JPH04181910A - コンパクトな高変倍ズームレンズ - 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］ 本発明は多群移動のズームレンズに関し、ズーム比が６
倍程度で、−眼レフレックスカメラ、ビデオカメラ、電
子スチルカメラに適したコンパクトなズームレンズに関
するものである。

［従来の技術］ 広角端の焦点距離が画面対角線よりも短くかつズーム比
が３倍以上のズームレンズでは正屈折力の第１レンズ群
、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群そ
して正屈折力の第４レンズ群からなる４群ズームレンズ
が良く知られいる。

このようなズームレンズは特公昭６１−５５０９３号公
報、特開昭５８−１２７９０８号公報等で提案されてい
る。

〔発明が解決しようとしている課題］ しかしながらこれらの公報が開示するズームレンズは比
較的高変倍であるもののレンズ全長、前玉径、ズーミン
グのための各レンズ群の移動量が大きく、そしてこれら
を小さく抑λて、高性能を得ているとはいえなかった。

本発明の目的はズーム比６倍程度と高ズーム倍率であり
ながら、コンパクトで且つ高性能なズームレンズを提供
することにある。

［課題を解決するための手段〕 前記した目的を達成するための構成は、物体側より順に
正屈折力の第ルンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈
折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群で構成さ
れ短焦点側から長焦点側へのズーミングに際し前記第１
レンズ群と前記第４レンズが物体側へ移動し前記第２レ
ンズ群が前記第１レンズ群との空気間隔が単調増加、前
記第３レンズ群が前記第２レンズ群との空気間隔が単調
減少するように移動し、広角端から望遠端へのズーミン
グに際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の移
動量を各々、Ａ＋、Ａｚとしたとき ［１，＋１　　＜　　Ａ２／（Ａ２−Ａ１）＜　　０．
２６　　　（１）なる条件式を満足することにある。

（実施例） 以下図面を参照にして本発明の詳細な説明する。

■は正の屈折力を有する第一レンズ群、■は負の屈折力
を有する第二レンズ群、■は正の屈折力を有する第三レ
ンズ群、ＩＶは正の屈折力を有する第四レンズ群である
。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印
に示すとうりに各レンズ群を光軸に沿って移動させてい
る。そして高変倍比を得ながらもレンズ系の小型化を図
るために条件式（１）を満足させている。

条件式（１）は、短焦点側と長佳声、側の相方でレンズ
全長をコンパクトに抑えつつ、第１レンズ群のレンズ径
を小さく抑える為のものである　すなわち条件式（１）
の下限を越えで、第１レンズ群の移動量が太き（、第２
レンズ群の移動量が小さくなると、短焦点側のレンズ全
長の短縮に有利となる。更に、その結果筒ルンズ群と後
方レンズ群（第３レンズ群）に配置された絞りとの距離
が短くなり第１レンズ群のレンズ径を小さくすることに
も有利となる。しかしながら、長焦点、側でのテレフォ
トタイプが弱まる為に、長焦点側のレンズ全長が大型化
するので望ましくない。条件式（１）の上限を越えて第
１レンズ群の移動量が小さく第２レンズ群の移動量が大
きくなると、長焦点側で強いテレフォトタイプとなり長
焦点側のレンズ全長の短縮に有利となるが短焦点側のレ
ンズ全長が大型化するばかりか第１レンズ群と後方レン
ズ群（第３レンズ群）に配置された絞りの距離が長くな
る為、第１レンズ群のレンズ径が大きくなって良くない
。

又、更に望ましくは、第１レンズ群の焦点距離を以下の
様に設定するのが良い。すなわちｆＴを長焦点側の全系
の焦点距離、ｆｌを第１レンズ群の焦点距離としたとき
、 ０．２５＜　ｆ　＋　／　ｆ、　＜０．３９（２）なる
条件式である。

条件式（２）の下限を越えて第１レンズ群の正屈折力が
強くなると、レンズ全長、前玉径、ズームストロークの
声、で有利となるが、特に長焦点、側で球面収差が大き
な負の値をとり、他のレンズ群で補正出来なくなる。そ
して第１レンズ群をフォーカシングレンズ群としたとき
特に長焦点側で、その負方向の変位が著しくなるので良
くない。条件式（２）の上限を越えて第１レンズ群の正
屈折力が弱くなると、球面収差のズーミング変動と、フ
ォーカス変動については有利となるが、レンズ系全体が
大型化するので良くない。

ところで従来より、本発明のようなズームレンズにおい
てレンズ全長、ズーミングの為のレンズ移動量、前玉径
を小さくする為に各レンズ群の屈折力を強くする手法が
一般に採用されている。しかしながら、このよう屈折力
を強めていくと、各レンズ群単独でに収差補正すること
が困難となり特にズーミングで大きな収差変動が発生す
ることになる。例えば、他のレンズ群に比べて比較的大
きなズーストロークをもつ第ルンズ群ではズーミングに
おいて、球面収差の負方向の変位が大きく、又他のレン
ズ群に比べて屈折力が強い、主バリエータとなる第２レ
ンズ群においては、ズーミングにおいて球面収差のみな
らず非点収差の正方向の変位も大きくなってくる。　そ
して第２レンズ群に次いで２番目に変倍分担の大きい第
３レンズ群においてはズーミングにおいて特にコマ収差
が負方向に変位（内向性のコマ収差）する傾向にある。

従って、本発明のように高変倍でありながら、全長の短
縮をはかろうとしするズームレンズにおいては各レンズ
群で発生する収差を極力抑えつつ特にレンズ群相互で収
差を打つ消すことが重要となってくる。すなわち、本発
明のような４群ズームレンズでは球面収差のレンズ群相
互のキャンセル関係を例にとると、第ルンズ群から第３
レンズ群までの残存球面収差の変動は、レンズ群相互で
十分にキャンセルし切れずに大きく負方向に変位するこ
とになるが本発明においては第４レンズ群を物体側へ移
動させながら、また第４レンズ群を後述のように構成し
て残存球面収差の変動を除去している。

ここで、本発明の作用を更に詳しく説明する。

先に説明したように、第ルンズ群から第３レンズ群まで
の残存球面収差の絶対値は負であり短焦点側から、長焦
点側へのズーミングに際して更に負方向へ変位している
。又、コマ収差もその絶対（直は負（内向性コマ）であ
り、同じく負方向へ変位する。そして非点収差もその絶
対値が負であり逆に正方向へ変位している。

従って第４レンズ群で発生される収差の条件として、球
面収差はその絶対値が正で短焦点側から長焦点側へのズ
ーミングに際して、正方向へ変位し、コマ収差もその絶
対値が正で同じ（正方向へ変位し非点収差もその絶対値
が正で、逆に負方向へ変位することが必要である。しか
しながら、第４レンズ群が本質的に持つ正屈折力の作用
により特に、球面収差は、その絶対値が負となり、レン
ズ系全体として負の量を助長する傾向にある。そこで本
発明では第４レンズ群を物体側より順に、像面側に強い
凸面（Ａ面）を向けた第１正レンズ物体側へ凹面（Ｂ面
）を向けたメニスカス正レンズと物体側へ強い凹面を向
けた負レンズとを貼り合せた全体として負屈折力を有し
た接合レンズ（接合面を０面とする）より構成し、Ａ面
で発生する負の球面収差を０面で発生する正の球面収差
でキャンセルするようにし、更に、Ｂ面において発生す
る球面収差でレンズ系全体の球面収差を補正している。

ズーミングにおける球面収差変動の除去は、第４レンズ
群を短焦点側から長焦点側へのズーミングに際して物体
側へ移動させたときにも、軸上光束の入射高の増加に対
してＡ面で発生する負の球面収差と０面で発生する正の
球面収差を常にキャンセルするような設定とすればＢ面
に入射する軸上光束の入射高の増加に伴って発生する正
の球面収差を正方向に変位させることができる。又、コ
マ収差に関しては０面とＡ面の相方で正のコマ収差を発
生させレンズ系全体のコマ収差を補正するとともにズー
ミングにおけるコマ収差変動の除去は、第４レンズ群の
物体側への移動に伴って、０面とＡ面に入射する軸外光
束の入射高が減少するため０面とＡ面の相方で、正のコ
マ収差を正方向に変位させることができる。更に非点収
差に関しては、主に０面において比較的大きな正の非点
収差が発生するため０面の曲率半径をコントロールする
ことによりレンズ系全体の非点収差を補正するとともに
ズーミングにおける非点数差変動の除去は第４レンズ群
の物体側への移動に伴って、０面に入射する軸外光束の
入射高が減少するため負方向に変位させることができる
。望ましくはＢ面は光軸から遠ざかるにつれて曲率が強
まる形状の非球面が良く、ズーミングによるＢ面に入射
する軸上光束の入射高の増加に比例して球面収差の正方
向の変位を助長するとともに、コマ収差、非点収差、像
面湾曲をバランス良く補正するのに効果がある。

又、望ましくはＡ面の屈折力と０面の屈折力の比を以下
のようにするのが良い。すなわち、Ａ面の屈折力をφ、
、Ｃ面屈折面金折力とじたとき０５　〈１φｃ１／　φ
、＜１．５（φ、＜　　０）−（３）とすることである
。

（３）式の下限を越えて、Ａ面の屈折力が強くなるとＡ
面で発生する負の球面収差の発生量が増加し、０面ばか
りかＢ面を加えてもキャンセルできなくなりレンズ系全
体の球面収差を変動も含め、負の方向へ悪化させる。そ
して特に短焦点側での非点収差が負方向に悪化するので
良くない。

（３）式の上限を越えて０面の負の屈折力の絶対値が大
きくなると、第４レンズ群全体として正の球面収差の発
生が多くなり、短焦点側の補正はやや有利となるが長焦
点側で補正過剰となり大きく正方向に変位する。又、非
点収差も同様に補正過剰となるので良くない。更に、（
３）式の上限を越えても下限を越えても、正のコマ収差
の発生が多くなり、特に、長焦点側で強い内向性のコマ
収差が発生するので良くない。

本発明の実施例１及び２は、以下の様な構成となってい
る。物体側より順に第１レンズ群は像面側へ凹面を向け
たメニスカス門りンズと両凸レンズの貼り合わせからな
る全体として正屈折力を有する接合レンズと、物体側へ
強い凸面を向けたメニスカス正レンズより構成し、第２
レンズは像面側へ強い凹面を向けたメニスカス負レンズ
と両凹レンズと両凸レンズと物体側のレンズ面の曲率が
強い両凹レンズより構成し、第３レンズ群は両凸レンズ
、両凸レンズと物体側のレンズ面の曲率が強い両凹レン
ズの貼り合わせからなる全体として正屈折力を有する接
合レンズより構成し、第４レンズ群は像面側のレンズ面
の曲率が強い両凸レンズ、像面側へ強い凸面を向けたメ
ニスカス正レンズと物体側へ強い凹面を向けたメニスカ
ス負レンズの貼り合わせからなる全体として負屈折力を
有する接合レンズより構成し、短焦点から長焦声、側の
ズーミングに際し、第１レンズ群と第４レンズ群とを一
体で物体側へ移動し第２レンズ群を曲線的に一端、物体
側へ移動させその後像面側へ移動させるようにし、又、
常に第１レンズ群との空気間隔は単調増加となる様にし
ている。このように第２レンズ群を曲線的に移動させて
いるのは、中間焦点距離での性能向上を図るためであり
、特に球面収差を良好に保つために、物体側へふくらむ
曲線移動としている。

又第３レンズ群も曲線的に移動させているがこの移動は
像面湾曲補正するためである。すなわち第３レンズ群を
実施例１では、物体側へ曲線的に移動させ実施例２では
曲線的に一端物体側へ移動させその後像面側へ移動させ
るようにし、更に物体側へ移動させて像面湾曲を補正し
ている。

本実施例ではフォーカシングは第１レンズ群を物体側へ
移動させることでフォーカシングを行っているが第３レ
ンズ群を像面側へ移動させてもよく、又、第４レンズ群
を物体側へ移動させてもよい。

次に本発明に関する実施例を示す、数値実施例において
Ｒ８は物対側より順に第１番目のレンズ面の曲率半径、
Ｄｌは物対側より順に第１番目のレンズ厚及び空気間隔
、Ｎ、とν１は各々物対側より順に第１番目のレンズの
ガラスの屈折率とアツベ数である。なお、本実施例にお
ける非球面形状は次式により与えられる。

Ｘ＝ｒ（１−ｆｌ−ｈ２／ｒ’ｌ　０　’）＋Ａｈ”＋
Ｂｈ’＋（：ｈ’＋Ｄｈ’但し、Ｘは光軸からの高さｈ
における光軸方向の変位量、ｒは基準となる球面の曲率
半径Ａ、　Ｂ芙講へ＼′？に −５，１＋ｌｅｔ；６Ｄ４［１１ｅ、ｍ４ｅＦ３−６．
８９４５８Ｄ−８６−２，ｌ２ｆ１３ＱＤ（１１１１３
，８４１９ＥＥ−１ｆｌｌ歌電＼墓′）〜・Ｘと Ｊｌ−，３−１ｃｔ’＋　　　　−＝　Ｋ、７〜’＋、
ｌｆ：訃縞こ心′（シ最 ［発明の効果］ 以上、説明したように本発明によれば、高変倍またコン
パクトでありながら光学性能の良好なズームレンズを提
供することが出来る。

状態における諸収差図を示す。なお図面において（Ａ）
、（Ｂ）は、それぞれ広角端、望遠端の収差を示す。ま
たＳはサジタル像面を、Ｍはメリディオナル像面を、ｄ
はｄ線、ｇはｇ線、ＳＣは正弦条件示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に正屈折力の第１レンズ群、負屈折
   力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力
   の第４レンズ群で構成され短焦点側から長焦点側へのズ
   ーミングに際し前記第１レンズ群と前記第４レンズが物
   体側へ移動し前記第２レンズ群が前記第１レンズ群との
   空気間隔が単調増加、前記第３レンズ群が前記第２レン
   ズ群との空気間隔が単調減少するように移動し、広角端
   から望遠端へのズーミングに際して前記第１レンズ群と
   前記第２レンズ群の移動量を各々Ａ＿１、Ａ＿２とした
   とき ０．１１＜Ａ＿２／（Ａ＿２−Ａ＿１）＜０．２６なる
   条件式を満足することを特徴とするコンパクトな高変倍
   ズームレンズ。 （２）ｆ＿Ｔを長焦点側の全系の焦点距離、ｆ＿１を前
   記第１レンズ群の焦点距離としたとき、 ０．２５＜ｆ＿１／ｆ＿Ｔ＜０．３９ なる条件式を満足することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のコンパクトな高変倍ズームレンズ。