JPH09281393A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JPH09281393A
JPH09281393A JP11833396A JP11833396A JPH09281393A JP H09281393 A JPH09281393 A JP H09281393A JP 11833396 A JP11833396 A JP 11833396A JP 11833396 A JP11833396 A JP 11833396A JP H09281393 A JPH09281393 A JP H09281393A
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lens
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博之 浜野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ系全体の小型化を図った4つのレンズ
群より成るリヤーフォーカス式のズームレンズを得るこ
と。 【解決手段】 物体側より順に変倍中固定の正の屈折力
の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、
そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該
第2群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍
を行い、変倍に伴う像面変動を該第4群を移動させて補
正すると共に該第4群を移動させてフォーカスを行い、
像面側に屈折力を有しない光学部材を取り去ったときの
物体側の第1レンズ面から近軸像面までの距離TD、望
遠端における全系の焦点距離fTを各々適切に設定した
こと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はズームレンズに関
し、特に写真用カメラやビデオカメラそして放送用カメ
ラ等に用いられる変倍比10、Fナンバー1.8〜2.
6程度で、広角端の撮影画角が60度以上の大口径比で
高変倍比のレンズ全長の短い小型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
のズームレンズにおいては物体側の第1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。
【0003】一般にリヤーフォーカス式のズームレンズ
は第1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、また近接撮影、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
焦点合わせができるなどの特長がある。
【0004】特開昭62−247316号公報や特開昭
62−24213号公報そして特開平5−60974号
公報では、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、そして正の屈折力
の第4群の4つのレンズ群を有し、第2群を移動させて
変倍を行い、第4群を移動させて変倍に伴う像面変動と
フォーカスを行っている。
【0005】これらのうち、特開平5−60974号公
報では、第3群を正レンズと物体側に凸面を向けたメニ
スカス状の負レンズより構成してレンズ全長の短縮化を
図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般にズームレンズに
おいてリヤーフォーカス方式を採用すると、レンズ系全
体が小型化され、また迅速なるフォーカスが可能とな
る。しかしながら反面、フォーカスの際の収差変動が大
きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全
般にわたりレンズ系全体の小型化を図りつつ高い光学性
能を得るのが大変難しくなってくるという問題点が生じ
てくる。特に大口径比で高変倍のズームレンズでは、全
変倍範囲にわたり又物体距離全般にわたり高い光学性能
を得るのが大変難しくなってくるという問題点が生じて
くる。
【0007】例えば、前述した4つのレンズ群より成る
ズームレンズにおいて第3群の屈折力を強めて第3群以
降のレンズ全長を短縮しようとすると、第4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すぎてズ
ーム中間領域の近接物体に対して第3群と第4群がメカ
的に干渉したり、第3群と第4群の空気間隔を広げなけ
ればならなくなってレンズ全長が逆に長くなってしまう
という問題点があった。
【0008】またこのとき変倍やフォーカシング時の収
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。
【0009】本発明はリヤーフォーカス方式を採用しつ
つ、大口径比化及び高変倍化を図ると共にレンズ系全体
の小型化を図りつつ、広角端から望遠端に至る全変倍範
囲にわたり、また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レンズ全
長の短い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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、物体側より順に変倍中固定の正の屈折力の第1群、
負の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の
屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2群を像
面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変
倍に伴う像面変動を該第4群を移動させて補正すると共
に該第4群を移動させてフォーカスを行い、像面側に屈
折力を有しない光学部材を取り去ったときの物体側の第
1レンズ面から近軸像面までの距離をTD、望遠端にお
ける全系の焦点距離をfTとしたとき 0.8≦TD/fT≦1.05 ‥‥‥(1) なる条件を満足することを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の数値実施例1の広
角端のレンズ断面図である。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は正又は負の
屈折力の第3群、L4は正の屈折力の第4群である。S
Pは絞り、IPは像面、Gは光学フィルター等のガラス
ブロックである。
【0012】広角端から望遠端への変倍に際して矢印の
ように第2群L2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群を物体側に凸状の軌跡を有するよ
うに移動させて補正している。
【0013】又、第4群L4を光軸上移動させてフォー
カスを行うリヤーフォーカス式を採用している。同図に
示す第4群L4の曲線4a,曲線4bは、各々無限遠物
体,近距離物体に各々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際の移動軌跡を示している。
第1群L1と第3群L3は変倍及びフォーカスの際、固
定である。尚、第2群の変倍分担を少なくする為に変倍
に伴い第1群を移動させても良い。
【0014】本実施形態において、例えば望遠端におい
て無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群を前方へ繰り出
すことにより行っている。本実施形態では従来の4群ズ
ームレンズにおいて第1群を繰り出してフォーカスを行
う場合に比べて、前述のようなリヤーフォーカス方式を
採ることにより第1群のレンズ有効径の増大化を効果的
に防止している。
【0015】そして前述の如く像面側に屈折力を有しな
い光学部材を取り去ったときの物体側の第1レンズ面か
ら近軸像面までの距離TDと、望遠端における全系の焦
点距離fTが前述の如く条件式(1)を満足するように
各要素を特定することによってレンズ系全体の小型化を
図りつつ、全変倍範囲にわたり、更に物体距離全般にわ
たり、良好なる光学性能を有した高変倍比のズームレン
ズを得ている。
【0016】条件式(1)の下限値を越えてレンズ全長
の小型化を図ろうとするとペッツバール和が負の方向に
大きくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になる。逆に条
件式(1)の上限値を越えると収差補正は容易になるが
レンズ全長が長すぎるので良くない。
【0017】そして本発明では第3群を物体側から順に
1枚の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の
1枚の負レンズで構成し、第3群をいわゆるテレフォト
タイプのレンズ構成とすると共に、それらのレンズ間に
形成されるスペースを効果的に利用する為にその間に開
口絞りSPを配置し、これにより第3群以降のレンズ全
長の短縮を可能としている。
【0018】次にこれについて説明する。ズームレンズ
の小型化を達成する為には、第2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群の変倍の為の移
動量を少なくする必要がある。第2群の負の屈折力を強
くすると、それに応じて第2群からの光束の発散は強く
なってくる。従って第3群以降のレンズ全長を短縮する
には第2群と第3群の間の主点間隔を小さくすることが
効果的である。
【0019】ところが従来のズームレンズでは第2群と
第3群の間に開口絞りを配置していた。この為絞りを配
置する為のスペースをレンズ系中に確保する必要があっ
た。このとき第3群以降のレンズ全長を無理に縮めよう
とすると、それだけ第3群の負レンズの屈折力を強くし
て、より望遠比を高める必要があった為、第2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
和が更に負の方向に増大し、特にサジタルの像面湾曲の
補正が困難になってくる傾向があった。
【0020】これに対して本発明では開口絞りを第3レ
ンズ群中の正レンズと負レンズの間に配置し、第2群と
第3群との間隔を縮め、逆に第3群の正レンズと負レン
ズの間隔を広げることで、第3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、
これによってレンズ全長の短縮時における像面湾曲の補
正を良好に行っている。
【0021】本発明の目的とするズームレンズは以上の
諸条件を満足させることにより達成されるが、更にレン
ズ系全体の小型化を図りつつ全変倍範囲にわたり高い光
学性能を確保する為には次の諸条件のうち少なくとも1
つを満足させるのが良い。
【0022】(イ)望遠端における前記第2群と第3群
の空気間隔をD2,3、全系の広角端における焦点距離
をfWとするとき 0.05<D2,3/fW<0.2 ‥‥‥(2) なる条件を満足することである。
【0023】条件式(2)はレンズ全長の短縮化を効果
的に達成する為のものである。条件式(2)の下限値を
越えてこの間隔D2,3が小さくなると第2群を調整等
で移動させたときに第2群と第3群が接触してしまった
りするので良くない。又逆に上限値を越えるとレンズ全
長の短縮が不十分になってしまうので良くない。 (ロ)前記第1群は少なくとも1つの負レンズを有し、
該負レンズの材質の屈折率とアッベ数を各々N1N,ν1N
としたとき ν1N<23 ‥‥‥(3) 1.85<N1N ‥‥‥(4) なる条件を満足することである。
【0024】条件式(3),(4)はレンズ全長を短縮
する為に各レンズ群自体の厚みを薄くしつつ、色収差を
良好に補正する為のものである。条件式(3),(4)
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と共に、全系のペ
ッツバール和が特に負の方向に大きな値になってしまう
のを改善している。
【0025】(ハ)前記第2群の焦点距離をf2、望遠
端と広角端における全系の焦点距離を各々fT,fWと
するとき
【0026】
【数2】 なる条件を満足することである。
【0027】条件式(5)は変倍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為のものである。
【0028】特に条件式(5)は第2群の屈折力を適切
に設定して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為のものである。下限値を越えて第
2群の屈折力が強くなりす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。又上限値を越えて第2群の屈折力が弱くなりす
ぎると変倍に伴う収差変動は少なくなるが、所定の変倍
比を得る為の第2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。
【0029】(ニ)第3群又は/及び第4群中に少なく
とも1つの非球面を用いることである。これによればレ
ンズ枚数を少なくしつつ諸収差を良好に補正することが
容易となる。
【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、数値実施
例において最終の2つのレンズ面はフェースプレートや
フィルター等のガラスブロックである。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、K,B,
C,D,Eを各々非球面係数としたとき、
【0031】
【数3】 なる式で表わしている。又「e-0X」の表示は「10-X」を
意味している。
【0032】
【外1】
【0033】
【外2】
【0034】
【外3】
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することによりリヤーフォーカス方式を採用しつつ、
大口径比化及び高変倍化を図ると共にレンズ系全体の小
型化を図りつつ、広角端から望遠端に至る全変倍範囲に
わたり、また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レンズ全長の
短い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1の広角端の収差図
【図3】本発明の数値実施例1の中間の収差図
【図4】本発明の数値実施例1の望遠端の収差図
【図5】本発明の数値実施例2の広角端の収差図
【図6】本発明の数値実施例2の中間の収差図
【図7】本発明の数値実施例2の望遠端の収差図
【図8】本発明の数値実施例3の広角端の収差図
【図9】本発明の数値実施例3の中間の収差図
【図10】本発明の数値実施例3の望遠端の収差図
【符号の説明】
L1 第1群 L2 第2群 L3 第3群 L4 第4群 SP 絞り d d線 g g線 ΔS サジタル像面 ΔM メリディオナル像面 IP 像面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に変倍中固定の正の屈折力
    の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、
    そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該
    第2群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍
    を行い、変倍に伴う像面変動を該第4群を移動させて補
    正すると共に該第4群を移動させてフォーカスを行い、
    像面側に屈折力を有しない光学部材を取り去ったときの
    物体側の第1レンズ面から近軸像面までの距離をTD、
    望遠端における全系の焦点距離をfTとしたとき 0.8≦TD/fT≦1.05 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】 望遠端における前記第2群と第3群の空
    気間隔をD2,3、全系の広角端における焦点距離をf
    Wとするとき 0.05<D2,3/fW<0.2 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3群は正レンズと物体側に凸面を
    向けたメニスカス状の負レンズより成っていることを特
    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3群中の正レンズと負レンズとの
    間に絞りを有していることを特徴とする請求項3のズー
    ムレンズ。
  5. 【請求項5】 前記第1群は少なくとも1つの負レンズ
    を有し、該負レンズの材質の屈折率とアッベ数を各々N
    1N,ν1Nとしたとき ν1N<23 1.85<N1N 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。
  6. 【請求項6】 前記第2群の焦点距離をf2、望遠端と
    広角端における全系の焦点距離を各々fT,fWとする
    とき 【数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。
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