JPS6034735B2 - 小型ズ−ムレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は４・型サイズのズームレンズに関し、殊に３群
から成るズームレンズに関する。

最近、小型カートリッジ・フィルム所謂１１０型フィル
ムを使用するカメラが、自動露光調整機構を備えた操作
の簡単なカメラとして、多くの一般ユーザーから受け入
れられている。

この様なカメラにズームレンズを常備しうるならば、そ
の利用範囲は更に拡大するものと期待される。

１１頃型カメラの様な小型カメラ用ズームレンズはこの
種のカメラの性格からみて最短焦点距離で撮影する時に
４５度以上の画角を有することが望まれ、更にカメラが
ポケットに収納しうるほどに小型であることが要求され
る。

しかしながら、上記要求を満たすズームレンズは、その
全系の小型化に伴なつて各移動群のパワーが強くなるの
で、移動群の設置設定精度が結像点位置精度に与える影
響が大きくなり、位置を設定する際の精度を支配するズ
ームカムの機械精度を高度に保つ必要があるため高価と
なった。

また各移動群のパワーが強くなることに加えて広画角で
あることから、ズーミングに伴う収差変動が大きくなり
、特に歪曲収差と非点収差の変動が著しくなる。ところ
がこの両収差の変動を同時に小さくするには、各移動群
を多数のレンズで構成する必要があるため小型化と矛盾
する結果となり、性能の向上を阻む要因となっていた。
そこで本発明は４群構成のズームレンズに替えて、３群
構成で、物体側第１群がフオーカシングと結像点補正の
役割りを有し、第２群が変倍作用を持ち、第３群が固定
の結像レンズである様なズームレンズを採用する。

このタイプに属するズームレンズは従来より知られてい
るが、最近の例としては特関昭５１−８８２４３号があ
る。本発明は、４・型で広画角を満足するズームレンズ
のズーミング用カムに因子位置設定精度を緩和するため
になされたもので、本発明の移動方式を満たすと共に極
めて簡単な構造を持ち、最広画角４８度以上、ズーム比
１．８以上、明るさＦ４以上を満たしうるものであって
、フィルム面からしンズ前面迄の最短時の長さが有効画
面径の３倍以内に成しうる様なズームレンズを得ること
を更なる目的としている。そしてその構成は、物体側よ
卵項次２つの移動群と１つの固定群を配列し、物体側の
移動群は単独でフオーカシングの作用を持つと共に他の
移動群と同時に移動する際に結像補正の役割を有し、１
枚の負レンズと１枚の正しンズを貼合わせた正しンズの
曲率大なる凸面（ｒ，）を被写体側へ向けており、第２
の移動群は全系の焦点距離の変化則ち変倍作用を持ち、
曲率大なる凹面（ｒ５）を像側へ向けた負レンズ及び１
枚の負レンズと１枚の正しンズを貼合わせて曲率大なる
凹面（ｒ６）を物体側へ向けた負レンズから成り、固定
群は物体側より日頃次２枚の正しンズ及び１枚の負レン
ズ、そして１枚の正しンズより成ると共に、全系の変情
比をＺ、無限遠の被写体距離で最短焦点距離の配置の際
の２つの移動群間の主点間隔をｅ，、物体側移動の焦点
距離をｆｃ、第２の移動群の焦点距離をＷ、光線の進行
方向を正方向に探った時、（１…他（点≦‐１・ｌｆＶ
但し、ｌｖ＞０且つＺ＞０ ■。

‐鱗Ｃミｅ・−ＺｆＶ（１十季）≦・‐・ｆＣ但し、ｅ
，＞０なる条件を満足することにある。

そして更に以下の諸条件を満足することで収差の高度な
補正が可能となる。

物体側よりｎ頂次、レンズ面をｒｉ、レンズ面間隔をｄ
ｉ、固定群の焦点距離をＦＲ、固定群中員レンズより物
体側にある正しンズの合成焦点距離をＦＲ，、固定群中
貸しンズより磯側にある正しンズの焦点距離をＲＲ２、
固定群の第１面から最終面までの鞠上間隔をＬとして、
｛３｝ ｌ０．２ｖｌ＜ｄ５＜ｌ０．４ＮＩ■ ｌ０．
５ｆｖｌ＜ｒ５＜ｌｆｖｌ■ ｌ０．がｖｌ＜ｌｒ６ｌ
＜ｌ１．乳ｖｌ【６｝１１害１＞４‘肌・３５＜器＜。

．７５【８’０．岬Ｒ＜Ｌ＜０．斑Ｒ ズームレンズが移動群の移動方式とパワー配置に依って
、その詳細な仕様並びに性能が大きく左右されることは
良く知られている。

本発明の対象とするレンズが装備される１１０型カメラ
の様なカメラにあっては、自動露光調整機構を備えるこ
とが重要であるが、この機構を備えるためにはしンズの
Ｆナンバーをズーミング中不変に保った方が構造上有利
である。

従ってこのズームレンズで、絞りより像側のレンズは固
定にする。その上で、フオーカシング機能と、変倍の際
の結像点補正機能を第１の移動群に持たせ、第２の移動
群に変倍機能を持たせるズームレンズ系を採用する。以
下第１図に従って本発明に係るズーミング移動方式を説
明する。

図中で、Ｌは最短焦点距離状態、Ｍは中間状態、Ｎは最
長焦点距離状態を示す。また１はフオーカシングとコン
ペンセーションの作用を持つ移動群、２はバリエーショ
ンの作用を持つ移動群、３は固定群で、所謂リレーレン
ズである。なお、第１図の移動群１は、無限遠の物体へ
フオーカスした時に占める位置について描かれているが
、近距離物体へフオーカスする時には移動群１が前方へ
繰出され、更にズーミングの際には第１図の軌跡と平行
な軌跡上を移動する。今、移動群２の倍率をｂ、固定群
の倍率をｇ、バックフオーカスＳの変動を△Ｓとし、移
動群１の位置誤差を△ｘｃ、移動群２の位置誤差を△柵
とすると、次の様に表わしうる。三Ｓ＝がで
………‘ａ’く」ＸＣ△Ｓ
………｛ｂ１玄気＝（１一げ）ｇ２‘ｂ
｝式はｂ＝−１の時、すなわち等倍の時に三Ｓ＝。

となるので、移動群２のカム精度はｂ＝−１を含む構成
が有利である。一方、【ａ）式の念は仙カギ最大値を取
るＮ状態の時蝦大となるから最短焦点距離状態の時のｂ
の値を小さくすることが移動群２のカム精度を緩和する
ために有利である。

以上の考察からカム精度について総合的に見た場合、従
来周知のｂの変化領域であるーノＺミｂ≦−方（ｚをズ
‐此とする）‘こ替ぇて‐１ミｂ≦−享とするこ沙服し
し、岬判った。

第２図は移動群２を主体にした光学作用図であって、０
は移動群１による像点即ち移動群２に対する物点であり
、Ｑは移動群２による嫁点である。

Ｑはまた固定群３に対する物点でもある。Ｎ状態におい
て、移動群２の倍率は−１であるから、０は−Ｘｖの位
置にあり、Ｑは公ｖの位置にある。ここで移動群２が物
体側へ−ｌｖだけ移動してＬ状態に移行したとすると、
篤Ｖ点と結像倍率との関係を示す式８ｆ＝一ｘ′（ｘ′
は焦点と像点との間隔）より、８Ｌｆｖ＝−｛２ｖ−（
ｆｖ−ｌｖ）｝ １Ｖ＝・ｆＶ（３Ｌ＋・）＝ｆＶ（季−・）ＩＶん＝テ
コ 又、移動群１が作る像点と移動群２との間隔をＧとする
と、Ｌ状態に於いては、ＧＬ＝仙川）／８Ｌ＝−ＺｆＶ
（１す 従って ね＝ｅ・十Ｇし＝ｅ・−ＺｆＶ（１十季）そして実際の
カム精度を種々検討した処、次式を満足すればカム精度
の緩和に関して極めて有益である。

ＩＶ ｏ‐財Ｖ≦テコ≦１‐１ｆＶ 。

‐＄Ｃミｅｌ−ＺｆＶ（１十夢）≦・‐・ｆＣ次に、前
述するレンズ形状と条件【１’と■を満足するズームレ
ンズについて、収差を中心として更に検討した結果を説
明する。ＩＶ ．．．…．．．．
．．．．．（ａ）Ｎ＝安；及び ね＝ｅ．・Ｚ〜（・十季） ………他が成立する場
合、固定群３の焦点距離をＦＲ、バックフオーカスをＳ
、Ｎ状態での移動群２と固定群３との主点間隔をｅ２、
固定群３の倍率をｇ、移動群１の結像点補正のための最
大移動量をｌｃ、Ｌ状態での全系の焦点距離をＷとする
と、ｇ＝−帯Ｚ●‐‐‐‐‐‐…‐‐【Ｃ’ Ｓ＝ｇ（がｖ−ｅ２） …………（ｄ’Ｓ
．．．．．．．．・・・・‘ｅ
｝ＦＲ＝工支ｇ・Ｃ＝ｆＶ（Ｚ十季−２） ‐‐‐‐
‐‐‐‐‐‐‐‐【ｆ’が成立する。

一方、ズームレンズのズーミングに共う収差変動を小さ
くするには、変倍しンズの群の焦点距離を増加させまた
移動距離を増大させるのが有効である。

すなわち本発明のズームレンズのｌｖを大きく取り、ま
たｆｖを大きく取ることである。しかしながら、これら
を満たすことは（ｂ｝式よりにを増大させるので、フオ
ーカシングの際の糠出し量を増大させる結果となり、更
に‘○式よりｌｃを増大させるので移動群の有効径を増
大させる。一応目標としてズーム比Ｚ＝１．８で、有効
画面径の０．３音より大きいｌｖを想定すると収差補正
上は有利となるが、レンズ系の大きさは１１頂型カメラ
にそぐわないほど大型なものになる。しかし、単にｌｖ
を有効画面径の０．３音以下とすることは収差変動を抑
えることを困難にする。本発明はこの困難を以下の技術
をもって解決している。

すなわち、ｌｖを短か〈した結果、移動群２のパワーが
強まったことに起因する歪曲収差の変動を抑えるべく、
２つの負レンズ群で構成した移動群２の貧しンズ群間の
間隔もを比較的大きく取る。脚の条件は、ｄ５の適正範
囲を示しており、その下限値を越えると歪曲収差の変動
が大きくなる。しかし、ねを大きくとることは非点収差
の変動を増大させる方向であるから、もを上限値以上に
過大にすると、他の部分を調整しても非点収差の変動は
抑えられない。‘３｝の条件下では補正不充分である非
点収差の変動は像側に向けた凹面ｒ５の曲率をより強く
することによって補正することができる。

（４｝の条件は面ｒｓの適正範囲を示すもので、その上
限値を越えると非点収差の変動は抑えられない。

しかしｒ５の曲率を強くすることはコマ収差の変動を増
大させる方向であるから、【４｝の条件の下限値を越え
るとコマ収差の変動を抑えることが難かしくなる。■の
条件下では、まだ不充分であるコマ収差の補正は物体側
へ向けた凹面ｒ６の曲率をより強くすることによって改
善することができる。

｛５｝の条件は面ｒ６の適正範囲を示すもので、その上
限値を越えるとコマ収差の変動は許容できなくなり、下
限値を越えると非点収差の変動が増大する。

移動群２が上に説明した各条件を満足する時、移動群１
の形状は球面収差の変動に大きな影響を与える。

そのため第１面ｒ，の曲率を強くして、ｒ．とｒ３の比
について【６｝式を設定するもので、その範囲を越える
と球面収差の変動が増大するからＦ４以上の明るいレン
ズを実現するのは難しくなる。

一方、固定群３に関し、貸しンズより像例の正のパワ−
に比較して物体側の正のパワーを強くし、固定群の前側
主点を被写体側に定めると、前述｛ｄー式中のｅ２を小
さく取れるのでレンズ全系の小型化が計れる。

そこで、物体側に２枚の正しンズを配置し、この部分の
パワーを強くして【７１式の適正範囲を設定するもので
、その上限値を越えるとしンズ全系が大型化し、下限値
を越えると球面収差が補正不足となる。更にレンズ全系
の小型化を計るにあたり、絞りを固定群より物体側に配
置することが、移動群１の有効径を小さくする上に有効
である。

この場合、固定群３の全長が収差補正上の重要な要素と
なる。■式は固定群全長の適正範囲を示すもので、その
上限値を越えると麹外光東が固定群の最終レンズを高い
位置で通過するため、画面周辺でフレアーが発生し、下
限値を越えると外向性コマ収差の補正が困難となる。尚
、移動群１及び移動群２中の後方レンズが貼合せレンズ
であることはズーミングによる色収差の変動を抑えるた
めに大切であり、移動群１中の正しンズのアッべ数レｃ
，、員レンズのアッべ数〃ｃ２または移動群２中の正し
ンズのアッべ数ひｖ，、負レンズのアッべ数レｖ２とす
ると、しｃ．−しＣ２＞２５並びにしｖ２−しｖ，＞１
８なる条件を満たすことが色収差の補正上望ましい。

以下、実施例を説明する。実施例１は、レンズ断面形状
を示す第３図に対応し、Ｌ状態の収叢図を第４図、Ｍ状
態の収差図を第５図、Ｎ状態の収差図を第６図に示す。
またＲは順次、物体側から数えたレンズ面、ｄは順次レ
ンズ面間隔、Ｎはｄ線に対する屈折率、し１まｄ線に対
するアツべ数、＊は可変間隔である。実施例１ 可変間隔 移動群１の焦点距離に＝５２．１０ 移動群２の焦点距離Ｎ＝−１５．７５ 固定群３の焦点距離ＦＲＦ１７．９２ ＦＲ，＝１０．８２ ＦＲ２ ＝２５．７９ 実施例１の収差係数 最短焦点距離くＬ＞ Ａ−−０ ｂ＝Ｉ Ａ＝−ｌ ｂ＝−０．８４１３９
実施例２は第７図に対応し、Ｌ状態の収差図を第８図、
Ｍ状態の収差図を第９図、Ｎ状態の収差図を第１０図に
示す。

実施例２ 可変間隔＊ 移動群１の偽点距離に＝５１．１０ 移動群２の焦点距離ふ＝−１５．７５ 固定群３の篤ｖ点虹亘離ＦＲ＝１８．１０ＦＲ．＝１０
．班 ＦＲ２ ＝２３．８６ 実施例２の収葦係数 最短焦点距離＜Ｌ＞ 実施例２は第７図に対応し、Ｌ状態の収差図を第１１図
、Ｍ状態の収差図を第１２図、Ｎ状態の収差図を第１０
図に示す。

実施例 ２ 可変間隔＊ｒ 移動群１の篤ｖ点距離に＝５０．１ 移動群２の焦点距離Ｎ＝−１５．７５ 固定群３の焦点距離ＦＲ＝１７．８３ ＦＲ，＝１１．７９ ＦＲ２ ＝１７．４１ 実施例３の収差係、数 最短焦点距離＜Ｌ＞

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の移動方式を説明するための図で、第２
図は移動群２の光学的作用を説明するための図。 第３図は実施例１に相当するレンズ断面図で、第４図は
短焦点状態の諸収差図、第５図は中間状態の諸収差図、
第６図は長焦点状態の諸収差図である。第７図は実施例
２に相当するレンズ断面図で、第８図は短焦点状態の諸
収差図、第９図は中間状態の諸収差図、第１０図は長篇
点状態の諸収差図である。第１１図は実施例３に相当す
るレンズ断面図で、第１２図は短焦点状態の諸収差図、
第１３図は中間状態の諸収差図、第１４図は長焦点状態
の諸収差図である。図中で、１と２は各々移動群、３は
固定群、ｒはしンズ面、ｄはしンズ面間隔、Ｍはメリデ
ィオナル篤線、Ｓはサジタル焦線である。 第１図 第２図 第５図 第４図 第５図 第６図 弟ワ図 第８図 髪ｑ図 第１０図 第１１図 弟１２図 努ほ図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 全体が３群より成り、物体側第１群を光軸方向へ移
   動してフオーカシングを行い、像側第３群は結像作用を
   持ち、ズーミングのために第１群及び第２群を移動する
   際に第２群は全系の焦点距離を変化させる作用を持ち、
   第１群は結像点補正の作用を持つズームレンズに於いて
   、第１群は１枚づつの正レンズと負レンズを接合した正
   レンズの曲率大なる凸面を物体側へ向けて配置し、第２
   群は曲率大なる凹面を像側に向けた負レンズとこのレン
   ズの像側へ一枚づつの負レンズと正レンズを接合した負
   レンズの曲率大なる凹面を物体側へ向けて配置した負屈
   折力のレンズ群、第３群は順次２枚の正レンズと１枚の
   負レンズそして１枚の正レンズを配置した正屈折力のレ
   ンズ群で、更に全系のズーム比をＺ（＞０）、第２群の
   移動量をｌｖ（＞０）、最短焦点位置での第１群と第２
   群との主点間隔をｅ＿１（＞０）、第１群の焦点距離を
   ｆｃ、第２群の焦点距離をｆｖとし、光線の進行方向を
   正に採つた時、▲数式、化学式、表等があります▼ ０．９ｆｃ≦ｅ＿１−Ｚ・ｆｖ（１＋１／Ｚ）≦１．１
   ｆｃを満たすことを特徴とする小型ズームレンズ。 ２ ｒｉを順次各レンズ面の曲線半径、ｄｉを順次各レ
   ンズ面の間隔、Ｆ＿Ｒを第３群の焦点距離、Ｆ＿Ｒ＿１
   を第３群中で負レンズより物体側にある正レンズの合成
   焦点距離、Ｆ＿Ｒ＿２ を第３群中で負レンズより像側
   にある正レンズの焦点距離、Ｌを第３群第１面から最終
   面までの軸上間隔とする時、｜０．２ｆｖ｜＜ｄ＿５＜
   ｜０．４ｆｖ｜｜０．５ｆｖ｜＜ｒ＿５＜｜ｆｖ｜ ｜０．８ｆｖ｜＜｜ｒ＿６｜＜｜１．３ｆｖ｜｜（ｒ＿
   ３）／（ｒ＿１）｜＞４０．３５＜（Ｆ＿Ｒ＿１）／（
   Ｆ＿Ｒ＿２）＜０．７５０．４Ｆ＿Ｒ＜Ｌ＜０．８Ｆ＿
   Ｒを満たすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の小型ズームレンズ。