JP3513265B2 - 小型のズームレンズ - Google Patents
小型のズームレンズInfo
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Description
用カメラに好適な変倍比10程度Fナンバー1.8程度
の高変倍比、大口径比を持ち、かつ良好な光学性能を維
持しつつ小型化を図ったズームレンズに関するものであ
る。
のズームレンズにおいては物体側の第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う、所謂リヤーフ
ォーカス式を採用したものが種々と提案されている。
は第1レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレ
ンズに比べて第1レンズ群の有効径が小さくなり、レン
ズ系全体の小型化が容易になり、又近接撮影、特に極近
接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を
移動させて行っているので、レンズ群の駆動力が小さく
てすみ迅速な焦点合わせが出来る等の特長がある。
ンズとして例えば、特開昭63−247316号公報で
は物体側より順に正の第1レンズ群、負の第2レンズ
群、正の第3レンズ群、正の第4レンズ群を有し、第2
レンズ群を移動させて変倍を行い、第4レンズ群を移動
させて変倍に伴う像面変動並びにフォーカシングを行う
ズームレンズを開示している。
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、正の屈折力の第4
レンズ群で構成し、第3レンズ群を正レンズと負レンズ
でテレフォトタイプの構成とすることで第3レンズ群以
降のレンズ全長の短縮を図っている。
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、正の屈折力
の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群で構成し、
第2、第4レンズ群で変倍を行い、第4レンズ群でフォ
ーカスを行うズームレンズを提案し、負の第5レンズ群
によって第3レンズ群以降のレンズ全長の短縮を図って
いる。
おいてリヤーフォーカス方式を採用すると前述の如くレ
ンズ系全体が小型化され又迅速なるフォーカスが可能と
なり、更に近接撮影が容易になる等の特徴が得られる。
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、正の屈折力の第4レンズ群で構成されるズームレ
ンズにおいて第3レンズ群の屈折力を強めて第3レンズ
群以降のレンズ全長を短縮しよとすると、第4レンズ群
の変倍あるいはフォーカシング時の移動量が大きくなり
過ぎてズーム中間領域の近接物体に対して第3レンズ群
と第4レンズ群がメカ的に干渉したり、第3レンズ群と
第4レンズ群の空気間隔を広げなければならなくなって
全長が逆に長くなってしまうという問題点があった。
た4群ズームの更に像側に固定の負レンズを配した5群
ズームは、第3レンズ群以降をテレフォトタイプにして
レンズ全長の短縮を図っているが、開口絞りを第2レン
ズ群と第3レンズ群の間に配置しているため、第2レン
ズ群の後ろの光束が強く発散している箇所を余分に広げ
る必要があった。
差変動が大きくなり小型化を図りつつ高い光学性能を維
持するのは大変困難であった。
つ、大口径比化及び高変倍化を図る際、更なるレンズ系
全体の大型化を防止しつつ、しかも広角端から望遠端に
至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から近距離物体
に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有し
た簡易な構成のリヤーフォーカス式のズームレンズの提
供を目的とする。
成するため、本発明のズームレンズは、物体側より順
に、正の屈折力を有する第1レンズ群、負の屈折力を有
する第2レンズ群、正の屈折力を有する第3レンズ群、
正の屈折力を有する第4レンズ群、負の屈折力を有する
第5レンズ群を有し、少なくとも第2、第4レンズ群を
移動させて変倍を行うと共に、第4レンズ群を移動させ
てフォーカシングを行うズームレンズであって、開口絞
りを第3レンズ群と第4レンズ群の間に配すると共に、
前記第2レンズ群の最も像側の面と前記第3レンズ群の
最も物体側の面との望遠端における間隔をD 23、広角
端における全系の焦点距離をf W、前記第3レンズ群の
最も像側の面と開口絞りとの広角端における間隔を
D S、第5レンズ群の倍率をβ5とするとき、0.04< D 23/f W <0.21 0.11< D S/f W <0.45 1.2< β5 <2.0 なる条件式を満足することを特徴としている。
の断面図である。図中Iは正の屈折力の第1レンズ群、
IIは負の屈折力の第2レンズ群、IIIは正の屈折力
の第3レンズ群、IVは正の屈折力の第4レンズ群、V
は負の屈折力の第5レンズ群である。尚、収差図におい
て(A)、(B)、(C)は各々広角端、中間、望遠端
の諸収差図を示している。
ように少なくとも第2レンズ群を像面側へ移動させると
共に、変倍に伴う像面変動を第4レンズ群を移動させて
補正している。
ーカシングを行うリヤーフォーカス方式を採用してい
る。同図に示す第4レンズ群の実践の曲線4aと点線の
曲線4bは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスし
ているときの広角端から望遠端への変倍に伴う像面変動
を補正するための移動軌跡を示している。
ズ群、第5レンズ群は変倍及びフォーカスの際固定であ
る。
るために少なくとも第1レンズ群を移動させることも可
能である。
せて変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第4レンズ
群を移動させてフォーカスを行うようにしている。特に
同図の曲線4a、4bに示すように広角端から望遠端へ
の変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動
させている。これにより第3レンズ群と第4レンズ群と
の空間の有効利用を図りレンズ全長の短縮化を効果的に
達成している。
限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は、同
図の直線4cに示すように第4レンズ群を前方へ繰り出
すことにより行っている。
と第3レンズ群の間に配置されていたFナンバーを決定
する開口絞りSPを第3レンズ群と第4レンズ群の間に
配置することによりスペースを効果的に利用し、第3レ
ンズ群以降のレンズ全長短縮時のペッツバール和の増大
による像面湾曲の発生を少なくしている。
る。ズームレンズの小型化を達成するためには、第2レ
ンズ群の負の屈折力を、収差補正の問題の無い範囲で強
くして第2レンズ群の変倍のための移動量を少なくする
必要があり、このとき第2レンズ群からの光束の発散は
強くなってくる。従って第3レンズ群以降のレンズ全長
を短縮するには第2レンズ群と第3レンズ群の間の主点
間隔を小さくすることが効果的である。ところが従来は
第2レンズ群と第3レンズ群の間に開口絞りを配置して
いたためその機械的なスペースを確保する必要があっ
た。このとき第3レンズ群以降のレンズ全長を無理に縮
めようとすると、それだけ負の第5レンズ群の群の屈折
力を強くしてより望遠比を高める必要があったため、第
2レンズ群の屈折力を強めたことで負に大きくなった全
系のペッツバール和が更に負に増大し、特にサジタルの
像面湾曲の補正が困難になってしまう。
ンズ群と第4レンズ群の間に配置し、第2レンズ群と第
3レンズ群との間隔を縮め、逆に第3レンズ群と第4レ
ンズ群の間隔を広げることで、第3レンズ群から像面ま
での距離を小さくしたときの負のペッツバール和の増大
を低減し、全長短縮時における像面湾曲の補正を良好に
行っている。
側のレンズ面と第3レンズの最も物体側のレンズ面との
無限遠物体に対する望遠端における空気間隔D23と広角
端における全系の焦点距離fW の関係を 0.04<D23/fW <0.21 (1) なる条件式を満足することにより2、3レンズ群間の距
離を適切に設定してレンズ全長の短縮を効果的に達成し
ている。
間隔が大きくなると第3レンズ群以降のレンズ全長の短
縮が困難になる。逆に下限を越えるとトラッキング調整
の際などにレンズ同志がぶつかってしまったりする可能
性があるので好ましくない。また本発明では広角端にお
ける第3レンズ群の最も像面側の面と開口絞りとの距離
DS を 0.11<DS /fW <0.45 (2) なる条件を満足するように設定することで絞り羽根の動
作に差し支えない範囲で効果的に全長短縮を行ってい
る。
と絞りの間隔が大きくなり過ぎると前玉の第1面から入
射腔までの距離が長くなり前玉径が大きくなってしまう
ので好ましくない。
が近くなり過ぎ絞り羽根の反りなどがあるときレンズと
接触してしまったりする可能性があるので好ましくな
い。
倍率β5を 1.2<β5<2.0 (3) なる条件を満足するように設定することにより光学性能
を維持しつつレンズ全長短縮を達成している。
の倍率が小さくなると十分な全長短縮の効果が得られな
い。
ンズ全長の短縮には有利だがペッツバール和が負に大き
くなり、像面湾曲の補正が困難になると共にテレセント
リック性がかなりくずれ、ビデオカメラ等に適用するの
が困難となる。
ズ群以降のレンズ長を短縮するには次の条件を満足する
のが良い。
焦点距離を各々f3 、fW とするとき 2.1<f3 /fW <3.4 (4) 条件式(4)は第3レンズ群の焦点距離に関するもので
あり、下限値を越えて第3レンズ群の屈折力が強くなり
過ぎると球面収差やコマ収差の補正が不十分になった
り、バックフォーカスの確保が困難になったりする。
不十分になってしまう。
移動量を少なくして第3レンズ群以後のレンズ全長の短
縮を図るには第4レンズ群の焦点距離をf4 としたと
き、次の条件式を満足するのが良い。 1.5<f4 /fW <3.1 (5) 条件式(5)は第4レンズ群の焦点距離に関するもので
あり、下限値を越えて第4レンズ群の屈折力が強くなり
過ぎると変倍時の球面収差の変動が大きくなってしま
う。逆に上限を越えると第4レンズ群の移動量が大きく
なり過ぎ3、4群間の空気間隔を広げる必要が生じ十分
な全長短縮効果が得られない。
ム部のレンズ長を短縮して更なるレンズ全長短縮を達成
するには次の条件式を満足するのが良い。
遠端の焦点距離を各々f2,f T とするとき、
するものであり、変倍に伴う収差変動を少なくしつつ所
定の変倍比を効果的に得るためのものである。下限値を
越えて第2レンズ群の屈折力が強くなり過ぎるとレンズ
系全体の小型化は容易となるが、ペッツバール和が負の
方向に増大し像面湾曲が大きくなると共に変倍に伴う収
差変動が大きくなる。また上限値を越えて第2レンズ群
の屈折力が弱くなり過ぎると変倍に伴う収差変動は少な
くなるが、所定の変倍比を得るための第2レンズ群の移
動量が増大し、レンズ全長が長くなってくるので良くな
い。
足することにより達成されるが、レンズ全長を短縮する
には各レンズ群自体の厚みを薄くすることが効果的であ
る。
各レンズ群、特に第3レンズ群、第4レンズ群に非球面
を導入するのが良い。
面を有する単レンズ、第4レンズ群は負のメニスカレン
ズと正レンズの2枚のレンズで構成するのが良い。
ベ数ν1Nが ν1N<23 なる条件を満足するような硝材を使用することで色消し
の効果を高め、正レンズのレンズ厚を薄くすることが可
能となる。
正のメニスカスレンズで構成されるが、実施例3に示し
たように貼合せレンズを分離し正レンズと負レンズの間
に空気間隔を設け、第1レンズ群の後側主点を第2レン
ズ群側へ移動させて1−2レンズ群の主点間隔を小さく
しても1−2レンズ群間の実間隔を同じに保つことで、
広角化時の前玉径の拡大を抑制することもできる。
の負の貼合せレンズを負と正の2枚のレンズに分離して
収差補正上の自由度を増やしても良い。
例においてRiは物体側より順に第i番目の面の曲率半
径、Diは物体側より第i番目の部材厚又は空気間隔、
Niとνiは各々物体側より順に第i番目の部材の屈折
率とアッベ数である。
との関係を示す。尚、数値実施例1〜4における最も像
面側の2面はフェースプレート等のガラス材である。
方向にH軸、光の進行方向を正としR0 を近軸曲率半径
K,B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき、
x」は「10X」を示す。
の如く5つのレンズ群の屈折力及び変倍における第2群
と第4群の移動条件と開口絞りの位置を設定すると共に
フォーカスの際に第4群を移動させるレンズ構成を採る
ことにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ変倍比1
0程と全変倍範囲にわたり良好なる収差補正を達成しつ
つ、かつフォーカスの際の収差変動の少ない高い光学性
能を有したFナンバー1.8と大口径比のリヤーフォー
カス式のズームレンズを達成することができる。
図。
Claims (4)
- 【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、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5
レンズ群を有し、少なくとも前記第2レンズ群と第4レ
ンズ群を移動させて変倍を行うと共に、前記第4レンズ
群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズであ
って、開口絞りを前記第3レンズ群と第4レンズ群の間
に配置すると共に、前記第2レンズ群の最も像側の面と
前記第3レンズ群の最も物体側の面との望遠端における
間隔をD 23、広角端における全系の焦点距離をf W、
前記第3レンズ群の最も像側の面と開口絞りとの広角端
における間隔をD S、前記第5レンズ群の倍率をβ5と
するとき、0.04< D 23/f W <0.21 0.11< D S/f W <0.45 1.2< β5 <2.0 なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項2】 前記第3レンズ群の焦点距離をf3、広
角端における全系の焦点距離をfWとするとき、2.1
< f3/fW <3.4なる条件式を満足することを
特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 - 【請求項3】 前記第4レンズ群の焦点距離をf4、広
角端における全系の焦点距離をfWとするとき、 1.5< f4/fW <3.1 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2
に記載のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第2レンズ群の焦点距離をf2、広
角端及び望遠端における全系の焦点距離を各々fW,f
Tとするとき、 【数1】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3
いずれか1項に記載のズームレンズ。
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