JPH03212608A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、小型のズームレンズ、特にバックフォーカス
の制限が少ない、レンズシャッター式のコンパクトカメ
ラなどに適したズームレンズに関する。

（従来技術） 従来、物体側から順に、負の焦点距離を持つ第１レンズ
群、正の焦点距離を持つ第２レンズ群および負の焦点距
離を持つ第３レンズ群からなる３群ズームレンズとして
は、特開昭５８−７５１０８号公報や、特公昭５８−５
０３２７号公報などの広角系のズームレンズが知られて
いるが、これらは−眼レフ用の撮影レンズとしての利用
を目的としたもので、バックフォーカスが長く、そのた
め、最も短くなる広角端でもレンズ先端から撮像面まで
の距離が長くなりすぎ、携帯時のコンパクト性が望まれ
るレンズシャッター式のコンパクトカメラ用の撮影レン
ズに採用しにくい。

これに対して広角端のバックフォーカスを短くして、レ
ンズシャッター式コンパクトカメラに適するものとして
は、特開昭６３−２７１２１４号公報や特開昭６４−７
２１１４号公報などが知られている。

（この発明が解決しようとしている問題点）上記、特開
昭６３−２７１２１４号公報や特開昭６４−７２１１４
号公報で提案されているズームレンズでは、高変倍であ
りながらレンズ全長を小さくしてレンズシャッター式コ
ンパクトカメラに適したものとなっているが、画面周辺
での像面湾曲が非常に大きな値となっており、変倍によ
る変化も大きい。このため、無限遠の描写および平面的
な物体の撮影における周辺の画質が低下し、また、有限
距離の立体的な被写体についても異和感のある描写とな
る。

この発明は、上記の欠点を持たない、小型で高変倍で性
能良好なズームレンズを提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のズームレンズは、上記の目的を達成するために
、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈
折力の第２レンズ群および負の屈折力の第３レンズ群か
らなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レン
ズ群と第２レンズ群の間隔及び第２レンズ群と第３レン
ズ群の間隔を単調に減少させる３群ズームレンズにおい
て、上記第２レンズの少なくとも１つの面に非球面を用
い、かつこの非球面レンズの屈折率を１．７以下とする
ことを特徴とする。

また、上記第３レンズ群中の少なくとも１つの面に非球
面を用い、かつ、この非球面レンズの屈折率を１．７以
下とすることを特徴とする。

更に具体的には、上記第２レンズ群の非球面の形状をレ
ンズ周辺に向う光線が発散するようにし、上記第３レン
ズ群の非球面の形状をレンズの周辺に向う程光線が集光
されるあるいは発散しなくなるようにしたことを特徴と
する。

（作用） 本発明のズームレンズは、負の焦点距離の第１レンズ群
と正の焦点距離の第２レンズ群と負の焦点距離の第３レ
ンズ群という、隣合う群の焦点距離を異符号にしたこと
によって、群間隔の変化に対する全系の焦点距離の変化
が大きく、高変倍ズームレンズを実現するために、簡単
でしかも効果的な構成となっている。しかも広角端から
望遠端への変倍に際し、各群間隔を単調に減少するよう
にしたことによって、絞りを第２レンズ群に配置すると
、絞り前後の屈折力の配置が全変倍域で対称に近くなる
。このため、収差、特に軸外の収差の補正が容易になり
、広角化しやすい。

しかしこのような構成にすると、負の焦点距離の群が正
の焦点距離の群より多くなり、ペッツバール和が負の大
きな値となりやすい。そのため、正のレンズ群の屈折力
を大きくする必要があり、球面収差が補正不足となりや
すい。

この球面収差を補正するのに非球面を第１レンズ群中に
設けると、変倍による画角変化のために、広角端と望遠
端では軸外光が第１レンズ群を通る光軸からの高さが大
福に変化し、非球面の効果に違いが発生する。そのため
像高の大きな所では変倍による像面の変化が大きくなっ
てしまう。これは絞りを第２レンズ群の後方に配置する
と著しくなる。絞りを第２レンズ群前方に配置すると今
度は、第１レンズ群より第３レンズ群で変倍による軸外
光の通り方の違いが大きくなり、第１レンズ群の非球面
による像面の変動は若干小さくなる。

しかしこの場合には第３レンズ群のレンズ径が大きくな
り、この群は３つのレンズ群中変倍で最も大きく移動す
る群なので、カメラが大型化することになる。

これに対して、第２レンズ群に非球面を設けると、軸外
光束の通る高さが変倍によっても余り変化せず、上述し
たような非球面の効果の違いによる像面の変動を小さく
して、良好に球面収差を補正できる。この場合の非球面
の形状はレンズ周辺に向うに従って、光線が発散するよ
うに、すなわち負の屈折力が大きくなるようにする。

またこのような構成のズームレンズでは、第２レンズ群
の加工精度が厳しくなりやすく、非球面に要求される面
精度も高くなる。加工精度が高くなるとコスト高になる
ため、面精度の効きが小さくなるように屈折率を１．７
以下とすることが望ましい。屈折率をこのように小さく
すると局所的な面形状に対する屈折角を小さくできるた
めに面形状の誤差の影響を小さくできるのである。

また、このように第２レンズ群に非球面を用いて球面収
差を補正すると、広角端で良好な補正状態にすると、望
遠端では補正過剰となりやすい。

そのため、更に第３レンズ群にレンズの周辺に向うに従
って光線の発散が小さくなるような、すなわち正の屈折
力が大きくなる、または負の屈折力が小さくなるような
形状の非球面を用いると、第３レンズ群では、望遠端の
方が軸上光束がより光軸から離れた所を通過するために
、広角端より非球面の効果が大きくなり、選択的に望遠
端の球面収差の補正過剰を直すことができる。また第３
レンズは第２レンズ群に比べて加工精度は厳しくないが
、上述したように非球面レンズの屈折率を１゜７以下に
する方が加工しやすく好ましい。

（実施例） 以下に本発明のズームレンズの実施例を示し、更に発明
の詳細な説明する。

第１実施例から第３実施例では、第１レンズ群を両凹の
負レンズと物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ
と正レンズから構成し、負の値のペッツバール和の絶対
値を小さくするために負レンズの屈折率を１．７５以上
にしている。第２レンズ群は正レンズとプラスチック製
の非球面レンズ、負レンズと正レンズの貼合せ正レンズ
から構成し、やはりペッツバール和の絶対値を小さくす
るために、第２レンズ群中の正レンズの屈折率の平均値
を１．６５以下としている。

非球面の係数は、主に光軸からの高さＹの４次と６次の
係数を用いて、Ｙが大きくなる程負の屈折力が大きくな
るような面を形成して球面収差を補正しており、副作用
としての変倍による像面湾曲の変化も小さい。

また非球面レンズはポリメチルメタクリレート製として
いるため、加工費、材料費とも安価にでき、コスト的に
も優れている。第３レンズ群は、プラスチック製の非球
面レンズ、正レンズと物体側に小さい曲率半径の凹面を
向けた負レンズから構成し、望遠側で大きくなる倍率色
収差を補正するために、負レンズのアツベ数を４５以上
とし、正レンズのアツベ数を３０以下としている。第３
レンズ群の非球面は望遠側での球面収差が補正過剰とな
るのを防止するために、Ｙが大きくなる程正の屈折力が
大きくなるような面を形成して、全変倍域で球面収差を
良好に補正している。

第４実施例は、第１レンズ群を両凹の負レンズと正レン
ズの２枚から構成し、第２レンズ群を物体側から２枚の
正レンズ、及び、負レンズと正レンズの貼合せ正レンズ
から構成し、物体側から２番目の正レンズに非球面を用
いている。非球面レンズの屈折率は１．６以下として面
の加工精度が厳しくならないようにしている。

第３レンズ群は、第１〜３実施例と同じ構成としている
。

本発明の実施例では、絞りを第２レンズ群の後方に配置
している。本発明のようなズームレンズでは、第１レン
ズ群と第３レンズ群の内どちらかが特に大きくなること
がないように絞りは第２レンズ群中か、第２レンズ後の
近傍に配置し、変倍中に第２レンズ群と一体で移動する
のが望ましい。

またフォーカシングは第１レンズ群、第３レンズ群のど
ちらかの移動、または全体繰り出しによって行うことが
できる。第１レンズ群を繰り出して行うと繰り出し量が
変倍によって変わらないので、機構を簡単化するには望
ましい。

なお、表中の各記号は、Ｒは各屈折面の曲率半径、Ｄは
屈折面間隔、Ｎ、はレンズ材料の屈折率、ヤ、は同じく
アツベ数、ｆはレンズ全系の焦点距離、ωは半画角、Ｆ
はＦナンバーを示す。

「＊」をつけた面は、非球面となっており、非球面の形
状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ軸をとり、
光の進行方向を正とし、Ｋ、ＡいＡ２を非球面係数とし
たとき、次式で表わしている。

第１実施例 ｆ＝２９．０６〜７８．２１ ω＝３６．６６’〜１５．４６’ Ｄ ４５．２７７　１．００ ８０．４７０　０．２０ ３１．０３１　１．００ １５．４９３　１，５０ １８．３６１　５．００ ９７．２３２　　可変 ２３．２９７　３．５０ ２１６．１７４　０．３０ ２６．４２３　１．５０ ３１．４６０　１，００ ８０．６１０　１．２０ １５．６４８　７，００ １９．７６０　　可変 ＊　　　−３４，３１４１，５０ −３８，２０６１，２６ Ｆ＝３．２５〜７．７３ １．７７２５０ １．８０６１０ １．６７２７０ １．５８９１３ １．４９２００ １．７２８２５ １．５１６３３ １．４９２００ ４９．６ ４０．９ ３２．１ ６１．２ ５７．０ ２８．５ ６４．１ ５７．０ −１１０９．６８７ −３６．２７２ −１１．７６８ ８５１．８０４ ５．００ ３．４０ １．２０ ｆ　　　　　　　　Ｄ。

２９．０６　　　１０．０８ ４８．０１　　　　　４．８９ ７８．２１　　　　　０．６０ １．７６１８２ ２６．６ １．７７２５０ ４９．６ Ｄ□３ ９．８３ ５．６゜ ３．２０ 第１０画郭球面係数 に＝　　５．８６０７３ Ａ１＝　　３．０１５３２ｘｌＯ−’ Ａ２＝　　２．２６６７４Ｘ１（Ｉ？ 第第１面 に＝　　１．８９６１４ Ａ工＝　　５．９６７５４ｘｌＯ−Ｓ Ａ２＝　　４．３６０８９ｘｌｏ−’ 第２実施例 ｆ＝２９．０６〜７８．２４ Ｆ＝３．２６〜７．７３ ω＝３６．６６’ 〜１５．４５’ −５３．００３ ５５、０９７ ２８、７５４ １５、４６８ １９、０３９ １１１、９２７ ２１、９２５ １２４、２９８ ２７、１９７ ３２、６０６ ９０、１１１ １９、３９０ −１９．１３７ −３４．５３７ −３７．８９３ −４９９．６６４ −３３．７１５ −１１．７４１ １、００ ０、２０ １、００ １、８６ ５、００ 可変 ３、５０ ０、３０ １、５０ １、００ １、５８ ６、５７ 可変 １、５０ １、００ ５、５０ ３、４０ １、２０ １、７７２５０ １、８０６１０ １、６７２７０ １、５１６３３ １、４９２００ １、８０５１８ １、５１８２３ １、４９２００ １、７２８２５ １、７４１００ ４９、６ ４０、９ ３２、１ ６４、１ ５７、０ ２５、４ ５９、０ ５７、０ ２８、５ ５２、７ ９ ２３０、６２７ ｆ　　　　　　　Ｄ６ ２９、０６　　　　１０．４３ ４８、０２　　　　　　５．１７ ７８、２４　　　　　　０．６０ １３ ９、７５ ５、５　１ ３、２０ 第１０画郭球面係数 に＝　　７．５４２１３ Ａ工＝　　３．１５５７１Ｘ１０弓 Ａ２＝　　２．１８８３６ｘｌ（Ｉ’ 第第１面 に＝　　　４．２８３１３ Ａ１＝　　６．１８１１５ｘｌＯ−’ Ａ２＝　　　４．３５０９４ｘｌＯ−７第３実施例 ｆ＝２９．１１〜７８．２３　　　Ｆ＝３．２８〜７．
５５ω＝　３６．６２°〜１５．４６’ Ｎα　　　　　Ｒ　　　　Ｄ　　　　Ｎ。

１　　　　−５１．６１３　　１．００　　１．７８５
９０　　４４．２６６．５５８ ３２．１２０ １６．３０１ １９．５９１ ７６．２３９ ２２．８１４ ８２．０５６ ３２．０３２ １６４．６７０ １５３．３１１ １３．０８０ −１７．４７６ −２６．８５９ −３１．１５２ １４１．２５９ −４９．３００ −１２．０１７ １６１．９４２ ０．５０ １．００ １．５０ ４．４０ 可変 ２．５０ １．００ １．５０ １．００ １．２０ ７．５０ 可変 １．５０ ０．８０ ５．００ ３．１９ １．２０ １．７８５９０ １．７４０００ １．７２０００ １．４９２００ １．７２８２５ １．５１６３３ １．４９２００ １．８４６６６ １．７７２５０ ４４．２ ２８．３ ５０．２ ５７．０ ２８．５ ６４．１ ５７．０ ２５．４ ４９．６ １３ ２９．１１ １１．４９ ９．１１ ４８．００ ７８．２３ ６．３３　　　　４，９２ ０．６０　　　　３．２０ 第１０画郭球面係数 Ｋ　＝−９，２２９１０Ｘ１０−２ Ａ１＝　　６．０４１０８Ｘ１０−５ Ａ２＝　　２．５６８９３Ｘ１０−７ 第１４面非球面係数 に＝−０，９２７８３２ Ａ１＝　　５．８２２８５Ｘ１０−Ｓ Ａ２＝　　４．６２６７９Ｘ１０−’ 第４実施例 ｆ　＝３６．０１〜８７．２７　　　Ｆω＝３０．９９
’〜１３．９２゜ Ｎａ　　　　　　ＲＤ １　　　−３５．３５１　１．００ ２　　　　５９．８０７　１．５１ ３　　　　３７．００６　２．５０ ４　　　２１４．８４５　　可変 ５　　　　３９．４４３　２．５０ ＝３．６７〜８．０Ｏ ｄ １．８１６００　　４６．６ １．７１７３６ ２９．５ １．６２３７４ ４７．１ −４９２．７１７ ２１．９７９ −１２４．５４７ −５９．３７８ ２１．５８９ −２０．１２６ −５７．１７５ −６３．６０５ １８２．０５２ −５８．３９４ −１１．５０８ −１９７．４４１ ０．３０ ３．００ １．００ ０．８０ ７．７８ 可変 １．５０ １．００ ４．００ ３．８０ １．２０ １．５４０７２ ４７．２ １．７２８２５　　２８．５ １．５１６３３　　６４．１ １．４９２００ ５７．０ １．７６１８２ ２６．６ １．７４１００ ５２．７ ３６．０　１ ５６．００ ８　７．２７ ５ ８．７２ ３．８６ ０．６０ １３ ９．３３ ５．８５ ３．２０ 第８画郭球面係数 に＝　　６．３３９１７ Ａ、＝　　４．１６４９９Ｘ１０−５ Ａ２＝　　　１．４０９１２ｘｌＯ−７第１２面非球面
係数 Ｋ　＝−１０，０５５５ Ａ１＝　　　３．２０９４１Ｘ１０−５Ａ２＝　　　４
．２９２８１ｘｌＯ−７（発明の効果） 本発明によれば、実施例およびその収差図に示すように
、全変倍域で球面収差を良好に補正した高変倍ズームレ
ンズを実現できる。また全変倍域で画面全域で像面湾曲
を良好に補正でき、変倍による像面湾曲の変化も小さく
できる。

このように非常に高性能なズームレンズを実現でき、小
型であるためコンパクトカメラ用のズームレンズに好適
である。

【図面の簡単な説明】

第１、第３、第５、第７はそれぞれ本発明のズームレン
ズの第１、第２．第３、第４実施例の断面図であり、第
１図には、本発明のズームレンズの変倍の方法も示す。 第２、第４、第６、第８図はそれぞれ上記第１〜４実施
例の収差図である。 各収差図において、 （Ａ） は短焦点端、 （Ｂ） は 中黒点、 （Ｃ） は長焦点端での収差図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正
   の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズ群よ
   りなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レン
   ズ群と第２レンズ群の間隔及び第２レンズ群と第３レン
   ズ群の間隔を単調に減少させる３群ズームレンズにおい
   て、上記第２レンズの少なくとも１つの面に非球面を用
   い、かつこの非球面レンズの屈折率を１．７以下とする
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. （２）上記第３レンズ群中の少なくとも１つの面に非球
   面を用いかつ、この非球面レンズの屈折率を１．７以下
   とすることを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. （３）上記第２レンズ群の非球面の形状をレンズ周辺に
   向う光線が発散するようにし、上記第３レンズ群の非球
   面の形状をレンズの周辺に向う程光線が集光されるある
   いは発散しなくなるようにしたことを特徴とする請求項
   ２のズームレンズ。