JPH0560971A - リヤーフオーカス式ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リヤーフォーカス式のズームレンズにおいて
変倍比を向上させながらも収差が良好に補正されたズー
ムレンズを提供すること。 【構成】 物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、
負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ
群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群
を有し、前記第２レンズ群を移動させて変倍を行ない、
前記第４レンズ群を変倍にともなう像面変動を補正する
ように移動させるとともに、前記第４レンズ群を移動さ
せて焦点合せを行なうズームレンズにおいて、前記第２
レンズ群を物体側より順に像面側に強い凹面を向けた第
１負レンズ、両凹の第２負レンズ、そして物体側に強い
凸面を向けた第３正レンズの３枚の単レンズで構成する
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラや写真用
カメラに用いられる変倍比８〜１０、Ｆナンバー１．４
〜２．０程度のズームレンズに関し、特に小型でありな
がら高変倍比で大口径なリヤーフォーカス式ズームレン
ズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりビデオカメラや写真カメラ等へ
用いられるズームレンズにおいて、物体側の第１レンズ
群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行なう所謂
リヤーフォーカス式を採用したものが種々提案されてい
る。一般にリヤーフォーカス式ズームレンズは比較的小
型軽量のレンズ群を移動させて焦点合せを行なうもの
で、フォーカスレンズ群の駆動力が小さくなり、迅速な
焦点合せが出来る等の特長がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】例えば、特開昭６２
−２４２１３号公報では、物体側より順に正の屈折力の
第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群、正
の屈折力の第３レンズ群そして正の屈折力の第４レンズ
群の４つのレンズ群を有し、前記第１、第３レンズ群を
固定とし、前記第２レンズ群を移動させて変倍を行な
い、前記第４レンズ群を変倍に伴う像面変動を補正する
ように移動させるとともに該第４レンズ群を移動させて
合焦を行なうリヤーフォーカス式のズームレンズを提案
している。

【０００４】ところで、該公報の実施例をみると、変倍
の機能を有する第２レンズ群は、物体側より順に物体側
に凸面を向けた負のメニスカス状の単レンズ、両レンズ
面が凹面の負のレンズと正レンズとを接合した貼合せレ
ンズより構成されている。該貼合せレンズは主に軸上の
色収差、球面収差および軸外のコマ収差の補正を行なっ
ている。また、歪曲収差のズーミングによる変動量が９
〜１２％と大きく、特に広角端では５％以上のものがほ
とんどであった。

【０００５】前記ズームタイプにおいて更に小型化、高
変倍化を図ろうとして第２レンズ群の屈折力を強める
と、該第２レンズ群の貼合せ面での収差補正の負担が大
きくなり過ぎ、全ズーム域で高性能を実現するのが困難
であった。

【０００６】そして、該第２レンズ群の屈折力を強める
と、該第２レンズ群を構成する各レンズの曲率が小さく
なり、収差補正上の問題や生産コストがアップしてくる
という問題があった。

【０００７】本発明は、前述したリヤーフォーカス式の
ズームレンズの改良に関する技術で、大口径比、高変倍
比なズームレンズの更なる高性能化、小型化を図ること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、物体側
より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２
レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群そして正の屈折力
の第４レンズ群の４つのレンズ群を有し、前記第１、第
３レンズ群を固定とし、前記第２レンズ群を移動させて
変倍を行ない、前記第４レンズ群を変倍にともなう像面
変動を補正するように移動させるとともに、前記第４レ
ンズ群を移動させて焦点合せを行なうズームレンズにお
いて、前記第２レンズ群を、物体側より順に像面側に強
い凹面を向けた負レンズ、両凹レンズそして物体側に強
い凸面を向けた正レンズの３枚の単レンズを有する構成
にすることである。

【０００９】

【実施例】以下図面をもとに本発明に関するリヤーフォ
ーカス式のズームレンズを説明する。

【００１０】図１、図５、図９、図１３、図１７、図２
１、図２５、図２９、図３３、図３７、図４１、図４５
は各々本発明に関するリヤーフォーカス式ズームレンズ
のレンズ断面図ある。Ｉは正の屈折力を有する第１レン
ズ群、ＩＩは負の屈折力を有する第２レンズ群、ＩＩＩ
は正の屈折力を有する第３レンズ群、ＩＶは正の屈折力
を有する第４レンズ群で、広角端から望遠端へのズーミ
ングを第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶを各々矢印
で示す軌跡に従って光軸に沿って移動させて行なってい
る。そしてフォーカスを第４レンズ群を移動させて行っ
ている。尚、第１レンズ群と第３レンズ群は常に静止し
ている。ＳＰは絞りである。

【００１１】こうして８〜１０倍程度の高いズーム比を
持ったリヤーフォーカス式のズームレンズを達成してい
る。そして本発明においては、このように高いズーム比
を与えつつ少ないレンズ枚数ながら収差変動の少ない良
好な光学性能を得るために、第２レンズ群を物体側より
順に像面側に強い凹面を向けた第１の負レンズ、両凹形
状の第２の負レンズ、そして物体側に強い凸面を向けた
第３の正レンズから成る３枚の単レンズで構成してい
る。

【００１２】本発明では、第２レンズ群を前述のごとく
構成することにより、ズーミングする際に特に歪曲収差
の変動量を少なくすることが可能になる。従来の一般的
なズームレンズでは広角端で−５％を越え、望遠端で＋
５％前後のレンズが多かったが、本発明では広角端で−
５％を下まわり望遠端では＋３％以下と激減することが
可能になる。

【００１３】また、前記第２レンズ群の前側主点の位置
をより物体側に設定することができるために、第１レン
ズ群との主点間隔を短くすることができ、又第１レンズ
群を絞り位置に近づけることができる。これにより、前
記第１レンズ群に入射する軸外光束の光軸からの高さが
低くなり、前記第１レンズ群のレンズ径を小さくするこ
とができる。以上により、レンズ全長の短縮、小型軽量
化が達成できる。

【００１４】本発明では、前記第２レンズ群中の第２負
レンズと、第３正レンズを単レンズで構成することによ
り、空気レンズとして収差補正に作用することができ、
球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正に有利になる。
また、前記第２レンズ群中を通過する軸上光線は第２負
レンズを出た後、第３正レンズに入射する光線の光軸か
らの高さが従来の一般的な貼合わせのタイプの時よりも
高くなる為、第３正レンズで補正する収差の効果が強く
なりすぎるので、その分該第３正レンズの物体側の面の
曲率、第１負レンズの像面側の面の曲率、第２負レンズ
の両面の各曲率をゆるくすることができる。これによ
り、第３正レンズの肉厚を薄くしたり、生産コストを下
げることができる。

【００１５】このようなズームタイプにおいて更なる小
型化、高倍率化を図ろうとして第２レンズ群の屈折力を
強めると、該第２レンズ群を構成するレンズの曲率が小
さくする必要があるが、こうすることにより高次の収差
が発生し、また変倍による収差変動が大きくなり好まし
くない。この対処として、本実施例では第２レンズ群を
構成する２枚の負レンズの屈折率の平均値

【００１６】

【外８】 が１．６０以上になる様に設定している。

【００１７】ところで前述した様に、前記第２レンズ群
中の第２負レンズと第３正レンズの間隔が空気レンズと
して収差補正に作用するが、該空気間隔を

【００１８】

【外９】 該第２レンズ群の焦点距離をｆ₂としたとき

【００１９】

【外１０】 なる条件を満足させることで、軸上色収差をコマ収差を
より良好に補正している。

【００２０】ここで、この条件式の下限値を越えると特
に内向性のコマが発生してくる。一方上限値を越えると
逆に外向性のコマが発生してくるとともに、軸上の色収
差がアンダーの傾向になって好ましくない。

【００２１】又、前述したとおり第２レンズ群中の第１
負レンズの像面側の面の曲率

【００２２】

【外１１】 と第２負レンズの物体側の面の曲率

【００２３】

【外１２】 をゆるくすることができるが、収差補正の更なる高性能
化を達成するには

【００２４】

【外１３】 なる条件を満足させることが望ましい。

【００２５】下限値を越えると、広角端における歪曲収
差がたる型となる傾向になる。一方上限値を越えると望
遠端での歪曲収差が逆に糸まき型となる傾向になる。

【００２６】さて、又、特に像面の補正には、第２レン
ズ群の第１負レンズと第２負レンズの屈折率の差が少な
い方がよい。例えば、第１負レンズと第２負レンズの屈
折率をそれぞれＮ₁、Ｎ₂とした時、｜Ｎ₁−Ｎ₂｜＜０．
２２程度に抑えることが望ましい。

【００２７】次に具体的に数値実施例並びにこれに対応
する各図面を参照しながら説明する。

【００２８】図１は本発明の数値実施例１の構成図であ
る。物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｉ
は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとそれに
接合された正レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズとから構成され、負の屈折力を持つ第２レンズ
群は、像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズと
両凹レンズと物体側に強い凸面を向けた正メニスカスレ
ンズとから構成され、正の屈折力を持つ第３レンズ群は
両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
とから構成され、正の屈折力を持つ第４レンズ群は物体
側に凸面を向けた負メニスカスレンズとそれに接合され
た両凸レンズと物体側に強い凸面を向けた正レンズとか
ら構成されている。そして前記第３レンズ群の最も物体
側の面に非球面形状を設けている。

【００２９】本実施例において

【００３０】

【外１４】 である。

【００３１】（実施例２）図５では、本発明の数値実施
例２のレンズ断面図である。物体側から順に、正の屈折
力を持つ第１レンズ群は実施例１と同様の構成で、負の
屈折力を持つ第２レンズ群は、像面側に強い凹面を向け
た負メニスカスレンズと両凹レンズと物体側に強い凸面
を向けた両凸レンズとから構成され、正の屈折力を持つ
第３レンズ群は両凸レンズとそれに接合された像面側に
凸面を向けた負メニスカスレンズとから構成され、正の
屈折力を持つ第４レンズ群は、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズとそれに接合された両凸レンズと物体
側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成されて
いる。そして前記第３レンズ群の最も物体側の面は非球
面形状で構成されている。

【００３２】本実施例において

【００３３】

【外１５】 である。

【００３４】（実施例３）図９は本発明の数値実施例３
の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を持つ第
１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群は実施例１
と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ群は両凸
レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成さ
れ、正の屈折力を持つ第４レンズ群は、物体側に凸面を
向けた負メニスカスレンズと２枚の両凸レンズとから構
成されている。そして前記第３レンズ群の最も物体側の
面は非球面形状で構成されている。

【００３５】本実施例において

【００３６】

【外１６】 である。

【００３７】（実施例４）図１３は、本発明の数値実施
例４の構成図である。物体側から順に正の屈折力を持つ
第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群は実施例
１と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ群は両
凸レンズとから構成され、正の屈折力を持つ第４レンズ
群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レ
ンズとから構成されている。そして前記第３レンズ群の
最も物体側の面と前記第４レンズ群の最も像面側の面は
非球面形状で構成されている。

【００３８】本実施例において

【００３９】

【外１７】 である。

【００４０】（実施例５）図１３は本発明の数値実施例
５の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を持つ
第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群及び正の
屈折力を持つ第３レンズ群は実施例４と同様の構成で、
正の屈折力を持つ第４レンズ群は物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズとそれに接合された両凸レンズとか
ら構成されている。そして、非球面は実施例４と同じに
場所に使用されている。

【００４１】本実施例において

【００４２】

【外１８】 である。

【００４３】（実施例６）図１７は本発明の数値実施例
６の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を持つ
第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群は、実施
例１と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ群
は、２枚の両凸レンズと両凹レンズとから構成され、正
の屈折力を持つ第４レンズ群は物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズと両凸レンズと物体側に凸面を向けた
正レンズとから構成されている。そして前記第３レンズ
群の最も物体側の面は非球面形状で構成されている。

【００４４】本実施例において

【００４５】

【外１９】 である。

【００４６】（実施例７）図２１は本発明の数値実施例
７の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を持つ
第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２のレンズ群は実施
例１と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ群は
実施例６と同様の構成で、正の屈折力を持つ第４レンズ
群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとそれに
接合された両凸レンズと物体側に凸面を向けた正レンズ
とから構成されている。そして、前記第３レンズ群の最
も物体側の面は非球面形状で構成されている。

【００４７】本実施例において

【００４８】

【外２０】 である。

【００４９】（実施例８）図２５は本発明の数値実施例
８の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を持つ
第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群は、実施
例１と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ群は
両凸レンズと像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
と両凹レンズとから構成され、正の屈折力を持つ第４レ
ンズ群は両凸レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカ
スレンズと物体側に強い凸面を向けた正レンズとから構
成されている。そして前記第３レンズ群の最も物体側の
面は非球面形状で構成されている。

【００５０】本実施例において

【００５１】

【外２１】 である。

【００５２】（実施例９）図２９は本発明の数値実施例
９の構成図である。物体側から順に、正の屈折力と持つ
第１レンズ群は実施例１と同様の構成で負の屈折力を持
つ第２レンズ群は、像面側に強い凹面を向けた負メニス
カスレンズと像面側に強い凹面を向けた両凹レンズと物
体側に強い凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成
され、正の屈折力と持つ第３レンズ群は両凸レンズと物
体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから構成さ
れ、正の屈折力を持つ第４レンズ群は像面側に強い凸面
を向けた正レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズとそれに接合された物体側に強い凸面を向けた正
レンズとから構成されている。そして前記第３レンズ群
の最も物体側の面は非球面形状で構成されている。

【００５３】本実施例において

【００５４】

【外２２】 である。

【００５５】（実施例１０）図３３は本発明の数値実施
例１０の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を
持つ第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群は、
実施例２と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ
群は実施例１と同様の構成で、正の屈折力を持つ第４レ
ンズ群は実施例４と同様に構成されている。そして前記
第４レンズ群の最も像面側の面は非球面形状で構成され
ている。

【００５６】実施例において

【００５７】

【外２３】 である。

【００５８】（実施例１１）図３７は本発明の数値実施
例１１の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を
もつ第１レンズ群、負の屈折力を持つ第２レンズ群及び
正の屈折力を持つ第３レンズ群は、実施例１０と同様の
構成で正の屈折力を持つ第４レンズ群は実施例５と同様
に構成されている。そして非球面も実施例５と同じ面に
使用している。

【００５９】本実施例において

【００６０】

【外２４】 である。

【００６１】（実施例１２）図４１は本発明の数値実施
例１２の構成図である。物体側から順に、正の屈折力を
持つ第１レンズ群と負の屈折力を持つ第２レンズ群は実
施例２と同様の構成で、正の屈折力を持つ第３レンズ群
は、実施例４と同様の構成で、正の屈折力を持つ第４レ
ンズ群は、物体側に凸面を向けら負メニスカスレンズと
それに接合された両凸レンズと、両凸レンズとから構成
されている。そして前記第３レンズ群の最も物体側の面
は、非球面形状で構成されている。

【００６２】本実施例において

【００６３】

【外２５】 である。

【００６４】物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
とそれに接合された物体側に強い凸面を向けた正レンズ
とから構成されている。そして前記第３レンズ群の最も
物体側の面は非球面形状で構成されている。

【００６５】本実施例において

【００６６】

【外２６】 である。

【００６７】次に、本発明の数値実施例を示す。数値実
施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面
の曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び
空気間隔、ＮｉとＶｉは各々物体側より順に第ｉ番目の
レンズのガラスの屈折率とアッベ数である。最も像面側
に配置されている平行平板ガラスはフェースプレートや
フィルター等であり、ズーミング中、常に静止してい
る。

【００６８】尚、非球面形状は、物体側から像面方向へ
の光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方
向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき

【００６９】

【外２７】 なる式で表わしている。尚、非球面係数において、Ｄ−
ａは１０^aのことを示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】

【表２】

【００７２】

【表３】

【００７３】

【表４】

【００７４】

【表５】

【００７５】

【表６】

【００７６】

【表７】

【００７７】

【表８】

【００７８】

【表９】

【００７９】

【表１０】

【００８０】

【表１１】

【００８１】

【表１２】

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば変
倍比８〜１０と高変倍比で、Ｆナンバー１．４〜２．０
程度と大口径比で、しかも小型軽量でありながら全変倍
範囲にわたり良好に収差補正を行なった高い光学性能を
有したリヤーフォーカス式のズームレンズを達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する数値実施例１のレンズ断面図。

【図２】数値実施例１の広角端における諸収差図。

【図３】数値実施例１の中間部における諸収差図。

【図４】数値実施例１の望遠端における諸収差図。

【図５】本発明に関する数値実施例２のレンズ断面図。

【図６】数値実施例２の広角端における諸収差図。

【図７】数値実施例２の中間部における諸収差図。

【図８】数値実施例２の望遠端における諸収差図。

【図９】本発明に関する数値実施例３のレンズ断面図。

【図１０】数値実施例３の広角端における諸収差図。

【図１１】数値実施例３の中間部における諸収差図。

【図１２】数値実施例３の望遠端における諸収差図。

【図１３】本発明に関する数値実施例４のレンズ断面
図。

【図１４】数値実施例４の広角端における諸収差図。

【図１５】数値実施例４の中間部における諸収差図。

【図１６】数値実施例４の望遠端における諸収差図。

【図１７】本発明に関する数値実施例５のレンズ断面
図。

【図１８】数値実施例５の広角端における諸収差図。

【図１９】数値実施例５の中間部における諸収差図。

【図２０】数値実施例５の望遠端における諸収差図。

【図２１】本発明に関する数値実施例６のレンズ断面
図。

【図２２】数値実施例６の広角端における諸収差図。

【図２３】数値実施例６の中間部における諸収差図。

【図２４】数値実施例６の望遠端における諸収差図。

【図２５】本発明に関する数値実施例７のレンズ断面
図。

【図２６】数値実施例７の広角端における諸収差図。

【図２７】数値実施例７の中間部における諸収差図。

【図２８】数値実施例７の望遠端における諸収差図。

【図２９】本発明に関する数値実施例８のレンズ断面
図。

【図３０】数値実施例８の広角端における諸収差図。

【図３１】数値実施例８の中間部における諸収差図。

【図３２】数値実施例８の望遠端における諸収差図。

【図３３】本発明に関する数値実施例９のレンズ断面
図。

【図３４】数値実施例９の広角端における諸収差図。

【図３５】数値実施例９の中間部における諸収差図。

【図３６】数値実施例９の望遠端における諸収差図。

【図３７】本発明に関する数値実施例１０のレンズ断面
図。

【図３８】数値実施例１０の広角端における諸収差図。

【図３９】数値実施例１０の中間部における諸収差図。

【図４０】数値実施例１０の望遠端における諸収差図。

【図４１】本発明に関する数値実施例１１のレンズ断面
図。

【図４２】数値実施例１１の広角端における諸収差図。

【図４３】数値実施例１１の中間部における諸収差図。

【図４４】数値実施例１１の望遠端における諸収差図。

【図４５】本発明に関する数値実施例１２のレンズ断面
図。

【図４６】数値実施例１２の広角端における諸収差図。

【図４７】数値実施例１２の中間部における諸収差図。

【図４８】数値実施例１２の望遠端における諸収差図。

【符号の説明】

Ｉ 第１レンズ群 ＩＩ 第２レンズ群 ＩＩＩ 第３レンズ群 ＩＶ 第４レンズ群 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１レンズ
   群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レン
   ズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ
   群を有し、前記第２レンズ群を移動させて変倍を行な
   い、前記第４レンズ群を変倍にともなう像面変動を補正
   する補正するように移動させるとともに、前記第４レン
   ズ群を移動させて焦点合せを行なうズームレンズにおい
   て、前記第２レンズ群を、物体側より順に像面側に強い
   凹面を向けた第１負レンズ、両凹の第２負レンズそして
   物体側に強い凸面を向けた第３正レンズの３枚の単レン
   ズで構成したことを特徴とするリヤーフォーカス式ズー
   ムレンズ。
2. 【請求項２】 前記第１負レンズの像面側レンズ面の曲
   率半径を 【外１】 前記第２負レンズの物体側レンズ面の曲率半径を 【外２】 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ₂とするとき、 【外３】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のリヤ
   ーフォーカス式ズームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第１、第２負レンズの平均屈折率を 【外４】 としたとき 【外５】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のリヤ
   ーフォーカス式ズームレンズ。
4. 【請求項４】 前記第２負レンズと前記第３正レンズと
   の空気間隔を 【外６】 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ₂とするとき 【外７】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のリヤ
   ーフォーカス式ズームレンズ。