JP3369598B2 - 変倍レンズ - Google Patents
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Description
像面の対角長よりも短い広角域を含む、変倍比が3程度
以上あるスチルカメラ用のコンパクトな変倍レンズに関
するものである。
レンズは、カメラ本体の高機能化に伴ってより画角の広
い広角端からより焦点距離の長い望遠端まで、1本のレ
ンズでカバー出来るような大きな変倍比をもつコンパク
トな変倍レンズが望まれている。
プと負レンズ群先行タイプとに大きく分けられる。
ズは、広角端の画角をより広くするためには有利である
が、変倍比を2よりも大きくするとレンズ系の全長が長
くなる。更に先行する負レンズ群で光束が発散されるこ
とにより、後群のレンズの径が大きくなる。そのため、
大きな変倍比を得ることと、レンズ系をコンパクトにす
ることとを両立させることが困難になる。
は、広角端の画角を広げる点では優位性は劣るが、先行
する正レンズ群により光束が収束されるために後群のレ
ンズの有効径は小さく出来、更に変倍比を大にする点で
も有利である。この正レンズ先行タイプの変倍レンズ
で、広角端の焦点距離が撮像面の対角長よりも短い広角
域を含み変倍比が3程度以上ある変倍レンズは、第2レ
ンズ群を強い負の屈折力にし、それよりも像側に少なく
とも正の屈折力のレンズ群を配置し、少なくとも正の屈
折力の第1レンズ群と負の屈折力の第2レンズ群、第2
レンズ群とそれよりも像側のレンズ群との群間隔を変化
させることによって変倍を行なうのが一般的である。こ
のような構成のレンズ系は、大きな変倍比を得ることと
レンズ系の全長を短くし又変倍に際して移動するレンズ
群の移動量を小さくしてコンパクトなレンズ系にするた
めには、各レンズ群特に負の屈折力を有する第2レンズ
群の屈折力を強める必要がある。更に広角端の焦点距離
が撮像面の対角長よりも短い広角域を含み変倍比が3程
度以上ある変倍レンズでは、広角端と望遠端の画角が大
きく異なりその結果第2レンズ群に入射する軸外光線の
角度も大きく変化する。そのために強い負の屈折力と軸
外光線の入射角の変化とに対応出来るように、特開昭6
3−66522号、特開昭63−66523号、特開昭
63−294506号の各公報や米国特許明細書第48
71239号等に記載されているレンズ系のように、第
2レンズ群を3枚の負レンズと1枚の正レンズにて構成
するのが一般的である。上記の公報等に記載されている
レンズ系は、いずれも負の屈折力を有する第2レンズ群
を物体側より順に負レンズ,負レンズ,正レンズ,負レ
ンズより構成することによって強い負の屈折力と軸外光
線の入射角の変化に対応しているが、4枚のレンズを用
いていることによりコスト高になり又大型になることか
ら十分満足出来るものではない。更に上記の公報中に歪
曲収差を補正するために負の屈折力を有する第2レンズ
群に非球面を導入した例が開示されているが、いずれも
第2レンズ群の構成枚数は4枚である。
55−156912号、特開平1−178912号等の
各公報には、正レンズ群先行のタイプで負の屈折力を有
する第2レンズ群が物体側より順に、負レンズ,負レン
ズ,正レンズの3枚で構成された変倍レンズが開示され
ている。しかし高変倍比化という点では不十分であり、
また高変倍比化とコンパクト化の点では満足出来ないも
のである。
先行タイプであって、負の屈折力を有する第2レンズ群
を3枚のレンズにて構成したレンズ系で、広角端の焦点
距離が撮像面の対角長よりも短い広角域を含み変倍比が
3程度以上ある諸収差の良好に補正されたスチルカメラ
用のコンパクトな変倍レンズを提供することを目的とし
ている。
物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有する第2レンズ群と、これらレンズ群よ
りも像側に配置された正の屈折力を有するレンズ群とを
少なくとも含み、広角端から望遠端にかけて少なくとも
第1レンズ群と第2レンズ群、第2レンズ群とそれより
像側のレンズ群の群間隔を変化させることにより変倍を
行なうレンズ系で、前記第2レンズ群が負レンズ2枚と
正レンズ1枚より構成され、以下の条件(1),(2)
を満足するレンズ系である。 (1) −0.3<f12W /fT <−0.1 (2) |D23/f2 |<0.08 ただしf12W は広角端での第1レンズ群と第2レンズ群
との合成焦点距離、fT は望遠端の全系の焦点距離、f
2 は第2レンズ群の合成焦点距離、D23は第2レンズ群
中の物体側より2番目のレンズと3番目のレンズの空気
間隔である。
イプでより画角の広い広角域からより焦点距離の長い望
遠域までの変倍域を有するレンズ系で、具体的には広角
端の焦点距離が撮像面の対角長よりも短い広角域を含ん
でいて変倍比が3程度以上の変倍レンズは、広角端で第
2レンズ群が第1レンズ群と最も接近しレンズ系全体と
してはレトロフォーカスタイプをなし、又望遠端では第
2レンズ群が第1レンズ群と最も離れていてレンズ系全
体としてはテレフォトタイプをとるような構成になる。
ここで広角端の画角を一層広げるためと高変倍比化を達
成するために、又広角端から望遠端にかけてレンズ系の
全長をよりコンパクトにするために、負の第2レンズ群
の屈折力をいかに効率よく強くするかが課題となる。し
かし、負の第2レンズ群の屈折力を強くして広角端の画
角を広げ、更にレンズ系の高変倍比化とコンパクト化と
を同時に達成すると、第2レンズ群で発生する諸収差が
大きくなりすぎる上、レンズ系全体として負のペッツバ
ール和が大きくなって像面が像側に倒れてしまう欠点を
生ずる。更に第2レンズ群の枚数を削減して低コスト化
を図ろうとすると、収差の悪化が顕著になり諸収差の補
正が出来なくなる。
ると共に条件(1),(2)を満足させることによっ
て、諸収差を良好に補正したままその目的を達成するよ
うにした。
全長を短くするための条件である。広角端では、第1レ
ンズと第2レンズが最も接近して全体としては負の屈折
力のレトロフォーカスタイプの前群を構成することにな
る。この条件(1)の下限を越えると、全体として負の
屈折力を構成する第1レンズ群と第2レンズ群の合成の
屈折力が小さくなりすぎてレンズ系を小型化し得なくな
る。上限を越えると第1レンズ群と第2レンズ群の合成
の屈折力が大きくなりすぎて、これらレンズ群で発生す
る諸収差、特に広角端の負の歪曲収差の補正が出来なく
なる。
バール和を小さく保つために設けた条件である。この条
件(2)の上限を越えると第2レンズ群の合成の屈折力
が同じでも第2レンズ群中の正レンズの屈折力が小さく
なり、第2レンズ群全体では負のペッツバール和が増大
し、全系で更に負のペッツバール和を助長することにな
り像面が像側へ倒れ好ましくない。
ることによって、諸収差が良好に補正された変倍レンズ
を得ることが出来るが、更に下記の条件(3),(4)
を満足するようにすれば、特に変倍によるレンズ系の全
長の変化を小にすることが出来るので望ましい。 (3) 0.3<f1 /fT <0.8 (4) −2.5<ΔD1 /f2 <−1.1 ただし、f1 は第1レンズ群の合成焦点距離、ΔD1 は
望遠端での第1レンズ群と第2レンズ群の空気間隔と広
角端での第1レンズ群と第2レンズ群の空気間隔の差で
ある。
定したもので、下限を越えると第1レンズ群の屈折力が
強くなりすぎて、広角端から望遠端にかけての第1レン
ズ群の移動量は小さくなるが、第1レンズ群で発生する
諸収差特に望遠端で発生する負の球面収差が大きくなり
すぎてその補正が出来なくなる。また上限を越えると逆
に第1レンズ群の屈折力が小さくなりすぎて、広角端か
ら望遠端にかけての第1レンズ群の移動量が大きくな
り、鏡枠構成上またレンズ系の大型化の点からも好まし
くない。
と第2レンズ群の相対的な移動量を規定したものであ
る。条件(4)の下限を越えると第2レンズ群で発生す
る諸収差を小さく抑えたまま必要な変倍比を得るために
は、第1レンズ群と第2レンズ群の相対的移動量を大き
くしなければならずレンズ系が大型になる。また上限を
越えると必要な変倍比を得るためには、第2レンズ群の
屈折力が大きくなり、特に第2レンズ群で発生する広角
端の負の歪曲収差の補正が出来なくなる。
のような構成にしてもよい。即ち、物体側から順に、正
の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する
第2レンズ群と、これらレンズ群よりも像側に正の屈折
力を有するレンズ群を少なくとも含み、少なくとも広角
端から望遠端にかけて第1レンズ群と第2レンズ群と、
第2レンズ群とそれよりも像側のレンズ群の群間隔を変
化させることによって変倍を行なうレンズ系で、第2レ
ンズ群が負レンズ2枚と正レンズ1枚とで構成され、更
に第2レンズ群中の少なくとも1面が非球面であり、下
記の条件(5)を満足するレンズ系である。 (5) 0.2<f22/f21<1.0 ただし、f21は第2レンズ群中の負レンズのうち物体側
の負レンズの焦点距離、f22は第2レンズ群中の負レン
ズのうちの像側の負レンズの焦点距離である。
低減とコンパクト化を目的とするものである。即ち、広
角端の画角を広げて高変倍化を達成し、広角端から望遠
端にかけてのレンズ系の全長をよりコンパクトにするた
めに第2レンズ群の屈折力を大きくし、その結果発生す
る諸収差を前記の通りの構成としたことと第2レンズ群
に次に示す式にて表わされる形状の非球面を少なくとも
1面用いることと、前記条件(5)を満足するようにし
た。 上記の式は、非球面と光軸との交点を原点とし、光軸方
向をx軸、光軸と垂直な方向をy軸にとっている。又r
は基準球面の曲率半径、pは円錐定数、A2iは非球面係
数である。
る2枚の負レンズの屈折力比を規定したものである。こ
の条件(5)の下限を越えると2枚の負レンズの屈折力
のバランスが崩れ、負の屈折力を有する第2レンズ群の
屈折力が物体側から2番目の負レンズに依存するところ
が大きくなる。その結果、その負レンズで発生する収差
量が大になりすぎて、非球面を用いてその補正が出来な
くなる。また上限を越えると、第2レンズ群の屈折力が
第2レンズ群中の最も物体側の負レンズに依存するとこ
ろが大になる。そのため特に広角端で軸外主光線の光線
高の高い負レンズの屈折力が大になり、その結果負の歪
曲収差の発生量が大になりその補正が出来なくなる。
ンズ群よりも像側に配置されるレンズ群に少なくとも1
面非球面を用いることによって更に諸収差が良好に補正
された変倍レンズが得られる。この非球面は、光軸から
半径方向にかけて正の屈折力が弱くなり、つまり光軸か
ら半径方向にかけて負の屈折力が強くなるような形状が
望ましい。この非球面を上記のような形状にすることに
よって非球面で正の球面収差と正の歪曲収差を発生さ
せ、特に広角端において問題となる負の歪曲収差と望遠
端において問題となる負の球面収差を良好に補正するこ
とが出来る。
つような構成、つまり第2レンズ群中に少なくとも1面
非球面を設け又条件(1),(2),(5)を満足する
ことにより収差を一層良好に補正することが出来る。又
すべての条件を満足すれば更に望ましい。
1 ,d2 ,・・・ は各レンズの肉厚および空気間隔、n
1 ,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。
体側より順に正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の
屈折力を有する第2レンズ群と、更にその像側に正の屈
折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4
レンズ群とより構成され、変倍の際に各レンズ群を移動
する変倍レンズである。
ンズ群を、物体側より順に、像側に強い凹面を向けた負
レンズと、両凹レンズと、物体側に強い凸面を向けた正
レンズとの3枚のレンズにて構成し、条件(1)〜
(4)を満足することにより広角端から望遠端にかけて
諸収差を良好に補正した、変倍比が約4のコンパクトな
変倍レンズである。
ンズ群を、物体側より順に、像側に強い凹面を向けた負
レンズと、両凹レンズと、物体側に強い凸面を向けた正
レンズとの3枚にて構成し、又条件(5)を満足し更に
第2レンズ群に非球面を1面用いて広角端から望遠端に
かけて諸収差を良好に補正した、変倍比が約4の変倍レ
ンズである。
面は、広角端での最軸外主光線が非球面を横切る高さを
yEC、その位置での非球面量をΔxとした場合、次の条
件(6' )を満足するようにすれば、非球面による能力
を一層効果的なものとすることが出来る。(6' )
0.1×10-3<|Δx/yEC|<0.1×10-1条件
(6' )の下限を越えると、非球面量が小さくなりす
ぎ、特に軸外光線に対する非球面の効果が薄れ、広角端
から望遠端にかけてのコマ収差と非点収差を良好に補正
することが出来なくなる。また上限を越えると非球面量
が大きくなりすぎて軸外収差のバランスが崩れるので好
ましくない。
4レンズ群に光軸から半径方向にかけて負の屈折力が強
くなるような非球面を1面設け、広角端から望遠端にか
けてのコマ収差と非点収差又広角端の負の歪曲収差と望
遠端の負の球面収差を良好に補正している。
同様の構成で、負の屈折力を有する第2レンズ群を、物
体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと、両
凹レンズと物体側に強い凸面を向けた正の接合レンズに
て構成し、条件(5)を満足することと第2レンズ群に
非球面を用いたことにより、広角端から望遠端にかけて
の諸収差が良好に補正され、変倍比が約4のコンパクト
な変倍レンズになし得た。
補正とから、第2レンズ群の一部を接合レンズにし、第
2レンズ群に用いる非球面の位置を実施例1とは異なる
ようにした。この第2レンズ群に用いる非球面は条件
(6’)を満足し、又第4レンズ群には条件(6)を満
足する非球面を1面用いている。
と同様の群構成で条件(5)を満足することと第2レン
ズ群に条件(6' )を満足する非球面を1面用いて特に
広角端から望遠端にかけて軸外収差を良好に補正してい
る。更にこの実施例3は、正の屈折力を有する第3レン
ズ群に光軸から半径方向にかけて正の屈折力が弱くなる
ような非球面を1面用い、特に広角端から望遠端にかけ
ての球面収差を良好に補正している。この第3レンズ群
に用いる非球面は、望遠端のマージナル光線がその非球
面を横切る高さをyME、その位置での非球面量をΔxと
した時、次の条件(7)を満足すればこの非球面の能力
を効果的にし得るので好ましい。 (7) 0.1×10-3<|Δx/yME|<0.5×10-1 条件(7)の下限を越えると、非球面量が小さすぎて広
角端から望遠端にかけて発生する負の球面収差を良好に
補正できなくなり、又上限を越えると球面収差が補正過
剰になり好ましくない。
力を有する第2レンズ群に非球面を用いた例であるが条
件(1)〜(4)も満足している。
ングは、第1レンズ群により行なわれることは勿論、第
1レンズ群と第2レンズ群とを一体にしてのフォーカシ
ングや第3レンズ群と第4レンズ群とを一体にしてのフ
ォーカシング等も可能である。
イプであって負の屈折力を有する第2レンズ群のレンズ
枚数を3枚にて構成した、広角端の焦点距離が撮像面の
対角長よりも短い広角域を含む変倍比が3程度以上で諸
収差が良好に補正されたスチルカメラ用のコンパクトな
変倍レンズである。
Claims (4)
- 【請求項1】物体側より順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の
屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第
4レンズ群とより構成され、広角端から望遠端にかけて
各レンズ群の群間隔を変化させることにより変倍を行な
うレンズ系で、前記第2レンズ群が物体側より順に負レ
ンズ2枚と正レンズ1枚より構成され、更に第2レンズ
群中の少なくとも1面が以下の条件式(6’)を満足す
る形状の非球面であり、以下の条件(1)、(2)、
(3)、(4−1)を満足する広角の変倍レンズ。 (1) −0.3<f12W /fT <−0.1 (2) |D23/f2 |<0.08 (3) 0.3<f1 /fT <0.8 (4−1) −2.35<ΔD1 /f2 <−1.1 (6' ) 0.1×10-3<|Δx/yEC|<0.1×10-1 ただしf12Wは広角端での第1レンズ群と第2レンズ群
との合成焦点距離、fT は望遠端の全系の焦点距離、f
1は第1レンズ群の焦点距離、f2 は第2レンズ群の合
成焦点距離、D23は第2レンズ群中の物体側より2番目
のレンズと3番目のレンズの空気間隔、ΔD1は望遠端
での第1レンズ群と第2レンズ群の空気間隔と広角端で
の第1レンズ群と第2レンズ群の空気間隔の差、yECは
広角端での最軸外主光線が第2レンズ群に用いる非球面
を横切る高さ、Δxはその位置での非球面量である。 - 【請求項2】物体側より順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の
屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第
4レンズ群とより構成され、広角端から望遠端にかけて
各レンズ群の群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、前記第2レンズ群が物体側より順に負
レンズ2枚と正レンズ1枚より構成され、前記第2レン
ズ群の負レンズ2枚と正レンズ1枚が各々が空間を挟ん
で構成され、更に第2レンズ群中の少なくとも1面が以
下の条件式(6’)を満足する形状の非球面であり、下
記の条件(1)、(2)を満足する広角の変倍レンズ。 (1) −0.3<f12W /fT <−0.1 (2) |D23/f2 |<0.08 (6' ) 0.1×10-3<|Δx/yEC|<0.1×10-1 ただし、f12Wは広角端での第1レンズ群と第2レンズ
群との合成焦点距離、fT は望遠端の全系の焦点距離、
f2 は第2レンズ群の合成焦点距離、D23は第2レンズ
群中の物体側より2番目のレンズと3番目のレンズの空
気間隔、yECは広角端での最軸外主光線が第2レンズ群
に用いる非球面を横切る高さ、Δxはその位置での非球
面量である。 - 【請求項3】物体側より順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の
屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第
4レンズ群とより構成され、広角端から望遠端にかけて
各レンズ群の群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、前記第2レンズ群が物体側より順に負
レンズ2枚と正レンズ1枚より構成され、更に第2レン
ズ群中の少なくとも1面が以下の条件式(6’)を満足
する形状の非球面であり、下記の条件(1)、(2)、
(5−1)を満足する広角の変倍レンズ。 (1) −0.3<f12W /fT <−0.1 (2) |D23/f2 |<0.08 (5−1) 0.2<f22/f21<0.64 (6' ) 0.1×10-3<|Δx/yEC|<0.1×10-1 ただし、f12Wは広角端での第1レンズ群と第2レンズ
群との合成焦点距離、fT は望遠端の全系の焦点距離、
f2 は第2レンズ群の合成焦点距離、D23は第2レンズ
群中の物体側より2番目のレンズと3番目のレンズの空
気間隔、f21は第2レンズ群中の負レンズのうち物体側
の負レンズの焦点距離、f22は第2レンズ群中の負レン
ズのうちの像側の負レンズの焦点距離、yECは広角端で
の最軸外主光線が第2レンズ群に用いる非球面を横切る
高さ、Δxはその位置での非球面量である。 - 【請求項4】物体側より順に、正の屈折力を有する第1
レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の
屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第
4レンズ群とより構成され、広角端から望遠端にかけて
各レンズ群の群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、前記第2レンズ群が物体側より順に負
レンズ2枚と正レンズ1枚より構成され、更に第2レン
ズ群中の少なくとも1面が以下の条件式(6’)を満足
する形状の非球面であり、下記の条件(1)、(2)、
(5)を満足する広角の変倍レンズ。 (1) −0.3<f12W /fT <−0.1 (2) |D23/f2 |<0.08 (5) 0.2<f22/f21<1.0 (6' ) 0.1×10-3<|Δx/yEC|<0.1×10-1 ただし、f12Wは広角端での第1レンズ群と第2レンズ
群との合成焦点距離、fT は望遠端の全系の焦点距離、
f2 は第2レンズ群の合成焦点距離、D23は第2レンズ
群中の物体側より2番目のレンズと3番目のレンズの空
気間隔、f21は第2レンズ群中の負レンズのうち物体側
の負レンズの焦点距離、f22は第2レンズ群中の負レン
ズのうちの像側の負レンズの焦点距離、yECは広角端で
の最軸外主光線が第2レンズ群に用いる非球面を横切る
高さ、Δxはその位置での非球面量である。
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