JP2503510B2

JP2503510B2 - 望遠ズ−ムレンズ

Info

Publication number: JP2503510B2
Application number: JP62120641A
Authority: JP
Inventors: 啓二守山
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1987-05-18
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPS63285511A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は、物体側から順に正、負、正、正の４群構成
から成る望遠ズームレンズの改良に関する。

（従来の技術）正の屈折力を有しフォーカシングを行なう第１群と、
変倍を行なう機能を有し負の屈折力を有するバリエータ
の第２群と、像面の位置を一定の保ち正の屈折力を有す
るコンペンセータの第３群と、結像を行ない正の屈折力
を持つリレー系とから構成されている正、負、正、正の
４群構成のズームレンズが知られている。

そして、最近、この種のズームレンズの低コスト化や
軽量化を図る為に、レンズ系にプラスチックレンズを使
用することが提案されている。しかし、プラスチックは
ガラスに比べて屈折率の温度変化が大きい為、気温の変
化によりレンズの焦点面が移動してしまうという致命的
な欠点があった。この為、ズームレンズにプラスチック
レンズを用いると、気温による焦点面の移動のみなら
ず、ズーミングに際し、ワイド端とテレ端の焦点面が大
幅に変化してしまう。これを解消する為のいくつかの提
案が、本件と同一出願人による特開昭57−176015及び特
開昭58−65407等においてなされている。

（発明が解決しようとする問題点）最近、カメラAF化によりフォーカシング用レンズ群の
フォーカシング時の迅速性が要求されている。ところ
が、この種のズームレンズでは、フォーカシング用の第
１レンズ群G₁の屈折力が比較的弱いので合焦する際に
は、その繰り出し量もかなり大きく、しかも重量的には
第１レンズ群G₁の全光学系に占める比率がかなり大きい
為、軽量化を図るには大きな障害となっていた。そし
て、合焦の際は第１レンズ群G₁を物体側へ繰り出す、い
わゆる前玉繰り出し方式を採用している為に、重量の点
で全光学系に占める比率の大きい第１レンズ群をAF化に
より移動させることは困難である。

そして、フォーカシング用の第１レンズ群G₁の重量と
繰り出し量もかなり大きいので、AF化を図る際、合焦用
の第１群を移動させるためのモータにかかる負荷、つま
り（合焦群の移動量）×（合焦群の重量）で決定される
仕事量が大きくなり過ぎて作動時間が極端に長くなって
しまう為、大きな動力を必要とするので実用的でない。

この問題を解決するには第１レンズ群G₁の屈折力を強
めて合焦時の繰り出し量を短縮するか、あるいはフォー
カシング用の第１レンズ群G₁を軽量化することが必要で
ある。

しかし、第１レンズ群G₁の屈折力を強めて合焦時の繰
り出し量の短縮を図ろうとすると収差補正、特にテレ側
での球面収差、非点収差の補正が難しくなるばかりでは
なく、合焦による収差の変動が大きくなってしまう。ま
た、この種のズームレンズは一般に重量が重く、携帯
性、機動性という点で劣っている。そして、第１レンズ
群G₁の屈折力を強めて合焦群の軽量化を図ろうとして
も、レンズ系全体に占める比率が大きい第１レンズ群G₁
の重量は一向に変わらないので、全光学系の重量の軽減
には全く寄与し得ない。

したがって、本発明は望遠ズームレンズの第１レンズ
群G₁を軽量化することにより、操作性を向上させてAF化
を可能にすると同時に、全光学系の軽量化をも達成でき
る高精度でコンパクトなズームレンズを提供することを
目的としている。

（問題点を解決するための手段）本発明は物体側から順に、正の屈折力を有しフォーカ
シングを行なう第１レンズ群G₁と、光軸に沿って移動す
ることにより変倍を行ない負の屈折力を有するバリエー
タである第２レンズ群G₂と、該バリエータの移動により
変動する像面の位置を一定に保ち正の屈折力を有するコ
ンペンセータである第３レンズ群G₃と、正の屈折力を有
し結像機能を持つリレー系である第４レンズ群G₄とによ
る構成を基本とし、本発明の主たる特徴は前記第１レン
ズ群G₁にプラスチックレンズを有する構成により上記の
問題を解決しようとするものである。

そして、本発明のズームレンズの基本構成上、（１）
〜（４）の条件を満たすことが望ましい。

（１）1.0＜f₁/f_w＜2.5 （２）0.35＜|f₂/f_w|＜0.55 （３）0.8＜f₃/f_w＜1.5 （４）1.0＜f₄/f_w＜1.6 また、第１群の第ｉ番目のレンズ成分の屈折率を温度
ｔ、t₁、t₂のときそれぞれn_1i（ｔ）、n_1i（t₁）、n_1i
（t₂）としたとき、第１群の第ｉ番目のレンズ成分を形
成する材質について温度分散W_1iをここで、t₁＜ｔ＜t₂ と定義し、特に、以下の諸条件を満たせば更に有効とな
る。

（５）（６）（７）（８）0.1＜f/f_12-13＜0.5 但し、 f_1i:物体側から順に第１群の第ｉ番目のレンズ成分の温
度ｔにおける焦点距離。

h_1i:物体側から高さｈで入射する近軸光線の第１群の第
ｉ番目のレンズ成分への入射高。

f₁:第１レンズ群G₁の焦点距離。

f₂:第２レンズ群G₂の焦点距離。

f₃:第３レンズ群G₃の焦点距離。

f₄:第４レンズ群G₄の焦点距離。

f_w:ワイド端における全系の焦点距離。

f_T:テレ端における全系の焦点距離。

β_w:ワイド端における第２〜４レンズ群の合成倍率。

β_T:テレ端における第２〜４レンズ群の合成倍率。

ν₁₂:第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₂のアッベ数。

ν₁₃:第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₃のアッベ数。

f_12-13:第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₂と第３レンズ
L₁₃との接合レンズの合成焦点距離。

（作用）本発明の主たる特徴は、フォーカシングを行なう第１
レンズ群G₁にプラスチックレンズを採用し、軽量化を図
ったことにある。ここで、プラスチックの表面硬度はガ
ラスに比べかなり劣っている為、プラスチックレンズを
最も物体側の第１レンズL₁₁に用いると、キズ等がつき
易くなり不都合である。そのため、本発明では、第１レ
ンズ群G₁の最も物体側の第１レンズL₁₁にはガラスレン
ズを用い、軽量化の為のプラスチックレンズは、物体側
から２番目の正の第２レンズL₁₂と第２レンズL₁₂に接合
された負の第３レンズL₁₃に用いた構成となっている。

本発明において使用しているプラスチックレンズは、
第１レンズ群G₁中の接合レンズを構成している。物体側
の正の第２レンズL₁₂を低分散プラスチック、像面側の
負の第３レンズL₁₃を高分散プラスチックとしている。
そして該プラスチック接合レンズの合成屈折力を適当に
与え、更に第１レンズ群G₁中最も物体側の正の第１レン
ズL₁₁を低分散ガラスとして色収差の発生を抑えてい
る。

そして、本発明では、第１レンズ群G₁中に低分散プラ
スチックレンズと高分散プラスチックレンズより成る接
合レンズを設けることで第１レンズ群G₁での温度による
焦点面の移動ΔP₁を小さく抑え、レンズ系全体の温度に
よる焦点面の移動、及びズーミングの際の焦点面の変化
を実用上十分な範囲に抑えることに成功した。上述の如
く、第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₂と第３レンズL₁₃
との貼り合せより成る接合レンズ単体のみで温度による
焦点面の移動を補償できる為、第１レンズ群G₁を通った
光線の射出角度、つまりプラスチックより成る接合レン
ズを通った光線の射出角度の温度による変化を小さく抑
えることが可能となる。したがって、収差の温度による
変動を抑えるのに有利となる。以下に上記の各条件につ
いて説明する。

（１）式は第１レンズ群G₁の屈折力を規定するもので
ある。この上限を越えると第１〜第３レンズ群によって
構成されている変倍系を小型化することができなくなっ
てしまう。また下限を越えると、第１レンズ群G₁の屈折
力が強まり過ぎ、特にテレ側での収差の補正至近におけ
る収差の変動の補正が難しくなる。

（２）式は第２レンズ群G₂の屈折力を規定するもので
ある。この上限を越えると、発散群としての第２レンズ
群G₂の屈折力が弱まり、ズームレンズ系全長を小型化す
ることが難しくなる。また下限を越えるとペッツバール
和が過大に負となり、非点収差、像面湾曲の補正が難し
くなる。

（３）式は第３レンズ群G₃の屈折力を規定するもので
ある。この上限を越えると、第１レンズ群G₁から第３レ
ンズ群G₃による変倍系の大型化を招き好ましくない。ま
た下限を越えると、変倍による諸収差の変動が過大とな
り、補正が難しくなる。

（４）式は第４レンズ群G₄の屈折力を規定するものあ
る。この上限を越えると結像群としての第４レンズ群G₄
が弱くなり、結像群の大型化を招き、レンズ系の小型化
を図る上で好ましくない。また下限を越えると球面収
差、特にテレ側の球面収差が過大となり、補正が困難と
なる。

（５）、（６）式はレンズ系全体としての温度による
焦点面の移動、及びズーミングの際の焦点面の変化を実
用上十分な範囲とする為の第１レンズ群G₁の温度による
焦点面の移動範囲ΔP₁を規定するものである。この範囲
を越えると、レンズ系全体としての温度による焦点面の
移動及びズーミングの際の焦点面の変化が過大となり実
用的でない。

（７）、（８）式は第１レンズ群G₁中のプラスチック
より成る接合レンズのみかけ上のアッベ数と屈折力を規
定することにより、第１レンズ群G₁における色消しの適
当な条件を示している。上限を超えると、例えば、短波
長側を考えると軸上の色収差が過大に負、軸外の色収差
が過大に正となる為第１レンズ群G₁中第１レンズL₁₁を
より低分散ガラスにしていかなければならない為に好ま
しくない。また下限を超えると、軸上の色収差が過大に
正、軸外の色収差が過大に負となる為、第１レンズ群G₁
中第１レンズL₁₁の屈折力を過剰に強めなければならず
収差補正上好ましくない。

（実施例）以下に実施例について説明する。本発明による第１〜
第４の各実施例は、正、負、正、正の４群構成あり、第
１レンズ群G₁は正の屈折力を有しフォーカシングを行な
う機能を持ち、第２レンズ群G₂は屈折力を有し変倍を行
なうバリエータであり、第３レンズ群G₃は全体で正屈折
力を持ちバリエータの変倍により移動する像面を一定に
保コンペンセータであり、第４レンズ群G₄は正の屈折力
を有し結像機能を持つリレー系である。

そして、第１レンズ群G₁は物体側より順に両凸正レン
ズL₁₁と、両凸正レンズL₁₂とそれに接合された両凹負レ
ンズL₁₃とを有し、第２レンズ群G₂は像側に凸の面を向
けた正のメニスカスレンズL₂₁とそれに接合された両凹
の負レンズL₂₂と、さらに両凹の負レンズL₂₃とを有し、
第３レンズ群G₃は像側により曲率の強い面を向けた正レ
ンズL₃₁と、それに接合された負のメニスカスレンズL₃₂
とを有し、第４レンズ群G₄は物体側により曲率の強い面
を向けた正メニスカスレンズL₄₁と、両凹負レンズL₄₂、
そして大きな空気間隔をはさんで物体側により曲率の強
い面を向けた負メニスカスレンズL₄₃と物体側により強
い曲率を向けた両凸正レンズL₄₄とを有する構成となっ
ている。但し、絞りは第４レンズ群G₄より物体側に位置
している。

また、本発明では第１レンズ群G₁において、第１レン
ズL₁₁に光学ガラス、第２レンズL₁₂及び第３レンズL₁₃
にプラスチックを用いている。温度による焦点面の移動
については基準温度を＋20℃とし−10℃と＋50℃につい
て補正を行っている。

以下に各実施例の基準温度＋20℃における諸元を示
す。但し、各表中、左端の数字は物体側からの順序を表
すものとし、ｆは全系の焦点距離を示すものとする。ま
たさらに各実施例の第１レンズ群G₁の第１、第２、第３
レンズ、L₁₁、L₁₂、L₁₃の各温度（＋20℃、−10℃、＋5
0℃）における屈折率、温度分散数W_1i、アッベ数を併せ
て示す。

但し、 f_1i＝103.016 （１）f₁/f_w＝1.374 （２）|f₂/f_w|＝0.471 （３）f₃/f_w＝1.173 （４）f₄/f_w＝1.270 （５）（６）（７）（８）f/f_12-13＝0.272 但し、 f_1i＝122.189 （１）f₁/f_w＝1.499 （２）|f₂/f_w|＝0.459 （３）f₃/f_w＝1.166 （４）f₄/f_w＝1.361 （５）（６）（７）（８）f/f_12-13＝0.194 但し、（１）f₁/f_w＝1.500 （２）|f₂/f_w|＝0.459 （３）f₃/f_w＝1.169 （４）f₄/f_w＝1.361 （５）（６）（７）（８）f/f_12-13＝0.223 但し、 f_1i＝122.189 （１）f₁/f_w＝1.499 （２）|f₂/f_w|＝0.549 （３）f₃/f_w＝1.156 （４）f₄/f_w＝1.374 （５）（６）（７）（８）f/f_12-13＝0.203 第１実施例〜第４実施例の第１レンズ群G₁において、
第２レンズL₁₂はポリメチルメタクリレート、第３レン
ズL₁₃はポリカーボネートを用いている。第１実施例の
基準温度＋20℃での（Ｗ）75,000mm、（Ｍ）106,066mm
及び（Ｔ）150,000mmにおける諸収差図を第２図に示
す。また、基準温度＋20℃（ｔ）、−10℃（t₁）及び＋
50℃（t₂）でのズーミングによる焦点面と球面収差の変
動を第３図に示す。図中、縦軸はＦナンバー、横軸は基
準温度＋20℃でのガウス像面を原点とするデフォーカス
量を表わす。

第２実施例の基準温度＋20℃での（Ｗ）81,500mm、
（Ｍ）145,500mm及び（Ｔ）200,000mmにおける諸収差図
を第５図に示す。また基準温度＋20℃（ｔ）、−10℃
（t₁）及び＋50℃（t₂）でのズーミングによる焦点面と
球面収差の変動を第６図に示す。

第３実施例の基準温度＋20℃での（Ｗ）81,500mm、
（Ｍ）145,500mm及び（Ｔ）200,000mmにおける諸収差図
を第８図に示す。また、基準温度＋20℃（ｔ）、−10℃
（t₁）及び＋50℃（t₂）でのズーミングによる焦点面と
球面収差の変動を第９図に示す。

第４実施例の基準温度＋20℃での（Ｗ）81,500mm、
（Ｍ）145,200mm及び（Ｔ）200,000mmにおける諸収差図
を第11図に示す。また、基準温度＋20℃（ｔ）、−10℃
（t₁）及び＋50℃（t₂）でのズーミングによる焦点面と
球面収差の変動を第12図に示す。

各収差図、ズーミングによる焦点面と球面収差の変動
を表わす図は、基準波長としてｄ線（λ＝587.6nm）に
ついて示している。また第２図、第５図、第８図及び第
11図の諸収差図中の球面収差については色収差を示す為
にｇ線（λ＝435.8nm）について併記した。

図より、何れの実施例も、温度による焦点面の移動及
びズーミングに際しての焦点面の変動を十分に補正し、
且つ、全変倍域にわたって良好な結像性能を維持してい
ることが明らかである。

（発明の効果）以上の如く、本発明は第１レンズ群G₁にプラスチック
レンズを用いることによってズームレンズの軽量化が達
成でき、且つ迅速なフォーカシングを行なうことが可能
となる為、AF用レンズとして使用できる。しかも、プラ
スチックレンズの温度による影響を十分に抑えることが
可能てあので、全変倍域にわたって良好な結像性能を維
持可能な望遠ズームレンズを得ることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例のワイド側の光路図。
第４図は本発明による第２実施例のワイド側の光路図。
第７図は本発明による第３実施例のワイド側の光路図。
第10図は本発明による第４実施例のワイド側の光路図。
第２図、第５図、第８図及び第11図は本発明による第１
実施例、第２実施例、第３実施例及び第４実施例の諸収
差図。第３図、第６図、第９図及び第12図は本発明によ
る第１実施例、第２実施例、第３実施例及び第４実施例
の基準温度＋20℃（ｔ）、−10℃（t₁）及び＋50℃
（t₂）でのズーミングによる球面収差の変動を示す図で
ある。（主要部分の符号の説明） G₁……第１レンズ群 G₂……第２レンズ群 G₃……第３レンズ群 G₄……第４レンズ群

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、正の屈折力を有しフォー
カシングを行う第１レンズ群G₁と、光軸に沿って移動す
ることにより変倍を行なう負の屈折力を有するバリエー
タである第２レンズ群G₂と、該バリエータの移動により
変動する像面の位置を一定に保ち正の屈折力を有するコ
ンペンセータである第３レンズ群G₃と、正の屈折力を有
し結像機能を持つリレー系である第４レンズ群とから構
成され、前記第１レンズ群G₁は、物体側から順に正レン
ズL₁₁と、正レンズL₁₂と、該正レンズL₁₂と接合された
負レンズL₁₃とを有し、該正レンズL₁₂と該負レンズL₁₃
とはプラスチックレンズから構成され、温度ｔ、t₁、t₂
したときt₁＜ｔ＜t₂と定義され、該温度ｔ、t₁、t₂のと
きの第１群の第ｉ番目のレンズ成分の屈折率をそれぞれ
n_1i（ｔ）、n_1i（t₁）、n_1i（t₂）としたとき、第１群
の第ｉ番目のレンズ成分を形成する材質について温度分
散W_1iをと定義し、かつ以下の諸条件を満足することを特徴とす
る望遠ズームレンズ。（１）1.0＜f₁/f_w＜2.5 （２）0.35＜|f₂/f_w|＜0.55 （３）0.8＜f₃/f_w＜1.5 （４）1.0＜f₄/f_w＜1.6 （５）（６）（７）（８）0.1＜f/f_12-13＜0.5 但し、 f₁:第１レンズ群G₁の焦点距離。 f₂:第２レンズ群G₂の焦点距離。 f₃:第３レンズ群G₃の焦点距離。 f₄:第４レンズ群G₄の焦点距離。 f_1i:物体側から順に第１群の第ｉ番目のレンズ成分の温
度ｔにおける焦点距離。 h_1i:物体側から高さｈで入射する近軸光線の第１群の第
ｉ番目のレンズ成分への入射高（但しｈ＝f₁とする）。 f_w:ワイド端における全系の焦点距離。 f_T:テレ端における全系の焦点距離。 β_w:ワイド端における第２〜第４レンズ群の合成倍率。 β_T:テレ端における第２〜第４レンズ群の合成倍率。 ν₁₂:第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₂のアッベ数。 ν₁₃:第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₃のアッベ数。 f_12-13:第１レンズ群G₁中の第２レンズL₁₂と第３レンズ
L₁₃との接合レンズの合成焦点距離。