JP3029150B2 - 広角高変倍ズームレンズ - Google Patents

広角高変倍ズームレンズ

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JP3029150B2 JP3222888A JP22288891A JP3029150B2 JP 3029150 B2 JP3029150 B2 JP 3029150B2 JP 3222888 A JP3222888 A JP 3222888A JP 22288891 A JP22288891 A JP 22288891A JP 3029150 B2 JP3029150 B2 JP 3029150B2
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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や写真用カ
メラに用いられる変倍比8〜12、Fナンバー1.6〜
1.8程度のズームレンズに関し、特に広角端での画角
が63°程度と広画角な高変倍ズームレンズに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラの小型軽量化に伴い
レンズに対しても、小型軽量化の要請が高まってきてい
る。その為、従来の最も物体側の第1レンズ群を移動さ
せてフォーカスを行なういわゆる前玉フォーカスタイプ
から、第1レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行なう所謂リヤーフォーカス式を採用したものが
種々提案されている。一般にリヤーフォーカス式ズーム
レンズは比較的小型軽量のレンズ群を移動させて合焦を
行なうので、フォーカスレンズ群の駆動力が小さくなり
迅速な焦点合わせが出来る等の特長がある。
【0003】例えば、特開昭62−24213号公報で
は、物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群、変倍用
の負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ
群そして正の屈折力の第4レンズ群の4つのレンズ群を
有し前記第1、第3レンズ群を固定とし、前記第2レン
ズ群を移動させて変倍を行ない、前記第4レンズ群を変
倍に伴う像面変動を補正するように移動させるとともに
該第4レンズ群を移動させて合焦を行なうリヤーフォー
カス式のズームレンズが提案されている。
【0004】しかし、従来の前玉フォーカスタイプやリ
ヤーフォーカスタイプのどちらにおいても、該第1レン
ズ群を小型にするために、該第1レンズ群の大きさを決
定する広角端の焦点距離を可能な限り望遠側によせてい
た。その為に、広角端の画角は50°程度のものがほと
んどであった。また、ビデオカメラで画角63°程度を
得るには、レンズの前側にワイドコンバータレンズやワ
イドアタッチメントレンズを装着しなければならずわず
らわしかった。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は前述した
リヤーフォーカス式のズームレンズの改良に関する技術
で、広角端での画角を63°程度と広画角な高変倍ズー
ムレンズの提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば物体側よ
り順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レ
ンズ群、正の屈折力の第3レンズ群そして正の屈折力の
第4レンズ群の4つのレンズ群を有し、前記第1、第3
レンズ群を静止させ、前記第2レンズ群を移動させて変
倍を行ない前記第4レンズ群を変倍にともなう像面変動
を補正するように移動させるとともに、前記第4レンズ
群を移動させて焦点合わせを行なうズームレンズにおい
て前記第1レンズ群は物体側より順に負レンズと正レン
ズの接合レンズと少なくとも1枚の正レンズを有し、前
記第2レンズ群は物体側より順に像面側に強い凹面を向
けた負メニスカスレンズと両凹レンズそして物体側に強
い凸面を向けた正レンズの3枚のレンズで構成すること
を基本とし、後述の実施例で説明する条件のいずれかを
満足することを特徴としている。
【0007】
【実施例】以下図面を参照にして本発明の実施例を説明
する。
【0008】Iは正の屈折力を有する第1レンズ群、I
Iは負の屈折力を有する第2レンズ群、IIIは正の屈
折力を有する第3レンズ群、IVは正の屈折力を有する
第4レンズ群で、広角側から望遠側へのズーミングを矢
印に示す通り第2レンズ群IIと第4レンズ群を光軸に
沿って移動させて行っている。又フォーカミングを前記
第4レンズ群IVを移動させて行っている。尚第1、3
レンズ群I、IIIは常に静止している。又SPは絞り
である。
【0009】本発明では第1レンズ群及び第2レンズ群
を前述のごとく構成することにより、広角端での画角を
63°程度にすることが可能になる。また従来広角レン
ズで大きく発生する歪曲収差を少なくすることが可能に
なる。
【0010】従来提案されている一般的なリヤーフォー
カス式のズームレンズでは負の屈折力を有する第2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
スレンズ、両レンズ面が凹面の負レンズと正レンズとを
接合した貼合わせレンズより通常構成されているが、本
発明では前述のごとく構成することにより該第2レンズ
群の前側主点の位置を従来レンズによりも物体側にする
ことが容易になり、第1レンズ群との主点間隔を短くす
ることが可能になり前記第1レンズ群を絞り位置に近づ
けることができる。これにより、前記第1レンズ群に入
射する軸外光束の光軸からの高さが低くなり、前記第1
レンズ群のレンズ径を小さくすることができる為その分
広角端の焦点距離を広角側によせることができる。
【0011】本発明では、前記第2レンズ群中の第2負
レンズと第3正レンズをそれぞれ単レンズで構成するこ
とにより、空気レンズとして収差補正に作用することが
でき、球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正に有利に
なる。例えば前記第2レンズ群中を通過する軸上光線は
第2負レンズを出た後、第3正レンズに入射する光線の
光軸からの高さが従来の貼合わせのタイプよりも高くな
る為、該第3正レンズで補正する収差の効果が強くなり
すぎるので、その分該第2レンズ群を構成するレンズの
曲率をゆるくすることが可能になり、広角レンズで補正
が困難な歪曲等の諸収差の補正に利用することができ
る。
【0012】本実施例ではこのようなズームタイプにお
いて前記の如く構成することにより広角化を達成してい
るが、更に全変倍域にわたり良好なる光学性能を得るに
は、第2レンズ群の最も物体側に配置する負メニスカス
レンズの物体側の曲率半径をRIIF、該第2レンズ群の
焦点距離をfIIとするとき
【0013】
【外3】 なる条件を満足することである。
【0014】条件式(1)は、レンズ面の曲率半径を規
定するものであり、主に歪曲収差と第2レンズ群の前側
主点の位置に関する条件である。下限値を越えて小さく
なると歪曲収差の発生は少なくなるが、第2レンズ群の
前側主点が像面側に入り込んでしまう為第1レンズ群と
物理的に接近してしまい、それを離す為に第1レンズ群
と第2レンズ群の主点間隔をあけると、近軸上第1レン
ズ群が絞りから遠くなり、該第1レンズ群に入射する軸
外光束の光軸からの高さが高くなり、レンズ径の増大を
招くので良くない、又、上限値を越えると歪曲収差の発
生が大きくなり−5%を越えるようになる。
【0015】更にズームレンズの広角化を図るには第1
レンズ群の最も像面側に配置する正レンズの像面側の曲
率半径をRIL、該第1レンズ群の焦点距離をfIとする
とき
【0016】
【外4】 なる条件を満足することである。
【0017】条件式(2)は条件式(1)と同様にレン
ズ面の曲率半径を規定し第1レンズ群の後側主点の位置
と歪曲収差に関する条件である。
【0018】下限値を越えて小さくなると該第1レンズ
群の後側主点が物体側に入り込んでしまい条件式(1)
の下限値と同様の問題が発生する。又、上限値を越える
と望遠端で糸まき状の歪曲が大きくなり良くない。
【0019】また、前述第2レンズ群で発生する球面収
差やコマ収差を良好に補正するには
【0020】
【外5】 なる条件式を満足することである。但しRIIiは前記第
2レンズ群の物体側から数えて第i番目のレンズ面の曲
率半径である。前式は第2レンズ群中の第2負レンズと
第3正レンズの間に設けた空気レンズのパワーに関する
もので下限値を越えて小さくなると空気レンズとしての
作用が無くなり収差補正ができなくなる。又、上限値を
越えると球面収差やコマ収差が補正過剰になり、特にワ
イド端近傍での性能が悪化する。
【0021】前記第2レンズ群を前述のごとく構成する
ことにより高い光学性能を保ちながら広角化、高倍率化
を達成しえるが更なる小型化、高性能化を図るには、変
倍により移動する第4レンズ群を少なくとも1枚ずつの
正レンズと負レンズで構成することにより第4レンズ群
で発生する変動色収差をおさえ更に非球面を導入するこ
とにより、変倍の中間域での球面収差及び歪曲を補正し
ている。
【0022】また、第3レンズ群を少なくとも1面以上
の非球面を有する単レンズで構成することによりレンズ
構成枚数を減らして全長の短縮化を図り、ワイド端の球
面収差を非球面で良好に補正することができる。
【0023】小型化、高倍率化を図ろうとして第2レン
ズ群の屈折力を強めると該第2レンズ群を構成するレン
ズの曲率が小さくなり収差が発生し、変倍による収差変
動が大きくなり光学性能が劣化する為、該第2レンズ群
を構成するレンズの屈折率の平均値が1.65以上にな
る様にすることが望ましい。
【0024】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてriは物体側より順に第i番目のレンズ面の
曲率半径、diは物体側より第i番目のレンズ厚及び空
気間隔、niとνiは各々物体側より順に第i番目のレ
ンズのガラスの屈曲率とアッベ数である。最も像面側に
配置されている平行平板ガラスはフェースプレートやフ
ィルター等である。
【0025】又、前述の各条件式と数値実施例における
諸数値との関係を表−1に示す。
【0026】又非球面形状は物体側から像面方向への光
軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を
正としRを近軸曲率半径、Kを円錐定数、B,C,D,
Eを各々非球面係数としたとき、
【0027】
【外6】 なる式で表わしている。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】
【表5】
【0033】
【表6】
【0034】
【表7】
【0035】
【表8】
【0036】
【表9】
【0037】
【表10】
【0038】
【表11】
【0039】
【表12】
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば広
角端での画角を63°程度と広画角で、変倍比8〜12
と高変倍比でしかも小型軽量でありながら全変倍範囲に
わたり良好に収差補正を行なったリヤーフォーカス式の
ズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関する数値実施例1〜5のレンズ断面
図。
【図2】本発明に関する数値実施例1の広角端における
諸収差図。
【図3】本発明に関する数値実施例1の中間部における
諸収差図。
【図4】本発明に関する数値実施例1の望遠端における
諸収差図。
【図5】本発明に関する数値実施例2の広角端における
諸収差図。
【図6】本発明に関する数値実施例2の中間部における
諸収差図。
【図7】本発明に関する数値実施例2の望遠端における
諸収差図。
【図8】本発明に関する数値実施例3の広角端における
諸収差図。
【図9】本発明に関する数値実施例3の中間部における
諸収差図。
【図10】本発明に関する数値実施例3の望遠端におけ
る諸収差図。
【図11】本発明に関する数値実施例4の広角端におけ
る諸収差図。
【図12】本発明に関する数値実施例4の中間部におけ
る諸収差図。
【図13】本発明に関する数値実施例4の望遠端におけ
る諸収差図。
【図14】本発明に関する数値実施例5の広角端におけ
る諸収差図。
【図15】本発明に関する数値実施例5の中間部におけ
る諸収差図。
【図16】本発明に関する数値実施例5の望遠端におけ
る諸収差図。
【図17】本発明に関する数値実施例6〜9のレンズ断
面図。
【図18】本発明に関する数値実施例6の広角端におけ
る諸収差図。
【図19】本発明に関する数値実施例6の中間部におけ
る諸収差図。
【図20】本発明に関する数値実施例6の望遠端におけ
る諸収差図。
【図21】本発明に関する数値実施例7の広角端におけ
る諸収差図。
【図22】本発明に関する数値実施例7の中間部におけ
る諸収差図。
【図23】本発明に関する数値実施例7の望遠端におけ
る諸収差図。
【図24】本発明に関する数値実施例8の広角端におけ
る諸収差図。
【図25】本発明に関する数値実施例8の中間部におけ
る諸収差図。
【図26】本発明に関する数値実施例8の望遠端におけ
る諸収差図。
【図27】本発明に関する数値実施例9の広角端におけ
る諸収差図。
【図28】本発明に関する数値実施例9の中間部におけ
る諸収差図。
【図29】本発明に関する数値実施例9の望遠端におけ
る諸収差図。
【図30】本発明に関する数値実施例10のレンズ断面
図。
【図31】本発明に関する数値実施例10の広角端にお
ける諸収差図。
【図32】本発明に関する数値実施例10の中間部にお
ける諸収差図。
【図33】本発明に関する数値実施例10の望遠端にお
ける諸収差図。
【図34】本発明に関する数値実施例11のレンズ断面
図。
【図35】本発明に関する数値実施例11の広角端にお
ける諸収差図。
【図36】本発明に関する数値実施例11の中間部にお
ける諸収差図。
【図37】本発明に関する数値実施例11の望遠端にお
ける諸収差図。
【符号の説明】
I 第1レンズ群 II 第2レンズ群 III 第3レンズ群 IV 第4レンズ群 SP 絞り l d線 g g線 △M メリディオナル像面 △S サジタル像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に正の屈折力の第1レンズ
    群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レン
    ズ群、そして正の屈折力の第4レンズ群の4つのレンズ
    群を有し、前記第2レンズ群を移動させて変倍を行な
    い、前記第4レンズ群を変倍にともなう像面変動を補正
    するように移動させるとともに、前記第4レンズ群を移
    動させて焦点合せを行なうズームレンズにおいて、前記
    第1レンズ群は物体側より順に負レンズと正レンズの接
    合レンズと少なくとも1枚の正レンズを有し、前記第2
    レンズ群は物体側より順に像面側に強い凹面を向けた負
    メニスカスレンズと両凹レンズ、そして物体側に強い凸
    面を向けた正レンズの3枚の単レンズ構成し、前記第
    2レンズ群の最も物体側に配置する負メニスカスレンズ
    の物体側の曲率半径をR IIF 、該第2レンズ群の焦点距
    離をf II とするとき、 【外1】 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 【請求項2】 前記第1レンズ群の最も像面側に配置す
    る正レンズの像面側の曲率半径をRIL、該第1レンズ群
    の焦点距離をfIとするとき、 【外1】 なる条件を満足することを特徴とする請求項1のズーム
    レンズ。
  3. 【請求項3】 物体側より順に正の屈折力の第1レンズ
    群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レン
    ズ群、そして正の屈折力の第4レンズ群の4つのレンズ
    群を有し、前記第2レンズ群を移動させて変倍を行な
    い、前記第4レンズ群を変倍にともなう像面変動を補正
    するように移動させるとともに、前記第4レンズ群を移
    動させて焦点合せを行なうズームレンズにおいて、前記
    第1レン ズ群は物体側より順に負レンズと正レンズの接
    合レンズと少なくとも1枚の正レンズを有し、前記第2
    レンズ群は物体側より順に像面側に強い凹面を向けた負
    メニスカスレンズと両凹レンズ、そして物体側に強い凸
    面を向けた正レンズの3枚の単レンズで構成し、前記第
    2レンズ群の物体側から数えて第i番目のレンズ面の曲
    率半径をR IIi 、該第2レンズ群の焦点距離をf II とす
    るとき、 【外3】 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
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