(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群からなり、
第１群と第３群は固定で、第２群を光軸方向に移動させることにより主に変倍を行い、第４群を光軸方向に移動させることにより変倍による像位置の変動を補正するとともにフォーカシングを行うズームレンズであって；
上記第３群が、物体側より順に配列された凸レンズＬ３・１、凹レンズＬ３・２及び凹レンズＬ３・３の３枚接合レンズからなり、
上記第４群が物体側より順に配列された凸レンズＬ４・１及び凹レンズＬ４・２の接合レンズからなり、
上記第３群の３枚のレンズＬ３・１、Ｌ３・２及びＬ３・３の媒質のｄ線における屈折率を各々ｎ３・１、ｎ３・２及びｎ３・３とすると、（ｎ３・１＋ｎ３・３）／２−ｎ３・２＞０．２３を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
上記第３群のレンズＬ３・１が両凸レンズであり、レンズＬ３・２が物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズであり、レンズＬ３・３が両凹レンズ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】
物点を軸上無限遠として近軸追跡した場合において、上記第３群の最も物体側の面と最も像面側の面の近軸光線高を各々Ｈ３ｆ、Ｈ３ｒとしたとき、１．１５＜Ｈ３ｆ／Ｈ３ｒ＜１．４の条件を満足す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４】
上記第３群の接合レンズの接合面でない面の少なくとも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５】
上記第４群の接合レンズの接合面でない面の少なくとも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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用のビデオカメラ等に好適なズームレンズに関する。特には、全長を短くすることができるとともに、レンズの偏心に伴う性能劣化の敏感度を緩和できるように改良を加えたズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用のビデオカメラを例に採って従来技術を説明する。
家庭用ビデオカメラのズームレンズでは、物体側より順に正、負、正、正の屈折力配置の４つのレンズ群から成り、第２群と第４群を光軸方向に移動させてズーミングを行う、いわゆる４群インナーフォーカス方式のズームレンズが一般的である。
このズーム方式で全長の小型化を狙う手法として、図８に示す特開平４−１０４１１４号のズームレンズや、図９に示す特開平５−６０９７４号のズームレンズなどが知られている。これらの例では、いずれも第３群III を、物体側に正の屈折力を集中させ、像側に負の屈折力を配置するように、凸、凸、凹（図８）又は凸、凹（図９）などのレンズで構成している。これによって、第３群の主点を物体側に寄せるとともに、第４群の焦点距離を短く設定できるようにして、主にバックフォーカスを短縮することによりレンズ全長を短くするものである。
【０００３】
ところで、家庭用ビデオカメラのズームレンズの鏡筒は、一般的にプラスチックの射出成形により製作される。この鏡筒でレンズを保持する手段としては、図１０や図１１に示すような鏡筒にレンズを挿入して、レンズのコバより突出している鏡筒の一部を熱などで変形させてレンズ側に折り曲げる、いわゆる熱カシメという方法が一般的で、この鏡筒構造により、最小の部品点数でコスト低減と精度の維持を図っている。
【０００４】
上記のレンズ構成では第３群が２つ以上のレンズ群を有するので、鏡筒の構造及びレンズの保持方法は次の２種類が考えられる。
図１０は、鏡筒１０１に対して物体側のレンズ１０３は物体側からカシメ、像側のレンズ１０５は像側からカシメる例を示す側面断面図である。すなわち、鏡筒１０１の内周面にはフランジ状の突部１０１ｂが形成されており、また鏡筒１０１の両端面には両外側に突出する鍔１０１ａ・１０１ｃが形成されている。この鏡筒１０１内に、物体側の両凸レンズ１０３を物体側から入れ、レンズ１０３の像側の周縁部端面を突部１０１ｂに当て、そのままで物体側の鏡筒鍔１０１ａを内側に熱カシメしてレンズ１０３を鏡筒１０１に固定する。同様に、像側のメニスカスレンズ１０５を像側から鏡筒１０１内に入れて固定する。
【０００５】
図１１は、鏡筒１１１に対して像側のレンズ１０５及び物体側のレンズ１０３ともに物体側からカシメる例を示す側面断面図である。すなわち、鏡筒１１１の物体側端面には外側に突出する鍔１１１ａが形成されており、鍔１１１ａの内側に段部１１１ｂが形成されている。また、内周面に突き出るフランジ部には、外側に突出する鍔１１１ｃ、内側に突出する突部１１１ｄが形成される。この鏡筒１１１内に、レンズ１０５を物体側から入れ、レンズ１０５の像側の周縁部端面を突部１１１ｄに当て、そのままで鍔１１１ｃを内側に熱カシメしてレンズ１０５を鏡筒１１１に固定する。次にレンズ１０３を同様に物体側から入れ、像側の周縁部端面を段部１１１ｂに当て、鍔１１１ａを内側に熱カシメしてレンズ１０３を鏡筒１１１に固定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示す、物体側のレンズは物体側からカシメて、像側のレンズは像側からカシメる方法では、レンズの外径は必要最小限で済む。しかし、物体側のレンズと像側のレンズを挿入する部分の鏡筒を成形する金型が、固定側と可動側に分かれてしまい、中心軸がずれやすく、両レンズ１０３、１０５の偏心精度の維持が困難である。
一方、図１１に示す物体側の一方向からカシメる方法では、奥のレンズ１０５をカシメるための治具の熱で、手前のレンズ１０３を挿入する鏡筒の一部を溶かしてしまわないように、後からカシメるレンズ１０３の外径を設計上必要とされる径より大きくして、奥のレンズ１０５と手前のレンズ１０３の外径の差を大きく取らなければならない。そのために必要以上に手前のレンズが厚くなり、小型化の目的から外れやすい。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、全長を短くすることができるとともに、レンズの偏心に伴う性能劣化の敏感度を緩和できるズームレンズを提供することを目的とする。
また本発明は、上記従来技術による４群インナーフォーカス方式ズームレンズの小型化手法を継承しながら、鏡筒構造の簡略化による精度向上と熱カシメ箇所を減らして製造コストの低減をはかり、収差補正の良好なズームレンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、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群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群からなり、第１群と第３群は固定で、第２群を光軸方向に移動させることにより主に変倍を行い、第４群を光軸方向に移動させることにより変倍による像位置の変動を補正するとともにフォーカシングを行うズームレンズであって；上記第３群が、物体側より順に配列された凸レンズＬ３・１、凹レンズＬ３・２及び凹レンズＬ３・３の３枚接合レンズからなり、上記第４群が物体側より順に配列された凸レンズＬ４・１及び凹レンズＬ４・２の接合レンズからなり、上記第３群の３枚のレンズＬ３・１、Ｌ３・２及びＬ３・３の媒質のｄ線における屈折率を各々ｎ３・１、ｎ３・２及びｎ３・３とすると、（ｎ３・１＋ｎ３・３）／２−ｎ３・２＞０．２３を満足する。
【０００９】
第３群を接合レンズで構成したため、レンズの中心軸ズレがほとんどなくズームレンズ系の光学的精度が向上する。レンズの接合工程では、透過偏心像を見ながら心合わせを行って接合するので、第３群としてのレンズ群内の偏心誤差要因は従来例よりも格段に改善できる。また、鏡筒へのレンズ固定のためのカシメ箇所を減らすことができ、その分の製造コストを低減できる。また、第３群を構成する設計パラメータ、すなわち面数、面間隔、屈折率、非球面数は従来例と同じであるため、収差補正が良好となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、上記第３群の３枚のレンズＬ３・１、Ｌ３・２及びＬ３・３の媒質のｄ線における屈折率を各々ｎ３・１、ｎ３・２及びｎ３・３とすると、（ｎ３・１＋ｎ３・３）／２−ｎ３・２＞０．２３を満足することが好ましい。
従来例の特開平５−６０９７４号のズームレンズは第３群が凸レンズと凹レンズの２枚で構成されているが、本発明では、言わばこの２枚の間の空気をガラスに置き換えて、小型化と収差補正の効果が従来例と同様になるように本発明の３枚接合レンズを構成した。したがって空気の代わりに導入したレンズＬ３・２の屈折率はできるだけ低い方が、上記従来例の特徴を継承しやすいので、レンズＬ３・１とレンズＬ３・３の屈折率の平均値に対してレンズＬ３・２の屈折率は少なくとも０．２３以上低いことが望ましい。
【００１１】
本発明においては、上記第３群のレンズＬ３・１が両凸レンズであり、レンズＬ３・２が物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズであり、レンズＬ３・３が両凹レンズであることが好ましい。上記従来例と同様に、第３群の屈折力を前側に寄せることで第３群の主点位置を前寄りにするには、レンズＬ３・１とレンズＬ３・２との接合面にも強い正の屈折力を持たせる必要があり、レンズＬ３・２とレンズＬ３・３との接合面は負の屈折力を持たせる必要があるからである。
【００１２】
本発明においては、物点を軸上無限遠として近軸追跡した場合において、上記第３群の最も物体側の面と最も像面側の面の近軸光線高を各々Ｈ３ｆ、Ｈ３ｒとしたとき、１．１５＜Ｈ３ｆ／Ｈ３ｒ＜１．４の条件を満足することが好ましい。
上式の下限を越えると小型化の効果が小さくなり、上限を越えるとペッツバール和が小さくなって像面湾曲の補正が不十分となる。
【００１３】
本発明においては、上記第３群の接合レンズの接合面でない面の少なくとも１面が非球面であることが好ましい。軸上無限遠物点からα入射光線束を考えると、第２群で強い発散光線束となって第３群に入射したものを、平行光線束に近い状態に変換するために大きな偏角を与えるので、球面だけの構成では球面収差、コマ収差の補正が困難だからである。
【００１４】
本発明においては、上記第４群の接合レンズの接合面でない面の少なくとも１面が非球面であることが好ましい。第３群で平行に近くなった光線束を収れんさせて結像させる第４群では、主光線の光線高も高いことから、球面だけでは球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差の補正が困難だからである。
また、第３群と第４群は各々色収差を補正するために、凸レンズＬ３・１と凸レンズＬ４・１の材質のアッベ数は３７以上、凹レンズＬ３・３と凹レンズＬ４・２の材質のアッベ数は３０以下で構成することが望ましい。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の１実施例に係るズームレンズのレンズ配列を示す図である。
この例では、第１群Ｉは、物体側から像側に向かって、物体側に凸面を向けた凹のメニスカスレンズＬ１・１と、該レンズと接合された両凸レンズＬ１・２と、接合されていない物体側に凸面を向けた凹のメニスカスレンズＬ１・３からなる。
第２群IIは、物体側から像側に向かって、物体側に凸面を向けた凹のメニスカスレンズＬ２・１と、両凹レンズＬ２・２と、該凹レンズに接合された両凸レンズＬ２・３からなる。
第２群IIと第３群III の間には絞りＳが配置されている。
【００１６】
第３群III は、物体側から像側に向かって、両凸レンズＬ３・１と、該凸レンズに接合された物体側に凹面を向けた凹のメニスカスレンズＬ３・２と、該メニスカスレンズに接合された両凹レンズＬ３・３からなる。
第４群IVは、物体側から像側に向かって、両凸レンズＬ４・１と、該凸レンズに接合された像側に凸面を向けたメニスカスレンズＬ４・２からなる。
【００１７】
フィルターＦは、赤外線カットフィルターや水晶製ローパスフィルター、ＣＣＤガバーガラス等を光学的に代表する平行平面板である。
像面ＩＭはＣＣＤ結像面である。
【００１８】
次に本実施例の数値例を以下に示す。
数値例において各符号の意味は以下のとおりである。
ｆ：焦点距離（mm）
Ｆ：Ｆナンバー
２ω：画角
ｒｉ：第ｉ番目の面の曲率半径（mm）
ｄｉ：第ｉ番目の面間隔（mm）
ｎｉ：第ｉ番目のレンズのｄ線の屈折率
νｉ：第ｉ番目のレンズのアッベ数
非球面の定義：非球面の深さをｘｉ、光軸からの高さをＨとして、
ｘｉ＝Ｈ2 ／ｒｉ｛１＋（１−Ｈ2 ／ｒｉ2)1/2 ｝＋ΣＡｊＨj
である。ただし、ｉａは第ｉ番目の面に付けた複合非球面にかかわる数値を示す。
なお、表中ｎ７、ｎ８、ｎ９、ｎ１０、ｎ１１は請求項や課題を解決するための手段でのｎ３・１、ｎ３・２、ｎ３・３、ｎ４・１、ｎ４・２を指す。また、レンズ全長の単位はmmである。
【００１９】
【外１】
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【００２０】
【外２】
0004161405.tif 000003
【００２１】
図２〜図７は、本発明の第１実施例及び第２実施例の諸収差図を示す。図２及び図５はｆ＝１．０００の状態、図３及び図６は数値例のズーム中間位置の状態、図４及び図７はｆ＝９．７４６の状態での無限遠合焦状態における諸収差図を表す。
各収差図において、球面収差図中の実線はｄ線についての球面収差、破線はｇ線についての球面収差、一点鎖線はｃ線についての球面収差である。非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のズームレンズは、物体側より凸、凹、凸、凸の屈折力配置のズームレンズにおいて、第３群を凸、凹、凹の３枚レンズを接合して構成することにより全長の小型化を達成するとともに、第３群を１つのレンズ群にしたことで、第３レンズ群内での偏心の発生を心出し接合工程により抑制し、小型化に伴う偏心による性能劣化の敏感度を緩和できる。また鏡筒で保持するレンズ群が減ることで、鏡筒構造の簡略化と製造コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るズームレンズのレンズ配列を示す図である。
【図２】本発明に関する数値例１のｆ＝１．０００における諸収差図である。
【図３】本発明に関する数値例１のｆ＝４．２２９における諸収差図である。
【図４】本発明に関する数値例１のｆ＝９．７４６における諸収差図である。
【図５】本発明に関する数値例２のｆ＝１．０００における諸収差図である。
【図６】本発明に関する数値例２のｆ＝４．６５９における諸収差図である。
【図７】本発明に関する数値例２のｆ＝９．７４６における諸収差図である。
【図８】従来例に関するレンズ断面図である。
【図９】従来例に関するレンズ断面図である。
【図１０】鏡筒に対して物体側のレンズは物体側からカシメ、像側のレンズは像側からカシメる例を示す側面断面図である。
【図１１】鏡筒に対して像側のレンズ及び物体側のレンズともに物体側からカシメる例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
Ｉ…第１群、II…第２群、III …第３群、IV…第４群、Ｓ…絞り、
Ｆ…フィルターに相当する平行平面ガラス、ＩＭ…ＣＣＤ撮像素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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