JPH0431091B2

JPH0431091B2 -

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Publication number: JPH0431091B2
Application number: JP59075992A
Authority: JP
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1992-05-25
Also published as: US4657351A; JPS60221717A

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野）本発明は最大画角が70゜を越える広角角を含み、
ズーム比が４倍以上という広範囲な焦点域を持つ
高変倍率のズームレンズに関する。（発明の背景）従来広角をその変倍域に含むズームレンズのう
ち、第１レンズ群が正のパワーを持ち、３倍ない
しそれ以上のズーム比を有するものが近年種々知
られており、例えば特開昭58−78114号公報に開
示されたものなどがある。しかし、これらはいず
れも変倍域に含む最大画角が62゜程度のものであ
り、更に大きな画角を含み、ズーム比も４倍以上
に及び変倍域全域にわたつて良好な性能を有する
高変倍率ズームレンズ系の実現は困難であつた。
また、やはり広角をその変倍域に含むズームレン
ズとして、第１レンズ群が負のパワーを持ち、最
大画角が70゜を越えるものも知られているが、第
１レンズ群が負のパワーを持つため、それ以後の
レンズ群としてかなり強い正のパワーを有する第
２群を配置しなければならず、ズーム比を大きく
した高変倍率ズームレンズを実現しようとすると
変倍域全域で良好な性能を維持することが困難と
なる傾向にあつた。（発明の目的）本発明の目的は画角が70゜を越える広画角を含
み、ズーム比が４倍以上という広範囲な変倍域を
持ちながらも、広角端から望遠端に至る全域で良
好な性能を有し、しかもコンパクトな高変倍ズー
ムレンズを提供することにある。（発明の概要）この目的を達成するために本発明によるズーム
レンズにおいては物体側から順に正の屈折力を持
つた第１レンズ群、負の屈折力を持つた第２レン
ズ群、正の屈折力を持つた第３レンズ群、そして
正の屈折力を持つた第４レンズ群によつて構成さ
れ、広角端から望遠端にズーミングする際に、第
１レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群は光
軸にそつて物体側に線形移動し、第２レンズ群は
像点を一定に保持するためにコンペンセイターと
して機能し、第１レンズ群、第３レンズ群及び第
４レンズ群に連動して光軸にそつて非線形に移動
する構成を有するものである。非線型に移動する
第２レンズ群の具体的移動軌跡は、広角端と望遠
端との位置を直線で結ぶ軌跡に対して、広角端か
ら中間焦点距離状態近傍までは像側に近い軌跡を
描き、中間焦点距離状態近傍から望遠端までは物
体側に近い軌跡を描くものである。このようなレ
ンズ群の軌跡により、広い変倍域の全域で良好な
性能を維持する高変倍率ズームレンズが可能とな
つている。各レンズ群の動きについて図面に基づいて詳細
に解説する。第１図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ後
記する第１実施例から第４実施例までの各レンズ
群の変倍のための動きの軌跡を示したものであ
る。各群の実際の移動軌跡を実線で示しており、
第２レンズ群G₂のところに付記された点線は、
第２レンズ群の広角端側（fw）における位置と
望遠端（fT）における位置を結ぶ直線である。
また第３レンズ群G₃のところに付記された点線
は第２レンズ群がズーミングに際して点線で示し
たごとく線形に動いた場合、像点を一定に保つた
めに第３レンズ群が非線形な動きをしたときの軌
跡を示している。図示した如き本発明による各レンズ群の動きは
以下に述べる点で有利である。第１に各レンズ群の動きはなるべく非線形に動
くことを避けることがズーミングのカムの精度、
加工上から望まれ、第１、第３、第４レンズ群を
それぞれ線形移動とし、第２レンズ群のみを非線
形移動とすることはこの点から非常に有利であ
る。第２に、正の屈折力を持つ第１、第３、第４レ
ンズ群は、負の屈折力を持つ第２レンズ群よりも
相対的にパワーが弱く、これを正の屈折力を持つ
レンズ群を非線形移動とするとその移動量が大き
くなり、やはりカムの精度、加工上の点で好まし
くない。また収差のズーミングによる変動も大き
くなる。第３に、第１図に示した各実施例におけ
る各群の動きから分かるように、広角端（fw）
と望遠端（fT）との中間焦点距離をfMとし、さ
らにfWとfMとの中間焦点距離をfWMとし、fM
とfTとの中間焦点をfMTとするとき、fWMでは
点線で示す如く第３レンズ群G₃が非線形に移動
するときよりも、実線で示した本発明の場合に
は、第１レンズ群G₁と第２レンズ群G₂との間隔
DIが広がり、第２レンズ群G₂は相対的に位置す
る。このことは、fWMにおける非点収差がfMに
おける非点収差よりも大きくプラス方向に変動す
る傾向を抑制し、像面を平坦に保つ効果がある。
また、fMTでは第１レンズ群G₁と第２レンズ群
G₂との間隔DIが小さくなり、第２レンズ群G₂は
相対的に物体側に位置するために、fMTにおけ
る非点収差がfTにおける非点収差よりも大きく
マイナス方向に変動する傾向をくい止め、やはり
像面を平坦に保つ効果がある。以上の如き本発明の基本構成において、第１レ
ンズ群G₁、第２レンズ群G₂、第３レンズ群G₃及
び第４レンズ群G₄の焦点距離をそれぞれf₁、f₂、
f₃、f₄とし、広角端における全系の焦点距離を
fW、望遠端における全系の焦点距離をfTとする
とき、 1.0≦f₁／fM≦ (1) 0.4≦｜f₂｜／fW≦0.7 (2) 0.5≦f₃／fM≦1.0 (3) 0.3≦f₃／f₄≦1.0 (4) の各条件式を満たすことが必要である。但し、 fM＝√・と定義する。また、変倍のための第２レンズ群G₂の非線型
移動軌跡からの外れ幅、即ち、第１図中に示す如
く、広角端の位置と望遠端の位置とを結ぶ直線か
らのズレ幅をｅとするとき、 0.03≦ｅ／｜f₂｜≦0.25 (5) の条件を満たすことが望ましい。条件式(1)の下限を越えては第１レンズ群の屈折
力が強くなり過ぎるため、最大画角が70゜を越え
る広画角域では第１レンズ群への入射角が大きく
なり、非点収差、歪曲収差が大きく発生する。ま
た望遠側では第１レンズ群の強い屈折力のために
球面収差、コマ収差が発生し易くなる。また条件式(1)の上限を越えて、第１レンズ群の
屈折力が弱くなると、広角側から望遠端のズーミ
ングに際して、第１レンズ群が物体側へ移動する
ことによつて得られる変倍効果が小さくなり、必
要な変倍を得るためには移動量を大きくしなけれ
ばならない。また第１レンズ群にフオーカシング
機能を持たせると、必要な最至近撮影距離にする
ためには、やはり第１レンズ群の物体側への繰り
量を大きくとなければなくなり、これらのことは
レンズ全長が大きくなるばかりか、充分な開口効
率を維持するためには前玉径も大きくしなければ
ならず、結局大きなフイルター径を要し、コンパ
クト化は困難となる。条件式(2)の下限を越えては、第２レンズ群の屈
折力が強くなるために第２レンズ群を構成するレ
ンズの曲率が強くなり、第１レンズ群を射出して
きた光線を急激に屈折し、広角端では非点収差、
歪曲収差、倍率色収差を悪化させ、望遠端側では
球面収差、コマ収差を悪化させる原因となる。ま
た第２レンズ群の像側には絞り、それに引続き第
３レンズ群があり、この広角端側で第２レンズ群
と第３レンズ群の間隔が小さくなり、高変倍率を
得るための第３レンズ群の移動量が充分にとれな
くなる。第２レンズ群もズーミング群もズーミン
グに際して動く機構であるため、条件式(2)の下限
を越えてパワーが強くなるとその機構精度がかな
り厳しくなる。また、条件式(2)の上限を越えては
第２レンズ群の屈折力が弱くなるために広角端側
では第１レンズ群を通過する最大画角の光線は、
光軸からより離れたところを通ることになり、第
１レンズ群の前玉径を大きくする原因となる。ま
た広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の
間隔を大きくとらなければないため、必要以上に
全長が大きくなり、コンパクト化が図れない。更
に第２レンズ群は像点を一定に保持するためのコ
ンペンセーターとして働くため、屈折力が弱くな
つたとき非線形な移動量が必要以上に大きくな
り、ズーミングによる収差変動を発生し易くな
る。条件式(3)の下限を越えて第３レンズ群の屈折力
が強くなると、広角端側で第２レンズ群の比較的
強い屈折力の発散を受けた後に第３レンズ群の強
い屈折を受けることにより、広角端側では球面収
差、コマ収差が大きく発生し易く、また望遠端側
でも球面収差を増大させるため好ましくない。同
時に第２レンズ群と第３レンズ群の広角端におけ
る間隔が小さくなり、変倍率を得るための第３レ
ンズ群の移動量が充分にとれなくなる。また、こ
のときにレンズ系最終面から像面までの距離、即
ちバツクフオーカスが充分にとれなくなり、一眼
レフカメラ等には適さなくなる。逆に条件式(3)の
上限を越えて第３レンズ群のパワーが弱くなる
と、第２レンズ群と第３レンズ群の広角端におけ
る間隔が大きくなり、このため広角端側で絞りの
中心を通る主光線は第１レンズ群、第２レンズ群
を光軸からかなり離れたところを通過することに
なり、フイルター径の巨大化を紹くことになるば
かりか、バツクフオーカスやレンズ系全長も必要
以上に大きくなり、コンパクト化は困難となる。条件式(4)は条件式(3)の下で第４レンズ群のパワ
ーを制限するもので、条件式(4)の下限を越えると
第４レンズ群の屈折力は弱くなり、第３レンズ群
を通過しても、絞りは第３レンズ群の物体側にあ
るため、画角を持つた光線は尚もかなり大きい角
度で第４レンズ群に入射するために、第４レンズ
群自体が大きな径とならざるを得ない。またバツ
クフオーカスが必要以上に大きくなり、コンパク
ト化の点で好ましくない。逆に条件式(4)の上限を
越え、第４レンズ群の屈折力が強くなると必要な
バツクフオーカスが得られ難くなるばかりか、画
角を持つた光線に対して強い屈折力が働き、像面
弯曲、倍率色収差を大きく発生させる原因とな
る。さて、条件式(5)に示した、変倍のために必要な
第２レンズ群G₂の非線型移動の線形移動に対す
る変位量について説明する。この条件は広い変倍
域の全体に渡つて良好な結像性能を維持するため
に、第２レンズ群G₂に最適な非線型移動を与え
るためのものである。この条件の下限を外れて第
２レンズ群G₂の非線型移動量が小さくなると、
第２レンズ群G₂はかなり線型に近に移動をする
ことになり、広い変倍域の全体で良好な性能を維
持することが難しくなる。特に前述の広角端fW
と中間焦点距離fMとの間の中間焦点距離状態
fWMでは、非点収差が前述の中間焦点距離状態
fMよりも大きく正方向に変動し、また、前述の
中間焦点距離fMと望遠端fTとの中間の焦点距離
状態fMTにおける非点収差が、望遠端fTにおけ
るよりも大きく負方向に変動し、非点収差の変倍
に伴う変動が大きくなつてしまう。また、この条
件の上限を越えて第２レンズ群G₂の非線型移動
量が大きくなると、第２レンズ群G₂の移動量自
体が更に大きくなり、第１図に示すような第２レ
ンズ群G₂の軌跡の折り返しが急峻になり、カム
の精度や機構上好ましくない。そして、前述の広
角端fWと中間焦点距離fMとの間の中間焦点距離
状態fWMでは、非点収差が中間焦点距離状態fM
よりも負方向に変動し、また中間焦点距fMと望
遠端fTとの中間の焦点距離状態fMTにおける非
点収差が、望遠端fTにおけるよりも正方向に変
動する傾向が著しくなり、やはり好ましくない。このような本発明の構成において、最大画角が
70゜を越える広画角を含み、ズーム比が４倍以上
という広範囲な変倍域を持つズームレンズとする
には、前記条件(1)〜(5)の他に次のような条件を満
たすことがましい。即ち、第４レンズ群と第３レ
ンズ群のズーミングの際の移動量の比について、 0.25≦V3／V4≦0.85 (6) である。但し、V3は第３レンズ群の移動量を、
V4は第４レンズ群の移動量を表すものとする。
これによれば、広い変倍域の全体にわたつてより
安定した性能を維持することが可能となる。（実施例）以下に本発明による高変倍率ズームレンズの実
施例について説明する。本発明による第１〜第４
実施例はいずれも35mmカメラ用ズームレンズとし
て焦点距離28mm〜135mm、ズーム比4.8、Ｆナンバ
ー4.0〜4.5程度を有するものであり、それぞれの
レンズ構成は、第２図〜第５図に順に示す通りで
ある。各図に示した如く、第１レンズ群G₁は物体側
から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズＬ１、両凸正レンズＬ２及び物体側に凸面を
向けた正メニスカスレンズＬ３とを有し、負メニ
スカスレンズＬ１と両凸正レンズＬ２とは互いに
接合されていても良い。第２レンズ群G₂は物体
側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズＬ４、両凹負レンズＬ５、互いに接合され
た両凸正レンズＬ６と物体側により曲率の強い面
を向けた負レンズＬ７とを有し、第３レンズ群
G₃は少なくとも１個の正レンズＬ８，Ｌ８′と像
側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９を有し
ている。そして、第４レンズ群G₄は物体側から
順に、少なくとも１個の正レンズＬ１０，Ｌ１
０′，Ｌ１０″、両凹負レンズＬ１１、像側に凸面
を向けた正メニスカスレンズＬ１２及び、互いに
接合された正レンズＬ１３と物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ１４を有している。下記の表１に示した第１実施例では、望遠端に
おける第２レンズ群の位置が広角端における第２
レンズ群の位置よりも物体側にあるもので、各群
の移動の様子は第１図Ａに示した通りである。第
２図がこの第１実施例のレンズ構成図であり、第
６図は各焦点距離状態における諸収差図である。表２に示した第２実施例は望遠端における第２
レンズ群の位置が、望遠端における第２レンズ群
の位置とほぼ同位置にあるもので、各群の移動の
様子は第１図Ｂに示した通りである。第３図に第
２実施例のレンズ構成図を示し、第７図に諸収差
図を示す。表３に示した第３実施例は望遠端における第２
レンズ群の位置が広角端における第２レンズ群の
位置よりも像側にあるもので、各群の移動の様子
は第１図Ｃに示される。第４図に第３実施例の断
面図を示し、第８図に収差図を示す。表４に示した第４実施例は第１実施例と同様に
望遠端における第２レンズ群の位置が広角端にお
ける第２レンズ群の位置よりも物体側にあるもの
で、第４レンズ群は第１レンズ群とは異なつた比
率で共に線形に物体側に移動する。この各群の移
動の様子は第１図Ｄに示されている。第５図はこ
の第４実施例のレンズ構成図を示し、第９図に各
焦点距離での収差図を示す。なお、各諸元表中、左端の数字は物体側からの
順序を表すものとする。

【表】

【表】上記の第１実施例〜第４実施例についての諸収
差図をそれぞれ順に第６図〜第９図に示す。各収
差図には、広角端fW、中間fM、望遠端fT及び広
角端と中間との間fMW、望遠端と中間との間
fMTの５ポジシヨンにおける諸収差を示し、そ
れぞれにおける球面収差Sph、非点収差Ast及び
歪曲収差Dis示した。また、球面収差図中には、
正弦条件違反量を点線で併記した。各収差図によれば、上記の各実施例はともに広
角から望遠までの広い変倍域にわたつて、安定し
て常に優れた結像性能を維持していることが明ら
かである。（発明の効果）上記の如く、本発明によれば、両角が70゜を越
える広画角を含み、ズーム比が４倍以上という広
範囲な変倍域を持ちながらも、広角端から望遠端
に至る全域で良好な性能を維持し、しかもコンパ
クトな高変倍ズームレンズ系が達成される。特
に、第２レンズ群の本発明の如き移動軌跡によれ
ば、実質的な像面の補正もなされるため収差補正
上も極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例における各レンズ
群の変倍のための移動軌跡を示す図であり、Ａ〜
Ｄはそれぞれ第１実施例〜第４実施例の移動軌跡
を示し、第２図〜第５図は第１実施例〜第４実施
例の各レンズ構成図、第６図〜第９図はそれぞれ
の実施例における各焦点距離状態の諸収差図であ
る。主要部分の符号の説明、G₁……第１レンズ群、
G₂……第２レンズ群、G₃……第３レンズ群、G₄
……第４レンズ群。

Claims

【特許請求の範囲】１物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、
負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レ
ンズ群、正の屈折力の第４レンズ群によつて構成
されるズームレンズにおいて、広角端から望遠端にズーミングを行う際に該第
１レンズ群、該第３レンズ群、該第４レンズ群は
それぞれ光軸上を物体側に線形移動し、前記第２
レンズ群は像点を一定に保持するために前記第
１、第３及び第４レンズ群の動きに連動し、広角
端と望遠端との位置を直線で結ぶ軌跡に対して、
広角端から中間焦点距離状態近傍までは像側に近
い軌跡を描き、中間焦点距離状態近傍から望遠端
までは物体側に近い軌跡を描くように非線形移動
し、前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レン
ズ群及び第４レンズ群の焦点距離をそれぞれf₁，
f₂，f₃，f₄とし、広角端における全系の焦点距離
をfW、望遠端における全系の焦点距離をfTとす
るとき、以下の条件を満足することを特徴とする
高変倍率ズームレンズ系。 1.0≦f₁／fM≦1.4 (1) 0.4≦｜f₂｜／fW≦0.7 (2) 0.5≦f₃／fM≦1.0 (3) 0.3≦f₃／f₄≦1.0 (4) 但し、fM＝√・と定義する。２変倍のための前記第２レンズ群の非線形移動
軌跡の線形移動軌跡からの外れ幅をｅとすると
き、以下の条件を満足することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の高変倍率ズームレンズ
系。 0.03≦ｅ／｜f₂｜≦0.25 (5)