JPH08254653A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】物体側より順に、負の焦点距離を有する第一レ
ンズ群１１と、正の焦点距離を有する第二レンズ群１２
とから構成され、第一レンズ群１１と第二レンズ群１２
との群間隔を変化させることにより焦点距離を変化させ
るズームレンズにおいて、第一レンズ群１１を凹凹凸の
レンズ玉構成、第二レンズ群１２を凸凸凹凸のレンズ玉
構成と内のレンズ玉の構成とし、かつ一部のレンズ玉の
パワー配分と形状を規定することによって、３倍程度の
高変倍、Ｆ２．０程度の大口径、かつ良好な光学性能を
実現したズームレンズ。 【効果】３倍程度の高変倍で、Ｆ２．０程度の大口径
で、かつコンパクトな２群ズームレンズを得ることがで
きる。

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、電子スチ
ルカメラ、スチルカメラ等のズームレンズに係り、広角
側でＦ２．０程度の明るさを有し、３倍程度の変倍が可
能なズームレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、電子スチルカメラ
は装置の小型化、軽量化、低コスト化が進みつつある
が、これらの装置に用いられる光学系にも小型化、軽量
化、低コスト化の要望が強くなりつつある。

【０００３】従来、銀塩写真用スチルカメラの分野で
は、小型、軽量なズームレンズとして物体側より順に負
のパワーを持つ第一レンズ群と、正のパワーを持つ第二
レンズ群とからなり、両レンズ群の間隔を変化させてズ
ーミングを行う、いわゆる２群ズームレンズが一般に用
いられている。

【０００４】また、ビデオカメラ、電子スチルカメラ用
２群ズームレンズとしては、例えば特開昭６３−２６５
２１１号の発明が知られている。

【０００５】しかし、一般にこの種の２群ズームレンズ
は、２倍程度の変倍比が限界であり最近のビデオカメ
ラ、電子スチルカメラにおける高変倍比化の要求に応じ
ることができなかった。

【０００６】この高変倍比を得るためには、３群以上の
ズームレンズを用いることも考えられるが、装置の複雑
化は必然であり、小型化、軽量化、低コスト化の要求に
十分対応するものとはいい難い。

【０００７】この問題点を解決するものとして、例えば
特開平４−２４２７０９号公報では、２群ズームレンズ
の簡単な構成で、３倍程度の高変倍が可能で、かつ良好
な光学性能を有する、小型、軽量、低コストのズームレ
ンズを実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この２群ズー
ムレンズは、Ｆ値がワイド側でＦ２．８であり、製品化
されているビデオカメラ用ズームレンズのワイド側のＦ
値１．２〜２．０程度に較べて暗いズームレンズとなっ
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めには、レンズ枚数を多くしたり、非球面を用いること
も考えられるが、小型化、軽量化、低コスト化の要求に
十分対応するものとはいい難い。

【００１０】上記問題点を解決するために本発明は、構
成要素であるレンズ玉のパワー及び、形状としてのシェ
イプファクタを規定することによって、小型化、軽量
化、低コスト化に反することなく、２群ズームレンズで
ワイド側のＦ２．０相当を達成することができる。

【００１１】

【作用】本発明に係るズームレンズは、少なくとも三枚
のレンズを有して全体として負のパワーを持つ第一レン
ズ群１１と、少なくとも４枚のレンズを有して全体とし
て正のパワーを持つ第二レンズ群１２とが物体側より順
に配置され、第一レンズ群１１と第二レンズ群１２との
群間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるも
ので、

【００１２】

【数５】 −１．４５＜ｆａ／ｆｂ＜−１．１５ ……（数５） 数１式の条件を満たす。

【００１３】但し、第一レンズ群１１の焦点距離をｆ
ａ、第二レンズ群１２の焦点距離をｆｂとする。

【００１４】また、ズームレンズにおいて、第一レンズ
群１１は物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニ
スカスのレンズ１、負のレンズ２、正のレンズ３が配列
され、第二レンズ群１２は第一レンズ群１１側となる物
体側より順に、正のレンズ４、正のレンズ５、負のレン
ズ６、正のレンズ７が配列されるもので、

【００１５】

【数６】 −２．７＜ｆ２／ｆＷ＜−１．８ ……（数６）

【００１６】

【数７】 １．０＜ｆ５／ｆＷ＜ １．７ ……（数７）

【００１７】

【数８】 −１．２＜ｆ６／ｆＷ＜−０．４ ……（数８） 数６、数７、数８の条件を満たす。

【００１８】但し、全系のワイド端における焦点距離を
ｆＷ、物体側から２番目、５番目、６番目のレンズ玉の
焦点距離をｆ２，ｆ５，ｆ６とする。

【００１９】また、上記物体側から、４番目、６番目の
レンズ玉のシェイプファクタをＳ４，Ｓ６とするとき、

【００２０】

【数９】 −０．３＜Ｓ４＜ ０．３ ……（数９）

【００２１】

【数１０】 −１．１＜Ｓ６＜−０．３ ……（数１０） 数９、数１０の条件を満たす。

【００２２】但し、シェイプファクタＳは、レンズ玉の
物体側の曲率半径をＲａ、像面側の曲率半径をＲｂとす
るとき、以下の数１１で定義する。

【００２３】

【数１１】 Ｓ＝（１／Ｒａ＋１／Ｒｂ）／（１／Ｒａ−１／Ｒｂ）……（数１１） 以下、各条件について説明する。

【００２４】数５は第一レンズ群１１のパワーと第二レ
ンズ群１２のパワーの比に関する条件であり、変倍時の
第一レンズ群１１の移動量を小さくし、レンズ全体のコ
ンパクト化のため、およびビデオカメラ等のフィルタ、
フェイスプレートを入れるために十分なバックフォーカ
スを確保するための条件である。数１式の下限を越える
と第一レンズ群１１のパワーが弱くなり球面収差、歪曲
収差は良好に補正可能になるが、バックフォーカスを長
くとることが困難になると共に変倍時の第一レンズ群１
１の移動量が大きくなり、コンパクト化という点におい
て好ましくない。逆に、数１式の上限を越えると第一レ
ンズ群１１のパワーが強くなり、コンパクト化という点
では有利になるが、球面収差、歪曲収差を小さく抑える
ことが困難になる。

【００２５】数６は、第一レンズ群１１のレンズ枚数三
枚の中で一番パワーが大きいレンズ２のパワーに関する
条件である。数６の下限を越えると、レンズ２のパワー
が小さくなり、レンズ枚数三枚のままでは倍率色収差の
補正が困難となる。また、倍率色収差の補正を達成する
ためにレンズ枚数を増やす方法もあるが、コンパクト化
という点において好ましくない。逆に、数６の上限を越
えるとレンズ２のパワーが大きくなり、レンズ２で発生
する諸収差を抑えることが困難になる。

【００２６】同様に、数７、数８は第二レンズ群１２の
レンズ枚数４枚の中でパワーが大きいレンズ５とレンズ
６のパワーに関する条件である。数７の上限と数８の下
限を越えると、レンズ５とレンズ６のパワーが小さくな
り、レンズ枚数４枚のままでは軸上色収差の補正が困難
となる。また、軸上色収差の補正を達成するためにレン
ズ枚数を増やす方法もあるが、コンパクト化という点に
おいて好ましくない。逆に、数７の下限と数４式の上限
を越えるとレンズ５とレンズ６のパワーが大きくなり、
レンズ５とレンズ６で発生する諸収差を抑えることが困
難になる。

【００２７】数５式は、第一レンズ群で発散された光束
を収束および結像させる第二レンズ群の物体側の先頭の
レンズ玉であるレンズ４の形状に関する条件である。数
９の下限を越えると、レンズ４の物体側の曲率半径が大
きくなり、球面収差は小さくなるが、コマ収差が補正過
剰になると共に変倍時のコマ収差の変動が大きくなり好
ましくない。逆に、数９の上限を越えると、レンズ４の
物体側の曲率半径が小さくなり、球面収差が補正不足に
なると共に変倍時の収差変動が大きくなり好ましくな
い。

【００２８】数６式は、結像作用を行う第二レンズ群の
中での唯一の凹レンズであるレンズ６の形状を規定した
ものである。数１０の下限を越えると、球面収差が補正
過剰になり、球面収差、コマ収差が急激に悪化する。逆
に、数１０の上限を越えると、第二レンズ群１２の他の
レンズ玉（凸レンズ）で発生した球面収差を補正できな
くなり、球面収差が補正不足になると共に変倍時の収差
変動が大きくなり好ましくない。

【００２９】

【実施例】以下、図１、図４、図７にレンズ断面図を示
した本発明の数値実施例を示す。数値実施例においては
ｒ（ｉ）は物体側より順に第ｉ番目のレンズ面ｓ（ｉ）
の曲率半径、ｄ（ｉ）はレンズ面ｓ（ｉ）からｓ（ｉ＋
１）の間の光軸上の距離、Ｎ（ｊ）とν（ｊ）はそれぞ
れ物体側より順に第ｊ番目のレンズの屈折率とアッベ
数、ｆは焦点距離、２ωは画角である。

【００３０】なお、実施例の数値データにおいて最も像
面側に配置された平行平面板はビデオカメラ等に用いら
れるフィルタ、フェイスプレート等を一つにまとめたも
のである。

【００３１】〔数値実施例 １〕 ＦＮＯ＝１：２．１６〜４．７３ ｆ＝５．４０〜１４．９０ ２ω＝５８．１３〜２２．７７（１／３インチセンサ対応） ｓ ｒ ｄ Ｎ ν １ ８．１６４ ０．６００ １．８３４０ ３７．３ ２ ４．３５８ １．９６０ ３ −３３．０１８ ０．６００ １．８３４０ ３７．３ ４ １３．３０２ ０．１００ ５ ７．７８９ １．８９０ １．８４６７ ２３．９ ６ ３２．４０９ 可変 ７ （絞り） 可変 ８ １６．７６６ １．７８０ １．７７２５ ４９．６ ９ −１９．２１３ ０．１００ １０ ４．８３８ ２．６５５ １．７７２５ ４９．６ １１ ３７．８３７ ０．１３５ １２ −１１８．４９０ ０．６００ １．８４６７ ２３．９ １３ ３．３９６ ０．７９０ １４ １９．４２２ １．２７０ １．８３４０ ３７．３ １５ −７２．６５１ 可変 １６ ∞ ４．４００ １．５１６８ ６４．２ １７ ∞ 第一レンズ群１１と第二レンズ群１２の移動量の関係を
表すために焦点距離ｆとレンズ面間距離のうち可変であ
るｄ（６），ｄ（７），ｄ（１５）の値を以下示す。

【００３２】 ｆ ５．４０ １０．１２ １４．９０ ｄ（６） ６．１９７ １．４２９ １．９５０ ｄ（７） ８．３７２ ４．８５６ １．３００ ｄ（１５） ３．０００ ６．５１６ １０．０７２ また、先に示した条件式は以下の値となる。

【００３３】ｆａ／ｆｂ＝−１．３４ ｆ２／ｆＷ＝−２．０９ ｆ５／ｆＷ＝ １．２９ ｆ６／ｆＷ＝−０．７２ Ｓ４＝ ０．０７ Ｓ６＝−０．９４ また、図２と図３にワイド端とテレ端における収差図を
示す。

【００３４】〔数値実施例 ２〕 ＦＮＯ＝１：２．１４〜３．４４ ｆ＝３．６５〜９．９５ ２ω＝６３．２４〜２５．４９（１／４インチセンサ対応） ｓ ｒ ｄ Ｎ ν １ １２．３７３ １．０００ １．８０５２ ２５．５ ２ ４．５２５ ２．１５０ ３ −１３．０００ ０．５００ １．８３４０ ３７．３ ４ １３．０００ ０．１００ ５ ９．４８９ ２．４００ １．８４６７ ２３．９ ６ −２１．６１１ 可変 ７ （絞り） 可変 ８ ２４．１１６ １．５２５ １．８３４０ ３７．３ ９ −２６．５９６ ０．１００ １０ ５．１３３ ３．０００ １．７７２５ ４９．６ １１ −１４．５９２ ０．０７０ １２ −１１．６９３ ０．５００ １．８４６７ ２３．９ １３ ３．８２９ ０．５００ １４ ２９．５０６ ２．６５０ １．８３４０ ３７．３ １５ −１４．０９４ 可変 １６ ∞ ４．４００ １．５１６８ ６４．２ １７ ∞ 第一レンズ群１１と第二レンズ群１２の移動量の関係を
表すために焦点距離ｆとレンズ面間距離のうち可変であ
るｄ（６），ｄ（７），ｄ（１５）の値を以下示す。

【００３５】 ｆ ３．６５ ７．１６ ９．９５ ｄ（６） １２．４９０ ２．７４５ １．３００ ｄ（７） ６．２９４ ３．５１０ １．３００ ｄ（１５） １．０００ ３．７８４ ５．９９４ また、先に示した条件式は以下の値となる。

【００３６】ｆａ／ｆｂ＝−１．２６ ｆ２／ｆＷ＝−２．１１ ｆ５／ｆＷ＝ １．４４ ｆ６／ｆＷ＝−０．９２ Ｓ４＝ ０．０５ Ｓ６＝−０．５１ また、図５と図６にワイド端とテレ端における収差図を
示す。

【００３７】〔数値実施例 ３〕 ＦＮＯ＝１：２．２７〜３．４５ ｆ＝３．７０〜１０．５４ ２ω＝６２．６１〜２４．１０（１／４インチセンサ対応） ｓ ｒ ｄ Ｎ ν １ １０．４６５ ０．８００ １．８３４０ ３７．３ ２ ５．０１５ ２．６１０ ３ −１９．２２９ ０．５００ １．８３４０ ３７．３ ４ １２．５２４ ０．１００ ５ ９．５３８ ２．４８０ １．８４６７ ２３．９ ６ −５７．８２２ 可変 ７ （絞り） 可変 ８ ２６．４５６ １．４５０ １．８３４０ ３７．３ ９ −２３．８７８ ０．２００ １０ ５．４５７ ２．６００ １．７８５９ ４３．９ １１ −１１．４０８ ０．０３０ １２ −１０．４８０ １．６００ １．８４６７ ２３．９ １３ ３．７５８ ０．４７０ １４ ５０．７０８ １．２７０ １．７８５９ ４３．９ １５ −１４．６８９ 可変 １６ ∞ ４．４００ １．５１６８ ６４．２ １７ ∞ 第一レンズ群１１と第二レンズ群１２の移動量の関係を
表すために焦点距離ｆとレンズ面間距離のうち可変であ
るｄ（６），ｄ（７），ｄ（１５）の値を以下示す。

【００３８】 ｆ ３．７０ ７．２７ １０．５４ ｄ（６） １５．８２０ ４．４２９ ２．３００ ｄ（７） ６．７６５ ４．１７６ １．８００ ｄ（１５） １．０３０ ３．６１８ ５．９９４ また、先に示した条件式は以下の値となる。

【００３９】ｆａ／ｆｂ＝−１．３８ ｆ２／ｆＷ＝−２．４４ ｆ５／ｆＷ＝ １．３６ ｆ６／ｆＷ＝−０．８４ Ｓ４＝−０．０５ Ｓ６＝−０．４７ また、図８と図９にワイド端とテレ端における収差図を
示す。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば３倍程度の高変倍と、Ｆ
２．０程度の大口径が可能で、かつ良好な光学性能を有
するコンパクトなズームレンズが、簡単な２群ズームレ
ンズで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のレンズ断面図。

【図２】本発明の第一実施例のワイド端における収差
図。

【図３】本発明の第一実施例のテレ端における収差図。

【図４】本発明の第二実施例のレンズ断面図。

【図５】本発明の第二実施例のワイド端における収差
図。

【図６】本発明の第二実施例のテレ端における収差図。

【図７】本発明の第３実施例のレンズ断面図。

【図８】本発明の第３実施例のワイド端における収差
図。

【図９】本発明の第３実施例のテレ端における収差図。

【符号の説明】

１…レンズ、 ２…レンズ、 ３…レンズ、 ４…レンズ、 ５…レンズ、 ６…レンズ、 ７…レンズ、 ８…絞り、 １１…第一レンズ群、 １２…第二レンズ群。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも三枚のレンズを有して全体とし
   て負のパワーを持つ第一レンズ群と、少なくとも４枚の
   レンズを有して全体として正のパワーを持つ第二レンズ
   群とが物体側より順に配置され、第一レンズ群と第二レ
   ンズ群との群間隔を変化させることにより焦点距離を変
   化させ、以下の条件を満たすことを特徴とするズームレ
   ンズ。 【数１】 −１．４５＜ｆａ／ｆｂ＜−１．１５ ……（数１） 但し、第一レンズ群の焦点距離をｆａ、第二レンズ群の
   焦点距離をｆｂとする。
2. 【請求項２】請求項１において、上記第一レンズ群は物
   体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスのレ
   ンズ、負のレンズ、正のレンズが配列され、第二レンズ
   群は第一レンズ群側となる物体側より順に、正のレン
   ズ、正のレンズ、負のレンズ、正のレンズが配列され、
   以下の条件を満たすズームレンズ。 【数２】 −２．７＜ｆ２／ｆＷ＜−１．８ １．０＜ｆ５／ｆＷ＜ １．７ −１．２＜ｆ６／ｆＷ＜−０．４ ……（数２） 但し、全系のワイド端における焦点距離をｆＷ、物体側
   から２番目、５番目、６番目のレンズ玉の焦点距離をｆ
   ２，ｆ５，ｆ６とする。
3. 【請求項３】請求項２において、上記物体側から、４番
   目、６番目のレンズ玉のシェイプファクタをＳ４，Ｓ６
   とするとき、以下の条件を満たすズームレンズ。 【数３】 −０．３＜Ｓ４＜ ０．３ −１．１＜Ｓ６＜−０．３ ……（数３） 但し、シェイプファクタＳは、レンズ玉の物体側の曲率
   半径をＲａ、像面側の曲率半径をＲｂとするとき、以下
   の式で定義する。 【数４】 Ｓ＝（１／Ｒａ＋１／Ｒｂ）／（１／Ｒａ−１／Ｒｂ）……（数４）