JPS60178421A - コンパクトなズ−ムレンズ - Google Patents

コンパクトなズ−ムレンズ

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Publication number
JPS60178421A
JPS60178421A JP59035611A JP3561184A JPS60178421A JP S60178421 A JPS60178421 A JP S60178421A JP 59035611 A JP59035611 A JP 59035611A JP 3561184 A JP3561184 A JP 3561184A JP S60178421 A JPS60178421 A JP S60178421A
Authority
JP
Japan
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lens
lens group
refractive power
positive refractive
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP59035611A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsunefumi Tanaka
常文 田中
Keiji Ikemori
敬二 池森
Nozomi Kitagishi
望 北岸
Sadatoshi Takahashi
貞利 高橋
Kikuo Momiyama
籾山 喜久雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS60178421A publication Critical patent/JPS60178421A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144105Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-+-

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】 本発明はコンパクトなズームレンズに関シ、特に少なく
とも2つ以上のレンズ群がズーミングに際して移動する
少なくとも3つのレンズ群を有し、そのうち1つのレン
ズ群に非球面を施すことにより良好なる収差補正を達成
したコンパクトなズームレンズに関するものである。
最近、小型@量の高性能のコンノくクトなズームレンズ
が写真用カメラ、ビデオカメラ、TVカメラ等に要求さ
れている。
ズームレンズのレンズ全長及びレンズ外径金小さく構成
し高性能化を図るためには、各レンズ群の屈折力を強く
するとともに屈折力分担を適正に決めなければならない
。この場合一般に屈折力を強くすると諸収差の発生量が
増大し、ズーミングによる収差変動を除去することが困
難トする。ズームレンズのコンノくクト化を図る別の方
法としてズーミングに除して多数のレンズ群を移動させ
てズーミングを行い収差変動を押さえる方法がある。こ
の方法の一例として物体側から順に正の屈折力の第ルン
ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、そして正の屈折力の第4レンズ群で構成し、ズ
ーミングに際して前記4つのレンズ群を移動させるとと
もに前記第3レンズ群から射出する軸上光来がはぼ平行
となる屈折力配分としたズームレンズが特開昭57−1
68209号公報、特開昭57−169716号公報等
で提案されている。
これらで提案されているズームレンズは第3レンズ群か
ら射出される軸上光束がほぼ平行である為ズームレンズ
のコンパクト化には限界があった。そこで前記ズームレ
ンズの第3レンズ群から射出する光束を収斂光束とする
ことによってさらにレンズ全長を短くする方法があるが
、この方法はズーミングによる収差変動の除去が雉しく
、高性能なズームレンズを達成するのが困難であった。
本発明は高性能なコンパクトなズームレンズの提供を目
的とし、非球面レンズを効果的に用いることによって本
発明の目的を良好に達成している。
本発明の目的を達成する為のコンパクトなズームレンズ
の主たる特徴は物体側よシ順に正の屈折力の第ルンズ群
、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ
群そして第4レンズ群の4つのレンズ群を有したズーム
レンズにおいて、前記第ルンズ群及び第3レンズ群を物
体側へ移動させ、前記第2レンズ群と第4レンズ群を移
動若しくは固定させることによって広角側から望遠側に
ズーミングを行い、前記第3レンズ群は少なくとも1つ
の正の屈折力のレンズ3Aを有しておシ、前記レンズ3
Aの少なくとも1つのレンズ面を非球面としたことであ
る。
一般にこのようなズームタイプにおいて球面レンズのみ
でズームレンズを構成し、各レンズ群内で諸収差を補正
するには各レンズ群のレンズ枚数を増加させねばならず
、この結果レンズ全長が長くな勺、又重量も増加する傾
向があった。又コンパクト化を図る為に例えば第3レン
ズ群の屈折力を強めると第3レンズ群内で球面収差及び
非点収差が多く発生し、これらの諸収差を他のレンズ群
で補正するのが困難となってくる。特にズーミングによ
る収差変動を少なくする為に第3レンズ群以外のレンズ
群で収差補正を行うとすると屈折力分担が不適切となる
為に良好なる収差補正が困難となってくる。
上記の収差変動を除去する方法として、第3レンズ群内
に発散レンズ面を設定する方法があるが、この方法は発
散レンズを用いた為にさらに正レンズを付加しなければ
ならずレンズ系の長大化をまねく。また強い発散面で発
生する高次収差の補正を良好に補正するのが困難となる
そこで本発明では第3レンズ群の正の屈折力のレンズに
非球面を施して、ズーミングによる収差変動を除去し、
更にレンズ系の長大化を防止してコンパクトなズームレ
ンズを達成している。そして本発明において、非球面の
形状として好ましくはレンズの周辺部にいくに従い正の
屈折力が弱まるような形状とすることによって球面収差
と非点収差を同時に補正している。
すなわち、第3レンズ群の屈折力を強めることによシ、
球面収差が周辺部分でアンダーに、非点収差が軸外でア
ンダーとなるが、周辺部分で屈折力を弱める非球面とす
ることによシ、球面収差、非点収差をともにオーバ一方
向に補正可能としているのである。
尚第3レンズ群中に負の屈折力のレンズがちシ、このレ
ンズ面にレンズ周辺部にいくに従い負の屈折力が強まる
形状の非球面を施しても良いが、前述の如く正の屈折力
のレンズに施した方が収差補正が容易となり好ましい。
前述のズームレンズの構成に於て、絞夛は第3レンズ群
の物体側か、もしくはレンズ群中の比較的物体側に設定
することによって前玉レンズ外径が小さくコンパクトな
ズームレンズカ達成できるが、前述の非球面を絞シよシ
もできるだけ像側に配置することが、非点収差の補正に
効果が高い。
尚本発明においてズーミングによる収差変動を少なくし
、更に良好な収差補正を達成するには第3レンズ群に少
なくとも1枚の負の屈折力のレンズ3Bを有するように
し、前記レンズ3A を前記レンズ3B よりも像面側
に配置することである。
第3レンズ群中に負の屈折力のレンズ3Bを少なくとも
1枚使用することによシ、発散レンズ面で第3レンズ群
の正の屈折力に起因する諸収差を補正することができる
。又前記非球面レンズ3Aを該レンズ3B より像面側
に配置することによυ軸外光束の通過位置がレンズ周辺
部分となり、非点収差補正の効果を高めることができる
ので好ましい。
次に本発明で用いている非球面の収差補正の効果を詳述
する。
非球面の光軸からの高さHに於ける光軸方向の変位量を
Xとすると、基準となる球面の曲率半径をrとして + DH’ + EH” ・・・・・・・・・(1)と
表わすことができる。(詳しくは「レンズ設計法」松居
共立出版P、41゜)(1)式中のA−Eを非球面係数
と称する。
3次収差の領域において、物体側の屈折率をN1像側の
屈折率をN′とすると ・・−・・・・・(3) (4)式は系内の第2番目の面についての定義であり、
ψ、はその面の屈折力、α1.h、はとした近軸追跡値
である。
前述のように、第3レンズ群中に負レンズを有し、負レ
ンズと正レンズの接合面ないしは空気に接する面におけ
る(4)式で定義した量X、の総和を XN−ΣX、 (発散面) とし、第3レンズ群の孔の総和を XA−ΣX (全面) とすると、(3)式で定義した非球面量Vをとなるよう
与えることにより良好な収差補正を可能としている。(
5)式は非球面による第3レンズ群の球面収差の補正分
担をh以下とすることであり、(6)式は非球面による
収差補正が球面系での残存収差量をさらに%以下にまで
補正するよう非球面量を与えることを意味している。
第3レンズ群は正の屈折力を有し、この屈折力が強くな
ればレンズ系のレンズ全長を短くする効果がある。しか
し正の屈折力を強くして前述XA を小さくするために
はXNを太きくしなければならず、球面収差、コマ収差
、非点収差を同時に補正することが困難となる。
本発明は(5)、(6)式で示したように非球面に発散
性レンズと同等の効果を分担し、第3レンズ群中の負の
屈折力のレンズ3Bの発散性を強くせずに球面収差の補
正をしており、このことによって、コマ収差、非点収差
を同時に小さくする解を導いている。第7図は本発明の
非球面を正の屈折力のレンズ3Aの像側に配した図の例
であって、実線のR2が非球面、点線のRが中6部に接
する基準球面であって、周辺部に於て正の屈折力を弱め
る形状、すなわち、XA と逆符号の非球面量Wを分担
させている。なお、(5)式の限度を越えて非球面の収
差補正分担量をレンズ3Bの発散度よりも犬としてゆく
と、コマ収差の補正が困難と表ると同時に非点収差が補
正が過剰となる。
また(6)式は非球面の効果が十分に現われる収差分担
量を示しておシ、限度以下であれば効果が少なくなJ好
ましくない。
以上説明したように非球面の導入により全系の収差を良
好に補正することができるが、第3レンズ群の収斂度を
さらに強めてコンパクト化を計った場合、コマ収差が全
焦点距離に渡って発生する。このコマ収差を良好に補正
する最も効果的な方法は前記第4レンズ群中に物体側に
凸面を向けた強い屈折面を少なくとも1つ設けることで
ある。数値的に好ましくはズームレンズの広角端のズー
ム位置での焦点距離を11物体側に凸面を向けたレンズ
面の曲率半径をRとしたとき なる範囲内とすることである。
条件式の下限値を越えるとレンズ面の曲率半径が強くな
シすぎ高次の収差が発生して好ましくなく、上限値を越
えると屈折力が弱くなシすぎコマ収差の補正が十分でな
くなる。
更に本発明においてよシ良好なる収差補正を達成する為
には第3レンズ群を物体側よυ順に2つの正の屈折力の
レンズ31,32と正と負の屈折力のレンズを貼合わせ
た貼合せレンズ33を有するようにし、前記レンズ3A
を前記レンズへ。
”! + %よυ像面側に配置することである。このよ
うなレンズ構成とすることにより光束を無理なく屈折さ
せて諸収差の発生を少なくシ、良好なる収差補正を達成
することができる。
尚本発明のズームレンズにおいてはズーミングに際して
第2レンズ群と第4レンズ群を移動させても良いが第2
レンズ群のみを移動させて第4レンズ群を固定させてお
いても良い。第4レンズ群を固定させればレンズ鏡筒が
簡単となシ好ましい。又本発明では第4レンズ群によっ
て収差補正及びレンズ全長の短縮化を行っているが、第
4レンズ群を除いて、3つのレンズ群で構成し、これら
のレンズ群に各々収差補正を分担させることによっても
同様に本発明の目的を達成することができる。
後述する本発明の数値実施例で社非球面を1面使用して
いるが、複数面に使用した場合には、より効果が高くな
ることは言うまでもない。
また、非球面レンズは数値制御による硝子切削加工によ
シ製作しても良いがプラスチック材料でプラスチック材
料を非球面型中で硬化させる方法も製作コスト上有利で
ある。又家庭用ビデオ等のズームレンズのように温度、
湿度による性能劣化やピントずれがある程度許容できる
場合はプラスチック材料は有利である。ただし高精度を
要求される写真レンズの場合には光学硝子材料を非球面
型中で硬化し、固成形する方法が好ましい。またレンズ
外周部分の異形成形による方法も可能であり、この方法
はレンズ鏡筒との胴付精度上好ましい。
尚本発明のズームレンズにおいてフォーカシングは第ル
ンズ群を繰υ出して行うか第4しクズ群を有する場合は
第4レンズ群を移動させて行っても良い。
以上のように本発明によれば高性能でしかもコンパクト
なズームレンズを達成することができる。
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてR
,は物体側よシ順に第1番目のレンズ面の曲率半径、D
iは物体側よシ第i番目のレンズ厚及び空気間隔、N・
 とν1は各々物体側よシ順に第1番目のレンズのガラ
スの屈折率とアツベ数である。
数値実施例1;第25面が非球面 F−36,2FNO−1:3.5〜4.52ω−61,
γ〜23.9゜R1−167,10Dl−Z30 N1
−1.80518 1’1−25.4R,−57,52
D、−0,10 R,−55,84D、−9,07N、−160738シ
、−56.8R4−155.42 D4−0.12 R,−31,73D、−423N、−1,60729シ
3−59.4R,−55,96D6−可変 R,−121,76D、−1,20N4−1.8340
0 シ4−37.2R,−15,12D、−5,16 R@−−40,430@−1,20NB−1,8061
0yll−40,9に、0− 86.52 D、0−0
.02R,、−29,90DI、−5,09N6−L8
4666 y11=2&9R,、−−30,48DI、
−o、i!sR,3−−2LO4Dl3−1.20 N
、−183400h’、−37,2へ。−−12a12
 ハ、−可変 爬さ− 絞シ Dl、−1,00 R,、−64,02D、6−&20 N、−1,717
00v、−47,9烏、−−87,43Dl7−0.1
0 川、−37,76D、、−3,36N、−1,6667
2シ、−48.3R,,−−270.01 D、、−0
,10R26−2&44 D20−4.98 N、(、
−1,51823シ、6=59.04、−−57.27
 D2.−1.74 N+、−1,84666シ、、−
23.9Rffit−29,95I)22−1.80T
iqs−989,60Dll−ZO3Qz−L8061
0 シ1l−40.9R,4−26,82D2.−LO
7 R2,−5&54 Dl、−3,37N1.−L595
51 シ、、−39.2Rca−−25.04 D2a
−可変 R2,−43,51I’、、−1,75N、4−1.5
673z シ、4−4L8鳥@ −64,76D28−
1.46 鳥o+ −57,76痔、−1,32N+、−1,83
400シ、、−37.2鳥。−一44254 E−−λ235X10−13 数値実施例2;第23面が非球面 F−36,2FNO−1:3.5〜4.52ω−61,
γ〜23.9゜R,−147,21D、−430N、−
1,80518ν、−25,4R,−56,68D、−
7,43N、−1,651GOシ、−58.6R,−−
173.13 D、−0,12R4−31,76Da−
150N3−1.58913 ν、−61,OR,−5
4,26Dll−可変 R,−96,59D6−1.20 N、−1,8061
0シ、−40.9R7−15,3107−5,27 It、−−38,12D、−1,20N、−1,883
00シ、−40.8R,−95,630@富0,14 RIO−3ZOODIo−4,51N5−1.8051
8 ys−25,4鳥、−−32,050,1−0,8
5 RH=−21,85Dl2−1.20 N?−1,77
250vl−49,6R,3−−83,130Is−可
変 R14−絞シ D、、−1,00 R,、−55,73D、、−Z39 Ng=16516
0 17g−58,6へ。−−214,99D、6−0
.10R,、−34,10Dl7−Z54 N、−L6
9680 シ、−55.5R,,−131.87 DI
、−0,10R,、−:179 D、、−6,74N、
+1−1.51742 シ1o−i4R,,−−159
.42 D2G−480N、、−1,84666シ、、
−219R2,−17,73Y)1.−2−59鳥、−
4400D2.−3.12 N、、−L59551 シ
、、−39.2R23−−39,82へ−可変 馬、−23,65Dl4−1.51 N+、−1,59
551ν、、 −39,2R,、−27,21D2.−
Z13 1%a−−47a、23 026−1.32 NI4−
1.80400 シ14−46.6R,? −31,1
0D27−Z70 N、、−1,61293y、@−3
7.0八a+ 105.43 E−4233X10−12 数値実施例3;第22面が非球面 F−36,2FNO−1:3.5〜4.52ω−6Lγ
〜23.9゜R,−154,01D、−Z30 N、−
1,80518シ、−25.4R,−5&98 D、−
7,51N、−1,65160シ、−58.6R,−−
16&16 D、−0,12 R4−31,86D、−3,52N、−1,58913
シュー61.OR,−54,68D、−可変 R,−98,120,=1.20 N4−1.8061
0 シ、−40.9R7−15,33D、−5,23 R,−−38,16D、−1,20N、−1,8830
0シ、幻40.8R,−105.06 D、−0,14 R,6−31420,。−4,381”+6−1.80
518 !’6−25.4鳥、−−3112 DI、−
o、’1sRH−−2L19 DIl−R20N7−1
.77250 シ、−49.6へ、−−84,08Dl
、−可変 RI4− 絞シ D、4−1.00 R,s−55,83D、ll−2,30N、−1,65
160ν、−5&6B、、−−20&99 D、6−0
.1011%、−35,59話、−169N、−1,6
9680ν・−55,5R,、−140,96Dl、−
0,10R,(、−21,90D、g−6,84N10
−1.51742 ”1O−514B、。−−156,
53D2o−480N、、−1,846662,−21
9鳥、−17,50Dz、−296 貴、−45,30鳴2−3.06 N12=1.595
51 y12−39.2R1,−−36,58Dvs−
可変 R2+−2100Dl、−1,44N、、−1,595
51シ、、−39.2R11,−25,66Dl、−2
,071%、−−215,07Dz6−1.32 N+
4−1.80400 y、4−46.6〜− 31.7
4 p2?−z7o NIB−1,61293FIB−
37,0烏、−189,56 E−4230X10−12 数値実施例’ i Rzs向り句¥麻薗F〜36.27
 FNO−1:3.5〜4.5 2ω−61,9’〜2
39゜R1−185,85D、−=2.25 N、−1
,80518シ、−25.4R2−61,38Dビーフ
、86 N2−1.60311 シイ−60,フB3−
−130.58 D、−0,12R,−35,12D4
−4.00 N、−1,60311シュー60.フR,
−72,,96D5−可変 R,−375,57D、−1,20N4−1.8040
0 シイ−46,68、−16,81D、−5,21 R,−−39,91D、−1,15N5−L83481
 シ、−4L7R,−8&57 D、−0,23 R,6−34,000IG−4,50N6−1.805
18 176−25.4腸、−−34゜00 DI、−
0,79R,、−−2&81 D、!−1,15N、−
1,80400ν、−46,6R,、−−82−07D
、、−可変 RI4− 絞シ D、、−LOO R,1−52,60DlB−142NB”1.6516
0 y@−5&6R,、−−162,08DI、−0,
10へ、−35,71D、、−Z98 N、−1,72
000ν。−50,2R1,讃 280.93 DI、
−0,10鴇、+ 21.94 0.、−7.29 N
、D−1,54072ν、。−47,2鳥。−−80,
00D20−3.28 N+、−1,84666シ、、
#23.9RII、−15,99Dl、−190 R2t−5!19 DB−190Nl2=1.5955
1 vll−39,24、−−39,09〜−可変 R2,−−2LO2Du−可変 鳥、−532−73D2fl−130N、!−1,80
400シ、、−46.6R,6−−20,08Dz6−
5.10 Ni4”1.63930 ν14”44.9
尚数値実施例4においてはズーミングの際第ルンズ群と
第3レンズ群を一体に又絞)を第3レンズ群と一体にし
て移動させている。
【図面の簡単な説明】
第1.第2.第3.第8図は各々本発明の数値実施例1
,2,3.4のレンズの断面図、第4、第5.第6図は
各々本発明の数値実施例1゜2.3の諸収差図、第7図
は本発明の非球面形状の説明図である。図中(A) 、
 (B) 、 (C’)は各々広角端、中間、望遠端の
ズーム位置での諸収差図、1 、N 、m 、IVは各
々第1.第2.第3.第4レンズ群、Mはメリデイオナ
ル像面、Sはサジタル像面を示す。 特許出願人 キャノン株式会社 茅1図 第2図 第3図 ¥41¥1 −u、) ”’ −64o、b −9/S !;;S球
面収差 41、永J14 乱db叙1竿6■ °゛上 ゛・■・

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)物体側よシ順に正の屈折力の第ルンズ群、負の屈
    折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群そして
    第4レンズ群の4つのレンズ群ヲ有シたズームレンズに
    おいて、前記第ルンズ群及び第3レンズ群を物体側へ移
    動させ、前記第2レンズ群と第4レンズ群を移動若しく
    は固定させることによって広角側から望遠側へズーミン
    グを行い、前記第3レンズ群中に少なくとも1つの正の
    屈折力のレンズ3Aを有するよ5Kl/、前記レンズ3
    Aの少なくとも1つのレンズ面を非球面としたことを特
    徴とするコンパクトなズームレンズ。 (2)前記1/ンズ3Aのレンズ面の非球面をレンズの
    周辺部にいくに従い正の屈折力が弱まるような形状とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1fj記載のコン
    パクトなズームレンズ6(3)前記第3レンズ群を少な
    くとも1枚の負の屈折力のレンズ3Bを有するようにし
    、前記レンズ3Aを前記レンズ3B よp4像面側に配
    置させた仁とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載ノ
    コンハクトなズームレンズ。 (4)前記第4レンズ群を物体側に凸面を向けた少なく
    とも1つの正の屈折力のレンズ面を有するようKしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3 項記taのコンパ
    クトなズームレンズ。 (5)前記第3レンズ群を物体側より順に2つの正の屈
    折力のレンズ31,3.と正と負の屈折力のレンズを貼
    合わせた貼合せレンズ3sを有するようにし、前記レン
    ズ3Aを前記レンズ−,3t、3sよル像面側に配置し
    たことを特徴とする特許請求のM間第1項記載のコンパ
    クトなズームレンズ0 (6)ズーミングに際し、前記第2レンズ群を移動させ
    、前記第4レンズ群を固定させたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のコンパクトなズームレンズ。
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