JP3085823B2 - 非球面ズームレンズとそれを用いたビデオカメラ - Google Patents
非球面ズームレンズとそれを用いたビデオカメラInfo
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- JP3085823B2 JP3085823B2 JP05135016A JP13501693A JP3085823B2 JP 3085823 B2 JP3085823 B2 JP 3085823B2 JP 05135016 A JP05135016 A JP 05135016A JP 13501693 A JP13501693 A JP 13501693A JP 3085823 B2 JP3085823 B2 JP 3085823B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3板式ビデオカメラな
どに用いられるズーム比が約10倍という高倍率で、か
つバックフォーカスの長い非球面ズームレンズとそれを
用いたビデオカメラに関する。
どに用いられるズーム比が約10倍という高倍率で、か
つバックフォーカスの長い非球面ズームレンズとそれを
用いたビデオカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】最近のビデオカメラは、操作性、機動性
とともに高画質が要望され、それに応えて撮像デバイス
も小型で、かつ高解像度のものが主流になりつつある。
また、それにともない大口径比・小型軽量で、かつ高性
能な高倍率ズームレンズが強く要望されている。さら
に、コスト低減の要望も強く、高性能を維持しつつ、構
成枚数の削減を図った高倍率ズームレンズの実現が強く
せまられている。
とともに高画質が要望され、それに応えて撮像デバイス
も小型で、かつ高解像度のものが主流になりつつある。
また、それにともない大口径比・小型軽量で、かつ高性
能な高倍率ズームレンズが強く要望されている。さら
に、コスト低減の要望も強く、高性能を維持しつつ、構
成枚数の削減を図った高倍率ズームレンズの実現が強く
せまられている。
【0003】しかし、高倍率ズームレンズはレンズ径や
レンズ全長が大きくなるばかりでなく、より厳しい収差
補正を達成するために多くのレンズ枚数が必要になり、
大きく重く高価になったり、または、単レンズを組み合
わせて構成されているために公差が厳しく、組み立てに
くく、民生用ビデオカメラには適さないものであった。
レンズ全長が大きくなるばかりでなく、より厳しい収差
補正を達成するために多くのレンズ枚数が必要になり、
大きく重く高価になったり、または、単レンズを組み合
わせて構成されているために公差が厳しく、組み立てに
くく、民生用ビデオカメラには適さないものであった。
【0004】以下、図面を参照しながら、上述した従来
のビデオカメラ用ズームレンズの一例について説明す
る。図15は従来のビデオカメラ用ズームレンズの構成
図を示すものである。図15において、21は集光部とし
ての第1レンズ群、22は変倍部としての第2レンズ群、
23は集光部としての第3レンズ群、24はフォーカス部と
しての第4レンズ群、25は色分解光学系、26は水晶フィ
ルターや撮像素子のフェースプレイトなどに相当する等
価的なガラス板であり、27は結像面である。
のビデオカメラ用ズームレンズの一例について説明す
る。図15は従来のビデオカメラ用ズームレンズの構成
図を示すものである。図15において、21は集光部とし
ての第1レンズ群、22は変倍部としての第2レンズ群、
23は集光部としての第3レンズ群、24はフォーカス部と
しての第4レンズ群、25は色分解光学系、26は水晶フィ
ルターや撮像素子のフェースプレイトなどに相当する等
価的なガラス板であり、27は結像面である。
【0005】以上の構成要素からなるビデオカメラ用ズ
ームレンズについて、以下その動作の説明をする。結像
面に対して固定された第1レンズ群21は結像作用を有
し、光軸上を移動する第2レンズ群22は倍率を変えて、
全系焦点距離を変化させる。固定群である第3レンズ群
23は第2レンズ群22によって生じる発散光を集光する作
用を有し、光軸上を移動する第4レンズ群24はフォーカ
ス作用を有する。また、ズーミング時の第2レンズ群22
の移動によって生じる像面位置の変動を、第4レンズ群
24の移動によって無くすことにより、常に結像面位置27
を一定に保っている。
ームレンズについて、以下その動作の説明をする。結像
面に対して固定された第1レンズ群21は結像作用を有
し、光軸上を移動する第2レンズ群22は倍率を変えて、
全系焦点距離を変化させる。固定群である第3レンズ群
23は第2レンズ群22によって生じる発散光を集光する作
用を有し、光軸上を移動する第4レンズ群24はフォーカ
ス作用を有する。また、ズーミング時の第2レンズ群22
の移動によって生じる像面位置の変動を、第4レンズ群
24の移動によって無くすことにより、常に結像面位置27
を一定に保っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来構成のズームレンズでは、10倍程度のズーム
比を有しているが、第4レンズ群24が3枚の単レンズで
構成されており、公差が厳しいという問題を有してい
た。
うな従来構成のズームレンズでは、10倍程度のズーム
比を有しているが、第4レンズ群24が3枚の単レンズで
構成されており、公差が厳しいという問題を有してい
た。
【0007】本発明は上記の問題を解決し、新しいレン
ズタイプと最適な非球面形状を採用することにより、簡
単な構成でありながら、10倍程度のズーム比と色分解
光学系を挿入でき、さらに、製造工程において組立て易
い長いバックフォーカスを有す高性能な非球面ズームレ
ンズを提供し、合わせてこの非球面ズームレンズを用い
たビデオカメラを提供することを目的とする。
ズタイプと最適な非球面形状を採用することにより、簡
単な構成でありながら、10倍程度のズーム比と色分解
光学系を挿入でき、さらに、製造工程において組立て易
い長いバックフォーカスを有す高性能な非球面ズームレ
ンズを提供し、合わせてこの非球面ズームレンズを用い
たビデオカメラを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の非球面ズームレンズは、物体側より順に、正
の屈折力を持ち像面に対して固定された第1レンズ群
と、負の屈折力を持ち光軸上を移動することにより変倍
作用を行う第2レンズ群と、像面に対して固定され集光
作用を有する正の屈折力の第3レンズ群と、上記第2レ
ンズ群の移動、および物体の移動によって変動する像面
を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する
正の屈折力の第4レンズ群とからなる非球面ズームレン
ズであって、上記第3レンズ群と上記第4レンズ群とが
空気間隔を有し、上記第1レンズ群は物体側より順に凹
レンズと両凸レンズとメニスカス凸レンズから構成さ
れ、上記第2レンズ群はメニスカス凹レンズと両凹レン
ズと凸レンズから構成され、上記第3レンズ群は少なく
とも一面が非球面である単レンズから構成され、上記第
4レンズ群は少なくとも一面以上の非球面形状を有する
レンズを含み、かつ2枚構成の接合レンズと1枚の凸レ
ンズで構成され、下記の条件を満足するものである。(1) 3.0<f1/fW<8.0 (2) 0.5<|f2|/fW<1.6 (3) 5.14<f3/fW<7.0 (4) 2.0<f4/fW<5.0 (5) 1.5<BF/fW<5.0 (6) 0.02<d12/f4<1.0 (7) 0.3<r11/f3<1.5 (8) 0.3<|r13|/f4<3.0 (9) 0.3<|r17|/f4<1.5 ただし、fWは広角端における焦点距離、fi(i=
1,2,3,4)は第iレンズ群の焦点距離、BFは空
気中におけるレンズ最終面から結像面までの間隔、d1
2は第3レンズ群と第4レンズ群の間の空気間隔、r1
1は第3レンズ群を構成する凸レンズの物体側面の曲率
半径、r13は第4レンズ群を構成する接合レンズの最
も物体よりの面の曲率半径、r17は第4レンズ群を構
成する凸レン ズの像側面の曲率半径である。
に本発明の非球面ズームレンズは、物体側より順に、正
の屈折力を持ち像面に対して固定された第1レンズ群
と、負の屈折力を持ち光軸上を移動することにより変倍
作用を行う第2レンズ群と、像面に対して固定され集光
作用を有する正の屈折力の第3レンズ群と、上記第2レ
ンズ群の移動、および物体の移動によって変動する像面
を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する
正の屈折力の第4レンズ群とからなる非球面ズームレン
ズであって、上記第3レンズ群と上記第4レンズ群とが
空気間隔を有し、上記第1レンズ群は物体側より順に凹
レンズと両凸レンズとメニスカス凸レンズから構成さ
れ、上記第2レンズ群はメニスカス凹レンズと両凹レン
ズと凸レンズから構成され、上記第3レンズ群は少なく
とも一面が非球面である単レンズから構成され、上記第
4レンズ群は少なくとも一面以上の非球面形状を有する
レンズを含み、かつ2枚構成の接合レンズと1枚の凸レ
ンズで構成され、下記の条件を満足するものである。(1) 3.0<f1/fW<8.0 (2) 0.5<|f2|/fW<1.6 (3) 5.14<f3/fW<7.0 (4) 2.0<f4/fW<5.0 (5) 1.5<BF/fW<5.0 (6) 0.02<d12/f4<1.0 (7) 0.3<r11/f3<1.5 (8) 0.3<|r13|/f4<3.0 (9) 0.3<|r17|/f4<1.5 ただし、fWは広角端における焦点距離、fi(i=
1,2,3,4)は第iレンズ群の焦点距離、BFは空
気中におけるレンズ最終面から結像面までの間隔、d1
2は第3レンズ群と第4レンズ群の間の空気間隔、r1
1は第3レンズ群を構成する凸レンズの物体側面の曲率
半径、r13は第4レンズ群を構成する接合レンズの最
も物体よりの面の曲率半径、r17は第4レンズ群を構
成する凸レン ズの像側面の曲率半径である。
【0009】具体的には、上記第3レンズ群が物体側に
凸面の向いた正屈折力の非球面単レンズであることが望
ましい。更に、具体的には、上記の第4レンズ群が物体
側から順に、2枚構成の接合レンズ、像側に凸面の向い
た凸レンズからなり、かつ少なくとも一面以上の非球面
を有することが望ましい。
凸面の向いた正屈折力の非球面単レンズであることが望
ましい。更に、具体的には、上記の第4レンズ群が物体
側から順に、2枚構成の接合レンズ、像側に凸面の向い
た凸レンズからなり、かつ少なくとも一面以上の非球面
を有することが望ましい。
【0010】
【0011】また、上記目的を達成する本発明のビデオ
カメラは、少なくとも上記非球面ズームレンズと、色分
解光学系と、3枚の撮像素子と、信号処理回路と、ビュ
ーファインダーから構成される。
カメラは、少なくとも上記非球面ズームレンズと、色分
解光学系と、3枚の撮像素子と、信号処理回路と、ビュ
ーファインダーから構成される。
【0012】
【作用】本発明は上記構成によって従来の問題を解決し
ている。すなわち、上記第1レンズ群は凹レンズと両凸
レンズおよびメニスカス凸レンズとし、上記第2レンズ
群はメニスカス凹レンズおよび両凹レンズと凸レンズと
し、上記第3レンズ群を物体側に凸面の向いた正の屈折
力の非球面単レンズとし、上記の第4レンズ群を物体側
から順に、2枚構成の接合レンズ、像側に凸面の向いた
凸レンズとし、かつ少なくとも一面以上の非球面形状を
設けることにより、10倍程度のズーム比と長いバック
フォーカスを有する高倍率の非球面ズームレンズを、簡
単な構成で提供できる。
ている。すなわち、上記第1レンズ群は凹レンズと両凸
レンズおよびメニスカス凸レンズとし、上記第2レンズ
群はメニスカス凹レンズおよび両凹レンズと凸レンズと
し、上記第3レンズ群を物体側に凸面の向いた正の屈折
力の非球面単レンズとし、上記の第4レンズ群を物体側
から順に、2枚構成の接合レンズ、像側に凸面の向いた
凸レンズとし、かつ少なくとも一面以上の非球面形状を
設けることにより、10倍程度のズーム比と長いバック
フォーカスを有する高倍率の非球面ズームレンズを、簡
単な構成で提供できる。
【0013】また、条件(1)〜(9)を満足すること
より、簡単な構成で収差の良く補正された高性能な非球
面ズームレンズを提供できる。また、本発明の非球面ズ
ームレンズを用いることにより、小型・軽量で高倍率・
高画質の3板式ビデオカメラを実現することができる。
より、簡単な構成で収差の良く補正された高性能な非球
面ズームレンズを提供できる。また、本発明の非球面ズ
ームレンズを用いることにより、小型・軽量で高倍率・
高画質の3板式ビデオカメラを実現することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例の具体例について図面
に基づき詳細に述べる。図1は本発明の非球面ズームレ
ンズの一実施例の構成図を示す。図1において、1は第
1レンズ群、2は第2レンズ群、3は第3レンズ群、4
は第4レンズ群、5は色分解光学系に光学的に等価な平
板、6は水晶フィルターや撮像デバイスのフェースプレ
ートなどに光学的に等価な平板である。
に基づき詳細に述べる。図1は本発明の非球面ズームレ
ンズの一実施例の構成図を示す。図1において、1は第
1レンズ群、2は第2レンズ群、3は第3レンズ群、4
は第4レンズ群、5は色分解光学系に光学的に等価な平
板、6は水晶フィルターや撮像デバイスのフェースプレ
ートなどに光学的に等価な平板である。
【0015】非球面ズームレンズは、正の屈折力を持ち
結像作用を有し固定群である第1レンズ群1と、負の屈
折力を持ち光軸上を移動することにより変倍作用を行う
第2レンズ群2と、正の屈折力の非球面レンズからなり
集光作用を有し固定群である第3レンズ群3と、正の屈
折力を有し光軸上を移動してフォーカス調整を行う非球
面レンズを含む第4レンズ群4から構成されている。第
3レンズ群3と第4レンズ群4が比較的大きな空気間隔
を有し、第1レンズ群1は物体側より順に接合レンズお
よび正屈折力のメニスカスレンズから構成され、第2レ
ンズ群2は負の屈折力のメニスカスレンズおよび接合レ
ンズから構成され、第3レンズ群3は少なくとも一面が
非球面である単レンズから構成され、第4レンズ群4は
少なくとも一面以上の非球面形状を有するレンズを含
み、かつ2枚構成の接合レンズと1枚の凸レンズで構成
されている。
結像作用を有し固定群である第1レンズ群1と、負の屈
折力を持ち光軸上を移動することにより変倍作用を行う
第2レンズ群2と、正の屈折力の非球面レンズからなり
集光作用を有し固定群である第3レンズ群3と、正の屈
折力を有し光軸上を移動してフォーカス調整を行う非球
面レンズを含む第4レンズ群4から構成されている。第
3レンズ群3と第4レンズ群4が比較的大きな空気間隔
を有し、第1レンズ群1は物体側より順に接合レンズお
よび正屈折力のメニスカスレンズから構成され、第2レ
ンズ群2は負の屈折力のメニスカスレンズおよび接合レ
ンズから構成され、第3レンズ群3は少なくとも一面が
非球面である単レンズから構成され、第4レンズ群4は
少なくとも一面以上の非球面形状を有するレンズを含
み、かつ2枚構成の接合レンズと1枚の凸レンズで構成
されている。
【0016】また、非球面ズームレンズは下記の条件を
満足する。 (1) 3.0<f1/fW<8.0 (2) 0.5<|f2|/fW<1.6 (3) 2.0<f3/fW<7.0 (4) 2.0<f4/fW<5.0 (5) 1.5<BF/fW<5.0 (6) 0.02<d12/f4<1.0 (7) 0.3<r11/f3<1.5 (8) 0.3<|r13|/f4<3.0 (9) 0.3<|r17|/f4<1.5 ただし、fWは広角端における焦点距離、fi(i=
1,2,3,4)は第iレンズ群の焦点距離、BFは空
気中におけるレンズ最終面から結像面までの間隔、d1
2は第3レンズ群3と第4レンズ群4の間の空気間隔、
r11は第3レンズ群3を構成する凸レンズの物体側面
の曲率半径、r13は第4レンズ群4を構成する接合レ
ンズの最も物体よりの面の曲率半径、r17は第4レン
ズ群4を構成する凸レンズの像側面の曲率半径である。
満足する。 (1) 3.0<f1/fW<8.0 (2) 0.5<|f2|/fW<1.6 (3) 2.0<f3/fW<7.0 (4) 2.0<f4/fW<5.0 (5) 1.5<BF/fW<5.0 (6) 0.02<d12/f4<1.0 (7) 0.3<r11/f3<1.5 (8) 0.3<|r13|/f4<3.0 (9) 0.3<|r17|/f4<1.5 ただし、fWは広角端における焦点距離、fi(i=
1,2,3,4)は第iレンズ群の焦点距離、BFは空
気中におけるレンズ最終面から結像面までの間隔、d1
2は第3レンズ群3と第4レンズ群4の間の空気間隔、
r11は第3レンズ群3を構成する凸レンズの物体側面
の曲率半径、r13は第4レンズ群4を構成する接合レ
ンズの最も物体よりの面の曲率半径、r17は第4レン
ズ群4を構成する凸レンズの像側面の曲率半径である。
【0017】ズームレンズをコンパクトに構成するには
各レンズ群の屈折力を強くすることが必要である。上記
条件 (1)、条件 (2)、条件 (3)、条件 (4)は各レンズ群
の屈折力を規定する条件式であり、コンパクトさを実現
する強い屈折力を与え、かつ各レンズ群のレンズタイ
プ、面形状などを最適に設定することにより良好な収差
性能を満足する範囲である。
各レンズ群の屈折力を強くすることが必要である。上記
条件 (1)、条件 (2)、条件 (3)、条件 (4)は各レンズ群
の屈折力を規定する条件式であり、コンパクトさを実現
する強い屈折力を与え、かつ各レンズ群のレンズタイ
プ、面形状などを最適に設定することにより良好な収差
性能を満足する範囲である。
【0018】第3レンズ群3が物体側に凸面の向いた非
球面レンズであるという条件は、単レンズで第3レンズ
群3を構成し、かつFナンバー約1.8という大口径の
諸収差を補正するのに欠かせないものである。特に、第
3レンズ群3の非球面形状は球面収差の補正に大きな効
果を有する。
球面レンズであるという条件は、単レンズで第3レンズ
群3を構成し、かつFナンバー約1.8という大口径の
諸収差を補正するのに欠かせないものである。特に、第
3レンズ群3の非球面形状は球面収差の補正に大きな効
果を有する。
【0019】第4レンズ群4が2枚構成の接合レンズと
1枚の凸レンズで構成され、かつ少なくとも一面の非球
面形状を有すると言う条件は、長いバックフォーカスを
実現し、3枚という少ない構成枚数で、軸上および軸外
の色収差を補正し、かつ単色の軸外収差、特にコマ収差
を補正し、かつ組み立て工程における公差を緩くする上
で欠かせないものである。
1枚の凸レンズで構成され、かつ少なくとも一面の非球
面形状を有すると言う条件は、長いバックフォーカスを
実現し、3枚という少ない構成枚数で、軸上および軸外
の色収差を補正し、かつ単色の軸外収差、特にコマ収差
を補正し、かつ組み立て工程における公差を緩くする上
で欠かせないものである。
【0020】次に、各条件についてより詳しく説明す
る。条件 (1)は第1レンズ群1の屈折力に関する条件で
ある。下限を越えると第1レンズ群1の屈折力が大きく
なりすぎるため、長焦点側における球面収差の補正が困
難となる。上限を越えるとレンズ長が大きくなり、コン
パクトなズームレンズが実現できない。
る。条件 (1)は第1レンズ群1の屈折力に関する条件で
ある。下限を越えると第1レンズ群1の屈折力が大きく
なりすぎるため、長焦点側における球面収差の補正が困
難となる。上限を越えるとレンズ長が大きくなり、コン
パクトなズームレンズが実現できない。
【0021】条件 (2)は第2レンズ群2の屈折力に関す
る条件である。下限からはずれる時には、コンパクトに
形成できるが、全系のペッツバール和が大きく負にな
り、硝材の選択のみでは像面湾曲の補正ができない。上
限を越えると収差補正は容易であるが、変倍系が長くな
り全系のコンパクト化が達成できない。
る条件である。下限からはずれる時には、コンパクトに
形成できるが、全系のペッツバール和が大きく負にな
り、硝材の選択のみでは像面湾曲の補正ができない。上
限を越えると収差補正は容易であるが、変倍系が長くな
り全系のコンパクト化が達成できない。
【0022】条件 (3)は第3レンズ群3の屈折力に関す
る条件である。下限を越えると第3レンズ群3の屈折力
が大きくなりすぎるため、色分解光学系を挿入できるバ
ックフォーカスを実現できず、さらに球面収差の補正が
困難となる。上限を越えると第1レンズ群1、第2レン
ズ群2、第3レンズ群3の合成系が発散系となるため、
その後ろに位置する第4レンズ群4のレンズ外径を小さ
くすることができず、また、全体系のペッツバール和を
小さくすることができない。
る条件である。下限を越えると第3レンズ群3の屈折力
が大きくなりすぎるため、色分解光学系を挿入できるバ
ックフォーカスを実現できず、さらに球面収差の補正が
困難となる。上限を越えると第1レンズ群1、第2レン
ズ群2、第3レンズ群3の合成系が発散系となるため、
その後ろに位置する第4レンズ群4のレンズ外径を小さ
くすることができず、また、全体系のペッツバール和を
小さくすることができない。
【0023】条件 (4)は第4レンズ群4の屈折力に関す
る条件である。下限からはずれる時には、画面包括範囲
が狭くなり、所望の範囲を得るには第1レンズ群1のレ
ンズ径を大きくする必要があり、小型・軽量化が実現で
きない。上限を越えると収差補正は容易であるが、近距
離撮影時での第4レンズ群4の移動量が大きくなり、全
系のコンパクト化が達成できないばかりでなく、近距離
撮影時と遠距離撮影時の軸外収差のアンバランスの補正
が困難となる。
る条件である。下限からはずれる時には、画面包括範囲
が狭くなり、所望の範囲を得るには第1レンズ群1のレ
ンズ径を大きくする必要があり、小型・軽量化が実現で
きない。上限を越えると収差補正は容易であるが、近距
離撮影時での第4レンズ群4の移動量が大きくなり、全
系のコンパクト化が達成できないばかりでなく、近距離
撮影時と遠距離撮影時の軸外収差のアンバランスの補正
が困難となる。
【0024】条件 (5)はバックフォーカス長に関する条
件式である。下限を越えると充分な色分解ができるだけ
の長さを持った色分解光学系を挿入することができな
い。上限を越えるとコンパクトにできない。
件式である。下限を越えると充分な色分解ができるだけ
の長さを持った色分解光学系を挿入することができな
い。上限を越えるとコンパクトにできない。
【0025】条件 (6)は第3レンズ群3と第4レンズ群
4との空気間隔に関する条件式である。下限を越えると
軸外光線高が小さくなり、硝材の選択のみでは倍率色収
差の補正が困難となる。また、近距離撮影時の第4レン
ズ群4の移動量に制約が生じ、充分な撮影至近距離が実
現できない。上限を越えると全系のコンパクト化が難し
い。また、画面周辺での充分な光量を確保するとき、第
4レンズ群4のレンズ外径を小さくすることができな
い。
4との空気間隔に関する条件式である。下限を越えると
軸外光線高が小さくなり、硝材の選択のみでは倍率色収
差の補正が困難となる。また、近距離撮影時の第4レン
ズ群4の移動量に制約が生じ、充分な撮影至近距離が実
現できない。上限を越えると全系のコンパクト化が難し
い。また、画面周辺での充分な光量を確保するとき、第
4レンズ群4のレンズ外径を小さくすることができな
い。
【0026】条件 (7)は第3レンズ群3を構成する非球
面レンズの物体側面の曲率半径に関するものである。物
体側面、あるいは像側面のいずれか一方、あるいは両方
に非球面を導入し、その形状を最適に設定することによ
り、単レンズにもかかわらず諸収差をよく補正すること
ができる。しかし、条件 (7)の下限を越えると球面収差
が補正困難となり、上限を外れると、主光線より下側の
軸外光線に対するコマ収差の補正が困難となる。
面レンズの物体側面の曲率半径に関するものである。物
体側面、あるいは像側面のいずれか一方、あるいは両方
に非球面を導入し、その形状を最適に設定することによ
り、単レンズにもかかわらず諸収差をよく補正すること
ができる。しかし、条件 (7)の下限を越えると球面収差
が補正困難となり、上限を外れると、主光線より下側の
軸外光線に対するコマ収差の補正が困難となる。
【0027】条件 (8)は第4レンズ群4を構成する凹レ
ンズの物体側面の曲率半径に関するものである。条件
(8)の下限を外れると、これらの面への入射角が大きく
なり、主光線より下側の軸外光線に対するコマ収差の補
正が困難となり、また、上限を越えると、凹レンズの屈
折力を大きくできず、充分な長さのバックフォーカスを
得られない。
ンズの物体側面の曲率半径に関するものである。条件
(8)の下限を外れると、これらの面への入射角が大きく
なり、主光線より下側の軸外光線に対するコマ収差の補
正が困難となり、また、上限を越えると、凹レンズの屈
折力を大きくできず、充分な長さのバックフォーカスを
得られない。
【0028】条件 (9)は第4レンズ群4を構成する2枚
の凸レンズのうち像側に位置する凸レンズの像側面の曲
率半径に関するものである。条件 (9)の下限を外れる
と、これらの面からの射出角が大きくなり、主光線より
上側の軸外光線に対するコマ収差の補正、および広角側
の歪曲収差の補正が困難となる。また、上限を越えると
中間の凸レンズの屈折力が大きくなる結果、充分な長さ
のバックフォーカスが得られない。
の凸レンズのうち像側に位置する凸レンズの像側面の曲
率半径に関するものである。条件 (9)の下限を外れる
と、これらの面からの射出角が大きくなり、主光線より
上側の軸外光線に対するコマ収差の補正、および広角側
の歪曲収差の補正が困難となる。また、上限を越えると
中間の凸レンズの屈折力が大きくなる結果、充分な長さ
のバックフォーカスが得られない。
【0029】次に、具体的な数値例を、(表1)に示
す。この表において、rはレンズ面の曲率半径、dはレ
ンズの肉厚またはレンズ間の空気間隔、nは各レンズの
d線に対する屈折率、νは各レンズのd線に対するアッ
ベ数である。
す。この表において、rはレンズ面の曲率半径、dはレ
ンズの肉厚またはレンズ間の空気間隔、nは各レンズの
d線に対する屈折率、νは各レンズのd線に対するアッ
ベ数である。
【0030】また、非球面形状は次式で定義している。
【0031】
【数1】
【0032】Z:光軸からの高さがYにおける非球面上
の点の非球面頂点からの距離 Y:光軸からの高さ C:非球面頂点の曲率(=1/r) D,E,F,G:非球面係数
の点の非球面頂点からの距離 Y:光軸からの高さ C:非球面頂点の曲率(=1/r) D,E,F,G:非球面係数
【0033】
【表1】
【0034】なお、第11面、第12面、第15面は非球面で
あり、非球面係数を(表2)に示す。
あり、非球面係数を(表2)に示す。
【0035】
【表2】
【0036】次に、ズーミングにより可変な空気間隔の
一例として、無限遠物点の時の値を(表3)に示し、レ
ンズ先端から測って2m位置の物点の時の値を(表4)
に示し、レンズ先端から測って1m位置の物点の時の値
を(表5)に示す。これらの表において、標準位置は各
物点位置において、第4レンズ群4が第3レンズ群3に
最も接近するズーム位置である。なお、fとF/NO
は、それぞれ広角端と望遠端における焦点距離とFナン
バーである。
一例として、無限遠物点の時の値を(表3)に示し、レ
ンズ先端から測って2m位置の物点の時の値を(表4)
に示し、レンズ先端から測って1m位置の物点の時の値
を(表5)に示す。これらの表において、標準位置は各
物点位置において、第4レンズ群4が第3レンズ群3に
最も接近するズーム位置である。なお、fとF/NO
は、それぞれ広角端と望遠端における焦点距離とFナン
バーである。
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【0039】
【表5】
【0040】第1の実施例についての各条件 (1)〜 (9)
の値を(数2)に示す。
の値を(数2)に示す。
【0041】
【数2】
【0042】また、各数値が上記と異なる第2の実施例
を(表6)に示す。
を(表6)に示す。
【0043】
【表6】
【0044】なお、第11面、第12面、第15面は非球面で
あり、非球面係数を(表7)に示す。
あり、非球面係数を(表7)に示す。
【0045】
【表7】
【0046】次に、ズーミングにより可変な空気間隔の
一例として、レンズ先端から測って2m位置の物点の時
の値を(表8)に示す。
一例として、レンズ先端から測って2m位置の物点の時
の値を(表8)に示す。
【0047】
【表8】
【0048】第2の実施例についての各条件 (1)〜 (9)
の値を(数3)に示す。
の値を(数3)に示す。
【0049】
【数3】
【0050】また、各数値が上記と異なる第3の実施例
を(表9)に示す。
を(表9)に示す。
【0051】
【表9】
【0052】なお、第11面、第12面、第15面は非球面で
あり、非球面係数を(表10)に示す。
あり、非球面係数を(表10)に示す。
【0053】
【表10】
【0054】次に、ズーミングにより可変な空気間隔の
一例として、レンズ先端から測って2m位置の物点の時
の値を(表11)に示す。
一例として、レンズ先端から測って2m位置の物点の時
の値を(表11)に示す。
【0055】
【表11】
【0056】第3の実施例についての各条件 (1)〜 (9)
の値を(数4)に示す。
の値を(数4)に示す。
【0057】
【数4】
【0058】次に、第4の実施例の構成図を図11に示
し、数値を(表12)に示す。
し、数値を(表12)に示す。
【0059】
【表12】
【0060】なお、第11面、第12面、第15面は非球面で
あり、非球面係数を(表13)に示す。
あり、非球面係数を(表13)に示す。
【0061】
【表13】
【0062】次に、ズーミングにより可変な空気間隔の
一例として、レンズ先端から測って2m位置の物点の時
の値を(表14)に示す。
一例として、レンズ先端から測って2m位置の物点の時
の値を(表14)に示す。
【0063】
【表14】
【0064】第4の実施例についての各条件 (1)〜 (9)
の値を(数5)に示す。
の値を(数5)に示す。
【0065】
【数5】
【0066】ここで、図2〜図4の(a),(b),(c),(d),
(e) はそれぞれ(表1)に示した第1実施例の非球面ズ
ームレンズの広角端、標準、望遠端における収差図であ
る。同様に、図5〜図7の(a),(b),(c),(d),(e) は(表
6)に示した第2実施例の非球面ズームレンズの収差性
能、図8〜図10の(a),(b),(c),(d),(e) は(表9)に
示した第3実施例の非球面ズームレンズの収差性能、図
12〜図14の(a),(b),(c),(d),(e) は(表12)に示
した第4実施例の非球面ズームレンズの収差性能を示
す。これらの図から、各実施例とも良好な光学性能を有
していることが分かる。
(e) はそれぞれ(表1)に示した第1実施例の非球面ズ
ームレンズの広角端、標準、望遠端における収差図であ
る。同様に、図5〜図7の(a),(b),(c),(d),(e) は(表
6)に示した第2実施例の非球面ズームレンズの収差性
能、図8〜図10の(a),(b),(c),(d),(e) は(表9)に
示した第3実施例の非球面ズームレンズの収差性能、図
12〜図14の(a),(b),(c),(d),(e) は(表12)に示
した第4実施例の非球面ズームレンズの収差性能を示
す。これらの図から、各実施例とも良好な光学性能を有
していることが分かる。
【0067】なお、球面収差の図において、実線はd線
に対する値、点線は正弦条件を示す。非点収差の図にお
いて、実線はサジタル像面湾曲、点線はメリディオナル
像面湾曲を示す。軸上色収差の図において、実線はd
線、点線はF線、波線はC線に対する値を示す。倍率色
収差の図において、点線はF線、波線はC線に対する値
を示す。
に対する値、点線は正弦条件を示す。非点収差の図にお
いて、実線はサジタル像面湾曲、点線はメリディオナル
像面湾曲を示す。軸上色収差の図において、実線はd
線、点線はF線、波線はC線に対する値を示す。倍率色
収差の図において、点線はF線、波線はC線に対する値
を示す。
【0068】また、本発明の3板式ビデオカメラは、少
なくとも本発明の上記実施例の高倍率ズームレンズと、
色分解プリズム等の光学系と、3枚の撮像素子と、信号
処理回路と、ビューファインダーから構成され、これに
より、小型・軽量・高性能なビデオカメラを実現でき
る。
なくとも本発明の上記実施例の高倍率ズームレンズと、
色分解プリズム等の光学系と、3枚の撮像素子と、信号
処理回路と、ビューファインダーから構成され、これに
より、小型・軽量・高性能なビデオカメラを実現でき
る。
【0069】なお、以上の説明では第4レンズ群4の接
合レンズが物体側より順に負のパワーを持つレンズ、正
のパワーを持つレンズの組み合わせの場合について述べ
たが、正のパワーを持つレンズ、負のパワーを持つレン
ズの組み合わせの場合に応用できるのはもちろんのこと
である。さらに、以上の説明では第4レンズ群4の接合
レンズ、凸レンズのうち接合レンズの像側の凸面が非球
面形状を有する場合について述べたが、凸レンズが非球
面形状を有する場合にも、また接合レンズを構成する凹
レンズが非球面形状を有する場合にも応用することがで
きるのはもちろんである。
合レンズが物体側より順に負のパワーを持つレンズ、正
のパワーを持つレンズの組み合わせの場合について述べ
たが、正のパワーを持つレンズ、負のパワーを持つレン
ズの組み合わせの場合に応用できるのはもちろんのこと
である。さらに、以上の説明では第4レンズ群4の接合
レンズ、凸レンズのうち接合レンズの像側の凸面が非球
面形状を有する場合について述べたが、凸レンズが非球
面形状を有する場合にも、また接合レンズを構成する凹
レンズが非球面形状を有する場合にも応用することがで
きるのはもちろんである。
【0070】
【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、物体側より順に、正の屈折力を持ち像面に対し
て固定された第1レンズ群と、負の屈折力を持ち光軸上
を移動することにより変倍作用を行う第2レンズ群と、
像面に対して固定され集光作用を有する正の屈折力の第
3レンズ群と、上記第2レンズ群の移動、および物体の
移動によって変動する像面を基準面から一定の位置に保
つように光軸上を移動する正の屈折力の第4レンズ群と
からなる非球面ズームレンズであって、上記第3レンズ
群と上記第4レンズ群とが空気間隔を有し、上記第1レ
ンズ群は物体側より順に凹レンズと両凸レンズおよびメ
ニスカス凸レンズから構成し、上記第2レンズ群はメニ
スカス凹レンズおよび両凹レンズと凸レンズから構成
し、上記第3レンズ群は少なくとも一面が非球面である
単レンズから構成し、上記第4レンズ群は少なくとも一
面以上の非球面形状を有するレンズを含み、かつ2枚構
成の接合レンズと1枚の凸レンズで構成することによ
り、Fナンバーが約1.8、ズーム比が約10倍で、バ
ックフォーカスが長く高性能な非球面ズームレンズを1
0枚という少ない構成枚数で実現することができ、この
非球面ズームレンズを用いて、小型・軽量・高性能な3
板式ビデオカメラを実現することができる。
よれば、物体側より順に、正の屈折力を持ち像面に対し
て固定された第1レンズ群と、負の屈折力を持ち光軸上
を移動することにより変倍作用を行う第2レンズ群と、
像面に対して固定され集光作用を有する正の屈折力の第
3レンズ群と、上記第2レンズ群の移動、および物体の
移動によって変動する像面を基準面から一定の位置に保
つように光軸上を移動する正の屈折力の第4レンズ群と
からなる非球面ズームレンズであって、上記第3レンズ
群と上記第4レンズ群とが空気間隔を有し、上記第1レ
ンズ群は物体側より順に凹レンズと両凸レンズおよびメ
ニスカス凸レンズから構成し、上記第2レンズ群はメニ
スカス凹レンズおよび両凹レンズと凸レンズから構成
し、上記第3レンズ群は少なくとも一面が非球面である
単レンズから構成し、上記第4レンズ群は少なくとも一
面以上の非球面形状を有するレンズを含み、かつ2枚構
成の接合レンズと1枚の凸レンズで構成することによ
り、Fナンバーが約1.8、ズーム比が約10倍で、バ
ックフォーカスが長く高性能な非球面ズームレンズを1
0枚という少ない構成枚数で実現することができ、この
非球面ズームレンズを用いて、小型・軽量・高性能な3
板式ビデオカメラを実現することができる。
【図1】本発明の第1の実施例の非球面ズームレンズの
構成図
構成図
【図2】(表1)に示した第1実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図3】(表1)に示した第1実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図4】(表1)に示した第1実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図5】(表6)に示した第2実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図6】(表6)に示した第2実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図7】(表6)に示した第2実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図8】(表9)に示した第3実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図9】(表9)に示した第3実施例の非球面ズームレ
ンズの収差性能を示す収差図
ンズの収差性能を示す収差図
【図10】(表9)に示した第3実施例の非球面ズーム
レンズの収差性能を示す収差図
レンズの収差性能を示す収差図
【図11】本発明の第4の実施例の構成図
【図12】(表12)に示した第4実施例の非球面ズー
ムレンズの収差性能を示す収差図
ムレンズの収差性能を示す収差図
【図13】(表12)に示した第4実施例の非球面ズー
ムレンズの収差性能を示す収差図
ムレンズの収差性能を示す収差図
【図14】(表12)に示した第4実施例の非球面ズー
ムレンズの収差性能を示す収差図
ムレンズの収差性能を示す収差図
【図15】従来の非球面ズームレンズの構成図
1 第1レンズ群 2 第2レンズ群 3 第3レンズ群 4 第4レンズ群 5,6 平板 7 結像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04
Claims (4)
- 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力を持ち像面
に対して固定された第1レンズ群と、負の屈折力を持ち
光軸上を移動することにより変倍作用を行う第2レンズ
群と、像面に対して固定され集光作用を有する正の屈折
力の第3レンズ群と、上記第2レンズ群の移動、および
物体の移動によって変動する像面を基準面から一定の位
置に保つように光軸上を移動する正の屈折力の第4レン
ズ群とからなる非球面ズームレンズであって、上記第3
レンズ群と上記第4レンズ群とが空気間隔を有し、上記
第1レンズ群は物体側より順に凹レンズと両凸レンズと
メニスカス凸レンズから構成され、上記第2レンズ群は
メニスカス凹レンズと両凹レンズと凸レンズから構成さ
れ、上記第3レンズ群は少なくとも一面が非球面である
単レンズから構成され、上記第4レンズ群は少なくとも
一面以上の非球面形状を有するレンズを含み、かつ2枚
構成の接合レンズと1枚の凸レンズで構成され、下記の
条件を満足する非球面ズームレンズ。(1) 3.0<f1/fW<8.0 (2) 0.5<|f2|/fW<1.6 (3) 5.14<f3/fW<7.0 (4) 2.0<f4/fW<5.0 (5) 1.5<BF/fW<5.0 (6) 0.02<d12/f4<1.0 (7) 0.3<r11/f3<1.5 (8) 0.3<|r13|/f4<3.0 (9) 0.3<|r17|/f4<1.5 ただし、fWは広角端における焦点距離、fi(i=
1,2,3,4)は第iレンズ群の焦点距離、BFは空
気中におけるレンズ最終面から結像面までの間隔、d1
2は第3レンズ群と第4レンズ群の間の空気間隔、r1
1は第3レンズ群を構成する凸レンズの物体側面の曲率
半径、r13は第4レンズ群を構成する接合レンズの最
も物体よりの面の曲率半径、r17は第4レンズ群を構
成する凸レンズの像側面の曲率半径である。 - 【請求項2】 第3レンズ群が物体側に凸面の向いた正
屈折力の非球面単レンズである請求項1記載の非球面ズ
ームレンズ。 - 【請求項3】 第4レンズ群が物体側から順に、2枚構
成の接合レンズと、像側に凸面の向いた凸レンズからな
る請求項1記載の非球面ズームレンズ。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載の非球面ズームレンズ
を備えたビデオカメラ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05135016A JP3085823B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 非球面ズームレンズとそれを用いたビデオカメラ |
DE69409159T DE69409159T2 (de) | 1993-06-07 | 1994-06-07 | Asphärisches Zoomobjektiv |
US08/255,069 US5583698A (en) | 1993-06-07 | 1994-06-07 | Aspherical zoom lens |
EP94108737A EP0628844B1 (en) | 1993-06-07 | 1994-06-07 | Aspherical zoom lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05135016A JP3085823B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 非球面ズームレンズとそれを用いたビデオカメラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06347697A JPH06347697A (ja) | 1994-12-22 |
JP3085823B2 true JP3085823B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=15141967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05135016A Expired - Fee Related JP3085823B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 非球面ズームレンズとそれを用いたビデオカメラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3085823B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100382006B1 (ko) * | 1995-12-30 | 2003-08-30 | 삼성테크윈 주식회사 | 실상식 변배 파인더 |
US6226130B1 (en) | 1996-04-09 | 2001-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens |
JP4153640B2 (ja) | 1999-03-09 | 2008-09-24 | オリンパス株式会社 | ズームレンズ及び撮像装置 |
JP4379957B2 (ja) | 1999-07-26 | 2009-12-09 | キヤノン株式会社 | リアフォーカス式ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 |
JP4245780B2 (ja) | 2000-06-12 | 2009-04-02 | オリンパス株式会社 | ズーム撮像光学系 |
JP4580510B2 (ja) * | 2000-06-22 | 2010-11-17 | オリンパス株式会社 | ズームレンズ |
JP4359061B2 (ja) | 2003-03-14 | 2009-11-04 | パナソニック株式会社 | 小型ズームレンズ、及びこれを用いたデジタルカメラとビデオカメラ |
JP4612795B2 (ja) | 2004-01-30 | 2011-01-12 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置 |
CN112130304B (zh) * | 2020-09-30 | 2024-08-09 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种无热化激光发射镜头 |
CN112880982B (zh) * | 2021-02-07 | 2024-04-02 | 长光卫星技术股份有限公司 | 大口径光学透镜的精密加工方法及系统 |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP05135016A patent/JP3085823B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06347697A (ja) | 1994-12-22 |
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |