JPH07110447A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の長さのバックフォーカスを有し、全変
倍範囲にわたり高い光学性能を有した５つのレンズ群よ
り成るズームレンズを得ること。 【構成】 物体側より順に正の屈折力の第１群、変倍機
能を有する負の屈折力の第２群、変倍により変動する像
面を補正する負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４
群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有
し、第２群のレンズ構成、バックフォーカスそして各レ
ンズ群の屈折力等を適切に設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、特
にＦナンバー２．４程度、変倍比３程度で全変倍範囲に
わたり良好なる光学性能を有し、かつ比較的長いバック
フォーカスを有した写真用カメラやビデオカメラそして
放送用カメラ等に好適なズームレンズに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より写真用カメラやビデオカメラ等
には所定のバックフォーカスを有し、しかも全変倍範囲
にわたり高い光学性能を有したズームレンズが要求され
ている。

【０００３】例えば放送局用の多板式のビデオカメラに
用いられるズームレンズには像面側に色フィルターや色
分解プリズム等の厚い光学部材を配置する為、３５mmフ
ィルムの写真用のズームレンズに比べて長いバックフォ
ーカスが要求されている。

【０００４】また最近のビデオカメラ用のズームレンズ
ではＣＣＤ等の撮像素子の高画素化、例えば２５万画素
から３３万画素への移行等に伴い画面全体にわたり高い
解像力が要求されている。

【０００５】一般に比較的長いバックフォーカスを有
し、かつ所定の変倍比を有し、しかも画面全体にわたり
比較的高い光学性能が得られるズームレンズとして物体
側より順に合焦用の正の屈折力の第１群、変倍用の負の
屈折力の第２群、変倍により変動した像面を補正する為
の正又は負の屈折力の第３群、結像用の正の屈折力の第
４群、そして結像用の正の屈折力の第５群の５つのレン
ズ群を有した所謂５群ズームレンズがある。

【０００６】例えばこのような５群ズームレンズが特開
平２−２０８６１８号公報や特開平２−２０８６２０号
公報等で提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】一般に５群ズーム
レンズにおいて所定のバックフォーカス、及び変倍比を
有しつつ高い光学性能を得、しかもレンズ系全体の小型
化を図るにはレンズ系を構成する各レンズ群の光学的諸
定数を適切に設定することが重要となってくる。

【０００８】例えば各レンズ群の屈折力を強めたり、又
レンズ枚数を増やして高性能化を図ろうとするとレンズ
系全体が大型化すると共に画面中心の球面収差や画面周
辺にかけてのコマ収差やサジタルハロー収差等の高次の
収差が多く発生し、更に変倍の際の収差変動も大きくな
り、高い光学性能を得るのが難しくなってくる。

【０００９】本発明は所謂５群ズームレンズにおいて各
レンズ群のレンズ構成や屈折力等を適切に設定すること
により、口径比Ｆ／２．４程度と明るくかつ変倍比３程
度の変倍比を有し、しかも全変倍範囲にわたり高い光学
性能を有したバックフォーカスの長いズームレンズの提
供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、物体側より順に正の屈折力の第１群、変倍機能を有
する負の屈折力の第２群、変倍により変動する像面を補
正する負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そし
て正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、該第２
群は像面側に強い屈折力の凹面を向けた負の第２１レン
ズ、両レンズ面が凹面の負の第２２レンズ、そして物体
側に強い屈折力の凸面を向けた正の第２３レンズとを有
し、該第２２レンズと第２３レンズは独立又は接合され
ており、最終レンズ面から像面までの空気換算長をＢ
ｆ，該第ｉ群の焦点距離をｆｉ，広角端における全系の
焦点距離をｆｗとしたとき １．１＜Ｂｆ／ｆ５＜１．８ ・・・・ （１） ｜ｆ３／ｆ４｜＜１．０ ・・・・ （２） ｜ｆ５／ｆ４｜＜０．６３ ・・・・ （３） ０．１９＜｜ｆｗ／ｆ３｜＜０．２６ ・・・・ （４） なる条件を満足することを特徴としている。

【００１１】

【実施例】図１〜図４は本発明の後述する数値実施例１
〜４のレンズ断面図、図５〜図７は本発明の数値実施例
１の広角端、中間、望遠端のズーム位置における収差
図、図８〜図１０は本発明の数値実施例２の広角端、中
間、望遠端のズーム位置における収差図、図１１〜図１
３は本発明の数値実施例３の広角端、中間、望遠端のズ
ーム位置における収差図、図１４〜図１６は本発明の数
値実施例４の広角端、中間、望遠端のズーム位置におけ
る収差図である。

【００１２】レンズ断面図においてＬ１は合焦用の正の
屈折力の第１群、Ｌ２は変倍用の負の屈折力の第２群、
Ｌ３は変倍に伴い変動する像面を補正する為の負の屈折
力の第３群、Ｌ４は固定の結像機能を有する正の屈折力
の第４群、Ｌ５は固定の結像機能を有する正の屈折力の
第５群、ＳＰは固定の絞りであり、第３群Ｌ３と第４群
Ｌ４との間又は第４群中に配置している。Ｇはフィルタ
ー、フェースプレート等のガラスブロックである。ＩＰ
は像面である。

【００１３】本実施例ではこのような５つのレンズ群よ
り成るズームタイプにおいて第２群のレンズ構成や各レ
ンズ群の屈折力等を条件式（１）〜（４）の如く設定す
ることにより、所定のバックフォーカスを有し、しかも
変倍に伴う収差変動を少なくし全変倍範囲にわたり良好
なる光学性能を得ている。

【００１４】例えば変倍系における球面収差やコマ収差
そして色収差等をレンズ全長の短縮化を図りつつバラン
ス良く補正している。

【００１５】尚最終レンズ面から像面までの空気換算長
Ｂｆとは光学系の像面側に設けた色フィルターや色分解
プリズム等のガラスブロックＧを除いて空気換算長にし
た値所謂バックフォーカスのことである。

【００１６】次に前述の条件式（１）〜（４）の技術的
意味について説明する。

【００１７】条件式（１）はバックフォーカスの長さＢ
ｆと第５群の焦点距離との比を適切に設定し、例えば多
板式のビデオカメラ用のズームレンズに適用したとき
に、高性能化を容易に図る為のものである。

【００１８】条件式（１）の下限値を越えると必要なバ
ックフォーカスを得るのが難しくなり、また上限値を越
えると第５群のパワーが強くなりすぎて球面収差や像面
湾曲が悪化してくるので良くない。

【００１９】条件式（２）は第３群と第４群の焦点距離
の比を適切に設定し、主に多板式ビデオカメラ用のズー
ムレンズに用いたときに、良好なるテレセントリック性
を有し、しかも長いバックフォーカスを持たせる為のも
のである。条件式（２）の上限値を越えると必要な長さ
のバックフォーカスを光学性能を保ちながら得ることが
難しくなり、又像面湾曲が悪化してくるので良くない。

【００２０】条件式（３）は第４群と第５群の焦点距離
の比を適切に設定し、主に第４群からの発散光束をほぼ
平行光にし、第５群で良好なるテレセントリック性を有
し、しかも長いバックフォーカスを得る為のものであ
る。条件式（３）の上限値を越えると、球面収差と像面
湾曲が悪化してきて、更に必要なバックフォーカスを得
るのが難しくなってくる。

【００２１】条件式（４）は第３群の焦点距離と全系の
広角端での焦点距離との比を適切に設定し、主に変倍に
伴う色収差と像面湾曲を良好に補正する為のものであ
る。第３，第４，第５群の屈折力が条件式（１）〜
（３）の範囲で設定されたときに、第３群が条件式
（４）の範囲に入っていないとズーミング時の各レンズ
群の移動軌跡が諸収差を適正に補正できる範囲を超えて
しまう。

【００２２】具体的には、条件式（５）の下限値を越え
ると色収差変動が増し、また上限値を越えると変倍に伴
う像面湾曲の変動が大きくなり、さらに全変倍領域での
ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が全変倍領域に
わたって悪化してくる。

【００２３】尚本実施例では第１群を物体側に凸面を向
けた負のメニスカス状の第１１レンズと両レンズ面が凸
面の第１２レンズとを接合した貼り合わせレンズ、物体
側に凸面を向けた正のメニスカス状の第１３レンズより
構成し、合焦（フォーカス）の際の収差変動を良好に補
正をしている。

【００２４】本実施例においては第３群を負の単一レン
ズより構成しレンズ系全体の小型化を図っている。

【００２５】第４群を正レンズと負レンズの２つのレン
ズ又は２つの正レンズと負レンズの３つのレンズ、又は
２つの正レンズと負レンズそして正レンズの４つのレン
ズより構成し、第５群を像面側に凸面を向けたメニスカ
ス状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の
負レンズ、そして２つの正レンズの４つのレンズより構
成することにより全変倍範囲にわたり高い光学性能を得
ている。

【００２６】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
間間隔、Ｎｉとνｉ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。

【００２７】数値実施例において最終の３つのレンズ面
はフェースプレートやフィルターそして色分解プリズム
等のガラスブロックである。

【００２８】又前述の各条件式と数値実施例における諸
数値との関係を（表−１）に示す。

【００２９】 〈数値実施例１〉 F = 1 fno = 1 : 2.4 2ω= 53.1 R 1 = 23.069 D 1 = 0.211 N 1 = 1.84666 ν1 = 23.8 R 2 = 5.105 D 2 = 1.055 N 2 = 1.60342 ν2 = 38.0 R 3 = -21.059 D 3 = 0.023 R 4 = 5.145 D 4 = 0.694 N 3 = 1.75500 ν3 = 52.3 R 5 = 34.487 D 5 = 可変 R 6 =-503.866 D 6 = 0.117 N 4 = 1.77250 ν 4 = 49.6 R 7 = 1.764 D 7 = 0.476 R 8 = -3.521 D 8 = 0.117 N 5 = 1.69680 ν 5 = 55.5 R 9 = 3.487 D 9 = 0.141 R10 = 3.311 D10 = 0.385 N 6 = 1.84666 ν 6 = 23.8 R11 = -12.274 D11 = 可変 R12 = -5.527 D12 = 0.211 N 7 = 1.69680 ν 7 = 55.5 R13 = 9.111 D13 = 可変 R14 = （絞り） D14 = 0.182 R15 = 22.764 D15 = 0.176 N 8 = 1.69895 ν 8 = 30.1 R16 = -3.146 D16 = 0.321 R17 = -1.591 D17 = 0.223 N 9 = 1.60311 ν 9 = 60.7 R18 = -5.854 D18 = 1.585 R19 = -8.921 D19 = 0.341 N10 = 1.51823 ν10 = 59.0 R20 = -2.391 D20 = 0.023 R21 = 23.740 D21 = 0.117 N11 = 1.80518 ν11 = 25.4 R22 = 2.035 D22 = 0.518 N12 = 1.62374 ν12 = 47.1 R23 = -9.892 D23 = 0.035 R24 = 2.965 D24 = 0.412 N13 = 1.51742 ν13 = 52.4 R25 = -10.565 D25 = 0.941 R26 = ∞ D26 = 3.296 N14 = 1.60342 ν14 = 38.0 R27 = ∞ D27 = 0.894 N15 = 1.51633 ν15 = 64.2 R28 = ∞

【００３０】

【表１】 〈数値実施例２〉 F = 1 fno = 1 : 2.4 2ω= 53.1 R 1 = 9.509 D 1 = 0.159 N 1 = 1.80518 ν 1 = 25.4 R 2 = 3.906 D 2 = 1.032 N 2 = 1.60311 ν 2 = 60.7 R 3 = -21.157 D 3 = 0.023 R 4 = 3.059 D 4 = 0.647 N 3 = 1.69680 ν 3 = 55.5 R 5 = 13.036 D 5 = 可変 R 6 = 0.000 D 6 = 0.117 N 4 = 1.78590 ν 4 = 44.2 R 7 = 1.301 D 7 = 0.439 R 8 = -1.832 D 8 = 0.117 N 5 = 1.69680 ν 5 = 55.5 R 9 = 1.254 D 9 = 0.411 N 6 = 1.76182 ν 6 = 26.5 R10 = -7.248 D10 = 可変 R11 =-100.924 D11 = 0.117 N 7 = 1.84666 ν 7 = 23.8 R12 = 3.693 D12 = 可変 R13 = -19.169 D13 = 0.235 N 8 = 1.48749 ν 8 = 70.2 R14 = -2.467 D14 = 0.176 R15 = （絞り） D15 = 0.305 R16 = 6.329 D16 = 0.470 N 9 = 1.69895 ν 9 = 30.1 R17 = -0.930 D17 = 0.117 N10 = 1.77250 ν10 = 49.6 R18 = 5.027 D18 = 1.890 R19 = -21.339 D19 = 0.352 N11 = 1.51633 ν11 = 64.2 R20 = -2.546 D20 = 0.023 R21 = 87.299 D21 = 0.117 N12 = 1.84666 ν12 = 23.8 R22 = 3.237 D22 = 0.588 N13 = 1.51633 ν13 = 64.2 R23 = -4.972 D23 = 0.023 R24 = 4.166 D24 = 0.470 N14 = 1.51633 ν14 = 64.2 R25 = -6.264 D25 = 0.941 R26 = ∞ D26 = 3.294 N15 = 1.60342 ν15 = 38.0 R27 = ∞ D27 = 0.894 N16 = 1.51633 ν16 = 64.2 R28 = ∞

【００３１】

【表２】 〈数値実施例３〉 F = 1 fno = 1 : 2.4 2ω= 53.1 R 1 = 10.279 D 1 = 0.159 N 1 = 1.80518 ν 1 = 25.4 R 2 = 3.761 D 2 = 0.882 N 2 = 1.60311 ν 2 = 60.7 R 3 = -12.315 D 3 = 0.023 R 4 = 3.122 D 4 = 0.470 N 3 = 1.69680 ν 3 = 55.5 R 5 = 11.301 D 5 = 可変 R 6 = 11.458 D 6 = 0.117 N 4 = 1.77250 ν 4 = 49.6 R 7 = 1.264 D 7 = 0.411 R 8 = -1.759 D 8 = 0.117 N 5 = 1.69680 ν 5 = 55.5 R 9 = 1.754 D 9 = 0.294 N 6 = 1.84666 ν 6 = 23.8 R10 = -19.221 D10 = 可変 R11 = -1.952 D11 = 0.117 N 7 = 1.69680 ν 7 = 55.5 R12 = -5.992 D12 = 可変 R13 = -20.778 D13 = 0.235 N 8 = 1.74400 ν 8 = 44.8 R14 = -2.095 D14 = 0.117 R15 = （絞り） D15 = 0.305 R16 = 5.526 D16 = 0.352 N 9 = 1.62374 ν 9 = 47.1 R17 = -0.956 D17 = 0.117 N10 = 1.77250 ν10 = 49.6 R18 = 7.664 D18 = 1.670 R19 = -14.044 D19 = 0.352 N11 = 1.51742 ν11 = 52.4 R20 = -2.174 D20 = 0.023 R21 = 17.598 D21 = 0.117 N12 = 1.80518 ν12 = 25.4 R22 = 2.479 D22 = 0.588 N13 = 1.51633 ν13 = 64.2 R23 = -4.731 D23 = 0.023 R24 = 2.653 D24 = 0.411 N14 = 1.51633 ν14 = 64.2 R25 = -28.301 D25 = 0.611 R26 = ∞ D26 = 2.140 N15 = 1.60342 ν15 = 38.0 R27 = ∞ D27 = 0.580 N16 = 1.51633 ν16 = 64.2 R28 = ∞

【００３２】

【表３】 〈数値実施例４〉 F = 1 fno = 1 : 2.4 2ω= 52.5 R 1 = 15.538 D 1 = 0.220 N 1 = 1.80518 ν 1 = 25.4 R 2 = 6.768 D 2 = 0.825 N 2 = 1.60311 ν 2 = 60.7 R 3 = -23.305 D 3 = 0.023 R 4 = 4.226 D 4 = 0.569 N 3 = 1.64000 ν 3 = 60.1 R 5 = 11.312 D 5 = 可変 R 6 = 18.341 D 6 = 0.116 N 4 = 1.77250 ν 4 = 49.6 R 7 = 1.703 D 7 = 0.776 R 8 = -2.357 D 8 = 0.116 N 5 = 1.69680 ν 5 = 55.5 R 9 = 2.181 D 9 = 0.337 N 6 = 1.84666 ν 6 = 23.9 R10 = -15.258 D10 = 可変 R11 = -3.688 D11 = 0.127 N 7 = 1.74400 ν 7 = 44.8 R12 = 908.365 D12 = 可変 R13 = 336.078 D13 = 0.244 N 8 = 1.60311 ν 8 = 60.7 R14 = -2.496 D14 = 0.127 R15 = （絞り） D15 = 0.364 R16 = 7.582 D16 = 0.337 N 9 = 1.60342 ν 9 = 38.0 R17 = -1.546 D17 = 0.104 N10 = 1.83481 ν10 = 42.7 R18 = 13.680 D18 = 1.238 R19 = 9.136 D19 = 0.232 N11 = 1.51633 ν11 = 64.2 R20 = 16.439 D20 = 2.470 R21 = -5.819 D21 = 0.267 N12 = 1.51742 ν12 = 52.4 R22 = -3.311 D22 = 0.022 R23 = 11.900 D23 = 0.116 N13 = 1.80518 ν13 = 25.4 R24 = 3.550 D24 = 0.476 N14 = 1.51633 ν14 = 64.2 R25 = -5.404 D25 = 0.023 R26 = 3.893 D26 = 0.371 N15 = 1.48749 ν15 = 70.2 R27 = -12.232 D27 = 0.929 R28 = ∞ D28 = 3.254 N16 = 1.60342 ν16 = 38.0 R29 = ∞ D29 = 0.883 N17 = 1.51633 ν17 = 64.2 R30 = ∞

【００３３】

【表４】

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、所謂５群
ズームレンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切
に設定することにより、所定のバックフォーカスを有
し、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したＦナンバ
ー２．４、変倍比３程度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】 本発明の数値実施例１の広角端のレンズ断面
図

【図２】 本発明の数値実施例２の広角端のレンズ断面
図

【図３】 本発明の数値実施例３の広角端のレンズ断面
図

【図４】 本発明の数値実施例４の広角端のレンズ断面
図

【図５】 本発明の数値実施例１の広角端の収差図

【図６】 本発明の数値実施例１の中間の収差図

【図７】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図

【図８】 本発明の数値実施例２の広角端の収差図

【図９】 本発明の数値実施例２の中間の収差図

【図１０】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図

【図１１】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図

【図１２】 本発明の数値実施例３の中間の収差図

【図１３】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図

【図１４】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図

【図１５】 本発明の数値実施例４の中間の収差図

【図１６】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５群 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面 Ｇ ガラスブロック ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

Claims (1)

【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群、変
   倍機能を有する負の屈折力の第２群、変倍により変動す
   る像面を補正する負の屈折力の第３群、正の屈折力の第
   ４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有
   し、該第２群は像面側に強い屈折力の凹面を向けた負の
   第２１レンズ、両レンズ面が凹面の負の第２２レンズ、
   そして物体側に強い屈折力の凸面を向けた正の第２３レ
   ンズとを有し、該第２２レンズと第２３レンズは独立又
   は接合されており、最終レンズ面から像面までの空気換
   算長をＢｆ，該第ｉ群の焦点距離をｆｉ，広角端におけ
   る全系の焦点距離をｆｗとしたとき １．１＜Ｂｆ／ｆ５＜１．８ ｜ｆ３／ｆ４｜＜１．０ ｜ｆ５／ｆ４｜＜０．６３ ０．１９＜｜ｆｗ／ｆ３｜＜０．２６ なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。