JP2879463B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般ユーザー用ビデオカメラ等に使用され
る諸収差の変動の小さいズームレンズに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

近年、一般ユーザー用ビデオカメラ等に使用されるズ
ームレンズとしては比較的ズーム比の大きい４群ズーム
レンズが広く使用されている。

一般に、この種の４群ズームレンズでは、物体側から
教えて第２レンズ群、第３レンズ群がズーミング時に移
動して変倍作用を行い、第１レンズ群と第４レンズ群が
固定されている。前記固定の第４レンズ群は１群で構成
されるタイプと２群で構成されるタイプとがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４レンズ群が１群で構成される場合にはズームレン
ズ系全体の長さが短くできるが、収差補正が困難であ
り、レンズの明るさやズーム比、収差補正などを向上さ
せることが望めなかった。

また、第４レンズ群が２群で構成される場合には、収
差補正上では有利であるが、第４レンズ群の長が長くな
ることに伴い、ズームレンズ系全長を短くできないとい
う欠点があった。

本発明は、上記の欠点を改善して高ズーム比でありな
がらズームレンズ全長が短く、かつレンズ外径が小さく
て、諸収差が良好に補正されたズームレンズの提供を目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するために、物体側から順
に正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レン
ズ群、正の第４レンズ群によって構成され、第１レンズ
群をズーミング時において固定し、第２レンズ群、第３
レンズ群および第４レンズ群を光軸に沿って移動させて
相互の空気間隔を変化させることにより焦点距離を連続
的に変化させるズームレンズであって、広角側から像側
へのズームミングにさいし、第２レンズ群と第３レンズ
群とはレンズ相互間の空気間隔が減少するようにして像
側へ向けて移動せしめ、絞りは第２レンズ群と第３レン
ズ群との間または第３レンズ群と第４レンズ群との間に
配置させ、かつズーミングにさいして第３レンズ群と一
体に移動せしめることを特徴とするズームレンズであ
る。

〔作用〕

本発明においては、第２レンズ群と第３レンズ群と第
４レンズ群とを光軸に沿って移動させて前記各レンズ群
相互の空気間隔を変化させることにより、広角から望遠
までのズーミングを行うことができる。

広角側から望遠側へのズーミングにさいし、第２レン
ズ群と第３レンズ群とを像側へ向けて移動させ、かつ絞
りを第３レンズ群と一体に移動させるので、第２レンズ
群は第３レンズ群や絞りによって妨害されることなく広
範囲に移動させることができ、高ズーム比のズームレン
ズでありながら、ズームレンズ全長を短くして、コンパ
クト化を図ることができるとともに、第２レンズ群の屈
折力を比較的弱い状態に維持できることにより収差の劣
化を防止することができる。また、ズーミングのさい
に、絞りを第３レンズ群と一体に光軸に沿って移動させ
るので、軸外光線高さが大きくなるのを防止してレンズ
外径を小さくすることが可能となり、諸収差の変動を小
さくすることができる。

本発明に係るズームレンズのレンズ構成と移動態様を
示す第１図において、１は合成焦点距離が正の第１レン
ズ群、２は合成焦点距離が負の第２レンズ群、３は合成
焦点距離が正の第３レンズ群、４は合成焦点距離が正の
第４レンズ群、Ｓは絞り、Ｏは結像面、Ｘは光軸であ
る。

第１図において、第２レンズ群２と第３レンズ群３と
第４レンズ群４を光軸に沿って移動して広角端（Ｗ）か
ら望遠端（Ｔ）へズーミングする場合において、第１レ
ンズ群１と第２レンズ群２との間の空気間隔D₁は増加
し、第２レンズ群２と第３レンズ群３との間の空気間隔
D₂は減少する。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４
との空気間隔D₃は一旦減少し、増大する。前記ズーミン
グ時において、第１レンズ群１は固定である。

絞りＳは第３レンズ群３の前（物体側）または後（像
側）に配置し、第３レンズ群３と一体に移動せしめる。
絞りＳが第２レンズ群２の直後で、第２レンズ群２と一
体に移動する場合には、広角側で第４レンズ群４での軸
外光線高さが高くなり、望遠側での光線高さとの差が増
大し、像面湾曲収差や歪曲収差の変動を抑えるのが困難
である。また、絞りＳが第４レンズ群４の直前で、第４
レンズ群４と一体に移動する場合には、広角側の第１レ
ンズ群１に対する軸外光束の光線高さが大きくなって第
１レンズ群１の外径を大きくせねばならず、コンパクト
を損ねることとなる。

また、第２レンズ群２と第３レンズ群３または第３レ
ンズ群３と第４レンズ群４との間で絞りＳを固定するこ
とも考えられるが、可動群中に固定群を配置すること
は、機構上、操作上における諸問題が生ずる。

これに対して、絞りＳを第３レンズ群３の前または後
に配置し、かつ第３レンズ群３と一体に移動させること
で、光学系のコンパクトさを持たせながら、諸収差の変
動を小さくすることができる。

前記広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）の範囲におけるフ
ォーカシングは、主として第４レンズ群４の一部または
第１レンズ群１を光軸に沿って移動させて行う。

本発明においては、第３レンズ群３または第４レンズ
群４に少なくとも１枚の非球面を有することが望まし
い。これはレンズ構成をできるだけ少なくするためであ
る。一般に、この種のズームレンズではレンズ枚数が12
〜13枚となるのが一般的であるが、近年はコストダウン
を図るため、非球面レンズの使用によりレンズ構成を簡
略化する方向にある。本発明の場合には第３レンズ群３
は移動群であり、しかも第３レンズ群３を１枚の単レン
ズとする場合には、諸収差の変動を抑えるため、特に非
球面化が望ましい。すなわち、第３レンズ群３に非球面
レンズを使用することによりズームレンズ全系での球面
収差、歪曲収差を良好に補正できる。第４レンズ群４に
非球面レンズを使用すると、像面湾曲収差を良好に補正
することが可能である。

本発明においては、広角側から望遠側へのズーミング
にさいし、第２レンズ群２と第３レンズ群３とを相互の
空気間隔が狭くなるように像側に向けて移動させ、第２
レンズ群２の望遠端（Ｔ）における位置が、第３レンズ
群３の広角端（Ｗ）における位置よりも像側に位置する
ようにできるため、ズームレンズ全長を短くコンパクト
にできる上に、ズーム比が８倍にいたる高ズーム比が得
られる。なお、前記第３レンズ群３は、収差補正または
ズーム比の関係から望遠端（Ｔ）近傍で物体側へ向けて
移動させても良い。

さらに、第３レンズ群３の焦点距離をf₃、広角端での
全系の焦点距離をf_wとしたとき、 2.5＜f₃／f_w＜4.5 ……（１） の条件を満足することが望ましい。

条件（１）の下限を越えると、第４レンズ群４の正の
屈折力が弱くできるので、収差補正上は有利であるが、
第３レンズ群３の正の屈折力が大となり、第３レンズ群
３を単レンズで構成することが困難となる。また、条件
（１）の下限を越えると、第３レンズ群３および第４レ
ンズ群４のズーミングによる移動量が大きくなり、機構
上の問題が生じることとなる。一方、条件（１）の上限
を越えると、第４レンズ群４の正の屈折力が強くなっ
て、第４レンズ群４を少ないレンズ枚数で収差を良好に
補正することが困難となる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述すること
とする。

ただし、 m:物体側より順次数えた面番号 r_i：物体側から数えて第ｉ番目のレンズ面の曲率半径 d_i：物体側から数えて第ｉ番目のレンズ成分の厚みまた
は空気間隔 n_i：物体側から数えて第ｉ番目のレンズ成分のｄ線に対
する屈折率 ν_i：物体側から数えて第ｉ番目のレンズ成分のアツベ
数 ｆ′：全系の合成焦点距離 M: 広角端 W: 広角端と望遠端との中間位置 T: 望遠端 なお、非球面は＊で表し、その形状は光軸方向をＸ
軸、光軸上の高さをｈとするとき、 で表される。

ただし、ｃは近軸における曲率半径の逆数、Ｋは離心
率、a₁，a₂，a₃，……は非球面係数である。

第２図に示す第１実施例のレンズ構成は、次のとおり
である。

第１レンズ群１は、物体側へ凸面を向けた負のメニス
カスレンズL₁と正の両凸レンズL₂と物体側へ凸面を向け
た正のメニスカスレンズL₃とからなる。第２レンズ群２
は、物体側へ凸面を向けた負のメニスカスレンズL₄と、
両凹の負レンズL₅と物体側へ凸面を向けた正のメニスカ
スレンズL₆との接合レンズL₅＋L₆とからなる。第３レン
ズ群３は両凸の正レンズL₇からなる。第４レンズ群４
は、正のメニスカスレンズL₈と物体側へ凸面を向けた負
のメニスカスレンズL₉と両凸の正レンズL₁₀とからな
る。L₁₁は平行平面板からなるローパスフィルターであ
る。絞りＳは第３レンズ群３と第４レンズ群４との間で
第３レンズ群３の後方に配設され、ズーミングにさい
し、第３レンズ群３とともに移動する。前記広角端
（Ｗ）から望遠端（Ｔ）の範囲におけるフォーカシング
は、第４レンズ群４の正レンズL₈と負レンズL₉と正レン
ズL₁₀とを一体として光軸上を移動させるか、または第
１レンズ群１を光軸に沿って移動させるか、または両方
を光軸に沿って移動させて行う。ただし、第４レンズ群
４の正のレンズL₈と負レンズL₉と正レンズL₁₀とを一体
に移動させてフォーカシングを行えば、第１レンズ群１
によりフォーカシングを行う場合より第１レンズ群１の
外径を小さくできるので、好ましい。

第３レンズ群３のガラスレンズL₇の第11面と第４レン
ズ群４のガラスレンズL₈の第13面は非球面である。第11
面の非球面はズームレンズ全系での球面収差、歪曲収差
を良好に補正できる。第13面の非球面は像面湾曲収差を
良好に補正することができる。

この具体的構成は、下表のとおりである。

この具体的構成による収差曲線は第３図の如くなる。

第４図に示す第２実施例のレンズ構成は、絞りＳが第
３レンズ群３の前方に配設され、第３レンズ群３のガラ
スレンズL₇の第11面と第４レンズ群４のプラスチックレ
ンズL₁₀の第17面に非球面が使用されている以外は第１
実施例と同様である。なお、非球面の作用効果は第１実
施例と同様である。

この具体的構成は、下表のとおりである。

この具体的構成による収差曲線は第５図の如くなる。

上記実施例の収差曲線図における諸収差は、充分に実
用に供されるものであることを示している。

なお、前記第１、第２実施例における非球面レンズ
は、ガラスレンズまたはプラスチックレンズで制作され
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高
ズーム比でありながらレンズ全長を短くしてコンパクト
化を図ることができるとともに、諸収差の変動を小さく
することが可能となるズームレンズの提供が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるズームレンズの移動態様図、第
２図は第１実施例の各レンズ群を広角端（Ｗ）、望遠端
（Ｔ）となしたときの各レンズの配置図、第３図は第１
実施例の収差曲線図、第４図は第２実施例の各レンズ群
を広角端（Ｗ）、望遠端（Ｔ）となしたときの各レンズ
の配置図、第５図は第２実施例の収差曲線図である。 L₁……L₁₀：第１レンズないし第10レンズ L₁₁：ローパスフィルター X:光軸、S:絞り O:結像面 r₁，r₂，……r₂₀：レンズおよびローパスフィルターの
各面の曲率半径 d₁，d₂，……d₁₉：各レンズおよびローパスフィルター
の厚みまたは空気間隔

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側から順に正の第１レンズ群、負の第
   ２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群によ
   って構成され、第１レンズ群をズーミング時において固
   定し、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群
   を光軸に沿って移動させて相互の空気間隔を変化させる
   ことにより焦点距離を連続的に変化させるズームレンズ
   系であって、広角側から望遠側へのズーミングにさい
   し、第２レンズ群と第３レンズ群とはレンズ相互間の空
   気間隔が減少するようにして像側へ向けて移動せしめ、
   絞りは第２レンズ群と第３レンズ群との間または第３レ
   ンズ群と第４レンズ群との間に配置させ、かつズーミン
   グにさいして第３レンズ群と一体に移動せしめることを
   特徴とするズームレンズ系。
2. 【請求項２】第３レンズ群の焦点距離をf₃、広角端での
   全系の焦点距離をf_wとしたとき、 2.5＜f₃／f_w＜4.5 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のズームレンズ。