JPH01183616A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光里久皿歪圀立 本発明は、ズームレンズに関するものであり、特に電子
スチルカメラ、ビデオ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。

■の　（的　景と従来技術 近年、撮像素子やデツキ、電気回路等はパッケージ化や
集積率が上がったため、格段にコンパクトになり、コス
トも下がってきた。これに伴い、電子スチルカメラやビ
デオカメラ等においてレンズが占める体積・重量・コス
トが相対的に増しており、レンズのコンパクト化、コス
トダウンが強く要望されている。ビデオカメラにおいて
は、６倍ズームレンズを搭載するのが一般的であったが
、そのようなズームレンズにおいては、コンパクト化、
コストダウンはほぼ限界近くに達しているため、最近で
は、１．５〜３倍程度の変倍比のズームレンズを搭載し
たものや、単焦点レンズを搭載したものが増えている。

更に電子スチルカメラにおいては、本体ボディはビデオ
カメラに比し遥かに小さいので、レンズのコンパクト化
、低コスト化のニーズは一層強くなっている。一方、コ
ンパクトカメラ等では、２焦点レンズが脚光をあび始め
、更に変倍比が２倍程度のズームレンズを搭載したもの
も製品化されている。このように、変倍機能というのは
捨て難いものといえる。

さて、ズームレンズにもう１つ考慮されなければならな
いことは、電子スチルカメラやビデオカメラ等では、レ
ンズの後部にローパスフィルター等のガラス板が入り、
更にフォーカルプレーンシャッター等のミラーを入れる
場合、焦点距離に比して、長いバックフォーカスが要求
されるということである。

ズームレンズには、従来より、２成分ズーム。

３成分ズーム、４成分ズーム、又はそれ以上のズームと
種々のタイプがあるが、成分が増すごとに、複雑でコス
トアップ、大型化になってしまうのは避けられない事実
である。そこで極端にコストダウン、コンパクト化を達
成するためには、やはり２成分ズームタイプが有効であ
るのは自明の理である。一部、３成分ズームタイプとし
て特開昭５８−１４３３１１号で開示されたもの等は、
７枚構成と、枚数削減をかなり図っているが、それでも
コストは高く、性能面でも、色収差変動が大きく、不満
が残る。よって２成分ズームタイプに限った場合、コン
パクトカメラ等に用いられることの多い、物側より正、
負の配置をとるズームタイプは、バックフォーカスが非
常に短くなるため、ここでは用いることができない、そ
して、負、正の配置のものを考えるが、例えば、特開昭
５３−６０２４６号に開示されたものは、６枚構成とし
ているが、変倍比が１．６６倍、Ｆナンバが３６５程度
で、バックフォーカスも、やや不足している。また、特
開昭５４−１１４２３６号に開示されたものも同様であ
る。

このように、従来のものを利用するには、変倍比２倍程
度では、構成枚数は７枚程度以上必要で、少々、スペッ
クダウンしても６枚が限界であった。

本又肌■旦敗 本発明では、ズーム比が２倍程度で、バックフォーカス
が十分に長く、且つコンパクトなズームレンズを単焦点
レンズに匹敵するコストで実現することを目的とする。

また、全画面において収差良好で、周辺照度比も高いも
のを達成する。

本生更夏量！ 上記目的を達成するために、本発明に係るズームレンズ
は、物側より負の屈折力を持つ前群と、正の屈折力を持
つ後群の２つのレンズ群で構成し、両群の間隔を変える
ことによって変倍させる。ズーム構成が簡単なので、コ
スト的にも、大きさ的にも非常に有利であり、負レンズ
群先行のため、バックフォーカスも長（し易い上、ズー
ムレンズで問題になりがちな前玉径１重量を極端に小さ
くできる。更に、本構成を詳しく述べると、その正の後
群を、物側より順に両凸正レンズ（し、）と両凹負レン
ズ（Ｌ４）と両凸正レンズ（Ｌ、）の３枚で構成する。

負・正の２成分ズームレンズにおいて後群は、変倍機能
と結像機能を持つ重要な成分であるので、従来では４〜
６枚程度で構成されていた。その後群を本発明では、僅
か３枚で構成している。而して簡単な構成ではあるが、
球面収差、コマ収差。

像面湾曲等、諸収差を補正するのに優れており５加えて
色収差も十分に補正し易いという長所を有する。また、
バックフォーカスも、従来の４〜６枚構成のものよりも
長くし易いという利点もある。

更に前述の後群構成の優れた点として、絞りをその前部
に配しても、中に配しても後部に配しても、少しのベン
ディングにより、収差を同様に補正できることが挙げら
れる。このような後群構成を採ることによって、後群だ
けでも枚数削減できたが、更に前群を物側より順に、像
側に強い屈折面を向けた負レンズ（Ｌ＋）と物側に凸の
正メニスカスレンズ（Ｌ２）の２枚で構成することによ
り、全系で５枚という少ない構成枚数で変倍比が２倍程
度のズームレンズを実現できる。前群は、変倍しても色
収差が変動しないよう、負レンズと正レンズの組み合わ
せで色収差を良好に補正でき、また前記レンズ（Ｌｌ）
と（しりのうちで強い屈折面同士を向かい合わせて配置
することによって、諸収差の変倍による変動を十分小さ
くできる。このように後群と組み合わせると、僅か２枚
で前群を構成しても収差も良好に補正でき、全系で僅か
５枚という、単焦点レンズに匹敵するｔ７４成枚数で、
変倍比が２倍程度で、最大口径比もＦナンバ２．８程度
という明るいズームレンズを実現できる。

更に、コンパクト性、十分なバンクフォーカス。

高性能を達成するには、以下の条件を満足することが望
ましい。

■０．５５　＜　ｌψ１ｌｆｓ＜０．９但し、ｒ　、＝
（了τＴ了１ １　ψ− ■　０．４４　＜−＜　１．０ 乞 ここで、ψ１．ｈは、前後群の各屈折力（焦点距離の逆
数）で、ｆｔ、ｆ、はテレ端、ワイド端での全系の合成
焦点距離である。

条件■は、前群の屈折力に関するものであるが、下限を
下回って、屈折力を弱くすると、変倍に際し、前群が大
きく移動し、レンズ全長が長くなる上、周辺照度を確保
するためには、前群の有効径を非常に太き（する必要が
あり、いずれもコンパクト化１軽量化に反する。また、
十分なパンタフオーカスも得難くなる。逆に、上限を上
回って屈折力を強くすると、必然的に前群内のレンズの
屈折力が強くなり、軸外光において歪曲を始め、諸収差
の高次収差の発生が多大となり、２枚構成では性能保証
が困難となる。

条件■は、変倍比によって、前後群の屈折力配分の適正
な範囲を示したもので、下限を下回ると、バックフォー
カスの確保が難しくなる上、コンパクト化も難しくなる
。逆に上限を上回ると、コンパクト化には有利になるが
、ペンツパール和が、大きく負に偏移してしまい、像面
性が悪化し、周辺性能の劣化を起こす。

以上の条件を満足することにより、所望のズームレンズ
が達成できるが、更に高度に収差補正するには、以下の
条件を満足することが望ましい。

■０．７５＜Ｒ＋＋＋／Ｒｉｐ＜１．１■０．３＜　ｌ
　Ｒｓ＊　ｌ　／　Ｒ５Ｆ＜０．７５　（但し、Ｒ５１
１＜Ｏ）■０．７５＜　Ｒ４ａ／　ｌ　Ｒ４Ｐ　１＜１
．３５　（但し、Ｒ４Ｐ＜０）■　　　　Δν１〉２２ ■　　　　　　ｒｂ＞１．７０ ■　　　　　　肩＞１．７１ ここで、Ｒは曲率半径を示し、その第１添字は物側から
数えたレンズ番号に対応し、第２添字は物側面か像側面
かを示すもので、物側面のときＰ、像側面のときＲで示
す。△ν１は前群のレンズ（Ｌｌ）と（Ｌ２）のｄ線に
おけるアラへ数の差で、市。

ｉはそれぞれ前群、並びに後群の各々を構成するレンズ
のｄ線における屈折率の平均値である。

条件■は、ダブレット構成の前群の向かい合う強い凹面
と、強い凸面の関係を規定するものであるが、このバラ
ンスが下限の方に崩れると、テレ端の球面収差が大きく
正偏位し、一方、ワイド端の像面湾曲が負偏位し、さら
には、負の歪曲が大きくなる。逆に上限の方に崩れると
、テレ端の負の球面収差が特に問題となり、コントラス
ト低下を起こす。

条件■は第５レンズ（し、）が像側に強い面を向ける方
がよいことを示している。ただし、下限を越えて、像側
面を強くし過ぎると、その面で発生する負の球面収差が
あまりにも多大過ぎて、補正不可となる。逆に上限を越
えると、球面収差は良好になるが、像面湾曲が大きく負
に発生し、周辺性能が劣化する。

条件■は、第４レンズ（Ｌ４）の屈折カバランスを示す
ものであるが、下限を越えると、球面収差が補正不足に
なり、逆に上限を越えると、像面湾曲が大きく負になる
上、歪曲も負に過大となる。

以上、述べた条件を満足することによってほぼ低次の単
色収差は補正できるが、更に色収差や高次の収差を補正
するには、条件■〜■を満たさなければならない。

条件■は、前群内で十分色補正しておき、ズーミングに
よる色収差変動を十分小とするための条件で、上記レン
ズ（Ｌｌ）と（Ｌｘ）の分散差を十分につけておくべき
ことを示し、これを満足しないときは、色収差補正が不
充分となる。

条件■・■は、全系で５群５枚という構成で、高性能を
維持するためには、それぞれの下限を上回るような高屈
折率材料を用いるべきことを示し、下限を下回れば、高
次の収差の発生量が増し、全画面で高画質を得ることが
不可能となる。更に、■ｎｓ　＞１．７３ 条件■は、レンズ（Ｌｓ）が、強い屈折力を持ち、種々
の収差に大きく関与するため、十分高い屈折率の材料で
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、高次収差の発生が非常に多大となる。

以上述べた各条件を満足すれば、全系で５枚という、単
焦点レンズに匹敵するような構成枚数で、変倍比２倍程
度、最大口径比でのＦナンバ２．８程度のズームレンズ
が実現でき、なおかつ、非常にコンパクトで、バックフ
ォーカスも長く、性能面でも非常に良好なズームレンズ
が得られる。

本文皿曵叉施惺 以下、本発明に基づくズームレンズの実施例を示す、但
し、各実施例において、ｒｉは曲率半径。

ｄ、は軸上面間隔を示し、Ｎ、、ｒｉはｄ線における屈
折率、アツベ数を示す。

尚、最後尾にローパスフィルタや光分割プリズム等に相
当する平板を挿入しである。

〈実施例１〉 ｆ　＝１０．２５〜１４．０〜１９．６　　　Ｆ＝２．
８６〜３．２４〜３．８１ｔｐ、＝　−０，０４７４９
’、＝０．０６４８１ｄ、　　２．７００　　Ｎ４　１
．０００００ｒ５　　　　　　ω ｄｓ　　１．０００　　Ｎｓ　　１．０００００ｒｂ　
　　　１１．２４４ ｄ、　　２．９００　　Ｎ、　　１．７８１００　　ν
、　　４４．５５ｒ、　　　２８．４２０ ｄ、　　１．６００　　Ｎ、　　１．０００００ｒｓ　
　　　１０．６５３ ｄａ　　２．７００　　Ｎ、　　１．７５５２０　　ν
、　　２７．５１ｒ９　　　９．５４１ ｄａ　　１．０００　　Ｎ９　１．０００００ｒ、、　
　　１８．０３８ ｄｏｓ　３．６００　　Ｎ、。１．７？２５０　　ν１
゜４９．７７ｒ、、　　−１０，６２７ ｄ＋＋　　６．８４９　　Ｎｚ　　１．０００００ｒｌ
ｚ　　　　　ｏ。

ｄｏｓ　７．６００　　Ｎｅｔ　　１．５１６８０　　
ν＋ｚ　６４．１２ｒ１３　　　　　ｏ。

凹ｍ遁 ｄａ　　　　　　　　　ｌＬ＋ テ　　し　　　　　　　２．７００　　　　　　６．８
４９ミドル　　　９．３４４　　　２．７５３ワイド　
　　１７．８５１　　　０．０１０〈実施例２〉 Ｆ＝１３．３〜１７．０〜２５．５　　Ｆ＝２．８６〜
３．１３〜３．７８９１＝　−０，０３７９’、＝０．
０５２７１皿！半径　　軌上皿回■　　皿五皇　　ヱＬ
丘敗ｒｌ　　　５１．２９３ ｄ、　　１．６００　　Ｎ、　　１．７１３００ν、　
　５３．９３ｒ＊　　　１Ｇ、９４０ ｄｚ　　４．０００　　Ｎ２　１．０００００ｒ３　　
１１．６５９ ｄｉ　　２．６００　　Ｎ３１．８０５１８　　ν３２
５．４３ｒａ　　　　１３．４０４ ｄａ　　２．８００　　Ｎ４　１．０００００ｒ５　　
　　　　　ω ｄｓ　　１．０００　　Ｎｓ　　１．０００００ｒ、　
　　　１２．２８９ ａ、　　３．２００　　Ｎ、　　１．７８１００　　ν
、　　４４．５５ｒｔ　　　　２７．７９２ ｄ−２，０００Ｎｖ　　１．０００００ｒ＠　　　１２
．２２８ ｄ、　　３．７００　　Ｎｇ　　１．７５５２０　　ν
、　　２７．５１ｒｑ　　　　１１．７５６ ｄｑ　　１．２００　　Ｎ９　１．０００００ｒ１゜　
　２４．８３１ ｄ、。３．７００　　Ｎ、。１．７７２５０　　ν１゜
４９．７７ｒ、、　　−１５，０７８ ｄ、、８．５７５　　Ｎｚ　　１．０００００ｒ＋ｚ　
　　　　ω ｄ１□１５．１６８　　Ｌｘ　　１．５１６８０　　ν
１□　６４．１２ｒ、３Ｑ） 回ｆｌ附 ｄａ　　　　　　　　　ｄｚ テ　　し　　　　　　　２．８００　　　　　　８．５
７５ミドル　　　１２．８５５　　　２．６０７ワイド
　　　２１．２４６　　　０．０１０〈実施例３〉 ｆ　＝１３．３〜１７．０〜２５．５　　Ｆ＝２．８６
〜３．１６〜３．８３ψ、＝−０，０３６４へ＝０．０
５２８１傭】仁Ｌｌ　　相」Ｊ旧匪隅　　屈折率　　ヱ
Ｊ二歎ｄ、　　２．７００　　Ｎｚ　　１．０００００
ｄ、　　３．１００　　Ｎ、　　１．０００００ｒ５　
　　　　　■ ｄｓ　　１．０００　　Ｎｓ　　１．０００００ｒ、　
　　　１３．３５１ ｄ、　　３．３００　　Ｎ、　　１．７８１００　　ν
、　　４４．５５ｒｔ　　　　２６．９６４ ｄ、　　２．０００　　Ｎ、　　１．０００００ｄ＊　
　１．２００　　Ｎ９　１．０００００ｄ、、　　８．
４１９　　Ｎ、、　　１．０００００ｒ目　　ω ｄｚｚ１５．１６８　　Ｎ、２　１．５１６８０　　ν
＋ｚ　６４．１２ｒ１３　　　　　ω 河１１１五 ｄａ　　　　　　　　　ｄ＋＋ テ　　し　　　　　　　３．１００　　　　　　　８．
４１９ミドル　　　１３．３０１　　　２．５６０ワイ
ド　　　２１．８１４　　　０．０１０〈実施例４〉 ｆ　＝１５．３〜１９．０〜２９．６　　Ｆ＝２．８６
〜３．１５〜３．９７ψ、＝−０，０３５２へ＝０．０
４９３４典圭主径　　皺上皿皿圏　　屈折率　　アツベ
数ｄ−２，７００Ｎ２　１．０００００ ｒ、　　　　１５．８８６ ｄ、　　３．１００　　Ｎ、　　１．０００００ｒ１３
　　　　　′ 可聚回箔 ｄａ　　　　　　　　ｄｚ テ　　し　　　　　　３．１００　　　　　１０．２１
３ミドル　　　　１３．９５３　　　　２．６５０ワイ
ド　　　２１．２８２　　　０．０１０〈実施例５〉 ｆ　＝１３．３〜１７．０〜２５．５　　Ｆ＝２．８６
〜３．１８〜３．９２ψ、＝−０，０３７２乞−０，０
５２５７曲率半径　　軸上面間隔　　屈折率　　アツベ
数ｒ、　　　４８．７５２ ｄｚ　　１．６００　　Ｎ、　　１．７１３００ν、　
　５３．９３ｒｇ　　　１０．５５１ ｄｚ　　２．７００　　Ｎｇ　　１．０００００ｒ、　
　　　１１．１７５ ｄ３２．８００　　Ｎ、　　１．８０５１８　ν３２５
．４３ｒ、　　　　１３．１２４ ｄ４２．６００　　Ｎ、　　１．０００００ｒｓ　　　
１２．６９５ ｄ、　　３．０００　　ＮＳ　１．７７２５０　　シ１
，１９．７７ｒｂ　　　３２．５８３ ａ、　　１．２００　　Ｎ、　　１．０００００ｒフ　
　　　　　ω ｄ、　　２．３００　　Ｎｔ　　１．０００００ｒｅ　
　−９，３５１ ｄａ　　３．０００　　Ｎａ　　１．７４０００ν、　
　２８．２６ｒｑ　　　１１．３８６ ｄ、　　１．２００　　Ｎ、　　１．０００００ｒ、、
　　　２４．４８１ ｄｌ。３．９００　　Ｎ、。１．７７２５０ν１゜４９
．７７ｒ、、　−１０，８３０ ａ、、　８．６４３　　Ｎ、、　１．０００００ｒ１２
　　　　　ω ｄｚｔ１５．１６８　　Ｎ１□　１．５１６８０　　シ
１□６４．１２ｒ１２　　　　　ｏ。

ｊＪｆｆｌ隘 ｄａ　　　　　　　　　ｄｚ テ　　し　　　　　　２．６００　　　　　　８．６４
３ミドル　　　１２．６２７　　　２．６２８ワイド　
　　２０．９９５　　　０．０１０〈実施例６〉 ｆ　＝１３．２〜１７．０〜２５．７　　Ｆ＝２．８６
〜３．２０〜３．９８ψｉ＝　−０，０３６５？、＝０
．０５８６３典皇主径　監上里皿Ｎ　　屈折率　　ヱＬ
五歓ｄ、　　２．５００　　Ｎ、　　１．０００００ｄ
、　　１．７００　　Ｎ、　　１．０００００ａ、　　
１．５００　　Ｎ、　　１．０００００ｄａ　　１．１
００　　Ｎｍ　　１．０００００ｒ＊　　　　３３．４
０７ ｄａ　　２．７００　　Ｎ９　１．７８８３１　　ν、
　　４７．３２ｄ１゜１．０００　　ＮＩＯ１，０００
００ｆｉｌ　　　　　　ｏ。

ｄｔ＋　　８．２８２　　Ｎ１１　１．０００００ｒ＋
ｔ　　　　　ω ｄｚｔ１５．１６８　　ｓ＋□　１．５１６８０　　シ
Ｉ□６４．１２ｒ目　　ω 回ｆｌ阻 ｄａ　　　　　　　　ｄｚ テ　　し　　　　　　　１．７００　　　　　　８．２
８２ミドル　　　１１．００６　　　２．８６６ワイド
　　　１Ｂ、９１９　　　０．５００次に第１図は前記
実施例１〜実施例４のテレ端におけるレンズ概略構成を
示しており、同じく第２図は実施例５のレンズ概略構成
を、また第３図は第６実施例のレンズ概略構成を示して
いる。前群（１）と後群（ＩＩ）についてテレ端（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Ｒ３
，■黴要の項で説明したＲ１．　Ｒｚｐ、　　Ｒ−１，
Ｒ４Ｐ、　　Ｒ５Ｐ、　　Ｒ％１とオ溌１廊とＬｉ医の
項で説明したｒｌ＋　　ｒ！＋　　ｒ５．・・・、　　
ｄｌ＋　　ｄｔ、　　ｄ２＋・・・等についても記入し
である。（３）は絞りを表しており、また、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。

第４図〜第９図は前記実施例１〜実施例６の各収差図で
、それぞれ（ａ）はテレ端、（ｂ）は中間点、（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、−点鎖線（９）は９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（Ｏ８）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、第２図、第３図は本発明の各実施例のレンズ構
成図である。第４Ｕ！Ａ、第５図、第６図。 第７図、第８図及び第９図は各実施例の収差図である。 （Ｉ）・・・前群、　　　（ＩＩ）−後群、　　　（３
）−絞り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、負の屈折力を持つ前群と正の屈
   折力を持つ後群の２群より成り、両群の間隔を変えるこ
   とによって変倍するズームレンズにおいて、後群を物側
   より順に両凸正レンズと両凹負レンズと両凸正レンズの
   ３枚で構成したことを特徴とするズームレンズ。 （２）第１請求項に記載のズームレンズにおいて、前群
   を物側より順に、像側に強い面を向けた負レンズ（Ｌ＿
   １）と、物側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ＿２）の２
   枚で構成たことを特徴とするズームレンズ。 （３）第２請求項に記載のズームレンズにおいて、以下
   の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 ０．５５＜｜ψ＿ I ｜ｆ＿Ｍ＜０．９ （但し、ｆ＿Ｍ＝√（ｆ＿Ｗ・ｆ＿Ｔ）、ψ＿ I ＜０
   ）０．４４＜｜ψ＿ I ｜／｜ψ＿II｜＜１．０ここで
   、ψ＿ I 、ψ＿IIは、前後群の各屈折力（焦点距離の
   逆数）で、ｆ＿Ｗ、ｆ＿Ｔはそれぞれワイド端、テレ端
   での全系の合成焦点距離である。 （４）第３請求項に記載のズームレンズにおいて、０．
   ７５＜Ｒ＿１＿Ｒ／Ｒ＿２＿Ｐ＜１．１０．３＜｜Ｒ＿
   ５＿Ｒ｜／Ｒ＿５＿Ｐ＜０．７５（但し、Ｒ＿５＿Ｒ＜
   ０）０．７５＜Ｒ＿４＿Ｒ／｜Ｒ＿４＿Ｐ｜＜１．３５
   （但し、Ｒ＿４＿Ｐ＜０）ここで、Ｒは曲率半径を示し
   、その第１添字は物側から数えたレンズ番号に対応し、
   第２添字は物側面か像側面かを示すもので、物側面のと
   きＰ、像側面のときＲで示される。 （５）第４請求項に記載のズームレンズにおいて、以下
   の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 Δν＿ I ＞２２ ＠ｎ＿ I ＠＞１．７０ ＠ｎ＿II＠＞１．７１ ここで、Δν＿ I は前群のレンズ（Ｌ＿１）と（Ｌ＿
   ２）のｄ線におけるアッベ数の差で、＠ｎ＿ I ＠、＠
   ｎ＿II＠はそれぞれ前群、並びに後群の各々を構成する
   レンズのｄ線における屈折率の平均値である。 （６）第５請求項に記載のズームレンズにおいて、絞り
   を後群の最前部に配したことを特徴とするズームレンズ
   。 （７）第５請求項に記載のズームレンズにおいて、絞り
   を後群中の第１番目のレンズ（Ｌ＿３）と第２番目のレ
   ンズ（Ｌ＿４）の間に配したことを特徴とするズームレ
   ンズ。 （８）第５請求項に記載のズームレンズにおいて、絞り
   を後群の最後尾に配したことを特徴とするズームレンズ
   。