JPH0820599B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JPH0820599B2
JPH0820599B2 JP60100263A JP10026385A JPH0820599B2 JP H0820599 B2 JPH0820599 B2 JP H0820599B2 JP 60100263 A JP60100263 A JP 60100263A JP 10026385 A JP10026385 A JP 10026385A JP H0820599 B2 JPH0820599 B2 JP H0820599B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、ズームレンズ、特に、ビデオカメラ用ズー
ムレンズに関する。
(発明の背景) ビデオカメラ用ズームレンズは、一般に35mm版カメラ
用ズームレンズに比べて、大口径比、大ズーム比であ
り、従来から、物体側より順に、ズーミング中固定でフ
ォーカシングのために移動する正屈折力の第1レンズ群
G1、変倍のために移動し負の屈折力を有する第2レンズ
群G2、像面位置を一定に保つために移動する正又は負の
屈折力を有する第3レンズ群G3及び結像のために固定さ
れた正屈折力の第4レンズ群G4から構成されるズーム形
式が知られている。しかしながら、より小型化、より大
ズーム比化しようとすると、従来のズームレンズ形式で
はズーミングによる収差変動をバランス良く補正できず
全変倍域にわたって良好な結像性能を維持することは困
難であった。
(発明の目的) 本発明の目的は、変倍による収差変動を補正し大ズー
ム比における広い変倍域全体にわたって常に良好な結像
性能を維持し得るズームレンズを提供することにある。
(発明の概要) 本発明によるズームレンズは、物体側より順に、フォ
ーカシングのために光軸上を移動可能な正屈折力の第1
レンズ群G1、変倍のために光軸上を移動可能な負屈折力
の第2レンズ群G2、像面位置を一定に保つために光軸上
を移動可能な第3レンズ群G3及び結像のためのリレー群
としての第4レンズ群G4からなるズームレンズにおい
て、前記第4レンズ群G4を物体側の前群と像側の後群と
で構成して、前記第1レンズ群G1から前記第4レンズ群
G4の前群までによってほぼアフォーカル系を形成するご
とく構成すると共に、前記第2レンズ群G2と第3レンズ
群G3との移動による変倍域の少なくとも一部において前
記第4レンズ群G4中の後群を前記第3レンズ群G3に対し
て所定の関係にて光軸上を移動可能に構成したものであ
る。
このような本発明の構成は、従来像面に対して固定さ
れていたリレー群としての第4レンズ群G4の一部を変倍
の際に光軸にそって移動させることにより、収差変動補
正作用の一部を担い、変倍部の収差補正負担を軽減し、
もって広い変倍域においてもズーミングによる収差変動
を極めて小さく抑え、良好な結像性能を維持するもので
ある。即ち、従来の形式のズームレンズでは、ズーミン
グによる収差変動は、第1レンズ群G1〜第3レンズ群G3
からなる所謂変倍部のみによって補正しなければなら
ず、小型化、大ズーム比化すると、第1レンズ群G1〜第
3レンズ群G3に対する収差補正の負担が増大し、ザイデ
ルの5収差全てを十分小さく抑えることが困難であっ
た。特に、球面収差と像面弯曲との変動を同時に補正す
ることが難しかったのである。これに対し、上記の如き
本発明のズームレンズによれば、変倍部(第1レンズ群
G1〜第3レンズ群G3)と結像のためのリレー群(第4レ
ンズ群G4)との間で、収差変動補正の役割分担が可能と
なり、とりわけ第1レンズ群G1から第4レンズ群G4の前
群までが全体としてほぼアフォーカル系を形成すること
により、球面収差の変動と像面弯曲の変動とを共に補正
し得ることとなる。具体的には、第4レンズ群G4中の前
群と後群との間がほぼ平行系であるので、第4レンズ群
G4の後群を移動する場合に、球面収差はほとんど変動せ
ず軸外収差、特に像面弯曲のみを比較的大きく変動させ
ることが可能であり、この性質を利用して、変倍部では
主として球面収差、コマ収差及び歪曲収差を補正し、像
面弯曲については変倍部で可能な範囲で補正し、変倍部
で十分に補正しきれない分については第4レンズ群G4
後群を移動することによって補正を行うのである。そし
て、ビデオカメラ用ズームレンズとして、第3レンズ群
G3が負屈折力を有し、変倍のために物体側に凸な軌跡を
描くように往復運動する形式のものが一般的に優れてお
り、この形式のズームレンズにおいて本発明を適用する
場合には、第4レンズ群G4の後群の移動量は、広角端を
基準として第3レンズ群G3の最大移動量の0.5倍を越え
ないことが望ましい。この範囲を越えて第4レンズ群G4
中の後群が大きく移動すると、一般的に絞りの位置が第
3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間であるため、射出
瞳の位置が大きく変動することとなり、カラービデオカ
メラ用として必要なテレセントリック性を維持すること
が難しくなって、カラーシェーディングを引き起こすこ
ととなる。
尚、本発明においては、像面位置補正用の第3レンズ
群G3の移動量は、変倍のための第2レンズ群G2の移動に
よる像面位置変動を補正するのみならず、第4レンズ群
G4の後群の移動による像面位置変動をも合わせて補正す
るように決定されなければならないことは言うまでもな
い。
上記の如き本発明においては、第4レンズ群G4の後群
の移動は、第3レンズ群G3の移動とほぼ逆の方向となる
ことが望ましい。そして、具体的には、第3レンズ群G3
の移動量を、広角端を基準としてxとし、第4レンズ群
G4中の後群の移動量をyとするとき、 y=k・x −0.45<k<−0.05 の条件を満足し、またこの範囲においてkの値が一定で
あることが望ましい。この条件によれば、変倍に伴う像
面弯曲の変動を良好に補正しつつ、第4レンズ群G4の後
群の移動のための機構を簡単にでき、結果的にレンズの
全体的重量の増加を防ぐことが可能である。kの値がこ
の条件の上限を越えると、第4レンズ群G4中の後群の移
動による収差変動の補正効果が不十分となり、また、下
限を外れると変倍に伴って射出瞳位置の変動が大きくな
り過ぎてカラーシェーディング発生の原因となる。
(実施例) 以下、本発明によるズームレンズの具体例について説
明する。
第1図は本発明による第1実施例のレンズ構成図であ
る。このズームレンズは、物体側より順に、フォーカシ
ングのために光軸上を移動可能な正屈折力の第1レンズ
群G1、変倍のために光軸上を移動可能な負屈折力の第2
レンズ群G2、像面位置を一定に保つために光軸上を移動
可能な負屈折力の第3レンズ群G3及び結像のためのリレ
ー群として正屈折力を有する第4レンズ群G4からなって
いる。第4レンズ群G4は、物体側の前群GFと比較的大き
な空気間隔で隔てられた後群GRとで構成されており、後
群GRは第3レンズ群G3の移動に連動して移動可能であ
る。広角端から望遠端への変倍の際に、第2レンズ群G2
は像側に向かって直線的に移動し、第3レンズ群G3は物
体側に凸面を向けた軌跡を描くように非線型に移動し、
これと同時に第4レンズ群G4中の後群GRは、像側に凸面
を向けた軌跡を描くように非線型に移動する。このとき
の、第3レンズ群G3の移動量xに対する第4レンズ群G4
中後群GRの移動量yの比kの値は、−0.19である。
第1図中の上部は広角端の状態であり、下部は望遠端
の状態であり、中間には、各移動群の移動軌跡の概略を
示した。
各群の具体的構成についてみると、第1レンズ群G1
物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズL11、物体側により強い曲率の面を向けた正レンズL
12、物体側に凸面を向けた貼合せの正レンズL13、及び
両凸正レンズL14からなり、第2レンズ群G2は、物体側
から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL
21、像側により強い曲率の面をむけた貼合せの負レンズ
L22、物体側により曲率の強い面を向けた貼合せの負レ
ンズL23からなり、第3レンズ群G3は、物体側に凹面を
向けた貼合せの負レンズL3から構成されている。そし
て、リレー群としての第4レンズ群G4は、前群GFと光軸
に沿って移動可能な後群GRとからなり、前群GFは物体側
から順に、像側により強い曲率の面を向けた正レンズL
41、両凸正レンズL42、物体側により曲率の強い面を向
けた貼合せ正レンズL43、物体側により曲率の強い面を
向けた正レンズL44及び像側により曲率の強い面を向け
た負レンズL45からなっており、後群GRは、物体側から
順に、物体側に凹面を向けた貼合せのメニスカスレンズ
L46、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL47、両
凸正レンズL48及び物体側により曲率の強い面を向けた
正レンズL49からなっている。第4レンズ群G4と像面I
との間には、色分解プリズムや各種フィルターに相当す
る平行平面部材Pが配置されている。
以下の表1に第1実施例の諸元を示す。表中、左端の
数字は物体側からの順序を示し、屈折率及びアッベ数は
d線(λ=587.6nm)に対する値である。
上記第1実施例について、広角端(f=24)から望遠
端(f=275)までの諸収差図を、順次第2A、第2B、第2
C及び第2D図に示す。収差図においては、基準光線はe
線(λ=546.1nm)であり、球面収差図中には正弦条件
違反量を破線にて併記した。
尚、この実施例においては、第4レンズ群G4と像面と
の間に、長さ69mm、屈折率1.60881、アッベ数59の平行
平面部材Pに相当するプリズムやフィルター等が配置さ
れており、これを含めて設計されたものである。
これらの諸収差図によれば、ズーム比11.5という広い
変倍域の全体にわたって、諸収差が極めて良好に補正さ
れており、従来のビデオカメラ用ズームレンズのみなら
ず、35mm一眼レフカメラ用のズームレンズをも遥かに凌
ぐ優れた結像性能を維持していることが分かる。従っ
て、このズームレンズは最近開発が進められている所謂
高精細度テレビ用のものとして十分良好な性能を有して
いる。
第3図は本発明による第2実施例のレンズ構成図であ
る。この第2実施例は、基本的な群構成では前記第1実
施例と同様であるが、各レンズ群の具体的構成がやや異
なり、これに伴って像面弯曲補正のための第4レンズ群
G4中の後群GRの移動形態も異なっている。
図示の如く、第1レンズ群G1は物体側から順に、物体
側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11、物体側によ
り曲率の強い面を向けた貼合せの正レンズL12及び物体
側により曲率の強い面を向けた正レンズL13とで構成さ
れている。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とは前記第
1実施例とほぼ同様のレンズ構成である。第4レンズ群
G4では、前群GF中第3成分としての正レンズL43を単一
レンズとする代わりに、最も物体側の正レンズL41が貼
合せで構成され、また後群GR中の最も物体側のメニスカ
スレンズL46が単一レンズで構成されて、代わりに最も
像側の正レンズL49が貼合せで構成されている点以外
は、前記第1実施例とほぼ同様である。
そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第2レ
ンズ群G2は像側へ線型に移動すると共に、第3レンズ群
G3が物体側に凸な軌跡を描くように往復運動する。そし
てこの間、第4レンズ群G4の後群GRは広角端から中間焦
点距離状態(f=50.mm付近)までは、像面に対して固
定され、中間焦点距離状態から望遠端への変倍の時に像
側に凸な軌跡を描くように往復運動する。このときの第
3レンズ群G3に対する後群GRの移動量の比の値は、第3
レンズ群G3の移動量によって変化するが、第3レンズ群
G3の動きと逆向きであり、移動量の比の値は、0.5以下
である。
表2に、第2実施例の諸元を、第1実施例と同様に示
す。
上記の第2実施例について、広角端(f=24)から望
遠端(f=275)までの諸収差図を、順次第4A、第4B、
第4C及び第4D図に示す。尚、この実施例においても、第
4レンズ群G4と像面との間に、長さ69mm、屈折率1.6088
1、アッベ数59の平行平面部材Pに相当するプリズムや
フィルター等が配置さており、これを含めて設計された
ものである。
これらの諸収差図によれば、この第2実施例において
も、ズーム比11.5という広い変倍域の全体にわたって、
諸収差が極めて良好に補正されていることが明らかであ
る。
(発明の効果) 以上の如く、本発明によれば、変倍部で補正しきれな
い像面弯曲などの収差変動を、リレー群としての第4レ
ンズ群G4中の後群の移動によって良好に補正することが
できるため、大ズーム比における広い変倍域全体にわた
って常に良好な結像性能を維持し得るズームレンズを達
成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1実施例の広角端及び望遠端に
おけるレンズ構成図、第2A図、第2B図、第2C図及び第2D
図は第1実施例の各変倍状態における諸収差図、第3図
は本発明による第2実施例の広角端及び望遠端における
レンズ構成図、第4A図、第4B図、第4C図及び第4D図は第
2実施例の各変倍状態における諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 G1……第1レンズ群 G2……第2レンズ群 G3……第3レンズ群 G4……第4レンズ群 GF……第4レンズ群の前群 GR……第4レンズ群の後群

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、フォーカシングのために
    光軸上を移動可能な正屈折力の第1レンズ群G1、変倍の
    ために光軸上を移動可能な負屈折力の第2レンズ群G2
    像面位置を一定に保つために光軸上を移動可能な第3レ
    ンズ群G3及び結像のためのリレー群としての第4レンズ
    群G4からなるズームレンズにおいて、 前記第4レンズ群G4を物体側の前群と像側の後群とで構
    成して、前記第1レンズ群G1から前記第4レンズ群G4
    前群までがほぼアフォーカル系を形成するごとく構成す
    ると共に、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3
    の移動による変倍域の少なくとも一部において前記第4
    レンズ群G4中の後群を前記第3レンズ群G3に対して所定
    の関係にて光軸上を移動可能に構成し、 前記第3レンズ群G3は負屈折力を有し、前記第4レンズ
    群中の後群及び前群は共に正屈折力を有し、変倍のため
    に前記第3レンズ群G3は物体側に凸の軌跡を描くように
    往復運動し、該第4レンズ群G4中の後群の移動量は前記
    第3レンズ群G3の移動量の0.5倍を越えないことを特徴
    とするズームレンズ。
  2. 【請求項2】前記第4レンズ群G4の後群の移動方向は、
    前記第3レンズ群G3の移動とほぼ逆方向であり、 前記第3レンズ群G3の移動量を広角端を基準としてxと
    し、前記第4レンズ群G4中の後群の移動量をyとすると
    き、 y=k・x −0.45<k<−0.05 の条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のズームレンズ。
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