JPH0560973A

JPH0560973A - 全長の短い変倍レンズ

Info

Publication number: JPH0560973A
Application number: JP3221697A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Mihara; 三原伸一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1991-09-02
Publication date: 1993-03-12
Also published as: US5296969A

Abstract

(57)【要約】【目的】レンズ枚数が９枚以下で、全長が短く、前玉
径の小さい、小型軽量、低コストな高変倍比、大口径比
のハンディカムコーダーに適した変倍レンズ。【構成】正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力
を有し変倍時に光軸に沿って前後へ移動する第２レンズ
群Ｇ２、常時固定で、物体側の面の方が強い曲率で少な
くとも物体側の面が非球面からなる正レンズと、像側の
面の方が強い曲率の負メニスカスレンズの２枚からな
り、全体として正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、変倍時
及び物点の移動時の焦点調節のために光軸に沿って前後
へ移動可能で、物体側の面が非球面である正の単レンズ
のみからなる第４レンズ群Ｇ４から構成された変倍レン
ズであって、近軸配置を適切に行い、レンズ形状に工夫
をして、全長が極めて短く、収差が良好な変倍レンズと
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全長の短い変倍レンズ
に関し、特に、ハンディカムコーダー等に適した小型で
かつ高変倍比、大口径比の高性能変倍レンズに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】最近のビデオカメラの小型軽量化、低コ
スト化の進展は著しく、カムコーダー市場は大幅に活性
化し、一般ユーザーに急速に普及しつつある。ビデオカ
メラは、主に、電気回路基板、アクチュエーター（メ
カ）系、そして、光学系からなっており、従来、特に電
気系を中心に小型、低コスト化が進められてきたが、こ
こ最近になって撮像光学系の大幅な小型化が急進展して
いる。撮像光学系の小型、低コスト化は、イメージャー
の小型化技術、回転対象非球面加工技術、ＴＴＬ自動合
焦技術の進展を効果的に利用した新しいズーム（変倍）
タイプの開発によってなされつつあるのが現状である。
その新しいズームレンズの例として、特開昭６２−２４
２１３号、特開昭６２−１７８９１７号、特開昭６２−
２１５２２５号等があるが、小型、軽量化へのニーズは
際限なく、特に、全長や前玉径のさらなる小型化へのニ
ーズは高い。これら特開昭６２−２４２１３号、特開昭
６２−１７８９１７号、特開昭６２−２１５２２５号の
ようにリアフォーカス方式やコンペンセーター群を絞り
よりも後ろの群に配置する方式が用いられているが、こ
の方式は、全長を短くしたり、前玉径を小さくするのに
驚くべき潜在能力を秘めている。特に、特開昭６２−１
７８９１７号は、前記結像系に非球面を用いて構成枚数
を大幅に削減し、しかも、収差補正も充分に行えること
を示している。しかし、この小型化への能力が殆ど引き
出されておらず、全長も前玉径も古典的レンズ構成と大
差ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、特開昭６２
−１７８９１７号のものは、正の屈折力を有する第１
群、負の屈折力を有する第２群からなる変倍系と、非球
面を有する正の単レンズのみからなり常時固定の第３
群、少なくとも１枚の負レンズを有し全体として２枚な
いし３枚のレンズよりなり、変倍時及び被写体距離変化
等による焦点位置調節のために可動の第４群からなる結
像系とから構成されるものである。このように、コンペ
ンセータを兼ねたリアフォーカスや非球面を採用するこ
とにより、構成枚数を１０枚以下に減らせ、それによっ
て余分なスペースを減らせるので、大幅に前玉径を小さ
くでき、かつ、全長も短くすることが可能となった。と
ころが、リアフォーカスにして第１群のパワーを強くし
やすくなったはずなのに、それがたいしてなされるじま
いで、第２群のパワーも緩いままとなっている。また、
第３群が単玉になったことが災いして、ここで充分に光
束を収斂させてほぼアフォーカルにして射出させること
ができず、第４群の焦点距離も長くせざるを得ず、バッ
クフォーカスを短くできないままとなっており、全長、
前玉径等が充分小型化されていない。

【０００４】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、正の屈折力を有する第１群と負の屈折
力を有する第２群とよりなる変倍系と、正の屈折力を有
し常時固定の第３群と正の屈折力を有し変倍時及び焦点
位置調節のために可動の第４群とよりなる結像系とから
構成された変倍レンズの各群の適切な近軸配置の設定、
その近軸配置を機械的に実現できるよう、第３群、第４
群のレンズ構成を工夫することにより、レンズ構成枚数
が９枚以下で、全長が極めて短く、前玉径の小さい、小
型軽量、また、低コストな大口径比、高変倍比の変倍レ
ンズを提供することである。さらには、その近軸配置を
保った状態で、収差を良好に補正した、結像特性の極め
て良好な変倍レンズを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の全長の短い変倍レンズは、物体側から順に、正の屈
折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有し変倍時に
光軸に沿って前後へ移動する第２レンズ群、常時固定
で、物体側から順に、物体側の面の方が強い曲率で少な
くとも物体側の面が非球面からなる正レンズと、像側の
面の方が強い曲率の負メニスカスレンズの２枚からな
り、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群、変倍
時及び物点の移動時の焦点調節のために光軸に沿って前
後へ移動可能で、物体側の面が非球面である正の単レン
ズのみからなる第４レンズ群から構成された変倍レンズ
において、前記第３レンズ群、第４レンズ群について、
以下の条件を満足することを特徴とするものである。（１）０．４＜ｆ_34S／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．８（２）０．２８＜β_4T＜０．５６（３）０．４＜ｒ₃₁／｛（ｎ₃₁−１）（ｆ_Wｆ_T）^1/2｝＜０．８（４）０．２５＜ｒ₃₄／｛（ｎ₃₄−１）（ｆ_Wｆ_T）^1/2｝＜０．６（５）０．２＜Ｄ_III／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．４（６）０．３＜Ｄ_34T／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．６ただし、ｆ_W、ｆ_Tはそれぞれ広角端、望遠端の全系の
焦点距離、ｆ_34Sは全系の焦点距離が（ｆ_Wｆ_T）^1/2
で無限遠物点合焦時の第３レンズ群、第４レンズ群の合
成焦点距離、β_4Tは望遠端で無限遠物点合焦時の第４レ
ンズ群の倍率、ｒ₃₁、ｒ₃₄はそれぞれ第３レンズ群の最
も物体側、最も像側の面の曲率半径、ｎ₃₁、ｎ₃₄はそれ
ぞれ第３レンズ群の最も物体側、最も像側のレンズの屈
折率、Ｄ_IIIは第３レンズ群の最も物体側、最も像側の
面頂間の距離、Ｄ_34Tは望遠端で無限遠物点合焦時の第
３レンズ群、第４レンズ群の光軸上の空気間隔、であ
る。

【０００６】この場合、第１レンズ群、第２レンズ群が
以下の条件を満足することが望ましい。（７）０．２５＜｜ｆ_II｜／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．５（８）０．２５＜｜β_IIS｜ｆ_W／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．５（９）０．３＜Ｄ_I／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．６（１０）０．２５＜Ｄ_II／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．５ただし、ｆ_IIは第２レンズ群の焦点距離、β_IISは全系
の焦点距離が（ｆ_Wｆ_T）^1/2で無限遠物点合焦時の第
２レンズ群の倍率、Ｄ_Iは第１レンズ群の最も物体側、
最も像側の面頂間の距離、Ｄ_IIは第２レンズ群の最も物
体側、最も像側の面頂間の距離、である。

【０００７】

【作用】次に、上記構成を採用した理由と作用について
説明する。本発明の全長の短い変倍レンズでは、前記目
的を達成するために、物体側から順に、正の屈折力を有
する第１レンズ群、負の屈折力を有し変倍時に光軸に沿
って前後へ移動する第２レンズ群、常時固定で、物体側
から順に、物体側の面の方が強い曲率で少なくとも物体
側の面が非球面からなる正レンズと、像側の面の方が強
い曲率の負メニスカスレンズの２枚からなり、全体とし
て正の屈折力を有する第３レンズ群、変倍時及び物点の
移動時の焦点調節のために光軸に沿って前後へ移動可能
で、物体側の面が非球面である正の単レンズのみからな
る第４レンズ群から構成された変倍レンズ系を採用して
いる。この方式は、いわゆるリアフォーカス（第４レン
ズ群によるフォーカス）を前提として全長を短くするの
に実に好適なものであるが、その理由を以下に説明す
る。

【０００８】リアフォーカス方式を採用する場合、フォ
ーカシング時の収差変動を実用上問題とならないレベル
まで小さくするために、第３レンズ群からの射出光束を
略アフォーカルとするのがよい。一方、第４レンズ群の
焦点距離が短い程全体のバックフォーカス長は短くな
り、全長を短くすることができることになる。ここで、
第１レンズ群から第３レンズ群により形成されるアフォ
ーカル部の倍率をβ_A、第４レンズ群の焦点距離をｆ_IV
とすると、全系の焦点距離はβ_Aｆ_IVとなるが、ｆ_IVを
小さくするにはβ_Aを大きくすればよいことが判る。一
方、β_Aは、第１レンズ群の焦点距離をｆ_I、第２レン
ズ群の倍率をβ_II、第３レンズ群の焦点距離をｆ_IIIと
したとき、 β_A＝ｆ_Iβ_II／ｆ_III となる。ところで、ｆ_Iとβ_IIは、変倍部（第１レンズ
群、第２レンズ群）の長さやレンズ径の関係上、あまり
大きな値とすることは困難なため、β_Aを大きくするの
にｆ_IIIの値を小さくすることを考える。ｆ_IIIを小さ
くすると、第３レンズ群の主点が前記変倍部による像点
に近づくことになるため、第２レンズ群と第３レンズ群
の機械的干渉が発生しやすくなる。そこで、第３レンズ
群の主点が第２レンズ群側に位置するように第３レンズ
群を構成すればよい。つまり、物体側（第２レンズ群
側）から順に、物体側の面が強い曲率の正レンズと像側
の面が強い曲率の負レンズの２枚（全長を短くするため
に、スペース上２枚とした。）で構成する。そして、強
いパワーとなる正レンズの物体側の面をレンズ周辺部へ
行くに従って曲率が単調に減少するような非球面にて構
成することで、特に球面収差の発生を抑制することがで
きる。第４レンズ群も、前記の通りパワーが強くなり、
特に軸外光線高が高いので、コマ収差発生を抑制するた
めに、物体側の面をレンズ周辺部へ行くに従って曲率が
単調に減少するような非球面にて構成した正の単レンズ
としている。

【０００９】なお、前記アフォーカル部のアフォーカル
性は厳密でなくてもよく、フォーカシング時の収差変動
が許容できる範囲内でやや収れん光束とした方が、より
バックフォーカスを短くでき、レンズ系全長を短くする
ことができるので、ｆ_IIIのみを規定するのではなく、
第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離と、第４レ
ンズ群の倍率を条件（１）、（２）のように規定するこ
とが望ましい。

【００１０】（１）０．４＜ｆ_34S／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．８（２）０．２８＜β_4T＜０．５６ここで、条件（１）の下限を越えると、第２レンズ群と
第３レンズ群の機械的干渉が発生しやすく、好ましくな
く、その上限を越えると、全長が短くならず、本発明の
目的を達成し得ない。条件（２）の下限を越えると、バ
ックフォーカスを短くする上で有利ではなくなり、その
上限を越えると、第４レンズ群の焦点調節能力が低くな
り、多くの移動量のためにスペースを要し、小型化に反
すると同時に、変倍時、フォーカシング時の収差変動が
大きくなる。以上の理由で、条件（１）、（２）の上下
限を設定した。

【００１１】また、上記機能的干渉については、以下の
条件（３）〜（５）を満たすことで、発生し難くするこ
とができる。（３）０．４＜ｒ₃₁／｛（ｎ₃₁−１）（ｆ_Wｆ_T）^1/2｝＜０．８（４）０．２５＜ｒ₃₄／｛（ｎ₃₄−１）（ｆ_Wｆ_T）^1/2｝＜０．６（５）０．２＜Ｄ_III／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．４ここで、条件（３）、（４）の下限を越えると、第３レ
ンズ群の主点のみがより一層第２レンズ群に近づき、第
３レンズ群の焦点距離を短くしても、第２レンズ群との
機械的干渉は発生し難いが、非球面を導入しても球面収
差の補正に限界が生じる。一方、それらの上限値を越え
ると、前記機能的干渉が発生しやすくなり、第３レンズ
群の焦点距離を長くせざるを得ない。ところで、第３レ
ンズ群の最も物体側の収れん面と最も像側の発散面の間
隔は大きい方が、ｒ₃₁、ｒ₃₄を小さくせずに第３レンズ
群の主点を第２レンズ群に近づけやすいので、好ましい
が、この間隔があまり大きいと、逆に、リレー部（第３
レンズ群と第４レンズ群の合成系）の全長が長くなり、
かえって本発明の目的にそぐわなくなる。条件（５）は
そのことを規定した条件である。

【００１２】さらに、リレー部の全長を短くするには、
第３レンズ群と第４レンズ群間の空気間隔を極力短くす
るのがよい。この空気間隔は、変倍や物点移動に伴う焦
点調節のために、第４レンズ群が動くスペースとして用
いられるものである。これを極力短くするには、第４レ
ンズ群の移動量を小さくするように各群のパワー配置を
するのが理想であるが、現実には、後述の変倍部の第２
レンズ群の倍率を多少大きい側に設定したりする関係
上、移動量は多少大きくなる。そこで、条件（６）を設
定する。

【００１３】（６）０．３＜Ｄ_34T／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．６条件（６）の上限を越えると、全長が長くなりやすく、
その下限を越えると、第２レンズ群のパワーを強くする
必要が出てくる。

【００１４】次に、第１レンズ群、第２レンズ群にて形
成される変倍部を短くすることを考える。これは、第１
レンズ群の径を小さくすることにも効果がある。変倍部
の全長は、第１レンズ群の総厚、第２レンズ群の総厚、
そして、第２レンズ群の移動スペースにより決まる。ま
ず、第２レンズ群の移動スペースを少なくすることを考
える。その方法として、（ｉ）第２レンズ群の焦点距離
を短くする、（ii）第２レンズ群の倍率を大きくする、
ことがあげられる。効果としては、（ii）の方が大き
い。しかし、（ii）を実現するには、第１レンズ群のパ
ワーを強くしなくてはならないこと、第２レンズ群が等
倍を越えると第３レンズ群が減倍し始め、増倍効果を打
ち消すこと、第４レンズ群の軌跡が望遠側で急峻となる
ため第４レンズ群の移動スペースをフォーカシングも含
めて多く要するようになることの理由により、第２レン
ズ群の倍率をあまり高くすることもできない。したがっ
て、両者をバランスよく実施していくのがよい。そのた
め、条件（７）、（８）を満たすようにするのが望まし
い。

【００１５】（７）０．２５＜｜ｆ_II｜／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．５（８）０．２５＜｜β_IIS｜ｆ_W／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．５次に、第１レンズ群、第２レンズ群の総厚について考え
る。当然のことながら、これらを共に薄くするのがよ
い。ところで、これらを薄くすると、単純に全長が縮ま
るばかりではなく、第２レンズ群の移動スペースを少な
くした分と合わせて、入射瞳位置を浅くすることがで
き、前玉径の縮小化に寄与できる。そして、径が小さく
なった分、第１レンズ群のパワーを増大させたり又は薄
くすることも可能となる。以上のことから、条件
（９）、（１０）を満たすのが望ましい。

【００１６】（９）０．３＜Ｄ_I／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．６（１０）０．２５＜Ｄ_II／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．５以上の条件（７）の下限値を越えると、変倍による収差
変動が大きくなりやすく、その上限を越えると、第２レ
ンズ群の移動量が大きくなりやすいか、又は、第４レン
ズ群の移動スペースを多く要するようになり、好ましく
ない。条件（８）については、その下限値を越えると、
移動量の割に変倍効果が少なく、その上限を越えると、
第４レンズ群の移動スペースを多く要したり、第１レン
ズ群のパワーが強くなりすぎ、望遠端の収差が悪化しや
すい。条件（９）、（１０）については、それらの下限
値を越えると、正レンズの縁肉の確保が難しいか又はパ
ワーを弱めて全長を長くしてしまうことになり、それら
の上限値を越えると、変倍部の全長が長くなりやすいば
かりでなく、第１レンズ群の径をも大きなってしまう。

【００１７】以上より、本発明の目的であるところの高
レベルの収差補正を行いつつも、全長を極めて短くする
ことが可能となる。これよりもさらに良好な収差補正を
行うとすれば、以下の条件を満足させるようにするとよ
い。

【００１８】（１１）−１．３＜ＳＦ₃₁＜−０．５（１２）−１．２＜ＳＦ₄₁＜−０．４（１３）０．０６＜｜Δｘ₃｜Ｆ_NO ³／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．２２（１４）０．００６＜｜Δｘ₄｜Ｆ_NO ²／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．０２５条件（１１）、（１２）は、それぞれ第３レンズ群の正
レンズ、第４レンズ群の正レンズのシェープファクター
ＳＦ₃₁、ＳＦ₄₁（正レンズの物体側の面の近軸曲率半径
をｒ_F、像側の面の近軸曲率半径をｒ_Rとするとき、
（ｒ_F＋ｒ_R）／（ｒ_F−ｒ_R）で定義される。）を規
定したものである。（１１）の上限値を越えると、前記
条件（３）を満足し難くなり、その下限を越えると、球
面収差やコマ収差の補正に限界がある。（１２）の上限
値を越えると、第３レンズ群の負レンズを射出した光束
の高次収差を補正するのに限界が生じ、その下限値を越
えると、樽型歪曲収差が発生しやすくなり、好ましくな
い。

【００１９】条件（１３）、（１４）は、第３レンズ
群、第４レンズ群の非球面の基準球面からの偏倚量Δｘ
₃、Δｘ₄を規定したものである（ここで、Ｆ_NOは広角
端の開放Ｆナンバーである。）。第３レンズ群の最も物
体側の面については、球面収差の補正に寄与する。この
面は絞りに近く設定しやすく、球面収差に関しては、あ
る１つの状態物点では、たとえ条件（３）、（４）の下
限を越えても、補正はできる。しかし、その他の収差、
例えばコマ収差への影響が無視できなくなる。また、第
４レンズ群の物体側の非球面については、球面収差以外
の収差への影響が大きくなり、特にコマ収差の補正に有
効で、そこで影響を受けた球面収差を第３レンズ群の非
球面で補正するようになるが、第３レンズ群ほどに偏倚
量を大きくすることはできない。（１３）、（１４）共
上限値を越えると、補正を目的とした収差以外への副作
用が出やすく、下限値にも満たない場合は、補正が十分
に行われないことになる。

【００２０】その他、第４レンズ群に関連した条件とし
て、（１５）０．０７＜Ｄ_IV／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．２を加えておいた方がよい。ここで、Ｄ_IVは、第４レンズ
群の最も物体側、最も像側の面頂間の距離である。条件
（５）（６）と同様、その上限値を越えると、全長が長
くなり、下限値を越えると、正レンズの縁肉を確保する
ためにパワーを緩めねばならず、条件（２）の上限をこ
えやすくなる。

【００２１】最後に、変倍時の収差変動に関与する変倍
部の詳細な規定を行う。第１レンズ群は、物体側から順
に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと２枚の
正レンズの合計３枚、第２レンズ群は、物体側から順
に、像側が強い凹面の負レンズと、両凹レンズと物体側
が強い凸面の正レンズとの接合レンズの２群３枚より構
成することを前提として、以下の条件を満足するように
するとよい。

【００２２】（１６）０．７＜ｆ₁₃／ｆ₁₂＜１．６（１７）−０．０１＜（ｆ_Wｆ_T）／（ｒ₃ｒ₅）＜０．０１（１８）１．４５＜ｎ₅＜ｎ₆−０．２５（１９）１．６５＜ｎ_４条件（１６）は、第１レンズ群の物体側の正レンズの焦
点距離（ｆ_１２）と像側の正レンズの焦点距離（ｆ₁₃）
の比率を規定したものである。その上限を越えると、前
玉径を小さくするには限界があり、下限を越えると、広
角端における樽型歪曲収差や望遠端における球面収差や
コマ収差の補正レベルに限界がある。

【００２３】条件（１７）は、第１レンズ群の上記２つ
の正レンズのそれぞれ像側の面の曲率半径ｒ₃、ｒ₅の
積を規定したものである。第１レンズ群の径を小さくす
ることも、全長を短くすることと並んで重要で、これに
は変倍部の全長を短くするのが最も効果的であることは
先に述べたが、さらにレンズ形状により入射瞳を浅くす
ることによりある程度達成できる。このために、条件
（１６）と並んで、条件（１７）も比較的有効である。
その上限値を越えると、入射瞳を近づけて前玉径を小さ
くするにも限界がある。一方、その下限値を越えると、
第４レンズ群の非球面の効果を越えてメリジオナル像面
が負側へ倒れやすくなる。

【００２４】条件（１８）は、第２レンズ群の接合レン
ズの屈折率ｎ₅、ｎ₆の差を規定したものである。全長
を短くし、かつ、変倍比を大きくすると、変倍時の収差
変動（特に、球面収差、コマ収差、非点収差）が著しく
大きくなる傾向にある。高変倍比のズームレンズの全長
を極力短くしつつ、収差を良好に補正するには、第２レ
ンズ群の接合レンズの屈折率差をある程度以上大きくし
ないと、限界がある。しかも、低い方の媒質の屈折率
も、ある程度以上高くする必要がある。条件（１８）の
右側の不等号が逆転した場合や下限値を越えた場合、変
倍時の収差変動の補正が難しくなる。

【００２５】条件（１９）は、第２レンズ群の物体側の
単独の負レンズの屈折率ｎ₄を規定したものである。条
件（１８）で負レンズの屈折率ｎ₅を低くせざるを得な
い関係上、ｎ₄はある程度以上高くしないと、第２レン
ズ群のパワーが弱くなったり、又は、ペッツバール和が
負の値になりやすいので、その下限値を越えない方がよ
い。ちなみに、本発明による変倍レンズは、第３、４レ
ンズ群（リレー系）の焦点距離が短いので、第２レンズ
群のパワーを強くして全長を極めて短くしても、ペッツ
バール和を正の適度な値に保ちやすいメリットを有する
ことを付記しておく。

【００２６】

【実施例】次に、本発明のズームレンズの実施例１〜４
について説明する。各実施例のレンズデータは後に示す
が、実施例１の広角端（Ｗ）、標準状態（Ｓ）、望遠端
（Ｔ）におけるレンズ断面を図１に示す。なお、実施例
２〜４のレンズ断面及び各レンズ群の移動軌跡は実施例
１のそれと同様であるので省略する。

【００２７】何れの実施例においても、第１レンズ群Ｇ
１は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニス
カスレンズと正メニスカスレンズとの接合レンズと、物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの合計３枚から
なり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと物体
側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズの
２群３枚よりなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面の
方が強い曲率の両凸正レンズと物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズの２枚からなり、第４レンズ群Ｇ４
は、両凸正レンズ１枚からなる。非球面については、実
施例１〜３が、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の面、第
４レンズ群Ｇ４の最も物体側の面２面に用いており、実
施例４においては、これらの面に加えて、第３レンズ群
Ｇ３の第２面にも用いている。また、各実施例の第１８
面から第２２面は、フィルター等の光学部材を示す。

【００２８】なお、以下において、記号は、上記の外、
ｆは全系の焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、ωは半画角、
ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は
各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の
屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数であり、ま
た、非球面形状は、光軸方向をｘ、光軸に直交する方向
をｙとした時、次の式で表される。ｘ=(ｙ²/ｒ）／［1+｛1-Ｐ( ｙ²/ｒ²)｝^1/2］＋A₄ｙ⁴＋A₆ｙ⁶ ＋A₈ｙ⁸ ＋ A₁₀ｙ¹⁰ ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｐは円錐係数、A₄、A₆、
A₈、A₁₀は非球面係数である。

【００２９】実施例１ｆ＝ 6.700〜18.383〜50.440 Ｆ_NO＝ 1.85 〜 2.01 〜 2.37 ω ＝25.2 〜 9.7 〜 3.6° ｒ₁= 30.2665 ｄ₁= 1.0000 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78 ｒ₂= 19.5937 ｄ₂= 4.5000 ｎ_d2 =1.56873 ν_d2 =63.16 ｒ₃= 317.1048 ｄ₃= 0.1500 ｒ₄= 23.8224 ｄ₄= 3.1000 ｎ_d3 =1.60311 ν_d3 =60.70 ｒ₅= 121.3385 ｄ₅=(可変) ｒ₆= 120.1756 ｄ₆= 0.7000 ｎ_d4 =1.77250 ν_d4 =49.66 ｒ₇= 7.4564 ｄ₇= 2.8500 ｒ₈= -10.1802 ｄ₈= 0.7000 ｎ_d5 =1.48749 ν_d5 =70.20 ｒ₉= 11.6269 ｄ₉= 2.0500 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₀= 88.1637 ｄ₁₀=(可変) ｒ₁₁= ∞ (絞り) ｄ₁₁= 1.4000 ｒ₁₂= 6.6636(非球面) ｄ₁₂= 3.8641 ｎ_d7 =1.67790 ν_d7 =55.33 ｒ₁₃= -67.8638 ｄ₁₃= 0.1500 ｒ₁₄= 17.4669 ｄ₁₄= 0.7000 ｎ_d8 =1.84666 ν_d8 =23.78 ｒ₁₅= 5.9830 ｄ₁₅=(可変) ｒ₁₆= 11.1477(非球面) ｄ₁₆= 2.3500 ｎ_d9 =1.58913 ν_d9 =61.18 ｒ₁₇= -35.3228 ｄ₁₇=(可変) ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 1.6000 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.15 ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 4.4000 ｎ_d11=1.54771 ν_d11=62.83 ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.5000 ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.6000 ｎ_d12=1.48749 ν_d12=70.20 ｒ₂₂= ∞ ズーム間隔非球面係数第１２面Ｐ = 0.8893 A₄ =-0.26729×10^-3 A₆ =-0.66210×10^-5 A₈ = 0.12935×10^-6 A₁₀=-0.44519×10^-8 第１６面Ｐ = 0.9177 A₄ =-0.14136×10^-3 A₆ = 0.13485×10^-6 A₈ =-0.36494×10^-6 A₁₀= 0.14651×10^-7 。

【００３０】実施例２ｆ＝ 6.700〜18.383〜50.440 Ｆ_NO＝ 1.85 〜 2.04 〜 2.52 ω ＝25.2 〜 9.7 〜 3.6° ｒ₁= 31.4900 ｄ₁= 1.0000 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78 ｒ₂= 19.7362 ｄ₂= 4.4000 ｎ_d2 =1.56873 ν_d2 =63.16 ｒ₃= 4430.2180 ｄ₃= 0.1500 ｒ₄= 22.7257 ｄ₄= 3.0000 ｎ_d3 =1.60311 ν_d3 =60.70 ｒ₅= 116.7742 ｄ₅=(可変) ｒ₆= 115.6858 ｄ₆= 0.7000 ｎ_d4 =1.77250 ν_d4 =49.66 ｒ₇= 7.0383 ｄ₇= 2.7500 ｒ₈= -9.5163 ｄ₈= 0.7000 ｎ_d5 =1.48749 ν_d5 =70.20 ｒ₉= 10.6247 ｄ₉= 1.9500 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₀= 68.0601 ｄ₁₀=(可変) ｒ₁₁= ∞ (絞り) ｄ₁₁= 1.3000 ｒ₁₂= 6.4442(非球面) ｄ₁₂= 5.0467 ｎ_d7 =1.58913 ν_d7 =61.18 ｒ₁₃= -33.9443 ｄ₁₃= 0.1500 ｒ₁₄= 13.6111 ｄ₁₄= 0.7000 ｎ_d8 =1.84666 ν_d8 =23.78 ｒ₁₅= 5.6389 ｄ₁₅=(可変) ｒ₁₆= 9.1983(非球面) ｄ₁₆= 2.6000 ｎ_d9 =1.58913 ν_d9 =61.18 ｒ₁₇= -109.4641 ｄ₁₇=(可変) ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 1.6000 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.15 ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 4.4000 ｎ_d11=1.54771 ν_d11=62.83 ｒ
₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.5000 ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.6000 ｎ_d12=1.48749 ν_d12=70.20 ｒ₂₂= ∞ ズーム間隔非球面係数第１２面Ｐ = 0.8054 A₄ =-0.32421×10^-3 A₆ =-0.42221×10^-5 A₈ =-0.33795×10^-8 A₁₀=-0.21200×10^-8 第１６面Ｐ = 0.9824 A₄ =-0.12306×10^-3 A₆ =-0.25845×10^-5 A₈ =-0.75632×10^-7 A₁₀= 0.52398×10^-8 。

【００３１】実施例３ｆ＝ 6.700〜18.383〜50.440 Ｆ_NO＝ 1.85 〜 2.02 〜 2.45 ω ＝25.2 〜 9.7 〜 3.6° ｒ₁= 32.2978 ｄ₁= 1.0000 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78 ｒ₂= 20.3810 ｄ₂= 4.3000 ｎ_d2 =1.56873 ν_d2 =63.16 ｒ₃= 803.6060 ｄ₃= 0.1500 ｒ₄= 23.6306 ｄ₄= 3.0000 ｎ_d3 =1.60311 ν_d3 =60.70 ｒ₅= 123.4602 ｄ₅=(可変) ｒ₆= 122.5055 ｄ₆= 0.7000 ｎ_d4 =1.77250 ν_d4 =49.66 r₇= 7.4413 ｄ₇= 2.8000 ｒ₈= -9.9914 ｄ₈= 0.7000 ｎ_d5 =1.48749 ν_d5 =70.20 ｒ₉= 11.3732 ｄ₉= 1.9500 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₀= 81.6603 ｄ₁₀=(可変) ｒ₁₁= ∞ (絞り) ｄ₁₁= 1.3000 ｒ₁₂= 6.3227(非球面) ｄ₁₂= 4.3050 ｎ_d7 =1.58913 ν_d7 =61.18 ｒ₁₃= -46.2743 ｄ₁₃= 0.1500 ｒ₁₄= 12.9763 ｄ₁₄= 0.7000 ｎ_d8 =1.84666 ν_d8 =23.78 ｒ₁₅= 5.6762 ｄ₁₅=(可変) ｒ₁₆= 10.1815(非球面) ｄ₁₆= 2.4000 ｎ_d9 =1.58913 ν_d9 =61.18 ｒ₁₇= -65.9537 ｄ₁₇=(可変) ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 1.6000 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.15 ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 4.4000 ｎ_d11=1.54771 ν_d11=62.83 ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.5000 ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.6000 ｎ_d12=1.48749 ν_d12=70.20 ｒ₂₂= ∞ ズーム間隔非球面係数第１２面Ｐ = 0.7816 A₄ =-0.29162×10^-3 A₆ =-0.57161×10^-5 A₈ = 0.86256×10^-7 A₁₀=-0.37600×10^-8 第１６面Ｐ = 0.9794 A₄ =-0.12176×10^-3 A₆ =-0.16451×10^-5 A₈ =-0.17066×10^-6 。

【００３２】A₁₀= 0.89866×10^-8 実施例４ｆ＝ 6.180〜16.963〜46.559 Ｆ_NO＝ 1.85 〜 2.00 〜 2.05 ω ＝27.0 〜10.5 〜 3.9° ｒ₁= 29.9320 ｄ₁= 0.9000 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78 ｒ₂= 19.6563 ｄ₂= 5.3000 ｎ_d2 =1.56873 ν_d2 =63.16 ｒ₃= 635.8758 ｄ₃= 0.1500 ｒ₄= 24.3164 ｄ₄= 3.1000 ｎ_d3 =1.60311 ν_d3 =60.70 ｒ₅= 104.0707 ｄ₅=(可変) ｒ₆= 103.3221 ｄ₆= 0.7000 ｎ_d4 =1.77250 ν_d4 =49.66 ｒ₇= 7.2598 ｄ₇= 3.3000 ｒ₈= -10.2495 ｄ₈= 0.7000 ｎ_d5 =1.48749 ν_d5 =70.20 ｒ₉= 10.7539 ｄ₉= 2.0500 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₀= 61.4257 ｄ₁₀=(可変) ｒ₁₁= ∞ (絞り) ｄ₁₁= 1.4000 ｒ₁₂= 6.5887(非球面) ｄ₁₂= 4.0950 ｎ_d7 =1.67790 ν_d7 =55.33 r₁₃= -40.0436(非球面) ｄ₁₃= 0.1500 ｒ₁₄= 18.0443 ｄ₁₄= 0.7000 ｎ_d8 =1.84666 ν_d8 =23.78 ｒ₁₅= 5.7498 ｄ₁₅=(可変) ｒ₁₆= 9.7581(非球面) ｄ₁₆= 2.4500 ｎ_d9 =1.58913 ν_d9 =61.18 ｒ₁₇= -42.3847 ｄ₁₇=(可変) ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 1.6000 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.15 ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 4.4000 ｎ_d11=1.54771 ν_d11=62.83 ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.5000 ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.6000 ｎ_d12=1.48749 ν_d12=70.20 ｒ₂₂= ∞ ズーム間隔非球面係数第１２面Ｐ = 0.8364 A₄ =-0.25362×10^-3 A₆ =-0.79950×10^-5 A₈ =-0.17761×10^-7 A₁₀=-0.52061×10^-8 第１３面Ｐ =-41.7430 A₄ = 0.24136×10^-5 A₆ =-0.10381×10^-4 A₈ = 0.11206×10^-6 A₁₀=-0.28840×10^-8 第１６面Ｐ = 0.7668 A₄ =-0.14710×10^-3 A₆ = 0.58796×10^-5 A₈ =-0.11041×10^-5 A₁₀= 0.36142×10^-7 。

【００３３】以上の実施例１〜４の広角端（Ｗ）、標準
状態（Ｓ）、望遠端（Ｔ）における球面収差、非点収
差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（メリジオナル）
をそれぞれ図２〜図５の収差図に示す。

【００３４】また、各実施例の前記した条件（１）〜
（１７）の値及びｎ₅、ｎ₆、ｎ₄を次の表に示す。なお、以上の表において、条件（１３）の｜ｘ₃｜は、
絞り開放、広角端、無限遠物点のマージナル光線の切る
高さでの第３レンズ群の最も物体側の非球面の偏倚量で
あり、条件（１４）の｜ｘ₄｜は、最大像高×（４／
３）での第４レンズ群の非球面偏倚量である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する
第２レンズ群とよりなる変倍系と、正の屈折力を有し常
時固定の第３レンズ群と正の屈折力を有し変倍及び焦点
位置調節のために可動の第４群とよりなる結像系とから
構成された変倍レンズの結像系の一部に非球面を導入
し、各群の近軸配置を適切に行い、さらには、レンズ形
状にも工夫をすることにより、全長が極めて短く、か
つ、収差が良好なハンディカムコーダー等に適した変倍
レンズを得ることができる。

【００３６】また、本発明による変倍レンズは、構成枚
数も９枚と少なく、Ｆナンバーも広角端で１．８と明る
く、変倍比も８程度と高いながらも、広角端画角を５０
〜５４°とした時の全長が、光学式ローパスフィルター
挿入時において９ｆ_w（画角５０°の時）〜９．８ｆ_w
（画角５４°の時）と極めて短く、かつ、４００ＴＶ走
査線で絞り開放でも高いレスポンスを得ることができる
高性能なズームレンズである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の広角端（Ｗ）、標準状態（Ｓ）、望
遠端（Ｔ）におけるレンズ断面図である。

【図２】実施例１の広角端（Ｗ）、標準状態（Ｓ）、望
遠端（Ｔ）における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍
率色収差、コマ収差（メリジオナル）を示す収差図であ
る。

【図３】実施例２の図２と同様な収差図である。

【図４】実施例３の図２と同様な収差図である。

【図５】実施例４の図２と同様な収差図である。

【符号の説明】

Ｇ１…第１群Ｇ２…第２群Ｇ３…第３群Ｇ４…第４群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、正の屈折力を有する第
１レンズ群、負の屈折力を有し変倍時に光軸に沿って前
後へ移動する第２レンズ群、常時固定で、物体側から順
に、物体側の面の方が強い曲率で少なくとも物体側の面
が非球面からなる正レンズと、像側の面の方が強い曲率
の負メニスカスレンズの２枚からなり、全体として正の
屈折力を有する第３レンズ群、変倍時及び物点の移動時
の焦点調節のために光軸に沿って前後へ移動可能で、物
体側の面が非球面である正の単レンズのみからなる第４
レンズ群から構成された変倍レンズにおいて、前記第３
レンズ群、第４レンズ群について、以下の条件を満足す
ることを特徴とする全長の短い変倍レンズ：（１）０．４＜ｆ_34S／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．８（２）０．２８＜β_4T＜０．５６（３）０．４＜ｒ₃₁／｛（ｎ₃₁−１）（ｆ_Wｆ_T）^1/2｝＜０．８（４）０．２５＜ｒ₃₄／｛（ｎ₃₄−１）（ｆ_Wｆ_T）^1/2｝＜０．６（５）０．２＜Ｄ_III／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．４（６）０．３＜Ｄ_34T／（ｆ_Wｆ_T）^1/2＜０．６ただし、ｆ_W、ｆ_Tはそれぞれ広角端、望遠端の全系の
焦点距離、ｆ_34Sは全系の焦点距離が（ｆ_Wｆ_T）^1/2で無限遠物
点合焦時の第３レンズ群、第４レンズ群の合成焦点距
離、 β_4Tは望遠端で無限遠物点合焦時の第４レンズ群の倍
率、ｒ₃₁、ｒ₃₄はそれぞれ第３レンズ群の最も物体側、最も
像側の面の曲率半径、ｎ₃₁、ｎ₃₄はそれぞれ第３レンズ群の最も物体側、最も
像側のレンズの屈折率、Ｄ_IIIは第３レンズ群の最も物体側、最も像側の面頂間
の距離、Ｄ_34Tは望遠端で無限遠物点合焦時の第３レンズ群、第
４レンズ群の光軸上の空気間隔、である。