JP2000081572A

JP2000081572A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2000081572A
Application number: JP10250230A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yahagi; 智矢作; Tetsuya Ori; 哲也小里
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21
Also published as: US6124983A

Abstract

(57)【要約】【目的】第２レンズ群を光軸方向に移動して変倍を行
い、第４レンズ群を光軸方向に移動してフォーカシング
および結像倍率の変動補正を行うとともに、所定の条件
式を満足して各レンズ群のパワー配分を良好とすること
で、物体が至近距離にある場合の結像倍率の低下を抑制
するとともに、高画質を得ることができる小型なズーム
レンズを得る。【構成】正負正正の４群レンズ構成とされ、第１、３
群は固定、第２，４群は可動とされ、第２群を光軸方向
に移動することにより全系の焦点距離を変化させ、第４
群を光軸方向に移動することにより結像位置の変動およ
び物体距離の変化による結像位置の変化を補正するズー
ムレンズであって、少なくとも１枚のレンズが非球面と
され、下記条件式を満足する。０．５５＜｜ｆ_２｜／(ｆ_ｗ×ｆ_ｔ)^０．５＜０．７０、１．６５＜ｆ_３／(ｆ_ｗ×ｆ_ｔ)^０．５＜２．１０、１．００＜ｆ_４／(ｆ_ｗ×ｆ_ｔ)^０．５＜１．２０

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホームビデオカメ
ラや電子スティルカメラに用いられるリヤフォーカスタ
イプのズームレンズに関し、特に変倍比が３倍程度の小
型ズームレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラ用のズームレンズは、撮像
サイズが１／３インチから１／４インチに移行しつつあ
り、レンズ構成の簡素化が求められている。このような
ズームレンズとしては、例えば全系を４群で構成し、第
１レンズ群および第３レンズ群を固定とし、第２レンズ
群を光軸方向に移動することにより変倍を行い、それに
伴う像点位置の移動を第４レンズ群により行うようなリ
ヤフォーカスタイプのものが知られている。

【０００３】このような構成のリヤフォーカスタイプの
ズームレンズとしては、例えば特許第２７４０８９０号
公報や、特開平７−１９９０７１号公報に開示されたも
のが知られている。

【０００４】上記特許第２７４０８９０号公報記載のズ
ームレンズでは、無限遠物体に焦点を合わせたときの第
２レンズ群の望遠端と広角端における結像倍率の比と、
全系の望遠端と広角端における焦点距離の比に関する値
と、至近物体に焦点を合わせたときの第３レンズ群と第
４レンズ群の望遠端と広角端における横倍率に関する値
が所定の関係となるように構成することにより、簡易な
構成にて物体距離の変化に対して変倍率の変動が少ない
ものとしている。

【０００５】また、上記特開平７−１９９０７１号公報
記載のズームレンズでは、第２レンズ群の屈折力に関す
る値、第４レンズ群の屈折力に関する値、第２レンズ群
と第４レンズ群の屈折力比に関する値、第１レンズ群と
第３レンズ群の屈折力比に関する値、第３レンズ群の屈
折力に関する値がそれぞれ所定値となるように構成する
ことにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ良好に収
差補正を行うようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな４群構成のリヤフォーカスタイプのズームレンズで
は、第１レンズ群の結像位置が物体距離により異なり、
かつ第２レンズ群のズーミングによる移動量は至近距離
でも望遠距離でも不変なため、レンズ全体での倍率が物
体距離によって変化し、特に至近距離において倍率が減
少してしまうという問題がある。

【０００７】このような至近距離における倍率の減少を
緩和するためには、第４レンズ群の移動量を大きくして
やればよいが、これに伴ってレンズ系の全長が増大して
しまう。すなわち、第４レンズ群の移動量を大きくした
ズームレンズをカメラに組み込んだ場合には、カメラ全
体が大きくなってしまい小型化を図ることができない。

【０００８】一方、各レンズ群の屈折力を大きくとって
第４レンズ群の移動量を減らすことにより小型化を図ろ
うとした場合には、屈折力が集中するため、ズーム全領
域にわたる全ての物体距離において、特に、性能の変化
が大きく要求される高画質を得ることが困難となってし
まう。

【０００９】なお、上述した従来の公報記載のリヤフォ
ーカスタイプのズームレンズでは、第３レンズ群がそれ
ぞれ５枚、４枚という多くの枚数のレンズにより構成さ
れており、小型化を図りつつ高画質を得るという目的を
十分に達成することができなかった。

【００１０】本発明は、上述した事情に鑑み提案された
もので、物体が至近距離にある場合にもズーム倍率の低
下を抑制しつつ、ズーム全領域に亘る全物体距離におい
て高画質を得ることができるコンパクトなズームレンズ
を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、正の屈折力を有する第１レンズ
群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有
する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群か
らなるズームレンズにおいて、前記第１レンズ群と第３
レンズ群とを固定とし、前記第２レンズ群を光軸方向に
移動することにより全系の焦点距離を変化させ、前記第
４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像位置の
変動を補正し、同時に物体距離の変化による結像位置の
変化を補正するズームレンズであって、少なくとも、い
ずれかの前記レンズ群を構成する各レンズのうち１枚が
非球面を有し、かつ、下記条件式を満足するように構成
されてなることを特徴とする。０．５５＜｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜０．７０・・・（１）１．６５＜ｆ_３／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜２．１０・・・（２）１．００＜ｆ_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜１．２０・・・（３）ただし、ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離ｆ_３：第３レンズ群の焦点距離ｆ_４：第４レンズ群の焦点距離ｆ_ｗ：広角端における全系の焦点距離ｆ_ｔ：望遠端における全系の焦点距離

【００１２】また、前記第３レンズ群は、正の屈折力を
有するレンズと負の屈折力を有するレンズとの２枚のレ
ンズからなり、そのうち該正の屈折力を有するレンズの
少なくとも１面が非球面であることが望ましい。

【００１３】さらに、前記第４レンズ群は、物体側から
順に、負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有する
レンズの接合レンズ、および正の屈折力を有するレンズ
からなり、該正の屈折力を有するレンズの少なくとも１
面が非球面であることが望ましい。

【００１４】

【作用】本発明に係るズームレンズでは上述した構成と
することにより従来の問題を解決している。すなわち、
第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群の屈折力を
それぞれ条件式（１）、（２）、（３）を満たすように
構成することにより、小型でかつ物体距離によるズーム
比の変化が少ないリヤフォーカスタイプのズームレンズ
を実現している。

【００１５】つぎに、上記した各条件式について説明す
る。

【００１６】条件式（１）は、第２レンズ群の屈折力を
規定している。この条件式（１）において、｜ｆ_２｜／
（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値が下限を超えると、屈折力が
強くなり過ぎ、ズームの移動量が少なくなって物体距離
によるズーム比の変化も少なくてすむが、ズームによる
性能の変動が大きくなり、ズーム全領域で高画質を得る
ことが困難となる。一方、｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）
^０.５の値が上限を超えると、ズームによる性能の変動
は小さくなるものの、ズームの移動量が大きくなって、
物体距離によるズーム比の変化が大きくなるとともに、
小型化を実現することが困難となる。

【００１７】条件式（２）は、第３レンズ群の屈折力を
規定している。すなわち、第３レンズ群は固定されてい
るが、第１レンズ群、第２レンズ群による像位置は物体
距離によって変化する。この変化量が大きいと、ズーム
比の変化量も大きくなる。しかし、第３レンズ群の屈折
力が大きければ、第３レンズ群のみの結像倍率は物体距
離の変化で一層増加するため、全体としてズーム比の低
下を抑えることができる。

【００１８】この条件式（２）において、ｆ_３／（ｆ_ｗ
×ｆ_ｔ）^０.５の値が上限を超えると、屈折力が小さく
なり、上述したように物体距離によるズーム比の変化を
少なくすることができない。一方、ｆ_３／（ｆ_ｗ×
ｆ_ｔ）^０.５の値が下限を超えると、ズーム比の変化を
抑えることはできるが、球面収差の補正が困難となる。

【００１９】条件式（３）は、第４レンズ群の屈折力を
規定している。この条件式（３）において、ｆ_４／（ｆ
_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値が下限を超えると、屈折力が強く
なり過ぎ、ズームの移動量が少なくなって全体として小
型化を実現することができるが、ズームによる性能の変
化が大きくなり、ズーム全領域で高性能を実現すること
が困難となる。一方、ｆ_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^９,５の値
が上限を超えると、屈折力が弱くなり過ぎ、ズームの移
動量が大きくなって小型化を実現することができない。

【００２０】さらに、レンズ枚数を減らすことによって
も全体の小型軽量化を実現することができるが、その反
面、収差補正が困難となる。そこで、本発明では、各レ
ンズのうち少なくとも１枚、特に第３レンズ群と第４レ
ンズ群に非球面形状のレンズを導入することにより、ズ
ーム全域での収差補正を良好とし、同時に小型化も実現
している。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るズームレンズ
の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【００２２】＜実施例１＞図１は、本発明の実施例１に
係るズームレンズを示すもので、広角端および望遠端に
おける各レンズ構成を示す。

【００２３】図１に示すように、実施例１のズームレン
ズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ
群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有
する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群か
らなり、第１レンズ群と第３レンズ群とを固定とし、第
２レンズ群を光軸Ｘ方向に移動することにより全系の焦
点距離を変化させ、第４レンズ群を光軸Ｘ方向に移動す
ることにより結像位置の変動を補正し、同時に物体距離
の変化による結像位置の変化を補正する。

【００２４】また、このズームレンズは、下記条件式を
満足するように構成されてなる。０．５５＜｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜０．７０・・・（１）１．６５＜ｆ_３／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜２．１０・・・（２）１．００＜ｆ_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜１．２０・・・（３）ただし、ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離ｆ_３：第３レンズ群の焦点距離ｆ_４：第４レンズ群の焦点距離ｆ_ｗ：広角端における全系の焦点距離ｆ_ｔ：望遠端における全系の焦点距離

【００２５】さらに詳しくは、第１レンズ群は、物体側
から順に、負のメニスカス形状をなす第１レンズＬ_１、
両凸の第２レンズＬ_２、正のメニスカス形状をなす第３
レンズＬ_３を配設してなり、第１レンズＬ_１と第２レン
ズＬ_２は接合レンズとなっている。

【００２６】第２レンズ群は、物体側から順に、負のメ
ニスカス形状をなす第４レンズＬ_４、両凹の第５レンズ
Ｌ_５、正のメニスカス形状をなす第６レンズＬ_６を配設
してなり、第５レンズＬ_５と第６レンズＬ_６は接合レン
ズとなっている。

【００２７】第３レンズ群は、物体側から順に、両凸の
第７レンズＬ_７、両凹の第８レンズＬ_８を配設してな
り、第７レンズＬ_７の物体側の面が非球面形状に形成さ
れている。

【００２８】第４レンズ群は、物体側から順に、負のメ
ニスカス形状をなす第９レンズＬ_９、両凸の第１０レン
ズＬ_１０、両凸の第１１レンズＬ_１１を配設してなり、
第９レンズＬ_９と第１０レンズＬ_１０が接合レンズとさ
れており、第１１レンズＬ_１ _１の物体側の面が非球面形
状に形成されている。

【００２９】また、第２レンズ群と第３レンズ群との間
に絞り１が配設され、第４レンズ群の後段にプリズム２
が配設されており、物体側から光軸Ｘに沿って入射した
光束は固体撮像素子等の結像面３の結像位置Ｐに結像さ
れるとともに、プリズム２により分光されてファインダ
等に導かれる。

【００３０】上述した実施例１に係るズームレンズの各
レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚およ
び各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上
面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈
折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１に示す。なお、表中
の数字は物体側からの順番を表すものである。また曲率
半径Ｒの欄において「非球面」とあるのは、下記式
（Ａ）により算出される非球面形状であることを意味す
るものである（以下、表３、５についても同じ）。

【００３１】

【数１】

【００３２】ただし、Ｚ：光軸からの高さＹの非球面上の点より、非球面頂点
の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
（ｍｍ）Ｃ：非球面の近軸曲率Ｙ：光軸からの高さ（ｍｍ）Ｋ：円錐定数Ａ₂〜Ａ₅：第４，６，８，１０次の非球面係数また、表１の中段に軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ_５、Ｄ
_１０、Ｄ_１５、Ｄ_２０の広角端および望遠端の各位置で
の値を示す。

【００３３】さらに、表１の下段に全系の焦点距離ｆ、
Ｆナンバーを示す。

【００３４】また、表２に、上式（Ａ）で示される非球
面の各定数Ｃ，Ｋ，Ａ_２〜Ａ_５の値を示す。

【００３５】また、表２の下段に示すように、上記条件
式（１）における｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値
は０．５７、条件式（２）におけるｆ_３／（ｆ_ｗ×
ｆ_ｔ）^０. ^５の値は１．７４、条件式（３）におけるｆ
_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値は１．０５となってお
り、上記各条件式（１）、（２）、（３）をそれぞれ満
足している。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】＜実施例２＞図２は、本発明の実施例２に
係るズームレンズを示すもので、広角端および望遠端に
おける各レンズ構成を示す。

【００３９】図２示にすように、実施例２に係るズーム
レンズは、上述した実施例１に係るズームレンズと略同
様のレンズ構成とされているが、第４レンズ群の第９レ
ンズＬ_９が両凹レンズにより構成されている点が異な
る。

【００４０】実施例２に係るズームレンズの各レンズ面
の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レン
ズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈
折率Ｎおよびアッベ数νの値を表３に示す。

【００４１】また、表３の中段に軸上面間隔Ｄの欄にお
けるＤ_５、Ｄ_１０、Ｄ_１５、Ｄ_２０の広角端および望遠
端の各位置での値を示す。

【００４２】さらに、表３の下段に全系の焦点距離ｆ、
Ｆナンバーを示す。

【００４３】また、表４に、上式（Ａ）で示される非球
面の各定数Ｃ，Ｋ，Ａ_２〜Ａ_５の値を示す。

【００４４】また、表４の下段に示すように、上記条件
式（１）における｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値
は０．５８、条件式（２）におけるｆ_３／（ｆ_ｗ×
ｆ_ｔ）^０. ^５の値は１．９４、条件式（３）におけるｆ
_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値は１．０９となってお
り、上記各条件式（１）、（２）、（３）をそれぞれ満
足している。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】＜実施例３＞図３は、本発明の実施例３に
係るズームレンズを示すもので、広角端および望遠端に
おける各レンズ構成を示す。

【００４８】図３に示すように、実施例３に係るズーム
レンズは、上述した実施例１に係るズームレンズと略同
様のレンズ構成とされているが、第４レンズ群の第９レ
ンズＬ_９が両凹レンズにより構成されている点で異なっ
ている。

【００４９】実施例５に係るズームレンズの各レンズ面
の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズのｄ中心厚および各レ
ンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における
屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表５に示す。

【００５０】また、表５の中段に軸上面間隔Ｄの欄にお
けるＤ_５、Ｄ_１０、Ｄ_１５、Ｄ_２０の広角端および望遠
端の各位置での値を示す。

【００５１】さらに、表５の下段に全系の焦点距離ｆ、
Ｆナンバーを示す。

【００５２】また、表６に、上式（Ａ）で示される非球
面の各定数Ｃ，Ｋ，Ａ_２〜Ａ_５の値を示す。

【００５３】また、表６の下段に示すように、上記条件
式（１）における｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値
は０．６６、条件式（２）におけるｆ_３／（ｆ_ｗ×
ｆ_ｔ）^０. ^５の値は２．０３、条件式（３）におけるｆ
_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５の値は１．１８となってお
り、上記各条件式（１）、（２）、（３）をそれぞれ満
足している。

【００５４】

【表５】

【００５５】

【表６】

【００５６】図４、６、８は、上記各実施例に係るズー
ムレンズの広角端における諸収差（球面収差、非点収
差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
であり、図５、７、９は、上記各実施例のズームレンズ
の望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディス
トーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。な
お、各球面収差図には、ｄ線およびｇ線に対する収差と
正弦条件が示されており、各非点収差図には、サジタル
像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示され
ている。

【００５７】これらの収差図から明らかなように、上述
した各実施例に係るズームレンズによれば、各収差を良
好に補正することができる。

【００５８】表７は上述した各実施例を用いた場合の、
物体距離に応じたズーム比の変化と結像倍率の変化との
関係を示すデータである。表７によれば、物体距離が２
ｍおよび０．６ｍのいずれに設定された場合において
も、ズーム比（実際の結像倍率の比)の低下がほとんど
なく、特に至近距離において問題となっていたズーム比
の低下を抑制することができる。

【００５９】

【表７】

【００６０】また、本発明のズームレンズとしては上記
実施例のものに限られるものではなく、例えば各レンズ
群を構成するレンズの形状および非球面の数や非球面の
形状は適宜選択し得る。

【００６１】なお、上述した特開平７−１９９０７１号
公報記載のズームレンズは４群構成であり、ズーミング
に際して第１，３レンズ群を固定し、第２，４レンズ群
を移動しているので、一見したところ、そのレンズ構成
が本発明の構成と近似しているように見える。しかし、
下記表８に示すように、特開平７−１９９０７１号公報
記載の各実施例のものでは、いずれも本発明の各条件式
（１）、（２）、（３）の全ての値を満足するものとは
なっていない。

【００６２】このことは、本発明のズームレンズが従来
の技術である特開平７−１９９０７１号公報記載のズー
ムレンズと、その構成を異にすることを意味するもので
ある。

【００６３】

【表８】

【００６４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明のズームレン
ズによれば、４群構成というコンパクトなレンズ構成で
ありながら所定の条件式を満足することにより、第４レ
ンズ群の移動距離を大きくすることなく、物体が至近距
離にある場合にもズーム倍率の低下を抑制しつつ、ズー
ム全領域にわたる全ての物体距離において各収差を良好
なものとして高画質を得ることができるとともに、ズー
ムレンズの小型化、さらにはこれを組み込んだカメラの
小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るレンズ基本構成を示す
概略図

【図２】本発明の実施例２に係るレンズ基本構成を示す
概略図

【図３】本発明の実施例３に係るレンズ基本構成を示す
概略図

【図４】実施例１に係るレンズの広角端における収差図

【図５】実施例１に係るレンズの望遠端における収差図

【図６】実施例２に係るレンズの広角端における収差図

【図７】実施例２に係るレンズの望遠端における収差図

【図８】実施例３に係るレンズの広角端における収差図

【図９】実施例３に係るレンズの望遠端における収差図

【符号の説明】

Ｌ_１〜Ｌ_１１レンズＲ_１〜Ｒ_２２レンズ面の曲率半径（プリズム面を
含む）Ｄ_１〜Ｄ_２１軸上面間隔Ｘ光軸Ｐ結像位置１絞り２プリズム３結像面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA03 MA15 PA08 PA20 PB11 QA02 QA07 QA17 QA21 QA25 QA34 QA41 QA46 RA05 RA12 RA32 RA41 SA23 SA27 SA29 SA32 SA63 SA65 SA72 SA74 SB04 SB14 SB23 SB34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に、正の屈折力を有する第
１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈
折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レ
ンズ群からなるズームレンズにおいて、前記第１レンズ群と第３レンズ群とを固定とし、前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより全系
の焦点距離を変化させ、前記第４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像
位置の変動を補正し、同時に物体距離の変化による結像
位置の変化を補正するズームレンズであって、少なくとも、いずれかの前記レンズ群を構成する各レン
ズのうちの１枚が非球面を有し、かつ、下記条件式を満足するように構成されてなること
を特徴とするズームレンズ。０．５５＜｜ｆ_２｜／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜０．７０・・・（１）１．６５＜ｆ_３／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜２．１０・・・（２）１．００＜ｆ_４／（ｆ_ｗ×ｆ_ｔ）^０.５＜１．２０・・・（３）ただし、ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離ｆ_３：第３レンズ群の焦点距離ｆ_４：第４レンズ群の焦点距離ｆ_ｗ：広角端における全系の焦点距離ｆ_ｔ：望遠端における全系の焦点距離
【請求項２】前記第３レンズ群は、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズ
との２枚のレンズからなり、そのうち該正の屈折力を有
するレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴
とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】前記第４レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズと正の屈折
力を有するレンズの接合レンズ、および正の屈折力を有
するレンズからなり、該正の屈折力を有するレンズの少
なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項１
または２記載のズームレンズ。