JPH0247617A - 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】 允里■式玉分豆 本発明はズームレンズに関するものであり、特にビデオ
カメラ等の小型カメラに応用可能なズームレンズに関す
る。

Ｂ　の　　′ネー　・　　　　と　　　　　　′ｒ近年
、ビデオカメラ等では電子部品のコストダウン．コンパ
クト化が相当なスピードで達成されているが、これに応
ずるレンズ系としては、電子部品ほど進展しているとは
言い難く、コスト面。

重量面．大きさ面等でカメラ本体に占めるレンズの割合
は、年々増加している。また、最近では非常に高解像の
撮像素子が民生用にも用いられるようになってきたため
、レンズ自身の光学性能は従来のものより高いものが要
求されるようになってきた．そのため高性能を満足する
ため、レンズ系はより複雑化，大型化し、コストダウン
．コンパクト化と逆行する動きも見られる。

従来、６倍ズームレンズは例えば特開昭６０−２６０９
１２号で示されたもののように、１３〜１５枚構成が一
般的であった。しかし、このような構成を採ったもので
も、最近の高解像の要求を満足しているとは言い難い。

また、６倍ズームレンズは、ビデオカメラの標準スペッ
クとして、定着しつつあるが、その１ランク上の上級ビ
デオカメラとしては、８倍ズームレンズが用いられるこ
とが多い。８倍ズームレンズを実現するには、ここでも
複雑化，大型化は避けられず、これもコストダウン．コ
ンパクト化とは逆行してしまう。例えば、８倍ズームレ
ンズの例として、特開昭６０４８６８１８号などがある
が、このように１４〜１６枚構成となるのが普通であり
、６倍ズームよりもかなり大型化してしまう。

而して、最近注目を浴びつつある高画質の８倍ズームレ
ンズを達成するには、１５枚程度以上の複雑な構成で、
尚かつ６倍ズームレンズより相当な大型化を甘受しなけ
ればならなかった。

本允更公旦煎 本発明は、高画質・高性能の８倍ズームレンズを従来の
６倍ズームレンズと同程度のコストでコンパクトに達成
しようとするものであり、具体的には、１３〜１４枚程
度の程度でこれを実現することを目的とする。

主主班■黴！ 上記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは
物体側より順に、正の屈折力を持つ第１群．負の屈折力
を持つ第２群，負の屈折力を持つ第３群．正の屈折力を
持つ第４群．正の屈折力を持つ第５群の合計５群より成
り、ズーミング時、第２群が光軸上を大きく移動し、主
に変倍作用を持つ。それによる像点の移動は、第３群又
は第５群の移動により補正する。フォーカシングは、第
１群又は第３群．又は第５群のいずれかにより行なう。

さらに詳しく述べれば、その第１群は吻側より順に吻側
に凸の負メニスカスレンズと、吻側に強い面を向けた正
レンズ若し《はその貼り合わせレンズと、吻側に強い面
を向けた正レンズの３枚より成り、第２群は吻側より順
に像側に強い面を向けた負レンズと、両凹レンズと、こ
れとある程度の空間を置いて配された吻側に強い面を向
けた正レンズの３枚より成り、第３群は切側に強い面を
向けた負単レンズより成る。第４群は、１枚又は２枚の
正レンズより成り、第３群出射後の発散光束をほぼアフ
ォーカルにし、第５群は３枚の正レンズと２枚の負レン
ズの計５枚より成る。

ここでの大きな特徴は、第２群を負負正の３枚の分離タ
イプとしたことである。近年では、この第２群を負と負
と正の貼り合わせの３枚構成としているものが主流とな
っている。この貼り合わせタイプでは、第２群の屈折力
を強くし易く、コンパクト化には有利という特徴を持つ
が、８倍にも及ぶ広いズームレンズにおいては、ズーミ
ングによる収差変動が大きく、高性能を実現するために
はこれを４枚構成とするか、又は第３群を２枚の貼り合
わせにするかのコストアップを甘受するか、極端に１．
２．３群の屈折力を弱め、大型化を甘受するかのどちら
かを選択する必要があった。これに対し、本発明の構成
によると、３枚構成であり、コンパクト性を保持しなが
ら、全ズーム域に於て収差変動を小とすることができる
。その理由は、第２群の２枚目の負レンズと正レンズと
の向かい合った面の組合せで、球面収差と像面湾曲を全
ズーム域にて、貼り合わせタイプより、数段、高度に補
正できるからである。このようなタイプを選択した例と
しては、特公昭６２−２９７６９号で示されたものなど
があるが、これらは６倍ズームであり、１３−１５枚で
構成されているが、性能面で、ここで求められている高
性能は達成されていない。

ここでは、１３〜１４枚で高性能８倍ズームを達成する
ために、以下の条件を満足せねばならない。

■　３．８　＜　１９’、　ｌ　ｆＴ　＜６．５　　　
ただし、汽〈０■　１．ｌ＜惰ｆＴ　＜１．７ ■　１．１＜ｌへｌ／ψｉ　＜１．８　　　ただし、籠
〈０■　０．０５＜ｄＡ＋っ／九＜０．４０ここで、％
＋　　９’ｌ＋　　％はそれぞれ、第１〜３群の屈折力
（焦点距離の逆数）で、ｆＴ、ｆＷは各々テレ端。

ワイド端における全系の合成焦点距離である。ｄ＾Ｉ１
１は、第２群中の第２負レンズと正レンズの軸上面間隔
である。

さて、第１群３枚、第２群３枚、第３群１枚という少な
い構成で、８倍ズームレンズを高性能に達成するため、
特に注意しなければならないことは、球面収差と像面湾
曲と色収差をズーミング中。

できるだけ変動させないことである。これらを満足する
にはズーム解の選択が重要課題となる。そのため、ズー
ム解をある程度、限定するための条件が■〜■である。

条件■、■は第２群と第１群の屈折力の適正範囲を示し
たものである。これらはお互い、強ければ強いほどコン
パクト化には有利であるが、上限を越えると、その効果
もほとんどなくなり、逆に、高次の収差の発生量が激増
するため、フレアー等が補正しきれなくなる。逆に下限
を下回って弱めると、高次収差の発生量は小さくなるも
のの、全長が増大し、前玉径も増し、コンパクト化の要
求を満足できなくなる。

条件■は第３群の屈折力範囲を第１群の屈折力との相対
比で示したものであるが、特に第３群がコンペンセータ
レンズ群のとき重要である。第１゜第２群が、条件■、
■の範囲に設定されたとき、第３群が条件■の範囲に入
っていないとズーミング時の各群の移動軌跡が上記諸収
差を適正に補正できる範囲を越えてしまう。具体的には
、下限を下回ると球面収差と像面湾曲のズーミングによ
る変動が大きくなり、逆に上限を上回ると、色収差変動
が増し、さらには全域においてペッツバール和が大きく
負偏位するため、像面湾曲が全域で悪化する。

第１〜第３群を条件■〜■の適正な範囲に設定すれば、
その適正なズーム解の効果と、第２群の第２゛負レンズ
と正レンズの向かい合った面（空気レンズ）によって、
特に球面収差と像面湾曲の変動を十分小さくおさえるこ
とができるという効果との相乗効果により、諸収差の変
動と、高次収差の発生を十分小におさえることが可能で
ある。特公昭６２−２９７６９号で示されたものなどは
、この適正なズーム解を選択していないため、性能上の
不満が残る。

そして、条件■は、この空気レンズの効果を具現するた
めの条件で、下限を越えて接近させると、その効果が薄
れてしまうことを意味しており、逆に上限を上回って離
すと、空気レンズの効果は増すものの、ペッツバール和
が、大きく負に偏移しやすく、像面性を悪化させてしま
うことになる。

次に、第４群について述べる。第４群は、上述した１〜
３群との組合せにおいては、両凸レンズ１枚でも事足り
る。しかし、特に高性能が要求されるときは、２枚の正
レンズで構成してもよい。

１枚で構成する場合は、条件■に示す範囲の高屈折率ガ
ラスを用いるのが好ましい。

■　ｎｗ＞１．５７ ここで、）は第４群単レンズのｄ線における屈折率であ
る。これを低屈折率ガラス１枚で構成すると、球面収差
が十分良好に補正できなくなってしまうのである。

次に第５群について述べる。第５群は最終結像を担う重
要なレンズ群である。この第５群は、本件出願人の出願
に係る特開昭６１−９３４２３号と似た構成をとるのが
望ましい。即ち、切側より切側に強い面を向けた正レン
ズと、同じく切側に強い面を向けた負メニスカスレンズ
の２枚より成る前群と、ある程度の空間を置いて配され
た正レンズと像側に強い面を向けた負メニスカスレンズ
と、切側に強い面を向けた正レンズの３枚より成る後群
の合計５枚で構成する。そして、そのような構成におい
て、特に以下の条件を満足することが望ましい。

■　１．１＜ψＤ１１／ψＩＦ＜１．９ただし、ψ１＝
□、ψ□＝上二す ｎ、−１ ｒ　ＩＩＰ　　　　　　　　　　　　　　　ｒ　Ｄｌｌ
■　醒−ｒｂ＞０．１２ ここで、ψ、２．ψ、は第５群中の２つの負レンズの各
々、強い負の屈折面の屈折力を示すもので、吻側負レン
ズ、像側負レンズのｄ線に対する各屈折率をｎｌ＋ｎＤ
で表し、前者の吻側、後者の像側曲率半径を各々ｒｌＰ
＋　ｒｌｌｌで示す。また、正、シは各々第５群内の負
レンズと正レンズの各屈折率（ｄ線）の平均値を示す。

条件■は、第５群内の２つの負レンズのそれぞれ強い屈
折面の屈折力の比を示すもので、この２面が主に球面収
差、像面湾曲、コマ、歪曲などを補正するのであるが、
この両面への屈折力配分により、各収差の補正状況が異
なる。即ち、上限を上回る程度に像側の方に屈折力を強
く与えると、像面湾曲や歪曲などの軸外収差の補正には
有利となるが、球面収差の最外光が大きく正偏位しやす
く、コントラストが軸上近辺で大幅に低下してしまう。

また、バックフォーカスも短くなりすぎる。

逆に下限を下回って切側に屈折力を集めると、球面収差
は補正しやすいが、軸外の像面湾曲や歪曲が補正不足と
なる。

条件■は、第５群を構成する正レンズの屈折率が負レン
ズよりも低いことが望ましいことを示している。なぜな
ら、８倍ズームクラスを正負負正正のタイプで構成した
とき、ベンツパール和が大きく負になりやすく、像面性
が悪化する傾向にあるからである。そこで、条件■を満
たす程度に正レンズと負レンズの屈折率に差をつけるこ
とによってぺ、ツパール和を十分小にする必要がある。

以上、述べた各条件を満足することによって、全系でわ
ずか１３〜１４枚という少ない構成枚数でありながら、
従来のものより全画面にわたり、高性能な８倍ズームを
実現できる。尚、本発明ではズーミング時に２つの成分
が動く場合に限って述べたが、３つ以上の成分が移動す
るズーム形式であっても、正負負正正の構成を取るもの
であれば、本発明を利用できる。

■にづ 以下に本発明に基づ（実施例を示す。ここで、実施例１
〜６は、第１群がフォーカシング（合焦）第２群がバリ
エータ（変倍）、第３群がコンペンセータ（像面補正）
としたものであり、実施例７は第２群がバリエータ、第
３群がコンペンセータ兼フォーカシングとしたものであ
る。また、実施例日は、本発明に従って１０倍ズームレ
ンズを実現したものである。

ここで各実施例において、ｒｌ＋ｒ２．・・・は各レン
ズ面の曲率半径であり、ｄｌ＋ｄ！＋・・・は面間隔、
　Ｎ＋、　Ｎ２・・・は各レンズのｄ線に対する屈折率
、シ１．シ２．・・・はアツベ数を示す。

尚、どの実施例においても、第５群でフォーカシングす
ることも可であるし、微小変更により、第５群をコンペ
ンセータにすることもできる。

〈実施例１〉 ｆ　＝６６．３〜３７．０〜８．７　　Ｆ、ｌ。＝２．
０３〜１．７５〜１．７５ｒｚｂ −１（６，）ｔｉｌ 凹ｆｌ隔 ｄ。

ｄ＋３ し ２８．４５５ ３．８００ １．５００ ミドル ２３．７０８ ３．７９７ ６．２４９ ワイド １．００１ ２７．６２５ ５．１２９ ５．５００ 回ｆｌ附 Ｓ ｌｌ ｄ、コ レ ２８．４６１ ３．８００ １　、５００ ドル ２３．７１３ ３．７９３ ６．２５５ ワイ ド １．０００ ２７．６５６ ５．１０５ 〈実施例２〉 ｆ　＝６６．３〜３７．０〜８．７ Ｆ、。＝２．０４〜１．７５〜１．７５〈実施例３〉 ｆ　＝６６．３〜３７．０〜８．７ Ｆ、、＝２．０３〜１ ７５〜１．７５ １、ｂｔｌＵ Ｎ＋９ １、’／ｌ’／Ｊｂ ν ｉ９．４ｉ 回Ｊ１階 ミドル ワイド Ｓ ２８．３２５ ２３．６０２ １．０００ 〈実施例４〉 ｒ　＝６６．３〜２８．０〜８．７ ｄ。

３、８００ ３．８４５ ２７．６０７ １　、５００ ６．１７８ ５．０１８ Ｆ　、、　＝２．０２〜１．７５〜１．７５ｄ１７ＺＺ
、０ＵＩＪ　　　Ｎｘｗ ■、ｂｉｂｂｕ νｚ？　ｂ４．ｌυ 凹ｆｌ附 ミドル ワイド ｄ。

２９．１１２ ２１．１０７ １．０００ 〈実施例５〉 ｆ　＝６６．３〜２８．０〜８．７ ｄ目 ３．８００ ６．１８９ ２８．４３４ ｄ目 １．５００ ７．１１６ ４．９７８ ＦＮＯ＝２．００〜１．７５〜１．７５凹ｆｌ附 テ　　レ ミドル ワイド ２９．３３７ ２１．２５１ １．０００ 〈実施例６〉 ｌ１ ３．７００ ６、２８２ ２８．７４７ ｌ１コ １．６００ ７．１０４ ４．８９０ ｓ　　２２２．３４９ ｆ　＝６６．３〜２８．０〜８．７ ＦＮＯ＝２．０８〜１．７５〜１．７５河ｆｌ隔 テ　　し ２５．２３９ ３．７００ １　、９００ ミドル １８．３８１ ５．６４３ ６．８１５ ワイ ド ｔ、ｏｏ。

２４．３４４ ５．４９５ 〈実施例７〉 ｆ　＝６６．３〜３７．０〜８．７ ＦＮＯ＝２．０２〜１．７５〜１．７５ｒゴＯ 凹ｆｌ隔 テ　　レ ミドル ワイド ２７．７４０ ２３．２２５ １　、０００ ７．１００ ７．７６８ ３０．５３９ １．４００ ５．２４７ ４．７０１ 〈実施例８〉 ｆ　＝７８．０〜４２．０〜８．３ Ｆ８゜＝２．１２〜１．７５〜１，７５ｄい　ｓ、ｏｏ
。

１．５１６８０ ｈ　６４．２０ ２４．１２４ ｄ＋ｏ　　３．３υＵ １．７！ＩＩどｂυ ν１０ ｃｔ、ｂυ ワイド　　１．０００　　　２９．７４１　　　６．２
５９ｒ２６ 回ＪＬｆｉル隈 し　　　　３１．４００ ミドル ２６．８００ ｄ。

４．１００ ２．７２７ １　、５００ ７．４７３ 次に第１図〜第４図は前記各実施例のテレ端における概
略構成を示しており、そのうち第１図は実施例１〜実施
例５に対応し、第２図は実施例６に、第３図は実施例７
に、そして第４図は実施例日に対応している。移動群で
ある第２群（ＩＩ）と第３群（Ｉ［［）については第１
図でテレ端（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。第５群（
Ｖ）の手前に示される（３）は絞りを表しており、また
、第５群（Ｖ）の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５図〜第１２図は各実施例１〜８に対応する収差図で
、それぞれ（ａ）はテレ端、（ｂ）は中間焦点距離、（
ｃ）はワイド端での諸収差を表わす。また、実線（ｄ）
はｄ線に対する収差を表わし、点線（ＳＣ）は正弦条件
を表わす。更に点線（ＤＭ）と実線（ＤＳ）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わしてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の各実施例
に対応するレンズ構成図であり、第５図、第６図、第７
図、第８図、第９図、第１０図、第１１図及び第１２図
はその収差図である。 第 闇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を持つ第１群、負の
   屈折力を持つ第２群、負の屈折力を持つ第３群、正の屈
   折力を持つ第４群、正の屈折力を持つ第５群の合計５群
   より成り、ズーミング時、第２群の光軸上の移動により
   変倍し、それによる像点移動を第３群又は第５群の移動
   により補正するようなズームレンズにおいて、前記第２
   群を物側より順に像側に強い面を向けた負レンズと、両
   凹レンズと、該両凹レンズとある程度の空間を置いて配
   された物側に強い面を向けた正レンズの３枚で構成し、
   前記第３群を物側に強い面を向けた負単レンズで構成し
   、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ
   。 ３．８＜｜ψ＿II｜ｆ＿Ｔ＜６．５ただし、ψ＿II＜０
   １．１＜ψ＿ I ｆ＿Ｔ＜１．７ １．１＜｜ψ＿III｜／ψ＿ I ＜１．８ただし、ψ＿I
   II＜００．０５＜ｄ＿Ａ＿Ｉ＿Ｒ／ｆ＿Ｗ＜０．４０こ
   こで、（ψ＿ I 、ψ＿II、ψ＿IIIはそれぞれ第１〜３
   群の屈折力（焦点距離の逆数）で、ｆ＿Ｔ、ｆ＿Ｗは各
   々テレ端、ワイド端における全系の合成焦点距離である
   。ｄ＿Ａ＿Ｉ＿Ｒは第２群中の第２負レンズと正レンズ
   の軸上面間隔である。（２）第１群を物側より順に、物
   側に凸の負メニスカスレンズと物側に強い面を向けた正
   レンズ若しくはその貼り合わせレンズと、物側に強い面
   を向けた正レンズの３枚で構成し、第４群は、１枚又は
   ２枚の正レンズで構成し、第５群は、３枚の正レンズと
   ２枚の負レンズの合計５枚で構成したことを特徴とする
   第１請求項に記載のズームレンズ。 （３）第５群を物側より順に、物側に強い面を向けた正
   レンズと、同じく物側に強い面を向けた負メニスカスレ
   ンズの２枚より成る前群と、ある程度の空間を置いて配
   された正レンズと、像側に強い面を向けた負メニスカス
   レンズと、物側に強い面を向けた正レンズの３枚より成
   る後群の合計５枚で構成したことを特徴とする第２請求
   項に記載のズームレンズ。 （４）第５群が、以下の条件を満足することを特徴とす
   る第３請求項に記載のズームレンズ。 １．１＜ψ＿Ｄ＿Ｒ／ψ＿Ｂ＿Ｐ＜１．９ ただし、ψ＿Ｂ＿Ｐ＝（ｎ＿Ｂ−１）／ｒ＿Ｂ＿Ｐ、 ψ＿Ｄ＿Ｒ＝（１−ｎ＿Ｄ）／ｒ＿Ｄ＿Ｒ＠ｎ＿Ｎ＠−
   ＠ｎ＿Ｐ＠＞０．１２ ここで、ψ＿Ｂ＿Ｐ、ψ＿Ｄ＿Ｒは第５群中の２つの負
   レンズの各々強い負の屈折面の屈折力を示すもので、物
   側負レンズ、像側負レンズのｄ線に対する各屈折率をｎ
   ＿Ｂ、ｎ＿Ｄで表し、前者の物側、後者の像側曲率半径
   を各々、ｒ＿Ｂ＿Ｐ、ｒ＿Ｄ＿Ｒで示す。また、＠ｎ＿
   Ｎ＠、＠ｎ＿Ｐ＠は各々、第５群内の負レンズと正レン
   ズの各屈折率（ｄ線）の平均値を示す。