JPH08179213A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体として５つのレンズ群を有し、各レンズ
群の屈折力や変倍に伴う各レンズ群の移動条件を適切に
設定し、広画角でしかも高変倍比の広角ズームレンズを
得ること。 【構成】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈
折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４
群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有
し、広角端から望遠端への変倍に際して、該第１群と第
２群の間隔が増加し、該第２群と第３群の間隔が減少
し、該第３群と第４群の間隔が増大し、該第４群と第５
群の間隔が減少するように移動させており、該第２群の
広角端の無限遠物体のときの結像倍率をβ２Ｗ、該第ｉ
群の焦点距離をｆｉとしたとき ０．１８＜｜β２Ｗ｜＜０．２５５ ０．７＜ｆ５／｜ｆ４｜＜１．２ なる条件を満足すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、特
に広角端での撮影画角が８２度程度、Ｆナンバー２．８
〜３．６程度、変倍比３．３〜４．１程度の全変倍範囲
にわたり良好なる光学性能を有した写真用カメラやビデ
オカメラ、そして電子スチルカメラ等に好適な高変倍
比、広画角のズームレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より写真用カメラやビデオカメラ等
の撮影系には高変倍比で広画角で、しかも全変倍範囲に
わたり高コントラストで高い光学性能を有したズームレ
ンズが要求されている。

【０００３】例えば、特開昭５７−２０１４号公報や特
開昭６０−３９６１３号公報等では物体側より順に正、
負、正、負、そして正の屈折力の５つのレンズ群を有
し、広角端での撮影画角が７５度程度、変倍比が５程度
の広画角で高変倍比のズームレンズが提案されている。
又特開平５−１１９２６０号公報では前述と同様の屈折
力配置の５つのレンズ群を有し、広角端での撮影画角が
７５度程度、変倍比が３．５〜７倍程度の広画角で高変
倍比のズームレンズが提案されている。又、特開平４−
７０７０８号公報では、物体側より順に正、負、正、
正、そして負の屈折力の５つのレンズ群より成り、広角
端の撮影画角が７０度程度、変倍比７程度のズームレン
ズが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に物体側より順に
正、負、正、負、そして正の屈折力の５つのレンズ群よ
り成る５群ズームレンズにおいて、広角端での撮影画角
が８２度程度の広画角化及び変倍比３〜４程度の高変倍
化を図りつつ全変倍範囲にわたり高い光学性能を維持
し、所定の口径比を得るにはレンズ系を構成する各レン
ズ群の光学的諸定数を適切に設定することが重要となっ
てくる。

【０００５】例えば前述の５群ズームレンズにおいて、
変倍に伴う各レンズ群の移動条件や各レンズ群の屈折力
そして変倍作用をする第２群の変倍比や倍率等を適切に
設定しないと諸収差の発生が増大し、全変倍範囲にわた
り良好なる画質の映像を得るのが難しくなってくる。

【０００６】本発明は、５群ズームレンズにおいて、主
に変倍に伴う各レンズ群の移動条件や、各レンズ群の屈
折力、そして第２群の結像倍率等を適切に設定すること
により広角端の撮影画角が８２度程度、変倍比３〜４程
度の全変倍範囲にわたり、しかも全画面にわたり高い光
学性能を有するズームレンズの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の
第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、そ
して正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、広角
端から望遠端への変倍に際して、該第１群と第２群の間
隔が増加し、該第２群と第３群の間隔が減少し、該第３
群と第４群の間隔が増大し、該第４群と第５群の間隔が
減少するように移動させており、該第２群の広角端の無
限遠物体のときの結像倍率をβ２Ｗ、該第ｉ群の焦点距
離をｆｉとしたとき ０．１８＜｜β２Ｗ｜＜０．２５５ ‥‥‥（１） ０．７＜ｆ５／｜ｆ４｜＜１．２ ‥‥‥（２） なる条件を満足することを特徴としている。

【０００８】

【実施例】図１〜図５は本発明の数値実施例１〜５の広
角端におけるレンズ断面図である。図６〜図１０は本発
明の数値実施例１〜５の諸収差図である。収差図におい
て（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端を示しいている。

【０００９】図中、Ｌ１は正の屈折力の第１群、Ｌ２は
負の屈折力の第２群、Ｌ３は正の屈折力の第３群、Ｌ４
は負の屈折力の第４群、Ｌ５は正の屈折力の第５群、Ｓ
Ｐは絞りであり、第３群の前方に設けている。ＩＰは像
面である。

【００１０】本実施例では広角端から望遠端への変倍に
際して、各レンズ群を矢印の如く物体側へ第１群と第２
群の間隔が増加し、第２群と第３群の間隔が減少し、第
３群と第４群の間隔が増大し、第４群と第５群の間隔が
減少するように移動させている。尚、絞りＳＰは第３群
と一体的に移動させている。

【００１１】本実施例では、このように変倍の際に５つ
のレンズ群を移動させることにより複数のレンズ群に変
倍をバランス良く分担させ、効率良く変倍を行うと共
に、特に中間のズーム領域での収差補正を良好に行って
いる。

【００１２】本実施例では前述の如く、５つのレンズ群
の屈折力と変倍に伴う各レンズ群の移動条件を設定する
と共に第２群の広角端の無限遠物体のときの結像倍率β
２Ｗや、第４群と第５群の焦点距離の比、ｆ５／｜ｆ４
｜を条件式（１），（２）を満足するようにしている。

【００１３】次に前述の条件式（１），（２）の技術的
意味について説明する。条件式（１）は広角端の物体無
限遠での第２群の結像倍率を規定するものであり、下限
値を超えることは第１群の焦点距離が長くなりすぎるこ
とを意味し、レンズ全長の短縮が困難となる。又上限値
を超えることは第１群の焦点距離が短くなりすぎること
を意味し、レンズ全長の短縮には有利であるが、収差補
正が困難となり、広角化に不利である。

【００１４】条件式（２）は第４群の焦点距離に対する
第５群の焦点距離の比を規定し、主に広角化を達成しつ
つ、所定のバックフォーカスを確保する為のものであ
る。下限値を超えて第５群の焦点距離が短くなると広角
化及びバックフォーカスの確保には有利であるが、この
レンズ群で発生する諸収差、特に非点収差が大きくなり
好ましくない。又下限値を超えて第５群の焦点距離が長
くなると、収差補正には有利だが、広角化、コンパクト
化が難しくなってくる。

【００１５】本発明では以上のようなレンズ構成により
広角端での撮影画角が８２度と広画角で変倍比３〜４程
度、Ｆナンバー２．８〜３．６程度の全変倍範囲にわた
り良好なる光学性能を有したズームレンズを得ている。

【００１６】また本発明においてはフォーカスを第２群
を移動させて行っており、これにより、第１群でフォー
カスを行った場合に比べて第１群のレンズ外径の増大を
防止しつつ、撮影可能な至近距離の短縮化を図ってい
る。又、第５群中にレンズ中心からレンズ周辺にいくに
従い正の屈折力が弱くなる形状の非球面を用いることに
より、主に球面収差、非点収差、そして像面弯曲をバラ
ンス良く補正している。特に広角側での高次の像面弯曲
を良好に補正している。

【００１７】本発明に係るズームレンズは以上の諸条件
を満足することにより達成されるが、更に広画角化及び
高変倍化を図る際の収差変動を良好に補正し、高い光学
性能を得るには次の諸条件のうちの少なくとも１つを満
足させるのが良い。

【００１８】（１−１）前記第１群は物体側に凸面を向
けたメニスカス状の負レンズと正レンズとを接合した貼
合わせレンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス
状の正レンズを有し、前記第２群は物体側へ凸面を向け
たメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レン
ズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凹面
を向けた負レンズを有していることである。これにより
第１群のレンズ外径を小さくし、コンパクト化を図り、
又広角端での広画角化を図りつつ、全変倍範囲にわたり
諸収差を良好に補正している。

【００１９】（１−２）前記第３群は物体側に凸面を向
けたメニスカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レ
ンズとを接合した貼合わせレンズ、そして両レンズ面が
凸面の正レンズを有していることである。これにより、
所定の変倍比を確保しつつ、変倍に伴う諸収差の発生を
少なくしている。特に全変倍範囲にわたり球面収差を良
好に補正している。

【００２０】（１−３）前記第５群は両レンズ面が凸面
の２つの正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズを有
していることである。これにより、変倍に伴う球面収差
等の諸収差の変動をバランス良く補正している。

【００２１】（１−４）有効画面の最大像高をＩＴとし
たとき ０．４＜｜ｆ２｜／ＩＴ＜０．７ ‥‥‥（３） なる条件を満足することである。

【００２２】条件式（３）は有効画面の最大像高に対し
て第２群の焦点距離の比を規定するものであり、下限値
を超えて第２群の焦点距離が短くなると高変倍化及びコ
ンパクト化には有利だが焦点距離の変化による収差変動
が大きくなり、これを良好に補正することが難しくな
る。又上限値を超えて第２群の焦点距離が長くなると高
変倍化及びコンパクト化が困難となり好ましくない。

【００２３】（１−５）前記第１群と第２群の広角端に
おける合成焦点距離をｆ１２ｗ、広角端における全系の
焦点距離をｆｗとしたとき ５．８＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７ ‥‥‥（４） １．４＜ｆ５／｜ｆ１２ｗ｜＜２．５ ‥‥‥（５） ０．８＜ｆ３／ｆｗ＜１．１ ‥‥‥（６） １．０＜ｆ５／｜ｆ４｜＜１．１ ‥‥‥（７） なる条件を満足することである。

【００２４】条件式（４）は第２群の焦点距離に対する
第１群の焦点距離の比を規定し、主に望遠端における第
３群のレンズ外径を小さくし、又高変倍を達成するもの
であり、下限値を超えて第１群の正の屈折力が強くなる
とこの第１群で発生する望遠側の収差、特に球面収差が
大きくなり、これを他のレンズ群でバランス良く補正す
ることが難しくなる。又上限値を超えて第１群の正の屈
折力が弱くなるとコンパクト化が難しくなってくる。

【００２５】条件式（５）は広角端の物体無限遠での第
１群と第２群の合成焦点距離に対して第５群の焦点距離
の比を規定し、主に所定のバックフォーカスを確保しつ
つ、コンパクト及び高性能を達成する為のものであり、
下限値を超えて第５群の正の屈折力が強くなるとバック
フォーカスの確保には有利であるが、第５群で発生する
諸収差、特に像面弯曲が大きくなり、これを他のレンズ
群で良好に補正するのが困難となる。又上限値を超えて
第５群の正の屈折力が弱くなるとバックフォーカスの確
保及びコンパクト化が難しくなってくる。

【００２６】条件式（６）は広角端での全系の焦点距離
に対して第３群の焦点距離の比を規定するものであり、
下限値を超えて第３群の正の屈折力が強くなるとコンパ
クト化には有利であるが、第３群で発生する諸収差、特
に球面収差が大きくなり、これを他のレンズ群でバラン
ス良く補正することが困難になる。又上限値を超えて第
３群の正の屈折力が弱くなると多群化の効果が小さくな
り、レンズ全長、レンズ外径が増大してくる。

【００２７】条件式（７）は前述した条件式（２）の数
値範囲を更に特定するものであり、これにより広角端の
撮影画角８２度程度で変倍比４程度のズームレンズを容
易に得ている。

【００２８】（１−６）前記第２群の望遠端の無限遠物
体のときの結像倍率をβ２Ｔとしたとき ｜β２Ｔ｜＜１ ‥‥‥（８） なる条件を満足することである。

【００２９】条件式（８）の条件を満足することで広角
端から望遠端へのズーミング時、第２群の結像倍率が等
倍をはさまない為に無限遠物体から至近物体へのフォー
カシングのとき第２群を常に同一方向へ繰り出すことに
なり第２群でのフォーカシングを可能としている。

【００３０】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。又前述の各条
件式と数値実施例における諸数値との関係を［表−１］
に示す。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向
にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき、

【００３１】

【数１】 なる式で表わしている。尚、「ｅ−０ｘ」は「10^-x」を
表わしている。

【００３２】

【外１】

【００３３】

【外２】

【００３４】

【外３】

【００３５】

【外４】

【００３６】

【外５】

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、５群ズー
ムレンズにおいて、主に変倍に伴う各レンズ群の移動条
件や、各レンズ群の屈折力、そして第２群の結像倍率等
を適切に設定することにより広角端の撮影画角が８２度
程度、変倍比３〜４程度の全変倍範囲にわたり、しかも
全画面にわたり高い光学性能を有するズームレンズを達
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の広角端のレンズ断面図

【図２】本発明の数値実施例２の広角端のレンズ断面図

【図３】本発明の数値実施例３の広角端のレンズ断面図

【図４】本発明の数値実施例４の広角端のレンズ断面図

【図５】本発明の数値実施例５の広角端のレンズ断面図

【図６】本発明の数値実施例１の収差図

【図７】本発明の数値実施例２の収差図

【図８】本発明の数値実施例３の収差図

【図９】本発明の数値実施例４の収差図

【図１０】本発明の数値実施例５の収差図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５群 ＳＰ 絞り Ｆ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
   の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
   第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
   有し、広角端から望遠端への変倍に際して、該第１群と
   第２群の間隔が増加し、該第２群と第３群の間隔が減少
   し、該第３群と第４群の間隔が増大し、該第４群と第５
   群の間隔が減少するように移動させており、該第２群の
   広角端の無限遠物体のときの結像倍率をβ２Ｗ、該第ｉ
   群の焦点距離をｆｉとしたとき ０．１８＜｜β２Ｗ｜＜０．２５５ ０．７＜ｆ５／｜ｆ４｜＜１．２ 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】 有効画面の最大像高をＩＴとしたとき ０．４＜｜ｆ２｜／ＩＴ＜０．７ なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズーム
   レンズ。
3. 【請求項３】 前記第１群と第２群の広角端における合
   成焦点距離をｆ１２ｗ、広角端における全系の焦点距離
   をｆｗとしたとき ５．８＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７ １．４＜ｆ５／｜ｆ１２ｗ｜＜２．５ ０．８＜ｆ３／ｆｗ＜１．１ １．０＜ｆ５／｜ｆ４｜＜１．１ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
   ズームレンズ。
4. 【請求項４】 前記第１群は物体側に凸面を向けたメニ
   スカス状の負レンズと正レンズとを接合した貼合わせレ
   ンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レ
   ンズを有し、前記第２群は物体側へ凸面を向けたメニス
   カス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レ
   ンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凹面を向けた
   負レンズを有していることを特徴とする請求項１のズー
   ムレンズ。
5. 【請求項５】 前記第３群は物体側に凸面を向けたメニ
   スカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズとを
   接合した貼合わせレンズ、そして両レンズ面が凸面の正
   レンズを有していることを特徴とする請求項１のズーム
   レンズ。
6. 【請求項６】 前記第５群は両レンズ面が凸面の２つの
   正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズを有している
   ことを特徴とする請求項１のズームレンズ。
7. 【請求項７】 前記第２群の望遠端の無限遠物体のとき
   の結像倍率をβ２Ｔとしたとき ｜β２Ｔ｜＜１ なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズーム
   レンズ。
8. 【請求項８】 前記第２群を移動させてフォーカスを行
   っていることを特徴とする請求項１のズームレンズ。