(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と凹レンズＬ３・２の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凹レンズＬ４・１及び凸レンズＬ４・２の接合レンズからなり、
上記第３群の物体側の面と像側の面の曲率半径を各々ｒ３Ｏ、ｒ３Ｉ、広角端の全系の焦点距離をｆｗとすると、次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）１．８＜ｒ３Ｏ／ｆｗ＜２．３（２）０．６＜ｒ３Ｏ／ｒ３Ｉ＜０．９
【請求項２】
上記第３群の最も物体側の面と上記第４群の最も像側の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５に示す特開平４−１０４１１４号のズームレンズなどが知られている。この例では、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６や図７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６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７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６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７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と凹レンズＬ３・２の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凹レンズＬ４・１及び凸レンズＬ４・２の接合レンズからなり、上記第３群の物体側の面と像側の面の曲率半径を各々ｒ３Ｏ、ｒ３Ｉ、広角端の全系の焦点距離をｆｗとすると、次の条件式を満足する。
（１）１．８＜ｒ３Ｏ／ｆｗ＜２．３（２）０．６＜ｒ３Ｏ／ｒ３Ｉ＜０．９
【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ほぼ同じであるため、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群の物体側の面と像側の面の曲率半径を各々ｒ３Ｏ、ｒ３Ｉ、広角端の焦点距離をｆｗとすると、次の条件式を満足することことが好ましい。
（１）１．８＜ｒ３Ｏ／ｆｗ＜２．３
（２）０．６＜ｒ３Ｏ／ｒ３Ｉ＜０．９
【００１１】
（１）式は第３群の屈折力を物体側に寄せることにより小型化を図る目的と、収差補正とのバランスを取るための好ましい条件を示したもので、下限を越えると第３群の主点を物体側に寄せる効果が弱くなる。一方、上限を越えると、非球面化しても、ｒ３Ｏ面で発生する球面収差、コマ収差、非点収差が増大して収差補正しにくくなる。
（２）式はｒ３Ｏで収斂させた光束をｒ３Ｉ面でアフォーカルに近づけるための好ましい条件を示したものである。下限を越えると第３群の主点を物体側に寄せる負の屈折力が弱くなり、また第４群の屈折力を強くできなくなって、第４群の移動量が増加することにより小型化に不利となる。一方、上限を越えるとペッツバール和が小さくなり過ぎるとともに、ｒ３Ｉ面から発生するコマ収差と非点収差が増大して補正が困難になる。
【００１２】
本発明においては、上記第３群の最も物体側の面と上記第４群の最も像側の面が非球面であることが好ましい。
広角端における球面収差とコマ収差は、光束が広がった第３群の最も物体側の面で補正するのが有効である。また、非点収差は主光線の光線高が高くなる第４群の最も像側の面で補正するのが有効である。しかし、少ない構成枚数で良好な収差補正を実現するには、上記の面を非球面にして設計の自由度を増やす必要があるためである。
【００１３】
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・２の材質のアッベ数は３７以上、凹レンズＬ３・２と凹レンズＬ４・１の材質のアッベ数は３０以下で構成することが望ましい。
【００１４】
【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凸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。
【００１５】
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凹レンズＬ３・２とからなる。
第４群IV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Ｌ４・１と、該凹レンズに接合された両凸レンズＬ４・２とからなる。
【００１６】
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カ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。
【００１７】
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ｒ１２、ｒ１４は、請求項や課題を解決するための手段でのｒ３Ｏ、ｒ３Ｉを指す。また、レンズ全長の単位はmmである。
【００１８】
【外１】
0004161406.tif 000002
【００１９】
図２、３、４は、本発明の実施例の諸収差図を示す。図２はｆ＝１．００の状態、図３は数値例のズーム中間位置の状態、図４はｆ＝９．７８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。
【００２０】
【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、凹の２枚のレンズを接合して構成するとともに、第４群を凹凸の２枚の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のｆ＝１．００における諸収差図である。
【図３】本発明に関する数値例のズーム中間位置の状態における諸収差図である。
【図４】本発明に関する数値例のｆ＝９．７８における諸収差図である。
【図５】従来例に関するレンズ断面図である。
【図６】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７】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】
0004161406.tif 000003
【図２】
0004161406.tif 000004
【図３】
0004161406.tif 000005
【図４】
0004161406.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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