JP2808915B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３５ｍｍカメラ、ビデオ
カメラそして電子スチルカメラ等に好適な長焦点距離を
含む望遠型のズームレンズに関し、特に全体として５つ
のレンズ群を有し、そのうち所定の複数のレンズ群を移
動させて変倍を行い変倍比４程度と高変倍率で全変倍範
囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より全体として５つのレンズ群より
成り、変倍に際して３つ以上のレンズ群を移動させたズ
ームレンズが例えば特開昭６０−１７５０２０号公報や
特開昭６３−１８９８１９号公報そして特開平２−１６
８２１４号公報等で提案されている。

【０００３】特開昭６０−１７５０２０号公報では比較
的長い焦点距離を含む望遠型のズームレンズを提案して
いる。同公報では所定の屈折力を有した５つのレンズ群
の全てを移動させて又は第１，第３，第４，第５群の４
つのレンズ群を例えば物体側へ移動させて広角端から望
遠端への変倍を行い、変倍比３、Ｆナンバー３．６〜
５．６程度のズームレンズを提案している。

【０００４】又、特開昭６３−１８９８１９号公報では
比較的広画角を含む標準系のズームレンズを提案してい
る。同公報では所定の屈折力を有した５つのレンズ群の
うち広角端から望遠端への変倍を第１群を物体側へ、第
３，第４，第５群を一体化して又は相互の群間隔を変化
させながら全体として物体側へ移動させて行っている。

【０００５】又、特開平２−１６８２１４号公報では、
物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２
群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群そして負
の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、広角端から
望遠端への変倍に際して、第４群を固定とし、該第１群
と第２群との空気間隔が単調増加し、該第２群と第３群
との空気間隔が単調減少するように該第１群を物体側
へ、該第３群と第５群を一体化させて物体側へ移動させ
た望遠型のズームレンズを提案している。

【０００６】このように全体として５つのレンズ群より
成り、このうち３つ以上の複数のレンズ群を一定の関係
を維持しつつ、移動させて変倍を行うズームタイプは所
定の変倍比を確保しつつ、レンズ系全体の小型化が容易
である為、３５ｍｍカメラ、ビデオカメラ等のズームレ
ンズに用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般にズームレンズに
おいてはレンズ系全体のコンパクト化と同時に高倍率化
（高変倍化）が望まれている。ズームレンズを高倍率化
するためには、変倍に寄与するレンズ群の屈折力を強く
して変倍作用を強くしたり、変倍に寄与するレンズ群の
移動量を多くすること等が必要となってくる。

【０００８】しかしながら前者の場合には諸収差を良好
に補正するためにレンズ構成枚数を多くすることが必要
となってきて、レンズ系全体のコンパクト化が困難にな
るという問題点が生じてくる。

【０００９】又、後者の場合にはレンズ群の移動のため
のスペースを多く確保しなければならなくレンズ全長が
長くなり、特にレンズ群の移動形態が複雑な場合には、
移動レンズ群の鏡筒内の支持が難しくなってきてレンズ
系全体のコンパクト化が困難になってくるという問題点
が生じてくる。

【００１０】本発明はズームレンズを全体として所定の
屈折力を有する５つのレンズ群より構成し、各レンズ群
の屈折力や変倍を行う為の各レンズ群の移動条件等を適
切に設定することにより、レンズ全長の短縮化を図りつ
つ、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した変倍比４
と高変倍率で長焦点距離を含む望遠系のズームレンズの
提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るズームレン
ズは、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力
の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群そ
して負の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、広角
端から望遠端への変倍に際して、該第１群と第３群そし
て第５群を共に物体側へ移動させ、該第２群と第４群を
固定とし、広角端における該第１群と第２群の合成の焦
点距離をｆ１２Ｗ、第ｉ群の焦点距離をｆｉ、広角端に
おける全系の焦点距離をｆＷ、変倍に伴う該第１群と第
５群の移動量を各々ＳＴ１，ＳＴ５、広角端における最
も物体側のレンズ面から最も像面側のレンズ面までの距
離をＴＤＷとしたとき ０．３５＜ ＳＴ１／ＴＤＷ ＜ ０．６ ‥‥‥（１） ０．１５＜ ＳＴ５／ＴＤＷ ＜ ０．２ ‥‥‥（２） −３．５ ＜ｆ１２Ｗ／ｆＷ ＜−１．３ ‥‥‥（３） ０．３５＜ ｆ３／ｆ４ ＜ ２．５ ‥‥‥（４） なる条件を満足することを特徴としている。

【００１２】

【実施例】図１〜図３は本発明の数値実施例１〜３のレ
ンズ断面図である。図中、１は正の屈折力の第１群、２
は負の屈折力の第２群、３は正の屈折力の第３群、４は
正の屈折力の第４群、５は負の屈折力の第５群、ＳＰは
絞りである。矢印は広角端から望遠端への変倍に際し
て、各レンズ群の移動軌跡を示している。

【００１３】本実施例では広角端から望遠端への変倍に
際して第２群と第４群を固定とし、第１，第３，第５群
を物体側へ移動させて変倍効果を各レンズ群にバランス
良く分担させ、これによりレンズ全長の短縮化を図りつ
つ高変倍化を容易にしている。尚、絞りＳＰは第３群と
一体的に移動させている。

【００１４】前述した従来のズームレンズでは変倍の際
に少なくとも１つのレンズ群が非線型に移動して変倍に
伴なう像面変動（ピント移動）を補正する機械補正式を
用いている。このときのレンズ群を支持しつつ、非線型
に移動させるためにレンズ鏡筒内にカム筒を配置し、こ
のカム筒に非線型の支持溝（カム溝）を設けている。前
述のように高い光学性能を持ち、かつレンズ系全体がコ
ンパクトな高倍率のズームレンズを達成するためには、
各レンズ群の屈折力を比較的弱くしつつ、変倍に寄与す
る各レンズ群の移動のためのスペースをレンズ系中に効
果的に確保する必要がある。

【００１５】本実施例ではレンズ系のコンパクト性を、
特にその収納時、即ちレンズ全長が最短となる場合に最
もコンパクトになるようにしている。

【００１６】一般に変倍の際に移動するレンズ群はレン
ズ鏡筒内のカム筒に設けた支持溝に従って移動する。し
かしながらこのときレンズ群の移動形態が複雑な場合に
は限られたカム筒上に長い支持溝を設けることが困難に
なってくる。この為、本発明の如くレンズ収納時にレン
ズ全長が最短となるようにすることは、従来の全てのタ
イプのズームレンズで実施可能となるものではない。

【００１７】変倍に伴なうレンズ群の移動形態として望
ましいのは図１３に示したように複数のレンズ群の移動
方向が一様となる場合である。

【００１８】図１３は本発明の実施例の各移動レンズ群
を支持するカム筒の展開図を示しており、図中７０がカ
ム筒、溝７１が第１群、溝７２が第３群、溝７３が第５
群の移動形態を示している。

【００１９】この際、カム筒上の支持溝は略平行とな
る。複数のレンズ群が変倍に際して物体側、あるいは像
側へ入り乱れて移動する場合には、カム筒上の複数の支
持溝のうちには略垂直方向の支持溝も発生してくる。又
変倍に際してレンズ群の移動量を大きくした場合には、
カム筒自体を小型なものとすることが困難となってきて
コンパクトな撮影系を達成するのが困難となってくる。

【００２０】又、当然のことながら変倍に伴なう移動レ
ンズ群の数を少なくすることは支持溝の数も少なくする
ことになるため、レンズ鏡筒の構成上望ましい。

【００２１】本発明のズームレンズは以上の考察に基づ
いて前述の如く各要素を構成することにより、高い光学
性能を持ち、特にレンズ収納時にレンズ系全体がコンパ
クトとなる高倍率の望遠系のズームレンズを達成してい
る。

【００２２】次に前述の各条件式の技術的意味について
説明する。

【００２３】条件式（１）は広角端である最短焦点距離
状態におけるレンズ系の最も物体側のレンズ面から最も
像側のレンズ面までの距離、即ち最短のレンズ全長に対
する変倍の際の第１群の移動量の範囲を規定するもので
ある。特にレンズ収納時のレンズ系のコンパクト化と、
高変倍化を容易に実現するための条件式である。

【００２４】条件式（１）の上限値を越えて変倍に伴な
う第１群の移動量が大きくなりすぎると、望遠端である
最長焦点距離状態におけるカム筒とレンズ鏡筒本体との
嵌合部の長さが不十分となってレンズ系の高精度な保持
が困難になってくる。又条件式（１）の下限値を越えて
変倍に伴なう第１群の移動量が小さくなりすぎると、第
１群と第２群の間隔変化に基づく変倍作用を十分に大き
くするために第１群及び第２群の屈折力をある程度以上
強くすることが必要となり、この結果、変倍に伴なう諸
収差の変動、特に球面収差、コマ収差の変動が大きくな
ってくる。又変倍作用と他のレンズ群に分配する構成に
すると、レンズ系全体のコンパクト化が困難になってく
る。

【００２５】条件式（２）は広角端である最短焦点距離
状態におけるレンズ系の最も物体側のレンズ面から最も
像側のレンズ面までの距離、即ち最短のレンズ全長に対
する変倍の際の第５群の移動量の範囲を規定するもので
ある。特に変倍比を約４倍という高変倍比を達成しつつ
変倍に伴なう諸収差の変動を十分に小さく補正するため
の条件式である。

【００２６】条件式（２）の上限値を越えて変倍に伴な
う第５群の移動量が大きくなりすぎると、変倍作用が大
きくなって高変倍化には有利となって第１群の屈折力又
は移動量を小さくすることができるが、軸外諸収差の変
動が大きくなり、又収納時のコンパクト性を保つことも
難しくなってくる。又条件式（２）の下限値を越えて変
倍に伴なう第５群の移動量が小さくなりすぎると、変倍
作用が小さくなるため、所定の変倍比を得るために第１
群の変倍作用を大きくすることが必要となり、この結
果、変倍に伴なう諸収差の変動、特に球面収差の変動を
良好に補正することが難しくなってくる。

【００２７】条件式（３）は広角端における全系の焦点
距離に対する広角端における第１群と第２群の合成焦点
距離との比を規定するものであり、主に変倍による収差
変動を良好に押えつつ、特にバックフォーカスを最適な
長さにしてレンズ系全体のコンパクト化を図るための条
件式である。

【００２８】条件式（３）の上限値を越えて第１群と第
２群の合成の負の屈折力が弱くなりすぎると、第３群以
降のレンズ群のレンズ外径の小型化及び絞りＳＰを第２
群よりも像面側に配置した場合の絞り径の小型化による
鏡筒外径の縮小化には有利となる。しかしながら必要と
するバックフォーカスを確保してレンズ系全体をコンパ
クトに保とうとすると第５群の負の屈折力を強くする必
要があり、この結果糸まき型の歪曲が大きくなってくる
ので良くない。又条件式（３）の下限値を越えて第１群
と第２群の合成の負の屈折力が強くなりすぎると、バッ
クフォーカスが長くなりすぎてレンズ系がコンパクトに
ならないばかりでなく、諸収差の変動、特に球面収差と
像面湾曲の変動が大きくなってくる。又 必要なＦナン
バーを確保するために絞り径を増大させねばならず鏡筒
外径が大きくなってくるので良くない。

【００２９】条件式（４）は第４群の焦点距離に対する
第３群の焦点距離の比を規定するものである。

【００３０】条件式（４）の上限値を越えて第３群の正
の屈折力が弱くなりすぎると、所定の変倍比を得るため
に広角端における第４群と第５群の間隔を大きくとる必
要があり、この結果レンズ系のコンパクト化が難しくな
ってくる。又レンズ系のコンパクト性を保つためには第
２群又は第５群の屈折力を強めなければならず収差変動
が増大し、良好なる収差補正が難しくなってくる。又条
件式（４）の下限値を越えて第３群の屈折力が強くなり
すぎると、第３群で発生する収差、特に球面収差が大き
くなり、これを他のレンズ群で良好に補正することが困
難となってくる。

【００３１】尚、本実施例において特に変倍に伴なう収
差変動を少なくし、画面全体にわたり良好なる光学性能
を得るには第１群を負レンズと正レンズの貼り合わせレ
ンズと正レンズより構成し、第２群を両レンズ面が凹面
の負レンズと正レンズの２枚のレンズより構成し、第３
群を負レンズと正レンズの貼り合わせレンズより構成
し、第４群を両レンズ面が凸面の正レンズと負レンズの
貼り合わせレンズと両レンズ面が凸面の正レンズの３つ
のレンズより構成し、第５群を負レンズそして負レンズ
と正レンズの貼り合わせレンズの３つのレンズより又は
物体側に凸面を向けたメニスカス状の単一の負レンズよ
り構成するのが良い。

【００３２】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、Ｄｉ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ッベ数である。

【００３３】又、前述の各条件式の数値実施例における
諸数値との関係を表−１に示す。 数値実施例 １ F= 77 〜292.5 FNO=1:4.14〜5.75 2ω= 31.4°〜 8.4° R 1= 120.89 D 1= 2.6 N 1=1.80518 ν 1= 25.4 R 2= 74.56 D 2= 6.4 N 2=1.51633 ν 2= 64.1 R 3=-1146.43 D 3= 0.2 R 4= 83.96 D 4= 4.5 N 3=1.48749 ν 3= 70.2 R 5= 464.02 D 5= 可変 R 6= -167.64 D 6= 1.5 N 4=1.83481 ν 4= 42.7 R 7= 29.60 D 7= 6.4 R 8= 44.16 D 8= 3.0 N 5=1.84666 ν 5= 23.9 R 9= 257.97 D 9= 可変 R10= （絞り） D10= 12.0 R11= -335.07 D11= 1.5 N 6=1.80518 ν 6= 25.4 R12= 83.68 D12= 5.0 N 7=1.57099 ν 7= 50.8 R13= -38.19 D13= 可変 R14= 89.14 D14= 5.2 N 8=1.48749 ν 8= 70.2 R15= -32.66 D15= 1.5 N 9=1.83400 ν 9= 37.2 R16= -165.67 D16= 0.2 R17= 50.71 D17= 3.8 N10=1.51742 ν10= 52.4 R18= -97.22 D18= 可変 R19= 660.33 D19= 1.3 N11=1.77250 ν11= 49.6 R20= 34.42 D20= 2.4 R21= -95.53 D21= 1.3 N12=1.77250 ν12= 49.6 R22= 39.82 D22= 3.0 N13=1.76182 ν13= 26.5 R23= -372.61

【００３４】

【表１】 数値実施例 ２ F=102.5〜390.0 FNO=1:4.14〜5.75 2ω= 23.8°〜 6.4° R 1= 124.04 D 1= 3.4 N 1=1.80518 ν 1= 25.4 R 2= 79.88 D 2= 9.0 N 2=1.51633 ν 2= 64.1 R 3=-17768.48 D 3= 0.2 R 4= 105.67 D 4= 6.2 N 3=1.48749 ν 3= 70.2 R 5= 833.30 D 5= 可変 R 6= -158.06 D 6= 1.5 N 4=1.80400 ν 4= 46.6 R 7= 35.68 D 7= 6.3 R 8= 47.82 D 8= 4.2 N 5=1.80518 ν 5= 25.4 R 9= 249.34 D 9= 可変 R10= （絞り） D10= 13.7 R11= -465.41 D11= 1.5 N 6=1.84666 ν 6= 23.8 R12= 126.16 D12= 5.8 N 7=1.51742 ν 7= 52.4 R13= -45.28 D13= 可変 R14= 133.41 D14= 6.5 N 8=1.51633 ν 8= 64.1 R15= -35.06 D15= 1.5 N 9=1.83400 ν 9= 37.2 R16= -167.66 D16= 0.2 R17= 57.09 D17= 5.0 N10=1.51742 ν10= 52.4 R18= -102.23 D18= 可変 R19= 131.58 D19= 1.3 N11=1.80400 ν11= 46.6 R20= 35.84 D20= 3.0 R21= -63.17 D21= 1.3 N12=1.80400 ν12= 46.6 R22= 32.70 D22= 4.0 N13=1.74077 ν13= 27.8 R23= -140.57

【００３５】

【表２】 数値実施例 ３ F= 51.5〜195.0 FNO=1:4.14〜5.14 2ω= 45.6°〜12.6° R 1= 113.86 D 1= 3.0 N 1=1.80518 ν 1= 25.4 R 2= 61.74 D 2= 9.1 N 2=1.51633 ν 2= 64.1 R 3=-4499.50 D 3= 0.2 R 4= 71.72 D 4= 6.7 N 3=1.48749 ν 3= 70.2 R 5=47288.72 D 5= 可変 R 6= -124.99 D 6= 1.5 N 4=1.80400 ν 4= 46.6 R 7= 25.78 D 7= 12.0 R 8= 41.80 D 8= 2.8 N 5=1.92286 ν 5= 20.9 R 9= 81.81 D 9= 可変 R10= （絞り） D10= 1.6 R11= -191.30 D11= 1.5 N 6=1.80400 ν 6= 46.6 R12= -268.15 D12= 3.2 N 7=1.59270 ν 7= 35.3 R13= -39.60 D13= 可変 R14= 120.92 D14= 5.2 N 8=1.48749 ν 8= 70.2 R15= -29.80 D15= 1.5 N 9=1.84666 ν 9= 23.9 R16= -119.93 D16= 0.2 R17= 54.02 D17= 4.4 N10=1.51742 ν10= 52.4 R18= -99.61 D18= 可変 R19= 222.65 D19= 1.5 N11=1.51633 ν11= 64.1 R20= 29.78

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】表−１

【００３８】

【発明の効果】本発明によればズームレンズを全体とし
て所定の屈折力を有した５つのレンズ群より構成し、変
倍に伴う各レンズ群の移動条件及び各レンズ群のレンズ
構成を前述の如く設定することにより、レンズ全長の短
縮化を図りつつ、全変倍範囲にわたり収差変動の少ない
高い光学性能を有した変倍比４、Ｆナンバー４程度のコ
ンパクトなズームレンズを達成することができる。

【００３９】特に本発明ではコンパクト化を達成できる
ズームタイプを応用し、各レンズ群の屈折力を弱くして
移動レンズ群の移動量が大きくなっても、その支持を可
能とするズーム構成とし、収納時、即ちレンズ全長が最
短となる場合のコンパクト化を効果的に図ったズームレ
ンズを達成している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図２】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図３】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図４】 本発明の数値実施例１の広角端の収差図

【図５】 本発明の数値実施例１の中間の収差図

【図６】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図

【図７】 本発明の数値実施例２の広角端の収差図

【図８】 本発明の数値実施例２の中間の収差図

【図９】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図

【図１０】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図

【図１１】 本発明の数値実施例３の中間の収差図

【図１２】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図

【図１３】 本発明に係るカム筒のカム溝の説明図

【符号の説明】

１ 第１群 ２ 第２群 ３ 第３群 ４ 第４群 ５ 第５群 ＳＰ 絞り ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

Claims (3)

(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の第１群、負
   の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の
   第４群そして負の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有
   し、広角端から望遠端への変倍に際して、該第１群と第
   ３群そして第５群を共に物体側へ移動させ、該第２群と
   第４群を固定とし、広角端における該第１群と第２群の
   合成の焦点距離をｆ１２Ｗ、第ｉ群の焦点距離をｆｉ、
   広角端における全系の焦点距離をｆＷ、変倍に伴う該第
   １群と第５群の移動量を各々ＳＴ１，ＳＴ５、広角端に
   おける最も物体側のレンズ面から最も像面側のレンズ面
   までの距離をＴＤＷとしたとき なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】 前記第１群は負レンズと正レンズの貼り
   合わせレンズそして正レンズより成り、前記第２群は両
   レンズ面が凹面の負レンズと正レンズより成り、前記第
   ３群は負レンズと正レンズの貼り合わせレンズより成
   り、前記第４群は両レンズ面が凸面の正レンズと負レン
   ズの貼り合わせレンズそして両レンズ面が凸面の正レン
   ズより成り、前記第５群は負レンズそして負レンズと正
   レンズの貼り合わせレンズより成っていることを特徴と
   する請求項１のズームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第１群は負レンズと正レンズの貼り
   合わせレンズそして正レンズより成り、前記第２群は両
   レンズ面が凹面の負レンズと正レンズより成り、前記第
   ３群は負レンズと正レンズの貼り合わせレンズより成
   り、前記第４群は両レンズ面が凸面の正レンズと負レン
   ズの貼り合わせレンズそして両レンズ面が凸面の正レン
   ズより成り、前記第５群は物体側に凸面を向けたメニス
   カス状の単一レンズより成っていることを特徴とする請
   求項１のズームレンズ。