JPH0413109A - コンパクトなズームレンズ - 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、特にビデオカメラ等に好適なコ
ンパクトで明るく、高変倍此のズームレンズに関する。

（従来技術） 従来より、ビデオカメラ等に用いられる明るく、高変倍
此のズームレンズとして、特開昭６２−２４２１３号公
報や特開昭６３−１２３００９号公報に見られる様に、
物体側から順に正、負、正、正の各屈折力を有する４レ
ンズ成分からから構成され、変倍中筒ルンズ成分と第３
レンズ成分とを固定のままとし、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。

（この発明が解決しようとする問題点）この方式のズー
ムレンズは変倍に伴う像面位置の補正のための第４レン
ズ成分の移動量が比較的大きく、レンズ系をコンパクト
にしようとして全系を縮小してゆくと、変倍に伴う収差
の変動を十分に補正できなくなるという欠点があった。

本発明の目的は、ビデオカメラ等に好適で、変倍比６倍
程度、Ｆナンバー１．４〜２．０程度で。

構成枚数が少なく、全長、前玉径共にコンパクトであり
ながら上記の欠点を含まない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は、基本的には、物体側から順に
、正の屈折力を有し、変倍時に固定のままである第ルン
ズ成分、負の屈折力を有し、変倍の為に前後に移動する
第２レンズ成分、正の屈折力を有し変倍時に固定のまま
である第３レンズ成分、正の屈折力を有し、変倍に伴う
焦点位置の移動を補正する第４レンズ成分、変倍時に固
定のままである第５レンズ成分から構成され、第５レン
ズ成分は、比較的弱い負の屈折力を有することを特徴と
する。

第２レンズ成分は広角側から望遠側に変倍するとき、物
体側から像側に移動する。

第４レンズ成分に入射する光束はほぼアフォーカルにな
っていることがのぞましい。

本発明のズームレンズにおいて、フォーカシングは第４
レンズ成分によることが望ましいが、第ルンズ成分ある
いは第３レンズ成分によってもよい。

本発明のズームレンズは具体的には、第ルンズ成分は少
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枚の正レンズからなり、第４レンズ成分は少
なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを
含み、第５レンズ成分は少なくとも１枚の負レンズから
なり、以下の条件を満足している。

０．２５＜ＩｆｉＦｗ／（ｆｗＺ）＜０．４　　　　　
（１）１．８＜　ｆ　、／　ｆ　ｗ＜２．５　　　　　
　　（２）但し、ｆｌは、第２レンズ成分の合成焦点距
離、ｆｗは全系の広角端の焦点距離、Ｆ−は広角端のＦ
ナンバー、２は変倍比である。

第４レンズ成分もしくは第５レンズ成分中に非球面を導
入することが望ましいが、そのうち少なくとも１面は、
その軸上曲率半径を曲率半径として持つ母球面に関し母
球面が凸の面に対しては、屈折面の中心から周辺に向か
って凸を向けた方向に変形量を有する非球面であり、母
球面が凹の面に対しては、屈折面の中心から周辺に向か
って凹を向けた方向に変形量を有する非球面であって、
物体側から順にｊ番目の非球面の有効半径位置での変型
量をΔ１としたとき、上記の方向を正の向きとして、 ０．００１＜ＦｗΣΔｔ／　ｆ　ｗ＜Ｏ’、０２　　’
　　（３）であることが望ましい６但しΣは第４レンズ
成分および第５レンズ成分中のすべての非球面について
の和である３ 本発明のズームレンズは、更に具体的には、第ルンズ成
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１組の正のダブレット、及び物体側に凸を
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枚の正レンズ
もしくは、１枚の正レンズと負のメニスカスレンズから
なる正のダブレットであり、第４レンズ成分は、少なく
とも、像側に強い面を向けた負レンズ、１枚の正レンズ
を物体側から順に含み、第５レンズ成分は、比較的弱い
屈折力を有する負の単レンズからなり、以下の各条件を
満足することが望ましい。

ｎ２−＞１．６　　　　　　　　　　　　（４）ヤ、−
一ν２．＞２Ｃ）　　　　　　　　　　（５）ｎ、・ｆ
丁＞１．８　　　　　　　　　（６）但し、 ｎ２−：第２レンズ成分中の負レンズの屈折率の平均値 ｖｚ−：第２レンズ成分中の負レンズのアツベ数の平均
値 ｖｚ＋：第２レンズ成分中の正レンズのアツベ数ｎ、：
第３レンズ成分中の正レンズの屈折率である。

第５レンズ成分は比較的弱い負の屈折力を有する上に、
他のレンズ成分と異なり、変倍に係わらず像面近傍に置
かれるため、温度、湿度等の環境変化による焦点位置変
動が少ないので、プラスチックレンズによって構成する
こともできる。

（作用） 本発明のズームレンズの基本的な構成中、最も像側に変
倍時に固定のままの第５レンズ成分を置くことは、変倍
比６倍径度の高変倍ズームレンズをコンパクトに構成す
る上できわめて効果的である。特に、第５レンズ成分の
屈折力を負とすることによって第４レンズ成分と第５レ
ンズ成分の合成系の望遠比を小さくできるので、第５レ
ンズ成分を置かない場合に比べてレンズ系の全長を短く
できる。また、ズーム系をコンパクトに構成しようとす
ると、第２レンズ成分で発生する負の歪曲収差が広角端
で補正が困難となりがちであるが。

負の屈折力の第５レンズ成分を置くことによってこのよ
うな効果を一部打ち消すことができるため。

従来に比べてズーム系の全長や前玉径を小さくできる。

第４レンズ成分に入射する光束をほぼアフォーカルにす
ることにより、変倍に伴う該成分の移動による収差変化
を少なくできる。また第４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う場合、フォーカシ
ングに伴う該成分の移動による収差変化を少なくできる
。

正の屈折力を有する第ルンズ成分及び第４レンズ成分に
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。正の屈折力を有する第３レンズ成分には必ずしも
負レンズが含まれてはいないが、第４レンズ成分の色補
正を過剰にバランスさせることによって、これを省略し
ても全系の色収差の補正をすることができる。

゛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シ、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、第ルンズ成分から第３レンズ成分
までの長さが増大し、コンパクトな系を得られない、下
限を越えると前述の様な簡素な構成では、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収差が過大となる。

条件（２）は、第４レンズ成分の焦点距離に関し、下限
を越えると、第４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４レンズ成分全体の画角が大きくなり、画面隅に
入射する光束が第一レンズ成分を通過する高さが高くな
り、前玉系の増大につながる。上限を越え焦点距離が長
くなると、レンズ系の全長が長くなるだけでなく、所定
の口径を得るための絞り径が大きくなる。

本発明のズームレンズの具体的な構成中、第ルンズ成分
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１組の正のダブレット、及び物体側に凸を向
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、像側に強い面を向
けた負レンズ、及び両凹レンズと負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。

第３レンズ成分は、１枚の正レンズで構成されるが、こ
れを正レンズと負のメニスカスレンズからなる正のダブ
レットとすることにより、変倍全域での軸上の色収差の
補正が容易になる。また口径比の大きい場合には、面数
が増えたことによる自由度を主として球面収差の補正に
充てることが可能となる。第３レンズ成分が１枚の正レ
ンズで構成される場合、このレンズの少なくとも１面に
非球面を用いることが球面収差の補正上有利である。

第４レンズ成分は、少なくとも、像側に強い面を向けた
負レンズ、少なくとも１枚の正レンズを物体側から順に
含んでいるが、負レンズの像側の強い凹面は第２レンズ
成分で発生する負の歪曲収差を補正する働きがある。

第４レンズ成分もしくは第５レンズ成分中の非球面のう
ち少なくとも１面を、その軸上曲率半径を曲率半径とし
て持つ母球面に関し、母球面が凸の面に対しては屈折面
の中心から周辺に向かって凸を向けた方向に変型量を有
する非球面であり、母球面が凹の面に対しては、屈折面
の中心から周辺に向かって凹を向けた方向に変型量を有
する非球面とすることは、ズーム系をコンパクトに構成
しようとする際、強い負の屈折力を有する第２レンズ成
分において発生する負の歪曲収差を十分に補正するうえ
で効果的である。

条件（３）は第４レンズ成分および第５レンズ成分中の
すべての非球面についての各レンズ面の有効径における
非球面変型量の和に関し、下限を超えると系全体をコン
パクトに構成しようとすると、広角端での負の歪曲収差
を補正することが困難となり、上限を超えると歪曲収差
の補正には有効であるが、変倍全域に渡って像面湾曲が
オーバーとなる。

条件（４）は第２レンズ成分を構成する負レンズの屈折
率番二関し、この条件をはずれると上述の構成の下では
広角端の負の歪曲収差が補正困難となる。

条件（５）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１条件をはずれると変倍時の
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
。

条件（６）は第３レンズ成分を構成する正レンズの屈折
率に関し、条件をはずれると、変倍全域にわたって球面
収差の補正が困難となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を挙げる。

実施例中にはプラスチックレンズが用いら九ているもの
があり、これらのレンズには＊印が付しである。プラス
チッ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１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。プラスチッ
クレンズ材料としては、ＰＣ（ポリカーボネート）およ
び、ＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリート）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で）　　１．５７８８　１．４８８４実施
例における非球面係数の定義は次の通りである。

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、シーは同じくア
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、ｆＢはバックフォーカスを示す。

実施例１ ｆ＝７．２０〜４０．９９　　　　Ｆ　：　１．６４〜
２．４０２ω＝５１．４’〜８，８４’　　　　ｆｓ＝
２．０ＲＤ　　　　　　Ｎ　　　　　　ｖイ 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、光軸に垂直な座第１１面 Ｋ　＝ Ａ４＝ Ａ、　＝ Ａ、　＝ Ａ１．＝ 第１８面 非球面係数 −１，９４４０４ −４，５７９０８Ｘ　１Ｏ−ｓ ８．９０１９４　Ｘ　１０−” −５，３９１２４ｘ　１０−″ １．２３２２２　Ｘ　１０−” 非球面係数　有効半径 有効半径４．７ ４．３ 第１１面　非球面係数　有効半径５．ＯＫ　　＝−１，
０７９９４ Ｋ　　＝ Ａ、　　＝ Ａ、　　＝ Ａ、　　＝ ＡＬｏ＝ 可変間隔 −３，１１１７４ｘ　１０ −７，８１７４４Ｘ　１０−’ ４．９５８３１　Ｘ　１０−’ −２，９１９２４ｘ　ｔｏ−” ２．９４８１６Ｘ　１０−” ｆ　　　　　　　ａ ７．２０　　　１．０ ２３．０４　　１１．２ ４０．９９　　１５．４ ｆ□＝２９．４０４ ｆ４＝１４．６５４ １６．４ ６．２ ２．０ ｆ２＝−７，９６Ｏ ｆ、＝−５２８，５２７ ｃ　　　　　　　　　ｄ ５．２４　　　　４．６７ ４．４５　　　　５，４６ ８．４２　　　　１．４９ ｆ３＝３０．１３８ 実施例２ ｆ　＝ｇ、ｇｏ〜４９．９８ ＝２．０〜２．６ ２ω＝５１．５４６〜８．８６″ ｆ、＝１．８０ シー Ａ４　＝ Ａ、　　＝ Ａ、　　＝ 八〇。＝ 第１８面 Ｋ　　＝ Ａ４＝ Ａ、　＝ Ａ、　＝ Ａ１゜＝ −４，４９３５４Ｘ１０−’ ９．１５９０６　ｘ　ｌｏ−” −５，３８９２４ｘ１０−’ １．２３２２２ｘＩＯ−” 非球面係数　有効半径６，０ −３．５８７２８　ｘ　１０ −５．３８１５０　Ｘ　１０−’ −１，５９５３５Ｘ　１０−７ −４．２９２３７　ｘ　１０−’ ３．５３９９６　Ｘ　１０−１ 可変間隔 ｆ　　　　　　　ａ ８．８０　　１．０３５４ ２６．９５　１１．３６０４ ４９．９８　１５．８０９９ ｆ１＝３０．０３１ ｆ、＝１７．１６６ １７．５０ ７．１７５ ２．７２５５ ｆ２＝−８，２５３ ｆ、＝−８１，９０８ ｃ　　　　　　　ｄ ８．５１５０　６．６２３６ ７．３７８７　７．７５９９ １１．９４２５　３．１９６１ ｆ、＝３２．＋８６ 実施例３ ｆ＝８．８０〜５０．００ Ｆ　　：　２．０〜２．６ ２ω＝５４．６６゜ 〜９．４０’ ｆＢ＝＝１．８Ｏ １９」 １１１１４．１１１ ２．００ １８］ −５０，７９１ １，５０ １，５１６３３ ６４，１ 第１１面 Ｋ　＝ Ａ、　＝ ＡＧ＝ Ａ、　＝ 八〇。＝ 第１８面 Ｋ　＝ Ａ、　＝ ＡＧ＝ Ａ、　＝ Ａ１゜＝ 可変間隔 ８．８０ ２７．０１ ５０．００ 非球面係数　有効半径 −２，１１９８２ −４，４９７７７ｘ　１Ｏ−ｓ ９．１４９４５　Ｘ　１０−＠ −５，３８９２６Ｘ　１０−９ １．２３２２２　Ｘ　１０−１０ 非球面係数　有効半径 １．３３９２２　Ｘ　１０ −４．１８５５１　Ｘ　１０−’ １．８１３９７　Ｘ　１０−７ −７．１５３９７　Ｘ　１０−ｇ ４．８３４２７　ｘ　１０−１１ ５．０ ５．０ １．０３５４ １１．３６０４ １５．８０９９ １７．５０ ７．１７５ ２．７２５５ ７．２１５１ ６．０７１２ １０．６７３９ ７．９２９６ ９．０７３５ ４．４７０８ ｆ１＝２９．９８２ ｆ４＝１７．４７１ ｆ２＝−８，２３４ ｆ、＝−７６，９３２ ｆ、＝３２，６６２ １４冒 −３０，５４９ 実施例４ ｆ＝９．２７〜５２．８０ ２ω＝４９．２″　〜８．４゜ Ｆ　　：　１．４４〜１．９８ ｆＢ＝４．７８ 第１９面　非球面係数　有効半径 Ｋ　＝　−７，５８１０３Ｘ　１０−’第２１面　非球
面係数　有効半径 に＝　　−１，６９５２４ 可変間隔 ９．２７ １９．５０ ５２．８０ ８．０２９ ５．９２９ ８．０５０ ２５．６００ １２．７００ １．０００ １．１００ １４．０００ ２５．７００ ８．３ ７．６ １．１８５ ３．３００ １１．６９２ ｆ１＝４８．０９　　　　ｆ２＝−１２，５１ｆ３＝３
９．５８ｆ４＝２０．９４　　　　ｆ５＝−１３４４，
０１各実施例における諸値は次の通りである。

実施例１　実施例２　実施例３　実施例４ｆ２１ｈ／　
（ｆｗＺ）　　　　０．３１８　　０．３３０　　０．
２９４　　０．３４１ｆ４／ｆｗ　　　　　２．０４　
　　１．９５　　　１，９９　　　２．２６九Σ△１／
ｆｗ　　　　Ｏ，００５３０，０１５８０，００７８０
，００８３ｖ、−ν２．　　２ｇ、６５　　２５．７　
　　２５．７　　　２８．６５ｎ３４７　　　２．１７
３　　２．４００　　２．４００　　２．０３６（発明
の妨果） 本発明のズームレンズは、各実施例及びその収差図に見
るように、変倍比が６程度、Ｆナンバーが１．４〜２．
０程度と明るく高変倍比を有するにもかかわらず、コン
パクトで、諸収差がよく補正され、しかも変倍に伴う諸
収差の変動が極めて小さく、ビデオカメラ等に好適なも
のとなっている。

【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２．３．４．５図はそれぞれ本発明のズームレ
ンズの第１．２．３．４実施例の断面図、第６，７．８
．９図はそれぞれ上記第１．２．３．４実施例の収差曲
＃ｉ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体側から順に、正の屈折力を有し、変倍時に固定のま
   まである第１レンズ成分、負の屈折力を有し、変倍の為
   に前後に移動する第２レンズ成分、正の屈折力を有し変
   倍時に固定のままである第３レンズ成分、正の屈折力を
   有し、変倍に伴う焦点位置の移動を補正する第４レンズ
   成分、および変倍時に固定のままである第５レンズ成分
   から構成され、第５レンズ成分は、比較的弱い負の屈折
   力を有することを特徴とするズームレンズ。