JP2748370B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP2748370B2
JP2748370B2 JP62231295A JP23129587A JP2748370B2 JP 2748370 B2 JP2748370 B2 JP 2748370B2 JP 62231295 A JP62231295 A JP 62231295A JP 23129587 A JP23129587 A JP 23129587A JP 2748370 B2 JP2748370 B2 JP 2748370B2
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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に関するものであり、特にビデ
オカメラや、電子スチルカメラ等の小型カメラ等に応用
可能なズームレンズに関する。 発明の技術的背景と従来技術 近年、電子部品のパッケージ化が進み、また集積率が
上がってきたためビデオカメラ等の本体中に占めるレン
ズの体積や重量が相対的に大きくなってきている。ま
た、コストについてもレンズ系が全体のコストダウンの
ネックになってしまっている。現状のビデオカメラ等の
場合、小型・軽量・低コストは絶対条件であり、それを
図るために光学系をいかに小さく、安く構成するかが重
要となる。それらを追求した結果、ズームレンズの搭載
を諦めて単焦点レンズを採用するようになった例も多
い。しかし、これによって小型・軽量・低コストは確か
に実現できるが単焦点のため商品としての魅力は激減し
てしまうことになる。勿論、コンバータやアタッチメン
トを用いて望遠化や広角化をすることはできるわけであ
るが、カメラ以外に別に持ち運びする必要がある上、カ
メラとこれらアタッチメントをまとめて考えた場合、小
型・軽量・低コストが実現されたとは言い難くなってし
まう。また、近年コンパクトカメラ等でカメラ本体にコ
ンバータを内蔵させ、簡単な操作で焦点距離を切り換え
る方式が採られているものがある。しかし、これも全体
として考えた場合、決して小型・軽量・抵コストとは言
えず、焦点距離の変化率も2倍程度以下ぐらいしか実現
しにくく、また動画撮影においては、撮影中連続的に切
り換えることが不可能なので、これも商品的魅力に欠け
る。 そこで考えられるのはやはりズームレンズであるが、
従来のものは高変倍率を狙ったものが多いため、大型で
コストも非常に高い。また、低変倍率で小型・軽量・低
コストを狙ったものとして、特開昭58−143311号に開示
されたものなどがあるが、諸収差特に色収差の補正が不
十分で実用に供せない。 本発明の目的 本発明は低変倍率ではあるが、全長が非常に短く構成
枚数も少なく、小型・軽量・低コストを実現できる大口
径で、特に近年要求される広画角域で使用しても高性能
が得られるズームレンズを提供することを目的とする。 本発明の概要 上記目的を達成するために、本発明に係るズームレン
ズの構成は正の屈折力を持つ第1群、負の屈折力を持つ
第2群、正の屈折力を持つ第3群の3群より成り、ズー
ミング時に第1群は不動で、第2群は光軸上を移動して
変倍し、第3群もそれに伴って像面を一定に保つように
移動する。更に、物体側から順に、第1群を物体側に凸
の負メニスカスレンズと物体側に強い面を向けた両凸正
レンズとの2枚で構成し、第2群を像側に強い面を向け
た両凹負レンズと物体側に凸の正メニスカスレンズとの
2枚で構成することにより、ズーミング時に諸収差の変
動を十分小とすることができ、小型・軽量・低コストを
実現できる。即ち、第1,2群を負レンズ先行型とするこ
とにより、広角域での傾斜の強い周辺光をいちはやく緩
め、第3群に導くため、高次のコマ収差や像面湾曲の発
生を抑え、前玉径の大型化を防ぐのである。また、第1
群では負レンズ、第2群では正レンズの方に高分散ガラ
スを用いることによって、軸上色収差と倍率色収差を十
分良好に補正することが可能となる。第1,第2群は組立
て上の都合を優先させて接合レンズとしても良いが、収
差補正のみを考えれば分離タイプにする方が有利であ
る。さて、更に諸収差を十分良好とするためには、以下
の条件を満足することが望ましい。 0.05<R1P/|R2R|<0.45(但しR2R<0) 0.30<R4R/R1P<0.60 0.28<ψIII|<0.43(但しψII<0) 0.43<R3RII|<0.75(但しψII<0) 0.60<R1R/R2P≦1.00 (n1+n4)/2>1.78 ここで、Rは曲率半径を示し、その第1添字は物体側
から数えたレンズ番号であり、第2添字は物体側の面で
あるときP、像側の面であるときRを示すものとする。
また、ψ、ψIIはそれぞれ第1群,第2群の屈折力
(焦点距離の逆数)である。また、n1,n4は物体側から
数えて、第1レンズと第4レンズの屈折率である。 条件は、第1群全体を1つの正レンズとしてとらえ
た場合の物体側の屈折力と像側の屈折力の比を与えるも
のに相当し、周辺光の収差に大きく影響する。特にテレ
端において、その周辺光の主光線より外側の光につい
て、下限を越えると上方のコマ、上限を越えると下方の
コマの発生量が多大で、十分な性能を保証し得なくな
る。 条件は、第1群と第2群をまとめて1つの負メニス
カスレンズとみなした場合のメニスカス度に相当するも
のであり、これもと同様、テレ端のコマ収差に大きく
影響するほかに、テレ端の球面収差にも大きく影響す
る。下限を越えると、テレ端で上方コマが増すと共に球
面収差がアンダー側に倒れ、逆に上限を越えると、下方
コマの発生と、球面収差のオーバー側への変位が大き
く、この条件を満たさないと、十分な性能は得られな
い。 条件は、第1群と第2群の屈折力比を示すもので、
下限を越えるとコンパクト化には有利であるが、強い負
の第2群で発生する高次収差が多大で性能劣化が大き
い。また、上限を越えると周辺光量が不足してくるた
め、これを確保するために前玉を大きくする必要が生
じ、小型・軽量を満足できなくなる上、ペッツバール和
が大きくなって像面湾曲が悪化する。 条件は、第2群中で負レンズの強い屈折面が、どの
程度の屈折力を持つかを示す式で、特にテレ端での球面
収差と像面湾曲に影響する。下限を越えるとオーバー側
に、上限を越えるとアンダー側に大きく球面収差と像面
湾曲が発生し、性能保証不可となる。 条件は、第1群内の相対する面の曲率半径の比で、
負レンズと正レンズを接合したときは当然1.0で、分離
したときは常に負レンズ側の曲率半径が小さくなるよう
にすればよいということであり、上限即ち負レンズ側の
曲率半径の方が大きくなると、負の歪曲が大きくなって
しまう。また逆に下限を越えて、小さくし過ぎると、テ
レ端でのコマ収差が下方に大きく発生するので、好まし
くない。 条件は、第1群の負レンズと第2群の正レンズを十
分高い屈折率で構成する必要があることを示し、これを
満足しないときは高次収差の発生を抑えることができな
い。 さて、以上述べた条件を満たすことによって、小型・
軽量・低コストな第1,2群を実現することができるわけ
であるが、望ましくは第3群を以下のように構成するこ
とによって、大口径で高性能を実現できる。 即ち、第3群を物体側から順に、強い屈折面を物体側
に向けた正レンズ、両凹レンズ、強い屈折面を像側に向
けた正レンズ、強い屈折面を物体側に向けた正レンズの
4枚で構成し、以下の条件を満足させることが望まし
い。 1.0<A1/A2 0.40<|R6P|/R6R<1.20(但しR6P<0) 0.60<f7・ψ7R<1.30(但し、ψ7R=(n7−1)/|R
7R|) 0.70<f8・ψ8P<1.60(但し、ψ8P=(n8−1)/
R8P) ここでA1,A2はそれぞれ第5レンズと第6レンズ、第
6レンズと第7レンズの間の軸上空気間隔であり、f7
f8はそれぞれ第7,第8レンズの焦点距離、n7,n8は第7,
第8レンズの屈折率である。 条件は、第3群で唯一の負レンズの第6レンズの前
後の軸上空気間隔の在り方を示したもので、常に物体側
の方の間隔を大きくして、像側の間隔を小さくすること
が望ましいことを示したものである。第6レンズの配置
によって大きく変動するのは、歪曲収差と倍率色収差で
あり、この式の下限を越えると歪曲が大きく負に発生す
る上、倍率収差も大となり、補正できなくなってしま
う。 条件は、負レンズの第6レンズの前後面のパワー配
分を示したものである。第6レンズは第3群で唯一の負
レンズであるので、他の3枚の正レンズで発生する諸収
差の補正を一手に担っている重要なレンズであり、この
式の下限を下回って、物体側面にパワーを過大集中する
と、歪曲収差が大きく負に発生し、像面湾曲も悪化す
る。逆に上限を上回って像側面にパワーを集中すると、
サジタルフレアーや高次収差の発生が過大となり、性能
劣化をきたす上、十分なバックフォーカスを確保できな
くなる。 条件,はそれぞれ第7,第8レンズの正の屈折力
を、第7レンズでは像側面に、第8レンズでは物体側面
に集中させることを示し、それぞれ不等式の中の値が1
以下になると両凸レンズ形状に、1以上になるとメニス
カスレンズ形状になる。両レンズの形状は、球面収差と
軸外の像面湾曲、歪曲コマとのバランスにより最適形状
が確定され、それぞれ下限を越えて両凸にしていくと、
球面収差には有利となるが、軸外収差が悪化し、また逆
に上限を越えてメニスカス形状を強くしていくと、球面
収差が悪化する上、軸外の歪曲も劣化してしまう。 以上に述べた各条件を満足するように第3群を構成す
れば、全系で8枚という少ないレンズ枚数ではあるが、
大口径で高性能でありながら、小型・軽量・低コストを
満足するズームレンズを実現できる。また、光学ファイ
ンダーやオートフォーカス用のビームスプリッタを挿入
するときは、第2群の後部に入れると良い。 本発明の実施例 以下、本発明に基づく小型・軽量・低コストな大口径
高性能ズームレンズの実施例を示す。 但し、各実施例において、r1〜r19は曲率半径、d1〜d
18は軸上面間隔を示し、N1〜N18〜ν18はd線に対
する屈折率、アッベ数を示す。尚、各実施例とも最後尾
にローパスフィルタやフェースプレートに相当する平板
を挿入してある。 次に第1図は前記各実施例のテレ端における概略構成
を示しており、そのうち移動群である第2群(II)と第
3群(III)については第1図でテレ端(T)からワイ
ド端(W)への移動を矢印線(1)(2)によって模式
的に示している。 また、上記本発明の概要の項で説明したR1P〜R8P並び
にA1,A2と本発明の実施例の項で説明したr1〜r19、d1
d18等についても記入してある。第3群(III)の手前に
示される(3)は絞りを表しており、また、第3群(II
I)の後方に配されている平板(4)はローパスフィル
タやフェースプレートに相当する平板である。 また、第2図〜第7図は上記実施例1〜実施例6の各
収差図で、それぞれ(a)はテレ端、(b)は中間焦点
距離、(c)はワイド端での諸収差を表す。また、実線
(d)はd線に対する収差を表し、点線(SC)は正弦条
件を表す。更に点線(DM)と実線(DS)はメリジオナル
面とサジタル面での非点収差をそれぞれ表している。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例のレンズ構成図であり、第2
図,第3図,第4図,第5図,第6図及び第7図は各実
施例に対応する収差図である。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.物体側から順に、正の屈折力を持つ第1群、負の屈
    折力を持つ第2群、正の屈折力を持つ第3群の3群より
    成り、ズーミング時に第1群は不動で、第2群は光軸上
    を移動して変倍し、第3群もそれに伴って像面を一定に
    保つように移動するズームレンズであって、 第1群は、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカス
    レンズと物体側に強い面を向けた両凸レンズとの2枚で
    構成され、第2群は物体側から順に、像側に強い面を向
    けた負レンズと物体側に凸の正メニスカスレンズとの2
    枚で構成されるとともに、 前記第1群と第2群について、以下の条件を満足するこ
    とを特徴とするズームレンズ。 0.05<R1P/|R2R|<0.45(但しR2R<0) 0.30<R4R/R1P<0.60 0.28<ψIII|<0.43(但しψII<0) 0.43<R3RII|<0.75(但しψII<0) 0.60<R1R/R2P≦1.00 (n1+n4)/2>1.78 ここで、Rは曲率半径を示し、その第1添字は物体側か
    ら数えたレンズ番号であり、第2添字は物体側の面であ
    るときP、像側の面であるときRを示すものである。ψ
    、ψIIはそれぞれ第1群、第2群の屈折力(焦点距離
    の逆数)である。また、nは屈折率を示し、その添字は
    物体側から数えたレンズ番号を示す。 2.前記第3群が、物体側から順に、強い屈折面を物体
    側に向けた正レンズ,両凹レンズ,強い屈折面を像側に
    向けた正レンズ,強い屈折面を物体側に向けた正レンズ
    の4枚で構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載のズームレンズ。 3.以下の条件を満足することを特徴とする特許請求の
    範囲第2項に記載のズームレンズ。 1.0<A1/A2 0.40<|R6P|/R6R<1.20(但しR6P<0) 0.60<f7・ψ7R<1.30(但しψ7R=(n7−1)/|R
    7R|) 0.70<f8・ψ8P<1.60(但しψ8P=(n8−1)/R8P) ここでA1、A2はそれぞれ第5レンズと第6レンズ、第6
    レンズと第7レンズの間の軸上空気間隔であり、f7、f8
    はそれぞれ第7,第8レンズの焦点距離、n7、n8は第7,第
    8レンズの屈折率である。
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JPH04106512A (ja) * 1990-08-27 1992-04-08 Canon Inc リヤーフォーカス式の変倍レンズ
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