JPH08160298A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】明るく、高性能でコンパクトなズームレンズを
実現する。 【構成】正の屈折力を持つ第１群と、負の屈折力を持つ
第２群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにお
いて、第１群は物体側から順次、第１レンズ１、絞り
Ｓ、第２レンズ３を配して成り、第２群は第３レンズ５
単独で構成され、第１レンズ１がラジアル型の屈折率分
布型レンズであり、第２レンズまたは第３レンズにおけ
るひとつのレンズ面に非球面が採用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は「ズームレンズ」、よ
り詳細には２群３枚構成のズームレンズに関する。この
発明のズームレンズは、レンズシャッタカメラ用に利用
できる。

【０００２】

【従来の技術】ズームレンズを搭載したレンズシャッタ
カメラが多くなり、カメラのコンパクト化と相俟って、
搭載されるズームレンズにもコンパクト化が求められて
いる。

【０００３】レンズのコンパクト化に最も有効なのは、
構成レンズ枚数を少なくすることであるが、「性能を維
持しつつ構成レンズ枚数を減少させる」ことは必ずしも
容易ではない。

【０００４】構成レンズ枚数を少なくした場合、ズーム
比を大きくしようとすると、各レンズの屈折力を強くす
る必要があり、収差を良好に補正することが著しく困難
となるからである。

【０００５】３枚構成という極めて少ないレンズ枚数で
構成されたズームレンズとして、特開平３−１５８８１
５号公報開示のものが知られている。

【０００６】このズームレンズは、非球面の採用により
収差を良好に補正しているが、明るさが、短焦点端でＦ
／Ｎｏ：５．６、長焦点端でＦ／Ｎｏ：１０．９と暗
く、望遠側ではどうしてもシャッタスピードが遅くなっ
て「手振れ」を生じやすい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の如
き事情に鑑みてなされたものであって、２群３枚構成と
構成レンズ枚数が少なく、コンパクトに実現でき、明る
さ、高性能を容易に実現できる新規なズームレンズの提
供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の「ズームレン
ズ」は、物体側から像側へ向かって順次、第１，第２群
を配してなり、第１群と第２群とが間隔を狭めながら共
に物体側へ移動することにより、短焦点距離側から長焦
点距離側へズーミングを行う。

【０００９】第１群は、物体側から順次、第１レンズ、
絞り、第２レンズを配して構成されて「正の屈折力」を
持ち、第２群は第３レンズ１枚により構成されて「負の
屈折力」を持つ。従って、全体の構成は「２群３枚構
成」である。

【００１０】第１群を構成する第１，第２レンズのう
ち、第１レンズは「凸面を物体側に向けた正または負の
メニスカスレンズ」であり、第２レンズは「凸面を像側
に向けた正メニスカスレンズ」であり、第２群を構成す
る第３レンズは「両凹レンズ」である。

【００１１】第１レンズは、「光軸直交方向に屈折率が
変化する屈折率分布型レンズ」である。このように「屈
折率が光軸からの距離により変化」するレンズを「ラジ
アル型」の屈折率分布型レンズとよぶ。

【００１２】また、第２レンズ（正メニスカスレンズ）
もしくは第３レンズ（両凹レンズ）におけるひとつの面
が非球面である。

【００１３】請求項２〜５記載のズームレンズのレンズ
構成を図１〜図４に例示する。これら図１〜図４におい
て、符号１，３，５がそれぞれ第１，第２，第３レンズ
を示し、符号Ｓは第１レンズ１と第２レンズ３との間に
配備された「絞り」を示す。

【００１４】請求項２記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を図１に示す。このズームレンズは、請求項１記
載のズームレンズの構成において、第１レンズ１が「正
メニスカスレンズ」であり、第２レンズ３（正メニスカ
スレンズ）の「物体側レンズ面が非球面」であることを
特徴とする。

【００１５】請求項３記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を図２に示す。このズームレンズは、請求項１記
載のズームレンズの構成において、第１レンズ１が「負
メニスカスレンズ」であり、第２レンズ３の「像側レン
ズ面が非球面」であることを特徴とする。

【００１６】請求項４記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を図３に示す。このズームレンズは、請求項１記
載のズームレンズの構成において、第１レンズ１が「正
メニスカスレンズ」であり、第３レンズ５の「物体側レ
ンズ面が非球面」であることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を図４に示す。このズームレンズは、請求項１記
載のズームレンズの構成において、第１レンズ１が「負
メニスカスレンズ」であり、第３レンズ５の「像側レン
ズ面が非球面」であることを特徴とするズームレンズ。

【００１８】

【作用】上記のように、この発明では全体を、第１，第
２，第３レンズ１，３，５の３枚のレンズで構成し、そ
の内の第１レンズ１，第２レンズ３により第１群を構成
し、第３レンズ５により第２群を構成することにより
「２群３枚」というコンパクトなレンズ構成としてい
る。

【００１９】第１群は上記の如く、物体側から順次、第
１レンズ１、絞りＳ、第２レンズ３を配して構成されて
おり、第１レンズ１でなるべく収差を発生させずに光線
を物体側から絞りＳ側へ滑らかに受け渡すように、第１
レンズを「凸面を物体側に向けた正または負のメニスカ
スレンズ」としている。

【００２０】さらに、第１レンズ１を「ラジアル型の屈
折率分布型レンズ」とし、レンズの光軸からの距離に応
じた「屈折率の分布状態」を設計により指定できる事項
に加えることにより、レンズ設計の自由度を増すととも
に、第２レンズ３もしくは第３レンズ５におけるひとつ
のレンズ面を非球面とすることにより、性能のよいズー
ムレンズの実現が可能になる。

【００２１】「ラジアル型」の屈折率分布型レンズは、
光軸からの距離により屈折率が変化するので、光線高さ
に応じて屈折率が異なる。従って、この型の屈折率分布
型レンズでは、レンズ面が分担するべきパワーの一部を
屈折率分布に分担させることができ、「ペッツバール
和」の良好な補正が容易となる。

【００２２】また非球面の採用により、レンズ面のパワ
ーを光軸からの距離に従って変化させることが可能であ
るため、ラジアル型の屈折率分布型レンズ（第１レン
ズ）との組合せにより収差、特に「全系の球面収差」の
良好な補正が容易になる。

【００２３】

【実施例】以下、具体的な実施例を４例挙げる。実施例
１，２，３，４は、何れも請求項１記載の発明の実施例
である。また実施例１，２，３，４は順次、請求項２，
３，４，５記載の発明の実施例である。

【００２４】全実施例を通じて、ｆは「全系の合成焦点
距離」、Ｆ／Ｎｏは「明るさ」を表す。さらに、各実施
例において、ｒ_i（ｉ＝１〜７）は、物体側から数えて
第ｉ番目の面（絞りの面を含む）の「曲率半径」、ｄ_i
（ｉ＝１〜６）は、物体側から数えて第ｉ番目の面と第
ｉ＋１番目の面の「軸上面間隔」、ｎ_j（１〜３）、ν_j
（ｊ＝２，３）は、物体側から数えて第ｊ番目のレンズ
の材質の「屈折率」および「アッベ数」を表す。

【００２５】屈折率分布型レンズにおける「屈折率分
布」は、以下の如くに特定される。

【００２６】即ち、「ラジアル型」の屈折率分布型レン
ズ（第１レンズ１）の屈折率分布：ｎ₁（ｈ）は、光軸
位置を原点として、光軸からの距離座標：ｈ（≧０）を
設定すると、光軸上における屈折率：Ｎ₀₀及び、屈折率
分布係数：Ｎ₁₀，Ｎ₂₀，Ｎ₃₀，Ｎ₄₀を用いて、 ｎ₁（ｈ）＝Ｎ₀₀＋Ｎ₁₀ｈ²＋Ｎ₂₀ｈ⁴＋Ｎ₃₀ｈ⁶＋Ｎ₄₀ｈ⁸ （１） と表される。従って、屈折率：Ｎ₀₀および、屈折率分布
係数：Ｎ₁₀，Ｎ₂₀，Ｎ₃₀，Ｎ₄₀を与えて、屈折率分布：
ｎ₁（ｈ）を特定する。

【００２７】また、「非球面の形状」は、光軸に合致さ
せてＺ軸を取り、光軸に直交させてＨ軸を設定すると
き、光軸上の曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球
面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、 Ｚ＝（１／ｒ）Ｈ²／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｈ／
ｒ）²｝］＋Ａ・Ｈ⁴＋Ｂ・Ｈ⁶＋Ｃ・Ｈ⁸＋Ｄ・Ｈ¹⁰ で表わされる曲線を、光軸の周りに回転して得られる曲
面であり、光軸上の曲率半径ｒと、円錐定数：Ｋ、非球
面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとを与えて形状を特定する。

【００２８】なお、屈折率分布係数および非球面係数の
表示に於いて、「Ｅ−数字」は「べき乗」を表す。即
ち、「Ｅ−９」とあれば、これは「１／１０⁹」を意味
し、この数字がその前にある数値に掛かるのである。

【００２９】実施例１ ｆ＝４１．０〜５９．００ｍｍ，Ｆ／Ｎｏ＝４．１〜５．９ ｉ ｒ_i ｄ_i ｊ ｎ_j ν_j １ １４．３４３ ２．０７ １ ｎ₁（ｈ） ２ １６．０７４ ０．７２ ３ ∞（絞り） ２．６９ ４ −３４．６９０ ９．８６ ２ １．５１２３４ ７７．８ ５ −１３．７５４ 可変 ６ −２４．５３８ １．００ ３ １．５０１１２ ８０．５ ７ １００．１０４ 。

【００３０】 可変量 ｆ： ４１．０ ５１．０ ５９．０ Ｆ／Ｎｏ： ４．１ ５．１ ５．９ ｄ₅： ２５．５９ １９．２５ １５．７３ 。

【００３１】 屈折率 ｎ₁（ｈ）： ［ｄ線］ ［ｇ線］ Ｎ₀₀： １．５５２４７８ １．５７６５０３ Ｎ₁₀： −３．３３７Ｅ−４ −１．９４０Ｅ−４ Ｎ₂₀： ４．３９７Ｅ−６ ５．９６１Ｅ−６ Ｎ₃₀： １．７７９Ｅ−８ −３．８０６Ｅ−８ Ｎ₄₀： １．１６５Ｅ−９ ２．６８１Ｅ−９ 。

【００３２】 非球面 第４面： Ｋ＝ ７．３３７，Ａ＝−６．９５６Ｅ−５，Ｂ＝ ８．４３９Ｅ−７， Ｃ＝−５．４３１Ｅ−８，Ｄ＝ ９．４９６Ｅ−１０ 。

【００３３】実施例２ ｆ＝４１．０〜５９．００ｍｍ，Ｆ／Ｎｏ＝４．１〜５．９ ｉ ｒ_i ｄ_i ｊ ｎ_j ν_j １ ３４．５０１ １０．４５ １ ｎ₁（ｈ） ２ ２０．４４９ １．２６ ３ ∞（絞り） ０．２０ ４ −１７１．１７３ ９．１０ ２ １．６０９６７ ６２．９ ５ −１５．２０２ 可変 ６ −２４．２４９ １．００ ３ １．５５３３９ ６９．９ ７ １５９．７２０ 。

【００３４】 可変量 ｆ： ４１．０ ５１．０ ５９．０ Ｆ／Ｎｏ： ４．１ ５．１ ５．９ ｄ₅： ２４．５５ １８．４６ １５．０９ 。

【００３５】 屈折率 ｎ₁（ｈ）： ［ｄ線］ ［ｇ線］ Ｎ₀₀： １．４８１５７５ １．４９９２５９ Ｎ₁₀： −１．２３０Ｅ−４ −１．０４６Ｅ−４ Ｎ₂₀： ３．７２１Ｅ−６ ３．８６６Ｅ−６ Ｎ₃₀： ８．７８６Ｅ−９ −４．８８０Ｅ−９ Ｎ₄₀： ３．０４９Ｅ−１０ ４．３１９Ｅ−１０ 。

【００３６】 非球面 第５面： Ｋ＝ ０．０４６０５，Ａ＝−４．０１３Ｅ−６，Ｂ＝−１．４５９Ｅ−７， Ｃ＝ ９．００７Ｅ−１０，Ｄ＝−２．１１９Ｅ−１１ 。

【００３７】実施例３ ｆ＝４１．０〜５９．００ｍｍ，Ｆ／Ｎｏ＝４．１〜５．９ ｉ ｒ_i ｄ_i ｊ ｎ_j ν_j １ １５．１４４ ４．１８ １ ｎ₁（ｈ） ２ １４．２６５ ０．８０ ３ ∞（絞り） ０．２０ ４ −１５９．１０３ １４．６６ ２ １．６１７２３ ６１．８ ５ −２１．２２６ 可変 ６ −２６．８９５ １．００ ３ １．５２４９１ ７５．１ ７ ２７９．７３３ 。

【００３８】 可変量 ｆ： ４１．０ ５１．０ ５９．０ Ｆ／Ｎｏ： ４．１ ５．１ ５．９ ｄ₅： ２４．２１ １６．１７ １１．７０ 。

【００３９】 屈折率 ｎ₁（ｈ）： ［ｄ線］ ［ｇ線］ Ｎ₀₀： １．８３１２５２ １．８６７１１８ Ｎ₁₀： −３．６０４Ｅ−４ −２．７８９Ｅ−４ Ｎ₂₀： ４．３８６Ｅ−６ ４．６５７Ｅ−６ Ｎ₃₀： −８．３６９Ｅ−９ −１．２７１Ｅ−８ Ｎ₄₀： ５．６８２Ｅ−１０ ７．９６９Ｅ−１０ 。

【００４０】 非球面 第６面： Ｋ＝−０．３０５９８，Ａ＝−４．４６３Ｅ−６，Ｂ＝−７．７１７Ｅ−８， Ｃ＝ ３．７１４Ｅ−１０，Ｄ＝−６．０６６Ｅ−１３ 。

【００４１】実施例４ ｆ＝４１．０〜５９．００ｍｍ，Ｆ／Ｎｏ＝４．１〜５．９ ｉ ｒ_i ｄ_i ｊ ｎ_j ν_j １ ２１．７４７ ７．６７ １ ｎ₁（ｈ） ２ １４．７１２ ６．１３ ３ ∞（絞り） ３．４３ ４ １０７．５８２ ３．２９ ２ １．５３４０１ ７３．３ ５ −１６．０２４ 可変 ６ −２５．０４５ １．００ ３ １．５８７４７ ６５．２ ７ １８６．８１３ 。

【００４２】 可変量 ｆ： ４１．０ ５１．０ ５９．０ Ｆ／Ｎｏ： ４．１ ５．１ ５．９ ｄ₅： ２４．８５ １８．７３ １５．３３ 。

【００４３】 屈折率 ｎ₁（ｈ）： ［ｄ線］ ［ｇ線］ Ｎ₀₀： １．６２３１０３ １．６４９４３２ Ｎ₁₀： −１．３９２Ｅ−４ −１．１７２Ｅ−４ Ｎ₂₀： ３．２１６Ｅ−６ ３．３１４Ｅ−６ Ｎ₃₀： ４．３４３Ｅ−９ ２．２２０Ｅ−９ Ｎ₄₀： ２．４７６Ｅ−１０ ２．９７７Ｅ−１０ 。

【００４４】 非球面 第７面： Ｋ＝ １０１．４７２０４， Ａ＝−２．００１Ｅ−６，Ｂ＝ ２．１３９Ｅ−８， Ｃ＝−９．１３４Ｅ−１１，Ｄ＝ １．４５５Ｅ−１３ 。

【００４５】図５〜７に実施例１に関する収差図を示
す。図５は短焦点端、図６は中間焦点距離、図７は長焦
点端に関するものである。図８〜１０に実施例２に関す
る収差図を示す。図８は短焦点端、図９は中間焦点距
離、図１０は長焦点端に関するものである。図１１〜１
３に実施例３に関する収差図を示す。図１１は短焦点
端、図１２は中間焦点距離、図１３は長焦点端に関する
ものである。図１４〜１６に実施例４に関する収差図を
示す。図１４は短焦点端、図１５は中間焦点距離、図１
６は長焦点端に関するものである。

【００４６】球面収差の図において、実線は「球面収
差」、破線は「正弦条件」、非点収差の図における実線
は「サジタル像面」、破線は「メリディオナル像面」を
示し、各収差図において、ｄ，ｇは、それぞれ「ｄ線」
および「ｇ線」に関するものであることを表す。

【００４７】各実施例とも短焦点端・中間焦点距離・長
焦点端のいずれにおいても収差は良好に補正され、性能
良好である。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規なズームレンズを提供できる。この発明のズーム
レンズは、上述の如き構成となっているので、構成レン
ズ枚数が「２群３枚構成」と構成レンズ枚数が極めて少
なく、極めてコンパクトに実現できるにも拘らず、上記
各実施例に示すように、Ｆ／Ｎｏが４．１〜５．９と明
るく、１．５倍にに近い大きな変倍比を性能良好に実現
できる。

【００４９】なお、この発明における屈折率分布型レン
ズの素材となる屈折率分布型レンズ材料は、従来から種
々のものが「ＧＲＩＮガラスやＧＲＩＮモノマー」等と
して知られると共に、今日も活発な開発が行われてお
り、その製法も、イオン交換法や電界拡散移入法、イオ
ンスタッフィング法、分子スタッフィング法、ゾル・ゲ
ル法、イオン注入法等の種々の方法が知られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を説明するための図である。

【図２】請求項１，３記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を説明するための図である。

【図３】請求項１，４記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を説明するための図である。

【図４】請求項１，５記載のズームレンズのレンズ構成
の１例を説明するための図である。

【図５】実施例１のズームレンズの短焦点端における収
差図である。

【図６】実施例１のズームレンズの中間焦点距離におけ
る収差図である。

【図７】実施例１のズームレンズの長焦点端における収
差図である。

【図８】実施例２のズームレンズの短焦点端における収
差図である。

【図９】実施例２のズームレンズの中間焦点距離におけ
る収差図である。

【図１０】実施例２のズームレンズの長焦点端における
収差図である。

【図１１】実施例３のズームレンズの短焦点端における
収差図である。

【図１２】実施例３のズームレンズの中間焦点距離にお
ける収差図である。

【図１３】実施例３のズームレンズの長焦点端における
収差図である。

【図１４】実施例４のズームレンズの短焦点端における
収差図である。

【図１５】実施例４のズームレンズの中間焦点距離にお
ける収差図である。

【図１６】実施例４のズームレンズの長焦点端における
収差図である。

【符号の説明】

１ 第１レンズ ３ 第２レンズ ５ 第３レンズ Ｓ 絞り

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側から像側へ向かって順次、第１，第
   ２群を配してなり、 第１群は、物体側から順次、第１レンズ、絞り、第２レ
   ンズを配して構成されて正の屈折力を持ち、 第２群は、負の屈折力を持つ第３レンズにより構成さ
   れ、 第１群と第２群とが間隔を狭めながら共に物体側へ移動
   することにより、短焦点距離側から長焦点距離側へズー
   ミングを行う２群３枚構成であって、 上記第１レンズは、物体側に凸面を向けた正または負の
   メニスカスレンズ、 上記第２レンズは、像側に凸面を向けた正メニスカスレ
   ンズ、 上記第３レンズは両凹レンズであり、 上記第１レンズが、光軸直交方向に屈折率が変化する屈
   折率分布型レンズであり、上記第２レンズもしくは第３
   レンズにおけるひとつの面が非球面であることを特徴と
   するズームレンズ。
2. 【請求項２】請求項１記載のズームレンズにおいて、 第１レンズが正メニスカスレンズであり、第２レンズの
   物体側レンズ面が非球面であることを特徴とするズーム
   レンズ。
3. 【請求項３】請求項１記載のズームレンズにおいて、 第１レンズが負メニスカスレンズであり、第２レンズの
   像側レンズ面が非球面であることを特徴とするズームレ
   ンズ。
4. 【請求項４】請求項１記載のズームレンズにおいて、 第１レンズが正メニスカスレンズであり、第３レンズの
   物体側レンズ面が非球面であることを特徴とするズーム
   レンズ。
5. 【請求項５】請求項１記載のズームレンズにおいて、 第１レンズが負メニスカスレンズであり、第３レンズの
   像側レンズ面が非球面であることを特徴とするズームレ
   ンズ。