JP3044757B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP3044757B2
JP3044757B2 JP2184661A JP18466190A JP3044757B2 JP 3044757 B2 JP3044757 B2 JP 3044757B2 JP 2184661 A JP2184661 A JP 2184661A JP 18466190 A JP18466190 A JP 18466190A JP 3044757 B2 JP3044757 B2 JP 3044757B2
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哲也 有本
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ミノルタ株式会社
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ズームレンズに関するものである。
従来の技術 近年、ズームレンズの高倍率化が進み、変倍比が6〜
7倍程度にまで達するものが現われている(特開昭62-2
09508号,同63-189819号,63-221312号,同63-195618号,
63-20815号,63-221312号,64-7012号等)。
発明が解決しようとする課題 しかし、ズームレンズの高倍率化を進めると、収差補
正が困難になり大型化は避けられないという問題があ
る。また、高倍率ズームレンズにおいては、収差補正上
の困難さと前玉の大型化のゆえに、至近撮影距離(最近
接距離)の短縮化が容易でないという問題もある。
本発明の目的は、高い光学性能を維持しつつ高倍率で
コンパクトなズームレンズを提供することにあり、更に
至近撮影距離の短いズームレンズを提供することにあ
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第1群,負の第2群,正の第3群,
正の第4群及び負の第5群から成り、短焦点側から長焦
点側への変倍に際し前記第1群,第3群及び第4群はそ
れぞれ物体側に移動し、且つ次の条件式,,を満
足することを特徴としている。尚、第2群及び第5群は
変倍に際して固定でもよく、また可動であってもよい。
0.4<|f2|/fW<0.5 …… 1.0<|f5|/f4<5.0 …… 2.5<e3T/e3W<4.5 …… 但し、 f2:第2群の合成焦点距離 fW:短焦点端での全系の合成焦点距離 f5:第5群の合成焦点距離 f4:第4群の合成焦点距離 e3T:長焦点端での第3群と第4群との間隔 e3W:短焦点端での第3群と第4群との間隔 である。
本発明のように正負正正負の5群構成の場合、負の屈
折力を有する第2群が変倍時に重要な役割を果たす。こ
の第2群のパワーを規定するのが条件式である。
条件式の下限をこえると、第2群のパワーが強くな
りすぎるため、収差補正上望ましくない。特に球面収差
が補正過剰となりがちで、短焦点側での負の歪曲収差も
大きくなる。また、上限をこえると、第2群のパワーが
弱くなり、第2群の変倍時の移動量が大きくなり全系が
大型化してしまう。
本発明における光学系では、最後群に負成分を配して
全系の短縮化を図っているが、更に第4群と第5群との
焦点距離の関係が条件式を満足するような構成になっ
ているので、全系の短縮化により有効である。条件式
の下限をこえると、第5群の焦点距離の絶対値が第4群
の焦点距離よりも小さくなりすぎるため、コンパクト化
に対して効果的であるが、収差補正上の支障をきたす。
特に、像面湾曲のバランスが難しくなる。また、上限を
こえると、全長を小さくすることができなくなる。
更に、本発明における光学系では、変倍時に第3群と
第4群がそれぞれ移動し第3群と第4群との間隔を変化
させることにより、変倍に伴う像面湾曲の変動を補正す
ることが可能であるが、それと共に条件式を満足する
ような構成とする必要がある。
条件式の下限をこえると、全焦点距離域にわたって
充分な像面湾曲の補正を行なうのに必要な第3群と第4
群との間隔を確保することができない。また、上限をこ
えると、全長が増大してしまう。
さて、一般にズームレンズにおいてフォーカシング
は、前玉を繰り出すことによって行なわれる。この場
合、ズーミングの位置にかかわらず繰り出し量が一定で
あるという利点があるが、描写性能・像面照度の点から
至近撮影距離を短くできないという欠点がある。つま
り、前玉を繰り出すとその繰り出し量に応じて軸外光束
がケラれてしまう。その結果、照度が低下するので至近
撮影距離を短縮することはできない。尚、軸外光束のケ
ラレを防ぐために前玉径を大きくすると、レンズが大型
化してしまう。
本発明において、無限遠側から近接側へのフォーカシ
ングに際し前記第3群,第4群及び第5群を一体に像面
側へ移動させるように構成(リアーフォーカシング)す
ると、上記前玉の繰り出しによる軸外光束のケラレがな
いので、至近撮影距離の短縮化を図ることが可能にな
る。また、このように構成すれば(特に、広角端におい
て)フォーカシング移動量を少なくすることができ、全
系をコンパクトに構成することができる。更に、前玉径
を大きくしなくても像面照度が低下せず、また、無限遠
から近接へフォーカシングするとき球面収差と像面湾曲
の変動の方向が揃い、収差補正上も有利である。つま
り、前述の前玉を繰り出すフォーカシングにおいては、
無限遠物点に対して球面収差及び像面湾曲を補正したフ
ォーカシング状態から近接物点に対してフォーカシング
を行なうと、球面収差と像面湾曲とが互いに逆方向に変
動してしまう。それに対して、上記第3群〜第5群のリ
アーフォーカシングによれば、無限遠物点に対して球面
収差及び像面湾曲を補正したフォーカシング状態から近
接物点に対してフォーカシングを行なっても、球面収差
と像面湾曲とは同一方向に変動する。その結果、収差補
正を有利に行えるため、至近撮影距離の短縮化にも有効
となる。
上記のように第3群〜第5群でフォーカシングを行な
う場合、更に以下の条件式を満足するのが望ましい。
0.25<|f3-5|/(fW・fT)1/2<0.37 …… 但し、 f3-5:第3群,第4群及び第5群の合成焦点距離 fT:長焦点端での全系の合成焦点距離 である。
条件式の下限をこえると、第3群〜第5群のパワー
が強くなり、球面収差が補正不足になる。特に、中間焦
点距離域においての補正が困難になる。また、上限をこ
えると、フォーカシング移動量が大きくなりすぎ充分な
小型化を達成することができない。条件式を満足する
構成が、全焦点距離域にわたる像面湾曲及びコマ収差の
補正にとっても最適である。
次に、本発明による非球面を導入する場合について説
明する。収差補正を良好に行なうことにより光学性能を
向上させ、本発明の目的達成を徹底させるために、前記
第4群中に非球面を少なくとも1面設けるのが望まし
い。これは第4群が全焦点距離域にわたる球面収差・コ
マ収差の補正に決定的な役割を果たし、また、第3群と
の相対間隔の変更により像面湾曲の補正をも分担するズ
ーム群だからである。
上記第4群中に設ける非球面がレンズ面形状全体にわ
たって次の条件式を満足するものであるのが好まし
い。
但し、 φ(H):非球面のパワー H:光軸からの高さ である。
これは非球面の局所的なパワーが光軸から離れるほど
負に強くなることを示している。正のパワーを有する第
4群で発生する正の収差(補正不足の球面収差や像面湾
曲)は、光軸から離れるに従い強くなる傾向にあるが、
条件式を満足する構成とすることによって緩和され
る。
実施例 以下、本発明に係るズームレンズの実施例を示す。
但し、各実施例において、ri(i=1,2,3,...)は物
体側から数えてi番目の面の曲率半径、di(i=1,2,
3,...)は物体側から数えてi番目の軸上面間隔を示
し、Ni(i=1,2,3,...),ν(i=1,2,3,...)は物
体側から数えてi番目のレンズの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。
各実施例中、広角端焦点距離,中間焦点距離及び望遠
端焦点距離のそれぞれについての最近接距離及び(第3
群〜第5群の)フォーカシング移動量を併せて示す。
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、非球面の面形状を表わ
す次式で定義するものとする。
ここで、X:光軸方向の基準面からの偏移量 r:基準曲率半径 h:光軸と垂直な方向の高さ Ai:i次の非球面係数 ε:2次曲面パラメーター である。
非球面係数 r28:ε=1 A4=−0.42582×10-4 A6=−0.49696×10-7 A8=−0.77675×10-9 A10=0.44972×10-11 A12=−0.32668×10-14 非球面係数 r28:ε=1 A4=−0.44923×10-4 A6=0.64353×10-7 A8=−0.33889×10-8 A10=0.46696×10-10 A12=−0.23410×10-12 非球面係数 r28:ε=1 A4=−0.44131×10-4 A6=−0.31599×10-7 A8=−0.16773×10-8 A10=0.46907×10-10 A12=−0.39101×10-12 第1図〜第3図は、前記実施例1〜3にそれぞれ対応
するレンズ構成図であり、図中の矢印(m1),(m2),
(m3),m4)及び(m5)は第1群(I),第2群(I
I),第3群(III),第4群(IV)及び第5群(V)の
最広角端(W)から最望遠端(T)にかけての移動を模
式的に示している。また、各図中の(A)は絞りを示し
ている。
実施例1においては、正の第1群(I)は物体側より
順に像側に凹の負メニスカスレンズ,両凸の正レンズ及
び物体側に凸の正メニスカスレンズから成り、負の第2
群(II)は物体側より順に像側に凹の負メニスカスレン
ズ,像側に凸の正メニスカスレンズ,両凹の負のレン
ズ,物体側に凸の正メニスカスレンズ及び物体側に凹の
負メニスカスレンズから成り、正の第3群(III)は物
体側より順に絞り,両凸の正レンズ,物体側に凸の正メ
ニスカスレンズ,物体側に凸の負のメニスカスレンズ及
び物体側に凹の負メニスカスレンズから成り、正の第4
群(IV)は物体側より順に両凸の正レンズ,両凸の正レ
ンズ,物体側に凹の負メニスカスレンズ,両凹の負レン
ズ及び両凸の正レンズから成り、負の第5群(V)は物
体側に凹の負メニスカスレンズから成っている。尚、第
4群(IV)の物体側より3枚目のレンズの物体側の面は
非球面である。
実施例2及び3においては、正の第1群(I)は物体
側より順に像側に凹の負メニスカスレンズ,物体側に凸
の正レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成
り、負の第2群(II)は物体側より順に像側に凹の負メ
ニスカスレンズ,像側に凸の正メニスカスレンズ,両凹
の負レンズ,両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成
り、正の第3群(III)は物体側より順に絞り,物体側
に凸の正メニスカスレンズ,両凸の正レンズ,両凸の正
レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成り、
正の第4群(IV)は物体側より順に両凸の正レンズ,両
凸の正レンズ,像側に凸の正メニスカスレンズ,両凹の
負レンズ及び両凸の正レンズから成り、負の第5群
(V)は物体側に凹の負メニスカスレンズから成ってい
る。尚、第4群(IV)の物体側より3枚目のレンズの物
体側の面は非球面である。
実施例1〜3では第5群(V)は第3群(III)とリ
ンクしており、広角側から望遠側への変倍に際し、一体
となって移動する。これは鏡胴構成を簡単にするためで
ある。また、第1図〜第3図に示すように、第3群(II
I)〜第5群(V)は無限遠側から近接側へのフォーカ
シングに際し、一体に像面側へ移動する。
第4図〜第6図は、前記実施例1〜3にそれぞれ対応
する無限遠物点に対する収差図であり、第7図〜第9図
は、前記実施例1〜3にそれぞれ対応する最近接物点に
対する(至近撮影距離における)収差図である。各図
中、(W)は広角端焦点距離,(M)は中間焦点距離,
(T)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、破線(SC)は
正弦条件を表わす。更に破線(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。
尚、第1表に実施例1〜3における条件式中の|f2
|/fW及び条件式中の|f3-5|/(fW・fT)1/2を示し、第
2表に実施例1〜3における条件式中の|f5|/f4及び
条件式中のe3T/e3Wを示す。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、物体側より順に
正の第1群,負の第2群,正の第3群,正の第4群及び
負の第5群から成り、短焦点側から長焦点側への変倍に
際し前記第1群,第3群及び第4群はそれぞれ物体側に
移動し、且つ前記条件式〜を満足するように構成さ
れているので、高い光学性能を維持しつつ高倍率でコン
パクトなズームレンズを実現することができる。
更に、無限遠側から近接側へのフォーカシングに際し
前記第3群,第4群及び第5群が一体に像面側へ移動
し、且つ前記条件式を満足するように構成すると、至
近撮影距離の短いズームレンズを実現することができ
る。
また、前記第4群中に非球面を少なくとも1面有し、
且つ前記条件式を満足する構成とした場合、上記光学
性能をより高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図及び第3図は、それぞれ本発明の実施例
1〜3に対応するレンズ構成図である。 第4図,第5図及び第6図は、それぞれ本発明の実施例
1〜3に対応する無限遠物点に対する収差図であり、第
7図,第8図及び第9図は、それぞれ本発明の実施例1
〜3に対応する最近接物点に対する収差図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−167520(JP,A) 特開 昭60−175020(JP,A) 特開 昭62−209508(JP,A) 特開 昭63−189819(JP,A) 特開 昭63−221312(JP,A) 特開 平3−225308(JP,A) 特開 平3−177806(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に正の第1群,負の第2群,
    正の第3群,正の第4群及び負の第5群から成り、短焦
    点側から長焦点側への変倍に際し前記第1群,第3群及
    び第4群はそれぞれ物体側に移動し、且つ次の条件を満
    足することを特徴とするズームレンズ; 0.4<|f2|/fW<0.5 1.0<|f5|/f4<5.0 2.5<e3T/e3W<4.5 但し、 f2:第2群の合成焦点距離 fW:短焦点端での全系の合成焦点距離 f5:第5群の合成焦点距離 f4:第4群の合成焦点距離 e3T:長焦点端での第3群と第4群との間隔 e3W:短焦点端での第3群と第4群との間隔 である。
  2. 【請求項2】無限遠側から近接側へのフォーカシングに
    際し前記第3群,第4群及び第5群が一体に像面側へ移
    動し、且つ次の条件を満足することを特徴とする第1請
    求項に記載のズームレンズ; 0.25<|f3-5|/(fW・fT)1/2<0.37 但し、 f3-5:第3群,第4群及び第5群の合成焦点距離 fT:長焦点端での全系の合成焦点距離 である。
  3. 【請求項3】前記第4群中に非球面を少なくとも1面有
    し、且つ第4群中に設ける非球面がレンズ面形状全体に
    わたって次の条件を満足することを特徴とする第2請求
    項に記載のズームレンズ; 但し、 φ(H):非球面のパワー H:光軸からの高さ である。
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