JP3435364B2

JP3435364B2 - ズームレンズ系

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Publication number: JP3435364B2
Application number: JP36817598A
Authority: JP
Inventors: 隆榎本
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: US6236518B1; JP2000193885A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、コンパクトカメラ用のズームレ
ンズ系に関し、特にその高変倍比化、小型化に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】コンパクトカメラ用のズー
ムレンズ系は、レンズ後方にミラーの配置スペースを要
する一眼レフカメラ用のズームレンズ系と異なり、長い
バックフォーカスを必要としない。このため、一眼レフ
用では物体側から順に負正のレトロフォーカスタイプが
採用されるのに対し、コンパクトカメラ用では、物体側
から順に正負のテレフォトタイプが一般に採用されてい
る。

【０００３】ズームレンズを２群構成にすると、レンズ
の構成枚数を少なくでき、構造が簡略化するため、小型
・軽量化を実現できる共に、コスト面においても有利で
ある。そこで、小型のコンパクトカメラ用のズームレン
ズには、２群構成が採用されることが多い。しかし、そ
の２群ズームレンズ系において、高変倍比化、小型化を
進めていくと、ズーム域の中間焦点距離域で像面湾曲が
大きく発生するという問題があり、さらなる高変倍比
化、小型化を実現するのが困難であった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、テレフォトタイプの２群ズー
ムレンズ系の中間焦点距離域で発生する像面湾曲を押さ
え、さらに高変倍比、小型なズームレンズ系を得ること
を目的とする。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、物体側から順に、正の第１レ
ンズ群と、負の第２レンズ群とからなり、第１、第２レ
ンズ群の間隔を変化させてズーミングするズームレンズ
系において、正の第１レンズ群が、物体側から順に、負
の第１ａレンズ群と、正の第１ｂレンズ群とから構成さ
れていること、正の第１ｂレンズ群が、正レンズと負レ
ンズの接合レンズを一組含んで正レンズ２枚と負レンズ
１枚で構成されていること、負の第２レンズ群が、物体
側から順に、正レンズと負レンズから構成されているこ
と、及び次の条件式（１）、（２）、（３）を満足する
こと、を特徴としている。（１）０．４＜ｆ_W／｜ｆ_1a｜＜０．７（２）０．０９０≦ｄ_a-b／ｆ_W＜０．１４（３）５．３５３≦ｆ_T／ｆ_1b＜６但し、ｆ_W；短焦点距離端における全系の焦点距離、ｆ_1a；第１ａレンズ群の焦点距離（ｆ_1a＜０）、ｄ_a-b；第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群との間隔、ｆ_T；長焦点距離端における全系の焦点距離、ｆ _1b ；第１ｂレンズ群の焦点距離、である。

【０００６】本発明のズームレンズ系は、次の条件式
（４）を満足することが好ましい。（４）０．７０＜ＴＬ（Ｌ）／ｆ_T＜０．８６但し、ＴＬ（Ｌ）；長焦点距離端における第１レンズ群の最も
物体側の面から像面までの距離、である。

【０００７】本発明のズームレンズ系は、負の第２レン
ズ群中に、次の条件式（５）を満足する非球面を有する
レンズを含むことがことが好ましい。（５）０．２＜△Ｖ_ASP＜０．４但し、 △Ｖ_ASP；短焦点距離端の焦点距離を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。

【０００８】本発明のズームレンズ系では、正の第１レ
ンズ群と負の第２レンズ群の間に絞りを配置し、この絞
りは、短焦点距離端における機械的開放絞り径が長焦点
距離端の機械的開放絞り径より小さくなるように制御す
ることが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のズームレンズ系は、図１
３に示すように、物体側から順に、正の第１レンズ群１
１と、負の第２レンズ群１２からなり、第１、第２レン
ズ群間隔を変化させてズーミングするズームレンズ系を
対象としている。図１３はその簡易移動図であって、正
の第１レンズ群１１と、負の第２レンズ群１２とは、短
焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、両
群の間隔を減少させながら、共に物体側に移動する。絞
Ｓは、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２の間に位置
し、第１レンズ群１１と一緒に移動する。フォーカシン
グは、第１レンズ群または全系で行う。

【００１０】正の第１レンズ群１１は、図１、図５、及
び図９の各実施例に示すように、物体側から順に、負の
第１ａレンズ群１１ａと、正の第１ｂレンズ群１１ｂと
から構成されている。正の第１レンズ群１１を、このよ
うにこの負の第１ａレンズ群１１ａと、正の第１ｂレン
ズ群１１ｂとに分割した上で、負の第１ａレンズ群に
適切なパワーを与えると、負の第１ａレンズ群の発散性
によって像面湾曲は補正される、負の第１ａレンズ群
を正の第１ｂレンズ群から離すと、負の第１ａレンズ群
の発散性が高まり、像面湾曲は補正される、正の第１
ｂレンズ群に強いパワーを与えると、正の第１レンズ群
のパワーが強くなり、その移動量は減少する、という性
質がある。この性質を利用して、正の第１レンズ群の負
の第１ａレンズ群にパワーを適切に与え、かつ、負の第
１ａレンズ群を正の第１ｂレンズ群から離し、かつ、正
の第１レンズ群の正の第１ｂレンズ群に強いパワーを与
えることにより、高変倍比化、小型化を達成しようとす
るものである。

【００１１】また、負の第２レンズ群中に、少なくとも
非球面を１面有するレンズを適切に配置することで、後
群の構成枚数を減らすことが可能になる。

【００１２】本発明のズームレンズ系では、第１レンズ
群と第２レンズ群の間に、第２レンズ群と一体に動く絞
りが配置されている。この絞りの機械的開放絞り径を、
長焦点距離端におけるＦナンバーを考慮した上で定める
と、短焦点距離端を広角化しズーム比を大きくした本発
明のようなズームレンズ系では、短焦点距離端における
Ｆナンバーが必要以上に小さく（明るく）なる傾向とな
る。すると、収差補正が困難で、かつ周辺光量やレンズ
コバ厚の確保のために、第１レンズ群の径が大きくなっ
てしまう。この問題を解決するために、短焦点距離端に
おける機械的開放絞り径が長焦点距離端の機械的開放絞
り径より小さくなるように絞りを制御することが望まし
い。機械的開放径が可変の絞り機構は多数知られてお
り、この可変絞り機構の開放径を焦点距離に応じて変化
させる機構も知られているから、これらを適用すること
で、このような開放絞り径の制御機構を得ることができ
る。

【００１３】条件式（１）は、負の第１ａレンズ群のパ
ワーに関するものである。この条件を満たすことによ
り、負の第１ａレンズ群のもつ諸収差を押さえながら像
面湾曲を補正することができる。条件式（１）の上限を
越えると、負の第１ａレンズ群の持つ収差が大きくな
り、その補正が困難になる。条件式（１）の下限を越え
ると、負の第１ａレンズ群の発散性の効果が小さい。

【００１４】条件式（２）は、負の第１ａレンズ群と正
の第１ｂレンズ群の間隔に関するものである。この条件
を満たすことにより、ズームレンズ系全長に影響を与え
ない範囲で像面湾曲の補正をすることができる。条件式
（２）の上限を越えると、ズームレンズ系全長に影響を
与え、コンパクト化できない。条件式（２）の下限を越
えると、発散性の効果が小さい。

【００１５】条件式（３）は、正の第１ｂレンズ群のパ
ワーに関するもので、この条件を満たすことにより、正
の第１ｂレンズ群のもつ諸収差を押さえながら、正の前
群の移動量を押さえ、コンパクト化を図ることができ
る。条件式（３）の上限を越えると、正の第１ｂレンズ
群のもつ諸収差が大きくなり、その補正が困難になる。
条件式（３）の下限を越えると、正の第１レンズ群の移
動量が増え、コンパクト化を図ることができない。

【００１６】条件式（４）は、長焦点距離端のレンズ全
長と長焦点距離端の焦点距離の比に関するもので、この
条件を満たすことにより、短焦点距離端から長焦点距離
端にかけて収差を押さえながらコンパクト化を図ること
ができる。条件式（４）の上限を越えると、十分にコン
パクト化を図ることができない。条件式（４）の下限を
越えると、短焦点距離端から長焦点距離端にかけて、十
分な収差補正をすることができない。

【００１７】条件式（５）は非球面量に関するもので、
この条件を満たすことにより、歪曲収差を良好に押さえ
ることができる。条件式（５）の上限を越えると、非球
面量が大きくなって製作が困難となる。条件式（５）の
下限を越えると、非球面による歪曲収差の補正効果が小
さく、十分な補正ができなくなる。

【００１８】非球面係数と収差係数との間には、次の関
係がある。１．非球面形状を次式で定義する。 x=cy²/[1+[1-(1+K)c²y²]^1/2]+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸+A10y¹⁰+
・・・（但し、ｘ：非球面形状、ｃ：曲率、ｙ：光軸からの高
さ、Ｋ：円錐係数）２．この式において、収差係数を求めるため、K=0 に変
換する（K=0 のときは、Bi=Ai)ため、 B4=A4+Kc³/8 , B6=A6+(K²+2K)c⁵/16, B8=A8+5(K³+3K²+3K)c⁷/128 B10=A10+7(K⁴+4K³+6K²+4K)c⁹/256 とすると、 x=cy²/[1+[1-c²y²]^1/2]+B4y⁴+B6y⁶+B8y⁸+B10y¹⁰+・・・となる。３．さらに、f=1.0 に変換するため、 X=x/f, Y=y/f, C=f・c,α4=f³B⁴, α6=f⁵B⁶, α8=f⁷B⁸,
α10=f⁹B¹⁰ とすると、 X=CY²/[1+[1-C²Y²]^1/2]+α4Y⁴+α6Y⁶+α8Y⁸+α10Y¹⁰+・・
・となる。４．Φ=8(N'-N)α4 で定義し、３次の収差係数を、 I : 球面収差係数、 II: コマ収差係数、 III:非点収差係数、 IV: 球欠像面湾曲係数、 V:歪曲収差係数、とすると、各収差係数の４次の非球面係数（α４）の影
響は、 ΔI=h⁴Φ ΔII=h³kΦ ΔIII=h²k²Φ ΔIV=h²k²Φ ΔV=hk³Φ （但し、ｈ：近軸軸上光線を光学系の第１面に高さh1＝
1.0で入射させた場合にレンズ各面を通過する高さ、
ｋ：瞳の中心を通る近軸軸外光線の高さＮ’：非球面の
後側の屈折率、Ｎ：非球面の前側の屈折率）で与えられ
る。

【００１９】次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、
球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色
収差図中の実線、点線及び一点鎖線は、それぞれｄ線、
ｇ線、Ｃ線の収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディ
オナルである。また、表中のＦ_NOはＦナンバー、ｆは全
系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆB はバックフォー
カス、Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、
Ｎ_dはｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。

【００２０】［実施例１］図１は、実施例１のレンズ構
成図を示し、図２、図３及び図４はそれぞれ、図１で示
したレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長
焦点距離端での諸収差を示す。表１はその数値データで
ある。面No. １〜９は正の第１レンズ群１１、面No. １
０〜１３は負の第２レンズ群１２であり、第１レンズ群
１１は、物体側から順に、正の第１レンズ（面No. １〜
２）、負の第２レンズ（面No. ３〜４）、正の第３レン
ズ（面No.５〜６）、正の第４レンズ（面No. ７〜８）
と負の第５レンズ（面No. ８〜９）の接合レンズから構
成されている。第１レンズと第２レンズは、負の第１ａ
レンズ群を構成し、第３、４、５レンズは、正の第１ｂ
レンズ群を構成する。また、第２レンズ群１２は、正の
第６レンズ（面No. １０〜１１）と負の第７レンズ（面
No. １２〜１３）から構成されている。

【００２１】

【表１】 F_NO=1:4.9-6.1-11.5 f=39.00-60.00-116.00（ズーム比;2.97 ） W=28.5-19.4-10.5 fB=9.46-25.84-69.51 面 No. R D Nd ν 1 27.220 2.30 1.48498 65.5 2 -557.678 1.06 - - 3 -15.715 1.50 1.84700 35.1 4 -38.270 3.77 - - 5 594.793 2.62 1.48000 67.2 6 -15.449 0.10 - - 7 193.244 3.26 1.51968 52.0 8 -10.385 1.10 1.80400 46.6 9 -19.977 1.00 - - 絞り ∞ 11.40-6.44-2.00 - - 10* -101.408 2.53 1.58547 29.9 11 -37.555 4.85 - - 12 -10.106 1.40 1.74566 51.4 13 -59.033 - - - ＊は回転対称非球面。非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）：面Ｎｏ．ＫＡ４Ａ６Ａ８ 10 0.00 0.7247×10^-4 0.3573×10^-6 0.3002×10^-8

【００２２】［実施例２］図５は、実施例２のレンズ構
成図を示し、図６、図７及び図８はそれぞれ、図５で示
したレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長
焦点距離端での諸収差を示す。表２はその数値データで
ある。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。

【００２３】

【表２】 F_NO=1:4.9-6.1-11.5 f=39.00-60.00-116.00（ズーム比;2.97 ） W=28.5-19.5-10.5 fB=9.34-25.81-69.76 面 No. R D Nd ν 1 23.610 2.30 1.48000 68.1 2 -187.763 0.90 - - 3 -16.948 1.50 1.84700 38.7 4 -71.756 3.50 - - 5 -234.020 2.49 1.48000 67.2 6 -15.444 0.45 - - 7 83.516
3.23 1.51481 53.4 8 -10.724 1.10 1.80400 46.6 9 -19.638 1.00 - - 絞り ∞ 11.63-6.55-2.00 - - 10* -99.168 2.53 1.58547 29.9 11 -36.994 4.85 - - 12 -10.106 1.40 1.74416 51.5 13 -56.878 - - - ＊は回転対称非球面。非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）：面Ｎｏ．ＫＡ４Ａ６Ａ８ 10 0.00 0.7331×10^-4 0.2608×10^-6 0.3627×10^-8

【００２４】［実施例３］図９は、実施例３のレンズ構
成図を示し、図１０、図１１及び図１２はそれぞれ、図
９で示したレンズ構成の短焦点距離端、中間焦点距離、
及び長焦点距離端での諸収差を示す。表３はその数値デ
ータである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様で
ある。

【００２５】

【表３】 F_NO=1:4.9-6.1-11.5 f=39.00-60.00-116.00（ズーム比;2.97 ） W=28.4-19.5-10.5 fB=9.61-26.04-69.85 面 No. R D Nd ν 1 29.191 2.30 1.48000 68.2 2 -225.022 0.93 - - 3 -16.353 1.50 1.84700 38.4 4 -49.410 4.20 - - 5 215.568 2.57 1.48085 74.2 6 -16.409 0.10 - - 7 106.153 3.21 1.51735 52.6 8 -10.847 1.10 1.80400 46.6 9 -20.404 1.00 - - 絞り ∞ 11.57-6.59-2.14 - - 10* -129.441 2.53 1.58547 29.9 11 -40.551 5.17 - - 12 -10.208 1.40 1.75042 51.1 13 -61.813 - - - ＊は回転対称非球面。非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）: 面Ｎｏ．ＫＡ４Ａ６Ａ８ 10 0.00 0.6795×10^-4 -0.2823×10^-6 0.3104×10^-8

【００２６】各実施例の各条件式に対する値を表４に示
す。

【表４】各実施例は、各条件式を満足しており、諸収差も比較的
よく補正されている

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、テレフォトタイプの２
群ズームレンズ系であって、ズーム域の中間焦点距離域
で発生する像面湾曲を押さえながら、高変倍比化、小型
化を実現したズームレンズ系を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるズームレンズ系の実施例１のレン
ズ構成図である。

【図２】図１のレンズ構成の短焦点距離端での諸収差図
である。

【図３】図１のレンズ構成の中間焦点距離での諸収差図
である。

【図４】図１のレンズ構成の長焦点距離端での諸収差図
である。

【図５】本発明によるズームレンズ系の実施例２のレン
ズ構成図である。

【図６】図５のレンズ構成の短焦点距離端での諸収差図
である。

【図７】図５のレンズ構成の中間焦点距離での諸収差図
である。

【図８】図５のレンズ構成の長焦点距離端での諸収差図
である。

【図９】本発明によるズームレンズ系の実施例３のレン
ズ構成図である。

【図１０】図９のレンズ構成の短焦点距離端での諸収差
図である。

【図１１】図９のレンズ構成の中間焦点距離での諸収差
図である。

【図１２】図９のレンズ構成の長焦点距離端での諸収差
図である。

【図１３】本発明によるズームレンズ系の簡易移動図で
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】物体側から順に、正の第１レンズ群と、
負の第２レンズ群とからなり、第１、第２レンズ群の間
隔を変化させてズーミングするズームレンズ系におい
て、正の第１レンズ群が、物体側から順に、負の第１ａレン
ズ群と、正の第１ｂレンズ群とから構成されているこ
と、負の第１ａレンズ群が、物体側から順に、正レンズと負
レンズから構成されていること、正の第１ｂレンズ群が、正レンズと負レンズの接合レン
ズを一組含んで正レンズ２枚と負レンズ１枚で構成され
ていること、及び次の条件式（１）、（２）、（３）を満足すること、を
特徴とするズームレンズ系。（１）０．４＜ｆ_W／｜ｆ_1a｜＜０．７（２）０．０９０≦ｄ_a-b／ｆ_W＜０．１４（３）５．３５３≦ｆ_T／ｆ_1b＜６但し、ｆ_W；短焦点距離端における全系の焦点距離、ｆ_1a；第１ａレンズ群の焦点距離（ｆ_1a＜０）、ｄ_a-b；第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群との間隔、ｆ_T；長焦点距離端における全系の焦点距離、ｆ _1b ；第１ｂレンズ群の焦点距離。
【請求項２】請求項１記載のズームレンズ系におい
て、次の条件式（４）を満足するズームレンズ系。（４）０．７０＜ＴＬ（Ｌ）／ｆ_T＜０．８６但し、ＴＬ（Ｌ）；長焦点距離端における第１レンズ群の最も
物体側の面から像面までの距離。
【請求項３】請求項１または２記載のズームレンズ系
において、負の第２レンズ群は、次の条件式（５）を満
足する非球面を有するレンズを含んでいるズームレンズ
系。（５）０．２＜△Ｖ_ASP＜０．４但し、 △Ｖ_ASP；短焦点距離端の焦点距離を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。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項記載の
ズームレンズ系において、正の第１レンズ群と負の第２
レンズ群の間に絞りが配置されており、この絞りは、短
焦点距離端における機械的開放絞り径が長焦点距離端の
機械的開放絞り径より小さくなるように制御されるズー
ムレンズ系。