JP3347454B2

JP3347454B2 - ズームレンズ

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Publication number: JP3347454B2
Application number: JP04777994A
Authority: JP
Inventors: 誠三坂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH07234360A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は写真用カメラやビデオカ
メラ、そしてＳＶカメラ等に好適なズームレンズに関
し、特に負の屈折力のレンズ群が先行する全体として２
つのレンズ群を有し、これら２つのレンズ群のレンズ構
成を適切に設定することによりレンズ系全体の小型化を
図った撮影画角５８°〜３３°、変倍比２程度のズーム
レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より負の屈折力のレンズ群が先行す
る所謂ネガティブリード型のズームレンズは長いバック
フォーカスが容易に得られ、しかも広画角化が比較的容
易であるため一眼レフカメラ用の標準型のズームレンズ
に多く用いられている。

【０００３】例えば特公昭４９−２９１４６号公報や特
開昭５２−２００１８号公報、特開昭５７−２０７１３
号公報、特開昭５９−６４８１１号公報等では、物体側
より順に負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群の２
つのレンズ群を有し、双方のレンズ群間隔を変えて変倍
を行ったズームレンズが提案されている。このうち特開
昭５７−２０７１３号公報では、第１群を負レンズと正
レンズの２枚のレンズと１つの非球面を用いることによ
り、標準ズームレンズとして全変倍範囲にわたり高い光
学性能を得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般にネガティブリー
ド型のズームレンズは広画角化が比較的容易であり、ま
た所定のバックフォーカスが容易に得られるという特長
がある。しかしながら、レンズ系全体を５〜６枚程度の
少ないレンズ枚数で構成し、かつ良好なる光学性能を得
るには、各レンズ群の屈折力配置やレンズ形状等を適切
に設定する必要がある。各レンズ群の屈折力配置やレン
ズ構成が不適切であるとレンズ枚数を増加させても変倍
に伴う収差変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い
光学性能を得るのが難しくなってくる。

【０００５】例えば所定の変倍比を確保しつつレンズ全
長の短縮化を図るために、各レンズ群の屈折力を強める
と広角側での画面周辺部の劣化、即ち収差で言い換える
と像面弯曲、非点隔差、及び歪曲の発生が著しく多くな
ってくる。

【０００６】本発明は負の屈折力のレンズ群が先行する
ネガティブリード型の２つのレンズ群より成るズームレ
ンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定す
ることにより、全体として６枚という少ないレンズ枚数
で所定のバックフォーカスを有しつつ、撮影画角５８°
〜３３°、Ｆナンバー４．３〜５．８、変倍比２程度の
全変倍範囲にわたり高い光学性能を有し、レンズ系全体
の小型化を図ったズームレンズの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、物体側より順に負の屈折力の第１群と正の屈折力の
第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ群の空
気間隔を変えて変倍を行うズームレンズにおいて、該第
１群は物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１１
レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１
２レンズより成り、該第２群は正の第２１レンズ、正の
第２２レンズ、負の第２３レンズそして像面側に凸面を
向けたメニスカス状の正の第２４レンズより成り、該第
２４レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各
々Ｒ２４ａ，Ｒ２４ｂとしたとき

【０００８】

【数５】なる条件を満足することを特徴としている。

【０００９】

【実施例】図１〜図６は各々本発明の数値実施例１〜６
のレンズ断面図である。レンズ断面図において、（Ａ）
は広角端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は望遠端のズーム位置
を示している。図中、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２
は正の屈折力の第２群、ＳＰは絞り、ＦＰはフレアーカ
ット絞り、ＩＰは像面である。矢印は広角端から望遠端
への変倍における各レンズ群の移動軌跡を示しており、
同図では両レンズ群の間隔を変化させながら第１群Ｌ１
は像面側へ凸状の軌跡を有しつつ、第２群Ｌ２は物体側
へ各々移動している。第１群は変倍に伴う像面変動を補
正しており、第２群は変倍作用を有している。

【００１０】本実施例ではフレアーカット絞りＦＰは変
倍に際して固定にしているが、第２群と一体的に又は独
立に移動させても良い。これによれば収差補正の自由度
を増加させることができる。尚、フォーカスは第１群又
は第２群又は全系を移動させて行っている。

【００１１】次に各レンズ群のレンズ構成の特徴につい
て説明する。

【００１２】本発明に係る負の屈折力のレンズ群が先行
する２群ズームレンズにおいては、第１群を負の第１１
レンズと正の第１２レンズの２つのレンズより構成して
いる。このため２群ズームレンズの第１群を負、負そし
て正レンズの３つのレンズより構成した場合に比べて負
の第１１レンズの負担が多くなり、広角端での負の歪曲
収差の発生が多くなってくる。

【００１３】一般には第１１レンズを物体側に凸面を向
けたメニスカス状の負レンズとし、軸外収差、特に広角
側における負の歪曲収差の発生量を少なくしているが、
無理に歪曲収差を良好に補正しようとすると、球面収差
及び倍率色収差等に悪影響を及ぼす。そこで本発明では
第２群の最も像面側の正の第２４レンズを条件式（１）
を満足させるようなレンズ形状にして、このときの歪曲
収差を良好に補正している。

【００１４】一般に歪曲収差は軸外光束が光軸から離れ
た位置を通過するレンズにおいて多く発生しやすい。本
発明のレンズタイプの場合、第２群の最も像面側の第２
４レンズにおいて軸外光束が最も光軸から離れた位置を
通過する。この第２４レンズを条件式（１）を満足する
形状の正レンズとして第１群で補正不足となった歪曲収
差を良好に補正している。条件式（１）の上限値を越え
ると負の歪曲収差が補正不足となり、また下限値を越え
ると球面収差が補正過剰となってくるので良くない。

【００１５】本発明では以上のように第１群と第２群の
レンズ構成を適切に設定することにより、変倍比２程度
の広画角を含む簡易な構成のズームレンズを得ている
が、更に全変倍範囲にわたり、かつ画面全体にわたり高
い光学性能を有したズームレンズを得るには、次の項目
のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。

【００１６】（１−１）前記第ｉ群の焦点距離をｆｉ、
全系の広角端と望遠端の焦点距離を各々ｆｗ，ｆＴ、前
記第１２レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径
を各々Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂとしたとき

【００１７】

【数６】なる条件を満足することである。

【００１８】条件式（２）は第１群の屈折力に関し、主
に広角側における歪曲収差を良好に補正するためのもの
である。条件式（２）の上限値を越えると負の歪曲収差
の発生は小さくなるが、前玉径が大型化してくる。また
下限値を越えると負の歪曲収差が増大してくるので良く
ない。

【００１９】条件式（３）は第１群と第２群の屈折力の
比に関し、主に前玉レンズ径の小型化を図りつつ、像面
特性を良好に補正するためのものである。条件式（３）
の上限値を越えると広角側において第１群と第２群の間
隔を長くしなければならなくなり、前玉径の大型化や変
倍のための各レンズ群の移動量が増加しレンズ全長が長
くなってくる。また下限値を越えると広角側での像面弯
曲や望遠側での球面収差の補正が困難となる。

【００２０】条件式（４）は第１２レンズのレンズ形状
（シェイプファクター）に関し、主に球面収差と歪曲収
差をバランス良く補正するためのものである。条件式
（４）の上限値を越えると負の歪曲収差は小さくなる
が、望遠側で正の球面収差が多く発生してくる。また下
限値を越えると負の歪曲収差が多く発生し、これを補正
するのが難しくなってくる。

【００２１】（１−２）前記第２１レンズと第２２レン
ズとの間に絞りを有し、該第２１レンズと第２２レンズ
との間隔をＤＬ２１−２２としたとき

【００２２】

【数７】なる条件を満足することである。

【００２３】これによりレンズ系全体の小型化を図りつ
つ、全変倍範囲における光学性能を良好に維持してい
る。特に絞りを第２１レンズと第２２レンズとの間に配
置し、絞りと第２２レンズ以降のレンズとの間隔及び望
遠側での第１２レンズと第２１レンズとの間隔を適切に
し、望遠側での全系の屈折力配置をバランス良く配置す
るようにして、これより良好なる光学性能を得ている。

【００２４】条件式（５）はこのときの第２１レンズと
第２２レンズとの間隔に関し、主に双方のレンズの間に
絞りを配置しつつ、望遠側での像面特性を良好に保つた
めのものである。条件式（５）の上限値を越えると望遠
側で像面特性が補正過剰となり、また下限値を越えると
絞りを配置するのが難しくなってくる。

【００２５】（１−３）前記第２２レンズの中心厚をＤ
Ｌ２２、該第２３レンズと第２４レンズとの間隔をＤＬ
２３−２４としたとき

【００２６】

【数８】なる条件を満足することである。

【００２７】条件式（６）は第２２レンズのレンズ厚に
関し、条件式（６）を外れてレンズ厚が薄くなりすぎて
も、また厚くなりすぎても、レンズ全長を短くしつつ望
遠側における球面収差を良好に補正するのが難しくなっ
てくる。

【００２８】条件式（７）は第２３レンズと第２４レン
ズとの間隔に関し、上限値を越えると広角側において負
の歪曲収差が増大し、また下限値を越えると望遠側で倍
率色収差が多く発生すると共に、広角側での球面収差を
良好に補正するのが難しくなってくる。

【００２９】

【００３０】（１−４）前記第１１レンズの材質のアッ
ベ数をν₁₁、前記第２１レンズの材質の屈折率をＮ₂₁と
したとき５０＜ν₁₁ ・・・・・・・・（８）１．６＜Ｎ₂₁ ・・・・・・・・（９）なる条件を満足することである。

【００３１】条件式（８）は第１１レンズの材質のアッ
ベ数を適切に設定し、変倍に伴う軸上及び倍率色収差を
良好に補正するためのものであり、条件式（８）を外れ
るとこれらの色収差を良好に補正するのが難しくなって
くる。

【００３２】条件式（９）は第２１レンズの材質の屈折
率を適切に設定し、主に変倍範囲中の像面弯曲を良好に
補正するためのものである。条件式（９）を外れるとペ
ッツバール和が大きくなり、中間から望遠端への変倍範
囲において像面弯曲が増大すると共に望遠側での非点隔
差が大きくなってくるので良くない。

【００３３】（１−５）前述の条件式（１）〜（９）の
数値範囲を次の如く設定すれば、全変倍範囲にわたり高
い光学性能が容易に得られる。

【００３４】

【数９】５２＜ν₁₁ １．６５＜Ｎ₂₁ （１−６）更に、前述の条件式（１）〜（９）の数値範
囲を次の如く設定すれば、全変倍範囲にわたり高い光学
性能が容易に得られる。

【００３５】

【数１０】５３．５＜ν₁₁ １．６６＜Ｎ₂₁ 次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲ
ｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄ
ｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉ
とνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラス
の屈折率とアッベ数である。

【００３６】又、前述の各条件式と数値実施例における
諸数値との関係を表−１に示す。（数値実施例１） F= 39.33〜73.34 FNO= 1:4.32〜5.88 2ω= 57.6°〜32.9° R 1= 116.40 D 1= 1.50 N 1=1.638539 ν 1= 55.4 R 2= 19.42 D 2= 6.63 R 3= 21.34 D 3= 2.20 N 2=1.740769 ν 2= 27.8 R 4= 27.44 D 4=可変 R 5= 28.72 D 5= 2.35 N 3=1.719995 ν 3= 50.3 R 6= -144.60 D 6= 1.85 R 7= 絞り D 7= 3.27 R 8= 26.03 D 8= 2.69 N 4=1.622992 ν 4= 58.1 R 9= -400.64 D 9= 0.50 R10= -41.11 D10= 2.88 N 5=1.805181 ν 5= 25.4 R11= 22.80 D11= 3.69 R12= -65.52 D12= 1.65 N 6=1.761821 ν 6= 26.5 R13= -23.40 D13=可変 R14= ∞（フレアーカット絞り）

【００３７】

【表１】（数値実施例２） F= 39.33〜73.34 FNO= 1:4.32〜5.88 2ω= 57.6°〜32.9° R 1= 140.29 D 1= 1.50 N 1=1.622992 ν 1= 58.1 R 2= 19.35 D 2= 6.31 R 3= 21.43 D 3= 2.20 N 2=1.761819 ν 2= 26.6 R 4= 27.74 D 4=可変 R 5= 27.90 D 5= 2.35 N 3=1.712995 ν 3= 53.8 R 6= -131.57 D 6= 1.85 R 7= 絞り D 7= 2.74 R 8= 24.97 D 8= 2.43 N 4=1.622992 ν 4= 58.1 R 9=-70659.34 D 9= 0.51 R10= -44.71 D10= 2.89 N 5=1.805181 ν 5= 25.4 R11= 21.74 D11= 4.01 R12= -66.78 D12= 1.65 N 6=1.784718 ν 6= 25.7 R13= -24.32 D13=可変 R14= ∞（フレアーカット絞り）

【００３８】

【表２】（数値実施例３） F= 39.33〜73.34 FNO= 1:4.32〜5.88 2ω= 57.6°〜32.9° R 1= 147.18 D 1= 1.50 N 1=1.603112 ν 1= 60.7 R 2= 19.43 D 2= 6.66 R 3= 21.33 D 3= 2.20 N 2=1.728249 ν 2= 28.5 R 4= 27.32 D 4=可変 R 5= 28.40 D 5= 2.40 N 3=1.712995 ν 3= 53.8 R 6= -126.88 D 6= 1.90 R 7= 絞り D 7= 1.81 R 8= 22.94 D 8= 2.85 N 4=1.605620 ν 4= 43.7 R 9= 2446.23 D 9= 0.46 R10= -51.41 D10= 2.95 N 5=1.805181 ν 5= 25.4 R11= 20.09 D11= 4.60 R12= -76.64 D12= 1.65 N 6=1.698947 ν 6= 30.1 R13= -24.23 D13=可変 R14= ∞（フレアーカット絞り）

【００３９】

【表３】（数値実施例４） F= 39.33〜73.45 FNO= 1:4.31〜5.88 2ω= 57.6°〜32.8° R 1= 137.26 D 1= 1.50 N 1=1.603112 ν 1= 60.7 R 2= 19.86 D 2= 7.76 R 3= 21.47 D 3= 2.20 N 2=1.639799 ν 2= 34.5 R 4= 27.20 D 4=可変 R 5= 28.40 D 5= 2.45 N 3=1.701536 ν 3= 41.2 R 6= -116.31 D 6= 2.00 R 7= 絞り D 7= 3.38 R 8= 25.40 D 8= 2.20 N 4=1.622992 ν 4= 58.1 R 9= -122.99 D 9= 0.43 R10= -37.93 D10= 2.60 N 5=1.805181 ν 5= 25.4 R11= 22.03 D11= 4.70 R12= -47.70 D12= 1.65 N 6=1.740769 ν 6= 27.8 R13= -21.56 D13=可変 R14= ∞（フレアーカット絞り）

【００４０】

【表４】（数値実施例５） F= 39.30〜73.70 FNO= 1:4.27〜5.88 2ω= 57.7°〜32.7° R 1= 136.35 D 1= 1.50 N 1=1.603112 ν 1= 60.7 R 2= 19.56 D 2= 7.58 R 3= 21.26 D 3= 2.20 N 2=1.672700 ν 2= 32.1 R 4= 26.90 D 4=可変 R 5= 27.79 D 5= 2.50 N 3=1.701536 ν 3= 41.2 R 6= -115.11 D 6= 1.39 R 7= 絞り D 7= 1.25 R 8= 21.89 D 8= 3.00 N 4=1.603112 ν 4= 60.7 R 9= -239.55 D 9= 0.44 R10= -48.88 D10= 3.00 N 5=1.761821 ν 5= 26.5 R11= 17.82 D11= 4.64 R12= -48.06 D12= 1.80 N 6=1.698947 ν 6= 30.1 R13= -22.42 D13=可変 R14= ∞（フレアーカット絞り）

【００４１】

【表５】（数値実施例６） F= 36.23〜67.63 FNO= 1:4.34〜5.88 2ω= 61.7°〜35.5° R 1= 91.53 D 1= 1.50 N 1=1.712995 ν 1= 53.8 R 2= 20.02 D 2= 7.90 R 3= 22.33 D 3= 2.40 N 2=1.740769 ν 2= 27.8 R 4= 28.58 D 4=可変 R 5= 29.73 D 5= 2.40 N 3=1.670029 ν 3= 47.3 R 6= -67.18 D 6= 1.35 R 7= 絞り D 7= 1.40 R 8= 41.30 D 8= 4.30 N 4=1.712995 ν 4= 53.8 R 9= -135.70 D 9= 0.59 R10= -28.15 D10= 6.60 N 5=1.805177 ν 5= 25.4 R11= 28.10 D11= 1.51 R12= -51.33 D12= 2.40 N 6=1.688930 ν 6= 31.1 R13= -18.22 D13=可変 R14= ∞（フレアーカット絞り）

【００４２】

【表６】

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、負の屈折
力のレンズ群が先行するネガティブブリード型の２つの
レンズ群より成るズームレンズにおいて、各レンズ群の
レンズ構成を適切に設定することにより、全体として６
枚という少ないレンズ枚数で所定のバックフォーカスを
有しつつ、撮影画角５８°〜３３°、Ｆナンバー４．３
〜５．８、変倍比２程度の全変倍範囲にわたり高い光学
性能を有し、レンズ系全体の小型化を図ったズームレン
ズを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図２】本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図３】本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図４】本発明の数値実施例４のレンズ断面図

【図５】本発明の数値実施例５のレンズ断面図

【図６】本発明の数値実施例６のレンズ断面図

【図７】本発明の数値実施例１の広角端の収差図

【図８】本発明の数値実施例１の中間の収差図

【図９】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図

【図１０】本発明の数値実施例２の広角端の収差図

【図１１】本発明の数値実施例２の中間の収差図

【図１２】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図

【図１３】本発明の数値実施例３の広角端の収差図

【図１４】本発明の数値実施例３の中間の収差図

【図１５】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図

【図１６】本発明の数値実施例４の広角端の収差図

【図１７】本発明の数値実施例４の中間の収差図

【図１８】本発明の数値実施例４の望遠端の収差図

【図１９】本発明の数値実施例５の広角端の収差図

【図２０】本発明の数値実施例５の中間の収差図

【図２１】本発明の数値実施例５の望遠端の収差図

【図２２】本発明の数値実施例６の広角端の収差図

【図２３】本発明の数値実施例６の中間の収差図

【図２４】本発明の数値実施例６の望遠端の収差図

【符号の説明】

Ｌ１第１群Ｌ２第２群ＳＰ絞りＦＰフレアーカット絞りＩＰ像面ｄｄ線ｇｇ線Ｓサジタル像面Ｍメリディオナル像面Ｓ．Ｃ正弦条件

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に負の屈折力の第１群と正
の屈折力の第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレ
ンズ群の空気間隔を変えて変倍を行うズームレンズにお
いて、該第１群は物体側に凸面を向けたメニスカス状の
負の第１１レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状
の正の第１２レンズより成り、該第２群は正の第２１レ
ンズ、正の第２２レンズ、負の第２３レンズそして像面
側に凸面を向けたメニスカス状の正の第２４レンズより
成り、該第２４レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲
率半径を各々Ｒ２４ａ，Ｒ２４ｂとしたとき【数１】なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】前記第ｉ群の焦点距離をｆｉ、全系の広
角端と望遠端の焦点距離を各々ｆｗ，ｆＴ、前記第１２
レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ
１２ａ，Ｒ１２ｂとしたとき【数２】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。
【請求項３】前記第２１レンズと第２２レンズとの間
に絞りを有し、該第２１レンズと第２２レンズとの間隔
をＤＬ２１−２２としたとき【数３】なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
ズームレンズ。
【請求項４】前記第２２レンズの中心厚をＤＬ２２、
該第２３レンズと第２４レンズとの間隔をＤＬ２３−２
４としたとき【数４】なる条件を満足することを特徴とする請求項３のズーム
レンズ。
【請求項５】前記第１１レンズの材質のアッベ数をν
₁₁、前記第２１レンズの材質の屈折率をＮ₂₁としたとき５０＜ν₁₁ １．６＜Ｎ₂₁ なる条件を満足することを特徴とする請求項４のズーム
レンズ。