JP3397363B2

JP3397363B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3397363B2
Application number: JP06048793A
Authority: JP
Inventors: 孝之伊藤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH0682696A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一眼レフカメラ用レ
ンズと比較してバックフォーカスの制約が少ないコンパ
クトカメラ用レンズに適したズームレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトカメラ用の変倍比２倍程度の
２群ズームレンズとしては、球面のみで構成された８枚
程度の構成(特開昭62-264019号公報参照)、あるいは、
非球面を多用した４枚の構成(特開平3-127008号公報参
照)等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た球面のみで構成されるズームレンズは構成枚数が多
く、また、非球面を多用したズームレンズはレンズの全
長を抑えつつ色収差を補正することが困難であるという
課題を有している。また、いずれのタイプも広角側の半
画角が30°程度であり、より広角のレンズが望まれてい
る。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、構成枚数を少なくして全長
をコンパクトに抑えつつ、色収差の発生を抑え、かつ、
広角側の画角を大きくすることができるズームレンズを
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるズーム
レンズは、上記の目的を達成させるため、物体側より順
に、正の第１レンズ群と、負の第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焦点距離を
変化させるズームレンズにおいて、第１レンズ群を、物
体側から負の第１aレンズ群と正の第１bレンズ群とを配
列して構成し、その第１aレンズ群を、物体側から、物
体側面の曲率半径が像側面の曲率半径より小さい物体面
側に凹面を向けた負の第１レンズと、像面側に凸面を向
けた正の第２レンズとを配列して構成し、以下の条件を
満たすよう設定したことを特徴とする。

【０００６】

【数１】(1) -2.5 ＜ｆ_s／ｒ₁ ＜ -0.8 (2) -2.0 ＜ｆ_s／ｒ₄ ＜ -0.2 (3) -1.2 ＜ｆ_s／ｆ_1a1 ＜ -0.3 (4) -0.9 ＜ｆ_s／ｆ_1a ＜ 0.0 (5) 0.12 ＜ (ｄ₁ + ｄ₂ + ｄ₃)／ｆ_s ＜ 0.4 ただし、ｒ_i: 第i面の曲率半径、ｆ_s : 短焦点距離端の全系の焦点距離、ｆ_1a1: 第１aレンズ群中の第１レンズの焦点距離、ｆ_1a: 第１aレンズ群の焦点距離、ｄ_i : 第i面と第i+1面の間隔とする。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【０００８】この発明のズームレンズは、レンズ径を小
さく保ちつつ広角側の半画角を大きくするという相反す
る要求を満たすため、第１レンズ群を、物体側から負の
第１レンズと正の第２レンズとから構成され全体として
負の第１aレンズ群と、正の第１bレンズ群とから構成し
ている。

【０００９】全体として正負の２群構成の望遠タイプに
おいて、正の第１レンズ群を負の第１aレンズ群と正の
第１bレンズ群とから成るレトロフォーカスタイプとす
ることが全系をコンパクトにするために有利であること
は従来から知られていた。

【００１０】この発明では、さらに広角化のために負の
第１aレンズ群を物体側から順に、物体側面の曲率半径
が像側面の曲率半径より小さい物体面側に凹面を向けた
負の第１レンズと、像面側に凸面を向けた正の第２レン
ズとの２枚で構成したことを特徴としている。従来の２
群ズームレンズの第１レンズは、物体側面が凸面である
例が一般的であるが、実施例のレンズは第１レンズの物
体側面を凹面とすることにより、広角で、かつ、レンズ
径の小さいズームレンズを提供することを可能としてい
る。

【００１１】条件(1)は、負の第１レンズの物体側凹面
に関する条件であり、この条件を満たすことにより、正
の第１レンズ群のパワーを大きく設定し、レンズ径を小
さくすることができる。

【００１２】条件(1)の上限を越える場合には、凹面の
曲率半径が大きくなり第１レンズ径を小さくすると光量
が足りなくなり、また第１レンズ群の正のパワーを打ち
消す負のパワーが少なくなるので収差補正が困難とな
る。これにより、収差補正のためにはレンズ径を大きく
しなければならない。逆に、条件(1)の下限を下回る場
合には、凹面の曲率半径が過小となり、非点収差が補正
過剰となる。

【００１３】条件(2)は、第１aレンズ群の正の第２レン
ズの像側の凸面に関する条件であり、この条件を満たす
ことにより、負の第１レンズの凹面で発生した収差を第
１aレンズ群内で補正することができる。

【００１４】条件(2)の上限を越える場合には、凸面の
曲率半径が大きくなって第１レンズの凹面で発生した収
差を補正することが困難となり、下限を下回る場合には
曲率半径が過小となり、高次の収差が発生する。

【００１５】条件(3)は、第１aレンズ群内の負の第１レ
ンズのパワーに関する条件である。条件(3)の上限を越
える場合には、広い画角を確保することが困難となり、
下限を下回る場合には、負の第１レンズのパワーが過大
となり、非点収差の補正が困難となる。

【００１６】条件(4)は、第１aレンズ群の合成パワーに
関する条件である。条件(4)の上限を越える場合には、
第１aレンズ群のパワーが負とならず、正の第１bレンズ
群との収差のバランスをとることが困難となるため、正
の第１レンズ群のパワーを大きくすることができず、全
体をコンパクトにすることが困難となる。条件(4)の下
限を下回る場合には、正の第２レンズのパワーが小さく
なり、負の第１レンズで発生した収差を補正することが
できず、第１aレンズ群内での収差のバランスをとるこ
とが困難となる。

【００１７】条件(5)は、第１aレンズ群の第１レンズか
ら第２レンズまでのレンズ厚に関する条件である。条件
(5)の上限を越える場合には、レンズ全長が長くなり、
かつ第１aレンズ群のレンズ径が大きくなる。条件(5)の
下限を下回る場合には、画角を広くすることが困難とな
り、第１レンズ群をレトロフォーカスタイプとするため
には第１面と第4面との曲率半径を小さくしなければな
らず、収差の補正が困難となる。

【００１８】さらに、コストを下げるためには第１aレ
ンズ群の第２レンズ、あるいは、第２レンズ群の物体側
の正の第１レンズをプラスチックレンズとすることが望
ましい。

【００１９】第１aレンズ群の第２レンズをプラスチッ
クレンズとする場合には、第１aレンズ群中の第２レン
ズの焦点距離をｆ_1a2として、以下の条件(6)を満足する
ように設定することが望ましい。

【００２０】

【数２】(6) 0 ＜ｆ_s／ｆ_1a2 ＜ 0.7

【００２１】条件(6)は、プラスチックレンズのパワー
を規定し、条件を満たすことにより、鏡枠の温度変化に
よる伸縮に基づく焦点変動を相殺することができる。

【００２２】条件(6)の上限を越える場合には、プラス
チックレンズに配分されるパワーが大きくなるため、温
度、湿度の変化に対する全系の焦点変動が大きくなる。
条件(6)の下限を下回る場合には、正レンズとならず、
鏡枠の温度変化による焦点変動を相殺することができな
い。

【００２３】なお、第１ａレンズ群の第２レンズは、条
件(2)を満たさない場合にも、少なくとも上記の条件(6)
を満たすパワーを持つことにより、負の第１レンズの凹
面で発生した収差を第１ａレンズ群内でバランスよく補
正することができる。後述する実施例５は、条件(2)を
満たさずに条件(6)のみを満たしている。

【００２４】この場合、条件(6)の下限を下回ると、第
１レンズの凹面で発生した収差を第１ａレンズ群内で補
正するのが困難となる。上限を越えると第１ａレンズ群
内の負の第１レンズと正の第２レンズとのパワーがそれ
ぞれ大きくなりやすく、高次の収差を発生させる原因と
なると共に、短焦点側でのバックフォーカスが小さくな
るので、第２レンズ群のレンズ径を大きくなるという問
題が生じる。

【００２５】さらに、第１aレンズ群中の第２レンズを
プラスチックレンズとする場合には、短焦点距離側の焦
点距離を1.0に換算したときの非球面による球面収差係
数の変化量をΔIとして、以下の条件(7)を満足するよう
に発散性の非球面を持たせることが望ましい。

【００２６】

【数３】(7) -35 ＜ΔI＜-5

【００２７】条件(7)を満たすことにより、全系の球面
収差を小さく抑えることができる。条件(7)の条件を越
える場合には非球面による球面収差補正効果が小さく、
下限を下回る場合には非球面量が大きくなって製作が困
難となる。

【００２８】第２レンズ群の物体側の正の第１レンズを
プラスチックレンズとする場合には、この第１レンズの
焦点距離をｆ₂₁として、以下の条件(8)を満たすように
設定することが望ましい。

【００２９】

【数４】(8) 0.1 ＜ｆ_s／ｆ₂₁ ＜ 0.8

【００３０】条件(8)の上限を越える場合には、温度、
湿度の変化に対する焦点変動が大きくなり、下限を下回
る場合には正レンズのパワーが過小となり、大きな負の
パワーを有する第２レンズ群内の収差補正が困難とな
る。

【００３１】さらに、第２レンズ群中の正の第１レンズ
をプラスチックレンズとする場合には、短焦点距離側の
焦点距離を1.0に換算したときの非球面による歪曲収差
係数の変化量をΔVとして、以下の条件(9)を満たすこと
が好ましい。

【００３２】

【数５】(9) 0.0＜ΔV＜0.3

【００３３】この種の望遠タイプのズームレンズはレン
ズ全長を短くするほどプラスの歪曲収差が発生し易くな
る。第２レンズ群中の物体側の正レンズを条件(9)を満
たす非球面レンズとすることにより、歪曲収差を良好に
補正することができる。第２レンズ群中の正レンズは、
第２レンズ群中ではレンズ径が小さく、製造容易である
ため、非球面レンズとすることに適している。

【００３４】条件(9)の条件を越える場合には、非球面
量が大きくなって非球面の作成が困難となり、下限を下
回る場合には、非球面による歪曲収差補正効果が過小と
なる。

【００３５】なお、ズーミングによるレンズ群の移動量
を小さくするためには、第１レンズ群の焦点距離を
ｆ_1G、第２レンズ群の焦点距離をｆ_2Gとして、以下の条
件(10)を満たすことが望ましい。

【００３６】

【数６】(10) 1.0＜ｆ_1G／｜ｆ_2G｜＜1.2

【００３７】レンズ全系を短くするためには、第１、第
２レンズ群のパワーを共に小さくすればよいが、負の第
２レンズ群のパワーを正の第１レンズ群のパワーより大
きくするとズーミングに伴うレンズ群の移動量を小さく
抑えることができる。

【００３８】条件(10)の上限を越える場合には、全長を
短くする上では有利であるが、第２レンズ群の負のパワ
ーが過大となり、非点収差、歪曲収差の補正が困難とな
る。条件(10)の下限を下回る場合には、収差の補正には
有利であるが、第２レンズ群の移動量が大きくなると共
に、レンズの全長も長くなる。

【００３９】

【実施例１】図1は、実施例1にかかるズームレンズのレ
ンズ断面を示したものである。具体的な数値構成は表
1、表2に示されている。表中、FNO.はレンズのFナンバ
ー、ｆは焦点距離、ωは半画角、ｒは曲率半径、ｄはレ
ンズ厚若しくは空気間隔、ｎはd-line(588nm)での屈折
率、νはアッベ数である。

【００４０】図2、図3、図4は、この構成による短焦点
距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の諸収差をそれぞ
れ示している。収差図は、球面収差SA、正弦条件SC、d
線、g線、c線における球面収差によって示される色収
差、倍率色収差、非点収差(S:サジタル、M:メリディオ
ナル)、歪曲収差を示している。

【００４１】このレンズは、第3面、第8面が非球面で構
成される。非球面は、光軸からの高さがYとなる非球面
上の座標点の非球面頂点の接平面からの距離をX、非球
面頂点の曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次,6次,8次の非
球面係数をA₄,A₆,A₈として、以下の式で表される。な
お、表1における非球面の曲率半径は、非球面頂点の曲
率半径であり、これらの面の円錐係数、非球面係数は表
3に示される。

【００４２】

【数７】 X= CY²／(1+√(1-(1+K)C²Y²)) + A₄Y⁴ + A₆Y⁶ + A₈Y⁸

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【実施例２】図5は、実施例2にかかるズームレンズのレ
ンズ断面を示したものである。具体的な数値構成は表
4、表5に示されている。

【００４７】図6、図7、図8は、この構成による短焦点
距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の諸収差をそれぞ
れ示している。

【００４８】このレンズは、第3面、第8面が非球面で構
成される。これらの面の円錐係数、非球面係数は表6に
示される。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】

【表６】

【００５２】

【実施例３】図9は、実施例3にかかるズームレンズのレ
ンズ断面を示したものである。具体的な数値構成は表
7、表8に示されている。

【００５３】図10、図11、図12は、この構成による短焦
点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の諸収差をそれ
ぞれ示している。

【００５４】このレンズは、第3面、第8面が非球面で構
成される。これらの面の円錐係数、非球面係数は表9に
示される。

【００５５】

【表７】

【００５６】

【表８】

【００５７】

【表９】

【００５８】

【実施例４】図13は、実施例4にかかるズームレンズの
レンズ断面を示したものである。具体的な数値構成は表
10、表11に示されている。

【００５９】図14、図15、図16は、この構成による短焦
点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の諸収差をそれ
ぞれ示している。

【００６０】このレンズは、第3面、第8面が非球面で構
成される。これらの面の円錐係数、非球面係数は表12に
示される。

【００６１】

【表１０】

【００６２】

【表１１】

【００６３】

【表１２】

【００６４】

【実施例５】図17は、実施例5にかかるズームレンズの
レンズ断面を示したものである。具体的な数値構成は表
12、表13に示されている。

【００６５】図18、図19、図20は、この構成による短焦
点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端の諸収差をそれ
ぞれ示している。

【００６６】このレンズは、第3面、第8面が非球面で構
成される。これらの面の円錐係数、非球面係数は表14に
示される。

【００６７】

【表１３】

【００６８】

【表１４】

【００６９】

【表１５】

【００７０】表13は、前述した条件式と各実施例との関
係を示している。

【００７１】

【表１６】実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５ (1) ｆ_s/ｒ₁ -1.64 -1.60 -1.59 -1.54 -1.46 (2) ｆ_s/ｒ₄ -1.24 -1.16 -0.97 -0.40 0.65 (3) ｆ_s/ｆ_1a1 -0.70 -0.75 -0.80 -0.84 -0.89 (4) ｆ_s/ｆ_1a -0.40 -0.44 -0.30 -0.54 -0.71 (5)(ｄ₁+ｄ₂+ｄ₃)/ｆ_s 0.18 0.18 0.17 0.17 0.21 (6) ｆ_s/ｆ_1a2 0.25 0.26 0.45 0.27 0.19 (7) ΔI -20.8 -24.7 -25.3 -26.0 -32.9 (8) ｆ_s/ｆ₂₁ 0.64 0.64 0.56 0.48 0.50 (9) ΔV 0.098 0.106 0.101 0.08 0.14 (10) ｆ_1G/｜ｆ_2G｜ 1.08 1.07 1.09 1.09 1.09

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、全長が短く、かつ、広角側の画角が広いコンパクト
カメラ用に適したズームレンズを得ることができる。

【００７３】また、プラスチックレンズを使用するのに
適したレンズ構成、パワー配置を採用することにより、
構成枚数の少ない低コストのズームレンズを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例1のズームレンズのレンズ構成を示す
説明図である。

【図２】実施例1のズームレンズの広角端における諸
収差図である。

【図３】実施例1のズームレンズの中間焦点距離にお
ける諸収差図である。

【図４】実施例1のズームレンズの望遠端における諸
収差図である。

【図５】実施例2のズームレンズのレンズ構成を示す
説明図である。

【図６】実施例2のズームレンズの広角端における諸
収差図である。

【図７】実施例2のズームレンズの中間焦点距離にお
ける諸収差図である。

【図８】実施例2のズームレンズの望遠端における諸
収差図である。

【図９】実施例3のズームレンズのレンズ構成を示す
説明図である。

【図１０】実施例3のズームレンズの広角端における
諸収差図である。

【図１１】実施例3のズームレンズの中間焦点距離に
おける諸収差図である。

【図１２】実施例3のズームレンズの望遠端における
諸収差図である。

【図１３】実施例4のズームレンズのレンズ構成を示
す説明図である。

【図１４】実施例4のズームレンズの広角端における
諸収差図である。

【図１５】実施例4のズームレンズの中間焦点距離に
おける諸収差図である。

【図１６】実施例4のズームレンズの望遠端における
諸収差図である。

【図１７】実施例5のズームレンズのレンズ構成を示
す説明図である。

【図１８】実施例5のズームレンズの広角端における
諸収差図である。

【図１９】実施例5のズームレンズの中間焦点距離に
おける諸収差図である。

【図２０】実施例5のズームレンズの望遠端における
諸収差図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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、正の第１レンズ群と、負
の第２レンズ群とが配列して構成され、第１、第２レン
ズ群間隔を変化させて焦点距離を変化させるズームレン
ズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側から負の第１aレンズ群と
正の第１bレンズ群とが配列して構成され、前記第１aレンズ群は、物体側から、物体側面の曲率半
径が像側面の曲率半径より小さい物体面側に凹面を向け
た負の第１レンズと、像面側に凸面を向けた正の第２レ
ンズとが配列して構成され、以下の条件を満たすことを
特徴とするズームレンズ。 (1) -2.5 ＜ｆ_s／ｒ₁ ＜ -0.8 (2) -2.0 ＜ｆ_s／ｒ₄ ＜ -0.2 (3) -1.2 ＜ｆ_s／ｆ_1a1 ＜ -0.3 (4) -0.9 ＜ｆ_s／ｆ_1a ＜ 0.0 (5) 0.12 ＜ (ｄ₁ + ｄ₂ + ｄ₃)／ｆ_s ＜ 0.4 ただし、ｒ_i : 第i面の曲率半径、ｆ_s : 短焦点距離端の全系の焦点距離、ｆ_1a1: 第１aレンズ群中の第１レンズの焦点距離、ｆ_1a: 第１aレンズ群の焦点距離、ｄ_i : 第i面と第i+1面の間隔とする。
【請求項２】前記第１aレンズ群中の第２レンズは、プ
ラスチックレンズであり、以下の条件を満たすことを特
徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 (6) 0 ＜ｆ_s／ｆ_1a2 ＜ 0.7 ただし、ｆ_1a2 : 第１aレンズ群中の第２レンズの焦点距離とす
る。
【請求項３】前記第１aレンズ群の正のプラスチックレ
ンズは、以下の条件を満たす非球面を有することを特徴
とする請求項2に記載のズームレンズ。 (7) -35 ＜ΔI＜-5 ただし、 ΔI：短焦点距離側の焦点距離を1.0に換算したときの非
球面による球面収差係数の変化量である。
【請求項４】前記第２レンズ群は、物体側から順に、プ
ラスチック製の正の第１レンズと負の第２レンズとから
構成され、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項
1に記載のズームレンズ。 (8) 0.1 ＜ｆ_s／ｆ₂₁ ＜ 0.8 ただし、ｆ₂₁ : 第２レンズ群中の第１レンズの焦点距離とす
る。
【請求項５】前記第２レンズ群中の正のプラスチックレ
ンズは、以下の条件式を満たす非球面を有することを特
徴とする請求項3に記載のズームレンズ。 (9) 0.0＜ΔV＜0.3 ただし、 ΔV：短焦点距離側の焦点距離を1.0に換算したときの非
球面による歪曲収差係数の変化量である。
【請求項６】以下の条件を満たすことを特徴とする請求
項1に記載のズームレンズ。 (10) 1.0＜ｆ_1G／｜ｆ_2G｜＜1.2 ただし、ｆ_1G：第１レンズ群の焦点距離、ｆ_2G：第２レンズ群の焦点距離である。
【請求項７】物体側より順に、正の第１レンズ群と、負
の第２レンズ群とが配列して構成され、第１、第２レン
ズ群間隔を変化させて焦点距離を変化させるズームレン
ズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側から負の第１aレンズ群と
正の第１bレンズ群とが配列して構成され、前記第１aレンズ群は、物体側から、物体側面の曲率半
径が像側面の曲率半径より小さい物体面側に凹面を向け
た負の第１レンズと、正の第２レンズとが配列して構成
され、以下の条件を満たすことを特徴とするズームレン
ズ。 (1) -2.5 ＜ｆ_s／ｒ₁ ＜ -0.8 (3) -1.2 ＜ｆ_s／ｆ_1a1 ＜ -0.3 (4) -0.9 ＜ｆ_s／ｆ_1a ＜ 0.0 (5) 0.12 ＜ (ｄ₁ + ｄ₂ + ｄ₃)／ｆ_s ＜ 0.4 (6) 0 ＜ｆ_s／ｆ_1a2 ＜ 0.7 ただし、ｒ_i : 第i面の曲率半径、ｆ_s : 短焦点距離端の全系の焦点距離、ｆ_1ai: 第１aレンズ群中の第ｉレンズの焦点距離、ｆ_1a: 第１aレンズ群の焦点距離、ｄ_i: 第i面と第i+1面の間隔とする。
【請求項８】前記第１aレンズ群の正のプラスチックレ
ンズは、以下の条件を満たす非球面を有することを特徴
とする請求項７に記載のズームレンズ。 (7) -35 ＜ΔI＜-5 ただし、 ΔI：短焦点距離側の焦点距離を1.0に換算したときの非
球面による球面収差係数の変化量である。