JPH10274739A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体として２つのレンズ群を有し、レンズ系
全体の小型化を図ったズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に負の屈折力の第１群と正
の屈折力の第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレ
ンズ群の空気間隔を変えて変倍を行うズームレンズにお
いて、該第１群は負の第１１レンズと正の第１２レンズ
より成り、該第２群は正の第２１レンズ、負の第２２レ
ンズ、そして正の第２３レンズより成り、該第２２レン
ズは該第２１レンズ又は第２３レンズと接合されている
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は写真用カメラやビデ
オカメラ、そしてＳＶカメラ（電子スチルカメラ）等に
好適なズームレンズに関し、特に負の屈折力のレンズ群
が先行する全体として２つのレンズ群を有し、これら２
つのレンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより
レンズ枚数を少なくし、レンズ系全体の小型化を図った
撮影画角６６°〜２５°、変倍比３程度、Ｆナンバー
１．８程度のズームレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、民生用としてもデジタル記録が可
能なビデオカメラや、電子スチルカメラが台頭してきて
おり、従来の所謂アナログ記録型のビデオカメラや電子
スチルカメラよりも更に高画質な記録が可能となってき
た。

【０００３】これに伴い、これらのカメラに使用される
撮影レンズには、より高い光学性能を持つものが要望さ
れている。また、電子スチルカメラでは記録媒体が従来
のフロッピーから、ＩＣカードや、ＩＣメモリーへと変
化しカメラ全体に締める記録部のスペースが格段に小さ
くなり、撮影レンズの更なる小型化が要望されている。

【０００４】特に、撮像用のＣＣＤが小さくなる傾向に
あり、広角端の焦点距離が従来以上に短いズームレンズ
が要望されている。

【０００５】比較的高い光学性能が得られ、しかも小型
で変倍比が２倍から３倍程度、Ｆナンバーが２．５から
３．０程度のズームレンズとして、従来より２群ズーム
タイプが良く知られている。この２群ズームレンズでは
物体側より順に負の屈折力を持つ第１群と正の屈折力を
持つ第２群よりなり、それら２つのレンズ群の空気間隔
を変化させて変倍を行っている。

【０００６】この２群ズームレンズは比較的少ない数の
レンズで構成出来るため、小型化を狙うズームタイプと
してよく利用されている。

【０００７】２ズームレンズとして例えば本出願人は特
開昭６２−２６６５１１号公報において２つのレンズ群
の中間に変倍中固定の絞りを配置して小型化を図ってい
る。。

【０００８】また、特開平１−１８３６１６号公報，特
開平１−１８３６１８号公報，特開平１−１８３６１９
号公報，特開平１−２１０９１４号公報，特開平４−４
６３０８号公報，特開平４−４６３１０号公報，特開平
４−５６８１４号公報では更に、その各レンズ群のレン
ズ構成として第１群を負レンズと正レンズの２つのレン
ズ、第２群を正レンズ，負レンズ、そして正レンズの３
つのレンズで構成したズームレンズを提案している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した各公報で提案
されている２群ズームレンズでは第２群をトリプレット
構成、又は、トリプレット構成に正レンズを付加した構
成となっており、しかも、負レンズを挟む両サイドの正
レンズはマージナル部におけるコンタクト構造をとって
いなかった。又、仮にマージナルコンタクト構造をとる
場合、それらのレンズ外径が大きくなる傾向があった。
また、マージナルコンタクトをとらずに鏡筒構造だけで
その間隔等の精度を保持しようとすると、鏡筒の製造誤
差が乗るため収差が劣化してくる傾向があった。

【００１０】また、特開平１−１８３６１８号公報では
第２群の後方に絞りを配置することを提案しているが、
この場合、広角端の入射瞳位置が深くなり広角化、小型
化が難しくなってくる。

【００１１】また、広角端の焦点距離は、ローパスフィ
ルターや赤外カットフィルター等を挿入しかつ十分なワ
ーキングディスタンスをとるためのバックフォーカスの
長さよりも遥かに短くしなければならなくなってきてい
る。このため、焦点距離とバックフォーカスとをバラン
ス良くとることが重要になってきている。

【００１２】本発明は、負の屈折力のレンズ群が先行す
るネガティブリード型の２つのレンズ群より成るズーム
レンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定
することにより、一般的に１／４”サイズと呼ばれる有
効対角画面サイズがφ４．５ｍｍから４．６ｍｍ程度の
ＣＣＤに対しても十分な広さの撮影画角を確保できる焦
点距離と、必要十分なバックフォーカスを確保すること
ができ、しかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有し
たズームレンズの提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、物体側より順に負の屈折力の第１群と正の屈折力の
第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ群の空
気間隔を変えて変倍を行うズームレンズにおいて、該第
１群は負の第１１レンズと正の第１２レンズより成り、
該第２群は正の第２１レンズ、負の第２２レンズ、そし
て正の第２３レンズより成り、該第２２レンズは該第２
１レンズ又は第２３レンズと接合されていることを特徴
としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図６は各々本発明の数値実
施例１〜６の広角端のレンズ断面図である。図７〜図１
２は各々本発明の数値実施例１〜６の収差図である。収
差図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端を示して
いる。図中、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈
折力の第２群、矢印は広角端から望遠端への変倍におけ
る各レンズ群の移動軌跡を示しており、同図では両レン
ズ群の間隔を変化させながら第１群Ｌ１は像面側へ凸状
の軌跡を有しつつ、第２群Ｌ２は物体側へ各々移動して
いる。第１群は変倍に伴う像面変動を補正すると共に合
焦（フォーカス）を行っている。第２群は変倍作用を有
している。

【００１５】Ｇはローパスフィルターや赤外カットフィ
ルター等のガラスブロックである。ＳＰは絞りであり、
第１群Ｌ１と第２群Ｌ２との間に設け、変倍に伴い第２
群Ｌ２と共に移動させている。ＩＰは像面である。

【００１６】一般に負の屈折力の第１群と第２群の正の
屈折力の第２群で構成し、双方のレンズ群を移動させて
変倍を行う４タイプのズームレンズにおいて全変倍範囲
にわたり良好な光学性能を有し、かつレンズの小型化、
ローコスト化を図るには、特に変倍作用を有し、広角端
から望遠端にかけての移動量が比較的大きい第２群のレ
ンズ構成を適切に設定し、変倍時の収差変動を極力抑え
る必要がある。

【００１７】そこで本実施形態では前述の如く、第２群
を物体側に凸面を向けた正の第２１レンズ、像面側に凹
面を向けた負の第２２レンズ、そして物体側に凸面を向
けた正の第２３レンズの所定のレンズ形状の３つのレン
ズで構成している。

【００１８】そして数値実施例１〜３では第２１レンズ
と第２２レンズとを接合している。又、数値実施例４〜
６では第２２レンズと第２３レンズとを接合している。
このように、第２群を構成することにより第２群のレン
ズ枚数が３枚と少ないにもかかわらず、全変倍範囲にお
いて良好な光学性能を有した小型軽量で、しかも製造し
やすい構成とし、ローコストなズームレンズを実現して
いる。

【００１９】第１群は物体側に凸面を向けたメニスカス
状の負の第１１レンズと物体側に凸面を向けたメニスカ
ス状の正の第１２レンズより成っている。

【００２０】又本実施形態では、第２群中、間隔や偏芯
が最も収差に影響を与える負レンズと、正レンズとを接
合することにより相互偏芯に強く、光学性能の劣化防止
を図ったズームレンズを実現している。または、第２群
中の正レンズと、負レンズを接合し、さらに該負レンズ
と像面側の正レンズをマージナルコンタクト状態にする
ことにより鏡筒または、機構的間隔保持手段（例えば分
離環等）を介した際に発生する該保持機構の製造誤差が
与える、収差等の光学性能や、仕様の変動を最小限に押
さえることを容易にしている。

【００２１】数値実施例１〜３では第２群中の最も物体
側の正の第２１レンズと負の第２２レンズを接合で、さ
らに最も像面側の正の第２３レンズと負の第２２レンズ
をマージナルコンタクトで保持している。このタイプの
場合、負の第２２レンズが、その間隔誤差が最も収差に
敏感な像面側の正の第２３レンズとはマージナルコンタ
クトでその誤差を最小限に止められていると同時に、最
大径を持つ最も物体側の正の第２１レンズとも接合され
ているため、非常に安定した状態で保持が可能となって
いる。

【００２２】また、数値実施例４〜６は第２群中の負の
第２２レンズと最も像面側の正の第２３レンズを接合で
保持している。このタイプの場合、前述の負の第２２レ
ンズが、その間隔誤差が最も収差に敏感な像面側の正の
第２３レンズと接合されているため「間隔誤差」は発生
せず、非常に偏芯に強い保持構造となっている。

【００２３】本発明では以上の如く各要素を設定するこ
とによりレンズ系全体の小型化を図ったズームレンズを
達成しているが、更に以下の条件のうち少なくとも１つ
を満足するのが良く、これによれば小型化を図りつつ、
より高い光学性能を得ることができる。

【００２４】(1-1) 物体側から数えて第ｉ番目のレンズ
面の曲率半径をＲｉとしたとき −０．２＜Ｒ８／Ｒ７＜０．３ ‥‥（１） なる条件を満足することである。

【００２５】この条件式（１）は、本発明の目的を達成
するのに好適な第２群中の負の第２２レンズのレンズ形
状を特定するものであり、具体的には、負の第２２レン
ズの像面側のレンズ面の屈折力を物体側のレンズ面の屈
折力よりも強くし、該負の第２２レンズと像面側の正の
第２３レンズとをマージナルコンタクト状態、または接
合するのに好適な形状を提供する。従って、該負の第２
２レンズは、像面に強い屈折面を向けた負のメニスカス
状のレンズか、物体側のレンズ面が略平面の負レンズ形
状となっている。

【００２６】条件式（１）の下限値を超えた場合、像面
側のレンズ面の屈折力が弱くなりすぎ、その次の正の第
２３レンズとの接合、またはマージナルコンタクトをと
れなくなるか、色収差が補正不足な状態となってしま
う。また、上限値を超えると像面側のレンズ面の屈折力
が強くなりすぎ、マージナルコンタクト構造をとっても
収差変動を起こし易くなる。

【００２７】尚、条件式（１）は、 −０．１＜Ｒ８／Ｒ７＜０．２ ‥‥（１ａ） なる条件式を満足すれば更に、効果的に本発明の目的を
達成することが容易となる。

【００２８】(1-2) 正の第２３レンズの材質の屈折率、
アッベ数をＮｐ、νｐとしたとき、 Ｎｐ＞１．７０、 νｐ＞３５ ‥‥（２） なる条件式を満足させるのが良い。これによれば色収差
を良好に補正することができる。

【００２９】特に条件式（２）を満足させれば第２２レ
ンズが条件式（１）の下限値近傍をとったときでも色収
差を良好に補正することができる。

【００３０】(1-3) 物体側から数えて第ｉ番目のレンズ
面の曲率半径をＲｉ、前記第２２レンズと第２３レンズ
との間隔をＤＬ、広角端における全系の焦点距離をｆｗ
としたとき １≦Ｒ９／Ｒ８＜２ ‥‥（３） ０≦ＤＬ／ｆｗ＜０．１５ ‥‥（４） なる条件を満足することである。

【００３１】条件式（３），（４）は負の第２２レンズ
とそれに続く正の第２３レンズのマージナル条件また
は、接合条件を定義し、それぞれ下限値は接合状態を意
味する。また、両式とも上限値を超えるとマージナルコ
ンタクトをするためには、正の第２３レンズの屈折力が
強くなりすぎ、広角域での軸外光束の上光線のコマフレ
アーの補正が困難となり好ましくない。

【００３２】尚、条件式（３），（４）は １．０≦Ｒ９／Ｒ８＜１．５ ‥‥（３ａ） ０．０≦ＤＬ／ｆｗ＜０．１ ‥‥（４ａ） なる条件式を満足すれば更に、効果的に本発明の目的を
達成することが容易となる。

【００３３】(1-4) 前記第ｉ群の焦点距離をｆｉ、広角
端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき ２＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ‥‥（５） １．８＜ ｆ２／ｆｗ ＜２．５ ‥‥（６） ０．９＜｜ｆ１｜／ｆ２＜１．４ ‥‥（７） なる条件を満足することである。

【００３４】条件式（５）〜（７）は、第１群と、第２
群のパワー（屈折力）に関するもので、かかるズームレ
ンズにおいて、ＣＣＤの直前に配置される水晶等のロー
パスフィルターや赤外カットフィルターなどのスペース
を過不足なく確保するためのバックフォーカス確保の為
の条件や、３倍程度の変倍比を達成するための条件であ
る。

【００３５】条件式（５）は第１群の屈折力を、条件式
（６）は第２群の屈折力を、条件式（７）はその第１群
と第２群の屈折力の比を特定している。

【００３６】条件式（５）の下限値を超えることは第１
群の発散力が強くなりすぎることを意味しバックフォー
カスを必要以上に長くなりレンズ全長の短縮を阻害す
る。上限値を超えて第１群の焦点距離が長くなると最適
なバックフォーカスを確保するためには第２群の屈折力
を弱くせねばならず、本発明のズームレンズを達成する
ためには、第１群、第２群の空気間隔や移動量を増大せ
ねばならなくなり、やはりレンズ全長の短縮を阻害す
る。

【００３７】条件式（６）の下限値を超えるとバックフ
ォーカスを十分確保することが困難となり、上限値を超
えて第２群の焦点距離が長くなりすぎるとバックフォー
カスを必要以上に長くしレンズ全長の短縮を阻害する。

【００３８】条件式（７）は、第１群と第２群の屈折力
の比をバランス良く保ちつつレンズ全系をＣＣＤのサイ
ズが小さくなっても広い画角を確保可能な焦点距離とす
るためのものである。

【００３９】条件式（５）〜（７）は同時に満足するこ
とにより効果的に、本発明の目的を達成する。

【００４０】上述の１／４”サイズのＣＣＤ撮像画面に
対して広い画角を有するズームレンズは、その広角端の
焦点距離が該ＣＣＤの有効対角画面寸法よりも短い。従
って、レンズ単体が有する外周部のコバの焦点距離に対
する割合が大きくなる。一眼レフレックスカメラ用で広
角端の焦点距離３５ｍｍ程度のズームレンズの場合で
も、１／４”ＣＣＤ（φ４．５ｍｍ程度）用のカメラの
広角端の焦点距離３．６ｍｍ程度のズームレンズの場合
でも、レンズ単体の環合部である外周部のコバの厚さは
１ｍｍから２ｍｍ程度である。従って、レンズの肉厚と
焦点距離の関係も従来とは大きく異なってくる。

【００４１】本発明のもう一つの目的である、ＣＣＤサ
イズが小さくなっても製造容易なレンズ形状を確保する
ためには次の条件式のうち少なくとも１つを満足させる
のが良い。

【００４２】(1-5) 第２群中の最も物体側の正の第２１
レンズのレンズ厚をＤ２１としたとき、 ０．６＜Ｄ２１／ｆｗ＜０．８ ‥‥（８） なる条件式を満足することである。

【００４３】この条件式の下限値をこえてレンズを薄肉
化すると、レンズの製造に非常にコストがかかり、また
環合部が薄くなりレンズの安定した保持が不十分とな
る。また、上限値を超えて厚くすることは収差補正の上
では特に必要でなく、レンズ全長の短縮効果を阻害する
ことになるため好ましくない。

【００４４】(1-6) 第２群中の最も像面よりの正の第２
３レンズのレンズ厚をＤ２３としたとき、 ０．４＜Ｄ２３／ｆｗ＜０．９ ‥‥（９） なる条件式を満足することである。

【００４５】この条件式の場合も前述の条件式（８）と
同様、下限値をこえてレンズを薄肉化すると、レンズの
製造に非常にコストがかかり、また環合部が薄くなりレ
ンズの安定した保持が不十分となる。また、上限値を超
えて厚くすることは収差補正の上では特に必要でなく、
レンズ全長の短縮効果を阻害することになるため好まし
くない。

【００４６】(1-7) 第１群中の負の第１１レンズの材質
の屈折率とアッベ数を各々Ｎ１、ν１としたとき Ｎ１＞１．７ かつ ν１＞４６ ‥‥（１０） を満足することである。

【００４７】条件式（１０）は主に収差補正を行う為の
ものである。条件式（１０）の下限値を超えると全系の
ペッツバール和が正の方向に増大し、像面湾曲を極度に
発生させ好ましくなく、また倍率の色収差も補正過剰と
なりやはり好ましくない。

【００４８】(1-8) 全系の広角端におけるバックフォー
カスをＢｆとしたとき １．７＜Ｂｆ／ｆｗ＜２．２ ‥‥（１１） なる条件式を満足することである。

【００４９】これによれば本発明の目的を十分達成した
ズームレンズを得ることが出来る。

【００５０】(1-9) 第１群，第２群にそれぞれ非球面レ
ンズを配することである。これによれば更なる収差補正
が可能となる。

【００５１】近年のＣＣＤサイズの縮小化に伴い、ＣＣ
Ｄ素子上にレンズアレイ等を配置して光エネルギーの集
光率を上げ感度不足を補うことが行われている。これら
のＣＣＤ素子の場合、ＣＣＤ素子へ入射する光線束があ
る角度を超えた場合急激に感度低下をおこすことが知ら
れている。これを撮影レンズ側に置き換えて説明すると
撮影レンズの射出瞳位置が短くなりすぎる事は、実際に
は周辺光量が十分入るように設定されていてもＴＶ画面
では周辺光量不足を起こしたように映る、所謂シェーデ
ィングが発生する。

【００５２】従って、本発明の実施例のようなビデオカ
メラや電子スチルカメラ用のズームレンズではこのシェ
ーディングを避けるために絞りは変倍に際し光軸上を移
動し、射出瞳位置を適切な位置に保持することが望まし
い。しかし、一般的に電気的に絞りの開閉を行わせるた
めの機構を配置させる必要から絞りを変倍中固定させて
も本発明の目的を阻害するものではない。

【００５３】本発明では、フォーカスは第１群を移動さ
せているが、全体繰り出し方式やさらに広角化を狙った
場合はパンフォーカスとする事も本発明の目的を阻害す
ることにはならない。

【００５４】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は物体側より順に第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。

【００５５】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。

【００５６】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、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき

【００５７】

【数１】 なる式で表している。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。

【００５８】

【外１】

【００５９】

【外２】

【００６０】

【外３】

【００６１】

【外４】

【００６２】

【外５】

【００６３】

【外６】

【００６４】

【表１】

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、負の屈折
力のレンズ群が先行するネガティブリード型の２つのレ
ンズ群より成るズームレンズにおいて、各レンズ群のレ
ンズ構成を適切に設定することにより、一般的に１／
４”サイズと呼ばれる有効対角画面サイズがφ４．５ｍ
ｍから４．６ｍｍ程度のＣＣＤに対しても十分な広さの
撮影画角を確保できる焦点距離と、必要十分なバックフ
ォーカスを確保することができ、しかも全変倍範囲にわ
たり高い光学性能を有したズームレンズを達成すること
ができる。

【００６６】特に２群タイプのズームレンズに於いて、
レンズ群を前述のごとく所定の構成とする事により適切
なバックフォーカスを維持しつつ収差に敏感なところを
精度よく保持し、かつ全長短縮をも実現した、高い光学
性能を持つ変倍比が3 倍程度でＦナンバーが２．８程度
のズームレンズを達成する事ができる。

【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６の広角端のレンズ断面図

【図７】本発明の数値実施例１の広角端と望遠端の収差
図

【図８】本発明の数値実施例２の広角端と望遠端の収差
図

【図９】本発明の数値実施例３の広角端と望遠端の収差
図

【図１０】本発明の数値実施例４の広角端と望遠端の収
差図

【図１１】本発明の数値実施例５の広角端と望遠端の収
差図

【図１２】本発明の数値実施例６の広角端と望遠端の収
差図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 Ｓ サジタル像面 Ｍ メリディオナル像面 Ｓ．Ｃ 正弦条件

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に負の屈折力の第１群と正
   の屈折力の第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレ
   ンズ群の空気間隔を変えて変倍を行うズームレンズにお
   いて、該第１群は負の第１１レンズと正の第１２レンズ
   より成り、該第２群は正の第２１レンズ、負の第２２レ
   ンズ、そして正の第２３レンズより成り、該第２２レン
   ズは該第２１レンズ又は第２３レンズと接合されている
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】 物体側から数えて第ｉ番目のレンズ面の
   曲率半径をＲｉとしたとき −０．２＜Ｒ８／Ｒ７＜０．３ 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】 物体側から数えて第ｉ番目のレンズ面の
   曲率半径をＲｉ、前記第２２レンズと第２３レンズとの
   間隔をＤＬ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし
   たとき １≦Ｒ９／Ｒ８＜３ ０≦ＤＬ／ｆｗ＜０．１５ 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。
4. 【請求項４】 前記第ｉ群の焦点距離をｆｉ、広角端に
   おける全系の焦点距離をｆｗとしたとき ２＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ １．８＜ ｆ２／ｆｗ ＜２．５ ０．９＜｜ｆ１｜／ｆ２＜１．４ なる条件を満足することを特徴とする請求項２又は３の
   ズームレンズ。
5. 【請求項５】 前記第２１レンズのレンズ厚をＤ２１、
   広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき ０．６＜Ｄ２１／ｆｗ なる条件を満足することを特徴とする請求項２又は３の
   ズームレンズ。