JP3445359B2 - ズームレンズ - Google Patents
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- G—PHYSICS
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Description
特に、撮像管や固体撮像素子を用いた電子カメラ、なか
んずく近年の高精細画像を取り込む用途に適した画素数
の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な高い光学性
能を有するズームレンズに関するものである。
な撮像管や固体撮像素子を用いて光学像を電気信号に変
換するため、撮影レンズには明るいレンズ系が必要とな
り、また、レンズと撮像素子の間にローパスフィルタや
赤外カットフィルタ等の光学部材や、RGB三原色それ
ぞれの画像をそれぞれの撮像素子で受光する所謂多板式
の電子カメラのように、それぞれの撮像素子に光束を導
く所謂色分解プリズム等の光学素子を配置する必要が生
じ、焦点距離に比較して大きなバックフォーカスが必要
となる。
影レンズとしては高変倍率のズームレンズを用いること
が一般的であり、これらの要求を満たすレンズ系として
は、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際
して固定の第1レンズ群と、ズーミングに際して光軸に
沿って移動して変倍作用を有する負の屈折力を持つ第2
レンズ群と、ズーミングに際して前後に移動して変倍の
際に像面を一定に保つ作用の負の屈折力を持つ第3レン
ズ群と、ズーミングに際して固定の結像作用を有する正
の屈折力を持つ第4レンズ群とからなる4群ズームレン
ズがよく知られている。
ングも電気的にモータ等により行う場合が増えてきた。
そこで、従来、第1レンズ群を繰り出してフォーカシン
グを行っていたのに対し、フォーカシングに際しての駆
動力の省力化やレンズ全長を一定に保てる点等から、レ
ンズ径が大きく重い第1レンズ群以外のレンズ群又はそ
の一部を移動してフォーカシングを行う所謂インナーフ
ォーカス方式が一般的になってきた。
ズームレンズにインナーフォーカス方式を採用した従来
例としては、特開昭63−44614号や特開平3−2
59209号等のものがあり、第3レンズ群をフォーカ
シングに際して移動させる例が示されている。
を用いた所謂単板式電子カメラでは、所謂色分解プリズ
ムを必要としないため、バックフォーカスが比較的小さ
くて済むので、正・負・負・正の構成から第3レンズ群
を省き、結像レンズ群の第4レンズ群を分割して、その
一方に像面を一定に保つコンペンセータの役割を担わせ
た、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際
して固定の第1レンズ群と、ズーミングに際して光軸に
沿って移動して変倍作用を有する負の屈折力を持つ第2
レンズ群と、ズーミングに際して固定の正の屈折力を持
つ第3レンズ群と、ズーミングに際して前後に移動して
変倍の際に像面を一定に保つ作用の正の屈折力を持つ第
4レンズ群とからなる4群ズームレンズがよく知られて
いる。
の一部を移動させることによりフォーカシングを行うこ
とが一般的であり、特開昭62−178917号や特開
昭62−215225号や特開昭63−123009号
等が知られている。
撮像範囲の大きさに比べて画素数の非常に多い固体撮像
素子が開発され、例えばハイビジョン映像のように高精
細な画像を得ることが可能となってきている。そのた
め、撮影レンズも撮像素子の性能を十分に引き出すこと
ができる極めて高い光学性能を有するズームレンズが必
要になってきた。撮像素子が小型化され、例えば固体撮
像素子の各ピクセルの大きさが小さくなる程、高い解像
力が必要となるため、撮影レンズに対する光学性能の要
求はますます高くなっている。その要求に応えるズーム
レンズとしては、特開平1−126614号のものが知
られている。
を得るためには、光線をできるだけ少しずつ多くの回数
屈折させて結像する方が、各屈折面での収差の発生量が
少なくなるので望ましく、必然的に多くの枚数のレンズ
が用いられ、その結果、光学性能の向上に伴ってレンズ
系も大型化する傾向が強い。
ため、ズーミングに伴う収差変動が生じる。理想的に
は、各レンズ群において収差が補正されていれば、ズー
ミングに伴う収差変動は生じないが、広角端から望遠端
にかけて必ずしも一定の光線の通り方をする訳ではない
ので、若干の収差が残存し、高い光学性能を達成しよう
とすると、この残存収差による収差変動が無視できなく
なる。そこで、可動群の数を増やし、広角端から望遠端
にかけて複雑に移動させることにより、高度に収差変動
を補正することが行われ、レンズ系の大型化につなが
る。
のものでは、高精細な画像を取り込むために高い光学性
能を達成しているが、2つのコンペンセータを配置する
ことによりこの収差変動を補正しており、群構成が複雑
化している。また、大口径の第1レンズ群又はその一部
を移動させてフォーカシングを行っており、大きな駆動
力を必要とする問題もある。
ームレンズ構成をとりながら、高い光学性能を達成する
ことにより、レンズ系の小型化を図ることが期待されて
いる。この点に鑑みて従来技術を眺めると、一般にズー
ムレンズでは、移動距離の大きな変倍作用のレンズ群、
所謂バリエータの屈折力を大きくし、移動距離を小さく
することによって、小型化を達成する方法がよく採用さ
れる。
タで発生する残存収差による収差変動をどの群において
補正するかが問題となり、物体側から順に、正・負・負
・正の4群ズームレンズでは、結像レンズ群である第4
レンズ群が固定されているために、第1レンズ群乃至第
3レンズ群でのズーミングによる収差変動を補正するこ
とが困難となる。また、物体側から順に、正・負・正・
正の4群ズームレンズでは、屈折力の大きなバリエータ
の第2レンズ群とコンペンセータの第4レンズ群によっ
て収差変動を補正することが容易となるが、収差変動の
補正にも限界があり、第2レンズ群の負の屈折力をバッ
クフォーカスを確保するために十分大きくすることは困
難であり、所謂単板式の電子カメラ以外に適用すること
は難しく、所謂多板式の電子カメラと同等の解像力を得
るには、数倍多くの画素数を持つ撮像素子が必要とな
る。
59209号等の、物体側から順に、正・負・負・正の
4群ズームレンズの例や、特開昭62−178917号
や特開昭62−215225号や特開昭63−1230
09号等の、物体側から順に、正・負・正・正の4群ズ
ームレンズの例では残存収差が大きく、後記する本発明
の目的である高精細な画像の取り込みには満足のゆく性
能ではない。以上のように、これらの従来例では、小型
化、バックフォーカスの確保、高い光学性能の全てを満
足するに至っていない。
あり、その目的は、比較的簡単なズームレンズ構成であ
りながら、撮像管や固体撮像素子等を用いた電子カメ
ラ、特に近年の高精細画像を取り込む用途に適した画素
数の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な、高い光
学性能を有し、各種フィルタ類等の光学部材や光路分割
用のプリズム等の光学素子をレンズと撮像素子の間に挿
入可能な大きなバックフォーカスを有する小型のズーム
レンズを提供することにある。
ら近距離物点に至るまで、安定した高い光学性能を有す
る、バックフォーカスの大きな、小型のズームレンズを
提供することにある。
は、上記の問題点を解決するために、物体側から順に、
正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第1レンズ
群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って
移動して変倍作用を持つ第2レンズ群、負の屈折力を持
ち、第2レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像
面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第3レンズ
群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作
用を持つ第4レンズ群からなり、前記第4レンズ群は、
物体側から順に、正の屈折力を持つ第4−1サブレンズ
群と、それから比較的間隔を空けて配置された正の屈折
力を持つ第4−2サブレンズ群から構成され、前記第4
−1サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも2枚
の正レンズと少なくとも1枚の負レンズからなり、前記
第4−2サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも
1枚の正レンズと接合面が負の屈折力である少なくとも
1枚の接合レンズからなり、以下の条件を満足すること
を特徴としている。 (1)’2.9<f4-1 /fW <3.7 (2) 2.2<f4-2 /fW <4.2 (3) 0.8<f4-1 /f4-2 <1.2 (4) 6.0<f4C/fW <11.0 ただし、f4-1 、f4-2 はそれぞれ第4−1サブレンズ
群、第4−2サブレンズ群の焦点距離、f4Cは第4−2
サブレンズ群の構成要素である接合レンズの焦点距離、
fW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
用について説明する。大きなバックフォーカスを確保す
るためには、物体側から順に、負・正の所謂レトロフォ
ーカスタイプの構成にすることが望ましく、しかも、負
の屈折力が強い程好ましい。しかし、物体側から順に、
正・負・正・正の4群ズームレンズでは、負の屈折力を
有するレンズ群が第2レンズ群のみであるため、変倍作
用を有する第2レンズ群の屈折力を強くする必要があ
り、屈折力が過度に強いと、ズーミングに伴う収差変動
が極めて大きなものとなり、好ましくない。
イプは、物体側から順に、正・負・負・正のタイプ、詳
しくは、上記のレンズタイプを選択した。
めに大きな移動距離の可動群である第2レンズ群の屈折
力を強めることは、収差変動が大になり好ましくない。
高い光学性能を得るには、特にズーミングに伴う収差変
動の補正が重要であり、そのためには、各レンズ群、特
に可動群での収差発生量を抑制することが望ましく、む
しろ第2レンズ群の屈折力を弱めることが望まれる。
4群ズームレンズが大型化する別の理由としては、発散
光束を収束光束に変換する結像レンズ群である第4レン
ズ群が大きな屈折力を持つために、一般に収差の発生が
大きく、そのため、収差の発生を抑制する目的でレンズ
枚数の増加又は各レンズ要素の屈折力の低下が図られ、
第4レンズ群全体としては大型化する傾向が強い。
レンズ群である第4レンズ群を適切な構成とすることに
よって、小型でありながら良好に収差補正を行うことを
可能とし、第2レンズ群の屈折力を弱めてズーミングに
伴う収差変動を抑制し、可動群である第2レンズ群の移
動距離が大となっても、レンズ系全体としての全長の小
型化を達成したものである。
を、物体側から順に、正の屈折力を持つ第4−1サブレ
ンズ群と、それから比較的間隔を空けて配置された正の
屈折力を持つ第4−2サブレンズ群から構成し、第4−
1サブレンズ群には、第1レンズ群乃至第3レンズ群に
よる発散光束を平行光束に近い光束に変換する作用を、
第4−2サブレンズ群には、収束光束に変換させる作用
を持たせている。
から順に、少なくとも2枚の正レンズを配置して、屈折
回数を多くして球面収差の発生を抑制すると共に、さら
に像側に、少なくとも1枚の負レンズを配置することに
より、正の球面収差を発生させ、第4−1サブレンズ群
全体として正の球面収差を発生させ、第4−2サブレン
ズ群で発生する負の球面収差を打ち消す作用を持たせ、
第4レンズ群全体として負の球面収差の発生を抑制して
いる。また、この負レンズでは、負のコマ収差が発生
し、第3レンズ群で発生する正のコマ収差を打ち消す作
用を持たせている。
に、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の、
接合面が負の屈折力を有する接合レンズから構成し、こ
の接合面において正のコマ収差を発生させ、正レンズで
発生する負のコマ収差を打ち消させることにより、第4
−2サブレンズ群で発生するコマ収差を抑制している。
色収差、負の倍率色収差が発生するが、第4−1サブレ
ンズ群の負レンズ、及び、第4−2サブレンズ群の接合
面において正の軸上色収差、正の倍率色収差を発生さ
せ、色収差を補正している。
すると、この第4−1サブレンズ群は、物体側から順
に、少なくとも2枚の正レンズと、少なくとも1枚の物
体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成し、非
点収差の発生量を小さくせしめて、第4−1サブレンズ
群の正レンズで発生する負の非点収差の補正に有効に使
うことが望ましい。
ら順に、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚
の、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと正レンズ
の接合レンズから構成し、この接合面で発生する正の球
面収差、コマ収差等を適度な値に抑制し、過剰補正とな
らないようにすることが望ましい。
下の条件を満足することが望ましい。 (1) 2.5<f4-1 /fW <4.5 (2) 2.2<f4-2 /fW <4.2 (3) 0.8<f4-1 /f4-2 <1.2 (4) 6.0<f4C/fW <11.0 ただし、f4-1 、f4-2 はそれぞれ第4−1サブレンズ
群、第4−2サブレンズ群の焦点距離、f4Cは第4−2
サブレンズ群の構成要素である接合レンズの焦点距離、
fW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
レンズ群、第4−2サブレンズ群の屈折力及び配分を規
定したものであり、条件式(1)の下限値2.5を越え
て小さくなると、正の屈折力が強くなりすぎ、負レンズ
を配置しても十分大きな正の球面収差を発生させること
ができなくなり、第4レンズ群として負の球面収差が増
大する。また、上限値4.5を越えて大きくなると、第
4−1サブレンズ群では正の屈折力が弱まり、適切な正
の屈折力を得るために第4−2サブレンズ群の正の屈折
力が強まり、第4−1サブレンズ群では正の球面収差
が、第4−2サブレンズ群では負の球面収差が増大す
る。広角端では、これらの球面収差がうまく打ち消すこ
とができるが、望遠端では、第4−1サブレンズ群での
正の球面収差が上回り、補正が極めて困難となる。
くなると、第4−2サブレンズ群の正の屈折力が大きく
なるために、負の球面収差が増大し、屈折力のバランス
から第4−1サブレンズ群の屈折力が低下し、正の球面
収差が増大しても補正が困難となる。また、第4−1サ
ブレンズ群の屈折力低下に伴ってペッツバール和が負に
なり、像面の正方向への倒れが顕著になる。また、上限
値4.2を越えて大きくなると、第4−2サブレンズ群
の屈折力が小さくなり、負の球面収差が小さくなるもの
の、第4−1サブレンズ群の屈折力が増大し、正の球面
収差が減少するため、第4レンズ群としては負の球面収
差の増大を招く。また、正のコマ収差が大きくなるが、
近軸的な屈折力の適正化から第3レンズ群の主点位置が
物体側にシフトし、第3レンズ群で発生する正のコマ収
差が減少するため、ズーミングに伴うコマ収差の変動が
大きくなり、特に望遠端のコマ収差が極めて大きくな
る。
くなると、正の屈折力が第4−1サブレンズ群に偏り、
バックフォーカスが小さくなると共に、第4−1サブレ
ンズ群で発生する正の球面収差が減少し、第4レンズ群
としての負の球面収差が増大する。また、上限値1.2
を越えて大きくなると、正の屈折力が第4−2サブレン
ズ群に偏り、第4−1サブレンズ群の正の球面収差と第
4−2サブレンズ群の負の球面収差が共に増大し、特に
望遠端での補正バランスが崩れ、望遠端で正の球面収差
が増大する。
接合レンズの屈折力を規定したものであり、下限値6.
0を越えて小さくなると、接合レンズの物体側に位置す
る第4−2サブレンズ群の正レンズの屈折力が小さくな
り、第4−2サブレンズ群での負の球面収差は小さくな
るが、レンズ全長を大きくしないために第2レンズ群、
第3レンズ群の主点位置の関係が変動することにより、
第2レンズ群の正の球面収差が大きく、また、第3レン
ズ群の正の球面収差が小さくなり、ズーミングに伴う球
面収差の変動が極めて大きくなる。また、上限値11.
0を越えて大きくなると、広角端では第3レンズ群の正
の球面収差が増大し、望遠端では第2レンズ群の正の球
面収差が増大することにより、正の球面収差が補正でき
なくなる。
下の条件を満足することが望ましい。 (1)’2.9<f4-1 /fW <3.7 (2)’2.9<f4-2 /fW <3.6 (3)’0.9<f4-1 /f4-2 <1.1 (4)’7.0<f4C/fW <10.0 また、極めて高い光学性能を満足し、かつ、十分なバッ
クフォーカスを確保し、全長を小型に保つには、第1レ
ンズ群乃至第3レンズ群の屈折力配分に関して、以下の
条件を満足することが望ましい。 (7) 7.0<f1 /fW <10.0 (8) −2.5<f2 /fW <−1.3 (9) −5.2<f3 /fW <−3.9 ただし、fi はそれぞれ第iレンズ群の焦点距離であ
る。
くなると、特に望遠端での負の非点収差が大きくなり、
第2レンズ群の屈折力を大きくして大きな正の非点収差
を発生させる必要が生じ、ズーミングに伴う非点収差の
変動が大きくなる。また、第2レンズ群の屈折力の増大
に伴って、特に望遠端での正の球面収差の発生が極めて
大になり、補正が困難となる。上限値10.0を越えて
大きくなると、諸収差の補正から第2レンズ群の屈折力
が弱く、第3レンズ群、第4レンズ群の屈折力が増大
し、ズーミングに伴う球面収差、非点収差の変動が大き
く、補正が困難となる。
さくなると、第2レンズ群の負の屈折力が小さくなり、
第3レンズ群の屈折力を増大させてバックフォーカスの
確保に必要な負の屈折力を得なければならず、正の球面
収差とコマ収差が増大し、補正が困難となる。また、上
限値−1.3を越えて大きくなると、第2レンズ群で発
生する負の歪曲収差と負のペッツバール和の補正をしな
ければならず、各群で収差発生量が増大し、好ましくな
い。
さくなると、第3レンズ群の正の球面収差が小さくな
り、第4レンズ群の負の球面収差を補正することができ
なくなる。第4レンズ群の屈折力を減少させて負の球面
収差を小さくすると、負の非点収差が増大し、非点収差
のバランスが崩れることとなる。また、上下値−3.9
を越えて大きくなると、バックフォーカスを大きくする
ためには有利であるが、正の球面収差、コマ収差が増大
し、第4レンズ群で発生する負の球面収差、コマ収差を
大きくしないと、補正できなくなる。しかし、第4レン
ズ群の屈折力を増大させると、非点収差の発生量が増大
し、補正できなくなる。
下の条件を満足することが望ましい。 (7)’7.7<f1 /fW <8.5 (8)’−2.2<f2 /fW <−1.6 (9)’−5.0<f3 /fW <−4.1 さて、特にフォーカシングに対して収差変動が少なく、
無限遠物点から近距離物点まで安定して高い光学性能を
得るためには、適切なフォーカシング方式とフォーカシ
ングを行うレンズ群の適切な構成が重要であることは言
うまでもない。本発明者は、特願平4−284911号
において、物体側から順に、正・負・負・正の4群ズー
ムレンズにおいて、負の第3レンズ群を、物体側から順
に、物体側に強い負の屈折力の面を向けた負レンズと像
側に負の屈折力の面を向けたメニスカスレンズで構成
し、この第3レンズ群を物体側に繰り出すことによりフ
ォーカシングを行う方法を考案した。このフォーカシン
グ方式では、無限遠物点から近距離物点にフォーカシン
グした際に、負レンズで負の方向に変動する球面収差を
メニスカスレンズでこの球面収差の変動を正にして打ち
消すことにより、フォーカシングに伴う球面収差の変動
を小さく保つことができる。
と、前述のように、変倍作用を主に担う第2レンズ群の
屈折力を弱めることが望ましいが、レンズ全長を大型化
せずにバックフォーカスを確保するためには、適度な負
の屈折力が必要であり、第2レンズ群の屈折力を弱める
代りに、第3レンズ群の屈折力を強める必要が生じる。
このとき、第3レンズ群の負レンズで発生する正の軸上
色収差と負の倍率色収差が大きくなるが、像側に配置し
たメニスカスレンズを正の屈折力とし、その屈折力を強
めると、色収差は補正できるが、フォーカシングに対す
る収差変動が大きく、本来の目的に反する。
レンズ群を、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強
い方の面を向けた負レンズの第3−1サブレンズ群と、
正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレ
ンズの第3−2サブレンズ群から構成し、色収差を良好
に補正したものがある。
て、接合面は正の屈折力を持たせることが望ましい。こ
の構成により、接合面において負の軸上色収差と正の倍
率色収差を発生させ、色収差補正を可能にすると共に、
レンズ形状を強い正レンズとせずに済むため、フォーカ
シングに際して正の球面収差の変動を小さく保つことが
可能となるのである。
は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるため、
その構成は両凸レンズと両凹レンズの組み合せによるダ
ブレットレンズが望ましく、他の組み合せでは、倍率色
収差の補正を効果的に行うことが困難となる。
は、以下の条件を満足することが望ましい。 (5) −5.0<f3-1 /fW <−3.0 (6) 0.0<1/SF3-2 <0.1 ただし、f3-1 は第3−1サブレンズ群の焦点距離、S
F3-2 は第3−2サブレンズ群のシェイピングファクタ
ーである。ここで、シェイピングファクターSFは、レ
ンズの物体側の面、像側の面の曲率半径をそれぞれ
rF 、rR とするとき、以下の式で定義される。
負の屈折力を確保するために、第3−2サブレンズ群が
負レンズ群となり、近軸的な関係から主点位置が変動す
るため、第3レンズ群で発生する正の球面収差が小さく
なり、第4レンズ群で発生する負の球面収差を補正する
ことが困難となる。また、第3レンズ群で発生する正の
軸上色収差が大きくなり、他のレンズ群で負の軸上色収
差を発生させると、ズーミングに伴う収差変動が極めて
大きくなり、特に望遠端での軸上色収差を補正できなく
なる。また、上限値−3.0を越えて大きくなると、第
3−1サブレンズ群で発生する正の軸上色収差を補正す
るために、第3−2サブレンズ群の正の屈折力を大きく
することが必要になるが、フォーカシングに際しての収
差変動を抑制するために、軸上色収差を打ち消すまで屈
折力を大きくすることができず、広角端、望遠端での収
差バランスをとるために第4レンズ群の負の軸上色収
差、第2レンズ群の正の軸上色収差が大きくなり、それ
に伴って第2レンズ群で発生する負の倍率色収差が補正
できなくなる。
くなると、レンズ形状は正に強くなるため、接合面の曲
率は正の屈折力を弱めるために緩くなり、また、物体側
の面の曲率が強くなる。そのため、物体側の面で発生す
る負の球面収差と像側の面で発生する正の球面収差の変
動が大きくなり、第3レンズ群として発生する正の球面
収差が、広角端では小さく、望遠端では大きくなり、第
4レンズ群で発生する負の球面収差をコントロールして
も補正しきれない。また、フォーカシングに際しての収
差変動が大きく、近距離物点に対する性能劣化を招く。
また、上限値0.1を越えて大きくなると、負形状が強
くなり、像側の屈折面で大きな正の球面収差が発生す
る。一方、適度な正の屈折力を確保するために接合面の
曲率は強くなり、負の球面収差が大となるが、像側の面
で発生する正の球面収差を補正するには至らない。その
ため、正の球面収差が大きくなり、他のレンズ群を用い
ても補正できなくなる。
条件を満足することが望ましい。
。
〜6のズームレンズについて説明する。各実施例の数値
データは後記するが、実施例1は、図1に広角端から標
準状態を経て望遠端に至る各レンズ群の様子を示すよう
に、その構成は、物体側から順に、全体として正の屈折
力を持ちズーミングに際して固定の第1レンズ群Iと、
全体として負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸上
を移動することにより変倍作用を有する第2レンズ群II
と、全体として負の屈折力を持ち、ズーミングに際して
光軸上を前後に移動することにより像面を一定に保つ作
用を有する第3レンズ群III と、全体として正の屈折力
を持ちズーミングに際して固定で結像作用を有する第4
レンズ群IVとからなる。
に凹面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズの接合
レンズと、2枚の像側に凹面を向けた正メニスカスレン
ズからなる。
に凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、
像側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凹
面を向けた負メニスカスレンズからなる。
体側に強い屈折力の方の面を向けた両凹レンズ(第3−
1サブレンズ群III-1 )と、両凸レンズと両凹レンズの
接合レンズ(第3−2サブレンズ群III-2 )からなる。
として正の屈折力を持つ第4−1サブレンズ群IV-1と、
全体として正の屈折力を持つ第4−2サブレンズ群IV-2
からなり、第4−1サブレンズ群IV-1は、物体側から順
に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、
物体側に凸面を向けた平凸レンズと、物体側に凹面を向
けた負メニスカスレンズからなる。第4−2サブレンズ
群IV-2は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メ
ニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレ
ンズと両凸レンズの接合レンズからなる。
IVの間に配置され、ズーミングに際して固定である。
数の撮像素子に光路を分割する等のためにプリズム等の
光学部材を挿入するのに十分なバックフォーカスを有
し、図に示したように、RGB3原色の画像をそれぞれ
の撮像素子で得るために、光束をそれぞれの撮像素子に
導くための光路分割用プリズムPをレンズと撮像素子の
間に配置している。
無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図6、図7、図
8に示す。また、望遠端における物点距離1mの場合の
収差状況を図9に示す。なお、収差状況としては、球面
収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸外横収差を
示す。以下、同じ。
は、広角端から望遠端に至るズーミングに際して、ま
た、無限遠物点から近距離物点に至るフォーカシングに
際して、安定して極めて高い光学性能を有し、近年の高
精細画像を取り込む用途に適した画素数の多い撮像素子
を用いた電子カメラに最適な光学性能を有している。
すようなレンズ構成であり、実施例1と比較して、第2
レンズ群IIが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負
メニスカスレンズと、両凹レンズと、物体側に凸面を向
けた平凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカス
レンズからなる点と、第4−1サブレンズ群IV-1が、物
体側から順に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸
レンズと、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レ
ンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから
なる点で異なっている。実施例2の広角端、標準状態、
望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図1
0、図11、図12に示す。また、望遠端における物点
距離1mの場合の収差状況を図13に示す。
すようなレンズ構成であり、実施例1と比較して、第4
−1サブレンズ群IV-1が、物体側から順に、像側に強い
屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に強い屈
折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に凹面を向
けた負メニスカスレンズからなる点で異なっている。実
施例3の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対
する収差状況をそれぞれ図14、図15、図16に示
す。また、望遠端における物点距離1mの場合の収差状
況を図17に示す。
ており、図示は省く。実施例4の広角端、標準状態、望
遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図1
8、図19、図20に示す。また、望遠端における物点
距離1mの場合の収差状況を図21に示す。
すようなレンズ構成であり、実施例1と比較して、第2
レンズ群IIが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負
メニスカスレンズと、両凹レンズと、像側に凹面を向け
た正メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた平凹レ
ンズからなる点と、第4−1サブレンズ群IV-1が、物体
側から順に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レ
ンズと、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レン
ズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる
点で異なっている。図4より明らかに、本実施例は、ロ
ーパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学部材を挿
入するには十分なバックフォーカスを確保しているが、
実施例1乃至4のようにレンズと撮像面の間には複数の
撮像素子に光路を分割する等のためにプリズム等の光学
部材を挿入していない。その分レンズ全長を短くした例
であり、本発明のズームレンズ系が、単板式電子カメラ
のように全長の短縮化の優先度を高めた場合にも、十分
適用できることを示している。
無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図22、図2
3、図24に示す。また、望遠端における物点距離1m
の場合の収差状況を図25に示す。
すようなレンズ構成であり、実施例5と比較して、第2
レンズ群IIが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負
メニスカスレンズと、両凹レンズと、像側に凹面を向け
た正メニスカスレンズと、物体側に強い屈折力の方の面
を向けた両凹レンズからなる点で異なっている。実施例
6の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する
収差状況をそれぞれ図26、図27、図28に示す。ま
た、望遠端における物点距離1mの場合の収差状況を図
29に示す。
物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行ってい
るが、第1レンズ群I等の他のレンズ群や、第4−2サ
ブレンズ群IV-2や第4−1サブレンズ群IV-1 等の他の
レンズ群の一部、あるいは、第3レンズ群III と第4レ
ンズ群IV等の他のレンズ群、あるいは、他のレンズ群の
一部を組み合わせて移動することによりフォーカシング
を行うことも可能である。
が、記号は上記の外、fは全系焦点距離、FNOはFナン
バー、2ωは画角、r1 、r2 …は各レンズ面の曲率半
径、d1 、d2 …は各レンズ面間の間隔、nd1、nd2…
は各レンズのd線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズの
アッベ数である。なお、ズーム間隔に関する表中、括弧
内の数値は、物点距離1mにフォーカシングしたときの
間隔を示す。
W =-4.6529 f4-1/fW = 3.3008 f4-2/fW = 3.2201 f4-1/
f4-2 = 1.0251 f4C /fW = 7.3954 f3-1/fW =-4.2373 1/SF
3-2 = 0.0083 。
W =-4.5789 f4-1/fW = 3.4349 f4-2/fW = 3.1847 f4-1/
f4-2 = 1.0786 f4C /fW = 8.4447 f3-1/fW =-3.9887 1/SF
3-2 = 0.0273 。
W =-4.5943 f4-1/fW = 3.4269 f4-2/fW = 3.2182 f4-1/
f4-2 = 1.0648 f4C /fW = 8.6941 f3-1/fW =-3.9640 1/SF
3-2 = 0.0151 。
W =-4.5869 f4-1/fW = 3.4088 f4-2/fW = 3.2082 f4-1/
f4-2 = 1.0625 f4C /fW = 8.7193 f3-1/fW =-3.9599 1/SF
3-2 = 0.0150 。
W =-4.4614 f4-1/fW = 3.2068 f4-2/fW = 3.3069 f4-1/
f4-2 = 0.9697 f4C /fW = 8.7237 f3-1/fW =-3.9675 1/SF
3-2 = 0.0144 。
W =-4.4611 f4-1/fW = 3.1052 f4-2/fW = 3.3149 f4-1/
f4-2 = 0.9367 f4C /fW = 9.2481 f3-1/fW =-4.0210 1/SF
3-2 = 0.0286 。
うに構成することができる。 〔1〕物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに
際して固定の第1レンズ群、負の屈折力を持ちズーミン
グに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第2レ
ンズ群、負の屈折力を持ち、第2レンズ群のズーミング
移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定
に保つ作用の第3レンズ群、正の屈折力を持ちズーミン
グに際して固定で結像作用を持つ第4レンズ群からな
り、前記第4レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力
を持つ第4−1サブレンズ群と、それから比較的間隔を
空けて配置された正の屈折力を持つ第4−2サブレンズ
群から構成され、前記第4−1サブレンズ群は、物体側
から順に、少なくとも2枚の正レンズと少なくとも1枚
の負レンズからなり、前記第4−2サブレンズ群は、物
体側から順に、少なくとも1枚の正レンズと接合面が負
の屈折力である少なくとも1枚の接合レンズからなるこ
とを特徴とするズームレンズ。
側から順に、少なくとも2枚の正レンズと、物体側に凹
面を向けた少なくとも1枚の負メニスカスレンズから構
成されることを特徴とする上記〔1〕記載のズームレン
ズ。
ズーミングに際して固定の第1レンズ群、負の屈折力を
持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用
を持つ第2レンズ群、負の屈折力を持ち、第2レンズ群
のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って
移動して一定に保つ作用の第3レンズ群、正の屈折力を
持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第4レン
ズ群からなり、前記第3レンズ群は、物体側から順に、
物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第
3−1サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に
向けた接合ダブレットレンズの第3−2サブレンズ群か
ら構成されることを特徴とするズームレンズ。
側から順に、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも
1枚の、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと正レ
ンズの接合レンズから構成されることを特徴とする上記
〔1〕記載のズームレンズ。
する上記〔1〕記載のズームレンズ: (1) 2.5<f4-1 /fW <4.5 ただし、f4-1 は第4−1サブレンズ群の焦点距離、f
W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
する上記〔1〕記載のズームレンズ: (2) 2.2<f4-2 /fW <4.2 ただし、f4-2 は第4−2サブレンズ群の焦点距離、f
W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
する上記〔1〕記載のズームレンズ: (3) 0.8<f4-1 /f4-2 <1.2 ただし、f4-1 、f4-2 はそれぞれ第4−1サブレンズ
群、第4−2サブレンズ群の焦点距離である。
する上記〔1〕記載のズームレンズ: (4) 6.0<f4C/fW <11.0 ただし、f4Cは第4−2サブレンズ群の構成要素である
接合レンズの焦点距離、fW は広角端におけるレンズ全
系の焦点距離である。
すことによりフォーカシングを行うことを特徴とする上
記〔3〕記載のズームレンズ。
面は正の屈折力であることを特徴とする上記〔3〕記載
のズームレンズ。
ダブレットレンズは、両凸レンズと両凹レンズからなる
ことを特徴とする上記〔3〕記載のズームレンズ。
とする上記〔3〕記載のズームレンズ: (5) −5.0<f3-1 /fW <−3.0 ただし、f3-1 は第3−1サブレンズ群の焦点距離、f
W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
とする上記〔3〕記載のズームレンズ: (6) 0.0<1/SF3-2 <0.1 ただし、SF3-2 は第3−2サブレンズ群のシェイピン
グファクターであり、ここで、シェイピングファクター
SFは、レンズの物体側の面、像側の面の曲率半径をそ
れぞれrF 、rR とするとき、以下の式で定義される。 SF=(rF +rR )/(rF −rR )
。
施例からも明らかなように、本発明によれば、比較的簡
単なズームレンズ構成でありながら、撮像管や固体撮像
素子等を用いた電子カメラ、特に、近年の高精細画像を
取り込む用途に適した画素数の多い撮像素子を用いた電
子カメラに最適な高い光学性能を有し、各種フィルタ類
等の光学部材や光路分割用のプリズム等の光学素子をレ
ンズと撮像素子の間に挿入可能な大きなバックフォーカ
スを有する、小型のズームレンズを実現することができ
る。
物点から近距離物点に至るまで、安定した高い光学性能
を有する、バックフォーカスの大きな、小型のズームレ
ンズを実現することができる。
標準状態を経て望遠端に至る各レンズ群の様子を示す図
である。
状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
状況を示す収差図である。
の収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
合の収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
合の収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
合の収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
合の収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
収差状況を示す収差図である。
差状況を示す収差図である。
合の収差状況を示す収差図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 物体側から順に、正の屈折力を持ちズー
ミングに際して固定の第1レンズ群、負の屈折力を持ち
ズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持
つ第2レンズ群、負の屈折力を持ち、第2レンズ群のズ
ーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動
して一定に保つ作用の第3レンズ群、正の屈折力を持ち
ズーミングに際して固定で結像作用を持つ第4レンズ群
からなり、前記第4レンズ群は、物体側から順に、正の
屈折力を持つ第4−1サブレンズ群と、それから比較的
間隔を空けて配置された正の屈折力を持つ第4−2サブ
レンズ群から構成され、前記第4−1サブレンズ群は、
物体側から順に、少なくとも2枚の正レンズと少なくと
も1枚の負レンズからなり、前記第4−2サブレンズ群
は、物体側から順に、少なくとも1枚の正レンズと接合
面が負の屈折力である少なくとも1枚の接合レンズから
なり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレ
ンズ。(1)’2.9<f 4-1 /f W <3.7 (2) 2.2<f 4-2 /f W <4.2 (3) 0.8<f4-1 /f4-2 <1.2 (4) 6.0<f4C/fW <11.0 ただし、f4-1 、f4-2 はそれぞれ第4−1サブレンズ
群、第4−2サブレンズ群の焦点距離、f4Cは第4−2
サブレンズ群の構成要素である接合レンズの焦点距離、
fW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。 - 【請求項2】 以下の条件を満足することを特徴とする
請求項1記載のズームレンズ。 (1)’2.9<f4-1 /fW <3.7 (2)’2.9<f4-2 /fW <3.6 (3)’0.9<f4-1 /f4-2 <1.1 (4)’7.0<f4C/fW <10.0
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