JP3141550B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP3141550B2 JP04204491A JP20449192A JP3141550B2 JP 3141550 B2 JP3141550 B2 JP 3141550B2 JP 04204491 A JP04204491 A JP 04204491A JP 20449192 A JP20449192 A JP 20449192A JP 3141550 B2 JP3141550 B2 JP 3141550B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はテレビカメラ、ビデオカ
メラ、写真用カメラ等に好適なズームレンズに関し、特
に開口絞りの光軸上の位置を変倍に伴い一定の条件下で
移動させることにより、変倍に伴う収差変動、例えば望
遠側における絞り径による倍率色収差の変動を抑制し、
全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したF1.8、変
倍比18.3の大口径比、高変倍比のズームレンズに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりテレビカメラ等のズームレンズ
にはテレビカメラの小型化に伴い、レンズ系全体が小型
でしかも大口径比で高変倍比のものが要望されている。
【0003】ズームレンズのうち物体側から順に合焦用
の正の屈折力の第1群(合焦レンズ群)、変倍用の負の
屈折力の第2群(変倍レンズ群)、変倍に伴って変動す
る像面を補正する為の正又は負の屈折力の第3群(補正
レンズ群)、開口絞り、そして結像用の正の屈折力の第
4群(リレーレンズ群)の4つのレンズ群より成る所謂
4群ズームレンズは比較的高変倍化及び大口径比化が容
易である為、テレビカメラに限らず各種のカメラに用い
られている。
【0004】4群ズームレンズのうち口径比1.4程
度、変倍比12程度の大口径、高変倍の4群ズームレン
ズが、例えば特開昭55−95922号公報、特開昭5
9−71015号公報等で提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】4群ズームレンズにお
いて、レンズ系全体の大きさを決定する一要因として、
前玉レンズ径の大きさがある。この前玉レンズ径の大き
さは多くの場合望遠端での開放Fナンバーと軸外光束に
よって決定される。
【0006】望遠端における軸上光束に対する軸外光束
の比率、即ち周辺光量比は大きい方が望ましいが、周辺
光量比が大きくなると前玉レンズ径が増大してくる。こ
の為、実際には問題のない程度の周辺光量を制限して前
玉レンズ径の増大を防止している。
【0007】望遠側において、周辺光量を制限すると、
軸外光束のうち下方光束が制限される為、軸外光束の開
口絞りの中心光線と光束の中心光線(主光線)とのずれ
が大きくなってくる。そうすると、軸外光束の主光線と
開口絞りの中心光線の光軸と交わる点が望遠端への変倍
に伴い物体側へ移動してくる。この結果、軸外光束に対
する収差変動が大きくなってくる。
【0008】又、ズームレンズにおける収差補正の分担
としては変倍に伴い変動する収差を補正する変倍部(合
焦レンズ群、変倍レンズ群、補正レンズ群)と変倍に無
関係の収差を補正する固定部(リレーレンズ群)とに分
けられる。
【0009】変倍に伴い変動する収差として、例えば倍
率色収差は主に合焦レンズ群から発生してくる。これは
基本的にズームレンズの開口絞りが変倍部の後方(像面
側)に配置されている為、入射瞳の位置が望遠端への変
倍に伴後方に移動し、合焦レンズ群から離れてきて、
主光線の合焦レンズ群への入射高が高くなってくる。こ
の為、主光線の入射高に依存する倍率色収差の発生量が
大きくなってくる。このとき合焦レンズ群で発生した倍
率色収差は変倍部で拡大されてリレーレンズ群に入射す
る。
【0010】一般にこのときの変動する倍率色収差を固
定のリレーレンズ群で補正するのは大変難しく、光学性
能が大きく低下してくるという問題点があった。
【0011】又、従来の4群ズームレンズで開口絞りの
絞り径を小さくしていくと上方光束が先に遮られ、この
結果主光線は下方に変位し、合焦レンズ群を通過する主
光線の入射高が高くなってくる。
【0012】この為、望遠側においては開口絞りの絞り
径によって倍率色収差が変化してきてしまうという問題
点があった。
【0013】倍率色収差を補正する方法として、レンズ
の材質に異常分散ガラスを用いるのが有効であるが、こ
の方法は他の諸収差の補正が難しくなり、全変倍範囲に
わたり高い光学性能を得るのが難しいという問題点があ
る。
【0014】本発明は所謂4群ズームレンズにおいて、
変倍に伴い変動し、又開口絞りの絞り径によって変動す
る諸収差、例えば倍率色収差の変動を開口絞りを変倍に
伴い所定の条件で光軸上移動させることにより良好に補
正し、全変倍範囲にわたり、又全絞り値において高い光
学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズは
物体側より順に合焦用の正の屈折力の第1群、変倍用の
負の屈折力の第2群、変倍に伴う像面変動を補正する正
の屈折力の第3群、開口絞り、そして変倍中固定の結像
作用を有する第4群とを有したズームレンズにおいて、
ズーム比をZとし、望遠側への変倍時に、前記開口絞り
は、広角端からZ 1/4 に相当するズーム位置において固
定であり、Z 1/4 に相当するズーム位置から望遠端にお
いて物体側に移動し、Z 1/4 に相当するズーム位置にお
ける前記開口絞りの位置を基準として、Z 1/4 に相当す
るズーム位置からZ 1/2 に相当するズーム位置までの前
記開口絞りの移動量をV b ,Z 1/4 に相当するズーム位置
から望遠端までの前記開口絞りの移動量をV T としたと
き、b≦VT/5 なる条件を満足することを特徴とする
【0016】
【実施例】図1(A)、(B)は本発明の数値実施例1
の広角端と望遠端のレンズ断面図である。
【0017】図中L1は合焦用の正の屈折力の第1群
(合焦レンズ群)、L2は広角端から望遠端への変倍の
際、像面側へ単調移動する変倍用の負の屈折力の第2群
(変倍部)、L3は変倍に伴い変動する像面を一定位置
に維持する為に広角端から望遠端にかけて物体側に非直
線的に移動する正の屈折力の第3群(補正レンズ群)、
L4は固定の結像作用をする正の屈折力の第4群(リレ
ーレンズ群)、SPは開口絞りであり、第3群と第4群
との間に配置されており、変倍に伴い所定の条件下で移
動している。矢印SPaは開口絞りSPの広角端から望
遠端への変倍に伴い移動する移動軌跡を示している。
【0018】Gは色分解用プリズムやフィルター等のガ
ラスブロックである。第1群L1、第2群L2、第3群
L3で変倍系を構成している。
【0019】図2は本実施例において開口絞りSPが変
倍と共に移動する状態を示した説明図である。図中、横
軸にズーム位置、縦軸に移動量を示している。同図では
物体側への移動を正として示している。
【0020】後述する数値実施例1では焦点距離12.
5〜228.95でズーム比Z=18.3、開口絞りの
広角端から望遠端への変倍に伴う最大移動量VT =25
である。
【0021】本実施例では図1、図2に示すように、開
口絞りを広角端から所定のズーム位置までは固定とし、
所定のズーム位置から望遠端への変倍に際して前方(物
体側)へ移動させている。そして光束の中心光線の光軸
との交点近傍に開口絞りが位置するようにしている。
【0022】具体的には広角端から望遠端への変倍に際
して、第3群が物体側へ移動するのに対応させて、その
とき生じる空間を利用し、広角端から 1/4 に相当する
ズーム位置(f=26)までは固定とし、Z 1/4 に相当
するズーム位置(f=26)より望遠端にかけて開口絞
りを物体側へ移動させている。
【0023】このとき 1/4 に相当するズーム位置(f
=26)からZ 1/2 に相当するズーム位置(f=54)
までは移動量Vbが全移動量VT(25)に対して前述の
如くVb ≦VT /5となるように少なく移動させてい
る。そして 1/2 に相当するズーム位置(f=54)か
ら望遠端(ズーム比Z、f=228.95)にかけては
曲線的に大きく移動させている。
【0024】そして最終的に開口絞りSPが広角端に比
べて望遠端で物体側に位置するようにしている。これに
より開口絞りを絞り込んだとき軸外光束のうち下方光束
が遮られるようにし、合焦レンズ群を通過する主光線の
光軸からの高さが低くなるようにして合焦レンズ群から
の倍率色収差の発生量を少なくしている。
【0025】本実施例ではこのような構成により開口絞
りを絞り込んだときの収差変動を少なくし、特に倍率色
収差の変動を少なくし、例えばテレビカメラ等に用いた
ときのレジストレーションエラーを少なくすると共に全
変倍範囲にわたり高い光学性能を得ている。
【0026】本実施例のズームレンズでは所定のズーム
位置から望遠端への変倍に際して開口絞りを物体側へ移
動させてる為の空間を確保する為に広角端から望遠端へ
の変倍に際して第3群が前方へ移動するようなズームタ
イプとなるように、前述の如く各レンズ群の屈折力を設
定している。
【0027】図3、図4は数値実施例1の望遠端におけ
るFナンバーがF2.2(開放)と、F5.6のときの
収差図である。
【0028】本実施例のズームレンズは絞り中心と主光
線が略一致するように開口絞りを移動させている為に開
放時とF5.6の双方で絞り径によらず倍率色収差が良
好に補正されている。
【0029】本発明において変倍に伴い開口絞りを前方
に移動させたときFナンバーを決定する光束と軸外光束
の各レンズ群への入射高が変化するので、それに伴い絞
り径を変化させるのが良い。このときの絞り径の変化
は、例えばオートアイリス機構等を用いて行うのが良
い。
【0030】又、開口絞りを前方に移動させたときの射
出瞳の変動を少なくする為にズームレンズを射出瞳の位
置が広角端でマイナス方向(前方)となり、望遠端でプ
ラス方向(後方)となるようなテレセントリック系より
構成している。これにより例えばテレビカメラ等に用い
たときのカラーシェーディングの発生量を少なくしてい
る。
【0031】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
ンズのガラスの屈折率とアッベ数である。R46、R4
7は色分解プリズムや色フィルター等のガラスブロック
である。
【0032】 数値実施例1 F=12.5〜228.95 FNO=1:2.2〜5.6 2ω=65.2 〜4.0 R 1= 2455.41 D 1= 5.40 N 1=1.69979 ν 1= 55.5 R 2= 271.91 D 2= 28.94 R 3= -267.58 D 3= 3.00 N 2=1.69979 ν 2= 55.5 R 4= -2503.19 D 4= 1.98 R 5= 9738.25 D 5= 3.00 N 3=1.64254 ν 3= 60.1 R 6= 224.83 D 6= 14.59 N 4=1.76168 ν 4= 27.5 R 7= 1879.70 D 7= 1.84 R 8= 1282.45 D 8= 13.52 N 5=1.62287 ν 5= 60.3 R 9= -242.57 D 9= 0.30 R10= 1074.61 D10= 4.50 N 6=1.81265 ν 6= 25.4 R11= 150.07 D11= 20.80 N 7=1.48915 ν 7= 70.2 R12= -401.90 D12= 0.30 R13= 160.26 D13= 16.10 N 8=1.48915 ν 8= 70.2 R14= 45982.92 D14= 0.30 R15= 148.13 D15= 12.92 N 9=1.62287 ν 9= 60.3 R16= 512.54 D16= 可変 R17= 95.44 D17= 2.40 N 10=1.77621 ν 10= 49.6 R18= 42.25 D18= 9.16 R19= -1689.53 D19= 2.20 N 11=1.77621 ν 11= 49.6 R20= 84.69 D20= 11.71 R21= -46.36 D21= 2.20 N 12=1.77621 ν 12= 49.6 R22= 779.13 D22= 5.58 N 13=1.93306 ν 13= 21.3 R23= -92.60 D23= 可変 R24= 1110.01 D24= 8.90 N 14=1.48915 ν 14= 70.2 R25= -82.86 D25= 0.30 R26= 325.37 D26= 12.18 N 15=1.64254 ν 15= 60.1 R27= -71.86 D27= 2.40 N 16=1.81265 ν 16= 25.4 R28= -222.32 D28= 0.30 R29= 84.97 D29= 9.95 N 17=1.48915 ν 17= 70.2 R30= -1089.44 D30= 可変 R31=(絞り) D31= 可変 R32= -47.08 D32= 1.40 N 18=1.62032 ν 18= 63.4 R33= 39.65 D33= 5.94 N 19=1.81265 ν 19= 25.4 R34= 65.31 D34= 9.57 R35= -38.40 D35= 1.50 N 20=1.64254 ν 20= 60.1 R36= -1105.33 D36= 9.77 N 21=1.69417 ν 21= 31.1 R37= -38.03 D37= 13.00 R38= 73.63 D38= 12.37 N 22=1.49845 ν 22= 81.6 R39= -88.22 D39= 0.20 R40= -3325.75 D40= 2.00 N 23=1.85501 ν 23= 23.9 R41= 56.24 D41= 2.72 R42= 105.85 D42= 8.04 N 24=1.45720 ν 24= 90.3 R43= -70.51 D43= 1.10 R44= 50.76 D44= 8.23 N 25=1.43985 ν 25= 95.0 R45= -3158.30 D45= 8.30 R46= ∞ D46= 69.20 N 26=1.51825 ν 26= 64.2 R47= ∞
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、所謂4群
ズームレンズにおいて変倍に伴い変動し、又開口絞りの
絞り径によって変動する諸収差、例えば倍率色収差の変
動を開口絞りを変倍に伴い所定の条件で光軸上移動させ
ることにより良好に補正し、全変倍範囲にわたり、又全
絞り値において高い光学性能を有したズームレンズを達
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値実施例1のレンズ断面図
【図2】本発明に係る開口絞りの移動状態を表わす説明
【図3】本発明の数値実施例1のF2.2の横収差図
【図4】本発明の数値実施例1のF2.2の縦収差図
【図5】本発明の数値実施例1のF5.6の横収差図
【図6】本発明の数値実施例1のF5.6の縦収差図
【符号の説明】
L1 第1群 L2 第2群 L3 第3群 L4 第4群 SP 開口絞り d d線 g g線 S サジタル像面 M メリディオナル像面 Y 像高

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に合焦用の正の屈折力の第
    1群、 変倍用の負の屈折力の第2群、 変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第3群、 開口絞り、そして変倍中固定の結像作用を有する第4群
    とを有したズームレンズにおいて、ズーム比をZとし、望遠側への変倍時に、前記開口絞り
    は、広角端からZ 1/4 に相当するズーム位置において固
    定であり、Z 1/4 に相当するズーム位置から望遠端にお
    いて物体側に移動し、 1/4 に相当するズーム位置における前記開口絞りの位
    置を基準として、Z 1/4 に相当するズーム位置からZ 1/2
    に相当するズーム位置までの前記開口絞りの移動量をV
    b ,Z 1/4 に相当するズーム位置から望遠端までの前記開
    口絞りの移動量をV T としたとき、b≦VT/5 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】前記ズームレンズはその射出瞳の位置が広
    角端でマイナス方向となり、望遠端でプラス方向となる
    ようなテレセントリック系より構成していることを特徴
    とする請求項1に記載のズームレンズ。
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