JP2702520B2 - 小型ズームレンズ - Google Patents

小型ズームレンズ

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JP2702520B2 JP63215967A JP21596788A JP2702520B2 JP 2702520 B2 JP2702520 B2 JP 2702520B2 JP 63215967 A JP63215967 A JP 63215967A JP 21596788 A JP21596788 A JP 21596788A JP 2702520 B2 JP2702520 B2 JP 2702520B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は小型ズームレンズに関する。この小型ズーム
レンズはレンズシャッターコンパクトカメラ等、長いバ
ックフォーカスを必要としないカメラや電子映像カメラ
に利用できる。
[従来の技術] 長いバックフォーカスを必要としないカメラのズーム
レンズ方式としては広角時にレンズ全長が短くなる特性
を生かして第1群に正、第2群に負の焦点距離を有する
2群ズームタイプが最も多く用いられてきた。
また、第1群に正、第2群に負、第3群に正の焦点距
離を持たせた3群構成のものも提案されている。
[発明が解決しようとする課題] 上記2群ズームタイプのズームレンズは広角時にコン
パクト化できる反面、一般に第1群に絞りを持つため、
望遠時のFNOが大きくなり変倍比を大きくしようとする
と、極端に暗いレンズとなるという問題がある。
また、正・負・正3群構成のものは、レンズの明るさ
の面では上記2群ズームタイプの問題点を解決しうるが
コンパクト性では不利となる。
コンパクト性を改良した3群構成のものとしては、特
開昭63-25613号公報開示のものが知られている。しか
し、このズームレンズは第1群が変倍時に固定されてい
るので変倍比を大きくとることが出来ない。事実、上記
公報に開示されている実施例中で最大の変倍比は2.1倍
である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とする所は、半画角31°程度までの広角域
を含み、変倍比が略3倍に達し、望遠域でのFNOが小さ
く、尚且つ広角から望遠に到るまで全長、径ともコンパ
クトである新規な小型ズームレンズの提供にある。
[課題を解決するための手段] 以下、本発明を説明する。
本発明のズームレンズは、第1図に示すように物体側
から像側へ向かって順に、第1群I、第2群II、第3群
IIIを配してなる。
第1群Iは負の焦点距離を有し、第2群IIは正の焦点
距離を有し、第3群IIIは負の焦点距離を有する。
第1群I乃至第3群IIIが互いに間隔を変えながら物
体側へ移動することにより広角側から望遠側へ変倍が行
なわれる。
第i群(i=1,2,3)の焦点距離をfi、広角端に於け
る全系の焦点距離をfwとするとき、これらは、 0.3<|f3|/|f1|<1 (1) 1.2<|f1|/fW<2.3 (2) 0.9<|f3|/fw<1.4 (3) なる条件を満足する。
[作用] このように、本発明の小型ズームレンズは負・正・負
の3群構成である。
第1群を負のレンズ系とするのは正のマスターレンズ
群である第2群に前置し、且つ互いの間隔を変倍に伴っ
て変えることによりマスター群の持つ絞りの見かけ上の
径、即ち入射瞳径を変倍に伴って変化させ、望遠時のF
NOを小さくする効果を得るためである。広角端で第1群
と第2群は離れるが、第1群が負のレンズ系であるた
め、レンズ径の増大も抑えられている。第1、第2群が
広角に適したレトロフォーカスタイプの第2群ズームレ
ンズを形成し、変倍の一部を担っている。
第3群を負のレンズ系とするのは、負の第1群と横倍
率が負の第2群からなる第1、第2群合成系が正の焦点
距離を持つので、この第1、第2群に後置することによ
り、全系としてテレフォトタイプを構成するためであ
る。これはレンズのコンパクト化に非常に有効である。
又、広角か望遠への変倍時に第1、第2群合成系に急速
に近付いてゆくことにより横倍率が大きく変化し、変倍
比を高めるのに役立っている。
マスター群に付加されるこれら第1、第3群は上記条
件(1)〜(3)を満足することにより望遠時のF
NOと、系のコンパクト性に対する性能を維持しながら効
果を発揮する。
即ち、第1群と第2群の主点間隔をd12とし、第3群
と像面の間隔即ちバックフォーカスをbf、全系の焦点距
離をfとし、第i群(i=1,2,3)の屈折力をφi(≡1/
fi)、全系の屈折力をφ(≡1/f)とすると、これらの
間には、 φ3=(1/bf)[1−(1/φ){φ1(1−d12φ2)+
φ2}] の関係があり、d12<(1/φ2)の条件下でφ3とφ1
互いに逆比例てきな関係になる。
上記条件(1)は、この関係をもとに第1、第3群の
屈折力の関係を規定するものであり、上限を越えると望
遠時のFNOを小さくする効果があるがコンパクト性が失
われ、逆に下限を越えるとコンパクト性はよいが正負2
群ズームタイプに近付き望遠時のFNOが大きくなる。
条件(2),(3)は、条件(1)のもとでf1,f3
制限を与えたもので、条件(2)の上限を越えると第1
群を負レンズ系とした効果が薄れ、望遠時のFNOが大き
くなるとともに、第1、第2群の合成屈折力が増し第3
群の横倍率が増加するため、変倍に伴う第3群の移動量
が大きくなり望遠時の群間隔が取れなくなる。また、下
限を越えると広角時の第2、第3群の間隔が大きくな
り、第3群の径が大きくなるか、または周辺光量の低下
を来す。
条件(3)の上限を越えると、テレフォト性が低下
し、系のコンパクト性が失われ、下限を越えると全系の
ヘッツバール和が小さくなり、中心・周辺のバランスし
た適正な像面を得ることが難しくなる。
本発明の小型ズームレンズで効率の良い変倍を行なう
ためには、上記条件(1)〜(3)に加えて、さらに以
下の条件を満足することが望ましい。
即ち、広角時の第1、第2群の主点間隔をd12w、第
2、第3群の主点間隔をd23wとするとき、これらが d12w/f2<1 (4) d23w/fw<0.85 (5) なる条件を満足するのが望ましい。
条件(4)は、広角時の第1、第2群の間隔をある量
以下に設定することを意味している。この条件はf3
屈折力と大きく関わっており、d12w、バックフォーカ
スと各群の屈折力の間の関係によって説明される。第
1、第2群の広角時の合成屈折力をφ12w、広角時のバ
ックフォーカスをbfw、広角時の全系の屈折力をφwとす
ると、これらの間には、 |f3|= |bfw/[1−{(φ1+φ2−d12w・φ1・φ3)/
φw}]| なる関係が成立する。バックフォーカスを短くして全長
の短縮に寄与せしめようとする系では、バックフォーカ
スbfwを小さくしようとする|f3|は小さくなるが、d
12wが条件(4)の範囲を越えて大きくなろうとする
と、上の式から明らかなように|f3|はさらに小さくな
り、全系のヘッツバール和を適正に保つことが困難にな
り、また広角時の第1群の径も増大する。
条件(5)は、広角時の第2、第3群間隔を規定する
もので、条件(2)に於ける効果とも共通し、この条件
(5)が満足されないと、広角時の第3群の光線高が増
大し、第3群の径が大きくなるか、あるいは周辺光量不
足が生ずる。
上に説明したのは近軸レベルで目的を達成する条件で
ある。
具体的な実施レベルでコンパクトさと所望の性能とを
得るためには、さらに以下の構成をとることが望まし
い。
第1群は、これを物体側から順に負のレンズと正のレ
ンズで構成し、負のレンズは物体側と逆の面により強い
屈折力を持つ両凹レンズまたはメニスカスレンズとし、
正レンズは物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとす
る。そして負レンズのアッベ数をν1N、正レンズのアッ
ベ数をν1Pとするとき、 ν1N−ν1P>1.7 (6) とする。
メニスカス形状を基本とした負・正レンズで順次構成
するのは、負レンズと正レンズの主点の関係を近接ある
いは逆転させることにより、第1群の合成主点をより第
2群側へ配置しようとするもので望遠時の第1、第2群
間隔を確保し、高変倍比を可能にする。
逆に、正レンズ・負レンズの順で構成すると、主点は
第2群レンズ側へ押し出されすぎ、第1群が第2群と離
れてしまい、径及び全長の増大を招く。
負レンズ・正レンズの順に第1群を構成すると負レン
ズで倍率の色収差が補正不足の方向に発生する。第1群
でこの色収差の発生を極力防ぐための条件が上記条件
(6)であり、この範囲を越えてν1N,ν1Pが近付くと
第1群内での補正が不十分になり、第2、第3群でカバ
ーできなくなる。
なお、本発明の如くにテレフォトタイプを基本とする
高変倍ズームレンズでは、望遠側に変倍するに伴いバッ
クフォーカスが長くなり、倍率の色収差の変化が大きく
なりがちである。従って、条件(6)に更に加えて、第
3群を物体側から順次、正・負・負のレンズで構成し、
第3の負レンズを負レンズと正レンズとの接合とし、負
レンズのアッベ数をν3N、正レンズのアッベ数をν3P
するとき、 ν3N>ν3P (7) とすることにより、望遠時に補正過剰になりがちな倍率
の色収差を接合面で補正不足方向へ是正し、適正な量に
おさめることが可能となる。
[実施例] 以下、具体的な実施例を4例挙げる。
各実施例中に於いて、fは全系の焦点距離、ωは画
角、riは物体側から第i番目のレンズ面の近軸曲率半
径、diは物体側から第i番目の面間隔、nj、νjは物
体側から第j番目のレンズの屈折率及びアッベ数を表
す。
さらに物体側から第i番目のレンズ面に非球面を採用
した場合、非球面の式は当該レンズ面と光軸の交点を原
点とし光軸方向をz、光軸直交方向をyとして、 と表され、上記近軸曲率半径ri及び円錐定数ki,高次
の非球面係数Ai,Bi,Ciで特定される。
実施例1乃至3のレンズ構成は、第2図に示すような
11枚構成であり、第2群IIと第3群IIIにおける像側の
2枚のレンズが接合レンズである。
また、実施例4のレンズ構成は、第3図に示すような
10枚構成であり、第3群IIIの像側の2枚のレンズが接
合レンズである。
第2図、第3図とも広角時の群配置を示している。
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例1に関する収差図を第4図に、実施例2に関す
る収差図を第5図に、実施例3に関する収差図を第6図
に、実施例4に関する収差図を第7図にそれぞれ示す。
各収差図に於いて、(A)は広角端、(B)は中間焦点
距離、(C)は望遠端での収差状況を示している。収差
図中のdSAはd線の球面収差、gSAはg線の球面収差、SC
は正弦条件、Sはd線のサジタル像面、Mはd線のメリ
ディオナル像面を表す。
[発明の効果] 以上、本発明によれば新規な小型ズームレンズを提供
できる。
このズームレンズは上述の如き構成となっているの
で、広角域を含み、高変倍比で明るく、且つ広角から望
遠に到るまで全長、径ともにコンパクトに実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を説明するための図、第2図は、実施
例1〜3に対応するレンズ構成を示す図、第3図は実施
例4に対応するレンズ構成を示す図、第4図乃至第7図
は、それぞれ順に実施例1乃至4に関連した収差図であ
る。 I……第1群、II……第2群、III……第3群

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側から像側へ向かって順に、第1群乃
    至第3群を配してなり、 第1群は負の焦点距離、第2群は正の焦点距離、第3群
    は負の焦点距離をそれぞれ有し、 第1乃至第3群が互いに間隔を変えながら物体側へ移動
    することにより広角側から望遠側へ変倍が行なわれ、 第i群(i=1,2,3)の焦点距離をfi、広角端に於ける
    全系の焦点距離をfwとするとき、これらが、 0.3<|f3|/|f1|<1 1.2<|f1|/fW<2.3 0.9<|f3|/fw<1.4 なる3条件を満足することを特徴とする小型ズームレン
    ズ。
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