JPH0419706A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JPH0419706A
JPH0419706A JP2124434A JP12443490A JPH0419706A JP H0419706 A JPH0419706 A JP H0419706A JP 2124434 A JP2124434 A JP 2124434A JP 12443490 A JP12443490 A JP 12443490A JP H0419706 A JPH0419706 A JP H0419706A
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JP
Japan
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lens
group
zoom
zoom lens
refractive power
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JP2124434A
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English (en)
Inventor
Tsunefumi Tanaka
常文 田中
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0419706A publication Critical patent/JPH0419706A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/177Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1435Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative
    • G02B15/143503Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative arranged -+-

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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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) 本発明はズームレンズに関し、特に写真用カメラやビデ
オカメラ等に好適な全変倍範囲にわたり高い光学性能を
有した負の屈折力のレンズ群が先行するバックフォーカ
スの長い変倍比2程度の3つのレンズ群を有するレンズ
全長の短い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) 通常ズームレンズとして使い易い焦点距離範囲は画面対
角寸法を挟む範囲で、例えば35mmフィルム版では焦
点距llIt35mmから70mm範囲のズームレンズ
である。
この種のズームレンズとして負の屈折力の第1群と正の
屈折力の第2群の2つのレンズ群より成り双方のレンズ
群の間隔を変化させて変倍を行った所謂2群ズームレン
ズ(通称ショートズーム)があり、例えば特開昭53−
132360号公報や特開昭56−19022号公報等
で提案されている。
一般に2群ズームレンズにおいて、所定の変倍比を確保
しつつレンズ全長の短縮化を図るには限界がある。
この為、2群ズームレンズにおいて像面側に新たに負の
屈折力の第3群を配置して所定の変倍比を確保しつつレ
ンズ全長の短縮化を図った所謂3群ズームレンズが例え
ば特開昭58−9016号公報、特開昭58−1110
13号公報等で提案されている。
又、3群ズームレンズにおいて各レンズ群の屈折力やレ
ンズ構成を適切に設定することにより、高変倍化な図り
つつ、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得たものが例
えば特開昭61−183613号公報、特開昭61−2
40217号公報、特開昭62−87925号公報、特
開昭62−112目5号公報、特開平1− 189622号公報等で提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) 最近写真用カメラやビデオカメラ等においてはカメラの
小型化に伴い、レンズ系全体の小型化を図ったズームレ
ンズが要望されている。又自動焦点検出装置を有したカ
メラにおいてはレンズ系全体の小型化と共に合焦操作の
高速化の為に、フォーカス用レンズ群の小型軽量化が要
望されている。
この他ズームレンズの近接撮影距離は単焦点レンズより
も長いのが一般的であったが、近年ズームレンズが標準
レンズとして常時使用されるようになってきた為に近接
撮影(マクロ撮影)が可能でしかも通常のフォーカス操
作とは別操作によるマクロ操作ではなく、通常のフォー
カス操作で無限遠物体から近接物体までの全物体距離範
囲の撮影が可能となるものが要望されている。
一般にこれらの各要望を満足したズームレンズを構成す
るのは大変難しく、例えば光学性能を良好に維持しつつ
、所定の変倍比を確保しようとするとレンズ系全体が大
型化してくるという問題点があった。
本発明は所定の屈折力より成る全体として3つのレンズ
群より成るズームレンズにおいて各レンズ群の屈折力及
びレンズ構成を適切に特定することによりフォーカス及
び変倍に伴う収差変動が少なく、特に通常のフォーカス
操作で近接撮影が可能なレンズ全長の短い写真用カメラ
やビデオカメラ等に好適な小型のズームレンズの提供を
目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明のズームレンズは物体側より順に負の屈折力の第
1群、正の屈折力の第2群そして負の屈折力の第3群の
3つのレンズ群を有し、該第1群と第2群を光軸上移動
させて変倍を行うズームレンズであって、該第2群の広
角端と望遠端における結像倍串を各々β2W、β2丁、
該第1群と第2群の焦点距離を各々f1、f2、望遠端
における全系の焦点距離をfTとしたとき 095く β 2WX  β 2T  (1,[15−
・・−・・・−(+10.5<|f1|/fT<0.6
・・・・・・・・(2)0.7<f2/fl<0.8・
・・・・・・・(3)なる条件を満足することを特徴と
している。
(実施例) 第1図は本発明のズームレンズの近軸屈折力配置を示す
概略図、第2図〜第4図は後述する本発明の数値実施例
1〜3のレンズ断面図である。
レンズ断面図において(A)は広角端、(B)は中間、
(C)は望遠端のズーム位置を示す。
図中Iは負の屈折力の第1群であり、変倍に伴う像面変
動を補正する為に矢印で示すように像面側に凸状の軌跡
を有しながら移動すると共に合焦を行なっている。
Itは正の屈折力の第2群であり、図の矢印に示すよう
に望遠端から広角端への変倍の際、単調に像面側方向に
移動している。[[Iは固定の結像作用をする負の屈折
力の第3群である。SPは開口絞りである。
一般に本実施例のように物体側より順に負、正そして負
の屈折力の3つのレンズ群より成るズームレンズにおい
てレンズ全長の短縮化を図りつつ、全変倍範囲にわたり
高い光学性能を得るには変倍に伴い移動する第1群と第
2群の全系に対する屈折力や第2群の結像倍率、そして
各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定する必要がある
又、第1群でフォーカスを行なう際にフォーカスに伴う
収差変動を少なくする為には特に無限遠物体から近接撮
影物体に至る広い物体距離範囲において収差変動を良好
に補正する為には第1群の屈折力やレンズ構成等を適切
に設定する必要がある。
本実施例では第1、第2群の屈折力と第2群の結像倍率
を前述の条件式(1)〜(3)を満足するように構成す
ると共に後述するように必要に応じて第1、第2群のレ
ンズ構成を特定することにより、変倍及びフォーカスの
際の収差変動を良好に補正し、高い光学性能を得ると共
に、又フォーカス用の第1群の小型軽量化を図り、合焦
操作の高速化を容易にしたズームレンズを得ている。
次に前述の各条件式(1)〜(3)の技術的意味につい
て説明する。
一般に本実施例のように第1群がズーミングに際して移
動し、コンペンセータの役割を行うズームタイプでは広
角側のレンズ全長と望遠側のレンズ全長が等しくなる場
合にレンズ鏡筒の全長が最短となる。従来の3群ズーム
レンズでは広角側に比べて望遠側のレンズ全長の方を短
くし、レンズ全長が望遠側で決まる鏡筒構造を採用する
場合もあるが、広角側での使用時に不用意に前側から衝
撃を与えるとズームカムに直接ダメージを与える為故障
の原因となる。そこでズーミングで最長となる寸法で固
定の鏡筒で包むことによりダメージを受けないようにす
る構造が好ましい、即ちズーミングの際の最大全長を短
くするズーム構成が好ましく広角端と望遠端のレンズ全
長が等しくなるのが良い。
本発明のような3つのレンズ群より成るズームレンズに
おいて、広角端と望遠端でのレンズ全長が等しい場合は
第2群だけが光軸上の位置を変え、懺面位置が同一とな
る。即ち第2群は広角端と望遠端で共役位置にある。こ
のとき広角端と望遠端での第2群の結像倍率をβ2W、
β2Tとすると β 2Wx β2T=1        ・ −・ ・
 (a)となる。
条件式(1)はこの(a)式を5%の範囲内で満足させ
るようにしてレンズ全長の短縮化と共にレンズ系全体の
小型化を図っている0条件式(1)を外れるとレンズ系
全体の小型化を効率的に図るのが難しくなってくる。
条件式(2)は第1群の屈折力に関し、主にフォーカシ
ングの際の移動量を適切に保ち収差変動を少なくする為
のものである。
今、ズーム比を2.即ち広角端における焦点距離をfw
としたときZ −f T / f wとすると変倍に寄
与するレンズ群は主に第2群であるからZ=β2T/β
2Wとなる。
従って、 β2W・β2T=1として計算してみるとβ2T=−、
’7 となる、又、第3群の結像倍率を03とするとfT=f
l・β2T・β3 であるから となる、(b)式より明らかのように第1群の焦点距離
flと望遠端の焦点距離fTとの比はズームHzと第3
群の結像倍率β3を用いて表わされる。
(b1式より、例えばズーム比Zが2〜2.5倍程度の
ズームレンズの場合1条件式(1)のβ2W・β2Tと
条件式(2)に相当する結像倍率β3に基づき、第1群
が適切な負の屈折力を有するように構成するのが良い。
条件式(2)の上限値を越えて第1群の屈折力が弱くな
ってくると即ち結像倍率β3が1よりも小さくなってく
るとレンズ全長が増大してくる。
又条件式(2)の下限値を越えて第1群の屈折力が強く
なりすぎると各レンズ群で発生する縮収差が増大し、こ
れらの縮収差をバランス良く補正するのが難しくなって
くる。
条件式(3)は第2群の屈折力と第1群の屈折力の比に
陶し1条件式(1)、(2)のもとて各レンズ群のレン
ズ構成を適切に設定し、良好なる収差補正を行う為のも
のである。
条件式(3)を外れて第1群の屈折力と第2群の屈折力
との比が崩れると、所定の変倍比を確保しつつ、変倍に
伴う収差変動を良好に補正するのが難しくなってくる。
この池水実施例においてフォーカス用の第1群の小型軽
量化を図りつつ、フォーカスの際の収差変動を少なくし
、更に変倍に伴う収差変動を良好に補正するには前記第
1群は物体側から順に像面側に強い凹面を向けたメニス
カス状の負の第11レンズ面が凹面の第12レンズ、そ
して物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第13レ
ンズより構成し、前記第2群は両レンズ面が凸面の正の
第21レンズ、開口絞り、物体側に凸面を向けたメニス
カス状の正の第22レンズ、両レンズ面が凹面の負の第
23レンズ、そして両レンズ面が凸面の正の第24レン
ズより構成するのが良い。
又レンズ全長の短縮化と共にレンズ系の簡素化を図るに
は、第3群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の単一
の負レンズより構成するのが良い。
更にフォーカス及び変倍の際の色収差と像面特性を良好
に補正するには前記第1ルンズの材質の7ツベ数をシ1
.前記第13レンズの材質の屈折率とアツベ数を各々n
3.ν3としたとき50  〈νl   ・・・・・・
 (3)23  〈ν3   ・・・・・・ (4)1
.7<n3    ・・・・・・ (5)なる条件を満
足することである。
一般に第1群の屈折力を強めるとレンズ系全体は小型化
されるが収差補正が難しくなってくる。
そこで本発明では最も物体側に配置する負の第1ルンズ
に条件式(3)を満足する低分散材料を用いることによ
り第1群の部分系の色消しを行っても各レンズ面の屈折
力を強めずに特に非点収差の除去に好適なレンズ形状の
設定を可能としている。
又、正の第13レンズの材質に分散をあまり高くせず条
件式(4)を満足する材質を用い倍率色収差、特に広角
側での低画角の倍率色収差を良好に補正している。
更に正の第13レンズの材質の屈折率に条件式(5)を
満足する比較的高屈折率の材質を使用することにより、
主に望遠側の球面収差と広角側の非点収差を同時に補正
することができるレンズ面形状の設定を可能としている
次に本発明の数値実施例を示す、数値実施例においてR
iは物体側より順に第1番目のレンズ面の曲率半径、D
iは物体側より第1番目のレンズ厚及び空気間隔、Ni
とνiは各々物体側より順に第1番目のレンズのガラス
の屈折率とアツベ数である。
又、前述の各条件式と数値実施例における語数値との関
係を表−1に示す。
数値実施例 1 F=77、26〜36.29   FNO−1:5.7
〜4   2ω=31.3°〜61.6@R1=  4
0.45   Dl=  1.50    N1−1.
69680   ν1=55.5R2=  17.11
  02=  6.67R3=−114,29D3= 
 1.20R4=282.48   D4=  1.2
6R5=  25.83  05=  2.48R6=
  39.12 06=  可変R7=  30.54
   D7=  3.2+1R8=−63,76D8=
  1.30R9;(絞りl   09=  0.30
R1O=  111.06  0IO=  2.89R
11=  73.94  011冨 0.74RI2=
−119,45D12=  6.70RI3=  17
.19   DI3=  4.39RI4=  82.
45  014本 2.36R15=−33,16DI
5・ 可変 RI6=  62.46   DI6=  2.00R
17=  38.52 ν 2= 55.5 ν 3=25.4 ν 4=58.1 ν 5= 48.9 ν 7=33.8 ν 6=25.4 ν g= 57.4 N 2J、69611O N 4=1.62299 N 3=1.110518 N5=1.53172 N 6=1.1IO518 N 7=1.64769 N 8=1.49171 数値実施例 F=78〜36゜ RI−40,92 R2=  17.06 R3= −113,84 R4= 271.23 R5=25.88 R6=  39.38 R7−30,77 R8= −65,02 R9・(絞り) RIO=  18.10 R11=  72.64 8I2−−87.59 RI3=  17.16 RI4− 113.45 R15−−32,98 R16=  63.111 RI7=  37.57 2ωll31 ° 〜62゜ N  I=1.69680    ν 1=55.5F
NO−1:5フ〜4 DI=1.50 D2=6.76 D3=  1.20 D4=  1.24 D5−2.51 D6・ 可変 07− 3.67 D8=  1.30 D9=  0.30 010− 2.72 Dll−0,74 012−6,69 013−4,40 D14=  2.40 DIEI−可変 DI6=  1.50   N5−1.51633N 
3−1.80518 N 2−1.6968O N 4−1.6516O N 6=1.80Slll N 7−1.64769 N  5=1.53172 ν 2−55.5 ν 3−25.4 ν 4−58.5 ν 5−48.9 ν 6−25.4 ν 7−33.8 ν g= 64.1 数値実施例 3 F=78〜36.05   FNO=l:5.7〜40
 2ω−31” 〜62゜R1,38,67DI=  
1.50    N+−1,69680ν 1=55.
5R2=  16.43   D2=  7.17R3
= −77,7003=  1.20    N 2=
1.69680   ν 2−55.5R4=267.
30  04=  0.42R5=  24.75 0
5=  2.45    N5=1.80518   
ν3=25.4R6−37,4306−可変 R7−29,6507=  3.72    N4−1
.65+60   ν 4=58.5R8=−63,1
308=  1.00R9・(絞り+   D9・ 0
.30R1O=  17.29  DIO=2.5[I
    N5=1.53172   ν5=48.9R
11=  59.52  011=  0.76R12
=−93,23DI2=  6.46    N6−1
.80518   シロ= 25.4R13=  16
.51   DI3=  3.96RI4=  5+J
6  D14=  2.86    N7=1.647
69   ν 7=33.8815奪−33,3301
5−可変 R16=  61.16  DI6=  1.50  
  Ng=1.51633   ν8= 64. lR
17−32,97 表−1 (発明の効果) 本発明によれば3つのレンズ群より成るズームレンズに
おいて前述の如く第1群と第2群の屈折力や第2群の広
角端と望遠端における結像倍率等を設定することにより
、フォーカス及び変倍に伴う収差変動が少なく、全物体
距離範囲及び全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した
レンズ全長の短いコンパクトなズームレンズを達成する
ことができる。
又、第1群の小型軽量化が可能な為、例えばオートフォ
ーカスが迅速に行なえ、又フォーカスの際のレンズ繰出
し量が少なく、更に撮彰可能な至近距離を短くすること
ができるといった特長を有したズームレンズを達成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第tgは本発明のズームレンズの近軸屈折力配置を示す
概略図、第2図〜第4図は本発明の数値実施例1〜3の
レンズ断面図、第5〜第7図は各々本発明の数値実施例
1.2.3の諸収差図である。レンズ断面図において(
A>は広角端、FB)は中間、(C)は望遠端を示し、
又収差図において(A)は広角端、(B)は中間、(C
)は望遠端の収差である。Sはサジタル像面、Mはメリ
ディオナル像面である。1.I+、■は各々第1、第2
、第3群、矢印は変倍の際の移動方向を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物体側より順に負の屈折力の第1群、正の屈折力
    の第2群そして負の屈折力の第3群の3つのレンズ群を
    有し、該第1群と第2群を光軸上移動させて変倍を行う
    ズームレンズであって、該第2群の広角端と望遠端にお
    ける結像倍率を各々β2W、β2T、該第1群と第2群
    の焦点距離を各々f1、f2、望遠端における全系の焦
    点距離をfTとしたとき 0.95<β2W×β2T<1.05 0.5<|f1|/fT<0.6 0.7<f2/|f1|<0.8 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. (2)前記第1群は物体側から順に像面側に強い凹面を
    向けたメニスカス状の負の第11レンズ、両レンズ面が
    凹面の第12レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニ
    スカス状の正の第13レンズより成り、前記第2群は両
    レンズ面が凸面の正の第21レンズ、開口絞り、物体側
    に凸面を向けたメニスカス状の正の第22レンズ、両レ
    ンズ面が凹面の負の第23レンズ、そして両レンズ面が
    凸面の正の第24レンズより成っていることを特徴とす
    る請求項1記載のズームレンズ。
  3. (3)前記第1群を光軸上移動させてフォーカスを行っ
    ていることを特徴とする請求項2記載のズームレンズ。
JP2124434A 1990-05-15 1990-05-15 ズームレンズ Pending JPH0419706A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5899585A (en) * 1996-07-11 1999-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Compact wide-angle zoom lens
KR100296332B1 (ko) * 1993-09-20 2001-11-22 이중구 줌렌즈
JP2006003548A (ja) * 2004-06-16 2006-01-05 Olympus Corp 変倍光学系及びそれを用いた電子機器

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