JP2900486B2 - コンパクトなズームレンズ - Google Patents

コンパクトなズームレンズ

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JP2900486B2 JP7722390A JP7722390A JP2900486B2 JP 2900486 B2 JP2900486 B2 JP 2900486B2 JP 7722390 A JP7722390 A JP 7722390A JP 7722390 A JP7722390 A JP 7722390A JP 2900486 B2 JP2900486 B2 JP 2900486B2
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淳司 橋村
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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、コンパクトなズームレンズに関するもので
あり、更に詳しくはズームレンズ内蔵型レンズシャッタ
ーカメラ等に用いるズームレンズに関するものである。
従来の技術 ズームレンズ内蔵型レンズシャッターカメラのコンパ
クト化,低コスト化を達成するために、撮影レンズのコ
ンパクト化,低コスト化が要望されている。ズーミング
に際するレンズの移動量も含め、レンズ系をコンパクト
化するには、各レンズ群の屈折力を強くする必要がある
が、性能を維持しながら屈折力を強くしていくのはレン
ズ枚数を増加させる方向であるといえる。一方、低コス
ト化のためにはレンズ枚数を削減するのが効果的であ
る。このように、レンズ系のコンパクト化と低コスト化
には相反する要素が多分に含まれているのである。
ところで、最近、プラスチック成形やガラスモールド
等の技術進歩が著しく、非球面が安価に生産されうるよ
うになってきている。その結果、プラスチックレンズ,
非球面等を用いた様々なズームレンズが提案されている
(特開昭62−56917号,同62−25710号,同63−139314
号,同63−266413号,同63−311224号,同64−52111
号,特開平1−193807号,同1−193808号,同1−3077
14号等)。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかるズームレンズにおいても前記コ
ンパクト化及び低コスト化は充分に達成されているとは
いえない。
そこで、本発明では高い光学性能を維持しながら、レ
ンズ枚数が少なく低コスト、且つコンパクトなズームレ
ンズを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本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前群と負の屈折力を
有する後群との2成分から成り、前群と後群との間の空
気間隔を変化させることによって全系の焦点距離を変化
させるズームレンズにおいて、前記前群中に非球面を少
なくとも1面有し、且つ前群・後群共にそれぞれ2枚の
レンズにより構成されていることを特徴としている。
前述の如く、一般にズームレンズにおいてコンパクト
化を図るためには、全長を短くし更に移動量も少なくす
る必要がある。本発明のような正負の2成分ズームレン
ズにおいてこれを行い、且つ充分なバックフォーカスを
確保しようとすると、各群の屈折力を強くしなければな
らなくなる。結局、それによって収差が悪化してしまう
傾向が著しくなる。
本発明においては、この傾向を防ぐため上記のように
前群中に少なくとも1面非球面を用いている。例えば、
非球面を前群中最も物体側にあるレンズ(そのレンズ面
を非球面A」とする)に用いたとすると、非球面Aは画
面周辺部のコマ収差の発生を防ぎ、また最も絞りに近い
レンズ(そのレンズ面を「非球面B」とする)に用いた
とすると非球面Bは球面収差を補正するのに効果があ
る。前群中、最も物体側のレンズを非球面化したとき
に、画面周辺部のコマ収差の発生が防止されるのは、収
差論的にいって絞りから最も遠い前群中最も物体側のレ
ンズに非球面を用いると軸外の光線に対して効果がある
からである。結果として、コマ収差の補正に効果がある
ことになる。また、前群中、最も絞りに近いレンズを非
球面化したときに、球面収差が補正されるのは、同様の
理由で絞りに最も近い面、即ち前群中最も絞りに近いレ
ンズに非球面を用いると軸上光に対して効果があるから
である。結果として、球面収差を補正していることにな
る。
ペッツバール和を小さくし且つ諸収差を補正するため
にはレンズの屈折力配置を物体側から順に負正−正負と
することが望ましい。この構成にすることによって、各
群で色収差を補正することができる。
また、全長をコンパクトにするためには、前群・後群
とも屈折力を強くする必要があり、そのためには正の屈
折力の前群を負圧の屈折力配置にし、負の屈折力の後群
を正負の屈折力配置にするのがよい。
前記前群中に両面が非球面のレンズを有しているのが
好ましい。例えば、前群中最も物体側のレンズを両面非
球面にした場合には、画面周辺部でのコマ収差、球面収
差を補正していることになる。
また、前記後群中に非球面を少なくとも1面有してい
るのが好ましい。非球面を後群に少なくとも1面用いる
ことによって、広角端近辺での歪曲収差を良好に補正す
ることができる。
このように非球面を効果的に多用することによってレ
ンズ系の構成枚数を大幅に減らすことができる。例え
ば、従来の38−90mm仕様のズームレンズは7〜8枚のレ
ンズで構成されているが、本発明によれば後述する実施
例のように4枚で構成することができるようになる。更
に、レンズ全長も従来に比べて5〜10mm短くすることが
可能となる。
前記前群中の非球面のうち少なくとも1面は次の条件
式を満足するものであるのが好ましい。
条件式は、非球面の最大有効径をYmaxとするとき、
0.7Ymax<y<Ymaxの任意の光軸垂直方向高さyに対し
て、 ここで、φ1:前群の屈折力 N:非球面の物体側媒質の屈折率 N′:非球面の像側媒質の屈折率 X(y):非球面の面形状 X0(y):非球面の参照球面形状 但し、 である。
条件式は、前群中の非球面が周辺ほど正の屈折力が
弱く(負の屈折力が強く)なるということを意味し、球
面収差を補正するための条件である。条件式の上限を
こえると、球面収差がズーム全域で補正不足となり、下
限をこえると球面収差がズーム全域で補正過剰となって
しまう。
前記後群中の非球面のうち少なくとも1面は次の条件
式を満足するものであるのが好ましい。
条件式は、非球面の最大有効径をYmaxとするとき、
0.8Ymax<y<Ymaxの任意の光軸垂直方向高さyに対し
て、 ここで、φ2:後群の屈折力 である。
条件式は、後群中の非球面が周辺ほど負の屈折力が
弱く(正の屈折力が強く)なるということを意味し、歪
曲収差と像面湾曲とをバランスよく補正するための条件
である。条件式の上限をこえると、広角端における歪
曲収差が正の大きな値をとるようになり、下限をこえる
とズーム全域で像面が負の方向に湾曲する傾向が著しく
なってしまう。
ズームレンズのコンパクト化を図りつつ、収差をとる
(性能を上げる)ためには、ズームレンズ中に少なくと
も2面の非球面を用いることが望ましい。
前群中の全ての非球面は次の条件式を満足すること
が望ましい。
条件式は、非球面の最大有効径をYmaxとするとき、
0<y<0.7Ymaxの任意の光軸垂直方向高さyに対し
て、 である。
条件式の上限をこえると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置ずれが
問題となる。また、下限をこえると輪帯光束に対する球
面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差と
をバランスよく補正するのが困難となる。また、この場
合球面収差が波打ったような形になりやすくなる。
前群中に両面が非球面のレンズを用いた場合、一方の
面は次の条件式を満たし、他方の面は次の条件式を
満たすことが望ましい。
条件式は、非球面の最大有効径をYmaxとするとき、
0.7Ymax<y<Ymaxの任意の光軸垂直方向高さyに対し
て、 である。
条件式は、非球面の最大有効径をYmaxとするとき、
0.7Ymax<y<Ymaxの任意の光軸垂直方向高さyに対し
て、 である。
前群中において、条件式を満たすような非球面は周
辺ほど正の屈折力が弱く(負の屈折力が強く)なるとい
うことを意味している。また、条件式は3次の収差領
域の範囲で球面収差のアンダーへの倒れをオーバー側へ
補正するための条件である。このとき、レンズの光軸か
ら遠い場所を通る軸上光については補正過剰になってし
まいオーバー側へ行ってしまうことがあるので、この光
をアンダー側へ戻すために条件式を満たすような周辺
ほど正の屈折力が強く(負の屈折力が弱く)なる非球面
を他方の面に導入すればよいことになる。
また、望ましくは条件式を満たす側の非球面の基準
球面からのずれ量は、条件式を満たす側の非球面の基
準球面からのずれ量より大きい方がよい。
後群中の全ての非球面は次の条件式を満足すること
が望ましい。
条件式は、非球面の最大有効径をYmaxとするとき、
0<y<0.8Ymaxの任意の光軸垂直方向高さyに対し
て、 である。
条件式の上限をこえると広角端〜中間焦点距離領域
の中間画角帯において、正の歪曲収差及び像面湾曲の正
偏移傾向が大きくなる。また、下限をこえると中間焦点
距離領域〜望遠端で負の歪曲収差が大きくなり、加えて
全ズーム域で像面湾曲の負偏移傾向が著しくなる。
前群及び後群は次の条件式,を満足するように構
成されているのが望ましい。
ここで、 φW:広角端における全系の屈折力 φT:望遠端における全系の屈折力 β:ズーム比 但し、φ<0 β=φW である。
これらは、レンズ全長,ズーミングのための移動量,
バックフォーカス及び諸収差の補正状態を良好なバラン
スに保つための条件である。
条件式の下限をこえると、広角端でバックフォーカ
スを適切な値(広角端の焦点距離の15%)に保つことが
困難となって、結局、後群レンズ径の増大を招いてしま
うことになる。また、上限をこえると、前群及び後群の
ズーミングによる移動量が過大となり鏡胴構成上不利に
なってしまう。
条件式の下限をこえると、ペッツバール和が負の大
きな値をとるようになり、像面が正方向に著しく倒れて
しまい、且つ広角端での歪曲収差が正の大きな値をとる
ようになる。また、上限をこえると、ズーミングに伴う
前・後群間の間隔変化を大きくとることが必要となり、
広角端において前・後群間が大きく離れるためにレンズ
全長の増大を招く。
次の条件式,を満足することもレンズ全長,ズー
ミングのための移動量,バックフォーカス及び諸収差の
補正状態を良好なバランスに保つために有効である。
である。
条件式は、広角端における全系の屈折力と前群の屈
折力との比を規定するものである。条件式の上限をこ
えると、前群屈折力が過大となり、前群中に非球面を用
いたとしても前群で発生する諸収差、特に球面収差の補
正が困難となる。また、下限をこえると、画面周辺で下
方性のコマ収差が発生する傾向が著しくなる。
条件式は、広角端における全系の屈折力と後群の屈
折力との比を規定するものである。条件式の上限をこ
えると、後群屈折力が過大となり、後群中に非球面を用
いたとしても後群で発生する諸収差、特に像面湾曲と歪
曲収差の補正が困難となる。また、下限をこえると画面
周辺で下方性のコマ収差が発生する傾向が著しくなると
共に充分なバックフォーカスの確保が困難となる。
次の条件式を満足し、且つ条件式を満足するよう
なν領域(高分散)の硝材を前群の凹レンズに用いた
場合には色消しをする上で非常に有利である。
Nd≦1.60 …… ν≦35.0 …… 但し、Nd:硝材のd線に対する屈折率 νd:硝材のd線に対するアッベ数 である。
例えば、前群の凹レンズに条件式のν領域をこえ
るようなレンズを用いた場合には、前群中の凸レンズと
凹レンズのνが殆ど同じになってしまう。結局、色消
しをするためにはそれぞれの凸と凹の屈折力を上げなけ
ればならなくなるので、非球面を用いたとしても単色の
収差がとれないということになってしまう。
条件式及び、又は次の条件式を満たすような硝
材を凸レンズに用いた場合には、ペッツバール和が負に
大きくなることによって生じる正方向への像面の倒れを
防ぐことができる。
Nd≦1.50 …… もしその部分に条件式及び又は条件式の上限を
こえるような高屈折率の硝材を用いた場合、ペッツバー
ル和が負の大きな値となる傾向が強くなる。このような
場合には、軸上と軸外のMTF値のベスト位置のマッチン
グが難しくなってしまう。
また、上記条件式で示されているような低屈
折,高分散の領域にあるものは、殆どがプラスチックで
ある。従って、これをレンズに用いた場合、レンズ系全
体が軽量化されるだけではなく低コスト化をも達成する
ことができ、量産に向いているという利点もある。
実施例 以下、本発明に係るコンパクトなズームレンズの実施
例を示す。
但し、各実施例において、r1〜r10は物体側から数え
た面の曲率半径、d1〜d9は物体側から数えた軸上面間隔
を示し、N1〜N5〜νは物体側から数えた各レン
ズのd線に対する屈折率,アッベ数を示す。また、fは
全系の焦点距離、FNOは開放Fナンバーを示す。
尚、実施例中、曲率半径に*印を付した面は非球面で
構成された面であることを示し、前記非球面の面形状
(X(y))を表わす式で定義するものとする。
第1図〜第7図は、前記実施例1〜7に対応するレン
ズ構成図であり、図中の矢印は前記前群及び後群の最広
角端(S)から最望遠端(L)にかけての移動を模式的
に示している。
実施例1〜3は、いずれも物体側より順に物体側に凹
の負メニスカスレンズより成る第1レンズ及び両凸の正
の第2レンズから成る前群と,第3レンズ及び第4レン
ズから成る後群とから構成されている。前記第3レンズ
はノンパワーに近い正のレンズで構成され、また第4レ
ンズは物体側に凹の負メニスカスレンズで構成されてい
る。尚、負の第1レンズの物体側の面及び物体側の面並
びに正の第3レンズの物体側の面は非球面である。
実施例4及び5は、物体側より順に像側に凹の負メニ
スカスレンズより成る第1レンズ及び両凸の正の第2レ
ンズから成る前群と,第3レンズ及び第4レンズから成
る後群とから構成されている。前記第3レンズはノンパ
ワーに近い正のレンズで構成され、また第4レンズは物
体側に凹の負メニスカスレンズで構成されている。尚、
負の第1レンズの物体側の面及び像側の面,正の第2レ
ンズの像側の面並びに正の第3レンズの物体側の面は非
球面である。
実施例6は、物体側より順に物体側に凹の負メニスカ
スレンズより成る第1レンズ及び両凸の正の第2レンズ
から成る前群と,第3レンズ及び第4レンズから成る後
群とから構成されている。前記第3レンズはノンパワー
に近い正のレンズで構成され、また第4レンズは物体側
に凹の負メニスカスレンズで構成されている。尚、負の
第1レンズの物体側の面及び像側の面並びに正の第3レ
ンズの物体側の面及び像側の面は非球面である。
実施例7は、物体側より順に像側に凹の負メニスカス
レンズより成る第1レンズ及び両凸の正の第2レンズか
ら成る前群と、第3レンズ及び第4レンズから成る後群
とから構成されている。前記第3レンズはノンパワーに
近い正のレンズで構成され、また第4レンズは物体側に
凹の負メニスカスレンズで構成されている。尚、負の第
1レンズの像側の面,正の第2レンズの像側の面及び正
の第3レンズの物体側の面は非球面である。
第8図〜第14図は前記実施例1から7に対応する収差
図で、それぞれ(S)は広角端焦点距離,(M)は中間
焦点距離,(L)は望遠端焦点距離での収差を示してい
る。また、実線(d)はd線に対する収差を表わし、点
線(SC)は正弦条件を表わす。更に点線(DM)と実線
(DS)はメリディオナル面とサジタル面での非点収差を
それぞれ表わしている。
第1表は実施例1〜7における条件式中の をそれぞれ示している。
第2表は実施例1〜7における条件式中の をそれぞれ示している。
第3表〜第9表はそれぞれ実施例1〜7に対応して、
前記yの値に対する各非球面における条件式中
を(I)で表わし、条件式中の を(II)で表わしている。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、高い光学性能を
維持しながら、少ない枚数のレンズで低コスト、且つコ
ンパクトなズームレンズを実現することができる。ま
た、本発明に係るズームレンズを、ズームレンズ内蔵型
レンズシャッターカメラに適用すれば、該カメラのコン
パクト化,低コスト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図,第3図,第4図,第5図,第6図及び
第7図は、それぞれ本発明の実施例1〜7に対応するレ
ンズ構成図である。 第8図,第9図,第10図,第11図,第12図,第13図及び
第14図は、それぞれ本発明の実施例1〜7に対応する収
差図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、正の屈折力を有する前群
    と、負の屈折力を有する後群と、の2成分から成り、前
    群と後群との間隔を変化させることによって全系の焦点
    距離を変化させるズームレンズにおいて、 前記前群中に以下の条件式を満足する非球面を少なくと
    も2面有し、且つ前群・後群共にそれぞれ2枚のレンズ
    により構成されていることを特徴とするズームレンズ; 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0<y<0.7y
    maxなる任意の光軸垂直方向高さyに対して、 ここで、 φ1:前群の屈折力、 N:非球面の物体側媒質の屈折率、 N′:非球面の像側媒質の屈折率、 x(y):非球面の面形状、 x0(y):非球面の参照面形状、 ただし、 r:非球面の基準曲率半径、 ε:2次曲面パラメータ、 Ai:非球面係数、 :非球面の近軸曲率半径{(1/)=(1/r)+2
    A2}、 である。
  2. 【請求項2】前記前群中の非球面のうちの1面は前記前
    群中最も物体側のレンズ面であることを特徴とする請求
    項1記載のズームレンズ。
  3. 【請求項3】前記後群中に以下の条件式を満足する非球
    面を少なくとも1面有することを特徴とする請求項1記
    載のズームレンズ; 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0.8ymax<y<y
    maxなる任意の光軸垂直方向高さyに対して、 ここで、 φ2:後群の屈折力、 である。
  4. 【請求項4】前記前群中の非球面のうち少なくとも1面
    は以下の条件式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; 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0.7ymax<y<y
    maxなる任意の光軸垂直方向高さyに対して、 である。
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