JPS60114814A - 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、特に全長が短縮されたズームレ
ンズに関するものである。

ズームレンズは、一本のレンズで幾種類もの焦点距離を
取ることが出来るので重宝ではある力？、レンズ全長は
長くて携帯性が悪い。従来よシ、ズームレンズの全長を
短縮する為に、（１）全長が短かくなるようなズームタ
イプの探索。

（２）　ズーム部の各群の屈折力を強めることによる全
長の短縮。

（３）リレー系の全長短縮によるレンズ全長の短縮。

等の試みがなされている。

（１）に示す試みは成功すれば最も望ましいが、今だズ
ームタイプの模索中である。（２）に示す試みは容易に
探シ得る手段ではあるが、移動群の台＼１ 曹 正レンズ、像界側に負レンズ群を配する。いゎ点画まで
の距離を、リレー系の焦点距離で除した値でリレー系の
全長の短縮率を表わすと、テレタイプを用いた最も短い
ものでせいぜい０．８程度である。これ以上の短縮は、
リレー系の前群（正レンズ群）と後群（負レンズ群）の
屈折力をそれぞれ強めねばならず、そのことによ）発生
する諸収差をバランス良く補正することは困難とされて
きた。

本発明の目的は、諸収差を良好に補正した全長の短かい
ズームレンズを提供することにある。

本発明に係るズームレンズに於いては、収差を劣化させ
ることはなく、従来困難とされてきた、第■レンズ群（
リレーレンズ群）の前群及び後群のパワーを、収差を劣
化することなく、強めるととを見い出したことによシ、
上記目的を達成したものである。即ち、本発明に係るズ
ームレンズは、物体側よシ順に正の第１レンズ群、負の
第■レンズ群、正の第■レンズ群、正面 像界側には負のパワーを有した後群が配され、前群と後
群とは、第■レンズ群で最も大きい空気間隔で隔離され
ている。前記前群は少なくとも一枚の正レンズ、前記後
群は少なくとも一枚の負レンズを含み、前群中で最も屈
折力の太き込物体側に凸の面を向けた収斂面Ａと、後群
中で最も屈折力の大きい物体側に凹の面を向けた発散面
Ｂが、以下の条件 （２）　５．０　＜　ｌ〜ｌ＜７．０．ψ、＜。

（４）　０．１　ｆ、　＜　Ｄ　＜　０．４　ｆ。

なる条件を満足するものである。但しｆｆｆは第■レン
ズ群の焦点距離、へは収斂面Ａの屈折力、ψ０は発散面
Ｂの屈折力、γえは収・数面Ａの曲率半径、γ３は発散
面Ｂの曲率半径、Ｄは収斂面Ａがら発散面Ｂまでの光軸
方向の空気換算長である。

本発明に係るズームレンズに於いては、更に第■レンズ
群の前群の屈折力をψＷｉＰ％同じく後群の屈折力ψ、
Ｒが、以下の条件 （６）　−＜ｌψＩＦＲＩ＜η　、ψ、〈Ｏｆ評 を満足することが望ましい。

更に、本発明に係るズームレンズに於いては、前記第■
レンズ群の前群には物体側に凸を向けた曲率半径の小さ
い貼）合わせ面を有する屈折率の弱いメニスカス接合レ
ンズを含み、該貼シ合わせ面の曲率半径γ工け、 （７）　０．０５　ｆ、　＜γ工＜　０．２　ｆ評なる
条件を満たすことが望ましい。

更には、第■レンズ群の正レンズの平均屈折率をＮＰ、
同じく負レンズの平均屈折力をＮＮとすると、ＮＰ、　
ＮＮは （８）　１．４　＜　ＭＰ＜　１．６ （９）　１．７　＜　ＩＮ＜　１．９ なる条件を満たすことが望まれる。

更に、本発明に係るズームレンズに於いては、前記第■
レンズ群の後群に配される前記発散面Ｂを含むレンズは
、粘り合わせレンズより形成されておシ、該粘り・合わ
せレンズを形成する各々のレンズの屈折率差を０．１５
から０．３の間に取ることによシ像面湾曲、及び歪曲収
差を良好に補正する。又、前記収斂面Ａを含むレンズも
貼シ合わせレンズとすることによシ、更に良く像面湾曲
及び歪曲収差を補正することが出来る。

次に上記条件式（１）〜（９）の持つ意味について述べ
る。

条件式（１）と（２）はＭｔ、ｒｖレンズ群の前群中段
も曲率半径の小さい物体側に凸の収斂面Ａ面と、後群中
漬も曲率半径の小さい物体側に凹の発散面８面の屈折力
ψ、及びψ３のとシ得る範囲を定めたものである。Ａ面
、Ｂ面は条件式（３）、（４）の下に収差がキャンセル
し合う面でありψ、と１ψＢ１が大きい程、ＪＩＶ群は
テレタイプの傾向を強め全長が類くなるが、上限値を越
えて屈折力が大きい面同志にすると非常に大きい収差を
発生し打ち消すことになるのでＡ面からＢ面までの距離
が多少でも狂うと収差のバランスが崩れてしまい組み立
て公差が非常に厳しいものとなる。下限値を越えてへと
ψ９の屈折力を小さくすると全長が長くなってしまう。

全長を短くするために他の面の曲率をきつくとるとその
面で発生する収差が大きくなって補正が１升となる。

条件式（５）　、　（４）は（１）　、　（２）の条件
の下にＡ面とＢ面とが球面収差をキャンセルし、かつコ
マ、非点収差をキャンセルし合うための糸外である。

条件式（３）は上限を越えると球面収差がアンダーで残
シ他の面で補正しきれない。下限を越えると球面収差が
オーバーで残存し、他の面で補正しきれなくなる。

条件式（４）は球面収差がキャンセルし合った上でコマ
、非点収差もキ、ヤンセルし合う１ζめの条件で上限を
越えると球面収差がキャンセルしてもコマ収差、非点収
差はオーバーで残存し、下限を越えると同じくアンダー
で残存する。

条件式（５）及び（６）は収差の補正をよシ＾度に補正
しつつ、第■レンズ群の全長を短かく保つだめの条件式
で、上限値を越えるとき全長は短くなるがよシ高度の収
差補正は望めない。下限値を越えると収差除去は良好と
なるが全長が長くなる。

条件式（７）、（８）％（９）は、全長を短縮した時に
、補正過剰となシ勝ちな像面湾曲を更に良く補正するた
めの条件で、第■レンズ群の正レンズの平均屈折率をＮ
Ｆ２同じく負レンズの平均屈折率をちとすると、へが条
件式（８）の上限値を越えるか、４が条件式（９）の下
限値を越える場合には像面湾曲の補正が十分できなくな
る。条件式（７）は像面湾曲補正のため設けた第■レン
ズ群の前群のメニスカス接合レンズの接合面に関する条
件で、上限を越えて曲率がゆるくなる場合は、像面湾曲
を十分補正できなくなシ、下限値を、越えて曲率がきつ
くなる場合は、接合面で篩次の球面収差が発生し、補正
できなくなる。又、条件式（８）の下限値、条件式（９
）の上限値を越えると、接合面での屈折率差が大きくな
シすぎ、他の収差例えば球面収差の発生量が大きくなっ
てしま、う。

本発明では、成る条件の下に第■レンズ群の前群、及び
後群の屈折率を強めてゆくこと、即ち前群中の収斂面Ａ
と後群中の発散面Ｂの曲率半径を小さくしてゆくことに
よシ、従来困難とされていた諸収差をバランス良く補正
することを成し得たものであるが、以下にその理論的説
明をする。記号は、松居著の「レンズ設計法」（共立出
版）に従う。曲率半径の関係として、ｅｚｐｌｉｏｉｔ
な形にするため、第１図に示す様に物体側に凸の面を向
けたＡ間に入射する光線と、物体側に凹の面を向けたＢ
面を射出する光線をアフォーカルとして話を進める。一
般的な場合つま９アフオーカルでない場合に収差のキャ
ンセルする方向へ曲率半径の条件を変更するのは容易で
ある。

ν面の三次の球面収差係数をエバコマ収差係数■ハ非点
収差係数を■１、ペッツバール係数をＰν、球欠像面湾
曲係数を陶、歪曲収差係数をＶνとする。尚、第１図で
示すＡ面とＢ面は、第２図〜第５図に示す本発明に係る
ズームレンズに於いては、第■レンズ群の前群の最も物
体側に配された貼シ合わせレンズの物体側の面がＡ面（
て、後群の最も像面側に配された貼シ合わせレンズの物
体側の面がＢ面に相当する。Ａ面とＢ面の曲率゛半径を
へ、ｒＢとし、他のパンメーターも、ＡとＢの添字を付
けて、その面のパラメーターを表わすものとする。

一般に２面が球面で、ｈ２Ｑν％Ｑの場合、前記（１）
式ば、Ａ面とＢ面とが。

■Ａ′ニーＩＢ、ＰＡ″ニー几　、ＪＡ哄Ｊ３の関係を
有する一対の面になっていれば、Ａ面とＢ面が曲率のき
つい面同志であってもＩ　、ｎ、ｍ。

ＥＶ、Ｖの総ての収差を打ち消し合う面となる仁とを意
味する。そしてＡ面を第■レンズ群の前方にある収斂面
としＢ面を第■レンズ群の後方にある発散面とすると、
テレタイプの傾向を強めることになシ残存収差を小なく
保ったまま全長を短縮できることになる。

第１図に示す様に、第■レンズ群の収斂面Ａに入射する
光線と、発散面Ｂから射出する光線をアフォーカル゛−
とすると１球面収差係数及びＪνの式は大巾に簡略化さ
れ。

と表わせる。球面収差を打ち消し合う面であるためには
、（１１）式よシ の関係が成立していなければならない。一方、球面収差
が打ち消し合った上で他の収差が打ち消し合うためには
、（ｉｉｉ）式よシ の関係が成立していなければならないわここでとおくと
、 烏＝＝に一黴　（ｖｌ） となる。一方、Ａ面からＢ面まで、主光線は各面で屈折
され、屈折しつつ進むのであるが、大局的に見ると、第
２図で示す様に、Ａ面からＢ面までの空気換算長Ｄ＝Σ
ｄｉ／ｎ１を使って、Ｅｎ　＝　ｐ；Ａ（ｖｉＤ と表わすことが出来る。Ｃｖｌ１式と＆ｉ）式とを比較
することによシ、上記にの値は、はぼ、Ａ面からＢ面ま
での空気換算長りと見做すことができる。

０り式、（Ｖ）式から球面収差が打ち消し合い、更に他
の収差も打ち消し合うためには、γ、とγ３との関係と
、Ａ面からＢＴＭまでの距離を適切にすれば良いことに
なる。γ□とｒＢが動式の関係にあれば、球面収差だけ
でなく、コマ収差、非点収差も完全に相殺され、歪曲も
ほぼ相殺される。

実際には、上記（Ｖ）式と（Ｖ）式の等式が厳密に成立
していなくても、Ａ面とＢ面とで収差を成る程度、相殺
していれば、他の面で残シの収差は補正し得る。

五次収差論に於てもｆｌｙ　”ｎｚｖ＝Ｊｐ　Ｉν＋　
Ｉｐν＋Ｉ　ｚｙ＝ＪＩＩ　”Ｗ　＋　”Ｐｌ　”Ｊｊ
／　’Ｆ　ν＋　’ｊＰ　”ｎＺＶ　＝ＪＪ’↑ｊ／　
＋　１ｍＶ＝ＪＶ”Ｊ／　＋’；１１Ｊ＝（Ｏｐの関係
があ）（１５次収差論の実用化に関する研究−１松居、
キャノン研究報告、４６２．１９６３年Ｐ４３）球面収
差がキャンセルしＪνが同値を持てば５次の収差もほと
んどがキャンセルし合うことになシＪνが一対の屈折面
で同値を持つということは重要である。

Ａ面の入射光とＢ面の射出光がアフォーカルでない場合
は上記条件から曲率半径を多少シフトすれば上記原理は
適用できる。すなわちＡ面の入射光が収斂光の場合には
Ｂ面をきつくし、発散光の場合はゆるくすれば収差がキ
ャンセルする関係となる。Ｂ面の射出光が収斂の′Ｊ４
合はＢ面をゆるくし、発散の場合はＢ面をきつくすれば
収差がキャンセルする関係になる。

本発明に係るズームレンズは、正の第１レンズ群が、ズ
ーミング中に固定のタイプでも、又移動するタイプであ
っても良い。又、第■レンズ群も、ズーミングに関して
固定であっても、移動であっても良い。次に本発明に係
るズームレンズの実施例を示す。

第３図は、本発明に係るズームレンズの第１実施例のレ
ンズ断面図を示す図である。第３図に示すズームレンズ
は、ズーミング中固定で、７オ一カシング機能を有する
正の第■レンズ群（Ｒ１−Ｒ５）、ズーミング時に可動
で、変倍作用を行なう負のｉｎレンズ群（Ｒ６−Ｒ１０
）、ズーミング時に可動で、変倍によシずれたピントを
補正する作用番有する正の第■レンズ群（Ｒ１１〜Ｒ１
３）、及びズーミング時及びフォーカシング時に固定で
ある正のｉｌＶレンズ群０１４〜Ｒ２４）よシ成る。第
■レンズ群は％物体側に配された正の前群（Ｒ１４〜Ｒ
１９）と像面側に配された負の後群（Ｒ２０〜Ｒ２４）
に分けられ、第１図に示すＡ面に相当するのがＲ１４面
、Ｂ面に相当するのがＲ２２面である。前群は、前群中
で最も収斂作用の大きい物体（ｔｉｌｌに凸の面Ｒ１４
を有する貼シ合わせ正レンズと、物体側に強い凸の貼シ
合わせ而Ｒ１Ｂを有する屈折力の弱いメニスカス状の貼
シ合わせレンズよシ成る。後群は、物体側よシ両凸のレ
ンズと、後群中間も強い発散作用を有する面Ｒ２２を備
えたメニスカス形状の貼シ合わせ負レンズよシ成る。広
角端から望遠端へのズーミングに際しては、第■レンズ
群は単調に物体側よシ像面側に移動し、第■レンレンズ
群は像面側に凸なる往復運動をする。以下第１表に第１
実施例のレンズデータを示す。

Ｆは全系の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、２ωけ画角
・Ｒ１は物体側よ）数えて第１面の曲率半径、Ｄｌは第
１面と第１＋１面との間の軸上肉厚或いは軸上空気間隔
、Ｎｌは物体側から数えて１番目のレンズの屈折率、ν
１は同じくアツベ数を示す。尚、第１実施例のズームレ
ンズを第７図（Ａ）　（Ｂ）　（０）　Ｉ？：　示す。

第７図体）はＦ’＝１ＱＱ％第７図（Ｂ）ｌ−ｊＦ＝＝
２　ｏ　ｏ　、第７図（０）はＦ＝３００の場合−の諸
収差図を示し、Ｍはメリディオナル、ａｄサジタルを意
味する。

９ｇ１表 Ｆ＝１００〜３００　、ＦＮＤ＝１　：　５．６　、　
２ω＝２４．４°〜８．２５’光学全長；２１９．２７ （第■レンズ群の最も物体側の面と像面との間隔）／　
ｆｙ　−０，７０９ｆｌ　１６１．１９６ 詠 −ｒ　ＩＮ　１　寸　墳　つ　ｈ　の　へ　ロ　−　へ
　吟据 憾とへλＸ砧　８ 第４図は、本発明に係るズームレンズの第２実施例のに
ンズ断面図を示す。第４図に示すズームレンズは広角端
から望遠端へのズーミングに際して、正の第ルンズ群（
Ｒ１−Ｒ５）ト負の第…レンズ群（Ｒ６−Ｒ１０）が、
１対１の移動距離で、互いに離れる様に逆方向に移動し
、正の第■レンズ群（Ｒ１１〜Ｒ１３）は像面側に凸な
る往復運動をする。正の第■レンズ群はズーミングに際
して固定である。ｉｌＶレンズ群の構成は、はぼ第１実
施例と同様であるので、ここでは説明を省く。尚、第■
レンズ群中の、前記Ａ面に相当するのがＲ１５面、８面
に相当するのがＲ２３面である。以下第２表に第２実施
例のデータを示すが、この収差図を第８図（６）（Ｂ）
　（０）に示す。尚、第８図（Ａ）はＦ＝ＩＤＯ，第８
図（Ｂ）はＦ＝２００．第８図（０）はＦ＝３００の場
合の収差図である。

第２表 Ｆ＝１００〜３００　、　ＦＮＤ＝１　：　５．６　、
　２ω＝２４．４°〜８．２５゜Ｒ１−１３８，３６７
Ｄ　Ｉ−２，９５Ｎ　１−１．７６１８２　ν　１−２
６．６Ｒ１６−−２７１，４７２ＤＩ６−１．９７　Ｎ
１０−１゜７７２５０　シ１Ｇ−４９．６Ｒ１９−１４
，３６３Ｄ１９−６．６８　Ｎ１２−１．６０７２９　
シ１２−４９−２Ｒ２５請　−４８，０８２ ｆＩＦ　；　１７６．３０４ 第５図は本発明に係るズームレンズの第５実施例を示す
レンズ断面図である。ズームタイプは第４図に示すレン
ズと同じであるので、ここでは説明を省く。第６実施例
のデータを第３表に示すが、仁の収差図を第９図（Ａ）
　（Ｂ）（０）に示す。

尚、第９図（Ａ）けＦ＝１００、第９図ψ）はＦ；２０
０、第９図（０）はＦ＝３００．の場合の収差図である
。

第３表 ？＝１００〜５００　ＦＨＤ＝１　：　５．６　２ωミ
２４．４°〜８．２５゜Ｒ１−１０！１．２７４　Ｄ　
Ｉ−２，９５Ｎ　１−１．８０５１８　ν　１−２５．
４Ｒ２５−−４０−５８０ ｊ、　；１７６．００７ 第６図は本発明に係るズームレンズの第４実施例を示す
レンズ断面図である。第６図に示すズームレンズは、広
角端から望遠端に至るズーミングに際し、正のｆｉＩレ
ンズ群（Ｒ１〜Ｒ６）は物体側へ単調に移動し、負の婬
■レンズ群（Ｒ７−Ｒ１１）　Ｆｉ像面側へ単調に移動
し、正の第１レンズ群（Ｒ１２〜Ｒ１４）ｋｉ像面側に
凸なる往復運動をし、正の第【Ｖレンズ群（Ｒ１５〜Ｒ
２５）Ｆ！物体側へ単調に移動する。第１レンズ群は、
物体側に配された正の前群（Ｒ１５〜Ｒ２０）と像面側
に配されに負の後群（Ｒ２１〜Ｒ２５）に分けられ、第
１図に示すＡ面に相当するのがＲ１５面、同じくＢ面に
相当するのがＲ２３である。第１ｖレンズ群に関する形
状は、はぼ第１実施例のそれと同じであるので、ここで
は説明を省く。第４表に、第４実施例のレンズデータを
示す。尚、この収差図を第１０図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ
）に示す。但し、＄１０図（Ａ）はＦ　＝１０１．４７
、第１０図の）はＦ　＝　１７５．４　、第１０図（０
）は？　＝２９３．８ｊの場合の収差図である。

第４表 １＝１０１−４７〜２９５−８１　ｔ　ＦｍＤ＝１　：
　５．６　２　ω＝２４−１”〜８−４゜Ｒｊ−１４３
，２０４Ｄ　Ｉ＝５．００　Ｎ　１−１．８０５１８　
ｙ　１−２５．４Ｒ２５麺　−５９，６７５ ｆｙ　＋　１／　ｅ３−Ｄ　／ 以上、述べた様に、本発明に係るズームレンズに於いて
は、第■レンズ群（リレーレンズ群）の前群及び後群の
屈折力を強めてレンズ系を短くしたにも拘わらず、諸収
差バランス良く補正したもので、従来のズームレンズに
比して、その全長を著しく短縮化したズームレンズを得
ることが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明に係るズームレンズに於い
て、収差が良好に補正されることを説明する為の図、第
３図、第４図、第５図、及び第６図は各々、本発明（て
係るズームレンズの実施例のレンズ断面を示す図、第７
図（イ））現、（０）、第８図体）メＢ）、（Ｃり　、
第９図（Ａ）メＢ）メＣ）及び第１０図（Ａ）、（Ｂ）
。 （０）は各々、本発明に係るズームレンズの実施例に於
ける諸収差を示す図。 γ、・・・Ａ面の曲率半径 γ１・・・Ｂ而の曲率半径 Ｄ・・・Ａ面と３面との間の空気換算長Ｉ・・・第１レ
ンズ群 ■・・・第■レンズ群 ｍ・・・第■レンズ群 ■・・・第■レンズ群 ■Ｆ・・・前群 （ｖｐ・・・後群

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　物体側よシ順に正の第■レンズ群、負の第■レン
   ズ群、正の第■レンズ群、正の第■レンズ群で構成され
   るズームレンズに於いて、前記第■レンズ群は物体側に
   正の屈折力を有する前群と、該前群の像面側には第■レ
   ンズ群中に於いて最も大きな軸上間隔をもって配され先
   負の屈折力を有する後群とで構成されておシ、前記前群
   は少なくとも一枚の正レンズ、前記後群は少なくとも一
   枚の負レンズを含み、前記前群中で最も屈折力の大きい
   、物体側に凸の収斂面Ａと、前記後群中で最も屈折力の
   大きい、物体側に凹の発散面Ｂが、以下の条件 （ｉｉ）　ｓ、０　＜　ＩψＢ＋　＜７．０　、　ｔｐ
   Ｂ＜　。 ｆ、　：第■レンズ群の焦点距Ｗ ψＡ＝収斂収斂面層折力 ψＢ＝発散面Ｂの屈折力 γＡ＝収斂収斂面白率半径 γＢ：発散発散面白率半径 Ｄ：収斂面ムから発散面Ｂまでの光 軸方向の空気換算長 を満足することを特徴とするズームレンズ。