JPH03168609A - コンパクトなズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産星±色剋且允立 本発明はズームレンズに関するものであり、．更に詳し
くはズームレンズ内蔵型レンズシャッターカメラ等に用
いられるズームレンズに関するものである。

退』四ｌえ班 ズームレンズ内蔵型レンズシャッターカメラのコンパク
ト化，低コスト化を達威するために、撮影レンズのコン
パクト化．低コスト化が要望されている．ズー〔ングの
ための移動量も含め、レンズ系をコンパクト化するため
には、各群の屈折力を強くする必要があるが、性能を維
持しつつ屈折力を強くするというのは、レンズ枚数を増
加させる方向であると言える．一方、低コスト化のため
には、レンズ枚数を削減するのが効果的である。

このように、レンズ系のコンパクト化と低コスト化には
、相反する要素が多分に含まれている．また、レンズ枚
数を減らすと同時にレンズ全長を短かくしようとすると
、前記コンパクト化及び低コスト化は実現できても、レ
ンズ系の諸収差は劣化してしまう。例えば、特開昭６３
−２５６１３号公報．同６３−３２５１３号公報，同６
２−２３５９１６号公報，同５８−１３７８１３号公報
，同５８−１ｗ４９１６号公報．同５Ｂ−２１５６２０
号公報，同６０−２６３１１３号公報，同６１−６７０
１６号公報，同６１−６９０１７号公報，同６２−７８
５２２号公報．同６３−４３１１５号公報，同６３−１
５３５１１号公報．同６３−１５７１２０号公報等にお
いて、３ｔ２分又は４Ｆ２分ズームレンズが提案されて
いるが、これらはいずれも構或が複雑であり、コンパク
ト化には不向きである。

もし、これらのものについて単にレンズの構戒枚数を減
らしてコンパクト化を実現させようとすれば、レンズ系
の諸収差の良好な補正を実現することはできない． ■　＜”しよ゛と　る量 斯る状況に鑑み、本発明の目的は、ズーミングの際の収
差変動が少なく、コンパクトで低コストを達戒可能なズ
ームレンズを提供することにある。

１　　　″゛　るための 上記目的を達威するため本発明では、物体側より順に、
正の屈折力を有する前群と負の屈折力を有する後群とか
ら威り、前群と後群との間の空気間隔を変化させること
によって全系の焦点距離を変化させるズームレンズにお
いて、広角側から望遠側への変倍に際しては前記前群と
後群との間の空気間隔が減少するように前群及び後群は
物体側に移動し、前記前群は物体側より順に負の屈折力
を有する第１１分と正の屈折力を有する第２成分とから
成り変倍時に前記第１成分と第２威分との間の空気間隔
が微小量変化する構戒としている。

上記のように、本発明は正の前群と負の後群とから成り
、前・後群間の空気間隔を変化させることによって変倍
（ズーミング）を行う、構戒の簡単な２威分ズームレン
ズである．更に、前群を負の第１Ｉ′ｌｉ．分と正の第
２＄ｃ分とに分けて、第１，第２成分間の空気間隔を前
記ズーミングに連動させて微小量変化させる（以下、こ
の微小量変化を便宜上フローティングという）　もので
ある．即ち、本発明におけるフローティングは、本来的
な変倍機能とは別に特定の空気間隔を微小量変化させる
ことによってズーミング中の収差変動を少なくし、且つ
収差補正を行うものである．尚、従来、前群を負・正の
２成分に分け、ズーミングに連動してフローティングさ
せるズームレンズは知られていない． また、前記フローティングによってズームレンズ設計に
おける収差補正上の制限条件の数を減らすことができる
．以下、この制限条件について説明する． ズームレンズの設計を収差論的に取り扱った場合、ズー
ミングの際の３次の領域の収差係数の変化は次の（ａ）
〜（ｃ）のように表わされる。

（ａ）ペッツバール和（Ｐ）は変動しない。

（ｂ）球面収差（１）及び非点収差（ＩＩＩ）は、最も
良好に補正されたとき両端で一敗し、中間に極値を含む
Ｕ字形となる。

（ｃ）このときコマ収差（Ｉｔ）及び歪曲収差（Ｖ）に
は一方向的な変化しか与え得ない． 広角端をＳ，中間焦点距離状態をＭ．望遠端をＬとすれ
ば、上記（ａ）〜（ｃ）より、ペッツバール和（Ｐ）で
表わされる像面湾曲（ＩＶ）についてはＳ，Ｌのいずれ
か一端で補正すればよく、コマ収差（ＩＩ）及び歪曲収
差（Ｖ）については両端（Ｓ），（Ｌ）で補正すればよ
いことになる．しかし、球面収差（１）及び非点収差（
ＩＩＩ）については両端（Ｓ）．　（Ｌ）だけでなく、
Ｍにおいても補正しなければならないことになる。従っ
て、１個のズームレンズには少なくとも１１個の制限条
件が課せられることになる（山路敬三著「ズームレンズ
の光学設計に関する研究」キヤノン研究報告８２頁〜８
４頁参照）。尚、第１表にＳ，Ｍ及びＬにおいて、少な
くとも各収差で制限条件が必要とされる場合について○
印を付して示す． 第１表 本発明のように、ズームレンズにフローテイングを導入
すると非点収差（ＩＩＩ）のズーミングによる変動を小
さくすることができるので、結局、非点収差（ＩＩＩ）
についても像面湾曲（ＩＶ）と同様にＳ，Ｌのいずれか
一端においてのみ補正すればよいことになり、制限条件
の数が２個減ることになる。

ここで、フローティングを行う第１成分を負の屈折力と
し、第２成分を正の屈折力とした理由について説明する
。コンパクト化を達威するため、少ないレンズ枚数（例
えば４枚ないし５枚）でレンズを構戒する場合、最も物
体側のレンズ成分（単レンズとは限らない）は負の屈折
力であるのが望ましい．本発明が目的としている２成分
ズームレンズは、その前群が゛正の屈折力を有するため
、前群の最も物体側のレンズ威分を負とすると（第１成
分を負とすると）、残りの成分は正でなければならない
（第２成分は正）． 更に次の条件式■を満足するように構成するのが好まし
い． ０．０１＜　ｌ　Ａｔ　　Ａｔ　／　Ｂ−　　　Ｂｚ　
　ｌ　＜０．８　−−■但し、Ａ８：広角端での前記第
１成分と第２成分との間の空気間隔 Ａ１＝望遠端での前記第１１分と第２戒分との間の空気
間隔 Ｂｏ：広角端での前記前群と後群との間の空気間隔 ＢＬ：望遠端での前記前群と後群との間の空気間隔 である． 条件式■はフローティングによる前記第１，第２成分間
の空気間隔の変化量がズーξングによる前記前・後群間
の空気間隔の変化量に比べて小さいことを示している．
上記条件式■の下限を越えると、フローティングの効果
が極めて小さくなり、像面がアンダー側へ倒れる。また
、上限を越えると、フローティングによる収差補正が過
剰になり、像面がオーバー側に倒れてしまう． 更に次の条件式■■を満足するように構或するのが好ま
しい。

ＡＭ　＜Ａｔ　　　　　　　　　・・−・・−・・−・
・−・一・−・・・・・・・−・■ｌ．０＜φ＋１／φ
，，＜２．０　　　　・・−・・−・・・−・・〜・・
−■但し、φ１，：広角端での前群の屈折力φ１、：望
遠端での前群の屈折力 である． 条件式■は、前記第１．第２成分間の空気間隔が広角端
より望遠端において大きいことを示している．尚、第１
．第２成分間の空気間隔は、望遠端で最大となる必要は
なく、広角端と望遠端との間で最大となっていてもよい
．第１成分が負の屈折力を、第２成分が正の屈折力を有
している場合、条件式■が満足されないと所望のフロー
ティング効果を達戒することはできない． 一方、フローティングにより第１，第２成分間の空気間
隔は変化するため、前群の屈折力は広角端と望遠端とで
はそれぞれの場合において異なる。

そこで、条件弐〇では、前群の屈折力変化を規定してい
る．条件式■の上限を越えると、収差補正が過剰になり
、像面がオーバー側に倒れる。また下限を越えると前群
の屈折力が望遠端において、広角端における屈折力より
も小さくなってしまい、結果的に前群の移動量が大きく
なってしまう．前記前群には少なくとも１つの非球面レ
ンズを含んでいてもよい。用いる非球面レンズの非球面
形状は特に限定されないが望ましくは周辺部で負の屈折
力が強くなる非球面形状であるのが良い．更に、前記後
群には少なくとも１つの非球面レンズを含んでいてもよ
い。用いる非球面レンズの非球面形状は特に限定されな
いが、望ましくは周辺部で正の屈折力が強くなる非球面
形状であるのがよい． 本発明では、ズーごングの際にフローティングを行って
いるが、更にフォーカシングのときにもフローティング
を行ってもよい。

失１Ｌ班 以下、本発明に係るコンパクトなズームレンズの実施例
を示す． 但し、各実施例において、ｒｌ”’ｒｌ１は物体側から
数えた面の曲率半径、ｄ１〜ｄ１●は物体側から数えた
軸上面間隔を示し、Ｎ，〜ＮＳ＋　ν１〜ν５は物体側
から数えた各レンズのｄ線に対する屈折率，アッペ数を
示す。また、ｆは全系の焦点距離、Ｆ８。は開放Ｆナン
バーを示す。

なお、実施例中、曲率半径に＊印を付した面は非球面で
構威された面であることを示し、以下に示す非球面の面
形状（ｘ（ｙ））を表わす式で定義するものとする。

十ΣＡｉｙ’ ＋２２ 但し、ｙ：任意の光軸垂直方向高さ ｒ：非球面の基準曲率半径 ε：２次曲面パラメータ Ａｉ：非球面係数 である。

〈実施例ｌ〉 ｆヨ３９．３〜５８．５〜８６．６ Ｆ８。＝３．６ 〜５．４ 〜８．１ ｒ３ −１’／．（Ｊ／［ｊ Σｄ　＝４０．５３２〜３５．９０３〜３２．９６９具
１車むＬ敗 ｒｌ二ｔ＝０．９７２２３ Ａ．　＝　−０．８３４５２Ｘ　１０−’れ＝−０．４
７７７３ｘ１０−’ ｒ４：　　ｅ　＝０．９６８６３ ＾４＝０．３１１１ｗＸ１０−’ Ａ．＝０．２５９７２Ｘ１０−’ ｒ，：　ε＝０．６４９７４ Ａ．＝０．２３５１４Ｘ１０−’ ＾．＝０．１７１０２ｘ　１０−ｂ ｒｓ　　：　　ｔ　−０．１１３９７ｘｌＯＡ．　＝０
．２４６４２Ｘ　１０−’ ＾．＝−０．６９５００Ｘ１０−’ ＡＩ＝−０．２４９８８Ｘ１０−’ Ａｔ。一−０．２２９３０Ｘ１０−” ｒ９　： Ａｔ＊　　＝　　０．３６１ｗ９Ｘ１０−”ε＝０．９
９０８５ Ａ．＝０．１９０５４Ｘ１０−’ Ａ６＝０．２１ｗ７９Ｘ１０−’ Ａ．＝−０．７０３０１Ｘ１０−” ＡＩｅ　　＝０．１４６７１Ｘ１０−”＾＋　ｔ　　＝
０．　１９４８７　Ｘ　１０−　”〈実施例２〉 ｆ　＝３９．３〜５８．５〜８６．６ ＦＮＯ＝３．６〜５．４〜８．３ Σｄ　＝４０．５２６〜３６．１３３〜３３．４６８運
ｌ和刺五敗 ｒＩ　：　ε＝０ ？．＝−０．８８５８０Ｘ１０−’ Ａ．＝−０．２１９４７Ｘ１０−’ Ａａ−　　０．２１４２５Ｘ１０−’ 八．。　−０．８１０４０Ｘ　１０−”ＡＩ！　　＝　
　０．１１ｗ２４Ｘ１０−”ｒ．　　：　　ｅ　＝ｏ．
ｉｏｏｏｏｘｔｏＡ．＝０．１２２５２Ｘ１０−’ Ａ．＝０．７２１９０Ｘ　１０−＠ 八ｍ　＝　　　０．２１３８６Ｘ　１０−″ＡＩｏ　　
＝　　０．２８９８９Ｘ１０−”Ａ１■　＝−０．２６
４３７Ｘ１０−”ｒ．　　：　　ｔ　＝０．６８０８１ Ａ．＝０．３３０８８Ｘ１０−’ Ａ６＝０．１６９４２Ｘ１０−’ Ａｔ＝−０，１７８５０ＸＩＯ−キ Ａｔ。＝０．２２７１９Ｘ１０−” ＡＩ！　　＝０．３５１６９ＸＩＯ−”ｒｌ　　：　　
ｅ　＝０．１００１９Ｘ１０Ａ４＝０．２９１４３Ｘ１
０−’ Ａｂ＝　　０．７０７９０Ｘ１０−’ Ｊ，＝−０．３３８６９ｘｌＯ−” Ａ１。＝−０．２１７６３Ｘ１０−” 八＋ｔ　　＝　　　０．７７８７９ＸＩＱ−Ｉ３ｒ９　
： ？＝０．９３０７８ ＾４　＝　０．　４０７８１　Ｘ　１０−　’Ａ．＝０
．３２３５２Ｘ１０−’ Ａ．＝−０．８７０１ｗＸ１０−’ 八，。　＝０．１７３６９Ｘ　１０−”八．■　＝０．
１ｗ４８０Ｘ　１０−”〈実施例３〉 ｆ　＝３９．３〜５８．５〜８６．６ ＦＮＯ＝３．６〜５．４〜８．１ Σｄ子３５．８９０〜３１．０４０〜２７．９７８非ｌ
４む邊敗 ？，：　　ｅ　＝０．２５０００Ｘ１０ｒｈ　：　εｚ
Ｏ Ａ．＝０．４３８７８ＸＩＯ−’ Ａ．＝０．６３８５３Ｘ１０−７ 八ｍ　＝　　　０．９１２７７　Ｘ　１０−”Ａｔ。＝
　−　０．　１２９４７　Ｘ　１０−　”Ａｄｚ　　＝
０．２２８１３Ｘ１０−”ｒｓ　：　ε＝０．１０００
０Ｘ１０ 八４＝０．４３５１１ＸｌＯ−’ Ａ＆＝０．９２６４４Ｘ１０−’ ＾ｅ　＝　−　０．　１６７８７　ｘ　１０−　９Ａ１
。＝　−　０．３８７３９　ｘ　ｌｏ−　”Ａ１■　−
０．４１５８９Ｘ１０−’”ｒ＋ｏ：　　ε＝０．１０
０００ｘｌＯ＾．　＝　０．５８１４２　ｘ　１０−　
’Ａｈ−０．９３７８１ｘｌＯ−’ ＾ａ＝　　０．４６２６８Ｘ１０−” ＡＩ６　　糞０．７８２０４Ｘ１０−”ＡＩ２＝０，１
３１５６Ｘ１０−” 〈実施例４〉 ｆ　＝３９．３〜５８．５〜８６．６ 典圭生径　　艶上貞皿隅 Ｆ吋。＝３．６〜５．４〜８．１ 凰五皇　　７ｔ５１ Σｄ　＝３５．７３１〜３１．００５〜２７．６６８非
１４０Ｅ敗 ｒ１：　　ε＝０．２５０００Ｘ１０ ｒｈ　：　ε＝Ｏ Ａ．＝Ｑ．４３９０８Ｘ１．０−’ Ａ．＝０．６３９７０Ｘ１０−７ Ａ．−−０．８３０３３Ｘ１０−’ Ａｌ＠　　＝　　０．１２８０６Ｘ１０−”ａ，．　−
０．２２８２６Ｘ１０−口 ｒｓ　　：　　ｔ　＝０．１００００Ｘ１０八４　＝０
．４２８７９ｘ　１０−’ Ａ．＝０．１１４４３Ｘ１０−’ Ａａ＝　　０．２６０７２Ｘ１０−” ＾１。−　−　０．４００３４　Ｘ　１０−　”Ａ＋ｚ
　　＝０．４０３１９Ｘ１０−”ｒ＋６：　　ｔ　＝ｏ
．ｔｏｏｏｏｘｔｏ八．＝０．５２７６３ｘｌＯ−’ ＾ｈ　＝　０．　９７５３８　ｘ　１０−　’Ａ．＝−
０．４６０５７Ｘ１０−” 八．。　＝０．７８２０５Ｘ　１０−”八＋　ｚ　　＝
０．１３１５８Ｘ　１０−　’”第１図〜第４図は、前
記実施例１〜４に対応するレンズ構戒図であり、図中、
（Ａ）は絞りを示す．尚、第１図〜第４図中、矢印は前
記前群を構戒する第１成分及び第２成分並びに後群の広
角端（Ｓ）から望遠端（Ｌ）にかけての移動を模式的に
示している． 実施例ｌ及び実施例２は、いずれも物体側より順に、像
側に凸の正メニスカスレンズより戒る第１レンズ，両凹
の負の第２レンズ．両凸の正の第３レンズ及び絞り（Ａ
）から或る前群と、第４レンズから或る後群とから構威
されている．前記第４レンズは、物体側に凹の負メニス
カスレンズで構威されている。第１レンズ及び第２レン
ズは前記第１成分を構威し、第３レンズ及び絞り（八）
は前記第２戊分を構威している．尚、正の第１レンズの
物体側の面，負の第２レンズの像側の面，正の第３レン
ズの像側の面並びに負の第４レンズの物体側の面及び像
例の面は非球面である．実施例３及び実施例４は、いず
れも物体側より順に、物体側に凸の正メニスカスレンズ
より或る第１レンズ，物体側に凹の負メニスカスレンズ
より威る第２レンズ．両凸の正の第３レンズ及び絞り（
Ａ）から成る前群と、第４レンズ及び第５レンズから或
る後群とから構威されている．前記第４レンズは、ノン
パワーに近い正のレンズで構戒され、また第５レンズは
物体側に凹の負メニスカスレンズで構成されている．第
１レンズ及び第２レンズは前記第１威分を構威し、第３
レンズ及び絞り（Ａ）は前記第２威分を構威している．
尚、正の第１レンズの物体側の面．正の第３レンズの像
側の面，正の第４レンズの物体側の面及び負の第５レン
ズの物体側の面は非球面である． 実施例ｌ〜４中、前群の空気間隔（ｄ４）が微小量変化
しているのは、フローティングによるものであり、空気
間隔（ｄ，）を変化させることによってズーミングを行
う際に発生する収差の変動、特に球面収差と像面湾曲を
良好に補正している．第５図〜第８図は前記実施例１〜
４に対応する収差図で、それぞれ（Ｓ）は広角端焦点距
離．（Ｍ）は中間焦点距離，（Ｌ）は望遠端焦点距離で
の収差を示している。また、実線（ｄ）はｄ線に対する
収差を表わし、点線（ＳＣ）は正弦条件を表わす．更に
点線（ＣＭ）と実線（ＤＳ）はメリディオナル面とサジ
タル面での非点収差をそれぞれ表わしている．第２表は
実施例１〜４における条件式の，■中のＩＡ−　　Ａｃ
／Ｂ−　　ＢＬ　ｌ，φ，，／φ．の値をそれぞれ示し
ている。

第２表 上記のように、実施例１及び実施例２においては、前群
中に３面，後群中に２面非球面を採用し且つフローティ
ングを行うことによりレンズ枚数を大幅に減らすことが
でき、コンパクトで高性能なズームレンズを実現してい
る．また、実施例３及び実施例４においては、前群中に
２面．後群中に２面非球面を採用し且つフローティング
を行うことによりレンズ枚数を大幅に減らすことができ
、コンパクトで高性能なズームレンズを実現している． また、実施例４には、フローティングによる空気間隔（
ｄ４）が望遠端焦点距離（Ｌ）よりも中間焦点距ｔａｉ
ｌ　（Ｍ）の方で大きくなるものを示した．尚、上記実
施例ｌ〜４では前群についてのみフローティングを行う
ものを示したが、更に後群についてもフローティングを
行うようにしてもよい。

発１生並来 以上説明したように、本発明によれば少ない枚数のレン
ズで諸収差が良好に補正されるので、ズー旦ングの際の
収差変動が少なく、コンパクトでコストが低いズームレ
ンズを実現することができる。また、本発明に係るズー
ムレンズを、ズームレンズ内蔵型レンズシャッターカメ
ラに通用すれば、該カメラのコンパクト化，低コスト化
を達戒することができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を有する前群と負の
   屈折力を有する後群とから成り、前群と後群との間の空
   気間隔を変化させることによって全系の焦点距離を変化
   させるズームレンズにおいて、広角側から望遠側への変
   倍に際しては前記前群と後群との間の空気間隔が減少す
   るように前群及び後群は物体側に移動し、前記前群は物
   体側より順に負の屈折力を有する第１成分と正の屈折力
   を有する第２成分とから成り変倍時に前記第１成分と第
   ２成分との間の空気間隔が微小量変化することを特徴と
   するズームレンズ。 （２）更に次の条件式を満足することを特徴とする第１
   請求項に記載のズームレンズ； ０．０１＜｜Ａ＿ｗ−Ａ＿ｔ／Ｂ＿ｗ−Ｂ＿ｔ｜＜０．
   ８但し、Ａ＿ｗ：広角端での前記第１成分と第２成分と
   の間の空気間隔 Ａ＿ｔ：望遠端での前記第１成分と第２成 分との間の空気間隔 Ｂ＿ｗ：広角端での前記前群と後群との間 の空気間隔 Ｂ＿ｔ：望遠端での前記前群と後群との間 の空気間隔 である。 （３）更に次の条件式を満足することを特徴とする第２
   請求項に記載のズームレンズ； Ａ＿ｗ＜Ａ＿ｔ １．０＜φ＿１＿ｔ／φ＿１＿ｗ＜２．０ 世し、φ＿１＿ｔ：広角端での前群の屈折力φ＿１＿ｗ
   ：望遠端での前群の屈折力 である。 （４）前記前群に少なくとも１つの非球面レンズを含む
   ことを特徴とする第３請求項に記載のズームレンズ。 （５）前記後群に少なくとも１つの非球面レンズを含む
   ことを特徴とする第４請求項に記載のズームレンズ。