JP2501461B2 - ズ―ムレンズ - Google Patents

ズ―ムレンズ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はズームレンズに関するもので、特にコンパク
トカメラ,一眼レフカメラ等に応用される2群ズームレ
ンズに関するものである。
〔従来の技術〕
近年レンズ製作技術の進歩により、安価なレンズ製作
が可能になってきた。これには、プラスチックレンズ加
工の進歩、非球面加工の進歩などによるレンズ加工費用
の原価低減があげられる。また、性能上の問題では非球
面レンズを使用することによるレンズ枚数の減少が実現
しつつある。しかし、撮影用レンズにおいては像面湾曲
を小さくする為にペッツバール和を小さくする必要があ
る。ところが、非球面レンズにはペッツバールの補正能
力はない為、非球面レンズを導入しただけではどうして
もレンズ構成枚数が多くなってしまう。
特に正レンズ群と負レンズ群よりなり、この2つのレ
ンズ群の軸上間隔を変えることにより変倍を行う2群ズ
ームレンズにおいては、他の収差についてもみてみる
と、負レンズ群による歪曲収差の発生量が大きいという
欠点がある。物体側から、正・負の構成である2群ズー
ムレンズの場合は、後群である負レンズ群により広角端
での歪曲収差がプラスへ大きく発生し、負・正の構成で
ある2群ズームレンズの場合は前群である負レンズ群に
より広角端での歪曲収差がマイナスへ大きく発生してし
まう。通常この歪曲収差を補正するために、正レンズ群
にこれを打消す歪曲収差を発生させて総合での歪曲収差
を良好に補正する必要がある。ところがその場合、収斂
作用を有する正レンズ群に発散作用面が必要となり、な
おかつ球面収差,像面湾曲,全系のペッツバール和の補
正も同時に必要となるために、正レンズ群のレンズ枚数
は必然的に多くなってしまう。
より安価なレンズを提供するには、構成を簡単にし枚
数の減少を図る必要があるが、上記の収差補正の問題を
も解決するには新たな技術の導入が必要である。そこで
注目されてきたのが屈折率分布型レンズである。屈折率
分布型レンズには光軸方向に屈折率が変化するいわゆる
アキシアル・グリン・レンズと、光軸と直交する方向に
屈折率が変化するいわゆるラジアル・グリン・レンズが
ある。このうち、特にこのラジアル・グリン・レンズは
ペッツバールの補正に効果があるため、撮影用光学系に
応用されはじめている。このラジアル・グリン・レンズ
を撮影レンズ系に導入したものとして、特開昭62-15390
9号公報に記載されたものが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、ここに記載されたレンズ系はレンズ構
成枚数が5枚以上であり、小型軽量化の点で十分とは言
えない。
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので
あり、正の屈折力のレンズ群と負の屈折力のレンズ群と
からなり、この2つのレンズ群の軸上間隔を変えること
により変倍を行う2群ズームレンズで、収差が良好に補
正され、レンズ構成枚数が少ない極めてコンパクトなズ
ームレンズを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明に基づくズームレ
ンズでは、第1図に一実施例を示すように、正の屈折力
を有するレンズ群と負の屈折力を有するレンズ群との2
つのレンズ群より成り、該2つのレンズ群の軸上間隔を
変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、前
記正の屈折力を有するレンズ群が少なくとも1つ屈折率
分布型レンズを具備し、該屈折率分布型レンズの形状が
負メニスカスレンズ形状で、屈折率分布が光軸と直交す
る方向に光軸から離れるに従い屈折率が低くなる分布で
あり、この屈折率分布を、 n(y)d=Nod+N1dy2+N2dy4+ …… と表わした時、以下の条件を満足することを特徴とする
ズームレンズである。
−12<N1d・fw 2<−0.5 ……(1) 但、y;光軸と直交する方向の距離 n(y)d;半径yの所でのd−lineに対する屈折率 Nod;光軸上のd−lineに対する屈折率 N1d,N2d……;d−lineに対する屈折率分布係数 fw;広角端での全系の焦点距離 である。
また、前記2つのレンズ群のうち正の屈折力を有する
レンズ群を物体側に配置した場合には、前記負メニスカ
スレンズ形状の屈折率分布型レンズを物体側に凸面を向
けて配置し、以下の条件を満足することが好ましい。
そして、負の屈折力を有するレンズ群を物体側に配置
した場合には、前記負メニスカスレンズ形状の屈折率分
布型レンズを像側に凸面を向けて配置し、以下の条件を
満足することが好ましい。
但、上記条件式(2),(3)において、 R1;負メニスカスレンズ形状の屈折率分布型レンズの物
体側面の曲率半径 R2;負メニスカスレンズ形状の屈折率分布型レンズの像
側面の曲率半径 である。
〔作用〕
まず、前述のいわゆるラジアル・グリン・レンズを使
用する場合に、その作用としてペッツバールを補正する
効果があげられる。通常の均質レンズのペッツバール
は、φを面の屈折力、nを屈折率とすると、φ/nで表わ
されるが、屈折率分布型レンズで発生するペッツバール
は、φGを媒質の屈折力、N0をレンズの光軸上での屈折
率とすると、 で表わされる。即ち屈折率分布型レンズでは、そのレン
ズ面による発生とその媒質による発生との2つの発生が
ある。本発明においては、この媒質による発生を有効に
利用し、正レンズ群にレンズ形状が負レンズ形状で光軸
と直交する方向にいくに従い屈折率が低くなる屈折率分
布型レンズを用いることにより、そのペッツバールを均
質レンズを使用した場合よりもマイナスに発生させてい
る。つまり、正レンズ群の欠点であるプラスへ大きくな
るペッツバール和を小さくする作用を為すものである。
このように本発明においては、正レンズ群にレンズ形
状が負レンズ形状で、光軸と直交する方向にいくに従い
屈折率が低くなる屈折率分布型レンズを用いることによ
り、そのレンズ面でマイナスの歪曲収差を発生させ、も
う一方の負レンズ群で発生する歪曲収差を打ち消す効果
をもたせ、2群ズームレンズの欠点である広角端での歪
曲収差を良好に補正することができる。
次に本発明の構成にある条件(1)〜(3)について
説明する。
ラジアル・グリン・レンズの屈折率分布は、光軸と直
交する方向の距離をy,半径yの所での屈折率をn
(y),光軸上の屈折率をN0,分布係数をN1,N2……と
すると以下の式で表わされる。
n(y)=N0+N1y2+N2y4+ …… また、ラジアル・グリン・レンズの屈折力は、その面
の屈折力と媒質の屈折力φGとを加えたものであり、こ
のうち媒質の屈折力φGは、そのレンズ肉厚をtとする
と、φG=−2N1tで表わされる。ところが、レンズ肉厚
tは加工上あまり大きくはできない。このため、前記条
件式(1)の上限を越えると媒質の屈折力φGが弱くな
り、面の屈折力の負担が大きくなり過ぎ、レンズ面での
収差の発生量を補正しきれなくなる。特に望遠端におい
て歪曲収差の発生量が大きくなり、補正しきれなくな
る。また、下限を越えると媒質の屈折力φGが強くなり
過ぎ、媒質での収差の発生量を補正しきれなくなる。特
に望遠端において球面収差が補正過剰となる。
そして、本発明では前記屈折率分布型レンズを負メニ
スカス形状とすることにより、広角端での歪曲収差のみ
ならず、補正過剰になる傾向にある望遠端での球面収
差、コマ収差を良好に補正している。
また、正レンズ群先行構成の2群ズームレンズの場
合、前記条件(2)を満足することが好ましい。この条
件(2)の上限を越えると、広角端でのコマ収差が悪化
する。下限を越えると、歪曲収差が十分補正しきれなく
なる。
そして、負レンズ群先行構成の2群ズームレンズの場
合は、前記条件(3)を満足することが好ましい。この
条件(3)の上限を越えると、球面収差が補正過剰とな
る。また広角端における歪曲収差も補正過剰となる。下
限を越えると、歪曲収差が十分補正しきれなくなる。
〔実施例〕
実施例1は、コンパクトカメラ用レンズで構成枚数の
非常に少ないズームレンズに関するものである。構成は
第1図に示すように、物体側から順に物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズ、両凸レンズより成り全体とし
て正の屈折力を有する前群と、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカス
レンズより成り全体として負の屈折力を有する後群とか
ら成り、その2つの群の間隔を変化させることにより変
倍を行っている。そして、このうち物体側より3枚のレ
ンズに屈折率分布型レンズを用いている。
この正レンズ先行構成の2群ズームレンズにおいて
は、負レンズ群である後群によりプラスの歪曲収差が発
生してしまうという欠点がある。しかし本実施例では、
前群である正レンズ群の第1レンズ即ち最物体側レンズ
に、形状は負メニスカスレンズ形状で光軸と直交する方
向つまり外周方向にいくに従い屈折率が低くなる屈折率
分布型レンズを用い、後群で発生する歪曲収差を打ち消
す歪曲収差を発生させ、全体としての歪曲収差を良好に
補正している。また、屈折率分布型レンズである第1レ
ンズを物体側に凸面を向けて用いることにより、広角端
でのコマ収差を良好に補正している。凹面を物体側に向
けると、広角端での周辺部のコマ収差がプラスへ大きく
発生して補正不可能となる。本実施例においては、第1
レンズのみでなく他のレンズでも屈折率分布型レンズを
用いているが、ここでは主に補正過剰になる傾向にある
球面収差の補正及び色収差の補正を行っている。しか
し、これらの補正に関しては均質レンズでも、非球面及
び硝材の組み合わせ等により補正可能である。
本実施例では、通常なら均質レンズ7〜8枚は必要で
あるコンパクトカメラ用ズームレンズを4枚という非常
に少ない枚数で構成し、各収差も良好に補正している。
実施例2,3は一眼レフカメラ用レンズで構成枚数の非
常に少ないズームレンズに関するものである。構成は夫
々第4図及び第7図に示すように、共に物体側から順に
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凸
面を向けた正メニスカスレンズより成る全体として負の
屈折力を有する前群と、正レンズ、物体側に凹面を向け
た負メニスカスレンズより成る全体として正の屈折力を
有する後群とからなり、その2つの群の間隔を変化させ
ることにより変倍を行っている。このうち後群を構成す
る2枚のレンズに屈折率分布型レンズを用いている。
この負レンズ先行構成の2群ズームレンズにおいて
は、負レンズ群である前群により、マイナスの歪曲収差
が発生してしまうという欠点がある。しかし本実施例で
は、物体側より順に夫々第1レンズ乃至第4レンズと名
付けると、後群である正レンズ群の第4レンズに、形状
は負メニスカスレンズ形状で、光軸と直交する方向つま
り外周方向にいくに従い屈折率が低くなる屈折率分布型
レンズを用い、前群で発生する歪曲収差を打ち消す歪曲
収差を発生させ、全体としての歪曲収差を良好に補正し
ている。本実施例においては、前記屈折率分布型レンズ
に正の屈折力を与え、後群としての正の屈折力を負担し
ているが、レンズ面によるペッツバールはマイナスで発
生し、正レンズ群としてプラスへ大きくなるペッツバー
ル和を良好に補正している。また、前記屈折率分布型レ
ンズである第4レンズを、像側に凸面を向けて用いるこ
とにより、望遠端で補正過剰となる歪曲収差を有効に補
正し、なおかつ像面湾曲、コマ収差も良好に補正してい
る。本実施例においては、第3レンズにも屈折率分布型
レンズを用いているが、ここでは主に球面収差及び色収
差の補正を行っている。
本実施例では、通常なら均質レンズ4〜6枚は必要で
ある後群を2枚という非常に少ない枚数で構成し、前群
を含めわずか4枚という極めて少ない枚数で各収差の良
好に補正されたズームレンズを実現している。
以下に、各実施例の数値データを示す。
実施例1 f=41.2mm〜78.5mm,F/4.6〜5.5, 2ω=55.3°〜30.8° r1=115.019 d1=2.602 n1(屈折率分布型レンズ) r2=47.355 d2=12.141 r3=49.136 d3=5.790 n2(屈折率分布型レンズ) r4=−23.793 d4=(可変) r5=−38.598 d5=4.317 n3(屈折率分布型レンズ) r6=−21.592 d6=5.902 r7=−14.143 d7=4.094 n4=1.834 ν4=42.7 r8=−75.172 実施例2 f=41.2mm〜68.0mm,F/4.6〜5.6, 2ω=55.3°〜35.2° r1=97.415 d1=2.000 n1=1.72500 ν1=54.60 r2=21.134(非球面) d2=5.473 r3=24.659 d3=3.847 n2=1.83012 ν2=33.00 r4=36.353 d4=(可変) r5=39.366 d5=6.121 n3(屈折率分布型レンズ) r6=−114.509 d6=27.032 r7=−17.773 d7=3.524 n4(屈折率分布型レンズ) r8=−21.498 実施例3 f=41.2mm〜68.0mm,F/4.6〜5.7, 2ω=55.3°〜35.2° r1=107.601 d1=2.000 n1=1.73824 ν1=54.60 r2=21.981 d2=5.474 r3=25.333 d3=3.845 n2=1.83002 ν2=33.00 r4=37.768 d4=(可変) r5=36.328 d5=6.908 n3(屈折率分布型レンズ) r6=−128.617 d6=26.709 r7=−16.183 d7=2.769 n4(屈折率分布型レンズ) r8=−19.119 又、上記実施例で用いられている非球面は、光軸方向
をx(光の進む向きを正とする)、光線高方向をy、近
軸曲率半径をrとしたとき、 にて表わされる。但、E,Fは非球面係数である。
〔発明の効果〕
第2,3図、第5,6図、第8,9図は夫々実施例1乃至実施
例3の広角端及び望遠端の収差曲線図である。これらの
収差曲線図からも明らかなように、本発明によれば、各
収差の良好に補正された構成枚数の少ないコンパクトな
ズームレンズが提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図,第4図,第7図は夫々本発明の実施例1乃至実
施例3のレンズ構成の断面図,第2,3図、第5,6図、第8,
9図は夫々本発明の実施例1乃至実施例3の広角端及び
望遠端の収差曲線図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正の屈折力を有するレンズ群と負の屈折力
    を有するレンズ群との2つのレンズ群より成り、該2つ
    のレンズ群の軸上間隔を変えることにより変倍を行うズ
    ームレンズにおいて、前記正の屈折力を有するレンズ群
    が少なくとも1つ屈折率分布型レンズを具備し、該屈折
    率分布型レンズの形状が負メニスカスレンズ形状で、屈
    折率分布が光軸と直交する方向に光軸から離れるに従い
    屈折率が低くなる分布であり、この屈折率分布を、 n(y)d=Nod+N1dy2+N2dy4+ …… と表わした時、以下の条件を満足することを特徴とする
    ズームレンズ。 −12<N1d・fw 2<−0.5 ……(1) 但、y;光軸と直交する方向の距離 n(y)d;半径yの所でのd−lineに対する屈折率 Nod;光軸上のd−lineに対する屈折率 N1d,N2d……;d−lineに対する屈折率分布係数 fw;広角端での全系の焦点距離 である。
  2. 【請求項2】物体側から順に正の屈折力を有する前群と
    負の屈折力を有する後群とから構成され、前記負メニス
    カスレンズ形状の屈折率分布型レンズが物体側に凸面を
    向けて配置され、以下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。 但、R1;負メニスカスレンズ形状の屈折率分布型レンズ
    の物体側面の曲率半径 R2;負メニスカスレンズ形状の屈折率分布型レンズの像
    側面の曲率半径 である。
  3. 【請求項3】物体側から順に負の屈折力を有する前群と
    正の屈折力を有する後群とから構成され、前記負メニス
    カスレンズ形状の屈折率分布型レンズが像側に凸面を向
    けて配置され、以下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。 但、R1;負メニスカスレンズ形状の屈折率分布型レンズ
    の物体側面の曲率半径 R2;負メニスカスレンズ形状の屈折率分布型レンズの像
    側面の曲率半径 である。
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