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JP3184581B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

Info

Publication number
JP3184581B2
JP3184581B2 JP31255191A JP31255191A JP3184581B2 JP 3184581 B2 JP3184581 B2 JP 3184581B2 JP 31255191 A JP31255191 A JP 31255191A JP 31255191 A JP31255191 A JP 31255191A JP 3184581 B2 JP3184581 B2 JP 3184581B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
lens group
wide
refractive power
angle
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP31255191A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05150160A (ja
Inventor
博喜 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP31255191A priority Critical patent/JP3184581B2/ja
Publication of JPH05150160A publication Critical patent/JPH05150160A/ja
Priority to US08/376,285 priority patent/US5583699A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3184581B2 publication Critical patent/JP3184581B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 +-++

Landscapes

  • 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、ビデオカメラや写真用
に用いられる変倍比12倍程度、明るさF:1.6〜
1.8程度のズームレンズに関し、特に画角が65°以
上の小型の広画角な高変倍ズームレンズに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年ビデオカメラや写真用カメラの小型
軽量化に伴い、レンズに対しても小型・軽量化の要請が
高まってきている。
【0003】そのため、従来の最も物体側の大きな第1
レンズ群を移動させてフォーカスを行なう、所謂前玉フ
ォーカスタイプから、該第1レンズ群以外のレンズ群を
移動させてフォーカスを行なう、所謂リアーフォーカス
式を採用したものが種々提案されている。
【0004】一般に、リアーフォーカス式のズームレン
ズは比較的小型軽量のレンズ群を移動させて合焦を行な
うので、フォーカスの為の駆動力が小さくなり、迅速な
焦点合わせができる等の特徴がある。
【0005】例えば本出願人も特開昭62−24213
号公報や特開昭62−215225号公報等において、
物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群、変倍用の第
2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、そして正の屈
折力の第4レンズ群で構成され、第1、第3レンズ群を
固定とし、前記第2レンズ群を移動させて変倍を行い、
第4レンズ群を変倍に伴う像面変動を補正するように移
動させるとともに該第4レンズ群を移動させて合焦を行
うリアーフォーカス式のズームレンズを提案している。
【0006】しかし従来の前玉フォーカスタイプやリア
ーフォーカスタイプのどちらにおいても、該第1レンズ
群を小型にするために、該第1レンズ群の大きさを決定
する広角端の焦点距離を可能な限り望遠側に寄せてい
た。
【0007】その為に広角端の画角は50°程度のもの
がほとんどであり50°を越えるものでも、レンズ群の
構成が複雑であり小型化には逆行するものであるという
欠点があった。
【0008】そして通常ビデオカメラで65°以上の画
角を得るには、レンズの前側にワイドコンバータレンズ
やワイドアタッチメントレンズを装着しなくてはなら
ず、わずらわしいという欠点があった。
【0009】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は前述した
リアーフォーカス式のズームレンズの改良に関するもの
で、広角端の画角が65°以上の広画角で又高変倍であ
っても良好な光学性能が得られるズームレンズの提供を
目的とする。
【0010】そして本発明のズームレンズは、物体側よ
り順に、正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2
レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、そして正の屈折
力の第4レンズ群の4つのレンズ群を有し、前記第1、
第3レンズ群を静止させ、前記第2レンズ群と第4レン
ズ群を移動させてズーミングを行い、前記第4レンズ群
を移動させて焦点合わせを行なうズームレンズにおい
て、広角端の全系の焦点距離をfw、第i群の焦点距離
をfi、広角端から望遠端に至る第2レンズ群の移動量
をM2とする時、以下の条件式を満足することを特徴と
している。 3.7<f4/fw<6 2.8<|M2/f2|<5
【0011】
【実施例】以下図面をもとに本発明に関するズームレン
ズを説明する。
【0012】Iは正の屈折力を有する第1レンズ群、I
Iは負の屈折力を有する第2レンズ群、IIIは正の屈
折力を有する第3レンズ群、IVは正の屈折力を有する
第4レンズ群、SPは絞りである。そして第2、第4レ
ンズ群を移動させてズーミングを、又第4レンズ群を移
動させてフォーカシングを行っている、尚第1、第3レ
ンズ群は常に静止している。
【0013】そして本発明においては、広角端での画角
が65°以上の広い範囲をカバーしつつも全長の短縮化
及び良好な収差補正を行うために、広角端における全系
の焦点距離をfw、第i群の焦点距離をfi、広角端か
ら望遠端に至る第2レンズ群の移動量をM2とした時、 3.7<f4/fw<6 (1) 2.8<|M 2 /f 2 |<5 (2) なる条件式を満足させている。
【0014】条件式(1)は第4レンズ群の焦点距離を
規定する条件で、この(1)式は全長を小型化しつつ、
物体距離変動を小さく抑えるための条件である。第4レ
ンズ群に入射する光はほぼアフォーカルになっている
この(1)式の上限を逸脱すると、レンズ全長が長
く大型化する傾向となり好ましくない。一方下限値を
すると、第4レンズ群の焦点距離が短くなることを示
すが物体距離変動即ちフォーカシングのレンズ移動に伴
う収差の変動が大きくなり全距離範囲で良好な光学性能
を維持するのが難しくなる。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】(2)式は広角化を行いつつ、適当な高変
倍化を、性能を保ちながらバランスよく行うための条件
である。
【0019】(2)式の上限を越えると、第2レンズ群
の移動量が大きくなり小型化には適さない、もしくは第
2レンズ群の焦点距離が短くなペッツバール和が負に
増大するため、像面がオーバーになり好ましくない。ま
た下限を越すと所望の高倍率化を図ることが困難になっ
てくる。
【0020】更に望ましくは以下の条件式を満足させる
とよい。 7<f1/fw<15 (3) 条件式(3)は全変倍域において、特にコマ収差等の発
生を小さく押え良好な結像性能を得るための条件であ
る。
【0021】(3)式の上限を越えると、画角特性、コ
マ収差等の変動への影響は小さくなるが65°以上の広
画角化を得るためには第1レンズ群の径が大型化してし
まい適当でない。また下限値を越えると広角側でのレン
ズ周辺光束による外向性のコマが発生し、収差の変動が
大きくなるので適当でない。
【0022】この(3)式は、広画角化と小型化をバラ
ンスよく行うために必要な条件であるが、更に適当なバ
ランスをとるには以下この範囲を以下の如くにすれば更
なる良好なズームレンズが可能になる。
【0023】8<f1/fw<12 特に第1レンズ群は広画角化を行うためにレンズ外径が
大きくなりがちである。そのため第1レンズ群内の正レ
ンズは周辺部の厚みを確保するために中心肉厚が厚くな
り製造上難しいものになりがちである。そのため第1レ
ンズ群は負レンズと正レンズの接合レンズと2枚の正レ
ンズで構成されるのが良い。
【0024】また中心部の性能を向上させるために第3
レンズ群内に非球面を導入するのが望ましい。
【0025】この非球面の導入により、球面収差を小さ
く押えることが可能になり更なる大口径化が可能にな
る。
【0026】また、以下の条件を満足していることが本
発明の目的を達成するのに望ましい。
【0027】4.0<|f1/f2|<10.0(4)
1.55<|f2/fw|<1.8(5)1.0<f1
2<1.85(6)1.0<Z/Z2<1.5(7)
1.5<Z3/Z4<4.0(8)但し、Ziは第iレン
ズ群の望遠端と広角端の倍率の比(近軸横倍率の比)、
ZはfT/fw(fTは望遠端での全系の焦点距離であ
る。)で示される。
【0028】(4)〜(6)式は小型をはかりつつ良好
な性能を得るための条件である。
【0029】(4)式は小型でバランス良く変倍を行い
つつコマ収差の発生を小さくするための条件である (4)式の上限を越えると、広角側でのコマ収差を軽減
するには良いが大型化しまた、ズーミングによる収差変
動特に像面湾曲の変動が大きくなり、また下限を越す
と、所望の変倍比を得ようとするとレンズが大型化する
傾向となる。
【0030】(5)式は主変倍レンズである第2レンズ
群でペッツパール和が大きく発生しないための条件であ
る。この条件を逸脱すると像面湾曲が発生しがちとなり
バランスの良い像性能が得にくくなる。
【0031】(6)式はズーミングで移動する主変倍レ
ンズ群である第2レンズ群の移動において、第1レンズ
群の径を小型にしつつ、コマ収差の発生を押えるための
条件である。
【0032】(6)式の上限を越えると前玉径が大きく
なってしまい適当でない。また下限を越えると、特に広
角側でのコマ収差の発生が大きくなる。
【0033】(7)、(8)式は小型で良好な性能を維
持しつつ、各レンズ群の変倍のバランスをとるためのも
のである。
【0034】(7),(8)式を逸脱すると良好な性能
を維持できなくなり大型化または変倍による像面の変動
が大きくなる。
【0035】特に本実施例において第1レンズ群を負と
正の接合レンズの後に1枚もしくは2枚の正レンズで構
成し、第2レンズ群を物体側より順に像面側に強い凹面
を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズ、物体側に凸
面を向けた正レンズ、第3レンズ群は少なくとも1枚の
正レンズと少なくとも1枚の負レンズで構成されている
ものが望ましい。
【0036】更に物体側より順に両凸の正レンズ、物体
側に凹面を向ける負レンズで構成されているのが簡易な
構成としては最適である。前述した非球面はこの両凸レ
ンズに有るのが球面収差の補正には好適である。
【0037】また、第4レンズ群は少なくとも1枚の正
レンズ少なくとも1枚の負レンズで構成されるのが望ま
しい。この第4レンズ群にはほぼアフォーカルで光線が
入射しがちとなるために第3群に対して対称型に焦点距
離配置するのが望ましい。物に物体側より順に像面側に
凹面を向ける負メニスカスレンズと1枚もしくは2枚の
正レンズであるのがフォーカシングにも特性のよく、適
当である。
【0038】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてriは物体側より順に第i番目の面の曲率半
径、diは物体側より順に第i番目の光学部材厚又は空
気間隔、niとνiは夫々物体側より順に第i番目の光
学部材の屈折率とアッベ数である。
【0039】非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直
な方向にY軸、光の進行方向を正とし、レンズの頂点と
X軸の交点を原点に採り、Rをレンズ面の近軸曲率半
径、a1,a2,a3,a4,a5,b1,b2,b3,b4
非球面係数とするとき
【0040】
【外1】 なる式で表されるものである。
【0041】又例えば「D−03」の表示は「10-3
を意味する。
【0042】尚、最も像側に配置されている平行平板ガ
ラスはフェースプレートやフィルター等である。
【0043】又、表1に各条件式に対応する各数値実施
例の値を示しておく。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】
【表3】
【0047】
【表4】
【0048】
【表5】
【0049】
【表6】
【0050】
【表7】
【0051】
【表8】
【0052】
【表9】
【0053】
【発明の効果】以上のように構成することにより画角が
65°以上で小型の広画角高倍ズームレンズの提供が可
能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関する第1実施例のレンズの断面図、
及び諸収差図。
【図2】本発明に関する第2実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。
【図3】本発明に関する第3実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。
【図4】本発明に関する第4実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。
【図5】本発明に関する第5実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。
【図6】本発明に関する第6実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。
【図7】本発明に関する第7実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。
【図8】本発明に関する第8実施例のレンズ断面図、及
び諸収差図。なお、図面において(A)はレンズ断面
図、(B)、(C)は夫々広角端と望遠端における諸収
差図を示す。
【符号の説明】
I 第1レンズ群 II 第2レンズ群 III 第3レンズ群 IV 第4レンズ群 ΔS サジタル像面 ΔM メリヂオナル像面 d d線 g g線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−5609(JP,A) 特開 平4−174813(JP,A) 特開 平4−242707(JP,A) 特開 平4−242708(JP,A) 特開 平4−343313(JP,A) 特開 平5−34597(JP,A) 特開 平5−60974(JP,A) 特開 平5−72474(JP,A) 特開 平5−93860(JP,A) 特開 平5−107473(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 (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力の第1レン
    ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
    ンズ群、そして正の屈折力の第4レンズ群の4つのレン
    ズ群を有し、前記第1、第3レンズ群を静止させ、前記
    第2レンズ群と第4レンズ群を移動させてズーミングを
    行い、前記第4レンズ群を移動させて焦点合わせを行な
    うズームレンズにおいて、広角端の全系の焦点距離をf
    w、第i群の焦点距離をfi、広角端から望遠端に至る
    第2レンズ群の移動量をM2とする時、以下の条件式を
    満足することを特徴とするズームレンズ。 3.7<f4/fw<62.8<|M 2 /f 2 |<5
  2. 【請求項2】 以下の条件式を満足することを特徴とす
    る請求項1のズームレンズ。 7<f1/fw<15
JP31255191A 1991-11-27 1991-11-27 ズームレンズ Expired - Lifetime JP3184581B2 (ja)

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US08/376,285 US5583699A (en) 1991-11-27 1995-01-23 Rear-focus zoom lens system

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