズが強く要望され
ている。さらに、コスト低減の要望も強く、高性能を維
持しつつ、構成枚数の削減をはかったズームレンズの実
現が強くせまられている。Ｆナンバーが約１．４、ズー
ム比が約８程度の従来のズームレンズは１３枚以上のレ
ンズで構成されている。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のビデオカメ
ラ用ズームレンズの一例について説明する。（例えば、
出願番号　昭６２−２９６５０１）第２図は従来のビデ
オカメラ用ズームレンズの構成図を示すものである。第
２図において、１１はフォーカス部としての第１群、１
２は変倍部としての第２群、１３はコンペンセータ部と
しての第３群、１４はリレ一部としての第４群である。

以上のように構成されたビデオカメラ用ズームレンズに
ついて、以下その動作の説明をする。

まず、第１群１１は光軸上を移動することにより、物体
位置によるピント位置のずれを調整するフォーカス作用
を有する。第２群１２は倍率を変え、全系焦点距離を変
化させるために光軸上を移動する。第３群１３は第２群
１２の移動によって変動する像面を基準面から一定の位
置に保つコンペンセータ作用を有し、第２群１２と一定
の関係を保って光軸上を移動する。第４群１４は第１゜
第２．第３群によって形成される像面を所望の位置に移
す作用を有する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成のズームレンズでは、フ
ォーカス調整のために、レンズ外径が大きく、かつ重量
の大きい第１群１１を動かさねばならないという問題点
を有していた。また、第１群１１の移動により全系焦点
距離の変化、すなわち画角の変化が生じ、合焦過程で像
の変動が起るという問題点を存していた。さらに、ズー
ムレンズ系をコンパクトにするために、第３群１３に負
の屈折力を持たせる必要があり、収差補正に対する第４
群１４の負担が非常に大きくなり、少ない構成枚数で高
性能を実現することが困難であるという問題点を存して
いた。

本発明は新しいレンズタイプを採用することにより、こ
れらの問題点を解決したズームレンズを提供するもので
ある。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のズームレンズは、
物体側より順に、正の屈折力を持ち結像作用を有する第
１群と、負の屈折力を持ち光軸」二を移動することによ
り変倍作用を有する第２群と、正の屈折力を有する第３
群と、正の屈折力を有しフォーカス調整を行う第４群か
ら構成され、かつ各群が収差性能上好ましいレンズタイ
プと面形状からなるものである。

さらに、下記の諸条件を満足する構成において、特に収
差性能が優れ、かつコンパクトなズームレンズが少ない
構成枚数で実現される。

（１１４，０＜　ｆ　、　／ｆＷ　＜７．０（２）　　
１．０＜ｌ　ｆ２１／ｆＷ＜１．６（３）３．０＜ｒ３
／ｒｖ＜６゜０ （４）　　２．０＜ｆＷ／ｆＷ＜４．０（５）　　０．
３＜ａ、／ｆ４＜１．０（６）　　０．６＜　ｌ　ｒ、
ｌ／ｆ３＜２．０（７）０．６＜ｒｎ／ｆ８＜２．０ （８）　　０．３＜　ｌ　ｒ、　　Ｉ／ｆ３＜０．７（
９）　　０．５＜ｒ３／ｆＷ　＜１．００ｆｆ）　　０
．６＜ｒｌｌ／ｆ４＜１．８作用 本発明は上記した構成によって、従来の問題点を解決し
ている。すなわち、像面に近い、従ってレンズ外径が小
さく軽いレンズ群をフォーカス調整に用いている。また
、第３群に正の屈折力を持たせることにより、第４群の
収差補正の負担を軽減し、少ない構成枚数で高倍率・高
性能を実現している。さらに、第３群の正屈折力を適切
に選ぶことにより、第１．第２．第３群の合成屈折力を
小さくし、第４群の移動による合焦過程で生じる像の変
動を実用上問題にならない程度まで小さくしている。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明のズームレンズの一実施例の構成図を
示すものである。第１図において、１は第１群、２は第
２群、３は第３群、４は第４群、５は水晶フィルタ２や
撮像デバイスのフェイスプレート等に相当する等価的な
ガラス板である。

ズームレンズをコンパクトに構成するには各群の屈折力
を強くすることが必要である。上記条件（１）１条件（
２）５条件（３）１条件（４）は各群の屈折力を規定す
る条件式であり、コンパクトさを実現する強い屈折力を
与えるが、各群のレンズタイプ、面形状等を最適に設定
することにより良好な収差性能を満足する範囲である。

特に、第１群ｌに最適なレンズタイプは、物体側より順
に接合レンズと正の屈折力のメニスカスレンズであり、
第２群２に最適なレンズタイプは、負の屈折力のメニス
カスレンズと接合レンズである。次に各条件についてよ
り詳しく説明する。

条件（］）は第１群１の屈折力に関する条件である。

下限を越えると第１群１の屈折力が大きくなり過ぎるた
め、長焦点側の球面収差の補正が困難になる。上限を越
えるとレンズ長が大きくなり、コンパクトなズームレン
ズが実現できない。

条件（２）は第２群２の屈折力に関する条件である。

下限から外れる時には、コンパクトにできるが、全系の
ベンツバール和が大きく負になり、硝材の選択のみでは
像面湾曲の補正ができない、上限を越えると収差補正は
容易であるが変倍系が長くなり全系のコンパクト化が達
成できない。

条件（３）は第３群３の屈折力に関する条件である。

下限を越えると第３群３の屈折力が大きくなり過ぎるた
め、短焦点側の球面収差の補正が困難となる。上限を越
えると第１群、第２群、第３群の合成系が発散系となる
ため、その後に位置する第４群４のレンズ外径を小さく
することができない。

また、条件（３）の上限・下限の範囲を外れると、合焦
過程での第４群４の移動による画角の変化が太き（なる
ため、像の変動を小さくすることができない。

条件（４）は第４群４の屈折力に関する条件である。

下限から外れる時には、画面包括範囲が狭くなり、所望
の範囲を得るには第１群１のレンズ径を太きくする必要
があり、小型・軽量化が実現できない。

上限を越えると収差補正は容易であるが、近距離撮影時
での第４群４の移動量が大きくなり、全系のコンパクト
化が達成できないばかりではなく、近距離撮影時と遠距
離撮影時の軸外収差のアンバランスの補正が困難となる
。

条件、（５）は第３群３と第４群４との空気間隔に関す
る条件である。下限を越えると軸外光線高が小さくなり
、硝材の選択のみでは倍率色収差の補正が困難となる。

また、近距離撮影時の第４群４の移動量に制約が生し、
充分な描影至近距離が実現できない。上限を越える。と
全系のコンパクト化が難しい。また、画面周辺での充分
な光量を確保する時、第４群４のレンズ外径を小さくす
ることができない。

条件（６）９条件（７）１条件（８）は第３群３を構成
するレンズの曲率半径に関するものである。条件（６）
。

条件（７）の下限を越えると、これらの面への軸外光線
の入射角が大きくなり、軸外コマ収差の補正が困難とな
る０条件（６）１条件（７）の上限を外れる時には、球
面収差が補正不足となり、逆に条件（８）の下限を越え
ると、球面収差が補正過剰となる。条件（８）の下限を
外れる時には、主光線より下の軸外光線に対するコマ収
差の補正が困難となる。

条件（９）３条件００）は第４群４を構成するレンズの
曲率半径に関する条件式である。条件（９）１条件００
）の下限を外れると、これらの面へ入射角が大きくなり
、主光線より上側の軸外光線に対するコマ収差の補正が
困難となる。また、条件（９）の下限を越えると、ｇ線
の球面収差が補正過剰となる。条件（９）の上限を越え
ると、実用上使用可能な硝Ｈの範囲内では軸上、および
倍率色収差の補正ができない。条件００）の上限を越え
ると、球面収差の補正が困難となる。

これらの条件を満たす一実施例を以下に示す。

表中ｒ１．「　・・・は物体側から順に数えたしンズの
各面の曲率半径、ｄ、、ｄ２　・・・はレンズ面間の肉
厚または空気間隔、ｎ１＝１２　・・は各レンズのｄ線
に対する屈折率、シ１．シ２　・・・はｄ線に対Ｖるア
ンへ数である。ｆは全系の焦点距離、Ｆ／ＮｏはＦナン
バーである。

（実施例１） ｒ＝８．６７１〜（ｉ６．２８７ Ｆ／Ｎ０＝１．４４〜２．０６ ｒ　、　＝　５８．９４３　ｄ　、　＝１．４０　ｎ　
、　Ｊ、８０５１８　ｖ　、　＝２５．５ｒ２−３２．
６９１　ｄ２−８．３０１２−１．５８９１３　ｖ２＝
６１．２ｒ　３＊−１４３，７５１ｄ　、・０，２０ｒ
　ｔ　・２９．０４９　ｄ　ａ　□２．９Ｏｎ３□１．
５８９１３１／３　＝６１．２ｒ、　＊　４６−３９１
　ｄ５　　（可変）ｒ６−３７．８２０　ｄ６＝０．９
０　ｎ、　＝１．５８９１３　ｖ、　＝６１．２ｒ　　
−１０，３９２ｄ、　＝５．５８フ ｒ　ｏ　譚−１４，８５９（１Ｂ　＝０．９０．ｎ　ｓ
　□１．６６６７２　　ｖ　ｓ　＝４８．４ｒ、　−１
２，７８２ｄ、＝３．４０　ｎ６＝１．８０５１８　ｖ
６−２５．５ｒ　ｌ、！１９３゜７６７　ｄ　ａ　　（
可変）ｒ　、、　＝２７５．１４２　ｄ　＋＋　−２，
００ｎ　７＝　１．ｔｌ＋７７９０シフ＝５５．５ｒ　
、−５５，０１５ｄ　、　＝０．２０ｒ、−５３，２４
３ｄｕ−２，１０ｎ８＝１．６７７９０　　ｖ。＝５５
．５ｒ　　−−１４４，２５０ｄ　１４−１．４０鋪 ｒｌＳ−２３，１３ｔ３　ｄ、−１，０Ｏｎ、＝１．８
０５１８　ｖ、＝２５．５ｒ　、　！　−３１，３７２
ｄ　、　　（可変）ｒ　ｎ　−８１，７６５ｄ　１７４
．０Ｏｎ　＋ｏ　＝１．８０５１８　シｌ１−２５．５
ｒｌｌ＝　１７．１５２　ｄ、　−５，０Ｏｎ、、　−
１，６７７９０ｙ、、　＝５５．５ｒ　、９＝−４０，
６２６ｄ　１９５０．２０ｒ　ｎ　□　２６−０（ｉｏ
　ｄ　ａ　、２．ｓｏ　ｎ　１２＝１−７１３００　　
ｖ　Ｉ！−５３，９「□・ＩＯ２，０２５ｄ、　　（可
変）ｒ、＝　　　（Ｘ）　　　ｄｔ１＝８．０Ｏｒａ　
−■ 次に、ズーミングにより可変な空気間隔の一例を示す。

無限遠物点のとき： ｒ　　　　ｄ５　　　　ｄｌ、　　　ｄ。

広角　　　８．Ｇ７１　　１．００００　２９．１６２
７　１７．５０５０標を七３１．８，１７　２１．２０
００　　８．９Ｇ２７　１３．９８８５望遠　　６Ｇ、
２）３７　２１＋、５０００　　１．６６２７　１７．
４９４８レンズ先端ｒ、面より測って２ｍの物点のとき
二ｆ　　　　ｄ５　　　　ｄ、　　　ｄお広角　　　８
．６７０　　１．００００　２９．１６２７　１７．４
６７６Ｂ！？１！　　　３６．１２７　２２．６０００
　　　？、５６２７　１３．４４４９望遠　　６５．６
９８　２８．５０００　　１．６６２７　１５．５１６
５レンズ先端ｒ１面より測って０．６　ｍの物点のとき
： ｆ　　　　　ｄ５　　　　ｄゎ　　　　ｄ５広角　　８
．６６６　　　！、００００　２９．１６２７　１７．
３８４６標準　　５１．６３６　２６．３０００　　３
．８６２７　１１．８１１０望遠　　６４．６９７　２
Ｂ、５０００　　１．６（ｉ２７　１２．０７７３ｆＷ
　／ｆＷ　＝６．０９　　　　１　ｒ２１／ｆＷ　＝１
．３２ｒ９／ｒｖ−４，９ＯｆＷ　／ｌ、　＝２．７５
ｄｉ　／　ｒ　ｔ　−０，５９〜０．７３　　ｌ　ｒｎ
　　ｌ　／　ｆ　ａ　−１，３０ｒｌ、／ｒｌ　＝１＝
２５　　　　１　ｒ、　　ｌ／ｒ３＝ｏ、ｓ４ｒ、　／
　ｒ　、　＝０．７２　　　　　　　ｒ、　／　ｆ　４
　＝１．０９ここで、標〈１ζ位置は各物点位置におい
て、第４群４が第３群３に最も接近するズーム位置であ
る。

（実施例２） ｆ−８，６７５〜６５．１３５ Ｆ／Ｎ０＝１．４４〜１．８４ ｒ　、　＝　５６．１２９　ｄ　、　＝１．５０　ｎ　
１　＝１．８０５１８　ｖ　、　＝２５．５ｒ２　＝　
３１．０２１　ｄ２＝８．３０１２　＝１．５８９１３
１７２　＝６１．２ｒ　　−−１３０，１４５ｄ３＝０
．２０ｒ、　−２６，４５９ｄ、　＝３．２Ｏｎ、　−
１，５８９１３ｙ３＝６１．２ｒ、　−４１，７０２ｄ
、　　（可変）ｒ、　＝　６１．４８１　６６＝０．９
０　ｎ、　＝１．５８９１３　　ｖ、　＝６１．２ｒ　
、　＝　１０．５７９　　ｄ　７＝５．４５ｒ　ａ　＝
−１５，２８１ｄ　ａ　Ｊ、９０　　ｎ　ｓ　□１−６
７００３　　νｓ　＝４７．２ｔｏ　＝　１３．２６５
　　ｄ９□３．７０　　ｎ６．ｔ、ｅｏｓｔａ　　Ｉ／
６　＝２５．５ｒ　、−８５４，２０８ｄ　、（可変）
ｒ、、　−ｃｏ　　　ｄ、、　＝２．５０　ｎ７＝１．
６７７９０　　シフ＝５５．５ｒ　ｌ！＝−５０，０６
８ｄ　ｕ　＝０．２０ｒ　、、　＝　４９．３５４６　
、、　＝２．５０　ｎ８＝１．６７７９０　　ｖ　。＝
５５．５ｒ　　−−１２８，９６４ｄ　、　＝１．５２
舖　− ｒ５＝−２２，５０６ｄＩＳ＝１．０Ｏｎ、　＝１．８
０５１８　ｖ、＝２５．５ｒ　、　＝−３１，２５７ｄ
　１６（可変）ｒ、　−８１，６４８ｄ、　＝１．０Ｏ
ｎ、　＝１．８０５１８　　ｖ、　＝２５．５ｒ　、　
−１６，７８０ｄ　、　＝５．０Ｏｎ、、　＝１．６７
７９０　ｖ、、　＝５５．５ｒ　　＝−３７，２１５ｄ
　、　＝０．２０ｒａ＝　２４．４０１　ｄ！Ｉ＝２．
６Ｏｎ、！＝１．７１３００　ｙ、　＝５３．９ｒ　、
　＝１２５．３８５　ｄ　、　　（可変）ｊ、＝　　　
（Ｘ）　　　ｄ、＝８．ｏ。

ｒａ＝　　　ω 次に、ズーミングにより可変な空気間隔の一例を示す。

無限遠物点のとき： ｆ　　　ｄ５　　　ｄＩｌｌ　　　ｄお広角　　８．６
７６　　１．００００　２７．３６２７　　８．６２２
８標準　　２６．７６８　１７．８５００　１０．５１
２７　　６．１９８６望遠　　６６．１０９　２６．１
０００　　２．２６２７　１０．６２２３レンズ先端「
１面より測って２ｍの物点のとき：ｆ　　　　ｄ５　　
　　ｄゎ　　　ｄ。

広角　　　８．６７５　　１．００００　２７．３６２
７　　８．５８５４４！：！準　　２９．’Ｑ３　１９
．＋００　　９．２６２７　　５．８２００望遠　　６
５．１３５　２６．１０００　　２．２６２７　　８．
６６６ルンズ先端ｒ３面より測って０．６　ｍの物点の
とき： ｄ５　　　　ｄゎ　　　　ｄ６ １．００００　　２７．：Ｔ３２７　　８．５０２Ｂ２
２．２０００　　　６．１６２７　　４．７３８３２６
．１０００　　　２．２６２７　　５．４７８９ｒ２１
／ｒｖＩ＝１．３０ ｒ４／ｆＷ　−２，６３ ｒｌ！ｌ／ｆ３＝１．１５ ｒｌｓｌ／ｆＷ　−＝ｏ、ｓｔ 広角　　　８．６７２ 標準　　４０．７５２ 望遠　　６３．６０７ ｆ　、　／ｆＷ　−５，６５ ｆ３／ｆＷ　＝５．００ ｄ　、　／　ｒ　、　＝０．６０〜０．７３ｒ　、　／
　ｒ　、　＝１．１４ ｒ、　／ｆ　、　＝０．７４　　　　　　　　ｒ、　／
ｒ　、　−１，０７ここで、標準位置は各物点位置にお
いて、第４群４が第３群３に最も接近するズーム位置で
ある。

第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ１，第４図（ａ）、　
（ｂ）、　（Ｃ）、第５図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）
はおのおの実施例１の広角端、標準。

望遠端における収差性能を示す、同様に、第６図（ａ）
、　（ｂ）、　（Ｃ）、第７図（ａ）、　（ｂ）、　（
Ｃ）、第８図（ａ）、　（ｂ）。

（Ｃ）はおのおの実施例２の広角端、標準、望遠端にお
ける収差性能を示す、これらの図から、各実施例とも良
好な光学性能を有していることがわかる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のレンズ構成と
条件のもとで、Ｆナンバーが約１．４．ズーム比が約８
倍のコンパクトで性能のよい大口径・高倍率ビデオカメ
ラ用ズームレンズを１２枚という少ない構成枚数で実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるズームレンズの構成
図、第２図は従来のズームレンズの構成図、第３図、第
４図、第５図は本発明の実施例１の諸収差図、第６図、
第７図、第８図は実施例２の諸収差図である。 球面収差の図において実線はｄ線、−点鎖線はｇ線に対
する球面収差、非点収差の図において実線はサジクル像
面、点線はメリディオナル像面を示す。 １・・・・・・第１群、２・・・・・・第２群、３・・
・・・・第３群、４・・・・・・第４群、５・・・・・
・水晶フィルタ等。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 第 図 ｆ　＝　６５．６９７ ｐｌ、ａｃ ３６゜ −（＋２　６０　０２ 球面夕餐−） （ａ） −０，２０００２ 非点収差（１） （ｂ） −５００，０６，Ｑ ミ背は（騎） （Ｃ） 第６図 壬＝　８．６７５ Ｆｌ、４２ ２６２゜ Ｅ６．２ −０２　００　６．２ 球面収差（ｍｓ） （Ｃｔ） −０２６，Ｑ　　Ｏ，２ ９紡収差−） （ｂ） −ｓｏ　　ｏｏ　　　ｓ、。 歪冑収蚤（％） （Ｃ） 第 図 ｆ＝ａ、ｅｒ。 （Ｑｌ （ｂｌ （Ｃ） 第 図 子４６．１２Ｇ （（Ｚｌ （ｂ） 第 図 ｆ＝２ｑ、ｑｑ４ １４．４１ ７６′ ７６″ −０２０，６０，２ 未回収差（７ｎｆＲ） （（Ｚ） −０２０，００２ ヲＰ來収差（π町 （ｂ） 一５ｏ　　ｏ、ｏ　　　ｓ、。 ミＩＪ！収差（う４） （Ｃ） 第 図 ｆ　＝　６ｓ、　ｔｓ５ Ｆｌ、８５ ８６゜ ３６゜ −（１２ＱＯα２ 球面収登（ｍｍ） （ａ） −Ｑ２　０．ＯＱ２ １ＬＡ収差（ｍｍ） （ｂ） −ｓ、ｏ　　ｏ、ｏ　　５．。 歪冑叔差（悴） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を持つ第一群と、負
   の屈折力を持ち光軸上を移動することにより変倍作用を
   有する第２群と、正の屈折力を持ち集光作用を有する第
   ３群と、上記第２群の移動、および物体位置によって変
   動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上
   を移動する第４群からなるズームレンズであって、上記
   第３群と上記第４群が比較的大きな空気間隔を有するこ
   とを特徴とするズームレンズ。 （２）第１群は物体側より順に接合レンズおよび正屈折
   力のメニスカスレンズで構成され、第２群は負の屈折力
   のメニスカスレンズおよび接合レンズで構成され、第３
   群は２枚の正の屈折力の単レンズおよび負の屈折力の単
   レンズで構成され、第４群は接合レンズおよび正の屈折
   力の単レンズで構成されることを特徴とする請求項（１
   ）記載のズームレンズ。 （３）第３群の物体側より数えて第１番目のレンズは像
   側に凸面の向いた正の屈折力のレンズであり、第２番目
   のレンズは逆に物体側に凸面の向いた正の屈折力のレン
   ズであり、第３番目のレンズは両面とも曲率中心が物体
   側にある負の屈折力のメニスカスレンズであることを特
   徴とする請求項（２）記載のズームレンズ。 （４）第４群の接合レンズが物体側に凸面の向いた接合
   面を有し、正の屈折力の単レンズは物体側に凸面の向い
   たレンズであることを特徴とする請求項（２）記載のズ
   ームレンズ。 （５）下記の条件を満足することを特徴とする請求項（
   ２）記載のズームレンズ。 （１）４．０＜ｆ＿１／ｆ＿Ｗ＜７．０ （２）１．０＜｜ｆ＿２｜／ｆ＿Ｗ＜１．６ （３）３．０＜ｆ＿３／ｆ＿Ｗ＜６．０ （４）２．０＜ｆ＿４／ｆ＿Ｗ＜４．０ （５）０．３＜ｄ＿１＿６／ｆ＿４＜１．０ （６）０．６＜｜ｒ＿１＿２｜／ｆ＿３＜２．０ （７）０．６＜ｒ＿１＿３／ｆ＿８＜２．０ （８）０．３＜｜ｒ＿１＿５｜／ｆ＿３＜０．７ （９）０．５＜ｒ＿１＿８／ｆ＿４＜１．０ （１０）０．６＜ｒ＿２＿０／ｆ＿４＜１．８ただしｆ
   ＿Ｗは広角端の全系焦点距離、ｆ＿ｉ（ｉ＝１、２、３
   、４）は第ｉ群の焦点距離、ｄ＿１＿６は物体側より数
   えて第１６番目の空気空間、ｒ＿ｊ（ｊ＝１２、１３、
   １５、１８、２０）は第ｊ番目のレンズ面の曲率半径を
   示す。