JP2903473B2 - Compact high-magnification zoom lens - Google Patents

Compact high-magnification zoom lens

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JP2903473B2
JP2903473B2 JP63287806A JP28780688A JP2903473B2 JP 2903473 B2 JP2903473 B2 JP 2903473B2 JP 63287806 A JP63287806 A JP 63287806A JP 28780688 A JP28780688 A JP 28780688A JP 2903473 B2 JP2903473 B2 JP 2903473B2
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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、コンパクトは高変倍率ズームレンズに関す
るものでる。
The present invention relates to a compact high-magnification zoom lens.

[従来の技術] 近年、カメラの全自動化が進み、多機能でありながら
携帯性の優れたコンパクトカメラに、ズームレンズを内
蔵して撮影領域を広げることが一般に行なわれている。
そのためズームレンズ自体が撮影光学系としてカメラシ
ステム中に組込まれるために、コンパクトなレンズ系が
必要である。
[Related Art] In recent years, a camera has been fully automated, and a compact camera which is excellent in portability while being multifunctional has a zoom lens built-in to broaden a photographing area.
Therefore, a compact lens system is necessary because the zoom lens itself is incorporated in the camera system as a photographing optical system.

この種のレンズ系は、いわゆる一眼レフカメラのよう
にミラーを配置することを考慮する必要がなく、バック
フォーカスを短くすることが可能である。そのために、
一眼レフカメラ用のように、その画角が広いレンズ系に
対しては、レトロフォーカスタイプにして後側主平面位
置を光学系の後側に配する必要がなく、逆にテレフォト
タイプとして、後側主平面位置をいくぶん物体側へ位置
させるような屈折力配置にすることが出来る。
This type of lens system does not need to consider disposing a mirror as in a so-called single-lens reflex camera, and can shorten the back focus. for that reason,
For a lens system with a wide angle of view, such as for a single-lens reflex camera, it is not necessary to arrange the rear principal plane position on the rear side of the optical system with a retrofocus type. Conversely, as a telephoto type, The refractive power arrangement can be such that the position of the rear principal plane is somewhat toward the object side.

基本的には、単焦点レンズをはじめとして多焦点切換
え式の変倍光学系や、特開昭57−201213号公報に記載さ
れたような2群ズームもテレフォトタイプのレンズ系で
ある。更に2群ズームレンズの発展形として、その特定
のレンズ群を分割して収差補正の改善を試みたものや、
変倍率を分担させた3群ズームレンズが提供されてい
る。更に四つのレンズ群にて構成し、可動群を3にした
4群ズームレンズが特開昭60−57814号に記載されてい
る。
Basically, a multifocal switching type variable magnification optical system such as a single focus lens and a two-unit zoom as described in JP-A-57-201213 are also telephoto type lens systems. Further, as an advanced type of the two-group zoom lens, an attempt was made to improve the aberration correction by dividing the specific lens group,
A three-unit zoom lens having a variable magnification ratio is provided. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-57814 discloses a four-group zoom lens comprising four lens groups and three movable groups.

[発明が解決しようとする課題] 上記のズームレンズは、変倍比が1.5からせいぜい2
程度であり、口径比も小さく実用面では不十分である。
[Problems to be Solved by the Invention] The zoom lens described above has a zoom ratio of 1.5 to 2 at most.
And the aperture ratio is too small to be practical.

これに対して本出願人は、変倍比と光学性能の向上を
意図して特開昭63−43115号公報記載の4群ズームレン
ズを開発した。又このズームレンズの機構を簡略化した
ものとして特開昭63−153511号公報に記載されたレンズ
系等を提案した。これらのズームレンズは、変倍比が約
3で全変倍域にわたって光学性能の良好なレンズ系であ
る。
On the other hand, the present applicant has developed a four-group zoom lens described in JP-A-63-43115 with the aim of improving the zoom ratio and the optical performance. Further, as a simplified mechanism of the zoom lens, a lens system and the like described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-153511 have been proposed. These zoom lenses are lens systems having a zoom ratio of about 3 and excellent optical performance over the entire zoom range.

本発明は光学設計上非常な困難性を伴う高変倍率化を
意図し、パースペクティブの変化をさらに作画意図に生
かして実用上の要望を満足するために更に変倍域を拡張
したレンズ系で一層の小型化を図るものである。
The present invention intends to increase the magnification with great difficulty in optical design, and further expands the zoom range in order to satisfy practical demands by further utilizing the change in perspective for the purpose of drawing. It is intended to reduce the size.

したがって本発明の目的は、包括画角が76°〜18°程
度で変倍比が3〜4程度の光学性能が全変倍域にわたっ
て良好な3群ズーム方式のコンパクトな高変倍率ズーム
レンズを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact, high-magnification zoom lens of a three-group zoom system with a comprehensive angle of view of about 76 ° to 18 ° and an optical performance of about 3 to 4 with good optical performance over the entire zoom range. To provide.

[問題点を解決するための手段] 本発明のズームレンズは、基本的には前記の特開昭63
−153511号のレンズ系を発展させることを出発点とし更
に鏡枠構造の簡単化とフォーカシング方式の最適化によ
るコンパクト化を考慮して3群ズーム方式のレンズ系と
してその目的を達成した。
[Means for Solving the Problems] The zoom lens according to the present invention basically includes
Starting from the development of the lens system of No. 153511, the objective was achieved as a three-unit zoom type lens system in consideration of simplification of the lens frame structure and compactness by optimizing the focusing method.

またレンズ構成およびズーミング時のレンズ群の挙動
は、本来はズーミング時の倍率負担と収差補正特に像面
わん曲の補正の点から又レンズ系の小型化を目的とし
て、物体側から順に正,負,正,負の屈折力を有するレ
ンズ構成を基本の屈折力配分にしている。この4群ズー
ム方式をズーム方程式の一般解とする時、第2レンズ群
と第3レンズ群がほぼ同一のズーミング移動をしなが
ら、しかも光学性能を良好にし得ることを見出したもの
である。つまり4群ズーム方式の中の特殊解としての3
群ズーム方式を見出した。
The lens configuration and the behavior of the lens unit during zooming are originally positive and negative from the object side in order from the object side in order to correct the magnification load and aberration correction during zooming, particularly to correct the field curvature, and to reduce the size of the lens system. , Positive and negative refractive power is used as a basic refractive power distribution. When this four-group zoom method is used as a general solution of the zoom equation, it has been found that the second lens group and the third lens group can perform almost the same zooming movement while improving the optical performance. In other words, 3 as a special solution in the 4-group zoom method
A group zoom method was found.

本発明のズームレンズは、上記のように4群ズーム方
式のレンズ系における負の屈折力の第2レンズ群と正の
屈折力の第3レンズ群を全体として正の屈折力を有する
一つのレンズ群としこれを第2レンズ群としたものであ
る。このようにして3群ズーム方式として変倍比が3〜
4程度を達成するためには各レンズ群の屈折力配置を適
切にすることがレンズ系を小型にする上で重要であり、
更に最適な厚肉レンズの構成や新素材の使用等によって
一層効果をあげることが出来る。
As described above, the zoom lens according to the present invention is a single lens having a positive refractive power as a whole of the second lens group having a negative refractive power and the third lens group having a positive refractive power in a four-unit zoom type lens system. The second lens group is a group. In this manner, the zoom ratio is 3 to 3 as a three-group zoom method.
In order to achieve about 4, it is important to properly arrange the refractive power of each lens group in reducing the size of the lens system.
Further effects can be further improved by using an optimal thick lens structure and using new materials.

本発明のズームレンズは、以上の考えにもとづくもの
で、物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群と、正の
屈折力の第2レンズ群と、負の屈折力の第3レンズ群と
より構成され、各レンズ群間の間隔を変化させて変倍を
行なうものである。又次の条件(1),(2),(3)
を満足することを特徴とする。
The zoom lens of the present invention is based on the above idea, and includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power. The zooming is performed by changing the distance between the lens groups. The following conditions (1), (2) and (3)
Is satisfied.

(1)0.05<1W<0.9 (2)1.0<12WW<2.0 (3)3.5<β3T<5.0 ただし、1は第1レンズ群の屈折力、12Wは広角端に
おける第1レンズ群と第2レンズ群の合成の屈折力、
Wは広角端における全系の屈折力、β3Tは望遠端におけ
る第3レンズ群の横倍率である。
(1) 0.05 < 1 / W <0.9 (2) 1.0 < 12W / W <2.0 (3) 3.5 < β3T <5.0 where 1 is the refractive power of the first lens unit, and 12W is the first lens unit at the wide-angle end. And the combined refractive power of the second lens group,
W is the refractive power of the entire system at the wide-angle end, and β 3T is the lateral magnification of the third lens unit at the telephoto end.

本発明のズームレンズは、以上述べたような構成を特
徴とするものであるが、次のようにしてレンズ系の全長
並びに外径を小にしてコンパクトな構成とし更に高変倍
率化を達成するようにしている。
The zoom lens according to the present invention is characterized by the above-described configuration. However, the overall length and the outer diameter of the lens system are reduced as described below to achieve a compact configuration and achieve a higher magnification. Like that.

本発明は、前述の通り、第15図に示すような4群ズー
ム方式のレンズ系の解析を行なって、レンズ系のコンパ
クト化のみならず、機構、構造上の検討を行なった結果
にもとづいて、第3レンズ群の広角端から望遠端へのズ
ーミング時に負担する変倍率が比較的小さい解が存在す
ること、そしてその時のこの第3レンズ群の役割は変倍
よりもむしろ像面わん曲の補正を担っている等の光学性
能の改善にあることがわかった。
As described above, the present invention analyzes the lens system of the four-unit zoom system as shown in FIG. 15, and based on the result of the study on the mechanism and structure as well as the compactness of the lens system. There is a solution in which the third lens unit has a relatively small magnification during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the role of the third lens unit at that time is to perform the curvature of the image plane rather than the magnification. It has been found that the optical performance is improved, such as performing correction.

このようにして4群ズームのうちの第2レンズ群と第
3レンズ群を適宜な光軸上間隔を隔てた一つのレンズ群
とすることが可能となった。
In this manner, the second lens group and the third lens group of the four-group zoom can be formed as one lens group with an appropriate interval on the optical axis.

一方、第3レンズ群が有していた像面わん曲の補正作
用は、3群ズームレンズにおいては、光軸上間隔の調整
即ち望遠側のレンズ構成に望遠比の余裕を与えること
や、各レンズを構成する厚肉レンズの中に凸のメニスカ
ス形状の空気レンズを設けて高次の収差を発生させるこ
とによって得るようにした。
On the other hand, in the third lens group zoom lens, the action of correcting the field curvature provided by the third lens group is to adjust the interval on the optical axis, that is, to give a margin of the telephoto ratio to the lens configuration on the telephoto side, A convex meniscus-shaped air lens is provided in the thick lens constituting the lens to generate higher-order aberrations.

上記のようにして構成した3群ズーム方式のレンズ系
は、第2図に示すように広角端において第1レンズ群G1
と第2レンズG2とでその合成の屈折力が正の一つのレン
ズ群と考えることが出来る。そしてそれに続く負の屈折
力の第3レンズ群G3とでいわゆる望遠タイプを構成して
いる。
The three-unit zoom type lens system configured as described above has the first lens unit G 1 at the wide-angle end as shown in FIG.
If the refractive power of its synthesis by the second lens G 2 can be considered as positive one lens group. And it constitutes a so-called telephoto type in the third lens group G 3 having a negative refractive power followed it.

このように広角端における屈折力配置は、基本的には
望遠タイプであり、バックフォーカスの短い広角端を構
成する上では最適である。一方広角端では、焦点距離が
短いので後側主平面位置がレンズ系の比較的後に来るよ
うな屈折力配置が可能である。つまりコンパクトでしか
も性能が良好な近軸配置になし得る。
As described above, the refractive power arrangement at the wide-angle end is basically a telephoto type, and is optimal for forming a wide-angle end with a short back focus. On the other hand, at the wide-angle end, since the focal length is short, it is possible to arrange the refractive power such that the rear main plane position is relatively behind the lens system. In other words, a compact paraxial arrangement with good performance can be obtained.

以上の理由から設けたのが条件(1)および条件
(2)である。
Conditions (1) and (2) are provided for the above reasons.

条件(1)は、第1レンズ群の屈折力を規定する条件
である。第1レンズ群は基本的には広角端でのレンズ系
全長よりも、望遠端での望遠比と全変倍域での収差補正
状況への影響力や、さらにはフォーカシング方式につい
ての考慮をする必要がある。つまり高変倍率を達成しな
がらコンパクトで良好な光学性能を得る上で重要な要因
を決定する条件がこの条件(1)である。
Condition (1) is a condition for defining the refractive power of the first lens group. The first lens group basically considers the influence on the telephoto ratio at the telephoto end, the aberration correction situation in the entire zoom range, and the focusing method, rather than the entire length of the lens system at the wide-angle end. There is a need. That is, this condition (1) is a condition for determining an important factor in obtaining compact and good optical performance while achieving a high magnification ratio.

ここで第2図に示すような3群ズームレンズで、広角
端における屈折力をW、レンズ系の全長をLWとすると
次の式が成立する。W1(1−e2W3)+(1−e1W1)+(2
3−e′2W 2 3) (i) LW=e1W+e2W+l′W (ii) l′W={−1e2W+(1−e1W1)(1−e2W
2)}/W (iii) ただし、123は夫々第1レンズ群G1,第2
レンズ群G2,第3レンズ群G3の屈折力、e1Wは広角端に
おける第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の主点間隔、e
1Tは望遠端における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2
主点間隔、e2Wは広角端における第2レンズ群G2と第3
レンズ群G3の主点間隔、e2Tは望遠端における第2レン
ズ群G2と第3レンズ群G3の主点間隔、l′Wは広角端に
おけるバックフォーカス、l′Tは望遠端におけるバッ
クフォーカスである。
Here the second zoom lens as shown in FIG, the refractive power at the wide-angle end W, the following expression holds when the total length of the lens system and L W. W = 1 (1−e 2W · 3 ) + (1−e 1W · 1 ) + ( 2
+ 3 -e '2W 2 3) (i) L W = e 1W + e 2W + l' W (ii) l 'W = {- 1 e 2W + (1-e 1W · 1) (1-e 2W ·
2 )} / W (iii) where 1 , 2 , and 3 are the first lens group G 1 and the second lens group, respectively.
The refractive power of the lens group G 2 and the third lens group G 3 , e 1W is the distance between the principal points of the first lens group G 1 and the second lens group G 2 at the wide angle end, e
1T The first lens group G 1 and second main point interval of the lens group G 2 at the telephoto end, e 2W and the second lens group G 2 at the wide angle end 3
The main point interval of lens groups G 3, e 2T is in the second lens group G 2 and the principal point distance between the third lens group G 3, l 'W back at the wide-angle end focus, l' T telephoto end in the telephoto end Back focus.

これらの近軸関係式からわかるように、本発明のよう
に広角端でレンズ系の全長が最も短くなることが明らか
な場合には、広角端にのみ注目すればよい。したがって
望遠端における全長については、屈折力配置に基くズー
ミング移動軌跡と移動量を考慮して厚肉構成を割当てる
ことになる。
As can be seen from these paraxial relational expressions, when it is clear that the overall length of the lens system is the shortest at the wide-angle end as in the present invention, attention should be paid only to the wide-angle end. Therefore, for the total length at the telephoto end, a thick configuration is assigned in consideration of the zooming movement trajectory and the movement amount based on the refractive power arrangement.

条件(1)の上限を越えると、仕様として定まる広角
端の焦点距離が一定であるので、第1レンズ群の屈折力
が強くなりズーミング時の移動量が少なくなるためレン
ズ系全体が小型になるので好ましい。しかし本発明は、
高変倍率化を主たる目的にしているので、望遠側は必然
的に画角が24°程度を越える望遠域に入るため色収差が
発生し、像面の平坦性も維持出来なくなる。そのため第
1レンズ群の厚肉レンズの構成に留意して本発明の目的
を達成することも考えられるが、その場合レンズ枚数が
増加し又レンズの肉厚が大になり好ましくない。
When the value exceeds the upper limit of the condition (1), the focal length at the wide-angle end determined as a specification is constant, so that the refractive power of the first lens unit is increased, and the movement amount during zooming is reduced, so that the entire lens system is reduced in size. It is preferred. However, the present invention
Since the main purpose is to increase the magnification, the telephoto side necessarily enters the telephoto region where the angle of view exceeds about 24 °, so that chromatic aberration occurs and the flatness of the image plane cannot be maintained. Therefore, it is conceivable to achieve the object of the present invention while paying attention to the configuration of the thick lens in the first lens group. However, in this case, the number of lenses increases and the thickness of the lens increases, which is not preferable.

条件(1)の下限を越えると、第1レンズ群の屈折力
が弱くなるので、広角端から望遠端までのズーミング移
動量が大になりレンズ系の全長が大になる。そのため収
差補正上は有利だが、本発明の目的であるコンパクト化
に反することになる。
When the value goes below the lower limit of the condition (1), the refractive power of the first lens unit becomes weak, so that the zooming movement amount from the wide-angle end to the telephoto end becomes large, and the total length of the lens system becomes large. This is advantageous in terms of aberration correction, but is contrary to the object of the present invention, that is, downsizing.

このように条件(1)は、変倍比が3〜4の本発明ズ
ームレンズにおいての光学性能とレンズ系の全長との均
衡のとれる屈折力配置を決定する上で重要な条件であ
る。
As described above, the condition (1) is an important condition for determining the refractive power arrangement that balances the optical performance and the overall length of the lens system in the zoom lens of the present invention having a zoom ratio of 3 to 4.

条件(2)は、広角端における第1レンズ群G1と第2
レンズ群G2の合成屈折力を規定したものである。そして
この正の合成系と負の第3レンズ群とでいわゆる望遠タ
イプを構成し、これによって全系のコンパクト化を達成
するためのものである。
Condition (2) is that the first lens group G 1 and the second lens group
It is obtained by defining a combined refractive power of the lens unit G 2. Then, a so-called telephoto type is constituted by the positive combining system and the negative third lens group, thereby achieving compactness of the entire system.

第3レンズ群の近軸的バックフォーカスを設定した時
に、その横倍率を設定すると第3レンズ群の屈折力が決
まる。即ち変倍率が与えられた時は条件(2)によりほ
ぼ屈折力配置が定まり、全系の近軸的な配置を設定する
ことが出来る。
When the paraxial back focus of the third lens group is set and its lateral magnification is set, the refractive power of the third lens group is determined. That is, when the magnification is given, the refractive power arrangement is almost determined by the condition (2), and the paraxial arrangement of the entire system can be set.

条件(2)の上限を越えると、広角端におけるレンズ
系の全長を短くする上では効果的であり、望遠端までの
ズーミング時の移動量も比較的少なくてすむ。しかし第
1レンズ群G1と第2レンズ群G2の屈折力が共に強くなる
傾向となり、像面わん曲の補正をはじめとして各収差の
バランスをとることが困難になり、最終的には撮影レン
ズの性能,品質上での偏芯による感度が高くなるため好
ましくない。
Exceeding the upper limit of the condition (2) is effective in shortening the overall length of the lens system at the wide-angle end, and requires a relatively small amount of movement during zooming to the telephoto end. But first lens group G 1 and tends to the refractive power of the second lens group G 2 are both strong, it is difficult to balance the aberrations including the correction of image plane Curved, eventually shooting It is not preferable because sensitivity due to eccentricity in the performance and quality of the lens increases.

条件(2)の下限を越えると収差補正上は有利である
が、広角端におけるレンズ系の全長を短くすることが困
難となるばかりでなく、後続する第3レンズ群G3の屈折
力が弱くなるので収差補正上のバランスをとることが必
要になり、後側主平面位置が第3レンズ群の厚肉レンズ
系中に入り込むためレンズ系のバックフォーカスが短く
なる。そのためレンズ径も大になり本発明の目的に反す
ることになる。
Condition (2) for aberration correcting the lower limit of is advantageous, not only it is difficult to shorten the overall length of the lens system at the wide-angle end, the refractive power of the third lens group G 3 to the subsequent weak Therefore, it is necessary to balance the aberration correction, and the back focal length of the lens system is shortened because the rear principal plane position enters the thick lens system of the third lens unit. Therefore, the lens diameter becomes large, which is contrary to the object of the present invention.

以上述べた条件(1),(2)を満足すると本発明の
レンズ系の基本的な骨組になる第1レンズ群と第2レン
ズ群の屈折力配置が設定される。
When the conditions (1) and (2) described above are satisfied, the refractive power arrangement of the first lens group and the second lens group, which are the basic framework of the lens system of the present invention, is set.

更に第3レンズ群の屈折力の配分が定まれば本発明の
レンズ系の近軸的なレイアウトが決定されることにな
る。
Further, if the distribution of the refractive power of the third lens group is determined, the paraxial layout of the lens system of the present invention will be determined.

この第3レンズ群の屈折力配分を定めるためには、広
角端から望遠端へのズーミングの時の倍率負担が重要で
ある。これと近軸的バックフォーカスとの兼ね合いで全
系の屈折力配置を決定し得る。
In order to determine the refractive power distribution of the third lens group, it is important to bear the magnification during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. In consideration of this and the paraxial back focus, the refractive power arrangement of the entire system can be determined.

ここで広角端でのコンパクト化と高倍率化とを考えた
時、第3レンズ群の負担する近軸横倍率が重要な意味を
持ち、良好な性能を得る上でも大きな意味を持つ。即ち
第3レンズ群の負担する近軸横倍率(以下倍率と言う)
を規定したのが条件(3)である。
Here, considering compactness and high magnification at the wide-angle end, the paraxial lateral magnification borne by the third lens group is important, and also significant in obtaining good performance. That is, the paraxial lateral magnification (hereinafter, referred to as the magnification) which the third lens group bears.
Is the condition (3).

第3レンズ群の倍率は、広角端から望遠端までの変倍
率に直接結びついており、またズーミング時の第3レン
ズ群の移動量自体にも関係している。したがって、同じ
変倍率を得ようとする時、第3レンズ群の担う倍率の与
え方で第2レンズ群の担う倍率も変化し、ズーミング時
の移動軌跡も変化し、収差補正の状況も変化する。
The magnification of the third lens group is directly linked to the magnification from the wide-angle end to the telephoto end, and is also related to the amount of movement of the third lens group during zooming. Therefore, when trying to obtain the same magnification, the magnification carried by the second lens group also changes depending on how the magnification carried by the third lens group is given, the movement locus during zooming changes, and the situation of aberration correction also changes. .

即ち条件(1),(2)によって基本的な屈折力配置
が決まり、条件(3)で変倍率を設定すべき望遠端にお
ける第3レンズ群の倍率を与えることによって基本的な
近軸的レイアウトがほぼ決定される。更に各レンズ群の
厚肉構成を割り当てることによって、良好な結像性能と
所望の変倍率とレンズ系の小型化を達成するように繰返
し近軸構成を見直して目的が実現される。
That is, the basic refractive power arrangement is determined by the conditions (1) and (2), and the basic paraxial layout is provided by giving the magnification of the third lens group at the telephoto end where the magnification should be set under the condition (3). Is almost determined. Further, by allocating the thick configuration of each lens unit, the objective is realized by repeatedly revising the paraxial configuration so as to achieve good imaging performance, a desired magnification, and downsizing of the lens system.

条件(3)の上限を越えると第3レンズ群の持つ倍率
が高くなり、高変倍率を得るためには好ましいが、第3
レンズ群のズーミング時の移動量が大きくなる。また厚
肉レンズ構成を少ないレンズで達成しようとすること
と、性能上からレンズ群の移動量を大にして望遠比をか
せぐことからは、条件(3)の上限を越えることは好ま
しくない。又レンズ鏡枠および駆動機構が複雑になりコ
スト高になる。また下限を越えると、高変倍率にするた
めには、第2レンズ群の負担する倍率が高くなり、広角
端から望遠端までのレンズ系の全長の変化が比較的少な
くコンパクトになし得るが収差補正が困難になる。その
ため良好に収差補正を行なうためには、屈折率分布型レ
ンズを併用しなければならなくなる。このように収差補
正が困難なことから実際上は高変倍にすることがむずか
しく、変倍率が2程度となりそれ以上は困難になる。
When the value exceeds the upper limit of the condition (3), the magnification of the third lens unit becomes high, which is preferable for obtaining a high magnification ratio.
The amount of movement of the lens group during zooming increases. In addition, it is not preferable to exceed the upper limit of the condition (3) in order to achieve a thick lens configuration with a small number of lenses and to increase the amount of movement of the lens unit to increase the telephoto ratio from the viewpoint of performance. In addition, the lens frame and the driving mechanism become complicated and cost increases. If the lower limit is exceeded, the magnification borne by the second lens group becomes high in order to achieve a high zoom ratio, and the total length of the lens system from the wide-angle end to the telephoto end changes relatively little, and the lens system can be made compact. Correction becomes difficult. Therefore, in order to perform aberration correction satisfactorily, a gradient index lens must be used together. Since it is difficult to correct aberrations in this way, it is practically difficult to increase the zoom ratio.

本発明の高変倍率ズームレンズにおいて、特にその変
倍率を一層高くするためには、条件(1)の条件を次の
条件(1′)の範囲に限定することが望ましい。
In the high-magnification zoom lens of the present invention, it is desirable to limit the condition (1) to the range of the following condition (1 ′) in order to further increase the magnification.

(1′)0.05<1W<0.6 これらの条件は、第1レンズ群の屈折力を規定するも
ので、高変倍率化を図るためには、第1レンズ群,第2
レンズ群および第3レンズ群の各々が広角端から望遠端
への変倍の際に独立して移動するための自由度が大であ
ることが好ましい。この自由度を多く与えるためには上
記条件(1′)の範囲に限定することが好ましい。
(1 ') 0.05 < 1 / W <0.6 These conditions define the refractive power of the first lens unit. To achieve a high magnification, the first lens unit and the second lens unit must be used.
It is preferable that each of the lens group and the third lens group has a large degree of freedom for independently moving during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. In order to provide this degree of freedom, it is preferable to limit the range to the above condition (1 ').

この条件(1′)の下限の範囲内であればレンズ系の
全長に関しては望遠端で余裕をもつことになり又光学性
能の面では、第1レンズ群をフォーカシング群として用
いることを考えなければ極めて良好になし得て、高性能
な高変倍率ズームレンズが得られる。又上限値以下であ
ればレンズ系の小型化特に望遠側で全長を短くなし得る
屈折力配分が出来る。そして第2レンズ群の屈折力の配
分と合わせて小型な高変倍率ズームレンズが得られる。
If the value falls within the lower limit of the condition (1 '), there is a margin at the telephoto end with respect to the entire length of the lens system. In terms of optical performance, it is necessary to consider using the first lens group as the focusing group. A very high performance and high zoom ratio zoom lens can be obtained. If the upper limit is not exceeded, it is possible to reduce the size of the lens system, particularly, to achieve a refractive power distribution that can reduce the overall length on the telephoto side. In addition, a small high-magnification zoom lens can be obtained in accordance with the distribution of the refractive power of the second lens group.

更に条件(3)に関して次の条件(3′)のように限
定すれば変倍率を3〜4程度になし得る。
Further, if the condition (3) is limited as in the following condition (3 '), the magnification can be set to about 3 to 4.

(3′)2.5<β3T<5.0 高変倍率化には、第3レンズ群の横倍率を適切に選ぶ
ことが、光学性能上も製造上も重要になる。条件
(3′)の下限をこえると上記のように一層高変倍率に
することが容易でなくなる。
(3 ′) 2.5 <β 3T <5.0 In order to increase the magnification, it is important to appropriately select the lateral magnification of the third lens unit in terms of both optical performance and manufacturing. If the lower limit of the condition (3 ') is exceeded, it becomes difficult to increase the magnification as described above.

以上のような各条件によって各レンズ群の基本的な屈
折力配分を決定し得る。
The basic refractive power distribution of each lens group can be determined based on the above conditions.

次に実際の厚肉レンズの構成について述べる。 Next, the configuration of an actual thick lens will be described.

第1レンズ群は、前記の条件によってその屈折力は与
えられているが、そのレンズ構成は、基本的には正レン
ズと負レンズの接合レンズよりなっている。しかしこれ
に更に正レンズを追加してもよい。又接合レンズを分離
してその間にメニスカス状の空気レンズを形成すること
によって収差補正効果を増大させ得る。
Although the refractive power of the first lens group is given by the above-mentioned condition, the first lens group basically has a cemented lens of a positive lens and a negative lens. However, a positive lens may be further added thereto. Further, by separating the cemented lens and forming a meniscus air lens therebetween, the aberration correction effect can be increased.

第2レンズ群は、その役割から二つの群からなると考
えられ、負の前群G2Fと正の後群G2Rとにて構成されてい
る。
The second lens group is considered to be composed of two groups based on its role, and includes a negative front group G2F and a positive rear group G2R .

第2レンズ群中の前群G2Fは、第1レンズ群で発生す
る軸外収差のうち、後群G2Rのみでは補正困難な歪曲収
差の補正や像面わん曲の補正のために、第1レンズ群で
発生するこれら収差と反対符号の収差を発生させてい
る。又球面収差の補正に関しては、特にマージナル光束
径が大になる望遠域における色の球面収差の補正に重要
な役割を有している。
The front group G 2F in the second lens group is used to correct distortion and field curvature which are difficult to correct with the rear group G 2R alone among the off-axis aberrations generated in the first lens group. An aberration having a sign opposite to those of the aberrations generated by one lens group is generated. Further, correction of spherical aberration has an important role in correcting chromatic spherical aberration particularly in a telephoto region where a marginal light beam diameter becomes large.

この前群G2Fのレンズ構成は、物体側より正レンズと
負レンズを配置することを基本とするもので、要求され
る結像性能に応じて更に正レンズもしくは負レンズを配
置してもよい。この前群G2Fの正レンズもしくは負レン
ズを分割しその間に空気レンズを形成したり、前群G2F
中のレンズに非球面を用いることにより一層性能を向上
させることが可能である。
The lens configuration of the front group G 2F is based on disposing a positive lens and a negative lens from the object side, and a positive lens or a negative lens may be further disposed depending on required imaging performance. . Or an air lens therebetween by dividing the positive lens or a negative lens of the front group G 2F, the front group G 2F
The performance can be further improved by using an aspherical surface for the middle lens.

また第2レンズ群の後群G2Rは、前群G2Fと光軸上の間
隔Dだけ隔てて配置され、基本的にはトリプレットもし
くはテッサータイプのように1枚の負レンズと2枚の正
レンズからなっている。ここで第1レンズ群と第2レン
ズ群とで全体として結像系になっているので、この後群
G2Rは、いわゆるリレー系を構成していると考えること
も出来る。
The rear group G 2R of the second lens group is disposed at a distance D from the front group G 2F on the optical axis, and basically has one negative lens and two positive lenses like a triplet or a Tessar type. Consists of lenses. Here, the first lens group and the second lens group form an image forming system as a whole.
The G2R can be considered to constitute a so-called relay system.

この後群G2Rは、望遠域でマージナル光束径が大にな
る位置にあり、球面収差の補正に大きく寄与せしめる必
要があり、又偏芯感度をはじめとして製造上の困難を伴
うことが少ないように各面での入射角もしくは出射角が
大きくならないように配慮する必要がある。
This rear group G 2R is located at a position where the marginal luminous flux diameter is large in the telephoto range, and it is necessary to greatly contribute to the correction of spherical aberration.Also, there is little difficulty in manufacturing including eccentric sensitivity. It is necessary to take care not to increase the incident angle or the outgoing angle on each surface.

本発明のズームレンズにおいて、一層の小型化を実現
するためには、第2レンズ群G2の前群G2Fと後群G2Rの主
点間隔e′2の値をある範囲内に設定し、この近軸構成
を満足するように厚肉レンズを割り当てることによって
デッドスペースを少なくすることが必要である。
In the zoom lens of the present invention, in order to realize further miniaturization, the value of the principal point interval e ′ 2 between the front group G 2F and the rear group G 2R of the second lens group G 2 is set within a certain range. It is necessary to reduce the dead space by allocating a thick lens so as to satisfy the paraxial configuration.

又レンズ系を小型化することによって第2レンズ群G2
の前群G2F又は後群G2Rのいずれかの屈折力が強くなり性
能劣化に結びつくことがある。その場合非球面や屈折率
分布型レンズを用いることが有効である。
Also, by reducing the size of the lens system, the second lens group G 2
In some cases, the refractive power of either the front group G 2F or the rear group G 2R increases, which may lead to performance degradation. In that case, it is effective to use an aspherical surface or a gradient index lens.

第3レンズ群は、負の屈折力を有しており、いわゆる
望遠タイプのレンズ系における負の屈折力の後群とみな
すことが出来る。広角端においては、後側主平面の位置
が像面に比較的近いために光学系全体としては本来の望
遠タイプのように主平面位置がレンズ系の前方に位置す
るようにはならない。しかしながら望遠端に近づくにつ
れて望遠タイプの特徴が顕著になって来る。この第3レ
ンズ群は、条件(3)の説明で述べたように、望遠側で
大きな横倍率を持つリアーコンバージョンレンズとして
の作用を有すると考えると、像面位置での縦方向での効
きが縦倍率として作用するので、これを活用すると同時
に十分に制御することが重要である。
The third lens group has negative refractive power, and can be regarded as a rear group of negative refractive power in a so-called telephoto type lens system. At the wide-angle end, the position of the rear principal plane is relatively close to the image plane, so that the optical system as a whole does not have its principal plane positioned in front of the lens system as in the original telephoto type. However, as it approaches the telephoto end, telephoto-type features become more pronounced. As described in the description of the condition (3), considering that the third lens group has an effect as a rear conversion lens having a large lateral magnification on the telephoto side, the effect in the vertical direction at the image plane position is not effective. Since it acts as a vertical magnification, it is important to take advantage of this and control it at the same time.

本発明のレンズ系では、この第3レンズ群によって広
角端でのバックフォーカスを短く構成し得るので、逆に
バックフォーカスが極端に短くなることもあり得る。そ
のため第3レンズ群の後側主平面位置があまり物体側に
入らないように留意する必要がある。そのためにこの第
3レンズ群は、正レンズおよび負レンズにて構成するこ
とを基本にしている。これを負レンズ1枚のみで構成す
ることも可能であるが、その屈折力を弱くしないと結像
性能が十分良好になし得ない。しかしその屈折力を弱く
するとズーミング時の移動量が大になり好ましくない。
In the lens system of the present invention, the back focus at the wide-angle end can be shortened by the third lens group, and conversely, the back focus can be extremely short. Therefore, care must be taken so that the rear principal plane position of the third lens group does not enter the object side very much. For this purpose, the third lens group is basically composed of a positive lens and a negative lens. Although it is possible to form this with only one negative lens, the imaging performance cannot be sufficiently improved unless the refractive power is weakened. However, if the refractive power is weakened, the amount of movement during zooming becomes large, which is not preferable.

以上のように構成することによって、本発明の目的で
ある高変倍率で小型なズームレンズを構成し得る。
With the above-described configuration, it is possible to configure a small zoom lens with a high zoom ratio, which is an object of the present invention.

[実施例] 次に本発明のコンパクトな高変倍率ズームレンズの各
実施例を示す。
EXAMPLES Next, examples of the compact high-magnification zoom lens of the present invention will be described.

実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 ただしr1,r2,…はレンズ各面の曲率半径、d1,d2
…は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n1,n2,…は各
レンズの屈折率、ν1,ν2,…は各レンズのアッベ数で
ある。
Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Where r 1 , r 2 , ... are the radii of curvature of the respective surfaces of the lens, d 1 , d 2 ,
... the thickness and lens distance of each lens, n 1, n 2, ... is the refractive index of each lens, ν 1, ν 2, ... is the Abbe number of each lens.

実施例1乃至実施例4も第1図に示すレンズ構成で広
角端の画角58°程度から望遠端の画角18°程度まで包括
するものである。これら実施例は、全長が短いばかり
か、レンズの外径が小で携帯に便利な構成である。
Embodiments 1 to 4 also cover the lens configuration shown in FIG. 1 from an angle of view of about 58 ° at the wide angle end to about 18 ° at the telephoto end. In these embodiments, not only the overall length is short, but also the outer diameter of the lens is small, so that the configuration is convenient for carrying.

実施例1の広角端,中間焦点距離,望遠端における収
差状況は夫々第3図,第4図,第5図に、実施例2の広
角端,中間焦点距離,望遠端における収差状況は夫々第
6図,第7図,第8図に、実施例3の広角端,中間焦点
距離,望遠端における収差状況は夫々第9図,第10図,
第11図に、実施例4の広角端,中間焦点距離,望遠端に
おける収差状況は夫々第12図,第13図,第14図に示す通
りである。
The aberrations at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end of the first embodiment are respectively shown in FIGS. 3, 4, and 5, and the aberrations at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end of the second embodiment are respectively. 6, 7, and 8 show the aberrations at the wide angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end of the third embodiment, respectively, as shown in FIGS.
In FIG. 11, the aberrations at the wide-angle end, the intermediate focal length, and the telephoto end of the fourth embodiment are as shown in FIGS. 12, 13, and 14, respectively.

本発明のレンズ系において、変倍比をより大きくした
り、性能を一層向上させるためには非球面を設けること
が効果的である。即ち第1レンズ群G1又は第2レンズ群
G2に非球面を採用することによってレンズ成分の負担を
軽くし屈折力を弱めることが出来るので余裕のある設計
が可能で光学性能の向上をはかることが出来る。
In the lens system of the present invention, it is effective to provide an aspheric surface in order to further increase the zoom ratio and further improve the performance. That first lens group G 1 and the second lens group
It is possible to weaken the lightly refractive power burden of the lens component by employing an aspherical surface in G 2 can improve the optical performance can be designed with a margin.

非球面の形状としては、光軸方向をx軸に、光軸に垂
直な方向をy軸に採り、その面の光軸近傍での曲率半径
(基準球面の半径)をrkとした時、次の式にて示される
ものである。
When the aspherical surface shape of the optical axis direction to the x-axis, taking the direction perpendicular to the optical axis in the y-axis, the radius of curvature at the optical axis near the surface (the radius of the reference sphere) was r k, It is shown by the following equation.

ただしAk,Bk,Ck,Dkは非球面係数でkは非球面がk
番目の面であることを示す。
Where A k , B k , C k , and D k are aspherical coefficients, and k is k
Indicates that this is the th plane.

[発明の効果] 本発明は、正,正,負の3群構成で、各レンズ群がズ
ーミング時に移動するようにして、小型化と高変倍率化
を可能にし、さらに最適な厚肉レンズ構成によって広角
端から望遠端まで極めて良好な光学性能を有するズーム
レンズを実現し得たものである。又第2レンズ群の構成
に特色を持たせて更に小型となし、広角端の画角が76°
程度のレンズ系や逆に望遠端の画角が18°程度のレンズ
系を実現し得たものである。
[Effects of the Invention] The present invention has a three-group configuration of positive, positive, and negative. Each lens group moves during zooming, thereby enabling downsizing and a high magnification ratio. Thus, a zoom lens having extremely good optical performance from the wide-angle end to the telephoto end can be realized. In addition, the structure of the second lens group has a special feature to make it even smaller, and the angle of view at the wide-angle end is 76 °.
It is possible to realize a lens system having a degree of view or a lens system having a field angle of about 18 ° at the telephoto end.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例1乃至実施例4の断面図、第2
図は本発明の基本構成と各群の移動状況を示す、第3図
乃至第14図は本発明の各実施例の収差曲線図、第15図は
従来の4群ズームレンズの構成と各群の動きを示す図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of the first to fourth embodiments of the present invention, and FIG.
FIG. 3 shows the basic configuration of the present invention and the movement of each group. FIGS. 3 to 14 show aberration curves of each embodiment of the present invention. FIG. 15 shows the configuration of a conventional four-group zoom lens and each group. FIG. 6 is a diagram showing the movement of the image.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群
と、正の屈折力の第2レンズ群と、負の屈折力の第3レ
ンズ群とより構成され、各レンズ群間の各々の光軸上の
間隔を変化させることによって変倍を行なうレンズ系
で、次の条件を満足することを特徴とするコンパクトな
高変倍率ズームレンズ。 (1)0.05<1W<0.9 (2)1.0<12WW<2.0 (3)3.5<β3T<5.0 ただし、1は第1レンズ群の屈折力、12Wは広角端に
おける第1レンズ群と第2レンズ群の合成の屈折力、
Wは広角端における全系の屈折力、β3Tは望遠端におけ
る第3レンズ群の横倍率である。
A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a negative refractive power. A compact high-magnification zoom lens, which is a lens system that performs zooming by changing the interval on each optical axis and satisfies the following conditions. (1) 0.05 < 1 / W <0.9 (2) 1.0 < 12W / W <2.0 (3) 3.5 < β3T <5.0 where 1 is the refractive power of the first lens unit, and 12W is the first lens unit at the wide-angle end. And the combined refractive power of the second lens group,
W is the refractive power of the entire system at the wide-angle end, and β 3T is the lateral magnification of the third lens unit at the telephoto end.
【請求項2】第1レンズ群又は第2レンズ群が非球面を
含む特許請求の範囲(1)のコンパクトな高変倍率ズー
ムレンズ。
2. The compact high-magnification zoom lens according to claim 1, wherein said first lens group or said second lens group includes an aspherical surface.
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