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JP2767804B2 - コンパクトな高変倍率ズームレンズ系 - Google Patents

コンパクトな高変倍率ズームレンズ系

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JP2767804B2
JP2767804B2 JP63080148A JP8014888A JP2767804B2 JP 2767804 B2 JP2767804 B2 JP 2767804B2 JP 63080148 A JP63080148 A JP 63080148A JP 8014888 A JP8014888 A JP 8014888A JP 2767804 B2 JP2767804 B2 JP 2767804B2
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Japan
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lens
focal length
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亜矢子 小島
久幸 升本
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バックフォーカスに制約条件のないカメ
ラ、例えばレンズシャッターカメラ等に適したコンパク
トなズームレンズに関するものである。
従来、バックフォーカスに制約条件のないカメラ用ズ
ームレンズとしては、特開昭56−128911号公報及び特開
昭57−201213号公報等において提案されたように、物体
側より順に正、負の2つの成分より構成される正屈折力
先行型の2成分ズームレンズが知られている。さらに特
開昭58−137813号公報及び特開昭58−184915号公報等に
記載された3成分ズームレンズ、特開昭60−57814号公
報に記載された4成分ズームレンズと、他のタイプにつ
いても種々提案されてきている。しかしながら、これら
のズームレンズはいずれもそのズーム比が比較的小さい
ものがほとんどで、ズーム比が3を越えるようなズーム
レンズは実現されていなかった。
一方、一眼レフレックスカメラ用ズームレンズにおい
てズーム比が3を越える比較的コンパクトなものとして
は、特開昭54−30855号公報、特開昭55−156912号公
報、特開昭57−169716号公報等により種々提案されてい
るが、バックフォーカスの制約条件からレンズ系の全長
(最も物体側のレンズの前面からフィルム面までの長
さ)としては大きなものとなっている。
そこで、本発明は、バックフォーカスに制約条件のな
いカメラに適した、コンパクトでかつ高性能な高変倍率
ズームレンズを提供することを目的とするものである。
さらに、本発明の目的は、特開昭60−57814号公報に
記載されたズームレンズに較べて、ズーム形式を簡略化
しながらズーム比の高倍率化を計ったズームレンズを提
供することにある。
さらに本発明の目的は、上記カメラ本体の小型化、簡
略化が十分配慮されたコンパクトでかつ高性能な高変倍
率ズームレンズを提供するものである。
上記の目的を達成するために、本発明にかかるズーム
レンズは、第1〜9図図示のように、物体側により順
に、正の屈折力を有する第1レンズ群(I)、正の屈折
力を有する第2レンズ群(II)、及び負の屈折力を有し
少なくとも一面に非球面を有する第3レンズ群(III)
より構成され、最短焦点距離端から最長焦点距離端への
ズーミングに際して第1レンズ群(I)と第3レンズ群
(III)が像側から物体側へ移動すると共に第2レンズ
群(II)が移動して第1、第2レンズ群間の空気間隔が
増大すると共に上記第2、第3レンズ群間の空気間隔が
減少し、かつ以下の条件を満足することを特徴とするも
のである。
但し、ここで、Xは下式で表される光軸からの高さY
における光軸方向の変位量、 X=Xo+A4Y4+A6Y6+A8Y8+A10Y10+… Xoは下式で表される非球面の基準となる球面の形状、 Xo=CoY2/{1+(1−Co2Y21/2} Aは非球面係数、Coは非球面の基準となる球面の曲率、
Nは非球面より物体側の屈折率、N′は非球面より像側
の屈折率である。
以下、本発明について詳細に説明する。
条件(1)は、非球面が適用される面が正の屈折力を
有する面であればその非球面はレンズ光軸から離れるに
従って正の屈折力が強くなる面形状であること、或い
は、当該面が負の屈折力を有する面であればその非球面
レンズ光軸から離れるに従って負の屈折力がゆるくなる
面形状であることを示している。尚、球面収差に影響の
少ない光軸近傍においては、微小量程度だけ上記条件
(1)をはずれでも実質的には本発明の規定するものと
なる。従って、第3レンズ群(III)全体としては強い
負の屈折力を持ちながらもその中に設けられた非球面が
条件(1)を満たすことによって、レンズ光軸から離れ
た位置では相対的にゆるい屈折力を持たせることができ
る。従って、軸上光束は最長焦点距離端を除いて第3レ
ンズ群(II)中の比較的低い位置を通過し軸外主光線は
比較的高い位置を通過することから、条件(1)に規定
される非球面を第3レンズ群(III)中に適用すること
によって、最長焦点距離端での正の歪曲とズーミング中
におけるコマ収差の変動を良好に補正することができる
のである。
更に、本発明においては、以下の条件をも満足するこ
とが望ましい。
但し、ここで、L2は最短焦点距離状態における第2レ
ンズ群の最も物体側のレンズ面の頂点からフィルム面ま
での距離、L2′は最短焦点距離状態における第2レンズ
群の最も像側のレンズ面頂点からフィルム面までの距
離、FMは画面対角長、fSは最短焦点距離端での全系の焦
点距離、fLは最長焦点距離端での全系の焦点距離であ
る。
条件(2)はズーム比の拡大を計りながら全系のコン
パクト性を保つための条件で、条件(2)の上限を越え
ると全長が長くなり、本発明の目的とするコンパクト性
を維持することが困難となる。一方、条件(2)の下限
を越えると、ズーム比が大きくなるとバックフォーカス
が短くなり、第3レンズ群の径が増大するか又は第2レ
ンズ群及び第3レンズ群が極端に薄肉系となり、ズーミ
ングにおける収差変動を補正する自由度が少なくなる。
そして、この自由度が少なくなると、本発明のように広
角を含みかつズーム比が比較的大きなズームレンズにお
いては、最短焦点距離端と最長焦点距離端とで収差補正
をしても、中間焦点距離での特に球面収差と像面湾曲と
の補正が困難となる。
条件(3)は条件(2)のもとで高性能を維持しなが
ら全系のコンパクト性を保つための条件で、条件(3)
の上限を越えて第2レンズ群(II)の肉厚が増大すると
コンパクトな光学系を実現することが困難となる。逆に
条件(3)の下限を越えると、ズーミング中の収差変
動、特に球面収差とコマ収差をバランスよく補正するこ
とが困難となる。
更に本発明においては、上記条件(1)〜(3)に加
えて以下の条件をも満足することが望ましい。
但し、ここで、f2は第2レンズ群(II)の焦点距離で
ある。
条件(4)は第2レンズ群(II)の屈折力を適正に規
定したもので、条件(4)の上限を越えて第2レンズ群
(II)の屈折力が弱くなると、第3レンズ群(III)に
入射する軸上光束が高くなってバッグフォーカスが長く
なってしまい、コンパクト性が損なわれやすくなる。逆
に、条件(4)の下限を越えて第2レンズ群(II)の屈
折力が強くなりすぎると、第2レンズ群(II)で発生す
る収差が大きくなり特に最短焦点距離端での球面収差を
十分補正することが困難となる上に、バックフォーカス
が短くなりすぎるので最短焦点距離端で十分な像面照度
を確保しようとする第3レンズ群(III)の径が大きく
なり好ましくない。
さらに本発明のズームレンズ系では以下の条件を満足
することが望ましい。
(6) 0.08<|f3/fL|<0.45 (7) 0.25<(D12L−D12S)/fS<0.60 但し、ここで、βL3は最長焦点距離端における第3レ
ンズ群(III)の横倍率、βS3は最短焦点距離端におけ
る第3レンズ群(III)の横倍率、f3は第3レンズ群(I
II)の焦点距離、D12Lは最長焦点距離端における第1、
第2レンズ群間の軸上間隔、D12Sは最短焦点距離端にお
ける第1、第2レンズ群間の軸上間隔である。
条件(5)は第3レンズ群(III)の変倍効果を規定
したもので、条件(5)の上限を越えると、第3レンズ
群(III)の屈折力が強くなるかあるいは第3レンズ群
(III)の移動量が大きくなり、前者の場合では第3レ
ンズ群(III)を比較的簡単な構成で実現することが不
可能となる。また、後者の場合はズーミングにおける収
差変動が大きくなるとともに、最長焦点距離端での全長
が長くなるので鏡胴構成も含めて全系をコンパクトにす
ることが困難となる。また、条件(5)の下限を越える
と、変倍のための第2レンズ群(III)の負担が強くな
りすぎる。
条件(6)は第3レンズ群(III)の屈折力を規定す
るもので、条件(6)の上限を越えて第3レンズ群(II
I)の屈折力が弱くなると、所定のズーム比を得るため
には第3レンズ群(III)の移動量が大きくなり、鏡胴
構成も含めて全系をコンパクトにすることが困難とな
る。また、条件(6)の下限を越えて第3レンズ群(II
I)の屈折力が強くなると、第3レンズ群(III)中で発
生する収差が大きくなり、第3レンズ群(III)に非球
面を用いても歪曲やズーミング中のコマ収差の変動を十
分に補正することが困難となる。
更に、条件(7)はズーミングによる第1レンズ群
(I)と第2レンズ群(II)との間の間隔の変化を規定
するものであり、条件(7)の上限を越えるとズーミン
グによる収差変動、特に球面収差とコマ収差とを良好に
補正することが困難となるとともに、最短焦点距離端で
の第1、第2レンズ群間の間隔が大きくなりすぎて、画
面最周辺で十分な像面照度を確保するためには前玉径ま
たは後玉径が大きくなりすぎ、コンパクト性を確保する
ことが困難となる。また、条件(7)の下限を越えると
ズーミング時の両レンズ群間の間隔変化が小さくなり、
ズーム比を大きくすることが困難となる。
更に、本発明においては、以下の条件を満足すること
が望ましい。
(8) Nd3<1.6,νd3<60 但し、ここで、Nd3は第3レンズ群(III)中の非球面
を有するレンズの屈折率、νd3は第3レンズ群(III)
中の非球面を有するレンズのアッベ数である。第3レン
ズ群(III)の非球面を有するレンズに条件(8)を満
たすプラスチックレンズを用いることによって、加工工
程上大巾な省力化を図ることができ構造上好ましい。
本発明において、各レンズ群の具体的構成としては下
記のものが望ましい。
第1レンズ群(I)が少なくとも1枚の正レンズと1
枚の負レンズを含むことにより、第1レンズ群(I)に
比較的強い屈折力を与えて、ズーミングによる第1レン
ズ群(I)の移動量をできるだけ小さく抑えることがで
きる。また、第3レンズ群(III)が少なくとも1枚の
正レンズと1枚の負レンズを含むことによって、ズーミ
ング中の色収差、特に倍率色収差をバランス良く補正す
ることができる。ズーミングに際しては、第1レンズ群
(I)と第3レンズ群(III)とが一体となって移動す
るとともに第2レンズ群(II)もそれとは別に移動する
ことにより、各レンズ群がそれぞれ別々に移動する構成
に較べて鏡胴構成上有利となる。
尚、本発明は、基本的に3群構成よりなるズームレン
ズ系であるが、その最も像側に固定の比較的弱い屈折力
の成分を加えても本質的には本発明の構成要件をはずれ
ることはない。
以下本発明の実施例を示す。各実施例において、r1
物体側から順に第i番目のレンズ面の曲率半径、diは物
体側から順に第i番目の軸上間隔、Ni、νiはそれぞれ
物体側から順に第i番目のレンズの屈折率とアッベ数で
ある。(*)を付した面は非球面であることを示し、そ
の形状は以下のように規定される。
X=Xo+A4Y4+A6Y6+A8Y8+A10Y10+… Xo=CoY2/{1+(1−Co2Y21/2} 但し、ここで、Xは光軸からの高さYにおける光軸方
向の変位量、Xoは非球面の基準となる球面の形状、Aは
非球面係数、Coは非球面の基準となる球面の曲率であ
る。各実施例と各条件との関係を第1表及び第2表に示
す。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図はそれぞれ本発明実施例1〜9のズーム
レンズの各々最短焦点距離端(S端)及び最長焦点距離
端(L端)におけるレンズ配置を示す断面図、第10図〜
第18図は上記各実施例のズームレンズの、最短焦点距離
端<S>、中間焦点距離<M>、及び最長焦点距離端<
L>の物体距離無限時での諸収差を示す収差図である。 I;第1レンズ群、 II;第2レンズ群、 III:第3レンズ群。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−184916(JP,A) 特開 昭61−52620(JP,A) 特開 昭62−78522(JP,A) 特開 昭63−161423(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 15/00 - 15/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、正の屈折力を有する第1
    レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群、及び負の
    屈折力を有し、少なくとも一面に非球面を有する第3レ
    ンズ群より構成され、 最短焦点距離端から最長焦点距離端へのズーミングに際
    して第1レンズ群と第3レンズ群が像側から物体側へ移
    動すると共に第2レンズ群が移動して第1、第2レンズ
    群間の空気間隔が増大すると共に上記第2、第3レンズ
    群間の空気間隔が減少し、かつ以下の条件を満足するこ
    とを特徴とするコンパクトな高変倍率ズームレンズ系; 但し、ここで、 X:下式で表される光軸の高さYにおける光軸方向の変位
    量 X=X0+A4Y4+A6Y6+A8Y8+A10Y10+… X0:下式で表される非球面の基準となる球面の形状 A:非球面係数 C0:非球面の基準となる球面の曲率 N:非球面より物体側の屈折率 N′:非球面より像側の屈折率 L2:最短焦点距離状態における第2レンズ群の最も物体
    側のレンズ面頂点からフィルム面までの距離 L2′:最短焦点距離状態における第2レンズ群の最も像
    側のレンズ面頂点からフィルム面までの距離 FM:画面対角長 fS:最短焦点距離端での全系の焦点距離 fL:最長焦点距離端での全系の焦点距離 である。
  2. 【請求項2】さらに以下の条件を満足することを特徴と
    する請求項1記載のコンパクトな高変倍ズームレンズ
    系; 但し、ここで、 f2:第2レンズ群の焦点距離 である。
  3. 【請求項3】さらに以下の条件を満足することを特徴と
    する請求項2記載のコンパクトな高変倍ズームレンズ
    系; 但し、ここで、 βL3:最長焦点距離端における第3レンズ群の横倍率 βS3:最短焦点距離端における第3レンズ群の横倍率 f3:第3レンズ群の焦点距離 D12L:最長焦点距離端における第1、第2レンズ群間の
    軸上間隔 D12S:最短焦点距離端における第1、第2レンズ群間の
    軸上間隔 である。
  4. 【請求項4】さらに以下の条件を満足することを特徴と
    する請求項3記載のコンパクトな高変倍率ズームレンズ
    系; Nd3<1.6,νd3<60 但し、ここで、 Nd3:第3レンズ群中の非球面を有するレンズの屈折率 νd3:第3レンズ群中の非球面を有するレンズのアッベ
    数 である。
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