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JP3340472B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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Publication number
JP3340472B2
JP3340472B2 JP23912692A JP23912692A JP3340472B2 JP 3340472 B2 JP3340472 B2 JP 3340472B2 JP 23912692 A JP23912692 A JP 23912692A JP 23912692 A JP23912692 A JP 23912692A JP 3340472 B2 JP3340472 B2 JP 3340472B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
focal length
lens
lens group
zoom lens
length side
Prior art date
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JP23912692A
Other languages
English (en)
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JPH0688942A (ja
Inventor
孝之 伊藤
Original Assignee
旭光学工業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 旭光学工業株式会社 filed Critical 旭光学工業株式会社
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Publication of JPH0688942A publication Critical patent/JPH0688942A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小型のビデオカメラ、
電子スチルカメラ等に用いられるズームレンズに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラ、電子スチルカメラ
等の小型化が進みつつあり、またその画面サイズも1/
2、1/3インチと小型化する傾向にある。
【0003】これに応じて、小型で、しかも明るく口径
比の小さいズームレンズが要求されている。
【0004】ところで、従来より、小型のズームレンズ
としては、第1レンズ群が負のいわゆるレトロフォーカ
スタイプの2群ズームレンズがある。
【0005】また、明るさを追求してFナンバーを小さ
くしたズームレンズとしては、第1レンズ群が正、バリ
エータとしての第2レンズ群が負、コンペンセータとし
ての第3レンズ群が負、マスターレンズとしての第4レン
ズ群が正という、いわゆる4群タイプのズームレンズが
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レトロ
フォーカスタイプの2群ズームレンズでは、Fナンバーが
大きく、明るさを追求してFナンバーを2程度に明るくし
ようとすると、後群のレンズ径を大きくしなければなら
ず、しかも高次の球面収差が発生しやすいという欠点が
あった。
【0007】また、従来の4群タイプのズームレンズで
は、バックフォーカスが小さいため、ズームレンズとCC
Dとの間のスペースに分岐プリズムを二つ以上設け、光
束を三つ以上に分岐させ、これらの光束を三つ以上のCC
Dあるいは二つ以上のCCDとファインダ系に導くようにし
て、映像の高解像度化あるいは一眼ファインダ化を実現
することが困難であった。また、第1レンズ群でフォー
カシングを行うこととすると、レンズ系全体が、特に前
玉径が大型化するという欠点があった。
【0008】そこで、本発明は、すべての焦点距離にお
いて、Fナンバーが2程度と明るく、かつ3倍程度の変倍
比を有し、小型のビデオカメラあるいは電子スチルカメ
ラに好適な大きさで、しかも高性能なズームレンズを提
供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るズームレン
ズは、物体側より順に、正の焦点距離を有する第1レン
ズ群と、主に変倍機能を果たす負の焦点距離を有する第
2レンズ群と、主に像面位置を補正する負の焦点距離を
有する第3レンズ群と、正の焦点距離を有し、つねに固
定される第4レンズ群とから構成され、前記第2レンズ群
を移動させてフォーカシングを行うズームレンズであっ
て、次の条件(a)〜(e)を満たし、かつ、第2レンズ群の
短焦点側から長焦点側までの横倍率m2が次の条件(h)を
満たすことを特徴としている。
【0010】 (a) 0<fS/f1<0.3 (b) -1.0<fS/f2<-0.5 (c) -0.5<fS/f3<0 (d) 0.4<fS/f4<0.9 (e) 0.8<dS/fT<1.5 (h) -0.9<m2<-0.1 ただし、 fS:短焦点側の、全系の焦点距離、 fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1,2,3,4)、 dS:短焦点側の、第2レンズ群と第3レンズ群との群間距
離、 fT:長焦点側の、全系の焦点距離、 とする。
【0011】
【実施例】以下に、本発明に係るズームレンズの実施例
を図面を参照しつつ説明する。
【0012】本発明のズームレンズは、従来の4群タイ
プのズームレンズのパワーの配置を工夫することによっ
て、バックフォーカスを大きくし、またフォーカシング
方式を工夫することによって前玉径を小さくすることが
できたものである。
【0013】条件(a)、(b)、(c)および(d)は、それぞれ
第1、第2、第3および第4レンズ群のパワーに関するもの
である。本発明のズームレンズは従来の4群タイプのズ
ームレンズと比べてバックフォーカスを大きくするため
に、正の第1レンズ群のパワーを小さくしているととも
に、負の第2レンズ群のパワーを大きくしていることが
特徴である。
【0014】条件(a)の下限を下回ると、第1レンズ群の
パワーが負となる。したがって、後群のレンズ径が増大
し、Fナンバーが2程度の大口径のズームレンズにおいて
は、球面収差などの補正が困難となる。一方、上限を越
えると、第1レンズ群の正のパワーが過大となりバック
フォーカスを大きくする上で不利となる。また、正負の
パワーのバランスをとるために第2レンズ群の負のパワ
ーが過大となって第2レンズ群の変倍能力が増大し、変
倍時の諸収差の変動が増大する。
【0015】条件(b)の下限を下回ると、バックフォー
カスを大きくする上では有利となるが、第2レンズ群の
パワーが大きくなりすぎて変倍時の諸収差の変動が大き
くなる。一方、上限を越えると、収差補正には有利とな
るが、第2レンズ群の移動量が増大するので、レンズ全
長が長くなる。
【0016】条件(c)の下限を下回ると、第3レンズ群の
負のパワーが大きくなりすぎて、これが負のパワーの大
きい第2レンズ群への影響に加算されるため、球面収差
が補正過剰となりやすい。一方、上限を越えると、第3
レンズ群のパワーは正となり、バックフォーカスを大き
くすることが困難となる。
【0017】条件(d)は、マスターレンズともいえる固
定の第4レンズ群のパワーに関するもので、下限を下回
るとレンズ全長が長くなる。一方、上限を越えると、F
ナンバーが2程度の大口径のズームレンズとして、性能
を良好に補正するのが困難となる。
【0018】条件(e)は、第2レンズ群と第3レンズ群と
の群間距離に関するものである。一般的には、焦点距離
あるいは変倍比が大きくなると前記の群間距離も大きく
なる傾向がある。したがって、本発明のズームレンズの
ように変倍比が3倍程度で、かつバックフォーカスが大
きなものとするためには、条件(e)の範囲内で群間距離
を設定する必要がある。
【0019】この条件の下限を下回る場合、バックフォ
ーカスを大きくしようとすると、負の第2レンズ群のパ
ワーを大きくしなければならなくなり、変倍時の諸収差
の変動が増大する。一方、上限を越えると、バックフォ
ーカスを大きくする上では有利となるが、レンズ全長、
前玉径の増大を招くこととなる。
【0020】さらに、本発明のズームレンズおよびその
フォーカシング方式は、以下の条件(f)、(g)および(h)
を満たしている。
【0021】(f)2.0<fB/fS<3.5 (g)0.1<logz3/logz<0.4 (h) -0.9<m2<-0.1 ただし、 fB:空気に換算したときのバックフォーカス(平行平面
板は除く)、 z3=m3L/m3S、 z=fT/fS、 ここで、m3L:第3レンズ群の長焦点側の横倍率、 m3S:第3レンズ群の短焦点側の横倍率、 m2:第2レンズ群の短焦点側から長焦点側までの横倍
率、 とする。
【0022】条件(f)は、バックフォーカスを直接規定
するもので、下限を下回ると、光束を二つ以上に分岐す
るためのプリズムを配置するためのスペースがなくな
り、目的を達成することができない。一方、上限を越え
るとズームレンズ全体が大型化してしまう。
【0023】条件(g)は、第3レンズ群の変倍能力の度合
を示すものである。
【0024】従来の4群タイプのズームレンズの場合、
第2レンズ群だけで変倍を行い、第3レンズ群は、像面の
補正のみを果たす方式のものが多い。
【0025】これに対して、本発明のズームレンズは、
小型化を達成するために、第3レンズ群にも若干の変倍
機能をもたせている。
【0026】条件(g)の下限を下回ると、ほとんど第2レ
ンズ群のみが変倍機能を果たすため、変倍に伴う諸収差
の変動が増大する。一方、上限を越えると、第3レンズ
群の変倍比が大きくなるので、第3レンズ群の構成枚数
やレンズ群の厚さの増加を招いて大型化してしまう。
【0027】条件(h)は、本発明の4群タイプのズームレ
ンズにおけるフォーカシング方式を規定する条件で、具
体的には、前玉径を小さくし、しかも最短焦点距離を短
くして近接撮影を可能にするための条件である。また、
本発明のズームレンズは第2レンズ群を移動させてフォ
ーカシングを行う方式を採用しており、近接を含めてす
べての焦点距離においてフォーカシングを可能とする上
でもこの条件が必要となる。
【0028】条件(h)の下限を下回ると、等倍(-1.0)に
近づくため、第2レンズ群を移動させてもフォーカシン
グが困難となる。一方、上限を越えると、第2レンズ群
のパワーが小さくなり、ズーミングだけではなくフォー
カシングにおいても、第2レンズ群の移動量が増大し、
前玉径、レンズ全長が増大する。
【0029】なお、パワーの小さい第1レンズ群は、ズ
ーミングおよびフォーカシングの時、固定であるほうが
機構的に簡単なものとなり好ましい。
【0030】次に、本実施例に係るズームレンズの数値
構成例1〜2を記載する。
【0031】ここで、fは焦点距離、fBはバックフォー
カス、rはレンズ各面の曲率半径、dはレンズ厚もしくは
レンズ間隔(以上、単位はmm)、FNO.はFナンバー、ω
は半画角(単位はdegree)、nは各レンズのd線の屈折
率、νは各レンズのd線のアッベ数である。
【0032】[実施例1]
【0033】図1は実施例1の短焦点側のレンズ系構成図
である。
【0034】具体的構成は表1に示す通りである。図中
の23面、24面は、ズームレンズとCCDあるいはファイン
ダー系との間に設けられるプリズムを合成、展開して示
している。また、図2、図3、図4は、それぞれ短焦点距
離側、中間焦点距離、長焦点距離側における球面収差S
A、正弦条件SC、d線、g線、C線における球面収差によっ
て示される色収差、倍率色収差、非点収差(S:サジタ
ル、M:メリディオナル)、歪曲収差を示している。
【0035】
【表1】
【0036】但し、変倍に伴ってFno.、f、fB、ω、d
4、d10、d12の値は表2の通りに変化する。
【0037】
【表2】 FNo. 2.0 2.0 2.0 f 6.20 12.00 18.00 fB 0.00 0.00 0.00 ω 26.4 13.7 9.4 d4 1.70 12.30 17.19 d10 19.87 7.25 1.33 d12 1.00 3.03 4.05 [実施例2]
【0038】図5は実施例2の短焦点側のレンズ系構成図
である。具体的構成は表3に示す通りである。また、各
収差は図6、図7、図8に示す通りである。
【0039】
【表3】 但し、変倍に伴ってFno.、f、fB、ω、d4、d10、d12の
値は表4の通りに変化する。
【0040】
【表4】 FNo. 2.0 2.0 2.0 f 6.20 12.00 18.00 fB 0.00 0.00 0.00 ω 26.4 13.7 9.4 d4 1.70 12.63 17.69 d10 20.29 7.46 1.31 d12 1.00 2.91 3.99
【0041】上記各数値構成例の条件式に対応する値を
表5に示す。なお、fBは実施例では、d22+d23/n23であ
る。
【0042】
【表5】 条件式 数値構成例1 数値構成例2 fS/f1 0.15 0.14 fS/f2 -0.67 -0.68 fS/f3 -0.26 -0.29 fS/f4 0.61 0.60 dS/fT 1.10 1.13 fB/fS 2.49 2.55 logz3/logz 0.26 0.30 m2 -0.32〜-0.71 -0.30〜-0.63
【0043】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の構成に
よれば、すべての焦点距離において、Fナンバーが2程度
と明るく、かつ3倍程度の変倍比を有し、小型のビデオ
カメラあるいは電子スチルカメラに好適な大きさで、し
かも高性能なズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の広角端でのレンズ系構成図である。
【図2】実施例1の広角端での諸収差図である。
【図3】実施例1の中間焦点距離での諸収差図である。
【図4】実施例1の望遠端での諸収差図である。
【図5】実施例2の広角端でのレンズ系構成図である。
【図6】実施例2の広角端での諸収差図である。
【図7】実施例2の中間焦点距離での諸収差図である。
【図8】実施例2の望遠端での諸収差図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−86715(JP,A) 特開 平3−259209(JP,A) 特開 昭63−49719(JP,A) 特開 昭63−237020(JP,A) 特開 平3−18809(JP,A) 特開 平5−134183(JP,A) 特開 昭61−167917(JP,A) 特開 平2−123315(JP,A) 特開 平4−342217(JP,A) (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)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、正の焦点距離を有する第
    1レンズ群と、主に変倍機能を果たす負の焦点距離を有
    する第2レンズ群と、主に像面位置を補正する負の焦点
    距離を有する第3レンズ群と、正の焦点距離を有し、つ
    ねに固定される第4レンズ群とから構成され、前記第2レ
    ンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズ
    であって、次の条件(a)〜(e)を満たし、かつ、第2レン
    ズ群の短焦点側から長焦点側までの横倍率m2が次の条件
    (h)を満たすことを特徴とするズームレンズ。 (a) 0<fS/f1<0.3 (b) -1.0<fS/f2<-0.5 (c) -0.5<fS/f3<0 (d) 0.4<fS/f4<0.9 (e) 0.8<dS/fT<1.5 (h) -0.9<m2<-0.1 ただし、 fS:短焦点側の、全系の焦点距離、 fi:第iレンズ群の焦点距離(i=1,2,3,4)、 dS:短焦点側の、第2レンズ群と第3レンズ群との群間距
    離、 fT:長焦点側の、全系の焦点距離、 とする。
  2. 【請求項2】 前記第1レンズ群は、ズーミングおよび
    フォーカシングの間に固定されていることを特徴とする
    請求項1に記載のズームレンズ
  3. 【請求項3】 次の条件(f)を満たすことを特徴とする
    請求項1に記載のズームレンズ。 (f)2.0<fB/fS<3.5 ただし、 fB:空気に換算したときのバックフォーカス(平行平面
    板は除く)、 とする。
  4. 【請求項4】 次の条件(g)を満たすことを特徴とする
    請求項1に記載のズームレンズ。 (g)0.1<logz3/logz<0.4 ただし、 z3=m3L/m3S、 z=fT/fS、 とする。 ここで、m3L:第3レンズ群の長焦点側の横倍率、 m3S:第3レンズ群の短焦点側の横倍率、 とする。
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