JPH09133865A

JPH09133865A - 望遠ズームレンズ

Info

Publication number: JPH09133865A
Application number: JP8241473A
Authority: JP
Inventors: Haruo Sato; 治夫佐藤; Yoshinori Hamanishi; 芳徳濱西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な変倍方式により効率良い変倍が達成で
き、超望遠化が実現できるとともに、全ての変倍域にわ
たって優れた結像性能を有するコンパクトで明るい望遠
ズームレンズを提供すること。【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第１
群G1と、負の屈折力を有する第２群G2と、正の屈折力を
有する第３群G3と、正の屈折力を有する第４群G4と、負
の屈折力を有する第５群G5とを有しており、広角端から
望遠端へのズーミングに際し、前記第１群G1と前記第２
群との空気間隔が拡大しながら、前記第２群G2と第３群
G3との空気間隔が縮小するとともに、前記第３群G3と前
記第４群G4との空気間隔が拡大しながら、前記第４群G4
と前記第５群G5との空気間隔が縮小し、第２群G2から第
４群G4の間あるいは第３群G3から第５群G5の間に開口絞
りが配置されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は比較的コンパクトで
レンズ構成枚数の少ない５群構成の望遠ズームレンズに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の望遠ズームレンズとして
は、全ての変倍領域で良好な結像性能を有しながら、明
るく、小型かつ低コストで高いズーム比を有するものが
望まれており、数多くの提案がなされ、実用に供されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５６−１１４９
１９号公報に開示されている光学補正式望遠ズームレン
ズは、正・負・正・正の４群構成であり、各群の屈折力
が比較的弱いという特徴を有している。このため、収差
補正上の自由度が高くなり、極めて少ないレンズ構成枚
数で達成されている。

【０００４】この反面、この望遠ズームレンズは、各群
の屈折力が基本的に弱いために、ズーミングによる変倍
比（ズーム比）の高倍率化が困難である。そして、無理
に変倍比の高倍率化を図ると、変倍に際する各群の移動
量が大きくなり、さらには、レンズ全長も大きくなると
いう欠点を有している。これは、一般に、この種の光学
補正式ズームレンズについても同様の事が言える。

【０００５】特に、この望遠ズームレンズが広角端にお
いて全長が長いのは、基本的に正・負・正・正の屈折力
配置により、広角端での望遠比（レンズ系の全長／レン
ズ系の焦点距離）が大きくなるためである。このため、
このズームレンズを小型化にする手法としては、各群の
屈折力を強めることが考えられる。

【０００６】すると、レンズ全長を短しくながら、ズー
ミング（変倍）に際する移動量の減少させることがで
き、レンズ系の小型化には極めて有利となるものの、収
差補正上の自由度が不足し、下方コマ収差や球面収差等
の収差変動が増加するので好ましくない。そこで、レン
ズ構成枚数を増加させて、収差補正上の自由度の向上を
図ろうとすると、レンズ系の重量の増加，複雑化を招
き、コストアップとなる。

【０００７】しかも、各群の屈折力を強く構成して全長
のコンパクト化を図ろうとしても、上記の正・負・正・
正の屈折力配分による性格上、全長の短縮化には限界が
あり、大幅にコンパクト化を図ることは極めて困難であ
る。また、各群の屈折力を強くすれば、変倍比の高倍率
化を達成することは可能であるが、収差補正上の自由度
が不足して像面湾曲が変動し、特に上方コマ収差の変動
が過大となる。

【０００８】さて、特開昭６１−５６３１５号公報に開
示されている望遠ズームレンズは、正・負・正・負のの
４群構成であり、各群が比較的弱い屈折力で構成されて
いるので、比較的少ないレンズ構成枚数で実現されてい
る。しかも、広角端における望遠比が小さくなるように
各群の屈折力が配分されているので、レンズ系の全長が
小さくなっている。

【０００９】しかしなから、変倍比が2.８を越える高倍
率の望遠ズームレンズの場合、球面収差，像面湾曲及び
コマ収差の変動が大きくなり、特に下方コマ収差が広角
端において正の方向に発生し、コマ収差の対称性が大き
く崩れる傾向にある。また、この望遠ズームレンズは、
図２に示す如く、望遠端において負の第２群、正の第３
群及び負の第４群が非常に接近するため、実質的に第１
群が正の屈折力を有する前方群，第２群〜第４群が負の
屈折力を有する後方群を形成して２群構成となってい
る。

【００１０】しかしながら、この負の後方群（第２群、
第３群及び第４群）の各レンズが一体的となっているた
め、収差補正上の自由度が低下し、軸上収差と軸外収差
とを同時にバランス良く補正することが困難となる。そ
こで、本発明は上記の問題を全て解決し、新規な変倍方
式により効率良い変倍が達成でき、超望遠化が実現でき
るとともに、全ての変倍域にわたって優れた結像性能を
有するコンパクトで明るい望遠ズームレンズを提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に示す如
く、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群G1と、
負の屈折力を有する第２群G2と、正の屈折力を有する第
３群G3と、正の屈折力を有する第４群G4と、負の屈折力
を有する第５群G5とを有するものである。この基本構成
により、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記
第１群G1と前記第２群との空気間隔が拡大しながら、前
記第２群G2と第３群G3との空気間隔が縮小するととも
に、前記第３群G3と前記第４群G4との空気間隔が拡大し
ながら、前記第４群G4と前記第５群G5との空気間隔が縮
小するものである。

【００１２】そして、第２群G2から第４群G4の間あるい
は第３群G3から第５群G5の間に開口絞りが配置されるも
のである。このとき、広角端における全系の焦点距離を
ｆW とし、望遠端における前記第３群G3の最も像側のレ
ンズ面の頂点から前記第４群G4の最も物体側のレンズ面
の頂点までの空気間隔（頂点間距離）をＤ3T、広角端に
おける前記第３群G3の最も像側のレンズ面の頂点から前
記第４群G4の最も物体側のレンズ面の頂点までの空気間
隔（頂点間距離）をＤ3Wとするとき、

【００１３】

【数１９】

【００１４】を満足することが望ましい。そして、望遠
端における第２群G2と第３群G3との合成焦点距離をｆ23
とし、望遠端における第４群G4と第５群G5との合成焦点
距離をｆ45、望遠端における第２群G2，第３群G3，第４
群G4及び第５群G5の合成焦点距離をｆ25とするとき、

【００１５】

【数２０】

【００１６】

【数２１】

【００１７】を満足することがより望ましい。また、広
角端における全系の焦点距離をｆW とし、第３群G3の焦
点距離をｆ3、第４群G4の焦点距離をｆ4 、第５群G5の
焦点距離をｆ5 とするとき、以下の条件を満足すること
がより好ましい。

【００１８】

【数２２】

【００１９】

【数２３】

【００２０】

【数２４】

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の望遠ズームレンズは、正
・負・正・正の４群構成の光学補正式の望遠ズームレン
ズの改良から出発している。このレンズ系は、各群の屈
折力が比較的弱く、レンズ構成枚数が極めて少なく、変
倍時の各群の移動が比較的簡単であり、像面湾曲の変動
が少なく収差的にも安定しているという利点を有してい
る。

【００２２】この利点の中で、少ないレンズ構成枚数で
実現できるということは、コストの低減には有利であ
り、また像面湾曲の変動が小さいということは、より望
遠比を小さくしてレンズ全長のコンパクト化を実現でき
る可能性を有している。しかしながら、一般に、正・負
・正・正の４群構成の望遠ズームレンズは、この屈折力
配置上、レンズ全長が長くなる傾向にあり、特にこの屈
折力配置を基本とした光学補正式の望遠ズームレンズ
は、変倍比や焦点距離に比べて非常に大型となる欠点を
有している。

【００２３】さて、本発明の望遠ズームレンズは、正・
負・正・正・負の５群構成を基本としており、第１群G1
から第４群G4までがマスターレンズとして機能し、第５
群G5はテレ比をかけるためのテレコンバーターレンズと
して機能している。しかしながら、本発明の第１群G1〜
第４群G4についての屈折力配分は、上記の光学補正式望
遠ズームレンズと同様に、正・負・正・正の構成を採用
しているため、そのままではレンズ全長のコンパクト化
には不利である。

【００２４】このため、これを解決する手段の１つとし
て、各群の屈折力を大幅に強めてレンズ全長のコンパク
化を達成しようとする手法が考えられるが、これはコマ
収差，球面収差の変動が大きくなるため好ましくない。
そこで、本発明においては、第１群G1及び第２群G2の屈
折力を比較的弱くし、第３群G3及び第４群G4の屈折力を
若干強めている。これにより、収差悪化を招くことな
く、第１群G1から第４群G4までの合成焦点距離を比較的
短くして、レンズ全長を若干コンパクトにしている。そ
して、第４群G4の後方に負の屈折力を有する第５群G5を
配置することにより、より望遠比を小さくして、レンズ
全長のコンパクト化を達成している。

【００２５】また、正・負・正・正の４群ズームレンズ
は、特に広角端において負の歪曲収差が発生する傾向に
あるが、さらに負の第５群G5を有する本発明は、この第
５群G5で正の歪曲収差を発生させることができるため、
歪曲収差を良好にバランスさせることができ、極めて有
利な構成である。しかも、図１に示す如く、広角端から
望遠端へのズーミングに伴い第５群G5を物体側へ移動さ
せているので、望遠端において発生する正の歪曲収差を
軽減させることができ、ズーミングによる歪曲収差の変
動を抑えられる構成となっている。このとき、この移動
形態によって第５群G5のレンズ径を小さくできるのみな
らず、上方コマ収差を発生させる光束を良好に遮蔽する
ことも可能となる。

【００２６】さて、各群とも極めて少ないレンズ構成枚
数、かつ高変倍比でありながら、良好なる収差補正を達
成するには、上記の如き適切な屈折力配分と、適切なレ
ンズ形状を有する構成とすることが好ましいが、変倍
（ズーミング）に対して各群での無理のない最適な移動
形態、すなわち最適な変倍方式を適用することも重要で
ある。

【００２７】前述の如く、特開昭６１−５６３１５号公
報に開示されている正・負・正・負の４群ズームレンズ
の従来の変倍方式は、図２に示す如く、望遠端において
実質的に正の前方群ＧF （第１群G1）・負の後方群ＧR
（第２群G2〜第４群G4）の２群構成となっている。一般
に、軸上収差は軸上光束の入射高が高くなるような位置
にあるレンズで補正されることが効果的である一方、軸
外収差は軸上光束と軸外光束とが分離した位置にあるレ
ンズで補正されることが効果的である。

【００２８】このため、１枚のレンズで軸上収差と軸外
収差とを同時に補正することは基本的に困難であり、換
言すれば、少ないレンズ構成枚数を有する１つの群で軸
上収差と軸外収差とを同時に補正することは難しいこと
が理解できる。特開昭６１−５６３１５号公報に開示さ
れている変倍方式では、図２に示す如く、広角端におい
て分離して配置された第２群G2〜第４群G4が担っている
軸上収差と軸外収差の補正機能は、望遠端において第２
群G2〜第４群G4（負の後方群ＧR）が一体的となること
により、著しく劣化する。すなわち、軸上光束と軸外光
束との分離が中途半端な状態となる位置で、一体的とな
った後方群ＧR の第２群G2〜第４群G4が軸上収差と軸外
収差とを同時に補正しなければならないため、後方群Ｇ
R （第２群G2〜第４群G4）を少ないレンズ構成枚数で構
成した場合、優れた結像性能を得ることが難しい。

【００２９】これを具体的に説明するならば、この従来
の変倍方式では、まず望遠端で特に問題となる軸上収差
としての球面収差等は、ランド光線（無限遠の軸上から
発し、レンズの最周辺へ入射する光線）の入射高が高く
なる前方群ＧFの第１群G1で主に補正することが必要で
ある。そして、この前方群ＧFの第１群G1で主に球面収
差を補正した場合、軸外収差である像面湾曲，非点収
差，下方コマ収差を補正するための自由度が著しく不足
する。特に、最大画角からの軸外光束中の下方光束は、
前方群ＧFの第１群中の各レンズの最も外周を通過する
ため、ここで発生する下方コマ収差が全系で最も過大に
発生する可能性がある。

【００３０】このような状況の中で、前方群ＧFの第１
群G1で主に軸上収差としての球面収差を補正すると、下
方コマ収差の変動を補正するための自由度が著しく低下
することになる。このため、良好なる収差補正を達成す
るには、軸上収差としての球面収差の補正に対する負荷
を後方群ＧR （第２群G2〜第４群G4）に担わせることが
必要となる。

【００３１】しかしながら、この変倍方式上、後方群Ｇ
R を構成するの第２群G2〜第４群G4は一体的になるた
め、この後方群ＧR におけるレンズ構成枚数を増大させ
ることなく、軸上収差と軸外収差とを同時に補正するこ
とは困難となる。これに対し、本発明の望遠ズームレン
ズの変倍方式は、広角端から望遠端へのズーミングに際
し、図１に示す如く、前記第１群G1と前記第２群との空
気間隔が拡大しながら、前記第２群G2と第３群G3との空
気間隔が縮小するとともに、前記第３群G3と前記第４群
G4との空気間隔が拡大しながら、前記第４群G4と前記第
５群G5との空気間隔が縮小し、効率の良い変倍が達成で
きるものである。そして、望遠端においては、第２群G2
と第３群G3とが、そして第４群G4と第５群G5とがそれぞ
れ一体的となって、実質的に正の前方群ＧF（第１群）
・負の中間群ＧM（第２群及び第３群）・負の後方群ＧR
（第４群及び第５群）の３群構成を形成している。

【００３２】本発明によるズームレンズの広角端でのラ
ンド光線は、第４群近傍で最も高くなり、この第４群近
傍での各レンズの最外周を通過するため、球面収差の補
正に対する効果が最も大きくなる。そして、この補正の
効果を最大限に得るには、レンズ構成枚数の増加させて
球面収差補正の自由度を向上させることにより達成する
ことができるが、本発明においては、図１に示す如く、
広角端において第３群G3と第４群G4とを近接させること
により、レンズ構成枚数を増加させることなく、実質的
に球面収差補正の自由度の向上を図っている。このた
め、第４群G4は極めて少ないレンズ構成枚数でありなが
ら比較的強い屈折力を有することが可能となり、また明
るさを確保するにも極めて有効なレンズ配置となってい
る。

【００３３】そして、図１に示す如く、広角端から望遠
端へズーミングすると、負の中間群ＧM（第２群G2及び
第３群G3）では、ランド光線がこの群のレンズの最外周
を通過し、軸外光束はこの中間群ＧMの各レンズの中心
部分を通過するため、軸外収差にあまり悪影響を及ぼす
ことなく、主に軸上収差としての球面収差をバランス良
く補正することが可能となる。

【００３４】このため、負の中間群ＧMより物体側に位
置する正の前方群ＧFの第１群G1では、球面収差補正に
対する負荷を大幅に軽減することができるので、下方コ
マ収差の変動，像面湾曲及び非点収差等の軸外収差の補
正に対する自由度が向上し、これらの軸外収差を極めて
良好に補正することが可能となる。また、負の中間群Ｇ
Mより像側に位置する負の後方群ＧR（第４群G4及び第５
群G5）では、軸上光束がこの群の中心領域を通過し、軸
外光束がこの群の周辺部を通過して、両光束との分離状
態が良好となるため、上方コマ収差，像面湾曲及び非点
収差等の自由度が向上し、これらの軸外収差をバランス
良く補正することが可能となる。

【００３５】このように、本発明の変倍方式によれば、
望遠端では実質的に正・負・負の３群構成を形成してい
るため、各群において軸上収差と軸外収差とを補正する
機能が明確となり、収差補正上の自由度の向上が実現で
きている。尚、超望遠ズームレンズを実現する場合、後
方群のレンズ径を小さくしてコンパクト化を図りながら
変倍機構上において有利な構成とするには、望遠端にお
いて、絞りが負の後方群ＧR（第４群G4及び第５群G5）
近傍，あるいはこの後方群中に位置していることが望ま
しい。この超望遠ズームレンズとする場合、画角が極め
て狭くなるため、絞りの位置を変更しても、基本的に
は、前方群ＧF，中間群ＧM及び後方群ＧRに上述した如
き収差補正機能を担わせることが可能となる。したがっ
て、この場合でも各変倍状態におけるこれらの群の収差
補正のための機能を明確かつバランス良く分担させるこ
とが可能となり、優れた結像性能を確保することができ
る。

【００３６】ところで、図２に示した変倍方式では、望
遠端において正・負の２群構成となっており、一般的
に、負の後方群ＧRの屈折力を強くすれば、このレンズ
系の望遠比を小さくしてコンパクト化が図れ、変倍時で
の移動量も小さくすることができる。この反面、諸収差
が過大に発生して結像性能が劣化するため、レンズ構成
枚数を増加させなければならずコストアップを招くこと
になる。

【００３７】これに対し、図１に示した如き本発明の変
倍方式によれば、望遠端における負の中間群ＧM の屈折
力（望遠端における第２群G2と第３群G3との合成屈折
力）と負の後方群ＧR の屈折力（望遠端における第４群
G4と第５群G5との合成屈折力）との合成屈折力、即ち望
遠端での第２群G2から第５群G5までの合成屈折力によっ
て、望遠端での望遠比を決定することができる。

【００３８】具体的には、望遠端での負の中間群ＧM と
負の後方群ＧR との合成焦点距離（望遠端における第２
群G2から第５群G5までの合成焦点距離）をｆ25とし、望
遠端での負の中間群ＧM の焦点距離（望遠端における第
２群G2と第３群G3との合成焦点距離）をｆ23、望遠端で
の負の後方群ＧR の焦点距離（望遠端における第４群G4
と第５群G5との合成焦点距離）をｆ45、望遠端での負の
中間群ＧM と負の後方群ＧR との主点間隔をＤとすれ
ば、以下の関係が成立する。

【００３９】

【数２５】

【００４０】但し、ｆ25＜０、ｆ23＜０、ｆ45＜０、Ｄ
＞０であり、１／ｆ25は負の中間群ＧM と負の後方群Ｇ
R との合成屈折力、１／ｆ23は負の中間群ＧM の屈折
力、１／ｆ45は負の後方群ＧR の屈折力を示している。
上式の関係より、負の中間群ＧM と負の後方群ＧR と
の主点間隔Ｄ、言い換えれば負の中間群ＧM と負の後方
群ＧR との空気間隔を望遠側で拡大すれば、負の中間群
ＧM と負の後方群ＧR との屈折力を強くすることなく、
負の中間群ＧMと負の後方群ＧR との合成屈折力を強く
することができることが理解できる。

【００４１】したがって、負の中間群ＧM と負の後方群
ＧRとを少ないレンズ構成枚数で構成しても良好な収差
補正ができるためコストの低減が図れる。しかも、本発
明の変倍方式によれば、望遠端での望遠比を小さくでき
るため変倍による移動量を減少させることが可能となる
ばかりか、広角端での第３群G3と第４群G4との群間隔を
近接させることができるため、レンズ系の総合的なコン
パクト化を達成することができる。

【００４２】このように、本発明の変倍方式によれば、
望遠端における各収差補正の自由度の向上が達成できる
ため、変倍比の向上，大口径比化，超望遠ズーム化，コ
ンパクト化及び低コスト化を実現することが可能とな
る。さて、先に述べた如く、望遠端における負の中間群
ＧM （第２群G2と第３群G3）が担う軸上収差の補正機能
と，負の後方群ＧR （第４群G4と第５群G5）が担う軸外
収差の補正機能との独立性を維持し、また上記式に基
づいて説明した如く、望遠端において負の中間群ＧM と
負の後方群ＧR との屈折力を弱くしながら、この負の中
間群ＧM と負の後方群ＧR との合成屈折力を大きくし
て、本発明の変倍方式による効果を効果的に得るには、
条件（１）を満足することが必要である。

【００４３】この条件（１）は、広角端から望遠端まで
のズーミングにより変化する第３群G3と第４群G4との最
適な空気間隔の変化量を規定するものである。すなわ
ち、これは広角端から望遠端へのズーミングにおいて第
３群G3と第４群G4との空気間隔を適切に拡大することに
より、望遠端における負の中間群ＧM （第２群G2と第３
群G3）と負の後方群ＧR （第４群G4と第５群G5）との最
適な分離状態を規定するものである。

【００４４】この条件（１）の下限を越えると、望遠端
において第３群G3と第４群G4との群間隔が減少し、収差
補正上の自由度が減少する。このため、望遠端において
この負の中間群ＧM （第２群G2と第３群G3）と負の後方
群ＧR （第４群G4と第５群G5）とが担っている各収差補
正機能の独立性が崩れて良好な結像性能を得ることが困
難となる。このとき、特に、球面収差及び下方コマ収差
の変動等の補正が困難となり、さらには、高ズーム比化
を図ることも困難となる。そこで、収差補正上の自由度
の向上をはかるため、レンズ構成枚数を増加させれば、
レンズの大型化及びコストアップを招くため好ましくな
い。反対に条件（１）の上限を越えると、広角端から望
遠端へのズーミングに伴い、第３群G3と第４群G4との群
間隔が非常に大きくなる。このため、両群の群間隔が大
きくなるのでレンズ系の大型化を招く恐れがある。

【００４５】次に条件（２）及び条件（３）について説
明する。上記式に基づいて説明した如き本発明の変倍
方式による効果を最大限に得るには、望遠端において形
成される負の中間群ＧM と負の後方群ＧRとの適切な屈
折力配分を行うことが必要である。言い換えれば、望遠
端において、負の中間群ＧMを構成する第２群G2と第３
群G3との合成焦点距離と、負の後方群ＧMを構成する第
４群G4と第５群G5との合成焦点距離とについて適切な範
囲を決定することが必要である。

【００４６】そこで、本発明は、条件（２）において負
の中間群ＧM と負の後方群ＧR との合成焦点距離（望遠
端での第２群G2から第５群G5までの合成焦点距離）に対
する負の中間群ＧM の焦点距離（望遠端での第２群G2と
第３群G3の合成焦点距離）の最適な比率を規定してい
る。そして、条件（３）において負の中間群ＧM と負の
後方群ＧR との合成焦点距離（望遠端での第２群G2から
第５群G5までの合成焦点距離）に対する負の後方群ＧR
の焦点距離（望遠端での第４群G4と第５群G5との合成焦
点距離）の最適な比率を規定している。すなわち、この
条件（２）は望遠端での望遠比に対する負の中間群ＧM
の焦点距離の関係を示すものであり、条件（３）は望遠
端での望遠比に対する負の後方群ＧR の焦点距離との関
係を示すものである。

【００４７】条件（２）の下限を越えると、負の中間群
ＧMと負の後方群ＧR との合成焦点距離に対して、負の
中間群ＧM の焦点距離が小さくなり、望遠側で諸収差が
過大に発生する。このとき、特に球面収差が補正過剰と
なり結像性能が大きく劣化する。逆に条件（２）の上限
を越えると、負の中間群ＧM と負の後方群ＧR と合成焦
点距離に対して、負の中間群ＧM の焦点距離が大きくな
り、望遠側で諸収差が過大に発生する。このとき、特に
球面収差が補正不足となり結像性能が大きく劣化する。
尚、この条件（２）の上限の値を１０とし、この範囲内
を満足するように構成すれば、望遠側においてより収差
バランスの良好な望遠ズームレンズを達成できる。

【００４８】また、条件（３）の下限を越えると、負の
中間群ＧM と負の後方群ＧR と合成焦点距離に対して、
負の後方群ＧR の焦点距離が小さくなり、正の歪曲収差
が過大となる。しかも、ペッツバール和の値が大きく負
の値をとるため、像面湾曲及び非点収差が大きく発生す
る。反対に条件（３）の上限を越えると、負の中間群Ｇ
M と負の後方群ＧR と合成焦点距離に対して、負の後方
群ＧR の焦点距離が大きくなり、全長が大きくなるので
コンパクト化に反し好ましくない。尚、この条件（３）
の上限の値を７とし、この範囲内を満足するように構成
すれば、望遠側においてより収差バランスの良好な望遠
ズームレンズを達成できる。

【００４９】さて、十分な収差補正を達成するには、各
群の屈折力配分を適切に行うことが必要であり、特に以
下の条件を満足することが望ましい。

【００５０】

【数２６】

【００５１】

【数２７】

【００５２】

【数２８】

【００５３】ｆW ：広角端における全系の焦点距離。ｆ3 ：第３群G3の焦点距離。ｆ4 ：第４群G4の焦点距離。ｆ5 ：第５群G5の焦点距離。条件（４）及び条件（５）はそれぞれ第３群G3，第４群
G4の最適な焦点距離の範囲を規定するものである。条件
（４）及び条件（５）の下限を越えると、球面収差が補
正不足状態の傾向となり、またペッツバール和が大きく
正の値をとるため非点収差及び像面湾曲が過大に発生す
るため、好ましくない。逆に条件（４）及び条件（５）
の上限を越えると、球面収差が補正過剰状態の傾向とな
り、またペッツバール和が大きく負の値をとるため非点
収差及び像面湾曲が過大に発生するため、好ましくな
い。

【００５４】条件（６）は負の第５群G5の最適な焦点距
離の範囲を規定するものである。条件（６）の下限を越
えると、第５群G5の負の屈折力が弱くなり、望遠端にお
ける第４群G4と第５群G5とが機械的に干渉するため、高
ズーム比化を達成することが難しくなる。このため、第
４群G4と第５群G5との群間隔を確保すると、レンズ系の
大型化を招き好ましくない。逆に条件（６）の上限を越
えると、第５群G5の負の屈折力が強くなり、コンパクト
化には有利となるものの、バックフォーカスを確保する
ことが困難となる。このため、ある程度のバックフォー
カスを必要とする一眼レフカメラ，電子カメラ，ＴＶカ
メラ等では、実現できなくなる。また、収差的には、歪
曲収差が大きく正の方向へ移動し、ペッツバール和が大
きく負の値をとるため非点収差及び像面湾曲が悪化し、
特にズーミングによる像面湾曲の変動が過大となる。

【００５５】さらに、第１群G1の焦点距離をｆ1 とし、
第２群G2の焦点距離をｆ2 とするとき、以下の条件を満
足することがより好ましい。

【００５６】

【数２９】

【００５７】

【数３０】

【００５８】条件（７）の下限を越えると、球面収差が
補正不足状態となり、ズーミングによる下方コマ収差の
変動も大きくなる。逆に、条件（７）の上限を越える
と、球面収差が補正過剰状態となり、ズーミングによる
下方コマ収差の変動も大きくなる。またペッツバール和
が著しく負の値をとるため、非点収差及び像面湾曲が大
きく発生する。

【００５９】条件（８）の下限を越えると、ズーミング
による像面湾曲の変動が大きくなり、下方コマ収差の変
動が大きくなる。また、望遠側では球面収差が補正不足
状態となる。逆に条件（８）の上限を越えると、ズーミ
ングによる像面湾曲の変動が大きくなり、下方コマ収差
の変動が大きくなる。また、望遠側での球面収差が補正
過剰状態となる。

【００６０】また、第３群中の最も像側に位置する正レ
ンズの物体側の曲率半径をｒa 、第３群中の最も像側に
位置する正レンズの像側の曲率半径をｒb とするとき、
以下の条件を満足することが望ましい。

【００６１】

【数３１】

【００６２】条件（９）は第３群G3の最も像側に位置す
る正レンズの最適な形状を規定するものである。本発明
における第３群G3は、図１に示した如く、広角端では第
４群G4と近接して位置して、下方コマ収差及び像面湾曲
をの劣化を招くことなく、球面収差の補正に効果的に機
能している一方、望遠端では第２群G2と近接して、同じ
く下方コマ収差及び像面湾曲を劣化させることなく、球
面収差の補正に対して効果的に機能している。そして、
この補正効果を最大限に得るには、特に第３群中の像側
に位置する正レンズの形状が重要である。

【００６３】条件（９）の下限を越えると、球面収差が
補正不足状態となり、下方コマ収差が正の方向に変化す
る。このため、これらの収差を他の群あるいは他のレン
ズにより補正すると、球面収差やズーミングによるコマ
収差の変動が著しく増加するので好ましくない。反対に
条件（９）上限を越えると、球面収差が補正過剰状態と
なり、下方コマ収差が負の方向に変化する。このため、
これらの収差を他の群あるいは他のレンズにより補正す
ると、下限を越えた場合と同様に、球面収差やズーミン
グによるコマ収差の変動が著しく増加するので好ましく
ない。

【００６４】また、第４群G4に、負レンズと正レンズと
で接合される接合レンズを配置し、このとき以下の条件
を満足することがより望ましい。 0.１≦ｎ4n−ｎ4p≦0.５（10）但し、ｎ4n：第４群G4における接合レンズ中の負レンズ
のｄ線に対する屈折率。ｎ4p：第４群G4における接合レンズ中の正レンズ
のｄ線に対する屈折率。

【００６５】条件（10）の下限を越えると、ペッツバー
ル和が著しく負の値をとり、非点収差の補正が困難とな
り、また球面収差の補正も困難となる。逆に条件（10）
の上限を越えると、ペッツバール和が著しく正の値をと
り、非点収差の補正が困難となり、また球面収差の補正
も困難となる。さらに、コンパクト化及びコストの低減
を確実に達成するには、第１群G1が正レンズと，負レン
ズと正レンズとの接合よりなる接合レンズとを有し、第
２群G2が正レンズと負レンズとを少なくとも１枚有し、
第３群G3が正レンズ有し、第４群G4が正レンズと負レン
ズとの接合よりなる接合レンズを有し、第５群G5が正レ
ンズと負レンズとを少なくとも１枚有するように構成す
ることが望ましい。

【００６６】

【実施例】図３，図５，図７，図９，図１１及び図１３
はそれぞれ本発明による第１〜第６実施例についてのレ
ンズ構成図及び光路図を示している。まず第１実施例で
は、図３に示すとおり、物体側から順に、第１群G1は，
物体側に凸面を向けた正レンズL11 と，物体側に凸面を
向けた負メニスカスレンズL12 と，これに接合されて物
体側により強い曲率の面を向けた正レンズL13 とからな
っており、第２群G2は，両凹形状の負レンズL21とこ
れに接合された物体側により強い曲率の面を向けた正レ
ンズL22 と物体側に凹面を向けた負レンズL23 とから
なっており、第３群G3は像側に凸面を向けた正レンズL3
1 で構成されている。そして、第４群G4は，両凸形状の
正レンズL41 ，これに接合されて物体側に凹面を向けた
負レンズL42 とからなっており、第５群G5は像側により
強い曲率の面を向けた正レンズL51 と，これに接合され
て両凹形状の負レンズL52 よりなっている。

【００６７】第２〜第６実施例では、実施例１と基本的
に同様なレンズ形状を有しているが、第２群G2は両凹形
状の負レンズL21 と，物体側により強い曲率の面を向け
た正レンズL22 との２枚より構成されており、また第５
実施例では、第５群G5が像側により強い曲率の面を向け
た正レンズL51 と両凹形状の負レンズL52 とが分離され
て配置されている。

【００６８】そして、第１，第２，第３，第４及び第５
実施例では、絞りＳは第２群G2と第３群G3との間に配置
されており、第５実施例では、第４群と第５群との間に
配置されている。広角端から望遠端へのズーミングに際
しては、各実施例とも、第１群G1と第２群との空気間隔
が拡大しながら、第２群G2と第３群G3との空気間隔が縮
小し、さらに第３群G3と第４群G4との空気間隔が拡大し
ながら、第４群G4と第５群G5との空気間隔が縮小する。
すなわち、第４群G4が像面に対して固定された状態で、
第１群G1が物体側へ移動しながら、第２群G2が像側へ移
動し、さらに第３群G3が物体側へ移動しながら、第５群
G5が物体側へ移動する。

【００６９】尚、本実施例ではコストの低減に有利な移
動形態をとるため、ズーミング時に第４群G4を像面に対
して固定しているが、第３群G3と第４群G4との空気間隔
が拡大しながら、第４群G4と第５群G5との空気間隔が縮
小すれば、この固定群を移動させても良い。また、変倍
による各群の移動軌跡は線型状（直線状），非線型状
（非直線状）となっているが、上記のように各群の空気
間隔を変化させれば、これらの移動軌跡を線型状から非
線型状あるいは非線型状から線型状に変換できることは
言うまでもない。

【００７０】以下の表１〜表６において、本発明による
第１〜第６実施例の諸元を掲げる。表中の左側の数字は
物体側からの順序を表し、ｒはレンズの曲率半径、ｄは
レンズ厚及びレンズ面間隔、アッベ（Abbe) 数及び、屈
折率ｎはｄ線（λ＝587.6nm)に対する値である。また、
ｄS は、第１〜第５実施例では第２群の最も像側のレン
ズ面の頂点から絞りＳまでの距離を表し、第６実施例で
は絞りＳから第５群の最も物体側のレンズ面の頂点まで
の距離を表している。

【００７１】

【表１】（第１実施例）

【００７２】

【表２】（第２実施例）

【００７３】

【表３】（第３実施例）

【００７４】

【表４】（第４実施例）

【００７５】

【表５】（第５実施例）

【００７６】

【表６】（第６実施例）図４，図６，図８，図１０，図１２及び図１４はそれぞ
れ本発明による第１〜第６実施例についての諸収差図を
示しており、諸収差図における（ａ）は最短焦点距離状
態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は最
長焦点距離状態（望遠端）についての諸収差を示してい
る。非点収差における点線はメリディオナル像面、実線
はサジッタル像面を表している。

【００７７】本発明の変倍方式により各群での収差補正
上の自由度の格段の向上が達成されているため、極めて
少ないレンズ構成枚数、かつコンパクトな形状を確保し
ながら、高変倍比を達成されているにもかかわらず、各
収差の比較から広角端から望遠端にわたり優れた結像性
能を有していることが明らかである。表７〜表９におい
て本発明による各実施例についての条件対応数値を掲げ
る。

【００７８】

【表７】

【００７９】

【表８】

【００８０】

【表９】

【００８１】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、レンズ構成
枚数の減少，コンパクトな形状の確保，かつ高変倍比化
が同時に達成されているにもかかわらず、変倍による球
面収差及びコマ収差の変動，像面湾曲，非点収差が補正
でき、特に望遠側での球面収差が極めて良好に補正でき
るため、格段の性能向上が達成できる望遠ズームレンズ
を得ることができる。これにより、大口径比化、レンズ
系の軽量化、低コスト化が期待できる。

【００８２】しかも、本発明の変倍方式によれば、収差
補正上における望遠端での自由度が確保できるため、変
倍比の向上、超望遠ズーム化も容易に達成できる。尚、
本発明の各実施例では球面レンズを使用したが、適宜非
球面レンズを使用してレンズ構成枚数を減らすことが可
能であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による変倍方式を示す図である。

【図２】従来の変倍方式を示す図である。

【図３】第１実施例におけるレンズ構成図及び光路図を
示している。

【図４】第１実施例における諸収差図であり、（ａ）は
最短焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離状
態、（ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）をそれぞれ示
している。

【図５】第２実施例におけるレンズ構成図及び光路図を
示している。

【図６】第２実施例における諸収差図であり、（ａ）は
最短焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離状
態、（ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）をそれぞれ示
している。

【図７】第３実施例におけるレンズ構成図及び光路図を
示している。

【図８】第３実施例における諸収差図であり、（ａ）は
最短焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離状
態、（ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）をそれぞれ示
している。

【図９】第４実施例におけるレンズ構成図及び光路図を
示している。

【図１０】第４実施例における諸収差図であり、（ａ）
は最短焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離
状態、（ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）をそれぞれ
示している。

【図１１】第５実施例におけるレンズ構成図及び光路図
を示している。

【図１２】第５実施例における諸収差図であり、（ａ）
は最短焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離
状態、（ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）をそれぞれ
示している。

【図１３】第６実施例におけるレンズ構成図及び光路図
を示している。

【図１４】第６実施例における諸収差図であり、（ａ）
は最短焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離
状態、（ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）をそれぞれ
示している。

【符号の説明】

G1・・・・・・第１群 G2・・・・・・第２群 G3・・・・・・第３群 G4・・・・・・第４群 G5・・・・・・第５群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、正の屈折力を有する第１
群G1と、負の屈折力を有する第２群G2と、正の屈折力を
有する第３群G3と、正の屈折力を有する第４群G4と、負
の屈折力を有する第５群G5とを有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１群G1
と前記第２群との空気間隔が拡大しながら、前記第２群
G2と第３群G3との空気間隔が縮小するとともに、前記第
３群G3と前記第４群G4との空気間隔が拡大しながら、前
記第４群G4と前記第５群G5との空気間隔が縮小し、前記第２群G2から前記第４群G4の間には、開口絞りが配
置されることを特徴とする望遠ズームレンズ。
【請求項２】広角端における全系の焦点距離をｆW と
し、望遠端における前記第３群G3の最も像側のレンズ面
の頂点から前記第４群G4の最も物体側のレンズ面の頂点
までの空気間隔をＤ3T、広角端における前記第３群G3の
最も像側のレンズ面の頂点から前記第４群G4の最も物体
側のレンズ面の頂点までの空気間隔をＤ3Wとするとき、【数１】を満足することを特徴とする請求項１記載の望遠ズーム
レンズ。
【請求項３】望遠端における第２群G2と第３群G3との合
成焦点距離をｆ23とし、望遠端における第４群G4と第５
群G5との合成焦点距離をｆ45、望遠端における第２群G
2，第３群G3，第４群G4及び第５群G5の合成焦点距離を
ｆ25とするとき、【数２】【数３】を満足することを特徴とする請求項１または２記載のズ
ームレンズ。
【請求項４】広角端における全系の焦点距離をｆW と
し、第３群G3の焦点距離をｆ3 、第４群G4の焦点距離を
ｆ4 、第５群G5の焦点距離をｆ5 とするとき、【数４】【数５】【数６】を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
一項記載の望遠ズームレンズ。
【請求項５】前記第１群G1の焦点距離をｆ1 とし、前記
第２群G2の焦点距離をｆ2 とするとき、以下の条件を満
足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。【数７】【数８】
【請求項６】前記第３群G3は、最も像側に配置される正
レンズを有し、前記第３群G3中の最も像側に位置する正
レンズの物体側の曲率半径をｒa 、前記第３群中の最も
像側に位置する正レンズの像側の曲率半径をｒb とする
とき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか一項記載のズームレンズ。【数９】
【請求項７】前記第４群G4は、負レンズと正レンズとで
接合される接合レンズを有し、以下の条件を満足するこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載のズ
ームレンズ。０．１≦ｎ4n−ｎ4p≦０．５但し、ｎ4n：前記第４群G4における接合レンズ中の負レンズの
ｄ線に対する屈折率。ｎ4p：前記第４群G4における接合レンズ中の正レンズの
ｄ線に対する屈折率。
【請求項８】物体側から順に、正の屈折力を有する第１
群G1と、負の屈折力を有する第２群G2と、正の屈折力を
有する第３群G3と、正の屈折力を有する第４群G4と、負
の屈折力を有する第５群G5とを有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１群G1
と前記第２群との空気間隔が拡大しながら、前記第２群
G2と第３群G3との空気間隔が縮小するとともに、前記第
３群G3と前記第４群G4との空気間隔が拡大しながら、前
記第４群G4と前記第５群G5との空気間隔が縮小し、前記第３群G3から前記第５群の間には、開口絞りが配置
されることを特徴とする望遠ズームレンズ。
【請求項９】広角端における全系の焦点距離をｆW と
し、望遠端における前記第３群G3の最も像側のレンズ面
の頂点から前記第４群G4の最も物体側のレンズ面の頂点
までの空気間隔をＤ3T、広角端における前記第３群G3の
最も像側のレンズ面の頂点から前記第４群G4の最も物体
側のレンズ面の頂点までの空気間隔をＤ3Wとするとき、【数１０】を満足することを特徴とする請求項８記載の望遠ズーム
レンズ。
【請求項１０】望遠端における第２群G2と第３群G3との
合成焦点距離をｆ23とし、望遠端における第４群G4と第
５群G5との合成焦点距離をｆ45、望遠端における第２群
G2，第３群G3，第４群G4及び第５群G5の合成焦点距離を
ｆ25とするとき、【数１１】【数１２】を満足することを特徴とする請求項８または９記載のズ
ームレンズ。
【請求項１１】広角端における全系の焦点距離をｆW と
し、第３群G3の焦点距離をｆ3 、第４群G4の焦点距離を
ｆ4 、第５群G5の焦点距離をｆ5 とするとき、【数１３】【数１４】【数１５】を満足することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれ
か一項記載の望遠ズームレンズ。
【請求項１２】前記第１群G1の焦点距離をｆ1 とし、前
記第２群G2の焦点距離をｆ2 とするとき、以下の条件を
満足することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか
一項記載のズームレンズ。【数１６】【数１７】
【請求項１３】前記第３群G3は、最も像側に配置される
正レンズを有し、前記第３群G3中の最も像側に位置する
正レンズの物体側の曲率半径をｒa 、前記第３群中の最
も像側に位置する正レンズの像側の曲率半径をｒb とす
るとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項
８乃至１２のいずれか一項記載のズームレンズ。【数１８】
【請求項１４】前記第４群G4は、負レンズと正レンズと
で接合される接合レンズを有し、以下の条件を満足する
ことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項記載
のズームレンズ。０．１≦ｎ4n−ｎ4p≦０．５但し、ｎ4n：前記第４群G4における接合レンズ中の負レンズの
ｄ線に対する屈折率。ｎ4p：前記第４群G4における接合レンズ中の正レンズの
ｄ線に対する屈折率。