JPH1020191A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JPH1020191A
JPH1020191A JP8176962A JP17696296A JPH1020191A JP H1020191 A JPH1020191 A JP H1020191A JP 8176962 A JP8176962 A JP 8176962A JP 17696296 A JP17696296 A JP 17696296A JP H1020191 A JPH1020191 A JP H1020191A
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JP
Japan
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lens
zoom lens
lens group
zoom
convex
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JP8176962A
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Yusuke Nanjo
雄介 南條
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主にビデオカメラに用いるズームレンズで、
特に奥行きの寸法を短くすることと前玉径を小さくする
ことができるズームレンズを提供する。 【解決手段】 現在民生用ビデオカメラに使用されるズ
ームレンズの主流となっている、いわゆる4群インナー
フォーカスズームレンズにおいて、3群固定レンズL3
の後ろに直角プリズムPを配置して光軸Cを90°折り
曲げている。これにより、ズームレンズの奥行き寸法を
短くでき、ズームレンズ及びビデオカメラ全体の小型化
を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ビデオカメラ等
に使用される小型のズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、民生用ビデオカメラでは、物体
側より順に凸、凹、凸、凸の4レンズ群から成るズーム
レンズが一般的で、小型化とコスト低減に向いている構
成とされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の民生用ビデオカメラのズームレンズでは、望遠端の
焦点距離に対する、望遠端の前玉から焦点までの全長の
比、いわゆる望遠比が1以下に出来た例はない。各レン
ズ群の屈折力を強くすれば小型化に有利ではあるが、ズ
ーミング中の像面湾曲の変動および望遠側での被写体距
離による像面湾曲の変動が避けられず、また広角端の歪
曲収差の増大も避けられない。
【0004】また、ズームレンズの奥行き寸法は、光学
系の全長だけでなく、撮像素子の端子や回路基板に乗っ
ている電気部品も含まれ、さらに第4レンズ群を駆動す
る駆動装置の一部が後ろへ突き出る場合もある。これら
像面より後ろの部品の奥行きが光学全長の1割以上を占
めるようになり、奥行きを短縮する上で大きな障害とな
っている。
【0005】一方、ビデオの記録媒体はデジタル化、高
密度化、小型化が進み、カメラを小型化する上で、レン
ズに対する小型化の要求はますます強くなる傾向にあ
る。
【0006】ビデオレンズの小型化には、CCDなどの
固体撮像素子の画面寸法が小型化され、高感度化されて
きたことが最も寄与してきたと言えるが、記録媒体の高
画質化に適合出来る画素数を維持しながら画面寸法を小
さくするには、限界に近づいてきた感があり、今までの
技術の延長線上でズームレンズの小型化を図ることは困
難になってきた。
【0007】そこで、この発明は、光学系の奥行き寸法
を可及的に短くして小型化を一段と図ることができるズ
ームレンズを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】物体側より順に固定の第
1レンズ群と、主に倍率を変更する可動の第2レンズ群
と、固定の第3レンズ群と、ズーミングによる像移動の
補正とフォーカシングを行う可動の第4レンズ群とから
成るズームレンズにおいて、上記第3レンズ群と上記第
4レンズ群との間に直角プリズムを配置して光軸を約9
0°折り曲げている。
【0009】これにより、ズームレンズの奥行きの寸法
が短くなり、ズームレンズの小型化が図られる。このズ
ームレンズをビデオカメラ等に用いた場合には、ビデオ
カメラ等の全体の小型化が図られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的な実施の
形態例について図面を参照して説明する。
【0011】図1は、この発明の実施形態例のズームレ
ンズを示すものであり、該ズームレンズは主にビデオカ
メラに用いられ、特に奥行きの寸法を短くすることと前
玉径を小さくすることを目的としている。
【0012】このズームレンズの構成は、物体側より順
に固定の第1レンズ群L1と、主に倍率を変更する可動
の第2レンズ群L2と、固定の第3レンズ群L3と、ズ
ーミングによる像移動の補正とフォーカシングを行う可
動の第4レンズ群L4とから成るズームレンズにおい
て、上記第3レンズ群L3と上記第4レンズ群L4との
間に直角プリズムPを配置し、光軸Cを約90°折り曲
げたことを特徴とするものである。
【0013】前述した(発明が解決しようとする課題の
欄で述べた)ように、ズームレンズの奥行き寸法は光学
全長が望遠比で1を越え、さらに像面より後ろに部品が
突き出るため、全ての突起を含めて望遠端の焦点距離よ
り短くするのは極めて困難と言える。そこで、この発明
の実施形態例では直角プリズムPで光軸Cを約90°折
り曲げて目的を達成している。ズームレンズの基本構成
としては、少ないレンズ枚数で構成しやすい上記の4群
構成インナーフォーカス方式ズームレンズとした。プリ
ズムの配置として、4群構成はそのままにして、入射側
すなわち第1レンズ群の前に置いて、ズームレンズ全体
を立ててしまうか、射出側すなわち第4レンズ群と撮像
素子との間に配置して、撮像素子だけ折り曲げると、ズ
ームレンズ系の偏芯を防止でき、プリズムを光学系に持
ち込む機械的精度の影響を最小限に出来るが、目的とす
る奥行きの短縮に関しては、入射側に置くとプリズムの
体積が大きすぎ、奥行きは最も短縮できるがプリズム入
射面の面積(前玉径に相当)が大きくなって、目的を達
成出来ず、射出側に置くとバックフォーカスを長く設計
してプリズムを配置することになり、プリズムのコスト
増加に比べて奥行き短縮の効果が少なく、第4レンズ群
の移動方向が変わらないので、駆動装置の一部が後ろへ
突き出る場合もあり、その場合奥行きは短縮できない結
果となる。
【0014】このズームレンズの構成によれば、絞りS
を第3レンズ群L3の直前に配置して、第1レンズ群L
1、第2レンズ群L2および絞りSまでの構成は従来の
構成のままなので、前玉径の小型化には最適な配置であ
り、光軸Cに平行に入射した光線が第2レンズ群L2で
発散光線束になり第3レンズ群L3でアフォーカルに近
い状態になった直後に直角プリズムPを配置すること
で、直角プリズムPの体積が小さくてすみ、アフォーカ
ルに近いことと軸外へ向かう主光線の傾きが小さいこと
から直角プリズムPの反射面で全反射が応用でき、透過
率の損失を最小に出来る。例えば直角プリズムPで光軸
Cを下向きに折り曲げた場合、第4レンズ群L4が上下
に移動することになり、その駆動装置を第4レンズ群L
4の横に配置すれば、駆動装置の一部が像側に突き出た
としても下向きに伸びるだけで、奥行き寸法は第1レン
ズ群L1から直角プリズムPの後端の稜線までで決ま
る。
【0015】この実施形態例では、レンズの光学系の奥
行き寸法を最短にするため、第3レンズ群L3を物体側
に凸面を向けた平凸単レンズとし、その平面と直角プリ
ズムPの入射面の平面とを接合したことを特徴とする。
この構成により、第3レンズ群L3と直角プリズムPを
別々に保持する必要がなくなり、奥行き寸法の短縮に効
果的である。これにより、ズームレンズの小型化をより
一層図ることができ、該ズームレンズを用いるビデオカ
メラ全体の小型化も図ることができる。また、上記接合
の工程で第3レンズ群L3と直角プリズムPの光軸Cが
一致するように組み立てればそれぞれを別々に保持する
よりも偏芯誤差が生じにくい。
【0016】第4レンズ群L4の構成は、物体側より順
に凹レンズと凸レンズの接合レンズおよび凸レンズの3
枚で構成したことを特徴とする。直角プリズムPの後ろ
に第4レンズ群L4を配置するため、絞りSから第4レ
ンズ群L4までの距離が従来形式の4群インナーフォー
カスズームレンズより遠くなり、第4レンズ群L4を通
る主光線の光線高が高くなる。従来は第4レンズ群を凹
レンズと凸レンズの接合レンズの2枚構成にしたものが
多いが、その構成で主光線の光線高が高くなると、主に
非点収差を補正する働きの接合面からコマ収差が大きく
発生し、2枚構成のままでは補正は困難である。第4レ
ンズ群L4の正の屈折力を2つのレンズ群に分割し、光
線束が広い物体側のレンズを凹レンズと凸レンズの接合
レンズとして、非点収差を補正するとともに、接合面の
曲率を緩くしてコマ集散の増加を防止している。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例を図1に基づき説明
する。
【0018】図1に示すズームレンズは、物体側より順
に固定の第1レンズ群L1と、主に倍率を変更する可動
の第2レンズ群L2と、固定の第3レンズ群L3と、ズ
ーミングによる像移動の補正とフォーカシングを行う可
動の第4レンズ群L4とから成るものであり、上記第3
レンズ群L3と上記第4レンズ群L4との間に直角プリ
ズムPを配置し、光軸Cの途中を約90°折り曲げてい
る。第1レンズ群L1は、物体側より順に凹レンズと凸
レンズの接合レンズおよび凸メニスカスレンズで構成
し、接合レンズの像側の面が非球面である。第2レンズ
群L2は、物体側より順に凹レンズおよび凹レンズと凸
レンズの接合レンズから成る。第3レンズ群L3は、物
体側に凸面を向けた1枚の平凸単レンズで、その凸面は
非球面であり、その平面は直角プリズムPの入射面を接
合している。第4レンズ群L4は、物体側より順に凹レ
ンズと凸レンズの接合レンズおよび凸レンズの3枚で構
成し、凸単レンズは両面非球面である。尚、図1中、Q
はフィルターに相当する平面ガラス、Kは像面である。
【0019】次に、上記実施例の数値例を表1〜表3に
示す。
【0020】
【表1】
【0021】上記において、 ri:レンズのi番目の面の曲率半径 di:レンズのi番目の面間隔 ni:レンズのi番目の媒質のe線における屈折率ne νi:レンズのi番目の媒質のe線におけるアッベ数νe を示す。
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】非球面の定義:非球面の深さをχi、光軸
からの高さをHとして、下記の数式1で表される。
【0025】
【数1】χi=H2/ri{1+(1−H2/ri 21/2
+ΣAi・Hi 図2、図3および図4に、f=4.30、f=18.1
3、およびf=43.00の各焦点距離における収差曲
線図((a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は
歪曲収差)をそれぞれ示す。
【0026】尚、前記実施例によれば、ビデオカメラの
ズームレンズについて説明したが、スチルカメラ等の他
のカメラのズームレンズに前記実施例を適用できること
は勿論である。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、物体
側より順に固定の第1レンズ群と、主に倍率を変更する
可動の第2レンズ群と、固定の第3レンズ群と、ズーミ
ングによる像移動の補正とフォーカシングを行う可動の
第4レンズ群とから成るズームレンズにおいて、上記第
3レンズ群と上記第4レンズ群との間に直角プリズムを
配置して光軸を約90°折り曲げたことにより、ズーム
レンズの奥行きの寸法を低コストで短くすることがで
き、ズームレンズ全体の小型化をより一段と図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のズームレンズの実施の形態例を示す
構成図。
【図2】(a),(b),(c)は、広角端の焦点距離
(f=4.3)における球面収差,非点収差,歪曲収差
を示す各収差曲線図。
【図3】(a),(b),(c)は、中間の焦点距離
(f=18.13)における球面収差,非点収差,歪曲
収差を示す各収差曲線図。
【図4】(a),(b),(c)は、望遠端の焦点距離
(f=43.00)における球面収差,非点収差,歪曲
収差を示す各収差曲線図。
【符号の説明】
L1…第1レンズ群、L2…第2レンズ群、L3…第3
レンズ群、L4…第4レンズ群、P…直角プリズム、C
…光軸。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に固定の第1レンズ群と、
    主に倍率を変更する可動の第2レンズ群と、固定の第3
    レンズ群と、ズーミングによる像移動の補正とフォーカ
    シングを行う可動の第4レンズ群とから成るズームレン
    ズにおいて、 上記第3レンズ群と上記第4レンズ群との間に直角プリ
    ズムを配置して光軸を約90°折り曲げたことを特徴と
    するズームレンズ。
  2. 【請求項2】 上記第3レンズ群を1枚の平凸レンズと
    し、その平面と上記直角プリズムの入射面を接合して一
    体的に構成したことを特徴とする請求項1に記載のズー
    ムレンズ。
  3. 【請求項3】 上記第4レンズ群を物体側より順に凹レ
    ンズと凸レンズの接合レンズおよび凸レンズの3枚で構
    成したことを特徴とする請求項1に記載のズームレン
    ズ。
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