JP3167069B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ズームレンズに関し、
特にスティルカメラに好適で広角域を含み、且つ高い変
倍比を持った、具体的には変倍比７倍程度のズームレン
ズに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、一眼レフレックスカメラ用の交換
レンズとして単焦点レンズからズームレンズが主流とな
りつつあり今後さらに高変倍でコンパクトなズームレン
ズが求められている。

【０００３】さらにオートフォーカスが普及し光学系も
オートフォーカスに適したものが求められている。

【０００４】主に、バックフォーカスが長い一眼レフレ
ックスカメラ用の高変倍レンズとして、特公昭５８−３
３５３１号公報、特開昭５９−１９５２１４号公報、特
開昭６０−３９６１３号公報、特開平４−７０７０８号
公報、特開平５−１１９２６０号公報等が知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】上記５つの公報の
うち、前者３つの従来例では物体側から正、負、正、
負、正の５群構成で効率よく変倍を行い小型化を図ろう
としているが、まだ十分とは言い難く、変倍比も５倍程
度であった。

【０００６】４番目の従来例は、物体側から正、負、
正、負、正の５群構成で変倍比７倍程度を達成し、最後
の従来例は、物体側から正、負、正、負、正の５群構成
で変倍比７倍程度のズームレンズを達成しているが十分
な光学性能を達成しているとは言い難った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来例の課題を解決
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第１レンズ群、負の屈折力を有する
第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の
屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５
レンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が
大きく、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さく、
第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きく、第４レン
ズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ
群の間隔を変えて広角端から望遠端へのズーミングを行
うズームレンズであって、前記第５レンズ群が、少なく
とも１枚の正レンズと、正レンズと負レンズとを接合
し、その接合面が像側に凸面を向けた全体として負の屈
折力の接合レンズとを具備すると共に、該接合レンズの
接合面の光線有効径及び曲率半径を各々φ _5A 、Ｒ _5A と
するとき、 ０．５５＜｜Ｒ _5A ／φ _5A ｜＜１．５ なる条件を満足することを特徴としている。

【０００８】

【０００９】

【実施例】以下図面を参考にしながら本発明に関するズ
ームレンズを説明する。

【００１０】Ｉは正の屈折力の第１レンズ群、ＩＩは負
の屈折力の第２レンズ群、ＩＩＩは正の屈折力の第３レ
ンズ群、ＩＶは負の屈折力の第４レンズ群、Ｖは正の屈
折力の第５レンズ群、ＳＰは絞りである。そして広角端
から望遠端へのズーミングを、第１レンズ群と第２レン
ズ群とのレンズ間隔が大きく、第２レンズ群と第３レン
ズ群とのレンズ間隔が小さく、第３レンズ群と第４レン
ズ群とのレンズ間隔が大きく、第４レンズ群と第５レン
ズ群とのレンズ間隔が小さくなる様に各々のレンズ間隔
を変えて行っている。換言すれば物体側より数えて第ｉ
番目のレンズ群と（ｉ＋１）番目のレンズ群との軸上に
おける広角端と望遠端におけるレンズ間隔を各々Ｄ_iw、
Ｄ_iTとした時、 Ｄ_1w＜Ｄ_1T Ｄ_2w＞Ｄ_2T Ｄ_3w＜Ｄ_3T D_4w＞Ｄ_4T なる条件式を満足させるようにして各レンズ群の間隔を
変化させることで複数のレンズ群に変倍を分担させ、効
率よく変倍を行うとともに、中間焦点距離での収差補正
を可能としている。

【００１１】そして、特に良好な光学性能を維持し発生
する諸収差を抑えるために第５レンズ群内に少なくとも
１枚の正レンズ、そして全体として負の屈折力を有し正
レンズと負レンズとが接合され、接合面が像側に凸面を
持つ接合レンズを設けた。

【００１２】そして、レンズ設計を行うにあたり時間の
短縮化を図るために、その接合面の光線有効径及び曲率
半径を各々φ_5A、Ｒ_5Aとするとき、 ０．５５＜｜Ｒ_5A／φ_5A｜＜１．５ （１） なる条件を満足させている。

【００１３】条件式（１）は前記接合面の曲率半径と光
線有効径の比を規定し、広角側の高次の像面湾曲を補正
するものであり、下現値を越えて接合面の曲率半径の絶
対値を小さくするとこの面で発生する球面収差が大きく
なり好ましくない。上限値を越えて接合面の曲率半径の
絶対値を大きくすると広角側でオーバー側へいこうとす
る高次のサジタル像画を補正することが困難となる。さ
らに望ましくは、上限値を０．８にするのが良い。

【００１４】又は、第５レンズ群を順に正の屈折力を有
する第１レンズ、第２レンズ、そして先の接合レンズで
構成し、第１レンズ、第２レンズ、接合レンズの焦点距
離を各々 ｆ₅₁、ｆ₅₂、ｆ₅とするとき、 ０．３６＜ｆ₅₁／ｆ₅＜１（２） ０．３６＜ｆ₅₂／ｆ₅＜１（３） なる条件式を満足することが望ましい。

【００１５】条件式（２）は第５レンズ群の焦点距離に
たいする第１レンズの焦点距離の範囲を規定するもので
あり下限値を越えて正の屈折力が強くなると第５レンズ
群の主点位置が物体側にゆき、レンズ全長の短縮には有
利となる方向であるが、第１レンズで発生する球面収差
が大きくなりこれをバランス良く補正することが困難と
なる。下限値を越えて第１レンズの正の屈折力が弱くな
ると収差補正には有利だが、レンズ系のコンパクト化が
困難になってくる。

【００１６】条件式（３）は第５レンズ群の焦点距離に
たいする第２レンズの焦点距離の範囲を規定するもので
あり第５レンズ群の正の屈折力を第１レンズと第２レン
ズで分担し、バランス良く収差を補正し、かつレンズ系
のコンパクト化を図る為のものであり、下限値を越える
と、第１レンズの正の屈折力を弱くするか、接合レンズ
の負の屈折力を強くする必要が生じ、上限値を越える
と、第１レンズの正の屈折力を弱くするか、接合レンズ
の負の屈折力を強くする必要が生じ、どちらの場合に
も、収差補正とレンズ系のコンパクト化を両立すること
が困難となる。

【００１７】又、ｆ₁、ｆ₃を各々第１レンズ群、第３レ
ンズ群の焦点距離、ｆ_W、ｆ_Tを各々広角端、望遠端にお
ける全系の焦点距離、Ｚ₂、Ｚ₃を第２レンズ群、第３レ
ンズ群の変倍分担値で、（望遠端の近軸横倍率）／（広
角端の近軸横倍率）で定義するとき、下記の範囲で諸条
件を規定することで、容易に高変倍のズームレンズを提
供することが可能となる。

【００１８】０．３＜ｆ₁／ｆ_T＜０．８（４） １．２＜Ｚ₂／Ｚ₃＜３．０（５） ０．５＜ｆ₃／ｆ_W＜０．８（６）

【００１９】条件式（４）は望遠端の焦点距離にたいす
る第１レンズ群の焦点距離を規定し、レンズ系をコンパ
クトにするためのものであり、下限値を越えて、第１レ
ンズ群の焦点距離が短くなるとこの群で発生する望遠側
での収差、特に球面収差が著しく大きくなりこれを第２
群以降でバランス良く補正することが困難となる。上限
値を越えて第１レンズ群の焦点距離が長くなるとコンパ
クト化が困難となる。さらに望ましくは上限値を０．５
とするのが良い。

【００２０】条件式（５）は第２レンズ群の変倍分担値
と第３レンズ群の変倍分担値との比を規定し、収差補正
とコンパクト化を両立させるものであり、下限値を越え
て第３レンズ群の変倍分担値が第２レンズ群の変倍分担
値に対して大きくなると、第３レンズ群は比較的収差発
生量の大きいレンズ群である為に、バランス良く収差補
正をする事が困難となり、上限値を越えると第１レンズ
群と第２レンズ群の変倍の為の間隔変化量が大きくなる
ことを意味しコンパクト化を図ることが困難になる。ま
た、第２レンズ群でフォーカスはしたとき収差変動が大
きくなり好ましくない。

【００２１】条件式（６）は焦点距離にたいする第３レ
ンズ群の焦点距離を規定し、収差の発生量と全長の良好
なバランスを与えるものであり、下限値を越えて第３レ
ンズ群の焦点距離が短くなるとこのレンズ群で発生する
諸収差を他の群でバランス良く補正することが困難にな
り、上限値を越えるとバックフォーカスが長くなり全長
のコンパクト化が困難となる。

【００２２】更に、本発明の数値実施例１、２、４、５
には第５レンズ群に非球面を１面用いることで広角側画
面周辺部のコマ収差及びサジタルフレアーを除去してい
る。

【００２３】また、本発明の数値実施例では比較的屈折
力が強く収差発生量の多い第３レンズ群に非球面を１面
用いることで、第３レンズ群を少ないレンズ枚数で構成
しつつ収差補正を可能としている。そして広角端から望
遠端へのズーミングに際し数値実施例１、２、３、５は
第１〜第５レンズ群を各々独立に物体側へ移動させ、数
値実施例４は第１、２、４レンズ群を各々独立に、第
３、５レンズ群を一体に物体側へ移動させている。

【００２４】次に、フォーカシングについて説明する。
従来よりズームレンズのフォーカス方式としては第１レ
ンズ群を用いる、所謂前玉フォーカスが知られている。
この方式の利点としては、同一物体距離に対するフォー
カス繰出量が焦点距離によらず一定であるため鏡胴構造
が簡単にできることである。しかしながら、第１レンズ
群が正の屈折力を持つ所謂ポジティブリードの高倍ズー
ムレンズに用いると、近距離での周辺光量を確保するた
めに第１レンズ群のレンズ外径が大きくなる、フォーカ
スレンズ群の重量が重い等の欠点があった。また近年オ
ートフォーカスカメラが普及し、それに適した光学系が
要求されている。すなわち、フォーカスレンズの移動
量、重量、径が小さい等である。以上のことを鑑みて、
本発明の実施例に適してフォーカス方式として、 第２レンズ群を用いる。 第１、第２レンズ群を一体的に移動してフォーカスす
る。 第３、第４、第５レンズ群を一体的に移動してフォー
カスする。 等が考えられるが、の方法がもっとも適している。ま
た、、、は同一物体距離に対するフォーカス繰出
量が変化するが、例えば本出願人が特開平３−２３５９
０８号公報で提案した方式によればズーミングによるピ
ントのずれを簡単な構造で機械的に補正することができ
る。この場合ズーミング操作量、例えばズームリングの
回転量に対する第１レンズ群の移動量の比を変化させる
ことで精度良くピント移動の補正を行うことができる。

【００２５】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてｒｉは物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率
半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚又は空気間
隔、ｎｉとνｉは、各々物体側より第ｉ番目のレンズの
材料の屈折率とアッベ数である。

【００２６】数値実施例においては非球面形状は、レン
ズ面の曲率半径をＲとし、光軸方向を（光の進行方向）
をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸とし、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅを各々非球面係数としたとき、

【００２７】

【外１】 なる式で表されるものである。

【００２８】

【外２】

【００２９】

【外３】

【００３０】

【外４】

【００３１】

【外５】

【００３２】

【外６】

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、高い
変倍比を与えつつ、且つコンパクトながらの良好な光学
性能を持ったズームレンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のズームレンズのレンズ断面図。

【図２】数値実施例１の広角端（Ａ）と望遠端（Ｂ）に
おける諸収差図。

【図３】数値実施例２の広角端（Ａ）と望遠端（Ｂ）に
おける諸収差図。

【図４】数値実施例３の広角端（Ａ）と望遠端（Ｂ）に
おける諸収差図。

【図５】数値実施例４の広角端（Ａ）と望遠端（Ｂ）に
おける諸収差図。

【図６】数値実施例５の広角端（Ａ）と望遠端（Ｂ）に
おける諸収差図。

【符号の説明】

Ｉ 第１レンズ群 ＩＩ 第２レンズ群 ＩＩＩ 第３レンズ群 ＩＶ 第４レンズ群 Ｖ 第５レンズ群 Ｓ サジタル像面 Ｍ メリディオナル像面 Ｓ．Ｃ 正弦条件 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線

Claims (3)

(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第
   １レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈
   折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レ
   ンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、第１
   レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、第２レンズ群
   と第３レンズ群の間隔が小さく、第３レンズ群と第４レ
   ンズ群の間隔が大きく、第４レンズ群と第５レンズ群の
   間隔が小さくなるように各レンズ群の間隔を変えて広角
   端から望遠端へのズーミングを行うズームレンズであっ
   て、前記第５レンズ群が、少なくとも１枚の正レンズ
   と、正レンズと負レンズとを接合し、その接合面が像側
   に凸面を向けた全体として負の屈折力の接合レンズとを
   具備すると共に、該接合レンズの接合面の光線有効径及
   び曲率半径を各々φ _5A 、Ｒ _5A とするとき、 ０．５５＜｜Ｒ _5A ／φ _5A ｜＜１．５ なる条件を満足する ことを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】 前記第５レンズ群は、物体側より順に、
   正の屈折力の第１レンズ、正の屈折力の第２レンズ、前
   記接合レンズを有し、前記第１レンズ、第２レンズ、前
   記第５レンズ群の焦点距離を各々ｆ₅₁、ｆ₅₂、ｆ₅とす
   るとき、 ０．３６＜ｆ₅₁／ｆ₅＜１ ０．３６＜ｆ₅₂／ｆ₅＜１ なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズーム
   レンズ。
3. 【請求項３】 前記第１レンズ群、第３レンズ群、全系
   の広角端及び望遠端における焦点距離を各々ｆ₁、ｆ₂、
   ｆ_W、ｆ_T、前記第２、第３レンズ群の変倍分担値を各々
   Ｚ₂、Ｚ₃とするとき、 ０．３＜ｆ₁／ｆ_T＜０．８ １．２＜Ｚ₂／Ｚ₃＜３．０ ０．５＜ｆ₃／ｆ_W＜０．８ なる条件を満足することを特徴とする請求項２のズーム
   レンズ。