JPS58178316A - 小型の広角ズ−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】 本発明はズームレンズに関し物体側よ抄順に発散性の第
ルンズ群、収斂性の第２レンズ群そして発散性の第３レ
ンズ群の３つのレンズ群で構成し、第ルンズ群と第２レ
ンズ群を光軸上移動させてズーミングを行いレンズ系の
小型化を図った広角ズームレンズに関する。

従来から小型化を図ったズームレンズとして、発散性の
第ルンズ群と収斂性の第２レンズ群２つのレンズ群で構
成し、両レンズ群の間隔を変えてズーミングを行ういわ
ゆる２群方式のズームレンズがあり、数多く提案されて
いる。本出願人も→開昭５３−１３２３６０号や特開昭
５６−１９０２２号等で提案している。前者は発散性の
物体側の第ルンズ群を３枚のレンズ構成とし、ある程度
パワーを強め、望遠端のズーム位置における両レンズ群
間の主点間隔をある程度小さくすることによりズームレ
ンズの前玉径およびレンズ全長（第ルンズ面から１面ま
で）特に広角端のズーム位置でのレンズ全長をコンパク
トにしている。一方後者はズーミングにおいて物体側の
第ルンズ群を光軸上直線的に移動させ望遠端のズーム位
置でのレンズ全長のコンパクト化を図っており、発散性
の物体側の第ルンズ群のパワーは前者のズームレンズ系
比べ弱くなっている。ズームレンズ系のコンパクト化を
図る場合、前者では発散性の物体側の第１し／ズ群のパ
ワーをさらに強くすれば広角端のズーム位置でのレンズ
全長はさらに短かくなるが、逆に望遠端のズーム位置で
のレンズ全長は長くな抄、ついには広角端のズーム位置
でのレンズ全長よりも長くなってしまう。一方後者では
望遠端のズーム位置でのレンズ全長の短縮化には好まし
いが広角端のズーム位置でのレンズ全長が長くなる傾向
があ抄、又ズームレンズの前玉径が大きくなり好ましく
ない。一般には２群方式のズームレンズにおいてズーム
レンズのレンズ全長を最も効率良く短くするには広角端
と望遠端の両方のズーム位置でのレンズ全長が等しくな
るようにするのがよい。

本発明は２群方式のズームレンズの特徴を採用し、レン
ズ全長の短縮化を図る為、新たなレンズ構成を採用しつ
つ光学性能の極めて良い広角ズームレンズの提供を目的
とするものである。

本発明の目的を達成する為のズームレンズのレンズ構成
の特徴は物体側より順に、発散性の第ルンズ群、収斂性
の第２レンズ群そして発散性の第３レンズ群の３つのレ
ンズ群で構成し、前記第ルンズ群と第２レンズ群を、光
軸上移動させてズーミングを行なうものである。

特に第ルンズ群、第２レンズ群、そして第３レンズ群の
屈折力配置を適切に行い、更に第ルンズ群を４枚のレン
ズ構成、第３レンズ群を１枚のレンズ構成とすることに
よりコンパクトでしかも収差補正を良好に行っている。

本発明のズームレンズの構成を前記従来例の２群方式の
ズームレンズと比較してみると収斂性の像側の第２レン
ズ群を収斂性のレンズ群と発散性のレンズ群の２つのレ
ンズ群に分け、分割した収斂性のレンズ群のみを発散性
の第ルンズ群と共に光軸上移動させズーミングを行なう
のと同じ構成と考えることができる。本発明のズームレ
ンズの構成を上述のように考えることもできるが、本発
明のズームレンズの構成はズームレンズの小型化を図し
つつ光学性能の向上を図る為に案出された新しいタイプ
のズームレンズなのである。すなわち、従来より第１図
に示すように発散性の第ルンズ群、収斂性の第２レンズ
群そして発散性の第３レンズ群０３つのレンズ群よりな
り、第２レンズ群と第３レンズ群を物体側方向へ移動さ
せ、第ルンズ群を非直線的に移動させてズーミングを行
うズームレンズは知られている。このようなズーム方式
においてズーム比をある程度保つには第２レンズ群の移
動量をふやすと同時に第ルンズ群と第３レンズ群を同図
の点線の矢印の如く移動させる必要がある。この場合第
ルンズ群の位置は広角端より望遠端の方が物体側前方へ
出る傾向になり、望遠端でのレンズ全長が長くなり大型
化してしまう。

次に第３レンズ群のズーム移動量を減らしていくと第ル
ンズ群は像側方向への移動量がふえてくるため、第２レ
ンズ群の少ないズーム移動量で、ある程度のズーム比を
保つことが出来る。

本発明のズームレンズはこのようなズームレンズの性質
を利用し、ズームレンズの小型化を図りつつ高性能な光
学性能を得る目的で、創作され九ものであ抄、第３レン
ズ群をズー２ング中固定とし、このときのズームレンズ
Ｏ性質といわゆる前述の２群方式のズームレンズの４９
黴を採抄りつ極めて小屋でしかも良好に収差補正を達成
した広角のズームレンズなのである。

次に本発明に係るズームレンズ構成を従来よりズームレ
ンズの小型化を図るには有利とされているいわゆる２群
方式のズームレンズを例にと抄この２群方式のズームレ
ンズと比較しつつ本発明に係るズームレンズが更に小型
化に適している事を各図を用いて説明する。

第２図＜８＞＊　（ｂ）は従来の２群方式のズームレン
ズと本発明に係るズームレンズの説明図でありＩは正の
第ルンズ群、璽は負の第２レンズ群、ｒはフィルム向で
ある。同図（ｂ）　Ｋ示すように収斂性の像側の第２レ
ンズ群■を正と負のレンズ群ＩＩとＩＩ　に分割し本発
明に係るズームレンズと同様のレンズ構成として考える
と、この分割し九しンズ群自体はテレフォトタイプのレ
ンズ構成になるためにフィルム面Ｆｊでの距離は短くな
りｒ′の位置にくるのでバックフォーカスは短くなる。

これによって広角端と望遠端の両方のズーム位置でと４
にレンズ全長を短縮するこある。第３図（ｂ）に示すよ
うに分割した収斂性レンズ群のパワーは分割した他方の
レンズ群が負である為に分割する前のレンズ群のパワー
より当然強くなっているため、第３図（暑）に比べて少
ない移動量で同じズーム比を達成することが出来る。こ
れによって広角端のズーム位置での発散性レンズ群と分
割した収斂性のレンズ群の主点間隔をΔＤｌだけ小さく
することが出来、この結果罠にレンズ全長の短縮化を図
ることができる。

又本発明に係るズームレンズでは、仮りに発散性第ルン
ズ群のパワーが従来の２群方式のズームレンズにおける
発散性の纂ｌレンズ群のパワーと同一であっても第２レ
ンズ群のパワーが強くなるのでレンズ全長の短縮化が有
利となる。そして従来の２群方式のズームレンズにおい
て第ルンズ群のパワーを強くして広角端のズーム位置で
のレンズ全長を望遠端のズーム位置でのレンズ全長と同
じにしてズームレンズの小型化を効率良く行つ九場合よ
りもさらに本発明のズームレンズはレンズ全長の短縮化
を図ることが可能となる。

前述の如く、本発明に係るズームレンズでは従来の２群
方式のズームレンズに比べて収斂性し 第２レンズ群の移動量を少なく、（もズーム比を達成す
ることが出来るため、広角端のズーム位置を基準とした
時、望遠端のズーム位置での発散性第ルンズ群ｌの位置
は第４図（−）に示す従来例に対し第４図（ｂ）に示す
ようにΔＤ、たけより像側にくる。従って望遠端でのレ
ンズ全長が広角端のレンズ全長より短かくなるため広角
端のレンズ全長の短縮の余裕が生まれ発散性第ルンズ群
のパワーをさらに強くしてレンズ全長の短縮がはかれる
０以上本発明に係るズームレンズの基本的特徴について
簡単のため従来の２群方式のズームレンズと比較して説
明した。

一方、本発明に係るズームレンズを３つのレンズ群から
構成し、第ルンズ群と第２レンズ群を移動させてズーミ
ングを行い第３レンズを固定したものとして考えてもよ
いことは前述の第１図の説明で述べたようにさしつかえ
ないことはいうまでもない。

本発明に係るズームレンズは以上のレンズ構成で小型化
と良好なる収差補正を達成することができるものである
が、更に良好なる光学性能を得る為には次の条件を満足
するのが好ましい。

まず、第３レンズ群の焦点距離を１１とした時ＩｆＩＩ
を望遠端のズーム位置での焦点距離ｆ７より大きくすな
わちｌｆ、−１≧ｆｙ　とすることである。

これは第２レンズ群のパワーを制約し、この第２レンズ
群から発生する収差量が極端に大きくならない様にする
ための条件であ抄更に広角端でのバックフォーカスを必
要量保つ丸めの条件でもある。この範囲以外になると第
２レンズ群から発生する収差量が極端に増加しズームレ
ンズ全体としての収差を良好に補正することがでキナ〈
な抄、また、バックフォーカスが短かくなり過ぎ、広角
端においては３５ミリＴＴＬ−眼レフカメラに装着した
時ミラーアップが困−になってしまう。次にａｌｌレン
ズ群の焦点距離を１１とした時１ｆ１１はｔｌより小さ
くすなわち１ｆｌｌ＜ｆＴ　とすることである。これは
レンズ全長の短縮化およびズームレンズの前玉径の縮小
をはかるための条件である。この条件より外れると広角
端のズーム位置でのレンズ全長、およびズームレンズの
前玉径が大きくなり過ぎ；ンバクト化が困難となる。さ
らに後述する本発明の実施例の如くズーム比が２倍以下
で開放ＦナンバーがＦ／３．５〜Ｆ／４程度のときは発
散性第３レンズ群を複数のレンズでもよいが特に単レン
ズで構成するのが好ましい、これはズームレンズ全系の
収差の悪化しない範囲内でズームレンズ全系をコンパク
トにするのに好ましい。また第２レンズ群内に開口絞抄
を持つ場合には纂ｌレンズ群のパワーがある糧度強いた
め広角端において樽型の歪曲収差が多く発生し易くなる
ため、この歪曲収差を開口絞しよや像側にある第３レン
ズ群で良好に補正することが可能となる。

このときの補正を効果的に行うに祉第３レンズ群の負レ
ンズを像面側に凹面を向けたメニスカスの形状にするの
が良い。更に本発明におけるズームレンズの光学性能を
良好に保ちながらズームレンズ系全体をコンパクトにす
るためには以下に示す諸条件を満たすのが好ましい。

！テ （２）５＊”ニー、９ −１ 条件式（１）の下限値以下では広角端より望遠端の方が
レンズ全長が長くなる傾向とな抄、さらに望遠端での球
面収差を良好に補正することがむずかしくなる。上限値
以上では負角端のレンズ全長の短縮化が不足し好ましく
危い。

条件式（２）の下限値以下では広角端でのパックフォー
カスを必要置数ることがむずかしくな抄、さらに第３レ
ンズ群を性能上、簡単なレンズで構成することが困難に
なる。上限値以上ではこの第３レンズ群のパワーが弱く
なａ過ｒ、コンパクト化の効果がうすれて来る。

そして第ルンズ群には少なくとも、最も儂儒に正レンズ
を配し該正レンズと物体側前方のしで ンズと浜る空気レンズに収斂作用を持たせ、第２レンズ
群を物体側よ抄頴に２枚以上の正レンズ群と負レンズ群
そして正レンズ群で構成するのが好ましい。

第ルンズ群と第２レンズ群を上記のようなレンズ構成と
することは各レンズ群内で球面収差の発生をある程度除
去しズーミングによる球面収差の変動を良好に補正する
ためである。

特に広画角で全ズーム領域でよね良い収差補正全達成し
、かつレンズ系のコンパクト化を図る為には第ルンズ群
を物体側より順に正レンズ、像面側に凹面を向は九メニ
スカス負レンズ、像面側のレンズ面の方が強い屈折力を
有する負レンズ、そして物体側のレンズ面の方が強い屈
折力を有する正レンズよ抄構成するのが好ましい。

本発明に係るような広角端のズーム位置での画角が約７
４度にもなるズームレンズにおいては広角端で樽型の歪
曲収差が増大してくる。そζで本発明では第ルンズ群の
最も物体側に正レンズを配し、この正レンズで樽型の歪
曲収差を補正している。

又、第ルンズ群は全体として負の屈折力である為に前記
正レンズの後方に負レンズを複数枚配置して各ズーム位
置で良好に収差補正をすると共に、これら負レンズの後
方に物体側のレンズ面の方に強い屈折力を持たせた正レ
ンズを配置して、かつ負レンズと正レンズとの間の空気
レンズを収斂性として望遠端での球面収差の補正を良好
に行っている。

尚、配置する負レンズを２枚とするときは、物体側の第
１の負レンズを像面側に凹面を向けたメ穿スカス状のレ
ンズ形状とし、第２の負レンズを像面側のレンズ面に強
い屈折力を付与したレンズ形状とすることが望遠端での
球面収差の補正を良好に行うと共に、広角端でのコマ収
差の補正を良好に行う為に好ましい。

次に第３レンズ群の収差論的作用効果について説明する
。後述する本発明の実施例２について開口絞りを第２レ
ンズ群の物体側より数えて第１番目と第２番目のレンズ
間に設けた時の第１、第２および第３レンズ群の５ｓｉ
ｄｅ／の３次収差係数を表１に示す。

表１に示す如く、第３レンズ群はズーミング中であって
も球面収差（ＳＡ）は一定であるが非点収差（ＡＳ）と
歪曲収差（ＤＳ　）はともに補正過剰方向へ作用し非点
収差（Ａｓ）はその作用が広角側で強く望遠側では少な
くなっている０本発明に係るズームレンズにおいてハ第
ルンズ群と第２レンズ群のパワーをある程度強くしてい
るので第ルンズ群と第２レンズ群の合わさったレンズ系
から特に広角端において補正不足の非点収差が発生し易
くなるだめ、このときの収差補正のため上記第３レンズ
群の作用が極めて効果的となる。また広角端において樽
型の歪曲も発生し易くなるのでこの補正にも有効である
。

このように本発明に係るズームレンズにおいては、第３
レンズ群は第ルンズ群および第２レンズ群から発生する
収差を打ち消す作用効果を持っている。この為従来のレ
ンズ全系で収差補正を行った２解方式の構成のズームレ
ンズにおいて、ズームレンズと像面の間にいわゆるリア
・アタッチメントレンズ（これのみで収差が除去されて
いる）を装着し全レンズ系の焦点距離を変化させる単な
る３つのレンズ群よりなるズームレンズと比べてみても
本発明のズームレンズは根本的に目的及び作用効果を異
にしており、単に負と正のレンズ群からなるズームレン
ズの後方に新たなレンズ群を付加し、焦点距離を変化さ
せたものとは格別の作用効果の違いがある。

本発明では以上のようなレンズ構成とすることによね、
後述する実施例に示す如く、画角７４″′〜４４．５°
、Ｆナンバー１　：　３．５〜４．５で広角端のレンズ
全長が望遠肩の焦点距離の１．４倍程度という極めてコ
ンパクトでしかも性能良好なる広角ズームレンズが実現
可能となる。

尚、フォーカシングは、レンズ全体若しＫは第３レンズ
群のみを繰り出して行っても良く、又第３レンズを固定
し、第ルンズと第２レンズを繰り出して行うことも又第
ルンズ群あるいは第２レンズ群のみを繰り出して行って
もよい。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例において旧
は物体側より順に第１番目のレンズ面の曲率半径、ＤＩ
は切体側より順に第一番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎ
ｉとν五は夫々物体側より順に第一番目のレンズのガラ
スの屈折率とア＊　　ｇｇｍ−関関悶関悶悶悶悶悶四一
―隅閘両−

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のズームレンズのズーム方式の説明図、第
２図（１１，＜ｈ）、第３図（，１，（ｋｌ、第４図（
”Ｌ　（ｂ）は各々従来のズームレンズのレンズ構成と
本発明に係るズームレンズのレンズ構成の比較の為の説
明図、第５図、第６図、第７図は各々本発明の数値実施
例１．数値実施例２．数値実施例３のレンズ断面図、第
８図（”Ｌ　（ｂ）、、　（Ｃ）。 第９図（、）、　（ｂ）、　（ｃ）、第１０図（、）、
　（ｂ）、　（Ｃ）は各々本発明の数値実施例１．数値
実施例２．数値実施例３の広角端、中間、望遠端のズー
ム位置での諸収差図である。 図中、Ｍはメリデイオナル偉面、Ｓはサジタル像面であ
る。 男う図 （０’）　　　　　　　　　　　　（ｂ）第乙関 （α）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　９１Ｊ体側より順に、発散性の第ルンズ群、
   収斂性の第２レンズ詳そして発散性の第３レンズ群の３
   つのレンズ群で構成し、前記第ルンズ群と第２レンズ群
   を光軸上移動させてズーミングを行なう仁とを特徴とす
   る小型の広角ズームレンズ。
2. （２）前記第ルンズ群の焦点距ｆｌ＆をｆ夏前記第３レ
   ンズ群の焦点距離をｆ（１１、望遠端のズーム位置にお
   ける全レンズ系の焦点距離をｆＴとした時 Ｉ　ｆｌ　Ｉ≦ｆＴ。 Ｉ　ｆ■ｌ≧ｆ７なる条件を満足することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の小型の広角ズームレンズ。
3. （３）前記第３レンズ群を負の屈折力のレンズ１枚で構
   成し前記負の屈折力のレンズを像面側に凹面を向けたメ
   ニスカス形状としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の小型の広角ズームレンズ。
4. （４）前記第ルンズ群を物体側より順に正レンズ、像面
   側に凹面を向けたメニスカス負レンズ、像面側のレンズ
   面の方が強い屈折力を有する負レンズ、そして物体側の
   レンズ面の方が強い屈折力を有する面レンズより構成し
   九ことを特徴とする特許請求の範囲Ｍ１項記載の小型の
   広角ズームレンズ。