JP2991477B2 - 広角を包括するコンパクトカメラ用ズームレンズ - Google Patents

広角を包括するコンパクトカメラ用ズームレンズ

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、バックフォーカスの制約が一眼レフカメラ
用より小さい、コンパクトカメラ用に適したズームレン
ズに関するもので、詳しくは、構造的に簡単な望遠タイ
プの2群ズームレンズ(以下2群タイプという)であり
ながら、短焦点側の半画角が約37゜の広角を包括し、且
つ広角を包括する2群タイプとしては変倍比が約2.5倍
と大きい、小型なズームレンズに関するものである。
「従来の技術」 コンパクトカメラ用ズームレンズとしては、(A)2
群タイプ、(B)3群タイプあるいは4群タイプがあ
る。
(B)のタイプは、2群タイプと比べると、移動量が
小さいという特徴はあるが、レンズ系が大きく、構造も
複雑であり、本発明のような2群タイプとは明らかに異
るので詳細は省略する。
それに比べて2群タイプは、移動量はやや大きいが、
レンズ構成,機械的な構造も簡単で、小型化が容易であ
る。
かかる2群タイプのズームレンズとしては、例えば、 (A−1)特開昭56−128911号,同57−201213号,同60
−48009号,同60−170816号、同60−191216号 (A−2)特開昭62−90611号,同64−57222号 (A−3)特開昭62−113120号,同62−264019号 等が従来より知られている。
また本発明では第1レンズを負レンズで構成している
が、望遠タイプの2群ズームレンズの第1レンズ群の第
1レンズが負レンズであるものとしては特開昭63−2760
13号がある。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、(A−1)のものは、バックフォーカ
スが小さく、後玉径が大きくなるのでカメラ全体として
はコンパクトにできないという課題があった。また、フ
ィルム面と最終面とによって内面反射等が起こり易いと
いう課題もあった。
このような課題を解決するために、本件出願人は、コ
ンパクトカメラ用としてはバツクフォーカスを比較的大
きくした2群タイプのズームレンズとして、(A−2)
の変倍比1.5〜1.6倍で5群6枚構成のものや(A−3)
の変倍比約1.7〜2.5倍で6群7枚,7群8枚構成のものと
いうように、変倍比約1.5〜1.6倍で6枚構成のものか
ら、変倍比2倍以上で8枚構成のものを供提してきた
が、何れも短焦点側の半画角が30゜程度であり、風景写
真等を目的とし、コンパクトカメラでも広角で撮影した
いという要求には物足りないという課題があった。しか
も、もっと小さく且つ廉価なコンパクトカメラ用のズー
ムレンズが欲しいという要求には満足できないという課
題があった。
また特開昭63−276013号においては、本発明と同様、
第1レンズに負レンズを採用しているが、これは、屈折
率分布型レンズを使用しているため、現在の技術では未
だコスト的に高価なものになってしまい、低コスト化は
難しいという課題があった。また半画角も30゜と小さ
い。
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、本
件出願人は既に半画角が約37゜と広角なものとして、3
群タイプで変倍比が約2.7倍の特願平1−110849号と、
2群タイプで変倍比が約2倍の特願平1−272392号のを
発明しているが、本発明は、2群タイプという簡単な方
式のまま、広角化を達成すると共に、更に高倍化を計っ
たコンパクトカメラ用ズームレンズを提供しようとする
ものである。
「課題を解決するための手段」 本発明の広角を包括するコンパクトカメラ用ズームレ
ンズは、物体側より順に、正の焦点距離を有する第1レ
ンズ群と、負の焦点距離を有する第2レンズ群とから構
成され、第1,第2レンズ群間隔を変化させて変倍を行う
ズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は、物体側か
ら、負の焦点距離を有する第1aレンズ群と、正の焦点距
離を有する第1bレンズ群とから構成され、前記第1aレン
ズ群は、物体側から、第1レンズが負レンズ,その後方
にもう一枚の負レンズ(第2レンズ),及び正レンズの
少なくとも3枚のレンズから成り、且つ (1)−0.8<f1G/f1<−0.1 (2)−1.5<f1G/f1,2<−0.8 (3)1.2<fS/f1G<1.7 ただし f1G :第1レンズ群の焦点距離 f1 :第1aレンズ群の第1レンズの焦点距離 f1,2:第1aレンズ群の第1〜第2レンズまでの合成焦
点距離 fS :短焦点側の全系の焦点距離 の諸条件を満足することを特徴とする。
かかるズームレンズにおいて、第1aレンズ群に、 (4)−20<ΔI1a<0 ただし ΔI1a:第1aレンズ群内の非球面による3次の球面収差
係数の変化量 を満足するような近軸曲率半径に対し発散性の非球面量
を有する非球面を少なくとも1面有することを特徴とす
る。
上記ズームレンズにおいて、第1aレンズ群は、物体側
から、像側面が凹の曲率大なる負レンズの第1レンズ
と、物体側面が凹の曲率大なる負レンズの第2レンズ
と、物体側面が凸の正レンズの第3レンズから成り、 (5)−0.8<f1G/f1a<0 (6)0.7<r2/fS<1.2 (7)0.5<|r3|/fS<1.0(r3<0) (8)0.8<r5/fS<5.0 (9)0.07<N2−N3 (10)7<ν−ν ただし f1a:第1aレンズ群の焦点距離 ri :物体側から第i番目の面の曲率半径 NK :第Kレンズのd−lineの屈折率 νK:第Kレンズのアッベ数 の諸条件を満足することを特徴とし、第1bレンズ群は、
発散面の貼り合わせ面を有する両凸レンズと負メニスカ
スレンズとから成る正の貼り合わせレンズの第1b−1,2
レンズと、その後方にレンズの第1b−3レンズを配置し
た少なくとも3枚のレンズから成り、更にその第1b−3
レンズはプラスチックから成り、且つ ただし f1b-3 :第1b−3レンズの焦点距離 ΔI1b-3:第1b−3レンズの非球面による3次の球面収
差係数の変化量 の諸条件を満足することを特徴とし、第2レンズ群は、
物体側から、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
と、物体側に凹面を向けた2枚の負レンズとから成り、 (13)1.7<▲▼ ただし ▲▼:第2レンズ群の2枚の負レンズのd−li
neの屈折率の平均値 の条件を満足することを特徴とする。
「発明の作用と効果」 従来の2群タイプのコンパクトカメラ用ズームレンズ
の第1レンズは、殆ど正レンズであったが、本発明は、
短焦点側の半画角を約37゜と広角化し、且つバックフォ
ーカスをある程度大きくするために、基本的には(第1,
第2レンズ群の関係は)望遠タイプでありながら、正の
第1レンズ群を2枚の負レンズから始まるレトロフォー
カスタイプから成る従来にない独特のレンズ構成として
いる。
条件(1),(2)は、第1aレンズ群の最初の2枚の
負レンズのパワー配分に関するもので、条件(1)の上
限を越えると、第1レンズの負のパワーが小さくなり、
逆に負の第2レンズの負担が大きくなり過ぎて、特に、
短焦点側のコマ収差,非点収差の補正が困難となる。下
限を越えると、第1レンズの負担が大きくなり、好まし
くない。
条件(2)は、第1,第2レンズの合成パワーに関する
もので、上限を越えると、負のパワーが小さくなり、バ
ックフォーカスをある程度大きくすることが難しく、下
限を越えると、負のパワーが大きくなり過ぎて、収差補
正上好ましくない。
尚、本件出願人の特願平1−272392号は、変倍比が約
2倍までであるので、負レンズが1枚でも可能であった
が、特願平1−272392号のレンズ構成のままで変倍比を
2.5倍にすると、コマ収差,非点収差が急激に増加す
る。
条件(3)は、第1レンズ群全体のパワーに関するも
ので、上限を越えると、コンパクト化には有利である
が、正のパワーが大きくなり過ぎて、レトロフォーカス
タイプであるため、高次の収差が発生がしやすく、第1
レンズ群内での収差補正が困難となり、第2レンズ群は
拡大レンズであるから収差を増大するので好ましくな
い。下限を越えると、収差補正上は有利であるが、各レ
ンズ群(特に第2レンズ群)の移動量が急激に大きくな
り、コンパクト化に反する。
条件(4)は、第1aレンズ群内の非球面に関するもの
で、近軸曲率半径に対し、発散性(発散性とは、凹面の
場合は径が大きくなるほど曲率半径が小さく、凸面の場
合は反対に曲率半径が大きくなること)の非球面量を有
する非球面を使用することによって、球面収差、コマ収
差を良好に補正することができたものであるが、上限を
越えると、非球面の効果がなくなり、収差を良好に補正
することが困難となり、下限を越えると、高次の収差が
発生しやすくなり好ましくない。
ここで非球面による3次の収差係数の変化量について
補足する。非球面形状は一般的に次のように表わされ
る。
これを焦点距離f=1.0に換算すると、つまり、 C=fc,A4=f3α4,A6=f5α6,A8=f7α、A10=f9α10
に置き変えると、 となる。
そして第2項以下が非球面の量を与えるもので、第2
項の係数A4は3次の非球面係数φと次のような関係があ
る。
φ=8(N′−N)A4 ただし、N :非球面の前の屈折率 N′:非球面にした後の屈折率 非球面係数φは、収差論の3次収差係数に対し次に示
す変化量をもたらす。
ΔI=h4φ ΔII=h3 φ ΔIII=h2 φ ΔIV=h2φ ΔV=hφ ただし I =球面収差係数 II :コマ収差係数 III:非点収差係数 IV :球欠像面わん曲係数 V :歪曲収差係数 h :近軸軸上光線のレンズ各面を通る高さ :瞳の中心を通る近軸軸外光線のレンズ各面を通る高
さ 尚、非球面形状の式として、他にも円錐係数や奇数次
の項を使った色々な表現があるが、yが近軸の曲率半径
より小さい時には偶数次の項だけで十分近似できる。従
って、単に非球面形状の式を変えたからといって、本発
明の適用から外れるものではない。
更に、第1aレンズ群に関しては下記条件(5)〜(1
0)の条件式を満足するのが良い。
条件(5)は、第1aレンズ群全体のパワーに関するも
ので、第1aレンズ群としては大きなパワーを持たない方
が、第1aレンズ群と第1bレンズ群の相対的な製作誤差
(偏芯)に対する性能劣化は小さいため、下限より大き
い値が好ましい。上限を越えると、必要なバックフォー
カスを確保することが難しくなる。
条件(6),(7)は、負の第1レンズの像側面(凹
面)及び負の第2レンズの物体側面(凹面)の曲率半径
に関するもので、共に、上限を越えると、これらの面の
曲率半径が大きくなり過ぎて、非点収差,像面わん曲が
補正困難となり、下限を越えると、曲率半径が小さくな
り過ぎて、補正過剰となり高次の収差が発生する。
条件(8)は、正の第3レンズの物体側面(凸面)の
曲率半径に関するもので、負の第1,第2レンズで発生し
たオーバーの収差を第1aレンズ群内で補正するためのも
ので、上限を越えると、この面の曲率半径が大きくなり
過ぎて、補正不足となり、正の第1bレンズ群の負担が大
きくなり、好ましくない。下限を越えると、曲率半径が
小さくなり過ぎて補正過剰となり、第1aレンズ群内の収
差補正のバランスが崩れる。
条件(9),(10)は、負の第2レンズと正の第3レ
ンズの硝材に関するもので、条件(9)の上限を越える
と、ペッツバールの和が負の値になり易く、特に短焦点
側の非点収差,像面わん曲の補正が難しくなる。また条
件(10)の上限を越えると、倍率の色収差の補正が困難
となる。
条件(11),(12)は、第1bレンズ群に関するもの
で、第1レンズ群はレトロフォーカスタイプであるた
め、正の第1bレンズ群のパワーを大きくせざるを得ず、
単に発散面を有する正の貼り合わせレンズ(第1b−1,2
レンズ)だけでは、負の第1aレンズ群で発散したオーバ
ーの収差を補正することが難しく、もう1枚の正レンズ
(第1b−3レンズ)を配置するのが良い。
条件(11)は、その第1b−3レンズのパワーに関する
もので、上限を越えると、プラスチックレンズを使用し
た時にはパワーが大きくなり過ぎて、温度,湿度の変化
に対するピント移動量が大きくなり、コンパクトカメラ
用としては不適当である。下限を越えると、正のパワー
を持つことにならないので、上述したように第1b−1,2
レンズの負担が大きくなり、第1b−3レンズを配置した
意味がなくなる。
条件(12)は、第1b−3レンズの非球面に関するもの
で、第1bレンズ群は正のパワーの大きいレンズ群である
ので、第1bレンズ群内でも収差補正するためには発散性
の非球面量を有することが良い。上限を越えると、発散
性の非球面を持つことにならず、下限を越えると、高次
の収差が発生しやすく、且つ非球面の製作誤差,温度,
湿度の変化に対する性能劣下が大きくなる。
条件(13)は、第2レンズ群の2枚の負レンズに関す
るもので、下限を越えると、特に短焦点側の像面わん曲
の補正が困難となる。
「実施例」 以下、本発明の実施例1〜4を記載する。ここで、f
は焦点距離,ωは半画角,fbはバックフォーカス,rはレ
ンズ各面の曲率半径,dはレンズ厚もしくはレンズ面間
隔,Nは各レンズのd−lineの屈折率,νは各レンズのア
ッベ数である。また、α46はそれぞれ、4次,6
次,8次の非球面係数である。
上記各実施例の条件式に対応する値を下表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図,第3図,第5図,第7図は、それぞれ本発明の
実施例1,2,3,4の短焦点側のレンズ系構成図である。 第2図,第4図,第6図,第8図は、それぞれ本発明の
実施例1,2,3,4の諸収差図で、(a)は短焦点側,
(b)は中間,(c)は長焦点側の状態を示す。尚、A
は絞り,Fは固定絞りを示す。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、正の焦点距離を有する第
    1レンズ群と、負の焦点距離を有する第2レンズ群とか
    ら構成され、第1,第2レンズ群間隔を変化させて変倍を
    行うズームレンズにおいて、前記第1レンズ群は、物体
    側から、負の焦点距離を有する第1aレンズ群と、正の焦
    点距離を有する第1bレンズ群とから構成され、前記第1a
    レンズ群は、物体側から、第1レンズが負レンズ,その
    後方にもう一枚の負レンズ(第2レンズ),及び正レン
    ズの少なくとも3枚のレンズから成り、且つ (1)−0.8<f1G/f1<−0.1 (2)−1.5<f1G/f1,2<−0.8 (3)1.2<fS/f1G<1.7 ただし f1G:第1レンズ群の焦点距離 f1:第1aレンズ群の第1レンズの焦点距離 f1,2:第1aレンズ群の第1〜第2レンズまでの合成焦
    点距離 fS:短焦点側の全系の焦点距離 の諸条件を満足することを特徴とする広角を包括するコ
    ンパクトカメラ用ズームレンズ。
  2. 【請求項2】請求項1記載のズームレンズにおいて、第
    1aレンズ群内に (4)−20<ΔI1a<0 ただし ΔI1a:第1aレンズ群内の非球面による3次の球面収差係
    数の変化量 を満足するような近軸曲率半径に対し発散性の非球面量
    を有する非球面を少なくとも1面有することを特徴とす
    る広角を包括するコンパクトカメラ用ズームレンズ。
  3. 【請求項3】請求項1記載のズームレンズにおいて、第
    1aレンズ群は、物体側から、像側面が凹の曲率大なる負
    レンズの第1レンズと、物体側面が凹の曲率大なる負レ
    ンズの第2レンズと、物体側面が凸の正レンズの第3レ
    ンズから成り、 (5)−0.8<f1G/f1a<0 (6)0.7<r2/fS<1.2 (7)0.5<|r3|/fS<1.0(r3<0) (8)0.8<r5/fS<5.0 (9)0.07<N2−N3 (10)7<ν−ν ただし f1a:第1aレンズ群の焦点距離 ri:物体側から第i番目の面の曲率半径 NK:第Kレンズのd−lineの屈折率 νK:第Kレンズのアッベ数 の諸条件を満足することを特徴とする広角を包括するコ
    ンパクトカメラ用ズームレンズ。
  4. 【請求項4】請求項1記載のズームレンズにおいて、第
    1bレンズ群は、発散面の貼り合せ面を有する両凸レンズ
    と負メニスカスレンズとから成る正の貼り合せレンズの
    第1b−1,2レンズと、その後方に正レンズの第1b−3レ
    ンズを配置した少なくとも3枚のレンズから成ることを
    特徴とする広角を包括するコンパクトカメラ用ズームレ
    ンズ。
  5. 【請求項5】請求項4記載のズームレンズにおいて、第
    1b−3レンズはプラスチックから成り、且つ (11)0<f1G/f1b-3<0.3 (12)−30<ΔI1b-3<0 ただし f1b-3:第1b−3レンズの焦点距離 ΔI1b-3:第1b−3レンズの非球面による3次の球面収差
    係数の変化量 の諸条件を満足することを特徴とする広角を包括するコ
    ンパクトカメラ用ズームレンズ。
  6. 【請求項6】請求項1記載のズームレンズにおいて、第
    2レンズ群は、物体側から、像側に凸面を向けた正メニ
    スカスレンズと、物体側に凹面を向けた2枚の負レンズ
    とから成り、 (13)1.7<▲▼ ただし ▲▼:第2レンズ群の2枚の負レンズのd−li
    neの屈折率の平均値 の条件を満足することを特徴とする広角を包括するコン
    パクトカメラ用ズームレンズ。
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