JPH01178913A - 非球面ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラ用ズームレンズに関し特に非球面
の活用によりレンズ枚数の削減と大口径比化を図り、小
型・軽量化を実現する高性能非球面ズームレンズに関す
るものである。

従来の技術 最近のビデオカメラは操作性、機動性が重視されており
、その要求に答えて盪像デバイスも１．２７ｍ（１／２
インチ）の小型が主流になりつつある。また、それにと
もない大口径比・高倍率・小型軽量・高性能ズームレン
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、構成枚数の削減をはかった
ズームレンズの実現が強くせまられている。従来のズー
ムレンズはＦナンバーが１．４、ズーム比が６程度であ
り、変倍部を構成する各群はフォーカシング部が３枚、
バリエータ一部が３枚、コンペンセータ部が１枚、リレ
ーレンズ系が６〜８枚の構成のものが多い、ビデオカメ
ラ用ズームレンズの場合は、カラーシェーディング防止
のため射出瞳位置が像面より一定距離以上必要であるこ
と、水晶板等が逼像面の前におかれるのでバックフォー
カスの長いレンズ系が必要という制約があり、高性能ズ
ームレンズの実現には、６〜８枚という多数の球面レン
ズからなるリレーレンズ系が不可欠であった。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、球面形状レンズ材
質、球面レンズの配置等の最適設計をしても限界があ−
リ、口径比、ズーム比、結像性能を維持しつつ構成枚数
の削減を実現することは困難であった。

本発明は非球面形状を活用し、１）枚と従来にない少な
い構成枚数で、しかもＦナンバーが１．２と非常に明る
（しながらも、ズーム比が６倍のコンパクトで、かつ安
価な高性能のビデオカメラ用ズームレンズを提供するも
のである。

また、従来の非球面レンズは、必要な形状精度が得にく
く、また、精度の良いものは非常に高価であり、低価格
が望まれるビデオカメラ用ズームレンズに適用すること
は困難であった。

問題点を解決するための手段 本発明の非球面ズームレンズの構成は物体側より順に、
正の屈折力を有するフォーカシング部としての第１群と
、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより倍率を
変えるバリエータ一部としての第２群と、バリエータ一
部の移動によって変動する像面を基準面から一定の位置
に保つコンペンセータ一部としての第３群と、上記第１
．第２゜第３群が形成する変倍系に接続するリレーレン
ズ系とからなり、上記リレーレンズ系は正の屈折力の非
球面接合レンズからなる第４群と、第４群から大きな空
気間隔をおいて設けられた正の屈折力を持ち非球面形状
の接合レンズからなる第５群で構成されていて、下記の
条件を満足する。

＋１）　０．８ＪＲ＜ｊ、＜１．５ｊ。

（２１Ｌ、２ｆ、＜ｆ５＜２．Ｏｆ。

＋３）　　　０．４　ｆ　Ｒ＜　ｄ４ｓ＜１．０　Ｊ　
Ｒ（４１シ４ｈ−シ４ｍ＞１５ （５）　　　シｓｂ−シＳＳ＞２５ （６）　　　第４群および第５群がそれぞれ少なくとも
一面の非球面を有すること。

ただしｆ＝、ｆｓ、ｆＲはそれぞれ第４群、第５群およ
びリレーレンズ系の焦点距離、ｄ４．は第４群と第５群
の間の空気間隔、シ１．．シ４ｂは第４群の接合レンズ
を形成する負レンズおよび正レンズのアツベ数を示し、
シ２．．シ０は第５群の接合レンズを形成する負レンズ
および正レンズのアツベ数を示す。

さらに、第４群および第５群を構成する負レンズは接合
面の反対面において非球面形状を有し、かつＳＦ系の硝
種から形成される。

作用 本発明は上記した構成により、すなわち、非球面形状の
活用、適切なレンズタイプ、レンズ材料の選択により、
従来にない１）枚という少ないレンズ枚数にもかかわら
ず、Ｆナンバー１．２の大口径比、優れた収差補正、低
価格を同時に実現したものである。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の非球面ズームレンズの−実施例の構
成図を示すものである。第１図において、１は第１群、
２は第２群、３は第３群、４は第４群、５は第５群、６
は水晶フィルタや撮像デバイスのフェイスプレートに相
当する等価的なガラス板である。

条件（１）はリレーレンズ系の第４群４のパワーに関す
る条件である。下限を越えるとバンクフォーカスが短く
なり、リレーレンズ系のパワー一定の条件下では第５群
５の焦点距離ｆ５が大きくなる関係から必要な射出瞳位
置が確保できなくなる。

上限を越えるときは、第５群５のパワーや光線高が大き
くなりすぎて良好な収差が保てなくなる。

条件（２）は第５群５のパワーに関すると条件である。

ｆ、が上限よりも大きくなるときは射出瞳の位置が撮像
素子に近くなりビデオカメラ用のレンズとしては好まし
くない、ｒ５が下限を越えると第５群５の屈折力が強く
なりすぎて、収差補正が困難となる。

条件（３）は第４群４と第５群５との間の空気間隔ｄ４
Ｓを規定するものである。下限を越えると、非点収差が
負になりすぎるため、像面湾曲の補正が゛　困難となる
。上限を越えると、軸外光束の上光線高が高く、かつ入
射角が大きくなる結果、軸外収差の補正が困難となる。

またレンズ長が長くなりコンパクトなリレーレンズ系が
実現できない。

条件（４）と条件（５）は色収差の補正に関するもので
ある０条件（４）は第４群４の接合レンズを構成する正
レンズと負レンズのアツベ数差を規定するものである０
条件（５）は第５群５の接合レンズを構成する正レンズ
と負レンズのアツベ数差を規定するものである０条件（
４）の範囲を外れると、軸上色収差の補正が困難となり
、条件（５）の範囲外では、倍率色収差を良好に補正す
ることができない。

条件（６）の第４群４および第５群５が非球面を有する
という条件は、極めて少なく１）枚という構成枚数でＦ
ナンバー１．２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。このうち、第４群４の非球面は主
として軸上の球面収差の補正に効果があり、第５群５の
非球面は主として軸外収差の補正に効果がある。

上記第４群４および第５群５において、非球面レンズを
球面レンズと接合して用いることにより、非球面レンズ
の形状および厚み暗度の許容範囲が広くなり、非球面レ
ンズの製造が容易になる。また、低融点ガラスであるＳ
Ｆ系の硝種からなる非球面レンズを用いることにより、
生産性に優れた工法であるガラス成形工法が容易に適用
でき、高精度でかつ安価な非球面レンズを多量に生産す
ることができる。

本発明に基づくレンズ構成と条件のもとで、Ｆナンバー
が約１．２、ズーム比が約６倍のコンパクトで性能のよ
く、かつ安価なビデオカメラ用ズームレンズを１）枚構
成で実現することができた。

これらの条件を満たす実施例を以下に示す０表中ｒ１．
ｒ、・・・・・・は物体側から順に数えたレンズの各面
の曲率半径、ｄｌ、ｄ２・・・・・・はレンズ面間の肉
厚または空気間隔、ｎ　１　、　　ｎ　２・・・・・・
は各レンズのｄ線に対する屈折率、シ１．シ２・・・・
・・はｄ線に対するアツベ数である。また、非球面形状
を有する面（＊印で表示）については、下記の表示で規
定している。

＋Ｇ−ｙ” ただし、 Ｚ：光軸からの高さがｙの非球面上の点の非球面頂点の
接平面からの距離 ｙ：光軸からの高さ Ｃ：非球面頂点の曲率（−１／Ｒ） ｋ：円錐定数 り、Ｅ、Ｆ、Ｇ：非球面係数 （以下余白） （実施例１） ｆ　＝９．２２〜５２．７７ Ｆ／Ｎｏ−１，２３〜１．７５ ｒｓ　＝　　６０．５１７　　ｄｔ　−１，２０Ｊ　＝
１．８０５１８　　　Ｕｓ　＝２５．５ｒ２−　３０．
３１２　６２＝　２．３３ｒ８−　６０．５１７　　ｄ
ｓ＝　３．５５　　ｎ、　＝１．５８９１３　　　ｙ　
２＝６１．２ｒ、　＝−３５６，７７２ｄａ　−０，２
０ｒ５−　２８．０７３　　ｄ５−７．２Ｏｎ３＝１．
５８９１３　　　ν、　−６１，２ｒ６　＝−１３７，
３９９ｄ６＝　（可変）ｒ７−−７２．７３４　　ｄ、
−０，９０ｎ４−１．８３４００　　　シ、、３７．２
ｒ８−　１４．６８０　　ｄ８−２．５１ｒｇ　”　−
２３，５１２ｄｏ　−０，９０ｎｓ　−１，６９１００
Ｗ　ｓ　＝５４．８ｒ、＝　１）．８６６　ｄ、＝３．
３０　　ｎ６−１．８０５１８　　シロ＝２５．５ｒ１
）　＝−３８２，２５２ｄｌｌ　＝　（可変）ｒａ　＝
　−２６−４００％　＝　０．９０　１７　＝１−７２
３４２　　　’　ｔ　＝３８．Ｏｒ、＝−４６０，１８
９６ｔＩ”　（可変）ｒ”　　＝２４．０１９　６　　
＝１．０Ｏｎ　　＝１．８０３２８　　　νｓ□２５．
５＋４　　　　　　　　　　　　　　　賛　　　　　　
　　　　　　　Ｂｒｌ５−　２２．１６５　　ｄ、−７
，６Ｏｎ、＝１．７１３００　　　シ、＝５３．９ｒ　
　＝　　２８．４８７　　ｄｉ　−１５，６０蔦 ｒ”　　＝　２０．７９３　　ｄ　　＝１．０Ｏｎ　　
＝１−８０３２８　　　νｅ＝２５．５ｆｆ　　　　　
　　　　　　　　　ｆｆ　　　　　　　　　　　　　ｍ
＋ｒ　　−１０，８２５ｄ　　＝７．１Ｏｎ　　＝１．
５８９１３　　　　ｖ　　　＝６１．２諺　　　　　　
　　　　　　　　　　　ＩＩ　　　　　　　　　　　　
　　　　ＩＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ＩＩｒ　　−−３５，９１０ｄ、＝１．ＯＯ四　− ｒ、　＝　　　ｏｅ　　　　ｄ、　＝６．７Ｏｎ＋！＝
１．５１６３３　　　ｖ　、　＝６４．１ｒ器・　　■ なお、本印をつけた面は非球面で下記の定数である。

第１４面　　　　　第１７面 ｋ　１．３７０１３　Ｘ　１００−２．１２５４７　Ｘ
　１０４［１−５，５４５０７Ｘ１０４−１．０２８１
）Ｘ１０うＥ−２，９００１５Ｘ１０”　　　２．８７
４２６Ｘ１０”Ｆ−１，１５０２４Ｘ１０４１．２７１
４７ｘｌＯ（Ｇ−１゜３０８６２　Ｘ　１０４　　２．
０７９５４　Ｘ　１０４なお、ズーミングにより可変な
空気間隔は下記の値で示される。

ｆ　　　　ｄ、　　　　ｄ、、　　　　ｄ。

９．２２　　１．５０００　２２．４７０２　　１．９
８５４３０．８６　１８．２０００　　３．５８２０　
　４．１７３６５２．７７　２２．５５００　　２．８
０２３　　０．６０３３ｆ　４−１９．７１　　　ｆ　
５寓２９．４９　　　ｆ　Ｒ璽２０．０９ｄ　４ｓ−１
５，２シイ１−シ、、＝　２８．４νｓｂ　　Ｖ　５　
ａ−３５，７ （実施例２） ｆ　−９，２２〜５２．７６ Ｆ／Ｎｏ−１，２３〜１．７５ （第１群ｌ、第２群２．第３群３は実施例１と共通であ
る。） ｒ”、　＝２６．１２２　　ｄ１４＝　１．００　　ｎ
８＝１．６８８９３　　ｙ　８＝３１．１ｒＩｓ＝　２
０．９３３　　ｄ、　＝　７．５０　　ｎ９＝１．７１
３００　　ｙ　、　＝５３．９ｒ、　＝−２９，６８７
ｄｉ　＝１６．３８ｒ”、　＝１９．９７９　　ｄ、　
＝　１．５０　　ｎ、　＝１．８０３２８　　　ｙ　、
　＝２５．５ｒ＠　＝　１０．７２０　　ｄ、　＝　８
．０Ｏｎ、、　＝１．５Ｂ９１３　　　ｙ　、、　＝６
１．２ｒ、　＝−３５，４０９ｄ、　＝　１．００ｒ３
１　＝　　ｏｏ　　　　ｄＢ　＝　６．７０　　”ｔ！
　＝１．５１６３３　　　！’　、！　＝６４．１ｒδ
・　■ なお、＊印をつけた面は非球面で下記の定数である。

第１４面　　　　　第１７面 ｋ　１．２７２８７ｘ１００　　−２．４６１５９ｘｌ
ＯＩＤ　−５，２６６９３ｘ１０４　−８．２１８４５
ｘ１０４Ｅ　１．３４５６２　ｘ　１０４　　２．１９
４６４　ｘ　１０＠Ｆ　−２，８２９５５Ｘ１０”　　
　１．３８９１４Ｘ１０’Ｇ　−７，７２８９６ｘｌＯ
’　　　２．０２３７５ｘｌＯ’なお、ズーミングによ
り可変な空気間隔は実施例１と同じである。

ｆ　　−２０，７２ｆ　　＝２８．３９　　ｆ　、　−
２１，３３ｄ　４ｓ−１６，３８シ１．−シ、、−２２
，８ν１．−シ％、−３５．７ 第２図、３図、第４図はおのおの実施例１の広角。

標準、望遠端における収差性能を示す、同様に、第５図
、第６図、第７図はおのおの実施例２の広角、標準、望
遠端における収差性能を示す０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わかる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のレンズ構成と
条件のもとで、１）枚と非常に少ない枚数でＦナンバー
が約１．２、ズーム比が約６倍のコンパクトで性能のよ
いズームレンズができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における非球面ズームレンズ
の構成図、第２図、第３図、第４図は実施例１の諸収差
図、第５図、第６図、第７図は実施例２の諸収差図であ
る。 球面収差の図において実線はｄｖＡ、点線はＦ線、破線
はＣ線に対する球面収差、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であ
る。 １・・・・・・第１群、２・・・・・・第２群、３・・
・・・・第３群、４・・・・・・第４群、５・・・・・
・第５群、６・・・・・・水晶フィルタ等。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名１−　寥ｕ
ｉ 手−芥４）ｔ￥ 第２図 ｆ　−９，２！Ｏ ＩＡ＠ＪＩＪＪ（ｍｍ）　　　　　ＩＦＪ［、ｔ（ｍ＋
ｎ＋　　　　　　’Ｌｎｌｌｉ”４．ｍ、第３図 ｆ−ｊＯ，８５δ 第４図 ｆ＝５２．７７３ ■玉萌呟麦（」リ　　　　科なｑ＜１（ｒｎ町　　　　
歪ｊ由りＸ差（勾第５図 ｆＩＩｑ、’２１Ｇ 王吊向呼ス達（…町　　　　　苛ト、費１ｑ又葺（ｍ町
　　　　　歪抽収λｂ％→第６図 ｆ・３０．３ぐ 玉４て面状りＬ（ｍｓ＋１　　　　　　４す、９人７う
Ｅ（超可　　　　　　　史的すヌし名（（４ノ第７図 ｆ＝５２．１）５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側より順に、正の屈折力を有するフォーカシ
   ング部としての第１群と、負の屈折力を有し光軸上を移
   動することにより倍率を変えるバリエータ部としての第
   ２群と、バリエータ部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コンペンセータ部としての第
   ３群と、第１、第２、第３群が形成する変倍系に接続す
   るリレーレンズ系とからなるズームレンズであって、上
   記リレーレンズ系は正の屈折力を有し、かつ非球面形状
   の接合レンズからなる第４群と、第４群から大きな空気
   間隔をおいて設けられた正の屈折力を持ち非球面形状の
   接合レンズからなる第５群で構成されていて、下記の条
   件を満足することを特徴とする非球面ズームレンズ：［
   １］０．８ｆ＿Ｒ＜ｆ＿４＜１．５ｆ＿Ｒ［２］１．２
   ｆ＿Ｒ＜ｆ＿５＜２．０ｆ＿Ｒ［３］０．４ｆ＿Ｒ＜ｄ
   ＿４＿５＜１．０ｆ＿Ｒ［４］ν＿４＿ｂ−ν＿４＿ａ
   ＞１５ ［５］ν＿５＿ｂ−ν＿５＿ａ＞２５ ［６］第４群および第５群がそれぞれ少なくとも一面の
   非球面を有すること。 ただしｆ＿４、ｆ＿５、ｆ＿Ｒはそれぞれ第４群、第５
   群およびリレーレンズ系の焦点距離、ｄ＿４＿５は第４
   群と第５群の間の空気間隔、ν＿４＿ａ、ν＿４＿ｂは
   第４群の接合レンズを形成する負レンズおよび正レンズ
   のアッベ数を示し、ν＿５＿ａ、ν＿５＿ｂは第５群の
   接合レンズを形成する負レンズおよび正レンズのアッベ
   数を示す。
2. （２）第４群および第５群を構成する負レンズが接合面
   の反対面において非球面形状を有し、かつＳＦ系の硝種
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の非球面ズームレンズ。