JPH04127112A - 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） 本発明はズームレンズ、特に高変倍比ながらコンパクト
で、ビデオカメラ等に好適なズームレンズに関する。

（従来技術） 従来から、ビデオカメラ等に用いられるズームレンズと
して、物体側から順にそれぞれ正、負、負、正の屈折力
を有する４レンズ成分から構成され、第１レンズ成分は
変倍に際しても固定されたままであり、第２レンズ成分
を移動することによって変倍を行い、第３レンズ成分を
移動することによって変倍に伴う像面の位置変化を補正
し、変倍に際して固定のままである第４レンズ成分によ
って像面上に結像を行うズームレンズは良く知られてい
る。しかし小型のビデオカメラ用で、口径Ｆ１．４程度
、変倍比８倍程度までのズームレンズの多くは、補正レ
ンズ成分である第３レンズ成分が負レンズ−枚もしくは
それに準じた簡素な構成であり、変倍に伴う収差変動、
特に球面収差、軸上の色収差の変動を十分に抑えようと
すると変倍系が大きくなりがちになるという欠点があっ
た。

また、第３レンズ成分を移動することによってフォーカ
シングを行う場合、第３レンズ成分が上記の様な単純な
構成では、特に移動量の大きな望遠端でフォーカシング
による収差変化、とくに球面収差や細土色収差の変化が
大きいという欠点ガあった。

また、第１レンズ成分もしくは第４レンズ成分を移動す
ることによってフォーカシングを行うものも多いが、い
ずれも独立なまたは異なった移動経路を有する可動レン
ズ成分が３成分となり、鏡枠構造が複雑であった。

一方、物体側から順にそれぞれ正、負、正、正の屈折力
を有する４レンズ成分から構成され、変倍中第１レンズ
成分と第３レンズ成分とを固定し第２レンズ成分を一方
向に移動させて変倍を行ない、第４レンズ成分を前後に
移動させることによって変倍に伴う焦点位置の変動の補
正を行うものが知られている（例えば特開昭６２−２４
２１３号公報、特開昭６３−１２３００９号公報参照）
この方式のズームレンズは、第３レンズ成分が変倍時に
移動しないため第１レンズ成分と絞りの距離を短くする
ことが可能で、前記の形式のズームレンズに比べて前玉
径を小さくすることができる。

しかし６倍程度の高変倍比を達成しようとすると、変倍
に伴う像面位置の補正のための第４レンズ成分の移動量
が大きくなり、第２レンズ成分の移動に対する第４レン
ズ成分の移動変化率が特に中間焦点距離から望遠端にか
けて急峻となり、ズームカムによって第４レンズ成分を
移動する場合、その製作誤差等によって変倍時の焦点ず
れが起りやすく、ステッピングモーターなどを用いる場
合には変倍による追随性が悪くなるなど、変倍に伴う焦
点位置誤差変動が起こりやすいという欠点があった・ 更に特開昭５５−１６１２０７号公報中の実施例３に見
られる様に、物体側から顯に正、負、正、正の各屈折力
を有する４レンズ成分から構成され、変倍中第３レンズ
成分と第４レンズ成分とを固定し、第２レンズ成分を一
方向に移動させて変倍を行ない、第１レンズ成分を前後
に移動させることによって変倍に伴う焦点位置の変動の
補正番行なうものが知られている。この方式のズームレ
ンズは、第１レンズ成分を物体側に繰り出すことによっ
てフォーカシングを行なう場合、可動レンズ成分が２成
分となり、鏡枠構造が簡素になるが、６倍程度以上の高
変倍比を得ようとすると中間焦点距離で第１レンズ成分
が物体側へ大きく移動するため、前記の形式のズームレ
ンズに比べて前玉径が大きくなりがちであった。

（この発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は
、ビデオカメラ等に好適で、６倍程度以上の高変倍比で
ありながら、簡素な構成でしかも変倍に伴う焦点位置誤
差変動が起こりにくく、また変倍やフォーカシングに伴
う結像性能劣化の起こりにくいコンパクトなズームレン
ズを提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明のズームレンズの基本的な構成は、物体側から順
に正の屈折力を有する第１レンズ成分、負の屈折力を有
し、変倍のため前後に移動する第２レンズ成分、負の屈
折力を有する第３レンズ成分、正の屈折力を有する第４
レンズ成分、正の屈折力を有する第５レンズ成分からな
り、第１レンズ成分、第３レンズ成分および第５レンズ
成分の一部もしくは全部を一体として補正レンズ群を構
成し、変倍もしくは物体距離の変化に伴う焦点位置の移
動を補正したことを特徴とする。

変倍は、第２レンズ成分が広角側から望遠側にかけて物
体側から像側に移動することによって行なわれる。

本発明は、上記のように第５レンズ成分全体が第１レン
ズ成分、第３レンズ成分と連動してコンペンセーターの
役割を有する場合のみならず、第５レンズ成分の一部だ
けが第３レンズ成分と連動して変倍に伴う像面位置の変
化を補正する場合も含んでいる。以下において第５レン
ズ成分中補正のために移動する部分群を補正部分群と呼
ぶ。

従って、第５レンズ成分全体が移動する場合には、補正
部分群は第５レンズ成分に一致する。

本発明のズームレンズは、具体的には、第１しンズ成分
は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レ
ンズを含み、第２レンズ成分は、少なくとも２枚の負レ
ンズと少なくとも１枚の正レンズからなり、第３レンズ
成分は、少なくとも１枚の負レンズからなり、第４レン
ズ成分は少なくとも１枚の正レンズからなり、第５レン
ズ成分中の補正部分群は、少なくとも１枚の正レンズと
少なくとも１枚の負レンズを含み、以下の各条件を満足
することが望ましい。

０．２＜Ｉｆ２１Ｆｗ／ｆｗＺ）＜０．４　　　　　　
　　　　（１）２．０＜ｆｓ’　／　ｆｗ＜　３．０　
　　　　　　　　　（２）但し、ｆｉは第２レンズ成分
の合成焦点距離。

ｆ♂は第５レンズ成分の補正部分群の合成焦点距離、ｆ
ｗは全系の広角端の焦点距離、Ｆｗ　　は広角端のＦナ
ンバー、Ｚは変倍比である。

本発明のズームレンズは、更に具体的には、第１レンズ
成分は、物体側から順に、負のメニスカスレンズと両凸
レンズからなる正ダブレット、及び物体側に凸面を向け
た正のメニスカスレンズとから構成され、第２レンズ成
分は、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レン
ズ、及び両凹レンズと正レンズからなる負のダブレット
とから構成され、第３レンズ成分は、１枚の負レンズか
らなり、以下の各条件を満足することが望ましい。

ｎ２−　　＞　　１　、６　　　　　　　　　（３）シ
ュー−１２，＞２０　　　　　　　　　（４）但し。

ｎ２−＠第２レンズ成分中の負レンズの屈折率の平均値 シ２＋：第２レンズ成分中の正レンズのアツベ数 ｖ２−：第２レンズ成分中の負レンズのアツベ数の平均
値 である。

（作用） 本発明のズームレンズの基本的な構成中、変倍に伴い第
３レンズ成分に１＝１に連動して第１レンズ成分及び第
５レンズ成分が一体として移動することは、簡素な構成
で高変倍ズームレンズを設計する上で以下の点できわめ
て有利な条件となる。

すなわち、コンペンセーターとして変倍時の移動を補正
する第３レンズ成分の機能の一部を第１レンズ成分及び
第５レンズ成分に分担させることによって、第３レンズ
成分の移動量を減らすことができる。その結果、変倍に
伴う収差変動、特に球面収差、軸上の色収差の変動を緩
和できる。

また第５レンズ成分の補正部分群の中間焦点距離から望
遠側にかけての移動量を減らすことができるため、該補
正部分群に関するズームカム等の製作誤差やクリアラン
スによる焦点位置のずれを緩和できる。

更に、上記の様に連動する第１レンズ成分と第３レンズ
成分と第５レンズ成分の補正部分群とによってフォーカ
シングを行うようにすれば、他のレンズ成分等によって
フォーカシングを行う場合に比べて独立な可動成分が少
なくなり、鏡枠の機構が簡素になる上に、第１レンズ成
分、第３レンズ成分および第５レンズ成分を独立に移動
する場合に比ベフォーカシングのための移動量が少なく
なり、フォーカシングによる収差変動も小さくできる。

また、第１レンズ成分を移動する場合に比べて前玉有効
径も小さくできる。

正の屈折力を有する第１レンズ成分及び第５レンズ成分
中の変倍に伴い移動する補正部分群に。

それぞれ少なくとも１枚の負レンズ、負の屈折力を有す
る第２レンズ成分に少なくとも１枚の正レンズが含まれ
ているのは、変倍の全領域において軸上の色収差および
倍率の色収差の補正を十分に行う為である。

第２レンズ成分に少なくとも２枚の負レンズが含まれて
いるのは、第２レンズ成分に屈折力を十分に持たせ、変
倍のための移動量を小さくし、前玉径をコンパクトにす
るためである。

条件（１）は第２レンズ成分の焦点距離の適正値に関し
、上限を越えて焦点距離の絶対値が大きくなると、収差
補正上は有利であるが第１レンズ成分から第３レンズ成
分までの長さが増大し、コンパクトなレンズ系を得るこ
とが出来ない。下限を越えると前述の様な簡素なレンズ
構成では、変倍に伴う収差変動、特に歪曲収差、コマ収
差の変動が補正不可能となり、広角端での負の歪曲取去
が過大となる。

条件（２）は第５レンズ成分中の補正部分群Ｃ焦点距離
に関し、下限を越えると、第５レンズ成分の前方から撮
像面までの長さは短くなる傾向となり、全長の短縮化に
は有利であるが、第５し〉ズ成分全体の画角が大きくな
り１画面隅に入射する光束が第１レンズ成分を通過する
高さが高くなり、前玉径の増大につながる。上限を越え
て焦７壱距離が長くなると、レンズ系の全長が長くなる
だけでなく、所定の口径を得るため、第５レンズ成分中
のレンズ径が大きくなる。

本発明のズームレンズの具体的な構成中、第１レンズ成
分が、物体側から順に、負のメニスカスレンズと両凸レ
ンズからなる正のダブレット、及び物体側に凸面を向け
た正のメニスカスレンズとから構成されているのは、主
として中間焦点距離から望遠端にわたる球面収差および
コマ収差の変動を抑える為である。像側にある正のメニ
スカスレンズは軸上光束に対してほぼアブラナチックに
構成されており、強い負の屈折力を有する第２レンズ成
分で発生する負の歪曲収差を補正する効果をも有する。

第２レンズ成分は、物体側から順に、像側に強い凹面を
向けた負レンズ、及び両凹レンズと正レンズからなる負
のダブレットとから構成されているが、これによって主
点位置を物体側に寄せ、厚肉化による全系の大型化を抑
えつつ、変倍に伴う収差変動、特に歪曲収差や非点収差
の変動を少なくできる。

本発明のズームレンズは、通常の４成分構成のズームレ
ンズに比べて変倍に伴う第３レンズ成分の移動量の絶対
値が一般に小さい為、第３レンズ成分が１枚の負レンズ
のみの構成であっても、色収差や球面収差などの収差変
動への寄与を小さくできる。

条件（３）は第２レンズ成分を構成する負レンズの屈折
率に関し、この条件を外れると上述の構成によっては広
角端の負の歪曲収差が補正困難となる。

条件（４）は第２レンズ成分を構成する負レンズと正レ
ンズのアツベ数の差に関し、条件を外れると変倍時の色
収差の変動、特に倍率の色収差の変動が大きくなり、広
角端では像高の大きい方向に、望遠側では像高の小さい
方向に短波長の結像点がシフトしすぎる傾向となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を示す。

第１実施例には、第５レンズ成分中の補正部分群に正負
それぞれ１枚のプラスチックレンズが用いられており、
このレンズには車印が付しである５プラスチツクレンズ
には一般に、環境温度の変化による屈折率の変化がある
が、本発明の実施例では、各プラスチックレンズの屈折
力を最適に組合せることによって、屈折率の変化に伴う
焦点位置の変動を抑えている。これらのプラススナック
レンズ材料としては、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭ
ＭＡ　（ポリメチルメタクリレート）等が用いられる。

これらの材料は温度に対して路線形に屈折力が変化する
。以下にデータを示す。

ＰＣＰＭＭＡ 基準屈折率（２０℃）　　１．５８３　　１．４９２屈
折率　（５０℃）　　１．５７８８　　１．４８８４実
施例における非球面係数の定数は次の通りである。

ｃｈ” Ｘ＝　−１，ｔ−、、、、＋Ａ、ｈ’＋Ａ、ｈ”＋Ａ、
ｈ’十　　・・・但し、 Ｘ：非球面の頂点を原点とし、光軸に沿って物体側から
像側に向かう座標 ｈ：非球面の頂点を原点とし、光軸に垂直な座標 Ｃ：非球面の近軸曲率 を表す。

なお、表中の各記号は、Ｒは各屈折面の曲率半径、Ｄは
屈折面間隔、Ｎはレンズ材料の屈折率、ヤは同じくアツ
ベ数、ｆはレンズ全系の焦点距離。

２ωは画角、ＦはＦナンバー、Ｙは最大像高を示す。

実施例１ ｆ　＝７．２１〜４５．２１ Ｆ＝１．４４〜１．７８ ２ω＝４７．７’ 〜７．５’ Ｙ＝３．０３ 嵐 面間隔 ＡＢ ７．２１　０．８０　１８゜７０ ２０．２４　１２．６９　　６．８１ ４５．２１　１８．０３　　１．４７ 非球面係数 Ｋ　　＝−０，２８８５１ １，７９ ０，４３ ７，４０ ６，５１ ７，８７ ６，４３ ７，３２ ５，９６ Ａエ　＝ ０．１７３２７Ｘ　１０−’ Ｐ工＝ ４．０ Ａ、＝　−０，９８７５４Ｘ１０−’ Ｐ２＝ ６．０ Ａ、＝ ０．２３４７７Ｘ　１０−’ Ｐ、＝ ８．０ 物体距離１．０ｍでのフォーカス繰り出し量ｆ＝７．２
１　　では　０．０３　　前方ｆ＝２０．２４　　では
　０．１９　　前方ｆ　＝４５．２１　　では　０．６
０　　前方その他の諸値 ｆｚｌＦｗ／　（ｆｗＺ）＝０．４７６　　ｆ♂／ｆｗ
＝２．２７５実施例２ ｆ＝７．５６〜４４．０４　　　Ｆ＝２．００〜２．７
０２ω＝４６．００＠　〜７，６６’ Ｙ＝３．０３ 勤 ０Ｊ １０９．４４１ 面間隔 ７．５６ １７．１５ ４４．０４ ７．７９ １２．８０ １３．７８ ６．５９ １．５８ １．２０ １．９９ ０．７５ ４．５０ ３．７１ ４．９５ ７．００ ７．７９ ６．５５ 物体距離１．０ｍでのフォーカス繰り出し量ｆ＝７．５
６　　では　０．０２　　前方ｆ：１７．１５　　では
　０．１１　　前方ｆ　＝４４．０４　　では　０．６
０　　前方その他の諸値 ｆｚｌＦｗ／（ｆｗＺ）＝０．２９２　　　ｆ５”／ｆ
ｗ＝２．６８１（発明の効果） 本発明のズームレンズは、第３レンズ成分と第３レンズ
成分および第５レンズ成分の一部もしくは全部を一体と
して移動させることにより、各実施例及びその収差図か
らも明らかなように、小さいＦナンバーと６倍程度の高
変倍比を有しながら、簡素なレンズ構成で、全変倍域に
わたりバランスの取れた収差補正がなされ、コンパクト
でしかもズーミングによる収差変動が小さいズームレン
ズを実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のズームレンズの基本構成を示す光学
配置図、第２図、第３図はそれぞれ本発明のズームレン
ズの第１実施例および第２実施例の断面図、第４図、第
５図はそれぞれ第１実施例および第２実施例の物体距離
無限遠での収差曲線図、第６図、第７図はそれぞれ第１
実施例および第２実施例の物体距１１ｉ１　ｍでの収差
曲線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ成分
   、負の屈折力を有し変倍のため前後に移動する第２レン
   ズ成分、負の屈折力を有する第３レンズ成分、正の屈折
   力を有する第４レンズ成分正の屈折力を有する第５レン
   ズ成分からなり、第１レンズ成分、第３レンズ成分およ
   び第５レンズ成分の一部もしくは全部を一体として補正
   レンズ群を構成し、該補正レンズ群によって変倍に伴う
   焦点位置の移動を補正することを特徴とするズームレン
   ズ ２　第１レンズ成分、第３レンズ成分及び第５レンズ成
   分の一部または全部によって構成される補正レンズ群に
   よってフォーカシングを行なうことを特徴とするズーム
   レンズ