JP2876491B2 - 小型のズームレンズ - Google Patents

小型のズームレンズ

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、小型のズームレンズ、特にバックフォー
カスの制限が少ないレンズシャッター式カメラなどに適
し、準広角から準望遠までの2倍程度の変倍比を有する
ズームレンズに関する。
(従来技術) 近年レンズシャッター式のコンパクトカメラにおいて
もズームレンズを搭載したものが主流となっている。こ
の種のズームレンズにおいては、一眼レフカメラ用のズ
ームレンズと異なり、バックフォーカスを長くとる必要
がなく、またコンパクトであることが強く望まれるため
に、正の屈折力の第1レンズ群と負の屈折力の第2レン
ズ群とからなる望遠型の屈折力配置をした2群ズームレ
ンズが実用化されている。
このタイプの2群ズームレンズを用い、さらにコンパ
クト化をはかった例として、例えば特開昭64−52111号
の実施例12のズームレンズが挙げられる。
このズームレンズは、35mm版フィルムにおいて焦点距
離範囲がおよそ35〜70mmの2倍ズームであって、第1レ
ンズ群、第2レンズ群の屈折力をそれぞれ強くすること
により、コンパクト化をはかっている。とくに第2レン
ズ群の屈折力が強いため、第2レンズ群の移動量が短縮
されている点は、鏡胴の構造上コンパクト化に有利であ
る。このズームレンズでは、各群の屈折力が強いことに
よる収差劣化を第1レンズ群、第2レンズ群それぞれに
非球面を用いることにより補っている。
しかし、このズームレンズでは2枚の非球面レンズが
いずれもガラス材料であるため、製造コストが高いもの
であった。
(解決しようとする問題点) この発明は準広角から準望遠までの2倍程度の変倍非
を有し、良好な結像性能を持ちながら、安価で、レンズ
全長の短いズームレンズを得ようとするものである。と
くに望遠端において1.0以下の望遠比を得ようとするも
のである。
(問題点を解決するための手段) この発明のズームレンズは、物体側より順に正の屈折
力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有する第2レン
ズ群とにより構成され、第1レンズ群と第2レンズ群と
の間隔を変えることにより変倍する2群ズームレンズに
おいて、第1レンズ群、第2レンズ群とも少なくとも1
つの非球面レンズを有し、第1レンズ群が以下の条件を
満たす屈折力の弱い非球面プラスチックレンズを有する
ことを特徴とする。
|fPL1|/fT>1.7 …(1) 但し fPL1 :第1レンズ群中のプラスチックレンズ
の焦点距離 fT :望遠端における全系の焦点距離 この第1レンズ群は具体的には、物体側より順に、物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ1−1、物体側
に凹面を向けた負メニスカスレンズ1−2、屈折力の弱
いレンズ1−3、正屈折力のレンズ1−4によって構成
され、上記レンズ1−3を非球面プラスチックレンズと
することが望ましい。
さらに、第1レンズ群中の少なくとも1つの非球面
は、近軸曲率半径が同じである球面よりも、光軸から離
れた位置においてレンズが厚肉化する非球面変位を有
し、第2レンズ群の少なくとも1つの非球面は近軸曲率
半径が同じである球面よりも、光軸から離れた位置にお
いてレンズが薄肉化する非球面変位を有し、以下の条件
を満たすことが望まれる。
2×10-5<|Δx1|/fw<2×10-4 (2) 4×10-5<|Δx2|/fw<9×10-4 (3) 1.2<fw/f1<1.6 (4) 0.8<|f2|/f1<1.1 (5) ただし Δx1:第1レンズ群中の上記の非球面の、有効半径の半
分の距離だけ光軸から離れた位置における、近軸曲率半
径が同じである球面からの変位量 Δx2:第2レンズ群中の上記の非球面の、有効半径の半
分の距離だけ光軸から離れた位置における、近軸曲率半
径が同じである球面からの変位量 fw :広角端における全系の焦点距離 f1 :上記第1レンズ群の焦点距離 f2 :上記第2レンズ群の焦点距離 さらにこの発明のズームレンズは次の条件を満たすこ
とが望ましい。
45<ν2-1<65 (6) 48<ν2-N<62 (7) ただし ν2-1:2−1レンズのアッベ数 ν2-N:第2レンズ群中、屈折力が最も負で大きいレンズ
のアッベ数 (作用) 正の屈折力の第1レンズ群と負の屈折力の第2レンズ
群とからなる2群ズームレンズをコンパクトに設計する
には、第1レンズ群、第2レンズ群それぞれの屈折力を
強くするとともに、それぞれの群のレンズ長を短くする
ことも重要である。また第2レンズ群のズーム移動量を
小さくするために、第2レンズ群のパワーを特に大きく
することが必要である。
この発明のズームレンズでは、第1レンズ群、第2レ
ンズ群それぞれに非球面を用いることにより、屈折力が
強いために生じる収差劣化を補正し、少なくとも第1レ
ンズ群中の非球面レンズをプラスチック材料とすること
により、製造コストを安価にしたものである。また一般
に、プラスチックはガラスにくらべ温度変化に対する屈
折率の変化及び線膨張計数が大きいため、プラスチック
レンズは温度変化の影響を受けやすいが、この発明では
プラスチックレンズの屈折力を弱く設定することによ
り、温度変化に対する焦点位置の移動を小さくしてい
る。
以下に、後述の実施例によって条件式の意味を説明す
る。
実施例1は第1レンズ群中に非球面プラスチックレン
ズを用いた実施例であるが、第1図のレンズ断面図にみ
るように、第1レンズ群は、物体側により順に物体側に
凸面を向けた正メニスカスレンズ1−1、物体側に凹面
を向けた負メニスカスレンズ1−2、屈折力の弱いレン
ズ1−3、正屈折力のレンズ1−4によって構成され、
レンズ1−3は非球面を有するプラスチックレンズであ
る。
条件式(1)は第1レンズ群を上記の構造とした場合
に、温度変化に対する焦点位置の変化が実用上問題とな
らないようにレンズ1−3の焦点距離を規定する条件で
ある。レンズ1−3を薄肉レンズと仮定し、レンズ1−
3の屈折率、温度変化ΔTに対する屈折率変化、近軸光
線高をそれぞれn、Δn、hとし、温度ν値をν
(n−1)/Δnとすると、ΔTの温度変化に対しレン
ズ1−3によって生じる焦点移動ΔSは次式で表され
る。
上式において、アクリルポリカーボネイトなどのプラ
スチックではΔT=30゜の温度変化に対し、ν≒−10
0である。また第1レンズ群ではhはほぼ全系の焦点距
離に等しい。従って影響の大きい望遠端について考える
場合、望遠端の焦点距離を35mm版フィルムの準望遠とし
てfT=70とするとh=70である。30゜の温度変化に対
し、|ΔS|<0.4迄許容するならこれらを上式に代入し
て|fPL1|>120を得る。従って|fPL1|fT>1.7を設定し
た。
条件式(2)と条件式(3)とはそれぞれ第1レンズ
群中、第2レンズ群中の非球面変位を規定し、コマ収
差、歪曲収差を良好に補正するための条件である。この
タイプのズームレンズではシャッター絞りを第1レンズ
群の最終面のすぐ後ろに設けるか、第1レンズ群中の後
部に設けるのが収差補正上適正である。しかしコンパク
ト化のために第1レンズ群、第2レンズ群の屈折力を強
くすると、絞りの前側には正の屈折力、後側には負の屈
折力がそれぞれ強く配分されるため、外向性のコマ収差
と正の歪曲収差とが大となる問題が生じる。この発明で
は、第1レンズ群中に周辺で厚肉化する非球面変位を設
けることにより、とくに第1レンズ群中の上方光束で生
じやすい外向性のコマを補正するとともに、第2レンズ
群中には周辺で薄肉化する非球面変位を設けることによ
り、広角側で顕著な正の歪曲収差を補正している。
なおこのとき、球面収差、非点収差に関しては、上記
の二つの非球面変位の作用がキャンセルする方向のた
め、これらの収差に過大な影響を与えることなく前述の
収差補正効果を得ることができる。条件式(2)条件式
(3)の下限をはずれて、それぞれ非球面変位量が小さ
いと十分な収差補正効果を得ることがむずかしい。逆に
それぞれ上限を超えると、非球面変位量が大きいため
に、レンズの偏芯感度が大きくなり、製造上の困難を生
じてくる。
なお、上述の非球面とは別に第1レンズ群中、あるい
は第2レンズ群中に、上述の変位とは逆の変位の非球面
を付加し、さらに微妙な収差補正を行なうこともこの発
明の趣旨に反するものではない。
条件式(4)は第1レンズ群に適正な屈折力を与える
条件であり、この下限をはずれて第1レンズ群の屈折力
が弱くなると、広角端でのバックフォーカスが短くなり
すぎ、そのため第2レンズ群径が大きくなり、カメラの
コンパクト化にとって望ましくない。逆に上限を越えて
屈折力が強くなると第2レンズ群の倍率が必然的に大き
くなるため、第1レンズ群で発生する収差が過大に拡大
され収差補正が困難になる。
条件式(5)は、主として第2レンズ群に適正な屈折
力を与える条件である。第2レンズ群のズーム移動量
は、|f2|・(fT−fW)/f1で表わされるため、第2レン
ズ群に強い屈折力を与えることにより第2レンズ群のズ
ーム移動量を小さくすることができ、このことは鏡胴の
構造上、カメラのコンパクト化に有利である。しかしこ
の条件式の下限をはずれて第2レンズ群の屈折力が強く
なると、広角端での歪曲収差が大きくなる等の収差補正
上の困難を生じる。上限を越えて第2レンズ群の屈折力
が弱くなると上述のようにコンパクトなカメラが得にく
くなる。
条件式(6)と条件式(7)とは色収差の補正に関す
る。一般にこのタイプのズームレンズでは倍率色収差
が、広角側では短波長の像が小となる方向に、望遠側で
は逆の方向に発生する傾向にあるため、この発明では、
第2レンズ群にアッベ数の比較的大きいレンズを用いる
ことにより、この傾向を小さくしている。これらの条件
式の下限を外れると倍率色収差のズーミングによる変化
が大きくなる。条件式(6)の上限を外れると軸上色収
差が望遠側で大きくオーバーとなる。また条件式(7)
の上限をはずれると色収差補正には良いが付随的にこれ
らの負レンズの屈折率が低くなり、像面がオーバー傾向
になってしまう。
(実施例) 以下に上記の各条件をみたすこの発明の実施例を示
す。表中の各記号は、Rは各屈折面の曲率半径、Dは屈
折面間隔Ndはレンズ材料の屈折率、νは同じくアッベ
数、fはレンズ全系の焦点距離、ωは半画角、FはFナ
ンバー、FBはバックフォーカスを示す。また*印は、プ
ラスチックレンズである。
非球面の形状は、光軸方向にX軸、光軸と垂直方向に
Y軸をとり、光の進行方向を正とし、κ、A4、A6、A8
非球面係数として、次式で表わしている。
第1実施例 f=36.2〜68.6 F=3.7〜7.0 ω=30.2゜〜17.4゜ No. R D Nd ν 1 14.531 1.60 1.53172 48.9 2 22.707 2.80 3 −15.692 0.70 1.84666 23.8 4 −35.991 2.42 5* −24.431 1.60 1.49200 57.0 6 −23.023 0.20 7 47.750 2.60 1.51742 52.4 8 −13.717 可変 9 −53.073 3.40 1.53172 48.9 10 −19.065 3.32 11 −16.508 1.00 1.77250 49.6 12 −177.191 4.00 13 −17.000 1.20 1.72916 54.7 14 −28.406 非球面係数 第6面 第10面 κ=−9.0139 κ=−3.2464 A4=8.8402×10-6 A4=−6.7741×10-5 A6=1.1521×10-6 A6=−4.5584×10-8 A8=−2.4974×10-9 A8=−2.8838×10-10 可変間隔 f D8 FB 36.2 12.52 6.0 49.6 7.41 18.7 68.6 3.60 36.6 |fPL1|/fT=8.6 30゜温度上昇時のプラスチックレンズによる 焦点移動 広角端:0.03 望遠端:0.09 |Δx1|/fW=1.3×10-4 Δx1>0 |Δx2|/fW=1.1×10-4 Δx2<0 fW/f1=1.35 |f2|/f1=0.94 望遠端における望遠比:0.95 この実施例のレンズ断面図を第1図に収差図を第2図
(A)〜(C)に示す。
(発明の効果) この発明のズームレンズは実施例にみるように35mm版
フィルム用においておよそ35〜70mmの焦点距離範囲を有
する場合、望遠端における望遠比が0.95程度と非常に小
さく、第2レンズ群のズーム移動量も約31mmと小さいた
め、コンパクトなカメラを実現し得るものである。収差
図に見るように諸収差が良好に補正されており、また図
示していないが、第1レンズ群のくり出しによる近距離
合焦時にも良好な描写性能が得られるものである。そし
て、第1レンズ群中にプラスチックレンズを含みなが
ら、温度変化に対する焦点位置の変化が実用上問題とな
らないズームレンズが得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のズームレンズの第1実施例のレンズ
断面図、第2図はその収差図である。収差図において
(A)は広角端、(B)は中間焦点距離(C)は望遠端
での収差図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側から順に正の屈折力を有する第1レ
    ンズ群と負の屈折力を有する第2レンズ群とによって構
    成され、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔を変える
    ことにより変倍する2群ズームレンズにおいて、 第1レンズ群、第2レンズ群とも少なくとも1つの非球
    面レンズを有し、 第1レンズ群が以下の条件を満たす屈折力の弱い非球面
    プラスチックレンズを有することを特徴とする小型のズ
    ームレンズ |fPL1|/fT>1.7 ただし fPL1: 第1レンズ群中のプラスチックレン
    ズの焦点距離 fT : 望遠端における全系の焦点距離
  2. 【請求項2】第1レンズ群は物体側から順に、物体側に
    凸面を向けた正メニスカスレンズ1−1、物体側に凹面
    を向けた負メニスカスレンズ1−2、屈折力の弱いレン
    ズ1−3、及び正屈折力のレンズ1−4によって構成さ
    れ、上記レンズ1−3が非球面プラスチックレンズであ
    ることを特徴とする請求項1のズームレンズ
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