JP2650253B2 - 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、特に最大画角が60°程度以上
の広画角を含み、かつＦナンバーが2.8程度より明るい
大口径ズームレンズに関する。

〔従来の技術〕

ズームレンズの性能が単焦点レンズ並みに向上されつ
つある現在、ズームレンズに残された問題として大口径
化がある。従来、最大画角が60°程度以上のいわゆるワ
イドズームの大口径化は、負屈折力レンズ群とその像側
に配置された正屈折力レンズ群との２群からなるズーム
レンズの延長でなされることが多かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような２群タイプで大口径化を行
なうと、負の屈折力をもつ第１レンズ群で光束が大きく
発散した後、絞りが置かれている第２レンズ群に入射す
るために絞り径が非常に大きくなり、レンズ鏡筒を大型
化させてしまうことになる。更に、第２レンズ群におい
ては像側に強い曲率を有する負レンズに入射する軸外の
光束が光軸から大きく離れた位置で屈折されるため、コ
マフレアーが大きく発生し、充分な性能を確保すること
が極めて困難となってしまう。

そこで、本発明の目的は最大画角60°程度以上の所謂
ワイドズームにおいて、Ｆナンバー2.8程度以上の大口
径でありながら絞り径が小さくコンパクトでかつ高性能
を維持し得るズームレンズを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるズームレンズは、第１図に示すように、
物体側より順に負の屈折力を有する第１レンズ群G₁、正
の屈折力を有する第２レンズ群G₂、負の屈折力を有する
第３レンズ群G₃、及び正の屈折力を有する第４レンズ群
G₄より構成され、広角側から望遠側への変倍に際して第
１レンズ群G₁と第２レンズ群G₂との空気間隔、及び第３
レンズ群G₃と第４レンズ群G₄との空気間隔が減少し、一
方第２レンズ群G₂と第３レンズ群G₃との空気間隔及び第
４レンズ群G₄と所定像面との空気間隔が共に増加するよ
うに構成されたものである。

そして、第２レンズ群G₂はそれぞれ正の屈折力を有す
る分離した３つのレンズ成分を有し、そのうちの一成分
は物体側に凸の接合面を有する構成であり、また第３レ
ンズ群G₃はそれぞれ負の屈折力を有する２つの負レンズ
成分を有し、そのうち一方の成分は像側に凸の接合面を
有し、像側レンズ成分は両凹形状の負レンズで構成され
ている。

〔作用〕

上記のような構成を採用することで、通常絞り径が最
も大きくなる望遠側において、第１レンズ群G₁と第２レ
ンズ群G₂との空気間隔が最小になり、光軸に平行な入射
光束が第１レンズ群G₁で発散されることを極力抑え、更
に第２レンズ群G₂と第３レンズ群G₃との空気間隔が最大
となることで第２レンズ群G₂で収束される光束が、絞り
を有する第３レンズ群G₃に最も絞られた状態で入射する
ことになり、絞り径の小型化とレンズ径のコンパクトさ
を実現できることになる。

そして、大口径化に伴なって、第２レンズ群G₂はそれ
ぞれ正の屈折力を有する３つの正レンズ成分に屈折力を
分担させることによって、収差の発生を抑え、また物体
側に凸の接合面を設けることで球面収差とコマ収差をバ
ランスよく補正しつつ望遠側の色収差も改善できるよう
に構成することができる。また同様に第３レンズ群G₃は
それぞれ負の屈折力を有する２つの負レンズ成分に屈折
力を分担させると共に像側レンズ成分は両凹形状に構成
することでコマフレアーの発生を低減し、更に像側に凸
の接合面を設けることで軸上の色収差と色の球面収差を
改善することが可能となる。

本発明は以上のような構成をとることで大口径であり
ながらコンパクトで高性能なズームレンズを提供できる
が、更に以下の条件式を満足させることにより、より良
好な性能を保持できる。

（２）35＜ν_2p−ν_2n （３）０＜Q₂₂＜0.8 （５）25＜ν_3n−ν_3p 但し、R₂：第２レンズ群中物体側に凸を向けた接合面の
曲率半径。

n_2n：上記接合面を構成する物体側レンズの屈折率。

n_2p：上記接合面を構成する像側レンズの屈折率。

ν_2n：上記接合面を構成する物体側レンズのアッベ数。

ν_2p：上記接合面を構成する像側レンズアッベ数。

Q₂₂：第２レンズ群の３つの正レンズ成分のうちの中央
の正レンズ成分の形状因子。

形状因子Ｑは、そのレンズ成分の物体側レンズ面の曲率
半径をraとし、像側レンズ面の曲率半径をrbとすると
き、 Ｑ＝（rb＋ra）／（rb−ra） で定義されるものとする。

R₃：第３レンズ群中像側に凸を向けた接合面の曲率半
径。

n_3n：上記接合面を構成する像側レンズの屈折率。

n_3p：上記接合面を構成する物体側レンズの屈折率。

ν_3n：上記接合面を構成する像側レンズのアッベ数。

ν_3p：上記接合面を構成する物体側レンズのアッベ数。

条件式（１）は球面収差とコマ収差をバランスよく補
正するためのもので下限を越えるとコマ収差によるフレ
アーは軽減されるが球面収差が補正不足となり大口径化
に支障をきたし、逆に上限を越えるとコマ収差によるフ
レアーが大きく発生し高性能を維持するのが困難とな
る。

条件式（２）は色収差、特に倍率の色収差を補正する
ためのもので、条件式の範囲を越えると主に望遠側の倍
率の色収差を充分に補正できなくなってしまう。

条件式（３）はＦナンバー2.8という明るいレンズ系
とするために、球面収差とコマ収差とのバランスを良好
に維持し、特に画面周辺部に達する光束のコマ収差によ
りコマフレアーを良好に補正するために必要な条件であ
る。

条件式（４）、（５）は主に色収差を補正するための
もので条件式を同時に満足することで軸上の色収差と色
の球面収差をバランスよく補正することができる。従っ
て条件式（４）、（５）が同時に満足されない場合に
は、大口径レンズとして充分な性能を確保するのが困難
となる。

上記の如き条件に加えて、正屈折力の第２レンズ群に
おいて、物体側の正レンズ成分の形状因子Q₂₁及び像側
の正レンズ成分の形状因子Q₂₃について、 0.3＜Q₂₁＜1.0 （６） 1.0＜Q₂₃＜4.0 （７） の条件を満たすことが、諸収差の補正のために望まし
い。また、負屈折力の第３レンズ群において、物体側の
負レンズ成分及び像側の負レンズ成分の形状因子をそれ
ぞれ、Q₃₁,Q₃₂とするとき、 0.4＜Q₃₁＜1.0 （８） −0.6＜Q₃₂＜−0.3 （９） の条件を満たすことも望ましい。

〔実施例〕

以下に本発明による実施例について説明する。本発明
による第１〜第６実施例はいずれも焦点距離ｆ＝36.0mm
〜68.5mm、開放Ｆナンバー2.8クラスのズーム比約２倍
の大口径ズームレンズである。

以下の各実施例に示す如く、負屈折力の第１レンズ群
G₁は物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズ成分L₁₁、物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズ成分L₁₂、像側により曲率の強い面を向けた貼合
せ又は単一の負レンズ成分L₁₃、物体側に凸面を向けた
正メニスカスレンズ成分L₁₄から構成され、最も物体側
の正メニスカスレンズ成分L₁₁は歪曲収差の補正を良好
に行うために有効であり、歪曲収差の許容収差量が大き
い場合には省略することも可能である。

正屈折力の第２レンズ群G₂は、物体側から順に、両凸
形状の２つの正レンズ成分L₂₁、L₂₂と物体側に凸面を向
けた正メニスカスレンズ成分L₂₃からなり、物体側の２
つの正レンズ成分L₂₁、L₂₂のうちの一方には物体側に凸
面を向けた貼合せ面が形成されている。

負屈折力の第３レンズ群G₃は、物体側から順に、２つ
の負レンズ成分L₃₁、L₃₂を有し、一方は像側に凸な貼合
せ面を有し、また像側の負レンズ成分L₃₂は両凹形状を
有している。そして、正屈折力の第４レンズ群G₄は、物
体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
成分L₄₁と、両凸正レンズ成分L₄₂及び物体側により曲率
の強い面を向けた負レンズ成分L₄₃から構成されてい
る。

次に各実施例について詳述する。

第１実施例では第２図（Ａ）のレンズ構成図の如く、第
２レンズ群G₂をその物体側正レンズ成分L₂₁を物体側及
び像側に凸の２つの接合面を有する３枚接合レンズで構
成し、第３レンズ群G₃は物体側の負レンズ成分L₃₁を像
側に凸の接合面を向けた２枚接合レンズとして構成して
いる。

第２実施例は第３図（Ａ）に示す如く、第１実施例と
ほぼ同様のレンズ構成であるが、第１レンズ群G₁の４つ
のレンズ成分を全て単一のレンズで構成したものであ
る。

第３実施例では第４図（Ａ）に示す如く、正屈折力の
第２レンズ群G₂において、第２の正レンズ成分L₂₂を物
体側に凸の接合面を向けた２枚接合レンズで構成し、第
３レンズ群G₃を物体側負レンズ成分L₃₁を像側に凸の接
合面を向けた２枚接合レンズで構成している。

第４実施例は第５図（Ａ）に示す如く、第１実施例と
ほぼ同様の構成を有しているが、負屈折力の第１レンズ
群G₁の最も物体側の正メニスカスレンズ成分L₁₁を省略
した構成となっている。

第５実施例は第６図（Ａ）に示す如く、第２レンズ群
G₂はその物体側正レンズ成分L₂₁を物体側に凸面を向け
た接合面と像側に凸面を向けた接合面とを有する３枚接
合レンズで構成し、第３レンズ群G₃は像側負レンズ成分
L₃₂を像側に凸の接合面を有する２枚接合レンズで構成
したものである。

第６実施例では第７図（Ａ）に示す如く、第２レンズ
群G₂はその物体側正レンズ成分L₂₁を物体側に凸の接合
面を向けた２枚接合レンズで構成し、第３レンズ群G₃は
物体側負レンズ成分L₃₁を像側に凸の接合面を有する２
枚接合レンズで構成している。

以下に第１実施例から第６実施例の諸元表をそれぞれ
表１から表６に示す。表中、左端の数字は物体側からの
順序を表し、屈折率及びアッベ数はｄ線（λ＝587.6n
m）に対する値を示している。また、各実施例について
ズーミングにおける広角端・中間・望遠の各焦点距離状
態における空気間隔並びにバックフォーカスBfを示し、
本発明による条件式（１）から条件式（４）までの対応
値を示した。

上記第１実施例から第６実施例の収差図をそれぞれ第
２図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）から第７図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
に示す。各収差図の（Ｂ）はズーミングにおける広角端
（最短焦点距離状態）、（Ｃ）は中間（中間焦点距離状
態）、（Ｄ）は望遠端（最長焦点距離状態）を示し、色
収差を示すためにｇ線（λ＝435.8nm）の様子を示し
た。

各収差図から本発明によるいずれの実施例も、最大画
角が60°を越える広画角を含み、Ｆナンバー2.8という
明るさを有しているにもかかわらず、ズーミングにおけ
る全変倍域にわたって優れた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〕

以上のごとく本発明によれば、最大画角60°程度以上
を含む所謂ワイドズームにおいて、Ｆナンバー2.8程度
以上の大口径でありながら、絞り径が小さくコンパクト
でかつ高性能を維持し得るズームレンズを実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるズームレンズの移動の様子を示す
原理図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第
７図はそれぞれ本発明による第１、第２、第３、第４、
第５、第６実施例のレンズ構成図及び諸収差図であり、
各図の（Ａ）はレンズ構成図、（Ｂ）は広角端における
諸収差図、（Ｃ）は中間における諸収差図、（Ｄ）は望
遠端における諸収差図である。 〔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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側より順に、負の屈折力を有する第１
   レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折
   力を有する第３レンズ群、及び正の屈折力を有する第４
   レンズ群より構成され、広角側より望遠側への変倍に際
   して、第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔、及び第
   ３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔は減少し、第２レ
   ンズ群と第３レンズ群の空気間隔及び第４レンズ群と所
   定像面との間隔が共に増加するズームレンズ系におい
   て、 前記第２レンズ群は正の屈折力を有する３つの分離した
   正レンズ成分を有し、そのうち１つの正レンズ成分は物
   体側に凸の接合面を有し、前記第３レンズ群は負の屈折
   力を有する２つの負レンズ成分を有し、そのうち１つの
   負レンズ成分は像側に凸の接合面を有し、像側の負レン
   ズ成分は両凹形状であり、 前記第２レンズ群中、物体側に凸の接合面の曲率半径を
   R₂（mm）、該接合面を形成する物体側、像側のレンズの
   屈折率をn_2n、n_2p、同じくアッベ数をν_2n、ν_2pとし、
   前記第２レンズ群の３つの正レンズ成分中の中央の正レ
   ンズ成分の形状因子をＱとするとき、以下の条件を満足
   することを特徴とするズームレンズ。 （２）35＜＜ν_2p−ν_2n （３）０＜Q₂₂＜0.8 但し、形状因子Ｑは、そのレンズ成分の物体側レンズ面
   の曲率半径をraとし、像側レンズ面の曲率半径をrbとす
   るとき、 Ｑ＝（rb＋ra）／（rb−ra） で定義されるものとする。
2. 【請求項２】前記第３レンズ群中、像側に凸の接合面の
   曲率半径をR₃（mm）、該接合面を形成する物体側、像側
   のレンズの屈折率をそれぞれn_3p、n_3n、同じくアッベ数
   をそれぞれν_3p、ν_3nとするとき、以下の条件を満足す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のズーム
   レンズ。 （５）25＜ν_3n−ν_3p