JP2626109B2 - ズームレンズ - Google Patents

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し、特に写真用カメラやビ
デオカメラ等に好適な全変倍範囲にわたり高い光学性能
を有した負の屈折力のレンズ群が先行する変倍比２程度
の３つのレンズ群を有するレンズ全長の短いコンパクト
なズームレンズに関するものである。

（従来の技術） 従来より写真用カメラやビデオカメラ等に好適な比較
的レンズ全長の短い広画角の変倍比２程度のズームレン
ズとして負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群の２
つのレンズ群より成り双方のレンズ群の間隔を変化させ
て変倍を行った所謂２群ズームレンズ（通称ショートズ
ーム）があり、例えば特開昭53−132360号公報や特開昭
56−19022号公報等で提案されている。

このような２群ズームレンズのうち負の屈折力の第１
群中の１つのレンズ面に非球面を施して、レンズ全長の
短縮化を図ったものが例えば特開昭59−64811号公報で
提案されている。

又、２群ズームレンズにおいて像面側に新たに負の屈
折力の第３群を配置してレンズ全長の短縮化を図った所
謂３群ズームレンズが例えば特開昭58−9016号公報、特
開昭58−111013号公報等で提案されている。

更に３群ズームレンズの第１群中の１つのレンズ面に
非球面を施すことにより高い光学性能を得たものが例え
ば特開昭61−183613号公報、特開昭61−240217号公報、
特開昭62−87925号公報、特開昭62−112115号公報、特
開平１−189622号公報等で提案されている。

特に特開昭62−87925号公報、特開昭62−112115号公
報、特開平１−189622号公報では各レンズ群のレンズ構
成を適切に設定することにより全変倍範囲にわたり良好
なる光学性能を有したコンパクトな３群ズームレンズを
提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 前述の特開昭58−97016号公報、特開昭58−111013号
公報、特開昭62−87925号公報や特開平１−189622号公
報では第１群を３枚又は４枚のレンズより構成し、変倍
に伴う収差変動を補正した高い光学性能を得ているが、
第１群を３枚又は４枚のレンズより構成している為に第
１群のレンズ厚が増大する傾向があった。

特開昭59−64811号公報は第１群中の１つのレンズ面
を非球面化し、２枚のレンズで構成して上記欠点を解決
しているが、２群構成であることと第１群が２枚である
ため収差補正が難しいことから第１群の屈折力を弱めな
ければならず、この結果広角側でのレンズ全長が増大
し、しかも第１群でフォーカスを行う場合、第１群の繰
出し量が大きくなり、近接撮影距離を短くできないとい
う問題点があった。

特開昭61−240217号公報や特開昭62−112115号公報で
は第１群を２枚のレンズより構成し、このうち１つのレ
ンズ面に非球面を施すことによりレンズ全長の短縮化と
共に変倍に伴うレンズ群の移動量を少なくし鏡筒の短縮
化を図っているが、広角側で第１群と第２群中に配置し
た絞りとの間隔が長くなり広角側での第１群のレンズ有
効径が増大してくるという問題点があった。

特開昭61−1836113号公報では第１群の屈折力を強め
てレンズ全長の短縮化と共にレンズ系全体の小型化を図
っているが、屈折力を強めた為に諸収差の発生量が多く
なり光学性能が低下してくるという問題点があった。

本発明は前述の各公報で提案した３群ズームレンズを
更に改良し、３群ズームレンズにおいて各レンズ群の屈
折力及びレンズ構成を適切に特定することにより変倍に
伴う収差変動が少なく、全変倍範囲にわたり高い光学性
能を有したレンズ全長の短い写真用カメラやビデオカメ
ラ等に好適な簡易な構成のコンパクトなズームレンズの
提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明のズームレンズは、物体側より順に負の屈折力
の第１群、正の屈折力の第２群そして負の屈折力の第３
群の３つのレンズ群より成り、該第１群と第２群を光軸
上移動させて変倍を行うズームレンズであって、該第１
群はメニスカス状の負の第11レンズと像面側のレンズ面
に非球面を施したメニスカス状の正の第12レンズより成
り、該第２群の広角端と望遠端における結像倍率を各々
β2W,β2T、該第１群の焦点処理をf1、望遠端における
全系の焦点処理をfTとしたとき 0.95＜β2W×β2T＜1.05 ……（１） 0.55＜|f1|/fT＜0.65 ……（２） なる条件を満足することを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の３群ズームレンズの近軸屈折力配置
を示す概略図、第２図は後述する本発明の数値実施例１
のレンズ断面図である。レンズ断面図において（Ａ）は
望遠端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は広角端のズーム位置を
示す。

図中Ｉは負の屈折力の第１群であり、変倍に伴う像面
変動を補正する為に像面側に凸状の軌跡を有しながら移
動すると共に合焦を行なっている。IIは正の屈折力の第
２群であり、図に示すように望遠端から広角端への変倍
の際、単調に像面側方向に移動している。IIIは固定の
結像作用をする負の屈折力の第３群である。SPは開口絞
りである。

一般に３群ズームレンズにおいてレンズ全長の短縮化
を図りつつ、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るに
は変倍に伴い移動する第１群の全系に対する屈折力や各
レンズ群のレンズ構成を適切に設定する必要がある。

本実施例では前述の如く第１群を所定形状の２つのレ
ンズで構成すると共に第12レンズの像面側のレンズ面に
非球面を用い、又第２群の広角端を望遠端における結像
倍率、そして第１群の屈折力を条件式（１），（２）の
如く設定することにより、変倍に伴う収差変動を良好に
補正し、全変倍範囲にわたり広い光学性能を有したレン
ズ全長の短い、特に合焦用の第１群のレンズ厚を薄く
し、レンズ系全体の小型軽量化を図ったコンパクトなズ
ームレンズを得ている。

次に前述の条件式（１），（２）の技術的意味につい
て説明する。

一般に本実施例のように第１群がズーミングに際して
移動し、コンペンセータの役割を行うズームタイプでは
広角側のレンズ全長と望遠側のレンズ全長が等しくなる
場合にレンズ鏡筒の全長が最短となる。従来の３群ズー
ムレンズでは広角側に比べて望遠側のレンズ全長の方を
短くし、レンズ全長が望遠側で決まる鏡筒構造を採用す
る場合もあるが、広角側での使用時に不用意に前側から
衝撃を与えるとズームカムに直接ダメージを与える為故
障の原因となる。そこでズーミングで最長となる寸法で
固定の鏡筒で包むことによりダメージを受けないように
する構造が好ましい。即ちズーミングの際の最大全長を
短くするズーム構成が好ましく広角端と望遠端のレンズ
全長が等しくなるのが良い。

本発明のような３群ズームレンズにおいて、広角端と
望遠端でのレンズ全長が等しい場合は第２群だけが光軸
上の位置を変え、像面位置が同一となる。即ち第２群は
広角端と望遠端で共役位置にある。このとき広角端と望
遠端での第２群の結像倍率をβ2W,β2Tとすると β2W×β2T＝１ ……（ａ） となる。

条件式（１）はこの（ａ）式を５％の範囲内で満足さ
せるようにしてレンズ全長の短縮化と共にレンズ系全体
の小型化を図っている。条件式（１）を外れるとレンズ
系全体の小型化を効率的に図るのが難しくなってくる。

条件式（２）は第１群の屈折力に関し、フォーカシン
グの際の移動量を適切に保ち収差変動を少なくする為の
ものである。

条件式（３）の下限値を越えて屈折力を強めすぎると
第１群で発生する球面収差及び非点収差を良好に補正す
るのが困難となり、又上限値を越えて屈折力を弱めすぎ
るとフォーカシングの際の移動量及びズーミングによる
移動量が大きくなってきてレンズ全長が増大するので良
くない。

本発明の目的とするコンパクトなズームレンズは以上
の各要件を満足することにより達成されるが、更に諸収
差を良好に補正し、高い光学性能を得るには次の諸条件
を満足するのが良い。

前記第11レンズの材質のアッベ数をν１、前記第12レ
ンズの材質の屈折率とアッベ数を各々n2,ν２としたと
き 50＜ν１ ……（３） 30＜ν２ ……（４） n2＜1.7 ……（５） なる条件を満足することである。

一般に第１群の屈折力を強めるとレンズ系全体は小型
化されるが収差補正が難しくなってくる。特に第１群を
２枚のレンズより構成した場合、単に非球面を用いても
良好なる収差補正が難しくなってくる。

そこで本発明では最も物体側に配置する負の第11レン
ズに条件式（３）を満足する低分散材料を用いることに
より第１群の部分系の色消しを行っても各レンズ面の屈
折力を強めずに特に非点収差の除去に好適なレンズ形状
の設定を可能としている。

又、正の第12レンズの材質に分散をあまり高くせず条
件式（４）を満足する材質を用い倍率色収差、特に広角
側での低画角の倍率色収差を良好に補正している。

更に正の第12レンズの材質の屈折率に条件式（５）を
満足する比較的低屈折率の材質を使用することにより、
主に望遠側の球面収差と広角側の非点収差を同時に補正
することができるレンズ面形状の設定を可能としてい
る。

この他本発明において画面全体にわたり、高い光学性
能を得るには第１群中の１つのレンズ面に設ける非球面
の形状を次の如く設定するのが良い。

まず平面ベースの非球面とし、正の第12レンズの像面
側のレンズ面の軸上の点Ｏを原点とし、径方径（高さ）
をｈ、光軸方向をＸ、A,B,C,D,E…を各々非球面係数と
し、 Ｘ＝Ah²＋Bh⁴＋Ch⁶＋Dh⁸＋Eh¹⁰＋…… なる式でＸを定義したとき、係数A,B,Cが Ａ＞0,B＜0,C＜０ ……（６） なる条件を満足することである。

条件式（６）はレンズ周辺部て曲率が大となる非球面
形状を表わしており、特に係数ＣをＣ＜０とすることに
より広角側で発生する非点収差を良好に補正している。

又、特に好ましくは係数B,Cを Ｂ＜800C ……（７） の如く設定するのが望遠側の球面収差と広角側の非点収
差を同時に良好に補正することができるので良い。

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番目のレンズ面の曲率半径、Di
は物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Niとν
ｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈
折率とアッベ数である。

数値実施例１ Ｆ＝77.2 FNo＝1:5.6 ２ω＝31.3゜ 〜36.23 〜4 〜61.7゜ R 1＝ 191.82 D 1＝1.48 N 1＝1.69680 ν 1＝55.5 R 2＝ 17.40 D 2＝5.13 R 3＝ 28.76 D 3＝3.65 N 2＝1.68893 ν 2＝31.1 R 4＝∞ D 4＝可変 R 5＝ 27.58 D 5＝2.83 N 3＝1.69680 ν 3＝55.5 R 6＝−216.30 D 6＝1.10 R 7＝（絞り） D 7＝0.30 R 8＝ 17.32 D 8＝2.44 N 4＝1.54072 ν 4＝47.2 R 9＝ 56.55 D 9＝0.68 R10＝−243.06 D10＝5.35 N 5＝1.80518 ν 5＝25.4 R11＝ 15.92 D12＝3.56 R12＝ 81.88 D12＝2.62 N 6＝1.64769 ν 6＝33.8 R13＝− 35.83 D13＝可変 R14＝ 41.69 D14＝2.00 N 7＝1.49171 ν 7＝57.4 R15＝ 32.28 非球面係数 Ａ＝ 7.69×10⁻³ Ｂ＝−8.53×10⁻⁶ Ｃ＝ 2.75×10⁻⁸ Ｄ＝ 8.03×10⁻¹¹ Ｅ＝−5.25×10⁻¹³ 数値実施例２ Ｆ＝77.2 FNo＝1:5.6 ２ω＝31.3゜ 〜35.82 〜4 〜62.3゜ R 1＝ 265.26 D 1＝1.50 N 1＝1.69680 ν 1＝55.5 R 2＝ 17.91 D 2＝5.28 R 3＝ 29.56 D 3＝3.30 N 2＝1.68893 ν 2＝31.1 R 4＝∞ D 4＝可変 R 5＝ 29.39 D 5＝2.69 N 3＝1.69650 ν 3＝53.2 R 6＝−144.55 D 6＝0.70 R 7＝（絞り） D 7＝0.70 R 8＝ 17.35 D 8＝2.57 N 4＝1.58921 ν 4＝41.1 R 9＝ 56.72 D 9＝0.65 R10＝−500.71 D10＝5.89 N 5＝1.84666 ν 5＝23.9 R11＝ 15.61 D12＝4.23 R12＝ 104.69 D12＝2.16 N 6＝1.64769 ν 6＝33.8 R13＝− 36.38 D13＝可変 R14＝ 44.33 D14＝1.70 N 7＝1.49171 ν 7＝57.4 R15＝ 36.34 非球面係数 Ａ＝ 7.25×10⁻³ Ｂ＝−8.10×10⁻⁶ Ｃ＝−1.33×10⁻⁸ Ｄ＝−1.82×10⁻¹¹ Ｅ＝−1.57×10⁻¹³ 数値実施例３ Ｆ＝77.2 FNo＝1:5.6 ２ω＝31.3゜ 〜35.85 〜4 〜62.4゜ R 1＝ 277.92 D 1＝1.40 N 1＝1.69680 ν 1＝55.5 R 2＝ 17.34 D 2＝4.85 R 3＝ 27.80 D 3＝3.30 N 2＝1.68893 ν 2＝31.1 R 4＝∞ D 4＝可変 R 5＝ 27.14 D 5＝2.80 N 3＝1.69650 ν 3＝53.2 R 6＝−144.50 D 6＝1.00 R 7＝（絞り） D 7＝0.50 R 8＝ 16.89 D 8＝2.30 N 4＝1.60323 ν 4＝42.3 R 9＝ 51.60 D 9＝0.75 R10＝−447.97 D10＝5.13 N 5＝1.84666 ν 5＝23.9 R11＝ 15.09 D12＝3.99 R12＝ 95.49 D12＝2.70 N 6＝1.67270 ν 6＝32.1 R13＝− 37.36 D13＝可変 R14＝ 42.15 D14＝1.50 N 7＝1.49171 ν 7＝57.4 R15＝ 32.05 非球面係数 Ａ＝ 7.91×10⁻³ Ｂ＝−8.10×10⁻⁶ Ｃ＝−1.41×10⁻⁸ Ｄ＝−1.42×10⁻¹¹ Ｅ＝−3.06×10⁻¹³ （発明の効果） 本発明によれば３群ズームレンズにおいて前述の如く
第１群のレンズ構成や第２群の広角端と望遠端における
結像倍率等を設定することにより、広角端と望遠端での
レンズ全長が略等しく、固定鏡筒内に収納可能なレンズ
全長の短い高い光学性能を有したズームレンズを達成す
ることができる。

又、第１群の小型軽量化が可能な為、例えばオートフ
ォーカスが迅速に行なえ、又フォーカスの際のレンズ繰
出し量が少なく、更に撮影可能な至近距離を短くするこ
とができるといった特長を有したズームレンズを達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の３群ズームレンズの近軸屈折力配置を
示す概略図、第２図は本発明の数値実施例１のレンズ断
面図、第３図〜第５図は各々本発明の数値実施例1,2,3
の諸収差図である。レンズ断面図において（Ａ）は望遠
端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は広角端を示し、又収差図に
おいて（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は望遠端
の収差である。Ｓはサジタル像面、Ｍはメリディオナル
像面である。I,II,IIIは各々第1,第2,第３群、矢印は変
倍の際の移動方向を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側より順に負の屈折力の第１群、正の
   屈折力の第２群そして負の屈折力の第３群の３つのレン
   ズ群より成り、該第１群と第２群を光軸上移動させて変
   倍を行うズームレンズであって、該第１群はメニスカス
   状の負の第11レンズと像面側のレンズ面に非球面を施し
   たメニスカス状の正の第12レンズより成り、該第２群の
   広角端と望遠端における結像倍率を各々β2W,β2T、該
   第１群の焦点処理をf1、望遠端における全系の焦点処理
   をfTとしたとき 0.95＜β2W×β2T＜1.05 0.55＜|f1|/fT＜0.65 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】前記第11レンズの材質のアッベ数をν１、
   前記第12レンズの材質の屈折率とアッベ数を各々n2,ν
   ２としたとき 50＜ν１ 30＜ν２ n2＜1.7 なる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。