JP2004264449A

JP2004264449A - 高倍率４群ズームレンズ

Info

Publication number: JP2004264449A
Application number: JP2003053454A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Toyama; 信明遠山
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Also published as: US6888684B2; US20040169933A1

Abstract

【目的】４群ズームレンズにおいて、第４レンズ群の後群を構成するレンズの屈折率およびアッベ数を規定することにより、ズーム全域にわたって遠距離から近接位置までの撮影における諸収差を良好に補正し、物体距離全域にわたって高解像度かつ高コントラストな光学性能を発揮する。
【構成】第４レンズ群Ｇ_４の後群Ｇ_４ｒは、物体側から順に、正レンズＬ_２０、正レンズＬ_２１および負レンズＬ_２２からなる接合レンズ、正レンズＬ_２３および負レンズＬ_２４からなる接合レンズ、正レンズＬ_２５を配設してなり、条件式（１）および（２）を満足し、さらに好ましくは条件式（３）を満足する。（１）Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}＞１．７、（２）ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}＜３０、（３）Ｎ_Ｇ４ｒ１＞１．７、Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}：正レンズＬ_２１の屈折率Ｎ_ｅ、ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}：正レンズＬ_２１のアッベ数ν_ｄ、Ｎ_Ｇ４ｒ１：正レンズＬ_２０の屈折率Ｎ_ｅ
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンディタイプのテレビカメラに搭載される高倍率４群ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、４群タイプの高倍率なズームレンズがハンディタイプのテレビカメラに搭載されるようになってきている。
例えばテレビ放送用撮像カメラに用いられるズームレンズは、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたことにより特有の条件を満足させつつ、ズーム全域、結像面全域において高性能であることが要求される。また、高変倍で広画角であることへの要求も、近年さらに増している。
【０００３】
このような要請に応えた従来の高倍率なズームレンズとしては、例えば下記特許文献１に開示されたものが知られている。このズームレンズは、物体側から順に、フォーカス群、バリエータ、コンペンセータ、リレーレンズ群の４群からなり、リレーレンズ群（第４レンズ群）を前群と後群とから構成するとともに、後群を、物体側から順に、正の屈折力を有する後群第１レンズと、後群第２レンズおよび後群第３レンズにより構成される接合レンズと、後群第４レンズおよび後群第５レンズにより構成される接合レンズと、正の屈折力を有する後群第６レンズとから構成している。
【０００４】
この特許文献１記載のズームレンズは、逆色消し効果を奏する色消しレンズを用い、レンズ面数を増加させて設計の自由度を十分に確保しつつコンパクト化の要請をも満足させようとしたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２８３９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ズームレンズにおいて、大口径比で、高変倍比を達成しようとすると、全変倍範囲および全フォーカス範囲にわたって高い光学性能を得ることが極めて難しくなる。特に、レンズ系のサイズや重量の増大を招くことなく、すなわち、各レンズ群間の空気間隔を大きくしたり、レンズ枚数を増加させたりすることなしに、このような要求を満足させるためには、各レンズ群の屈折力やレンズ構成、さらには色消し分担等を適切かつ厳密に規定する必要がある。
【０００７】
また、ハイビジョンのような高詳細な放送方式への対応が求められる今日においては、特にズーミングにおける望遠端の収差やフォーカスによる収差変動を抑制しなければならない。この中でも、倍率色収差の変動や収差量の絶対値そのものを確実に抑制しなければ、高い解像力を得ることは困難である。
【０００８】
この点、上記特許文献１に開示された従来のズームレンズにおいて、第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正レンズ（この例では後群第２レンズ）は、屈折率が比較的低く設定されているとともにアッベ数が比較的大きく設定されているが、当該正レンズの屈折率およびアッベ数をさらに適切に設定することにより、倍率色収差および像面湾曲を効果的に低減することが可能である。
【０００９】
また、上記特許文献１に開示された従来のズームレンズにおいて、後群第１レンズの屈折率は比較的低く設定されているが、当該後群第１レンズの屈折率をさらに適切に設定することにより、倍率色収差および像面湾曲をさらに効果的に低減することが可能である。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、ズーム全域にわたって遠距離から近接位置までの撮影における諸収差を良好に補正し、物体距離全域にわたって高解像度かつ高コントラストな光学性能を有する高倍率４群ズームレンズを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の高倍率４群ズームレンズは、物体側から順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍に伴う像面の変動を補正する第３レンズ群と、変倍時に固定の正の屈折力を有する第４レンズ群とを配設してなり、
前記第４レンズ群は、物体側から順に、前群と、前記第４レンズ群中の最も長い空気間隔により前記前群と隔てられた後群とからなり、
前記後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する後群第１レンズと、後群第２レンズおよび後群第３レンズにより構成される接合レンズと、後群第４レンズおよび後群第５レンズにより構成される接合レンズと、正の屈折力を有する後群第６レンズとを配設してなり、
下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とするものである。
【００１２】
Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ＞１．７・・・（１）
ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ＜３０・・・（２）
ただし、
Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ：第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正の屈折力を有するレンズのｅ線における屈折率Ｎ_ｅ
ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ：第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄ
【００１３】
また、前記高倍率４群ズームレンズにおいて、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
【００１４】
Ｎ_Ｇ４ｒ _１＞１．７・・・（３）
ただし、
Ｎ_Ｇ４ｒ _１：第４レンズ群を構成する後群第１レンズのｅ線における屈折率Ｎ_ｅ
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高倍率４群ズームレンズの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成を示す概略図であり、図２は、本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端におけるレンズ構成を示す拡大図である。
【００１７】
実施例１のズームレンズは、図１および図２に示すように、物体側より順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２と、変倍に伴う像面の変動を補正する第３レンズ群Ｇ_３と、変倍時に固定の正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ_４とを配設してなり、第２レンズ群Ｇ_２および第３レンズ群Ｇ_３を光軸Ｘ方向に移動することにより全系の焦点距離を変化させるとともに、第３レンズ群Ｇ_３を光軸Ｘ方向に移動することにより結像位置の変動を補正する。なお、図１において、上段は広角端におけるレンズ構成図、下段は望遠端におけるレンズ構成図であり、変倍に伴う第２レンズ群Ｇ_２および第３レンズ群Ｇ_３の移動軌跡を矢印で示している。
【００１８】
上記第１レンズ群Ｇ_１は、５枚のレンズＬ_１〜Ｌ_５で構成され、上記第２レンズ群Ｇ_２は、５枚のレンズＬ_６〜Ｌ_１０で構成され、上記第３レンズ群Ｇ_３は、３枚のレンズＬ_１１〜Ｌ_１３で構成され、上記第４レンズ群Ｇ_４は、６枚のレンズＬ_１４〜Ｌ_１９からなる前群Ｇ_４ｆと、６枚のレンズＬ_２０〜Ｌ_２５からなる後群Ｇ_４ｒで構成されている。
【００１９】
これらのレンズ群Ｇ_１〜Ｇ_４のうち、本発明に係る高倍率４群ズームレンズのポイントとなるのは第４レンズ群Ｇ_４の後群Ｇ_４ｒである。すなわち、この第４レンズ群Ｇ_４の後群Ｇ_４ｒは、物体側から順に、両凸の後群第１レンズ（第２０レンズＬ_２０）と、互いに接合された後群第２レンズおよび後群第３レンズ（第２１レンズＬ_２１および第２２レンズＬ_２２）と、互いに接合された後群第４レンズおよび後群第５レンズ（第２３レンズＬ_２３および第２４レンズＬ_２４）と、両凸の後群第６レンズ（第２５レンズＬ_２５）を配設してなる。
【００２０】
ここで、後群第２レンズである第２１レンズＬ_２１は両凸レンズとなっており、後群第３レンズである第２２レンズＬ_２２は両凹レンズとなっており、これらが互いに接合されている。また、後群第４レンズである第２３レンズＬ_２３は両凸レンズとなっており、後群第５レンズである第２４レンズＬ_２４は両凹レンズとなっており、これらが互いに接合されている。
【００２１】
また、上記ズームレンズは、以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されている。
【００２２】
Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ＞１．７・・・（１）
ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ＜３０・・・（２）
Ｎ_Ｇ４ｒ _１＞１．７・・・（３）
ただし、
Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ：第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正の屈折力を有するレンズ（本実施例では第２１レンズＬ_２１）のｅ線における屈折率Ｎ_ｅ
ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ：第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正の屈折力を有するレンズ（本実施例では第２１レンズＬ_２１）のｄ線におけるアッベ数ν_ｄ
Ｎ_Ｇ４ｒ _１：第４レンズ群を構成する後群第１レンズ（本実施例では第２０レンズＬ_２０）のｅ線における屈折率Ｎ_ｅ
【００２３】
また、第３レンズ群Ｇ_３と第４レンズ群Ｇ_４の間に絞り３が配設され、第４レンズ群Ｇ_４の後段に色分解プリズム２が配設され、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は、色分解プリズム２により３色に色分解された後、固体撮像素子等の結像面１上の結像位置Ｐに結像される。
【００２４】
ここで、上記条件式（１）〜（３）の技術的意義について説明する。
すなわち、上記条件式（１）は、第４レンズ群Ｇ_４を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうち正の屈折力を有するレンズ（本実施例では第２１レンズＬ_２１）のｅ線における屈折率Ｎ_ｅを規定したものである。
【００２５】
また、上記条件式（２）は、第４レンズ群Ｇ_４を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうち正の屈折力を有するレンズ（本実施例では第２１レンズＬ_２１）のｄ線におけるアッベ数ν_ｄを規定したものである。
この条件式（１）および（２）を満足することにより、倍率色収差および像面湾曲を効果的に低減することができる。
【００２６】
また、上記条件式（３）は、第４レンズ群Ｇ_４を構成する後群第１レンズ（本実施例では第２０レンズＬ_２０）のｅ線における屈折率Ｎ_ｅを規定するものである。この条件式（３）を満足することにより、倍率色収差および像面湾曲をさらに一層効果的に低減することができる。
【００２７】
次に、上述した実施例１に係るズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ、各レンズの、ｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を表１に示す。なお、表１および下記表２中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００２８】
なお、表１および下記表２中の数値は、広角端における全系の焦点距離によって規格化されている。
【００２９】
さらに、表１の右上段に、軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ_１０、Ｄ_１８、Ｄ_２３の広角端および望遠端の値、およびｅ線における全系の焦点距離ｆ′（ｅ）の広角端および望遠端の値を示す。
【００３０】
表１から明らかなように、上記条件式（１）におけるＮ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}の値は１．８８９８５、上記条件式（２）におけるν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}の値は２１．０、上記条件式（３）におけるＮ_Ｇ４ｒ _１の値は１．７５２９６であり、各条件式の全てを満足している。
【００３１】
【表１】

【００３２】
＜実施例２＞
本発明の実施例２に係るズームレンズは、上記実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１２レンズＬ_１２の形状が異なっている。すなわち、上記実施例１に係るズームレンズでは、第１２レンズＬ_１２が物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとなっているが、実施例２に係るズームレンズでは、第１２レンズＬ_１２が両凹レンズとなっている。実施例２に係るズームレンズにおけるその他の構成は、上記実施例１に係るズームレンズと同様であるため、実施例２に係るズームレンズのレンズ構成に関する図示を省略する。
【００３３】
また、実施例２に係るズームレンズは、上記条件式（１）〜（３）を満足するように構成されてなる。
【００３４】
実施例２に係るズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズの、ｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を表２に示す。
【００３５】
さらに、表２の右上段に、軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ_１０、Ｄ_１８、Ｄ_２３の広角端および望遠端の値と、ｅ線における全系の焦点距離ｆ′（ｅ）の広角端および望遠端の値を示す。
【００３６】
表２から明らかなように、上記条件式（１）におけるＮ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}の値は１．８０７５４、上記条件式（２）におけるν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ}の値は２５．０、上記条件式（３）におけるＮ_Ｇ４ｒ _１の値は１．７７４６３であり、各条件式の全てを満足している。
【００３７】
【表２】

【００３８】
図３は、上記実施例１に係るズームレンズの広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図であり、図４は、上記実施例２に係るズームレンズの広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、各球面収差図には、６１５．０ｎｍ、５４６．１ｎｍ、４６０．０ｎｍに対する収差が示されており、各非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されており、各倍率色収差図には、６１５．０ｎｍ、４６０．０ｎｍに対する収差が示されている。
【００３９】
これらの収差図から明らかなように、上述した各実施例に係るズームレンズによれば、各収差を良好に補正することができる。
【００４０】
また、本発明の高倍率４群ズームレンズとしては上記実施例のものに限られるものではなく、例えば各レンズ群を構成するレンズの形状や枚数は適宜選択し得る。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高倍率４群ズームレンズによれば、最も像側に位置する第４レンズ群を前群および後群に分割し、該後群を構成するレンズが所定の条件式を満足するように構成することにより、ズーム全域にわたって遠距離から近接位置までの撮影における諸収差を良好に補正し、物体距離全域にわたって高解像度かつ高コントラストな光学性能を有するズームレンズとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端におけるレンズ構成を示す拡大図
【図３】実施例１に係るズームレンズの広角端および望遠端における収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図４】実施例２に係るズームレンズの広角端および望遠端における収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【符号の説明】
Ｇ_１〜Ｇ_４レンズ群
Ｇ_４ｆ第４レンズ群の前群
Ｇ_４ｒ第４レンズ群の後群
Ｌ_１〜Ｌ_２５レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_４８レンズ面の曲率半径（プリズム面を含む）
Ｄ_１〜Ｄ_４８軸上面間隔
Ｘ光軸
Ｐ結像位置
１結像面
２色分解プリズム
３絞り

Claims

物体側から順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍に伴う像面の変動を補正する第３レンズ群と、変倍時に固定の正の屈折力を有する第４レンズ群とを配設してなり、
前記第４レンズ群は、物体側から順に、前群と、前記第４レンズ群中の最も長い空気間隔により前記前群と隔てられた後群とからなり、
前記後群は、物体側から順に、正の屈折力を有する後群第１レンズと、後群第２レンズおよび後群第３レンズにより構成される接合レンズと、後群第４レンズおよび後群第５レンズにより構成される接合レンズと、正の屈折力を有する後群第６レンズとを配設してなり、
下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする高倍率４群ズームレンズ。
Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ＞１．７・・・（１）
ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ＜３０・・・（２）
ただし、
Ｎ_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ：第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正の屈折力を有するレンズのｅ線における屈折率Ｎ_ｅ
ν_{Ｇ４ｒ２３Ｐ} ：第４レンズ群を構成する後群第２レンズおよび後群第３レンズのうちの正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄ
下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１記載の高倍率４群ズームレンズ。
Ｎ_Ｇ４ｒ _１＞１．７・・・（３）
ただし、
Ｎ_Ｇ４ｒ _１：第４レンズ群を構成する後群第１レンズのｅ線における屈折率Ｎ_ｅ