JPH0460509A

JPH0460509A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH0460509A
Application number: JP16976490A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Adachi; 宣幸安達
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-26

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、特にビデオカメラや電子スチ
ルカメラ等に好適なズームレンズに関する。

（従来技術）最近のビデオカメラはコンパクト、軽量化と合わせて高
画質化が要求され、それに応えて撮像素子も小型、高解
像度のものが注目されている。また、それに伴い、変倍
比６程度の、高性能でレンズ枚数が少なく、全長、前玉
共にコンパクトなズームレンズの実現が求められている
。

従来、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
動させて変倍を行い、第４レンズ成分を前後に移動させ
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。この方式のズームレンズは、変倍に伴う像面位
置補正のための第４レンズ成分の移動量が比較的大きく
、コンパクト性を追求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。

その他に、特開平２−３９０１１号公報に見られる様な
、レンズ構成枚数の削減を図った非球面ズームレンズが
知られているが、現状では非球面レンズを硝子で作製し
た場合には、レンズ枚数を削減できてもコスト高になる
という欠点を有している。また、移動群に非球面レンズ
を用いることは、偏心による性能劣化を考慮すると必ず
しも好ましいとは言えない。

またズームレンズを小型化すると、焦点距離を短くする
必要があり、必然的にバックフォーカスも短くなる。ビ
デオカメラや電子スチルカメラ等においては、レンズ後
端から撮像面迄の間にはローパスフィルターや赤外カッ
トフィルターを挿入する間隔が必要で、バックフォーカ
スが短いのは不都合となる。

（この発明が解決しようとする問題点）本発明は、構成
枚数が少なく、全長、前玉共にコンパクトでありながら
十分なバックフォーカスを持ち、変倍比６程度の、ビデ
オカメラ、電子スチルカメラに好適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）上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、
物体側から順に、１枚の負の屈折力の単レンズと１枚の
正の屈折力の単レンズとで構成され、正の屈折力を持ち
変倍時には固定の第１レンズ成分、負の屈折力を持ち光
軸上を移動することにより変倍を行う第２レンズ成分、
正の屈折力を持ち変倍時には固定の第３レンズ成分、正
の屈折力を持ち上記第２レンズ成分の移動により変倍に
伴う焦点位置の移動を補正する第４レンズ成分、変倍時
には固定の正又は負の第５レンズ成分から構成されるこ
とを特徴とする。

第２レンズ成分は広角端から望遠端にかけて物体側から
像側に光軸上を移動する。また、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望まし
い。

本発明におけるフォーカシングは、第１レンズ成分で行
っても良く、より好ましくは第４レンズ成分で行うこと
である。

本発明は具体的には、第１レンズ成分は、物体側に凸面
を向けた負のメニスカスレンズと両凸単レンズとからな
り、第２レンズ成分は凸面を物体側に向けた負のメニス
カスレンズと１両凹レンズと正レンズとからなる負のダ
ブレットから構成され、第３レンズ成分は変倍によって
は固定である一枚の両凸レンズ、第４レンズ成分は少な
くとも負のメニスカスレンズと正レンズとのダブレット
であり、第５レンズ成分は少なくとも比較的弱い屈折力
の単レンズで構成する。また、第５レンズ成分は他のレ
ンズ成分とは異なり像面近傍に置かれているため、温湿
度等の環境変化による焦点位置変動が少ないので、プラ
スチックレンズで構成することも出来る。また、光学性
能を維持するため変倍時には固定の第３レンズ成分と、
最終レンズ成分にそれぞれが少なくとも一枚以上の非球
面があると好ましい。

（作用）本発明のズームレンズでは、第１レンズ成分は物体側よ
り負のメニスカスレンズと両凸レンズの２枚で構成され
ており、レンズ間の空気間隔は主として中間焦点距離か
ら望遠端にわたる球面収差及びコマ収差の変動を抑える
効果がある。これによって、第１レンズ成分の軽量化、
低コスト化が望める。また非球面レンズを用いた場合に
は、レンズ枚数の削減、強いては全長の短縮化を図りつ
つ光学性能を向上させることが出来る。

第２レンズ成分は、物体側から順に凸面を向けた負メニ
スカスレンズ、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。また、屈折力を適当に選ぶことに
より、変倍の為の移動量を小さくし前玉径を小さくでき
る。

第３レンズ成分は、変倍によって固定の正の単レンズで
あり、正の屈折力を持たせることにより。

第４レンズ成分の収差補正上の負担を軽減することが可
能となる。また、このレンズ系に少なくとも一面以上に
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、少なくとも負のメニスカスレンズと
正レンズからなるが、負レンズの像側の凹面は第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
。また、第４レンズ成分でフォーカシングを行う場合に
は、偏心による光学性能の劣化への影響に考慮に入れる
と、少なくとも一組の正レンズと負レンズの貼り合わせ
レンズから成ることが好ましい。

第４レンズ成分に入射する光束を、第３レンズ成分によ
り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
グを行う場合には、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１、第４レンズ成分にそれぞれ一
枚の負レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ成分に一
枚の正レンズが含まれているのは、全変倍域にわたり細
土色収差、倍率色収差を十分に補正するためである。正
の屈折力を有する第三レンズ成分に必ずしも負レンズを
含ませる必要がないのは、第４レンズ成分での色収差を
オーバーにすることで相殺することが出来るからであり
。

全系での色収差を実用上問題にならない程度までに補正
することが出来る。

本発明の基本的な構成中、最も像側に変倍時に固定の第
５レンズ成分を置くのは、変倍比６程度の高変倍ズーム
レンズをコンパクトに構成する上で極めて効果的である
。本発明のズームレンズにおいては、絞りは第３レンズ
成分の前に置かれるが、全系をコンパクトに構成しよう
として絞りより後方を短くしてゆくと、射呂曜位置が結
像面に対して極端に近くなりがちである。結像面にＣＣ
Ｄの様な固体撮像素子を置く場合、射出瞳位置が撮像面
に余り近いと、撮像面上の色フィルターやオンチップレ
ンズの影響で、周辺光束に対し色ずれが起ったり、みか
け開口率の変化による周辺光量の減少が起りやすい。し
かし、第５レンズ成分の屈折力を正とし、結像面の比較
的近傍に置くと射出瞳をより遠方に位置させることが可
能となり、上記の様な不具合を改善できる。

また、第５レンズ成分の屈折力を負とした場合には、第
４レンズ成分と第５レンズ成分との合成系の望遠比を小
さく出来るので、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。さらに、ズーム系をコ
ンパクトにしようとすると、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でこのような
効果を一部打ち消すことが出来るため、従来に比べてズ
ーム系の全長や前玉径の小型化が図れる。

本発明のズームレンズにおいて、変倍、フォーカシング
に伴う収差変動を少なくし、レンズ径の小型化を図るに
は、 ’１’４＋第１レンズ成分中の正レンズの硝材のアツベ
数シー　：第２レンズ成分中の負レンズの硝材のアツベ数ｆ４　：第４レンズ成分の焦点距離ｆｏ　：レンズ全系の広角端の焦点距離ｆＸ　：レンズ
全系の望遠端の焦点距離Ｆユニ広角端のＦナンバーＺ　：変倍率ｆｌ−３”望遠端での第２レンズ成分から第３レンズ成
分の合成焦点距離ｎ２−：第２レンズ成分中の負レンズの屈折率の平均値シア第２レンズ成ズ成分中の負レンズのアツベ数の平均
値 ν２゜：第２レンズ成分中の正レンズのアツベ数ｎ３＋
第３レンズ成分中の正レンズの屈折率△、：物体側から
１番目の非球面の有効半径位置での変形量とするとき、ｆ＋／ｆ１−．１＜０．５　　　　　　　　　（１）０
．４＜ｆ、／ｆ、＜１．０　　　　　　　　　　（２）
０．２５＜Ｉｆ２１Ｆｗ／（ＦｗＺ）＜０．５　　　　
　（３）ｎ、＞１．６　　　　　　　　　　　　　　（
４）ｖ２−−ｖ２゜）：２ｏ　　　　　　　　　　　（
５）１．７＜ｎ１１−＜３．０　　　　　　　　　　（
６）ｖ＋〉４５．　　シー＜３５　　　　　　　　　（
７）０．００１＜Ｆ、ＶΣ△ｊ／　ｆｗ＜０．０５　　
　　　（８）を、満足するのが好ましい。但しΣ△１は
変型量の和である。

条件式（１）は、望遠端の第１レンズ成分から第３レン
ズ成分の合成屈折力に関する。第４レンズ成分でフォー
カシングを行った場合、望遠端では、フォーカシング移
動量が大きくなるため、フォーカシングによる収差変動
が著しい。第１レンズ成分から第３レンズ成分の合成焦
点距離が条件の範囲内にあれば、第４レンズ成分に入射
する光束はほぼアフォーカルとすることができ、フォー
カシングによる球面収差の変動を小さくできる。

この範囲の上限を越えると球面収差は負の方向番コ大き
く変動するため好ましくない。

条件式（２）は、第１レンズ成分と第４レンズ成分の焦
点距離に関し、条件式（１）で第４レンズ成分に入射す
る光束をほぼアフォーカルにしているので、全系を極端
に望遠化することなく全系のバックフォーカスを長く取
るためには、第４レンズ成分の焦点距離をやや長めにし
つつ、第１レンズ成分の焦点距離をやや短くするのが望
ましし１゜この条件の上限を越えると、バックフォーカ
ス番ま長くできるが、第一レンズ成分の屈折力カス大と
なり過ぎ、望遠端での収斂性の球面収差とコマ収差が悪
化する。下限を越えると十分なノ（ツクフォーカスを確
保できなくなり、あるいは屈折力カス大きくなるため広
角端での球面収差補正の不足を招くので好ましくない。

条件式（３）は、第２レンズ成分の屈折力の適正値に関
し、上限を越えて焦点距離の絶対値カス大きくなると収
差補正上は有利となるが、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
られな（１゜下限を越えると、前述のような簡素な構成
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。

条件式（４）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のもとで
は広角端の負の歪曲収差が補正困難となる。

条件式（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条件を外れると変倍時の
色収差の変動、特に倍率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。

条件式（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、条件を外れると全変倍域にわたって球面
収差の補正が困難となる。

条件式（７）は、第１レンズ成分を構成するレンズのア
ツベ数に関し、変倍時には固定の第１レンズ成分を物体
側から順に負、正の二枚のレンズ構成とするため、この
条件式の上限、下限を越えると倍率収差がオーバー側に
発生し補正が困難となり好ましくない。より好ましくは
、正レンズ、負レンズの色収差を互いに打消し合わせる
ため、硝材間のアツベ数の差を％’、　　Ｖ−＞１５とすることが望ましい。

固定レンズ成分の非球面のうち、少なくとも一面は、そ
の軸上曲率半径を曲率半径として持つ基準球面に関し、
基準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
、基準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であ
って、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
負の歪曲収差を補正するうえで１条件式（８）を満足す
ることが効果的である。

（実施例）以下１本発明のズームレンズの実施例を示す。

実施例においては、第５レンズ成分にプラスチックレン
ズが用いられており、これらのレンズには本印が付しで
ある。プラスチックレンズは一般に、温湿度などの環境
変化による屈折率の変化があるが、本発明の実施例では
、プラスチックレンズの屈折力を適当に選ぶことによっ
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
イト）およびＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリレート）
等がある。これらの材料は温度に対して非線形に屈折力
が変化する。以下に温度による屈折率変化のデータを示
す。

ＰＣＰＭＭＡ基準屈折率（２０℃）　　１．５８３　　１．４９２屈
折率（５０℃）　　１．５７８８　１．４８８４実施例
中の非球面形状は、下記の式で表わされる。

但し、式中の各記号は、下記のとおりである。

Ｃ：非球面の近軸曲率ｈ：光軸からの高さに：円錐定数 φ：非球面の頂点がら光軸方向に測った非球面の変形量
（球面による変位量も含む）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、ν、は同しくアツベ数、ｆはレンズ全系の
焦点距離、２ωは画角、ＦはＦナンバーを示す。

以下に諸値を示す。

ｆ＋／ｆ□〜。

ｆ４／ｆ１ｆ　２１　Ｆｗ／（ＦｗＺ）Ｖ、−ν２＋ｎ、ｆＴ；ＦｗΣ△４／ｆユ（実施例１）ｆニア、１０〜４０．５４２ω：　４８．２’〜８．３ａ実施例１　実施例２ −０．２９　　−０．１７２．８４　　２，６４０．３５１！　　　０．３２５２８．７５　　２ｇ、９０２．２５　　２，２７０．０２９３５　０．０１２８８Ｆ　　：　２．００〜３．２ＯＮ。

５］３９．５１３０．７０１．６９６８０　５５．５ｆＡ　　　　　　　　Ｂ７．１０　　　０．８０　　　１５．２０１６．７２　
　　８．１７　　　　７．８３４０．５４　　１４．２
０　　　　１．８０ｆ□（Ｎａ　　１−４）　＝２９．
５４３ｆ、（Ｎｎ１０−１１）＝２７．７６６ｆ　、　
（Ｎｏ１５１８）　＝　８５．５５９非球面係数第１０面　　Ｋ　＝−０，１１２５０ｘ　１０２Ａ１＝
−０，１８３４２ｘ　１０−’ Ａ２＝−０，２４３２３ｘ　１０−’ Ａ３＝　０．２２９７８　ｘ　１０−”Ａ４＝−０，３
０５５３ｘ　１０−” Ｋ　＝　０．７３３３７ｘｌＯＡ１＝−０，１４１３２Ｘ　１０−” Ａ２＝　０．３１９０９　Ｘ　１０−’Ａ３＝　０．１
１９８９　Ｘ　１０−’Ａ４＝　０．３］５７７Ｘ１０
−１３ｆ２（Ｎｏ　　５−９）　＝−６，９８９ｆ　４（Ｎｎ
　１２−１４）　＝　２０．１５５第１５面８．７０４．３４２．２８Ｐ１＝Ｐ２；Ｐ３＝Ｐ４＝Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝７．１２１１．４８１３．５５４．０６．０８、ＯＩＯ００（実施例２）ＮＱｆニア、１０〜４０．９９２ω　：　４８．０７’　　〜８．１８゜：　２．００
〜３．２ＯＡ７．１０　　　０．８０１７．１３　　　８．１７４０．９９　　１４．２０２５．５０８．１３２．１０７．１７３．７７４．１３５．７８９．１７８．８２ｆよ（ＮＱ　　Ｉ〜４）＝　　２７．２４１ｆ３（Ｎｏ
ｌＯ〜１１）　＝　　２８，２６３ｆ　ｓ　（Ｎｎ１５
１ｇ）　＝−８４，８０３非球面係数第１０面ｆ２（嵩　５〜９）＝−６，６６０ｆ、（Ｎα１２〜１４）＝　１８．７３２第１５面Ｋ　　＝−０，２３５２２Ｘ　１０２Ａ１＝−０，８３１９１Ｘ　１Ｏ−５Ａ２＝−０，５１５７７ｘ］０−’ Ａ３＝　　０．１９７７５Ｘ１０−’ Ａ４＝−０．３０６９０Ｘ１０−” Ｋ　　＝−０，７０７８］　Ｘ１０−”Ａ１＝−０，１
２４７８Ｘ　１０−’ Ａ２＝　　０．１７６１６Ｘ１０−’ Ａ３＝　　０．１０６０６Ｘ１０−” Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝４．０６．０Ｂ、０１０、Ｏ４，０６，０８，０Ａ４＝　０．２９４７２Ｘ１０−”　　Ｐ４＝　　１０
．０（発明の効果）本発明のズームレンズは、その実施例及び収差図でみる
ように、９枚程度の少ないレンズ枚数で、６倍程度の変
倍比を有しながら、コンパクトで、全変倍域にわたって
バランスの取れた収差補正がなされ、特にビデオカメラ
や電子スチルカメラ等に好適なズームレンズを実現した
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のズームレンズの第１実施例、
第２実施例の断面図、第３図、第４図はそれぞれ第１実
施例、第２実施例の収差曲線図である。第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）物体側から順に、正の屈折力を持ち、変倍時には
固定の第１レンズ成分、負の屈折力を持ち、光軸上を移
動することにより変倍を行う第２レンズ成分、正の屈折
力を持ち、変倍時には固定の第３レンズ成分、正の屈折
力を持ち、上記第２レンズ成分の移動による変倍に伴う
焦点位置の移動を補正する第４レンズ成分、変倍時には
固定の第５レンズ成分から構成されるズームレンズにお
いて、前記第１レンズ成分が１枚の負の屈折力の単レン
ズと１枚の正の屈折力の単レンズとで構成されたことを
特徴とするズームレンズ。
（２）請求項（１）記載のズームレンズにおいて、第３
レンズ成分、第５レンズ成分に、それぞれ少なくとも１
面以上の非球面を持つことを特徴とするズームレンズ。