JPS5850327B2

JPS5850327B2 - 広角を包括する歪曲収差の小さなズ−ムレンズ

Info

Publication number: JPS5850327B2
Application number: JP52144838A
Authority: JP
Inventors: 孝之伊藤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1983-11-10
Also published as: JPS5478149A; DE2852149C2; US4198127A; DE2852149A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は諸収差を良好に補正し、特にズームレンズで最
も補正困難とされている歪曲収差をズーム全域において
固定焦点レンズと同程度に小さく補正し、かつ小型で、
広角を包括するズームレンズを得る事を目的としたもの
である。

従来知られている負の焦点距離を持つ第ルンズ群と正の
焦点距離を持つ第■レンズ群の２つのレンズ群から構成
される所謂２群タイプのズームレンズでは、短焦点側の
樽型歪曲収差の発生が大きく、固定焦点と同程度に小さ
な歪曲収差を有する小型のズームレンズを得る事は非常
に困難とされて来た。

歪曲収差の小さなズームレンズとしては同一出願人に係
る特願昭５２−９１８４５号（特開昭５４−２６７５４
号）、があるが、明るさが口径比１：４．５ないし１：
５．６であり、短焦点側の画角が４８°であるのに対し
て、本発明は口径比１：４．０と明るくシ、かつ短
焦点側の画角を６５°と広角化したにもかかわらず、小
型で歪曲収差の小さなズームレンズを得る事ができたも
のである。

本発明のズーム方式を説明すると、負の焦点距離を持つ
第１レンズ群と、正の焦点距離を持つ第■レンズ群、及
び負の焦点距離を持つ第■レンズ群という３つの要素に
対して、全系の焦点距離及びバックフォーカスという２
つの条件を満足すればよいわけであるから自由度が１つ
あり、この１つの自由度を利用して収差のバランスが最
も良い位置に３つのレンズ群を任意にかつ連続的に配置
するという方式である。

換言すれば、第１レンズ群、第■レンズ群及び第■レン
ズ群という３つの要素の中から１つのレンズ群の移動を
、他の１つのレンズ群あるいは他の２つのレンズ群の移
動に従属させて、収差のバランスが最も良い位置に３つ
のレンズ群を配置する方式という事もできる。

本発明は、第１図に示すように、全系の焦点距離に対し
非線形に移動する第１レンズ群と全系の焦点距離に対し
線形性の強い移動をする第■レンズ群とに従属させて第
■レンズ群を移動させるという方式であり、短焦点側の
配置を基準にして、全系の焦点距離がｆの時の第ルンズ
群の移動量をＪＸＩ（ｆ）、第■レンズ群の移動量をＡ
ＸＩＩ（ｆ）、第■レンズ群の移動量をＪＸ、（、；ｆ
）とすると、ＡＸ＠（ｆ）＝Ｋｔ（ｆＭＸＩ（ｆ）
＋に２（ｆＭＸ□（ｆ）（１）という関係式を満足するように３つのレンズ群が配置さ
れる。

また式（１）は単にＪＸＩ（ｆ）−Ｋ（ｆ）ＡＸＩＩ（
ｆ）（２）と表わす事もできる（ただしＫ（ｆ）はに１
（ｆ）。

Ｋ２（ｆ）よりｆに関して次数の多い関数となる）。

ここでＫｌ（ｆ）、に２（ｆ）、Ｋ（ｆ）は第■レ
ンズ群の移動量を決定するための全系の焦点距離がｆの
時の比例定数である。

以下本発明を詳述する。

本発明は、物体側から負の焦点距離を持つ前群と正の焦
点距離を持つ後群から構成され、前群を第１レンズ群と
し、後群を下記条件（１）を満足するように正の焦点距
離を持つ第■レンズ群と負の焦点距離を持つ第■レンズ
群に分けた時、第■レンズ群、第■レンズ群及び第■レ
ンズ群を機械的に移動させる事によって全系の焦点距離
を変え、且つ像面位置を一定に保つ事ができるようにし
たズームレンズにおいて、第１レンズ群は物体側から正
。

負、正の配置のレンズ群で、物体側から物体側の面が物
体側に凸面を向けた正レンズ、次の負レンズ群は２枚の
負レンズ、そして最後に物体側の面が物体側に曲率の強
い凸面を向けた正レンズから構成さへ第■レンズ群は物
体側から正、負、正の配置のレンズ群で、物体側の正レ
ンズ群は２枚ないし３枚の正レンズから、また像面側の
正レンズ群は１枚ないし２枚の正レンズから構成され、
第■レンズ群は物体側から像画側の面が像画側に曲率の
強い凸面を向けた正レンズ、次に両凹の負レンズ、そし
て物体側の面が物体側に曲率の強い凸面を向けた正レン
ズから構成される装置ただしｆ：短焦点側における全系の焦点距離ｆ：短
焦点側における第１レンズ群と第■ＷＩＩ［レンズ群と
の合成焦点距離ｆＩ：第■レンズ群の焦点距離ＪｘＩＩ（Ｔ）：短焦点側を基準として、長焦点側
における第■レンズ群の移動量ＪＸＩ（Ｔ）：短焦点側を基準として、長焦点側に
おける第■レンズ群の移動量１ＸＩＩ（ｆ）：短焦点側を基準として、全系の焦点
距離がｆの時の第■レンズ群の移動量ＡＸＩＣｆ’）：短焦点側を基準として、全系の焦
点距離がｆの時の第■レンズ群の移動量ｆ■１：第■レンズ群内の物体側の正レンズの焦点距
離ｌｘｌ：第■レンズ群内の物体側の正レンズと負レン
ズとの間の空気間隔Ｎ■２：第１レンズ群内の負レンズのｄ−ｌｉｎｅの
屈折率の諸条件を満足する広角を包括する歪曲収差の小さなズ
ームレンズである。

本発明は、前記特願昭５２−９１８４５号と比較すると
、短焦点側の画角が４８°に対して６５゜と広角化して
いるため、第１レンズ群が負、正の配置のレンズ群だけ
では短焦点側の樽型歪曲収差を補正する事が困難となる
ので、第１レンズ群を正、負、正の配置のレンズ群とし
た事を特徴とする。

このことを更に詳しく説明すると、上記先願の発明をそ
のまま広角化すれば、歪曲収差はザイデル的に画角化の
２乗に比例するから約２倍の歪曲収差を生じてしまうこ
とになり、本発明の目的である歪曲収差を小さくするこ
とができないため、本発明では第１レンズ群の最も物体
側のレンズに正レンズを配置したものである。

条件（１）、（２）はレンズ系のパワー配置に関す
るもので、後群を第■レンズ群と第■レンズ群に分ける
ための条件式でもある。

条件（１）の下限値を越えると、第■レンズ群が負の焦
点距離を持つ事にならず、レンズ系が大型化し、上限値
を越えると、小型化には有利であるが、樽型歪曲収差が
大きくなり、バックフォーカスが小さくなるという欠点
が生じ、これを補正するためには第■レンズ群の負のパ
ワーを強くしなければならず、他の諸収差の補正が困難
となる。

条件（２）は条件（１）と相伴って、上限値を越えると
、小型化には有利であるが、第■レンズ群の負のパワー
が強くなり過ぎて、非点収差、像面わん曲収差等と歪曲
収差をバランスよく補正する事が困難となる。

条件（３）、（４）は本発明のズーム方式に関する
ものである。

前記したように本発明のズーム方式は第■レンズ群の移
動を第１．第■レンズ群の移動に従属させてズーミング
を行なうわけであるが、条件（３）の下限値を越えると
、第■レンズ群と第■レンズ群との間の空気間隔が短焦
点側より長焦点側の方が大きくなり、第■レンズ群と第
■レンズ群との間の空気間隔の変化に対する全系の焦点
距離の変化量が小さくなって、その結果第１レンズ群と
第■レンズ群との間の空気間隔を大きくしなければなら
ず、短焦点側の樽型歪曲収差の補正が困難となり、レン
ズ系が大型化する。

また上限値を越えると、小型化には有利であるが、短焦
点側において第■レンズ群と第■レンズ群との間の空気
間隔が大きくなり、バックフォーカスが小さくなるとい
う欠点が生じ、この欠点を補正するには第■レンズ群の
負のパワーを強くしなければならず、諸収差の補正が困
難となる。

条件（４）は前系の焦点距離が中間部、特に短焦点側近
傍における条件で、下限値を越すと、第■レンズ群と第
■レンズ群との間の空気間隔が短焦点側よりも中間部の
方が大きく、その変化量が大きくなり過ぎて、中間部に
おいて樽型歪曲収差の補正には有利であるが、像がオー
バーになり過ぎ、全系の焦点距離の変動に伴う非点収差
、像面わん曲収差の変動が大きくなる。

また上限値を越えると、中間部において逆に像がアンダ
ーになり過ぎ、全系の焦点距離の変動に伴う非点収差、
像面わん曲収差の変動が大きくなり、その補正が困難と
なる。

条件（５）、（６）、（７）は第１レンズ群に
関する条件である。

本発明は短焦点側の画角を広角化しているため、特願昭
５２−９１８４５号と比較すると、第■レンズ群の負の
パワーを強くする事はできないが、第■レンズ群は、物
体側から像面側の面が像面側に曲率の強い凸面を向けた
正レンズと、次に続く負のパワーを持つレンズ群とによ
って、第■。

第■レンズ群までに発生した諸収差を良好に補正するも
のであり、条件（５）の下限値を越えると、第１、第■
レンズ群までに発生した諸収差を補正する事ができず、
第１．第■レンズ群までで諸収差を良好に補正しようと
すればレンズ系が大型化し、上限値を越えれば、第■レ
ンズ群内の物体側の正レンズのパワーが強くなるだけで
なく、その正レンズに続くレンズ群の負のパワーも強く
なり過ぎて、球面収差、像面わん曲収差等と歪曲収差を
バランス良く補正する事が困難となり、また焦点距離の
変動に伴う諸収差の変動と増加を招く。

条件（６）は条件（５）と相伴って、上限値を越えれば
、曲率の強い面が向かいあっている空気間隔が大きくな
りすぎて、球面収差、像面わん曲収差等と歪曲収差をバ
ランス良く補正する事が困難となり、また焦点距離の変
動に伴う諸収差の変動と増加を防ぐ事も困難となり、こ
れらの諸収差を良好に補正しようとすれば第■レンズ群
の各レンズのパワーを小さくしなければならず、レンズ
系が大型化する。

条件（７）は、本発明の短焦点側の画角が６５°と広角
化しているので、第１レンズ群の負のペッツバール和を
大きくする事を防ぐための物であり、下限値を越えると
、非点収差、像面わん曲収差等を良好に補正する事が困
難となる。

また収差補正上の手段として、第■レンズ群の後方（像
面側）に固定絞りを設け、焦点距離の変動に伴って移動
させたり、絞り径を開閉させたりしてフレアーを取り除
く事が望ましい。

以下実施例１〜４を記載する。

ただしｆは焦点距離、ωは半画角、γは曲率半径、ｄは
レンズ厚もしくはレンズ面間隔、Ｎはｄ−１ｉｎｅ屈曲
率、νはアツベ数を示す。

実施例１］：４．０ ω＝３２．６°〜１７．８゜Ｎ ν １．７２９１６５４．７ｆ＝７０〜１３６ γ ｄ１５０．６４９８．００７３５．３０００．２０ −５２６９．６１０３．００４４．１０６１３．２９１．８３４００３７．２ γ ２０３．６８６１７８．８２０８３．９８２８３３．２３６９７．６０７ −２０８３２９５１．７４４１２８．５８５１７３．１９９４４．０２２１３２．１２２ −７５．０８１ −３０７７．６６３７０．８２５９８．２５０６５．８４４９４．６１１ −３０２．１７０ｄＮ ν ２．８０１．６０３１１６０．７５．３６６．５０１．８０５１８２５．４６１．１２６．２０１．７７２５０４９．６０．２０８．４３１．７１３００５３．９７．００１２．００１．８０５１８２５．４５．１２８．４６１．６７０００５７．４５．７５４．００１．５７８４５４１．５０．２０２．００１．８１６００４６．６１．２０４．５０１．８０４００４６．６に１（ｆ）＝−０，０３００＝定数に２（、？’）＝１．０９１３：之数ＪＸＢ（ｆ）
＝０．０３００ＪＸ１（ｆ）＋１．０９１３ＡＸ■
（ｆ）絞り面は第１２面後方３，５０に置く。

匝固定絞り面は第１２面後方３（ｆ）に置き焦点距
離の変動に伴って移動させる。

尚固定絞りの絞り径は１実施例２１：４．Ｏｆ＝７０〜１３６面層 γ １６８．３３０ −７８２．７７４２７１５．７８９４３．９５９ −２０８．９７１１８５．６１４８４．０３３７７５．４８９９５．９０６２１６．１１１５１．４６１１２４．３８３ −１７６．０３０４４．１９７ −１１２４．５０８１７９．４９３１７５．４６３ −７６．９０１３７３．７６７ −７１．４２５ −１０２．６３２６６．４１６９０．２６７３７４．３２１８．００である。

ω二３２．５°〜１７．８゜ｄＮ ν ８．００１．７２９１６５４．７０．２０３．００１．８３４００３７．２１３．２９２．８０１．６０３１１６０．７５．４９６．５０１．８０５１８２５．４６０．３６６．２０１．７７２５０４９．６０．２０８．４５１．７１３００５３．９７．００１２．４２１．８０５１８２５．４４．７０４．００１．６５１６０５８．６０．２０５．００１．６２０４１６０．３５．８６４．００１．５９５５１３９．２０．２０２．００１．８１６００４６．６１．２０４５０１．８０４００４６．６に、（ｆ）＝０．０４５６１＝定数に２（ｆ）二１．１０８１＝定数ＪＸ■（ｆ）＝０．０４５６１ＪＸ）（ｆ）＋１．１０
８１ＪＸ■げ）絞り面は第１２面後方３．５０に置く。

画定絞り面は第２４面後方１（ｆ）に置き焦点距離の変
動に伴って移動させる。

ｆ−７０〜１３６ ω＝３２．５°〜１７．８゜γ
ｄＮ ν １６５．２７２８．００１．７２９１６５４．
７６３１．４７８０．２０ −６０２２．４７１３．００１．８３４００３
７．２４４．６７９１３．２９ −１８９．３９３２．８０１．６０３１１６０
．７１９６．６８０６．６２８８．６３６６．５０１．８０５１８２５．４
９４７８３６５９．８１８５．７５８６．００１．７７２５０４９．６
−３８０．９２３０．２０８０．９８８４．３０１．６７０００５７．４
１３６．５１７０．２０６０．０３１４．２０１．６９６８０５５．５
１１３．８３９８．０３ −１８２．９８９１２．００１．８０５１８２５
．４４４．９２０６．４０１８９．５５０５．００１．６７０００５７．
４尚固定絞りの絞り径はｉｓ、ｏｏである。

実施例３１：４０面煮顧慮（１８ γ −７０，１３２３８５，７７７ −７４，０６３ −９５，２１７６０，３５６７６，８２９ −６７０，３７３７，０７４，２００，２０２，００１，２０４，５０１，５６７３２１，８１６００１，８０４００４２，８４６，６４６，６ｘｔ（ｆ）＝−０，０６９３９に２（ｆ）＝１．１０９８＝定数、１Ｘｙ１（ｆ）＝０．０６９３９１Ｘｒ、（
イ）十二１．１０９８ＡＸ■（ｆ）絞り面は第１４面後方４．５３に置く。

固定絞り面は第２４面後方１（ｆ）・に置き焦点船離の
変動に伴って移動させる。

尚固定絞りの絞り径は１実施例４１：４．Ｏｆ＝７０〜１３６８、ＯＯである。

ω ＝３２．６°〜１７．８゜画点 γ １８９．５５１ −９１９．４３６１１７０．４１９４５．３７６２１３．９７５２４６．２５５８２．９２０４７６．１８０８０．６０６ −４４８．２１７７８．３９８１３３．５０８５８．４１５１０７．３０４１９３．５０９４４．１２１２４６．４７８６５．６９７５４００．８０２ −７９．１１５ −８９．３３０６１．５０３７５．５０８ −３２３．１２５ｄＮ８．００１．７２９１６５４．７０．２０３．００１３．２９２．８０４．９５６．５０６５．４６６．０００．２０４．３００．２０４．２０７．２８１２．００６．１６５．００１．６７０００５７．４２．０４４．２００．２０２．００１．２０４．５０３９．２２５．４５７．４２５．４４６．６３７．２４６．６５５．５４９．６６０．７１．６０３１１１．８０５１８１．８０５１８１．５９５５１１．８０４００１．８１６００１．６７０００１．６９６８０１．７７２５０１．８３４００Ｋｔ（ｆ）＝ｏ、ｏ一定数ズーム方式Ｋ２（ｆ）＝ｉ、ｏ＝定数、ｙｘ■（
ｆ）＝、ａｘ■（ｆ）絞り面は第１４面後方３．７８に置く。

固定絞り面は第２４面後方１（ｆ）・に置き焦点距離
の変動に伴って移動させる。

尚固定絞りの絞り径は１８．００である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のズーム方式を説明するための図。第２図は実施例１に対応する短焦点側のレンズ系構成図
を示す。第３図ａ、ｂ、ｃは実施例１の諸収差図で、ａは短
焦点側、ｂは中間、Ｃは長焦点側の状態を示す。第４図は実施例２に対応する短焦点側のレンズ系゛構成
図、第５図ａ、ｂ、ｃは実施例２の諸収差図。第６図は実施例３に対応する短焦点側のレンズ系構成図
。第７図ａｔｂ＋Ｃは実施例３の諸収差図。第８図は実施例４に対応する短焦点側のレンズ系構成図
。第９図ａ、ｂ。Ｃは実施例４の諸収差図。図中でｒｉは各レンズ面の曲率半径、ｄｉはレンズ厚も
しくはレンズ面間隔である。またＡは絞り、Ｂは固定絞りを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１物体側から負の焦点距離を持つ前群と正の焦点距離
を持つ後群とから構成され、前群を第１レンズ群とし、
後群を下記条件（１）を満足するように正の焦点距離を
持つ第凹レンズ群と負の焦点距離を持つ第凹レンズ群と
に分けた時、第ルンズ群。第凹レンズ群及び第凹レンズ群を機械的に移動させる事
によって全系の焦点距離を変え、且つ像面位置を一定に
保つ事ができるようにしたズームレンズにおいて、第１
レンズ群は物体側から正、負正の配置のレンズ群で、物
体側から物体側の面が物体側に凸面を向けた正レンズ、
次の負レンズ群は２枚の負レンズ、そして最後に物体側
の面が物体側に曲率の強い凸面を向けた正レンズから構
成さへ第凹レンズ群は物体側から正、負、正の配置のレ
ンズ群で、物体側の正レンズ群は２枚ないし３枚の正レ
ンズから、また像画面の正レンズ群は１枚ないし２枚の
正レンズから構成され、第凹レンズ群は物体側から像面
側の面が像面側に曲率の強い凸面を向けた正レンズ、次
に両凹の負レンズ、そして物体側の面が物体側に曲率の
強い凸面を向けた正レンズから構成され、且つ、ただしｆＷ：短焦点側における全系の焦点距離ｆ：短
焦点側における第１レンズ群と第■ＩＩＩレンズ群との合成焦点距離ｆＩ：第凹レンズ群の焦点距離ＡＩＩ（Ｔ）：短焦点側を基準として、長焦点側に
おける第凹レンズ群の移動量ＪＸ■（Ｔ）：短焦点側を基準として、長焦点側に
おける第凹レンズ群の移動量ＡＸＵ（ｆ）：短焦点側を基準として、全系の焦点距
離がｆの時の第凹レンズ群の移動量ＪＸ■（ｆ）：短焦点側を基準として、全系の焦点
距離がｆの時の第凹レンズ群の移動量ｆ■１：第１Ｉレンズ群内の物体側の正レンズの焦点
距離１ｌＩｔ：第１レンズ群内の物体側の正レンズと負レン
ズとの間の空気間隔Ｎ ■２：第凹レンズ群内の負レンズのｄ−１ｉｎｅ
の屈折率の諸条件を満足する広角を包括する歪曲収差の小さなズ
ームレンズ。