JPS6317422A - 小型の変倍光学系 - Google Patents

小型の変倍光学系

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JPS6317422A
JPS6317422A JP16167286A JP16167286A JPS6317422A JP S6317422 A JPS6317422 A JP S6317422A JP 16167286 A JP16167286 A JP 16167286A JP 16167286 A JP16167286 A JP 16167286A JP S6317422 A JPS6317422 A JP S6317422A
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JP
Japan
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lens group
lens
wide
optical system
lens groups
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JP16167286A
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English (en)
Inventor
Hiroki Nakayama
博喜 中山
Yasuhisa Sato
泰久 佐藤
Yasuyuki Yamada
康幸 山田
Koji Oizumi
大泉 浩二
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Original Assignee
Canon Inc
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は小型の変倍光学系に関し、特にレンズシャッタ
ーカメラ、ビデオカメラ等に有効なレンズ全長(1レン
ズ面から像面までの距蹟)の短い小型の変倍光学系に関
するものである。
(従来の技術) 近年レンズシャッターカメラ、ビデオカメラ等の小型化
に伴いレンズ全長の短いズームレンズが要求されている
。又レンズシャッターカメラ等のレンズ交換を行わない
カメラ分野でもズームレンズの装着が要求されており、
従来用いられていた単焦点レンズと同程度の長さの小型
のズームレンズが要求されている。
本出願人は特開昭57−201213号公報において、
第1図に示すように正の屈折力の1レンズ群工と負の屈
折力の第2レンズ群■の2つのレンズ群より構成し、両
レンズ群の間隔を変化させて変倍を行う小型の2群ズー
ムレンズを提案した。
同提案では物体側より順に正と負の屈折力のレンズ群構
成とすることによりバックフォーカスの短い機構上簡単
な構成の小型のズームレンズを達成している。
又特開昭58−184916号公報では物体側より順に
正、正、そして負の屈折力の第1、第2、第3レンズ群
の3つのレンズ群より構成し前記3つのレンズ群を移動
させて変倍を行った3群ズームレンズが提案されている
しかしながら前述の2群ズームレンズでは変倍による移
動するレンズ群が2群の為に比較的レンズ群の移動を多
くしなければ所定の変倍比な得ることが困難であり又3
群ズームレンズは変倍の為に3つのレンズ群を移動させ
ている。
即ち前述の2群ズームレンズや3群ズームレンズは共に
少なくとも2群を変倍に際して独立に移動させねばなら
ない為、ズームカム等の機構が多くなり複雑になる傾向
があった。
又双方のズームレンズはいずれも変倍により絞りも移動
させている為に移動機構が更に複雑化する傾向があった
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は所定の変倍比が容易に得られ、しかも機構的に
簡単なレンズ全長の短い小型の変倍光学系の提供を目的
とする。本発明の更なる目的は変倍比1.5〜2.0程
度のレンズシャッターカメラに適した、所謂光学式補正
型の小型の変倍光学系の提供にある。
(問題点を解決する為の手段) 物体側より順に正、正、そして負の屈折力の第1、第2
、第3レンズ群の3つのレンズ群を有し、前記第2群を
固定させ、前記第レンズ群と前記第3レンズ群を一体化
して物体側へ移動させることにより、広角端より望遠端
のズーム位置への変倍を行ったことである。
特にこのときの変倍に際して前記第2レンズ群と前記第
3レンズ群の結像作用が共に増倍となるように各レンズ
群を構成したことである。
この他本発明の特徴は実施例において記載されている。
(実施例) 第2図に本発明の一実施例の光学配置の概略図を示す。
同図において工、■、■は各々第1、第2、第3レンズ
群であり矢印は変倍の際の移動状態を示す。
前述の如く、本発明においては変倍を3つのレンズ群の
うち第1、第3レンズ群の2つのレンズ群を一体化して
移動させ、絞りが含まれる場合の多い第2レンズ群を固
定させて機構上の簡素化を図っている。
又広角端より望遠端のズーム位置への変倍に際して、第
2レンズ群の横倍率β2及び第3レンズ群の横倍率β3
が共に連続的に増倍となるように構成して変倍を効率的
に行っている。
更に本発明において好ましくは第2レンズ群と第3レン
ズ群の合成屈折率を負とし、しかも負の屈折力が変倍に
際して序々に強くなるようなレンズ構成とすることが良
く、これによりレンズ群の少ない移動量で所定の変倍比
な効率よく達成している。
本発明の目的とする小型の変倍光学系は、以上の諸条件
を満足することにより達成されるものであるが更に好ま
しくは前述の諸条件につき、次の如く設定するのが良い
前述の結像作用において広角端と望遠端の横倍率を各々
第2レンズ群をβ2W+ β2丁、第3レンズ群をβ3
 W + β3Tとすると、 1.0<  β2ア/β2w < 1.5・・・・・・
(1)1.O〈  β3T/β3w  <  1.7 
−−−−・−(2)の範囲内に設定することである。こ
れにより、3つのレンズ群の変倍による収差変動を少な
くしつつバランス良く所定の変倍比な得ることができる
条件式(]) 、 (2)の上限を越えると、変倍比が
大きくなりすぎ、各レンズ群の屈折力が過大、若しくは
レンズ群の移動量が過大となり変倍による収差変動を小
さくするのが困難となる。
又条件式(1) 、 (2)の下限を越えてズームレン
ズを構成することは光学的に非常に難しくなる。
特に増倍比が小さすぎて、所定の変倍比な得るのが2つ
のレンズ群の移動では難しくなりでくる。
更に本発明においては前記条件式(1) 、 (2)下
で第2レンズ群と第3レンズ群の広角端と望遠端のズー
ム位置における合成屈折力を各々Φ23w。
Φ23Tとするとき、 の範囲内に設定するのが好ましい。このような屈折力配
置とすることにより第3レンズ群の移動量を、あまり増
加させずに所定の変倍比を容易に得ることができる。
なぜなら第2レンズ群と、第3レンズ群の焦点距離を各
々f1、f3、第2レンズ群と第3レンズ群の主点間隔
なe2.第2レンズ群と第3レンズ群の合成屈折力をΦ
23とすると、 と表わすことができる。ここで上式(a)においてるよ
うに各レンズ群の焦点距離を設定し、広角端から望遠端
のズーム位置への変倍に際してe2を小さく、即ち第3
レンズ群を物体側へ移動させることにより序々に屈折力
Φ23を負の方向に強くすることができるからである。
この為望遠端のズーム位置での屈折力Φ23を負の方向
で最大とすることができ、この結果第3レンズ群を僅か
に移動させることによって容易に高変倍比を得ることが
できる。
又変倍に際して1レンズ群と第3レンズ群を一体で動か
す為には、任意の物体距離に対して1、ズーミングした
際に像面が不動であること、或は少なくとも焦点深度内
に入っている事が必要である。
第2図に示す如く、1レンズ群と第3レンズ群のズーミ
ング移動量をΔとしたときにレンズバックはΔ延びてい
れば良いことになる。
数式で表すとズーミング中の任意の焦点距離をfとする
とき第3レンズ群の後側主点より像面までの距s S 
Kは、 5K(f、f+ 、f2.8+ 、ez)・・・・・・
・・・・・・(b) となる。広角端でのSKをSKWとして、・・・・・・
・・・・・・(C) となる。任意のズーム位置fでの1レンズ群、そのとき
の第3レンズ群の広角端からの移動量をΔ(〉0)とす
ると、そのときのSKをSKfとして。
となり、ここで(C) 、  (d)よりS Kf−S
 KW”Δ±δ(但しδは焦点深度)・・・(e)を満
足していれば良い。
特に1.5〜2.0倍程度の変倍比を有するズームレン
ズにおいては、望遠側のレンズの明るさ等を考慮して以
下の範囲にあることが望ましい。 1 ΔSK −Δ 
l<0.1   ・・・・・・・・・ (f)但し、Δ
SKはレンズバックの広角端からのずれ量、Δはそのと
きの第1及び第3レンズ群の広角端からの移動量である
この式を満足していれば小型の変倍光学系、特に画角2
ωが65’〜30°程度で変倍比1.5〜2.0倍程度
0所謂標準ズームを良好に達成することができる。
又この種のズームレンズはピント位置がズーミングに際
し広角端と望遠端付近で最もオーバーとなり、中間画角
で最もアンダーとなる往復タイプとなる。この為中間画
角と望遠端及び中間画角と広角端の間の2か所について
、ベストピントが存在するようにフィルム位置を設定す
る事が望ましい。
以上説明した如く、各レンズ群の構成を選定することに
より本発明の目的は良好に達成されるが全変倍範囲にわ
たり更に良好なる収差補正を達成し、変倍光学系の小型
化を図るには(e)式の範囲内で次の諸条件を満足する
のが好ましい。
面記第1、第3レンズ群の焦点距離を各々f1、f3、
広角端のズーム位置における全系の焦点距離をfW、広
角端のズーム位置での前記1レンズ群と前記第2レンズ
群の主点間隔をe12W、望遠端のズーム位置での前記
第2レンズ群と前記第3レンズ群の主点間隔を823ア
とするとき、 0.5fw <  f 、 < 3fw・・・・・・・
・・・・・(4)−2,5fw<f3<−0,5fw・
・・・・・・・(5)e +2w > −0,5f w
・・・・・・・・・・・・・・・・(6)e IIT 
> −0,4f w・・・・・・・・・・・・・・・・
(7)なる条件式を満足することである。
条件式(4)は1レンズ群の屈折力に関するもので、下
限値を越すと変倍比な得る為に特に望遠端で第2レンズ
群と第3レンズ群の屈折力が負の大きな値となる為、ペ
ッツバール和が負の方向に増大し像面弯曲がオーバーと
なる。逆に上限値を越えると1レンズ群には変倍の寄与
が小さくなるのみならず、第3レンズ群の横倍率β3を
小さくしなければならなく第3レンズ群の負の屈折力を
小さくしなければならない。この結果第3レンズ群の移
動量が大きくなり、レンズ全長が長くなり適当でない。
又光学式補正が困難となりズームによるピントずれ量が
焦点深度内に入らなくなってくる。
条件式(5)は、第3レンズ群の屈折力に関するもので
上限値を越えると負の屈折力が大となりペッツバール和
が負の方向に増す為、像面弯曲が正の方向に増大し、又
ズームによるピントずれ量が焦点深度内から外れてくる
。又下限値を越すと第2レンズ群との合成屈折力が正の
方向に近づくので上述の如く、第3レンズ群を僅か動か
すことによる高変倍比が得られず、大きな移動量が必要
となる。又下限を越えて合成屈折力を負の方向に保ち、
所定の変倍比を得ようとすると、前記(a)式により、
第2レンズ群の正の屈折力が弱くなり、第2レンズ群と
第3レンズ群の主点間隔e2を小さくしていく必要があ
り、第3レンズの移動空間が得られず、適当でない。
条件式(6) 、 (7)は各レンズ群との間隔を適切
に設定しレンズ全長の短縮化を図る為であり、条件式(
6) 、 (7)の範囲を逸脱すると、各々広角端及び
望遠端でのレンズ群間隔が狭くなりすぎレンズ群同志が
干渉してくるのでレンズ構成上好ましくない。
尚本発明においては、変倍中固定の第2レンズ群の焦点
距III f 2を f w < f 2 < 3f w・・・・・・・・・
・・・・・・(8)−の如く設定するのが1レンズ群と
第3レンズ群の移動による変倍効果を助長させ、しかも
変倍において画面全体の収差を良好に補正するのに好ま
しい。
条件式(8)の上限値を越ええると、第2レンズ群の屈
折力が弱くなり、所定の変倍比を得ようとすると、前記
(a)式より、第2レンズ群、第3レンズ群の主点間隔
e2を大きくとる必要があり、又第3レンズ群の負の屈
折力も弱くなり移動量が大きくなる。又下限値を越える
と第2レンズ群の屈折力が強くなり、第3レンズ群の負
の屈折力が過大となり、又第2レンズ群と第3レンズ群
の主点間隔が小さくなり8勤空間がなくなり適当でない
本発明のように変倍により第3レンズ群が移動するズー
ムレンズにおいては第3レンズ群を像面側に凸面を向け
たメニスカス状の負の屈折力のレンズより構成するのが
全変倍範囲にわたり画面全体の像面特性を良好に補正す
るのに好ましい。
又本発明の如く変倍により第1、第3レンズ群が移動す
るズームレンズにおいて変倍による収差変動を少なくし
、画面全体にわたり諸収差を良好に補正する為には1レ
ンズ群と第3レンズ群の物体側の1レンズ面の曲率半径
を各々R1,。
R3,とするとき、 0.5Iw <R,、<  2Iw・・・・・・・・・
・・・・・ (9)−f w < R31<  −0,
2f w ”・・”・(10)なる条件を満足させるこ
とが好ましい。条件式(9) 、 (10)は変倍によ
る球面収差及び画面全体の像面弯曲を良好に補正する為
であり条件式(9)の上限値、条件式(10)の下限値
を越えると球面収差は補正過剰となり又広角側での像面
弯曲が負の方向に増大してくる。条件式(9)の下限値
、条件式(lO)の上限値を越えると球面収差が補正不
足となり又像面弯曲が正の方向に増大してくるので好ま
しくない。
尚本発明においては1レンズ群若しくは第3レンズ群内
のレンズ面を非球面とするのがより良好なる収差補正を
達成し高性能な光学性能を得るのに好ましい。
本発明に係る変倍光学系は一般のズームレンズとして用
いても良く、又数点のズーム位置のみを用いるようにし
ても良い。
本発明において焦点合わせはレンズ系全体を繰り出して
行うのが良いが1レンズ群若しくは第2レンズ群を繰り
出しても若しくは第3レンズ群を繰り込むことによって
も良い。
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてR
iは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、D
iは物体側より第i番目のレンズ厚及び空気間隔、Ni
とνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラス
の屈折率とアツベ数である。
非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直な方向にY軸
、光の進行方向を正とし、レンズの頂点とX軸の交点を
原点に採り、Rをレンズ面の近軸曲率半径、a I* 
a2* R3,a4+ as *b、、b2.b、、b
4を非球面係数とするとき+a2Y’ 十a3Y’ +
a4Yδ+a5YIO+b、Y3 +b、Y’ +b、
Y’ +b4y9なる式で表わされるものである。
又例えばrD−034の表示はr 10−3Jを意味す
る。
数値実施例I Fl140〜60  FNo−1:4.0〜5.6 2
ω−56,8’ 〜19.6゜R1−4’8.0I D
 1−2.57 N 1−1.80610 v  1−
40.9R2纏649.99 D 2−2.78R3=
  −34,0103=  3.01  N  2−1
.76182  v  ’1−26.6R4−62,1
60434,24 R5−75,56D 5−2.22 N 3−1.80
610シ3舞40.9R6−654,2406−2,3
5 R7−58,53D 7−3.40 N 4−1.80
610シ4−40.9R8−−52,4808−0,6
8〜13.55R9−絞り D 9−1.20 RIO−−35,86010麿 2.83  N  5
層1.68893  ν 5露31.1R11−530
,41Dll−1,09R12Il  65.28  
DI2m 4.51  N  6−1.75500  
v  6−52.3R13■ −43,0:]  01
3−18.66 〜5.79R14−−15,0001
4−1,86N  7−1.80610  ν 7−4
0.9R15−−43,06 数値実施例2 F−40〜60    FNo=1:4.0〜5.6 
 2ω−56,8°〜39.7゜R1■ 42.63 
D 1−5.06 N 1−1.78590ν 1−4
4.2R2−145,1402−6,01 R3−−44,8603−3,00N 2−1.761
82ν2−26.6R4−77,6204−2,52 R5−1000,3105−2,23N  3−1.8
0610  ν 3−40.986−155.9506
−3.01 R7郭 fi2.78 D 7−4.63 N 4−1
.80610シ4寓40.9R8−−61,9008−
2,88〜16.43R9−絞り D 9−1.20 RIO雪 −28,98010−3,05N  5−1
.717:+6  ν 5−29.5R11−−96,
28Dll−0,88R1?   67.77 012
=  4.56  N  B=1.75500  v 
 6−52.3R13−−36,50013−20,1
7〜6.62R14−−17,24D14− 3.02
  N  7−1.67270  v  7−32.l
R15=  −52,44 数値実施例3 F−40〜60  FNo−1:4.0〜5.6 2ω
−56,8°〜39.70Rl−43,1401−2,
71N 1=1.80610 v  1−40.9R2
−155,9202−3,:]I R3−−:15.71 D 3−3.00 N 2−1
.76182ν2−26.614− 66.66 D 
4雪4.03R5−367,64D 5−2.29 N
 3−1.80610ν 3−40.9R6−−125
゜87 D 6−1.78R7g   59.57 0
 7冨 3.57  N  4−1.80610  ν
 4■40.988−−51.63 D 8−0.71
 N15.28R9−絞り D 9−1.20 R10=  −31,90010−2,98N  5=
1.6889:l  v  5−31.lR11−−8
7,15Dll−0,81n12− 99.87012
−4.4686−1.75500ジロー52.3R13
−−43,48013−22,07〜7.50R14=
 −16,23014−3,00N 71I1.783
  v 7=36.1R15−−39,60 数値実施例4 F−40〜60  FNo−Il:4.0〜5.62ω
−56,8’〜39.7゜R1−37,39D I−1
,78N l−1,78800ν 1−47.4R2−
64,23D 2寓3,15 傘R3= −36,8203−3,01N 2−1.7
6182 v 2−26.6R4−105,98D 4
−3.39 II 5− 45.4605−4.23 N 3−1.
78590シ3−44.2R6−−32,5706−0
,49〜13.36R7−絞り D 7−1.20 R8= −27,5608−3,01N 4−1.69
895 v 4−30.IRQ−−43,1809嘗 
1.39 RIO−355,79010−4,50N 5謬1.7
5500シ5−52.3R11−−42,17011−
19,50〜6.63R12−−14,76D12− 
3.01  N  6−1.80610  ν 6−4
0.9R13−−42,63 第3非球面 a 1mo、o  a 211−1.3490−05 
 a 3=−7,158D−08a <=8.260 
 D−10a 5−−4.084  D−12b、−o
、o   b2富0.Ob 3−0.0   k) 4
=0.0(発明の効果) 以上のように本発明によれば機構的に簡単で、しかも変
倍効率の良い小型の変倍光学系を達成することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の2群ズームレンズの光学系の概略図、第
2図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第3.第4
図は各々本発明の数値実施例1゜4のレンズ断面図、第
5図から第8図は各々本発明の数値実施例1〜4の諸収
差図である。レンズ断面図において(A)は広角端、(
B)は望遠端を示す。収差図において(A) 、 (B
) 、 ((:)は各々広角端、中間、望遠端を示す。 図中I、II、mは各々第1.第2.第3レンズ群であ
る。 特許出願人  キャノン株式会社 気   1   図 隻  2  図 努   3   回 (A) 範  4  図 (A) 男   S   図 萬   6   回 5 7  辺 寛  8  図 手続ネF11正書(自発) 昭和62年 2月1g日 特許庁長官           殿 1、事件の表示 昭和61年特許願第 161672号  V)2、発明
の名称 小型の変倍光学系 3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 住所 東京都大田区下丸子3−30−2名称 (+00
)  キャノン株式会社代表者 賀  来  龍 三 
部 4、代理人 居所 〒158東京都世田谷区奥沢2−17−3ベルハ
イム自由が丘301号(電話718−5614)6、補
正の内容 (1)(()明細書第4頁第16行目の「本発明は」を
「本発明は」と補正する。 (八)明細書第12頁第12行目の「1レンズ群には」
を「1レンズ群の為に各群の」と補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)物体側より順に正、正、そして負の屈折力の第1
    、第2、第3レンズ群の3つのレンズ群を有し、前記第
    2群を固定させ、前記第レンズ群と前記第3レンズ群を
    一体的に物体側へ移動させることにより、広角端より望
    遠端のズーム位置への変倍を行ったことを特徴とする小
    型の変倍光学系。 (2)前記1レンズ群と第3レンズ群を移動させて変倍
    を行う際、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群が共に
    増倍となるように各レンズ群を構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の小型の変倍光学系。 (3)前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の合成屈折
    力を広角端より望遠端への変倍に際し、負の方向に序々
    に強くなるように各レンズ群を構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の小型の変倍光学系。 (4)前記第1、第3レンズ群の焦点距離を各々f_1
    、f_3、広角端のズーム位置における全系の焦点距離
    をf_W、広角端のズーム位置での前記第1レンズ群と
    前記第2レンズ群の主点間隔をe_1_2_W、望遠端
    のズーム位置での前記第2レンズ群と前記第3レンズ群
    の主点間隔をe_2_3_Tとするとき、 0.5f_W<f_1<3f_W −2.5f_W<f_3<−0.5f_W e_1_2_W>−0.5f_W e_2_3_T>−0.4f_W なる条件式を満足することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の小型の変倍光学系。
JP16167286A 1986-07-09 1986-07-09 小型の変倍光学系 Pending JPS6317422A (ja)

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