JPS6055806B2 - コンパクトズ−ムレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焦点距離変化範囲が８０〜２００ミリ・明る
さがＦ１：４という性能を有する機械補正型ズームレン
ズの改良に関するものである。

従来から、長焦点距離側での望遠比が１．０以下であつ
て、且つ超近接撮影（Ｏ、７米程度）に際して、例えば
特定のレンズ間隔を伸縮して収差の変動を抑えるという
特殊な機構を使わないで、実用上充分に満足出来るよう
な性能を発揮するコンパクトズームレンズを設計するこ
とは、極めて困難であると云われて来た。

それは次のような理由に基づくものである。

’圓 超近接撮影（Ｏ、７米程度）を前玉回転だけによ
つて行なう場合にはフォーカシングの際のレンズ移動量
が大巾に増加するから、そのままでは絞り込み時におけ
る周辺光量の確保が非常に難カルくなる。即ち、周辺光
量を充分に取入れたいという条件下で超近距離撮影を図
るとすれば、前玉径を大きくしない限りとても出来るも
のではないと云われていた。そのため従来のコンパクト
型のレンズでは、前玉径の増大化を避けるのあまり至近
距離を２米程度にする例が殆んどであつた。

（Ｂ）コンパクトな変倍系（図示実施例の第１〜第３成
分に相当）を実現する目的のために、変倍系を構成する
各成分特にコンパクト化に最も効果的であるとされるバ
リエータ部分（図示実施例の第２成分に相当）の屈折力
を強めてコンパクト化を図ろうとすると、バリエータ部
分のレンズ構成が少ないような場合には、どうしても構
成レンズの各面に強い曲率を与えなければならなくなり
、結果としてバリエータ部分自体の収差発生量を極めて
大きなものとしてしまう。

従つて、この状態で色を含めた球面収差・コマ収差・非
点収差を変倍域全体にわたつて一定となるように補正す
ることは、極めて困難となる。そのため従来のレンズに
おいては、収差の良化を図るのあまりバリエータ部分の
構成レンズ枚数を増してそれぞれのレンズの負担屈折力
を弱くしたり、或いはバリエータ部分全体の屈折力を緩
くしたりしていたので、どうしてもコンパクト化や明る
さが犠性にされ勝ちになつていた。

（Ｃ）変倍系をコンパクト化した場合に、これに伴なつ
て発生する残留球面収差・コマ収差・非点収差等が実用
上充分に満足出来る状態に補正し得て、しかも変倍系の
ペツツバル和が負になるのを補正することが容易であり
、且つレンズ構成が簡素であるようなコンパクトな結像
系（図．示実施例の第４及ひ第５成分に相当）を得るこ
とは、それ自体至難の業であつた。

そのため従来のレンズにおいては、コンパクト化の実現
を急ぐのあまり構成レンズの枚数を増加したり、或いは
コンパクト化を諦らめてし！まう例が殆んどであつた。

本発明は、従来のこの種ズームレンズにおいて未検討の
まま残されていた前述の問題点に対して種々の改善を加
えることにより、撮影距離を短縮すると共に変倍全域に
わたつて諸収差の良好に補ｚ正されたコンパクトなズー
ムレンズを得ることを目的としてなされたもので、その
新規特徴とするところは、物界側から順次に、負・正の
レンズを貼合せた接合レンズＬ１と正の単レンズしとか
ら成り、全体として正の屈折力をもつフォーカシング部
分としての第１成分と、その後方にあつて、負の単レン
ズＬと負・正のレンズを貼合せ且つその接合面が物界に
対して凸である負の接合レンズＬ４とから構成され、し
かも全体として負の屈折力をもつバリエータ部分として
の第２成分と、その後方にあつて、正・負のレンズを貼
合せた正の接合レンズ！から構成されたコンペンセータ
部分としての第３成分とを配置して３成分式変倍ノ系を
構成すると共に、絞りを挟んでその後方に、正の単レン
ズ！と正・負のレンズを貼合せた正の接合レンズＬ７と
から成る第４成分と、正・負・正の３個の単レンズ！，
Ｌ，レ。から構成され且つ全体として正の屈折力をもつ
第５成分とを配して２成分式結像系となしたズームレン
ズ系において、口径比がＦｌ４、焦点距離変化範囲が８
０〜２００ミリ程度で、かつ、ＦＲは、第４及び第５成
分の合成焦点距離、Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３及ひＦ４は、それ
ぞれ第１・第２・第３及び第４成分のそれぞれの焦点距
離、Ｆ２ｌは、第２成分における負の単ンズの焦点距離
、Ｆ２２は、第２成分における負の接合レンズの焦点距
離、Ｒ６は、第２成分における負の単ンズの物界側屈折
面の曲率半径、とした時に、 なる条件を満足するようになした点にある。

一般に、前玉回転によりフォーカシング部分（図示実施
例の第１成分に相当）が物界側に大巾に移動する形式の
ズームレンズては、前玉有効径（ほぼ長焦点距離側での
Ｆナンバーで決まる有効径）力個定の場合には、特に短
焦点距離側において画面の隅に向う上方斜入射光線が絞
り位置て光軸を下回つて所謂周辺光束不足となり、普通
にはこの面から至近撮影距離の限界が生れて来る。本発
明では、前玉回転式にも拘らず超近接撮影が可能である
ズームレンズを実現させるために、フォーカシング部分
（第１成分）の屈折力を収差補正上可能な限り強めると
共に、変倍系自体をほぼアフオーカルな構成になし、且
つ絞りを変倍系（図示実施例の第１〜第３成分）の後に
置くこと，によつて、前玉径を必要以上に大きくしない
ままで絞り込んでも、周辺光量の不足が生じないように
した。

条件（１）及び（２）は、このためと後述のコンパクト
な変倍系を実現するために設定されたもので、変，倍系
を構成する各成分のパワー配分を規定するものである。

即ち、条件（１）は近接撮影に際してのフォーカシング
部分の移動量を極力減らし、且つ収差の劣化を実用範囲
に抑えるためのもので、ＦｌｌＦ２の値が下限を越えて
小さくなるとフォーカシング部分（第１成分）の屈折力
が緩やかになり、ために繰出移動量が増大して結像性能
上及び鏡胴設計上好ましくない結果を招き、上限を越え
た場合には繰出移動量そのものは少なくて済むが、反面
において球面収差の発生が極めて増大して、特に超近接
撮影時に長焦点距離側において実用上問題となるような
補正不足を招く。また、条件（１）との関連において条
件（２）を満足させることにより、変倍系（第１〜第３
成分）をほぼアフオーカル系に保つことが出来るから、
撮影距離を極端に縮めた場合（約０．７米）においても
、前玉径を必要以上に大きくすることもなく画面隅部に
実用上充分な周辺光量を確保することが可能となつた。

而して本発明はコンパクトな変倍系の実現を図るために
、バリエータ部分（図示の第２成分）を負の単レンズＬ
と負の接合レンズＬとで構成すると共に、その屈折力を
出来る限り高めるようにした。

そして、こうしたことにより生じる諸収差の増大と変倍
に伴なう収差量の変動とを抑えるために、前記単レンズ
と接合レンズとの屈折力配分をほぼ等しくなし、且つ単
レンズＬの入射面Ｒ６を物界に対して僅かに凸にするこ
とによつてこの面を有効に働かせ、これにより変倍域全
域にわたる像面のバランスを一定に保つと共に、歪曲収
差のバランスをも保つことが出来るようにした。

また接合レンズＬ４における接合面を物界に対して凸の
面とすることにより、高次的な球面収差量の変倍中にお
ける変動を抑えるようにした。条件（２）〜（５）はこ
のために設定されたもので、条件（２）においてＦ３ｌ
Ｆ２の値がその下限を越えて小さくなると、ズーミング
の際の移動領域が大きくなつてコンパクトな変倍系を得
ることが難しくなり、しかもコンペンセータ部分（図示
の第３成分）の動きが強い屈曲線をもつようになるため
、鏡胴製作に際してカムのガタに起因するピン移動等が
あつたりした場合にズーミングの誤差発生の原因ともな
る。

また条件（２）の上限を越えて大きくなると、バリエー
タ部分とコンペンセータ部分とが接近し過ぎることにな
り、ために構造的に不可能となる場合を生じて好ましく
ない。条件（３）は、諸収差の補正が可能な範囲内でコ
ンパクトなズームレンズを達成させるための変倍系と結
像系（図示の第４及び第５成分）とのパワー関係を規定
すると共に、変倍に際しての収差変化に最も顕著に影響
を与えるバリエータ部分について規定した条件である。

この場合、１Ｆ２１ＦＲ１の値がその下限を越えて小さ
くなると、変倍系が小さくなり過ぎて高次的な球面収差
・コマ収差が増大し、ために変倍域全域での上記収差量
の差が補正困難になり、高性能ズームレンズを実現する
ことが不可能になる。

また上限を越えて大きくなつた場合にはコンパクト性が
損なわれることになる。一方、条件（４）及び（５）は
、前記条件（３）の下においてバリエータ部分の変倍に
際しての収差変動を極ノカ抑えるための条件である。

この場合、条件（４）においてＦ２２ｌＦ２ｌが条件の
範囲外になると、高次球面収差が変倍域両端で逆向きに
大きく発生すると共に像面のバランスを保つことが非常
に困難となる。

また条件（５）は変倍域全７域の像面のバランスを一定
に保つと共に歪曲収差の変倍域中のバランスをも保つも
ので、この条件の不等式が崩れた場合には、変倍域両端
での歪曲収差の差は縮まるとしても像面のバランスを保
つことが困難となる。このように本発明では、従来のレ
ンズにおいては試みられなかつたバリエータ部分の高屈
折力化によつてコンパクトな変倍系を得ることが出来た
。

従来のレンズでは、長焦点側でのバリエータ部分の屈折
力が全系の屈折力を１１ｆとした時に１１０．２ｆ以上
てあつたが、本発明の実施例では約１１０．１８ｆある
。

次に、本発明ではコンパクトな結像系を得るために、そ
の結像系に、望遠比が高く且つペツツバール和が出来る
限り正で大きな値をもつとされる正屈折力の前後２成分
（図示の第４成分と第５成分）より成る望遠タイプを採
用し、その第４成分を正の単レンズと全体として正であ
る正・負の接合レンズとて構成すると共に、両者の間に
屈折力差を持たせ、更にその第５成分を正・負・正の３
個の単レンズにより構成した。

そして、前方の成分（第４成分）に結像系全体の屈折力
にほぼ等しい屈折力を持たせると共に、両成分間の空気
間隔を充分に取ることにより、前記変倍系での残留収差
特に像面のバランスは主として第４成分の接合レンズに
おける接合面及び出射面で補正し、歪曲収差の長・短焦
点距離での振り分けは、第５成分の最終正レンズのペン
ディングで補正するようになした。条件（６）はこのよ
うな望遠率の高いコンパクトな結像系を達成するための
もので、値が下限を越えると望遠率は高められるとして
も結像系の前方成分の屈折力が強くなり過ぎて像面がオ
ーバーとなり、事実上その補正が著しく困難になる。

しかも歪曲収差が長焦点距離側において正になり過ぎて
変倍域両端での振り分けをバランス良く行なうことが困
難となる。また上限を越えた場合には望遠率が低くなつ
てコンパクトな結像系を得ることが困難となる。
、このようにしたため、
本発明では望遠比を１．０以下に抑えたコンパクトな結
像系を得ることが出来た。尚、本発明はコンパクト化を
主眼とした発明であるので、色収差の補正については特
に条件を設！けないが、以下のようにした場合にはその
効果が著しく高まり、本発明を利用したズームレンズに
とつては望ましい補正手段ということが出来る。

即ち、変倍系中にて発生する倍率の色収差は、バリエー
タ部分中の接合レンズにおける接合面及ｚび屈折力差を
利用することにより或る程度補正することが可能であり
、更に結像系中の前方成分における接合面や後方成分に
おける適切なガラス選択によつて補正することが出来る
が、結像系後方成分（第５成分）中の前側正・負の単レ
ンズＬ８及び！に、なる条件を与えると、よソー層効果
的である。

この場合、値がその下限を越えたときには結像系の色収
差の発生が大となり、軸上の色収差補正不足は勿論のこ
と特に画面隅に近い高い像高に対して倍率色収差の補正
不足が著しくなる。また、上限を越えて大きくなると下
限を越した場合と逆の現象が生じて、色収差の少ない高
解像力ズームレンズを期待することが不可能となる。以
下本発明に基つく具体的実施例の数値を記載する。

〔実施例〕

但し、 ｆは、全系の合成焦点距離 ＦＢは、バックフォーカス ＦＲは、第４及び第５成分の合成焦点距ＴＦ２・Ｆ３及
びＦ４は、それぞれ第１・第２・丁び第４成分のそれぞ
れの焦点距離、Ｆ４は成分における負の単レンズの焦点
距離、Ｆ２．は、第２成分における負の接合レンズの焦
点距離、ｒ１・Ｒ２・・・ は、物界側より順次に数え
た各レン ズ屈折面の曲率半径、ｄ１・４・
・・ は、物界側より順次に数えた各屈肋 面
間の軸上間隔、ｎ１・〜・・・ は、物界側より順次に
数えた各レン ズの組成ガラスがもつｄ線に
対する 屈折率、ν１ ・ν２・・・ は、物
界側より順次に数えた名 レンズの組成ガラ
スがもつアツベ 数、第２図及び第３図に示す
のは図示実施例の各届点距離におけるそれぞれの各収差
図であるが、レ５からも明らかなように無限遠から至近
距離に到るまで諸収差が良好に補正されていて本発明の
補正手段の有効てあることを示している。

以上述べた如く本発明に用いる時は、収差的にも光量的
にも良好に補正され且つ長焦点距離側てＯの望遠比が１
．０以下で超近接撮影可能な高性能コンパクトズームを
得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例のレンズ系構成図で、
第２図Ａ，Ｂ及びＣは無限遠における洛５収差曲線を表
わす収差図、第３図Ａ，Ｂ及びＣは至近距離（０．７米
）における各収差曲線を表わす収差図を、それぞれ示す
。 Ｌ１は第１成分の接合レンズ、Ｌ２は第１成分の正の単
レンズ、Ｌは第２成分の負の単レンズ、ＪＯＬ４は第２
成分の接合レンズ、しは第３成分の接合レンズ、Ｌ６は
第４成分の正の単レンズ、レは第４成分の接合レンズ、
Ｌ８は第５成分の正の単レンズ、Ｌ９は第５成分の負の
単レンズ、ＬｉＯは第５成分の負の単レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 物界側から順次に、負・正のレンズを貼合せた接合
   レンズＬ＿１と正の単レンズＬ＿２とから成り、全体と
   して正の屈折力をもつフォーカシング部分としての第１
   成分と、その後方にあつて、負の単レンズＬ＿３と負・
   正のレンズを貼合せ且つその接合面が物界に対して凸で
   ある負の接合レンズＬ＿４とから構成され、しかも全体
   として負の屈折力をもつバリエータ部分としての第２成
   分と、その後方にあつて、正・負のレンズを貼合せた正
   の接合レンズＬ＿５から構成されたコンペンセータ部分
   としての第３成分とを配置して３成分式変倍系を構成す
   ると共に、絞りを挾んでその後方に、正の単レンズＬ＿
   ６と正・負のレンズを貼合せた正の接合レンズＬ＿７と
   から成る第４成分と、正・負・正の３個の単レンズＬ＿
   ８・Ｌ＿９・Ｌ＿１＿０から構成され且つ全体として正
   の屈折力をもつ第５成分とを配して２成分式結像系とな
   したズームレンズ系において、口径比がＦ／４、焦点距
   離変化範囲が８０〜２００ミリ程度で、かつ、Ｆ＿Ｒは
   、第４及び第５成分の合成焦点距離、Ｆ＿１・Ｆ＿２・
   Ｆ＿３及びＦ＿４は、それぞれ第１、第２、第３及び第
   ４成分のそれぞれの焦点距離、Ｆ＿２＿１は、第２成分
   における負の単レンズの焦点距離、Ｆ＿２＿２は、第２
   成分における負の接合レンズの焦点距離、Ｒ＿６は、第
   ２成分における負の単レンズの物界側屈折面の曲率半径
   、とした時に、（１）−２．９５＜Ｆ＿１／Ｆ＿２＜−
   ２．７（２）−３．５＜Ｆ＿３／Ｆ＿２＜−２．５（３
   ）０．２８≦｜Ｆ＿２／Ｆ＿Ｒ｜≦０．４（４）０．９
   ≦Ｆ＿２＿２／Ｆ＿２＿１＜１．３（５）９．５・｜Ｆ
   ＿２｜≦Ｒ＿６（Ｒ＿６＞０）（６）０．８＜Ｆ＿４／
   Ｆ＿Ｒ＜１．１なる条件を満足することを特徴とするコ
   ンパクトズームレンズ。