JP2924117B2 - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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- JP2924117B2 JP2924117B2 JP2193286A JP19328690A JP2924117B2 JP 2924117 B2 JP2924117 B2 JP 2924117B2 JP 2193286 A JP2193286 A JP 2193286A JP 19328690 A JP19328690 A JP 19328690A JP 2924117 B2 JP2924117 B2 JP 2924117B2
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- Japan
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- lens
- lens group
- refractive power
- aspherical
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
- G02B15/1431—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
- G02B15/143103—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged ++-
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- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レンズシャッタカメラ（以下LSカメラとす
る）などに用いるコンパクトなズームレンズに関するも
のである。
る）などに用いるコンパクトなズームレンズに関するも
のである。
従来の技術 ズームレンズ内蔵型LSカメラにおいて、コンパクト
化、低コスト化を達成するために撮影レンズのコンパク
ト化、低コスト化が要望されている。ズーミングに際す
るレンズの移動量も含め、レンズ系をコンパクト化する
には各レンズ群の屈折力を強くする必要があるが、性能
を維持しながら屈折力を強くしていくのはレンズ枚数を
増加させる方向であるといえる。一方、低コスト化のた
めにはレンズ枚数を削減するのが効果的であり、このよ
うにレンズ系のコンパクト化と低コスト化には相反する
要素が多分に含まれているのである。
化、低コスト化を達成するために撮影レンズのコンパク
ト化、低コスト化が要望されている。ズーミングに際す
るレンズの移動量も含め、レンズ系をコンパクト化する
には各レンズ群の屈折力を強くする必要があるが、性能
を維持しながら屈折力を強くしていくのはレンズ枚数を
増加させる方向であるといえる。一方、低コスト化のた
めにはレンズ枚数を削減するのが効果的であり、このよ
うにレンズ系のコンパクト化と低コスト化には相反する
要素が多分に含まれているのである。
ところで最近、プラスチック成形やガラスモールドな
どの技術進歩が著しく、非球面が安価に生産できるよう
になってきている。
どの技術進歩が著しく、非球面が安価に生産できるよう
になってきている。
発明が解決しようとする課題 こうした状況に鑑み、非球面を効果的に用いることに
よりコンパクトなLSカメラ用ズームレンズを少ない枚数
で構成し、低コスト化を図るのが本発明の目的である。
よりコンパクトなLSカメラ用ズームレンズを少ない枚数
で構成し、低コスト化を図るのが本発明の目的である。
問題点を解決するための手段 ズームレンズにおいてコンパクト化を図るためには、
全長を短くし更に移動量も少なくする必要がある。特に
LSカメラ用のズームレンズのようにレンズバックの短い
タイプとしては、正屈折力を有する第１群と負屈折力を
有する第２群の２成分からなるものが一般的であるが、
本発明では、より高変倍が可能な正正負の３成分とし
た。広角端から望遠端へのズーミングにおいては、各群
が全て物体側へ移動する。この時、第１レンズ群と第２
レンズ群の間隔は増大し、第２レンズ群と第３レンズ群
の間隔は減少するような動きをとることとする。
全長を短くし更に移動量も少なくする必要がある。特に
LSカメラ用のズームレンズのようにレンズバックの短い
タイプとしては、正屈折力を有する第１群と負屈折力を
有する第２群の２成分からなるものが一般的であるが、
本発明では、より高変倍が可能な正正負の３成分とし
た。広角端から望遠端へのズーミングにおいては、各群
が全て物体側へ移動する。この時、第１レンズ群と第２
レンズ群の間隔は増大し、第２レンズ群と第３レンズ群
の間隔は減少するような動きをとることとする。
ところで、本発明のような正正負の３成分ズームレン
ズにおいてコンパクト化を図り、且つ充分なバックフォ
ーカスを確保しようとすると、各群の屈折力を強くしな
ければならず、収差の悪化をまねく傾向がある。
ズにおいてコンパクト化を図り、且つ充分なバックフォ
ーカスを確保しようとすると、各群の屈折力を強くしな
ければならず、収差の悪化をまねく傾向がある。
本発明においては、この傾向を防ぐために少なくとも
１枚のレンズを両面非球面としている。第１レンズ群中
に両面非球面を用いた場合には前面だけで抑えきれなか
った諸収差を後面で補正していることになる。例えば第
１レンズ群中最も物体側のレンズを両面非球面にした場
合には、片側非球面のときの前面だけで抑えきれなかっ
た画面周辺部でのコマ収差を後面で補正していることに
なる。このとき前記後面は球面収差の補正にも役立って
いる。更に、これら第１レンズ群中の非球面は歪曲収差
の補正にも役立っている。第２レンズ群中に両面非球面
を用いた場合には、前面で補正過剰となった球面収差を
後面で補正していることになる。また、これらの非球面
で第１レンズ群で抑えきれなかった高次のコマの発生も
防いでいる。第３レンズ群中に両面非球面を用いた場合
にも他のレンズ群中に両面非球面を用いたときと同様に
前面だけで抑えきれなかった収差を後面で補正している
ことになり、例えば第３レンズ群中最も物体側のレンズ
を両面非球面にした場合には、前面だけで抑えきれなか
った画面周辺部でのコマ収差を後面で補正していること
になる。また、このときの前面は広角端付近での歪曲収
差も補正している。
１枚のレンズを両面非球面としている。第１レンズ群中
に両面非球面を用いた場合には前面だけで抑えきれなか
った諸収差を後面で補正していることになる。例えば第
１レンズ群中最も物体側のレンズを両面非球面にした場
合には、片側非球面のときの前面だけで抑えきれなかっ
た画面周辺部でのコマ収差を後面で補正していることに
なる。このとき前記後面は球面収差の補正にも役立って
いる。更に、これら第１レンズ群中の非球面は歪曲収差
の補正にも役立っている。第２レンズ群中に両面非球面
を用いた場合には、前面で補正過剰となった球面収差を
後面で補正していることになる。また、これらの非球面
で第１レンズ群で抑えきれなかった高次のコマの発生も
防いでいる。第３レンズ群中に両面非球面を用いた場合
にも他のレンズ群中に両面非球面を用いたときと同様に
前面だけで抑えきれなかった収差を後面で補正している
ことになり、例えば第３レンズ群中最も物体側のレンズ
を両面非球面にした場合には、前面だけで抑えきれなか
った画面周辺部でのコマ収差を後面で補正していること
になる。また、このときの前面は広角端付近での歪曲収
差も補正している。
これら非球面を作用することによってレンズ系の構成
枚数を大幅に減らすことができ、全長も従来に比べて５
〜10mm短くすることが可能となった。
枚数を大幅に減らすことができ、全長も従来に比べて５
〜10mm短くすることが可能となった。
さらに本発明において、レンズ系のコンパクト化を図
りつつ、収差を補正し、良好な性能を得るには、レンズ
系中に少なくとも３面の非球面を用いることが望まし
い。
りつつ、収差を補正し、良好な性能を得るには、レンズ
系中に少なくとも３面の非球面を用いることが望まし
い。
以下、本発明において効果的な非球面の形状について
述べる。
述べる。
第１レンズ群中に非球面を有する場合、少なくとも１
面は次の条件を満足することが望ましい。
面は次の条件を満足することが望ましい。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Ymax＜Ｙ
＜Ymaxの任意の光軸方向高さＹに対して、 ただし、 φ１ ：第１レンズ群の屈折力 Ｎ ：非球面の物体側媒質の屈折率 Ｎ′ ：非球面の像側媒質の屈折率 Ｘ（ｙ）：非球面の面形状 X0（ｙ）：非球面の参照球面形状 条件（１）は、球面収差とコマ、フレアを補正するため
の条件である。この上限を越えると球面収差がズーム全
域で補正不足や補正過剰となり、内方性のコマやフレア
が発生してしまう。
＜Ymaxの任意の光軸方向高さＹに対して、 ただし、 φ１ ：第１レンズ群の屈折力 Ｎ ：非球面の物体側媒質の屈折率 Ｎ′ ：非球面の像側媒質の屈折率 Ｘ（ｙ）：非球面の面形状 X0（ｙ）：非球面の参照球面形状 条件（１）は、球面収差とコマ、フレアを補正するため
の条件である。この上限を越えると球面収差がズーム全
域で補正不足や補正過剰となり、内方性のコマやフレア
が発生してしまう。
さらに望ましくは第１レンズ群中の全ての非球面は次
の条件を満足するとよい。
の条件を満足するとよい。
非球面が周辺になるほど正の屈折力が弱く（負の屈折
力が強く）なるような形状の場合。
力が強く）なるような形状の場合。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、０＜Ｙ＜0.7Y
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（２）の上限を越えると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置のずれ
が問題となる。また、下限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランス良く補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） 非球面が周辺になるほどの負の屈折力が弱く（正の屈
折力が強く）なるような形状の場合。
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（２）の上限を越えると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置のずれ
が問題となる。また、下限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランス良く補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） 非球面が周辺になるほどの負の屈折力が弱く（正の屈
折力が強く）なるような形状の場合。
非球面の最大有効形をYmaxとするとき、０＜Ｙ＜0.07
Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（３）の下限を越えると輪帯球面収差が負けの大き
な値を持つようになり、絞り込みによるピント位置ずれ
が問題となる。また、上限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランスよく補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） さらに、第１レンズ群中に両面非球面のレンズを用い
た場合、その前面は以下の条件（４）または（６）を満
たし、後面が下の条件（５）または（７）を満たすこと
が望ましい。
Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（３）の下限を越えると輪帯球面収差が負けの大き
な値を持つようになり、絞り込みによるピント位置ずれ
が問題となる。また、上限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランスよく補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） さらに、第１レンズ群中に両面非球面のレンズを用い
た場合、その前面は以下の条件（４）または（６）を満
たし、後面が下の条件（５）または（７）を満たすこと
が望ましい。
前面の非球面が周辺になるほど正の屈折力が弱く（負
の屈折力が強く）なるような形状の場合。
の屈折力が強く）なるような形状の場合。
前面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第１レンズ群中において、条件式（４）は非球面の周辺
になるほど正の屈折力が弱く（負の屈折力が強く）なる
ということを意味している。もし下限をこえると３次の
収差領域の範囲で球面収差のアンダーへの倒れをオーバ
ー側へ補正することができない。ところで、レンズの光
軸から遠い場所を通る軸上光束については球面収差が補
正過剰になってしまいオーバー側へ倒れてしまう。そこ
で、この光束をアンダー側へ戻すため、後面に条件式
（５）を満たす周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の
屈折力が強く）なる非球面を導入すれば良い。
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第１レンズ群中において、条件式（４）は非球面の周辺
になるほど正の屈折力が弱く（負の屈折力が強く）なる
ということを意味している。もし下限をこえると３次の
収差領域の範囲で球面収差のアンダーへの倒れをオーバ
ー側へ補正することができない。ところで、レンズの光
軸から遠い場所を通る軸上光束については球面収差が補
正過剰になってしまいオーバー側へ倒れてしまう。そこ
で、この光束をアンダー側へ戻すため、後面に条件式
（５）を満たす周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の
屈折力が強く）なる非球面を導入すれば良い。
また、これらの非球面はコマ収差の発生も防いでおり
例えば条件（４）の下限を越えた場合には軸外の横収差
のLower光の部分が下へ垂れさがってしまい、内方性の
コマが発生してしまう。望ましくは条件式（４）を満た
す側の非球面の基準球面からのずれ量は条件式（５）を
満たす側のそれより大きいほうが良い。
例えば条件（４）の下限を越えた場合には軸外の横収差
のLower光の部分が下へ垂れさがってしまい、内方性の
コマが発生してしまう。望ましくは条件式（４）を満た
す側の非球面の基準球面からのずれ量は条件式（５）を
満たす側のそれより大きいほうが良い。
前面の非球面が周辺になるほど正の屈折力が強く（負
の屈折力が弱く）なるような形状の場合。
の屈折力が弱く）なるような形状の場合。
前面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第１レンズ群中において、条件式（６）を満たすような
非球面は周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の屈折力
が強く）なるということを意味している。上限をこえる
と３次の収差領域の範囲で球面収差のオーバーへの倒れ
をアンダー側へ補正することができない。ところで、レ
ンズの光軸から遠い場所を通る軸上光束については球面
収差が補正過剰になってしまいアンダー側へ倒れてしま
う。そこで、この光束をオーバー側へ戻すため、後面に
条件式（７）を満たすような周辺になるほど負の屈折力
が強く（正の屈折力が弱く）なる非球面を導入すれば良
い。
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第１レンズ群中において、条件式（６）を満たすような
非球面は周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の屈折力
が強く）なるということを意味している。上限をこえる
と３次の収差領域の範囲で球面収差のオーバーへの倒れ
をアンダー側へ補正することができない。ところで、レ
ンズの光軸から遠い場所を通る軸上光束については球面
収差が補正過剰になってしまいアンダー側へ倒れてしま
う。そこで、この光束をオーバー側へ戻すため、後面に
条件式（７）を満たすような周辺になるほど負の屈折力
が強く（正の屈折力が弱く）なる非球面を導入すれば良
い。
また、これらの非球面はフレアの発生も防いでおり例
えば条件式（６）の上限を越えた場合には軸外の横収差
のLower光の部分が上へ跳ね上がってしまい、フレアが
発生してしまう。
えば条件式（６）の上限を越えた場合には軸外の横収差
のLower光の部分が上へ跳ね上がってしまい、フレアが
発生してしまう。
望ましくは条件式（７）を満たす側の非球面の基準球
面からのずれ量は条件（６）を満たす側のそれより大き
いほうが良い。
面からのずれ量は条件（６）を満たす側のそれより大き
いほうが良い。
さらに第１レンズ群中に両面非球面のレンズを用いた
場合、そのレンズは以下の条件を満たすことが望まし
い。
場合、そのレンズは以下の条件を満たすことが望まし
い。
ただし dDSASP1:両面非球面レンズの芯厚 HDSASP1:両面非球面レンズの光路有効径 これは、第１レンズ群中に両面非球面を用いたときの
レンズの芯厚を規定する条件で、この下限を越えた場合
にはレンズの前面と後面で光の通過する位置（長さ）が
殆ど同じなるので、特に軸外光について後面の収差補正
効果が殆どなくなってしまう。（両面非球面にする意味
がなくなってしまう。）また、この上限を越えた場合に
は、レンズの芯厚が大きくなり過ぎてレンズの制作が困
難になってしまう。
レンズの芯厚を規定する条件で、この下限を越えた場合
にはレンズの前面と後面で光の通過する位置（長さ）が
殆ど同じなるので、特に軸外光について後面の収差補正
効果が殆どなくなってしまう。（両面非球面にする意味
がなくなってしまう。）また、この上限を越えた場合に
は、レンズの芯厚が大きくなり過ぎてレンズの制作が困
難になってしまう。
第２レンズ群中に非球面を有する場合、少なくとも１
面は次の条件を満足することが望ましい。
面は次の条件を満足することが望ましい。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Ymax＜Ｙ
＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して ただし、 φ2:第２レンズ群の屈折力 条件（９）は、球面収差を補正するための条件であ
る。この上限を越えると球面収差がズーム全域で補正不
足や補正過剰となってしまう。
＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して ただし、 φ2:第２レンズ群の屈折力 条件（９）は、球面収差を補正するための条件であ
る。この上限を越えると球面収差がズーム全域で補正不
足や補正過剰となってしまう。
さらに望ましくは、第２レンズ群中の全ての非球面は
次の条件を満足するとよい。
次の条件を満足するとよい。
非球面が周辺になるほど正の屈折力が弱く（負の屈折
力が強く）なるような形状の場合。
力が強く）なるような形状の場合。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、０＜Ｙ＜0.7Y
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（10）の上限を越えると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置のずれ
が問題となる。また、下限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランスよく補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） 非球面が周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の補正
力が強く）なるような形状の場合。
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（10）の上限を越えると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置のずれ
が問題となる。また、下限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランスよく補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） 非球面が周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の補正
力が強く）なるような形状の場合。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、０＜Ｙ＜0.7Y
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（11）の下限を越えると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置のずれ
が問題となる。また、上限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランスよく補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） さらに第２レンズ群中に両面非球面のレンズを用いた
場合、その前面は下の条件（12）または（14）を満た
し、後面が下の条件（13）または（15）を満たすことが
望ましい。
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（11）の下限を越えると輪帯球面収差が負の大きな
値を持つようになり、絞り込みによるピント位置のずれ
が問題となる。また、上限を越えると輪帯光束に対する
球面収差補正効果が過剰となり、他の諸収差と球面収差
をバランスよく補正するのが困難となる。（この場合球
面収差が波打ったような形になりやすい。） さらに第２レンズ群中に両面非球面のレンズを用いた
場合、その前面は下の条件（12）または（14）を満た
し、後面が下の条件（13）または（15）を満たすことが
望ましい。
前面の非球面が周辺になるほど正の屈折力が弱く（負
の屈折力が強く）なるような形状の場合。
の屈折力が強く）なるような形状の場合。
前面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第２レンズ群中において、条件式（12）は非球面の周辺
になるほど正の屈折力が弱く（負の屈折力が強く）なる
ということを意味している。もし下限をこえると３次の
収差領域の範囲で球面収差のアンダーへの倒れをオーバ
ー側へ補正することができない。ところで、レンズの光
軸から遠い場所を通る軸上光束については球面収差が補
正過剰になってしまいオーバー側へ倒れてしまう。そこ
で、この光束をアンダー側へ戻すため後面に条件式（1
3）を満たす周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の屈
折力が強く）なるような非球面を導入すれば良い。
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第２レンズ群中において、条件式（12）は非球面の周辺
になるほど正の屈折力が弱く（負の屈折力が強く）なる
ということを意味している。もし下限をこえると３次の
収差領域の範囲で球面収差のアンダーへの倒れをオーバ
ー側へ補正することができない。ところで、レンズの光
軸から遠い場所を通る軸上光束については球面収差が補
正過剰になってしまいオーバー側へ倒れてしまう。そこ
で、この光束をアンダー側へ戻すため後面に条件式（1
3）を満たす周辺になるほど負の屈折力が弱く（正の屈
折力が強く）なるような非球面を導入すれば良い。
また、これらの非球面は第１レンズ群で抑えきれなか
った高次のコマ収差の発生も防いでおり、例えば条件
（12）の下限を越えた場合には軸外の周辺コマや輪帯コ
マが大きくなり横収差が波打ったようになり易くなって
しまう。
った高次のコマ収差の発生も防いでおり、例えば条件
（12）の下限を越えた場合には軸外の周辺コマや輪帯コ
マが大きくなり横収差が波打ったようになり易くなって
しまう。
前面の非球面が周辺になるほど正の屈折力が強く（負
の屈折力が弱く）なるような形状の場合。
の屈折力が弱く）なるような形状の場合。
前面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第２レンズ群中において、条件式（14）は非球面の周辺
になるほど正の屈折力が強く（負の屈折力が弱く）なる
ということを意味している。上限をこえると３次収差領
域の範囲で球面収差のオーバーへの倒れをアンダー側へ
倒すような補正をすることができない。ところで、レン
ズの光軸から遠い場所を通る軸上光束については補正過
剰になってしまいアンダー側へ倒れてしまう。そこで、
この光束をオーバー側へ戻すため後面に条件式（15）を
満たすような周辺になるほど負の屈折力が強く（正の屈
折力が弱く）なるような非球面を導入すれば良い。
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.7Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第２レンズ群中において、条件式（14）は非球面の周辺
になるほど正の屈折力が強く（負の屈折力が弱く）なる
ということを意味している。上限をこえると３次収差領
域の範囲で球面収差のオーバーへの倒れをアンダー側へ
倒すような補正をすることができない。ところで、レン
ズの光軸から遠い場所を通る軸上光束については補正過
剰になってしまいアンダー側へ倒れてしまう。そこで、
この光束をオーバー側へ戻すため後面に条件式（15）を
満たすような周辺になるほど負の屈折力が強く（正の屈
折力が弱く）なるような非球面を導入すれば良い。
また、これらの非球面は第１レンズ群で抑えきれなか
った高次のコマ収差の発生も防いでおり、例えば条件
（12）の下限を越えた場合には軸外の周辺コマや輪帯コ
マが大きくなり横収差が波打ったようになりやすい。
った高次のコマ収差の発生も防いでおり、例えば条件
（12）の下限を越えた場合には軸外の周辺コマや輪帯コ
マが大きくなり横収差が波打ったようになりやすい。
さらに、第２レンズ群中に両面非球面のレンズを用い
た場合、そのレンズは以下の条件を満たすことが望まし
い。
た場合、そのレンズは以下の条件を満たすことが望まし
い。
ただし dDSASP2:両面非球面レンズの芯厚 HDSASP2:両面非球面レンズの光路有効径 これは、第２レンズ群中に両面非球面を用いたときのレ
ンズの芯厚を規定する条件で、この下限を越えた場合に
はレンズの前面と後面で光の通過する位置（高さ）が殆
ど同じなるので、特に軸外光について後面の収差補正効
果が殆どなくなってしまう。（両面非球面にする意味が
なくなってしまう。）また、この上限を越えた場合に
は、レンズの芯厚が大きくなり過ぎてレンズの制作が困
難になってしまう。
ンズの芯厚を規定する条件で、この下限を越えた場合に
はレンズの前面と後面で光の通過する位置（高さ）が殆
ど同じなるので、特に軸外光について後面の収差補正効
果が殆どなくなってしまう。（両面非球面にする意味が
なくなってしまう。）また、この上限を越えた場合に
は、レンズの芯厚が大きくなり過ぎてレンズの制作が困
難になってしまう。
第３レンズ群中に非球面を有する場合、少なくとも１
面は次の条件を満足することが望ましい。
面は次の条件を満足することが望ましい。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Ymax＜Ｙ
＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して ただし、 φ3:第３レンズ群の屈折力 条件（17）は、歪曲収差と像面湾曲をバランスよく補
正するための条件である。この上限を越えると広角端に
おける歪曲収差が正の大きな値をとるようになったり、
ズーム全域で像面が負の方向に湾曲する傾向が著しくな
ったりする。
＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して ただし、 φ3:第３レンズ群の屈折力 条件（17）は、歪曲収差と像面湾曲をバランスよく補
正するための条件である。この上限を越えると広角端に
おける歪曲収差が正の大きな値をとるようになったり、
ズーム全域で像面が負の方向に湾曲する傾向が著しくな
ったりする。
さらに望ましくは、第３レンズ群中の全ての非球面は
次の条件を満足することが望ましい。
次の条件を満足することが望ましい。
非球面が周辺になるほどの負の屈折力が弱く（正の屈
折力が強く）なるような形状の場合。
折力が強く）なるような形状の場合。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、０＜Ｙ＜0.8Y
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（18）の条件を越えると広角端〜中間焦点距離領
域の中間画角帯において、正の歪曲収差及び像面湾曲の
正偏移傾向が大きくなる。また、下限を越えると中間焦
点領域〜望遠端で負の歪曲収差が大きくなり、加えて全
ズーム域で像面湾曲の負偏移傾向が著しくなる。
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（18）の条件を越えると広角端〜中間焦点距離領
域の中間画角帯において、正の歪曲収差及び像面湾曲の
正偏移傾向が大きくなる。また、下限を越えると中間焦
点領域〜望遠端で負の歪曲収差が大きくなり、加えて全
ズーム域で像面湾曲の負偏移傾向が著しくなる。
非球面が周辺になるほどの正の屈折力が弱く（負の屈
折力が強く）なるような形状の場合。
折力が強く）なるような形状の場合。
非球面の最大有効径をYmaxとするとき、０＜Ｙ＜0.8Y
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（19）の下限を越えると広角端〜中間焦点距離領
域の中間画角帯において、正の歪曲収差及び像面湾曲の
正偏移傾向が大きくなる。また、上限を越えると中間焦
点領域〜望遠端で負の歪曲収差が大きくなり、加えて全
ズーム域で像面湾曲の負偏移傾向が著しくなる。
maxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 条件（19）の下限を越えると広角端〜中間焦点距離領
域の中間画角帯において、正の歪曲収差及び像面湾曲の
正偏移傾向が大きくなる。また、上限を越えると中間焦
点領域〜望遠端で負の歪曲収差が大きくなり、加えて全
ズーム域で像面湾曲の負偏移傾向が著しくなる。
さらに、第３レンズ群中に両面非球面のレンズを用い
た場合、その前面は下の条件（１）または（３）を満た
し、後面が下の条件（２）または（４）を満たすことが
望ましい。
た場合、その前面は下の条件（１）または（３）を満た
し、後面が下の条件（２）または（４）を満たすことが
望ましい。
前面の非球面が周辺になるほど負の屈折力が弱く（正
の屈折力が強く）なるような形状の場合。
の屈折力が強く）なるような形状の場合。
前面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第３レンズ群中において、条件式（20）は非球面の周辺
になるほど負の屈折力が弱く（正の屈折力が強く）なる
ということを意味している。もし下限をこえると広角端
近辺での歪曲の増大をまねき、かつ像面湾曲がアンダー
側に倒れる。また、条件（21）を満たすような非球面を
後面に用いることによって、前面だけで抑えきれなかっ
た像面湾曲を良好に補正していることになる。
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第３レンズ群中において、条件式（20）は非球面の周辺
になるほど負の屈折力が弱く（正の屈折力が強く）なる
ということを意味している。もし下限をこえると広角端
近辺での歪曲の増大をまねき、かつ像面湾曲がアンダー
側に倒れる。また、条件（21）を満たすような非球面を
後面に用いることによって、前面だけで抑えきれなかっ
た像面湾曲を良好に補正していることになる。
前面の非球面た周辺になるほど負の屈折力が強く（正
の屈折力が弱く）なるような形状の場合。
の屈折力が弱く）なるような形状の場合。
前面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第３レンズ群中において、条件式（22）は非球面の周
辺になるほど負の屈折力が強く（正の屈折力が弱く）な
るということを意味している。もし上限をこえると像面
湾曲がオーバー側に倒れるのを防ぐことができない。ま
た、条件（23）を満たすような非球面を後面にいること
によって、前面だけで抑えきれなかった像面湾曲を良好
に補正していることになる。
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 後面の非球面の最大有効径をYmaxとするとき、0.8Yma
x＜Ｙ＜Ymaxの任意の光軸垂直方向高さＹに対して 第３レンズ群中において、条件式（22）は非球面の周
辺になるほど負の屈折力が強く（正の屈折力が弱く）な
るということを意味している。もし上限をこえると像面
湾曲がオーバー側に倒れるのを防ぐことができない。ま
た、条件（23）を満たすような非球面を後面にいること
によって、前面だけで抑えきれなかった像面湾曲を良好
に補正していることになる。
さらに、第３レンズ群中に両面非球面のレンズを用い
た場合、そのレンズは以下の条件を満たすことが望まし
い。
た場合、そのレンズは以下の条件を満たすことが望まし
い。
ただし dDSASP3:両面非球面レンズの芯厚 HDSASP3:両面非球面レンズの光路有効径 これは、第３レンズ群中に両面非球面を用いたときのレ
ンズの芯厚を規定する条件で、この下限を越えた場合に
はレンズの前面と後面で光の通過する位置（高さ）が殆
ど同じになるので、特に軸外光について後面の収差補正
効果が殆どなくなってしまう。（両面非球面にする意味
がなくなってしまう。）また、この上限を越えた場合に
は、レンズの芯厚が大きくなり過ぎてレンズの制作が困
難になってしまう。
ンズの芯厚を規定する条件で、この下限を越えた場合に
はレンズの前面と後面で光の通過する位置（高さ）が殆
ど同じになるので、特に軸外光について後面の収差補正
効果が殆どなくなってしまう。（両面非球面にする意味
がなくなってしまう。）また、この上限を越えた場合に
は、レンズの芯厚が大きくなり過ぎてレンズの制作が困
難になってしまう。
以上、非球面の形状について述べたが、さらに第１レ
ンズ群及び第３レンズ群は次の条件を満足するように構
成することが望ましい。
ンズ群及び第３レンズ群は次の条件を満足するように構
成することが望ましい。
ここで φW:広角端における全系の屈折力 φT:望遠端における全系の屈折力 β ：ズーム比（β＝φT/φＷ） 条件（25）（26）はレンズ系の全長、ズーミングのため
の移動量、バックフォーカス及び諸収差の補正状態を良
好なバランスに保ための条件である。
の移動量、バックフォーカス及び諸収差の補正状態を良
好なバランスに保ための条件である。
条件（25）の下限を越えると第１レンズ群の屈折力が
強くなりすぎて広角端でバックフォーカスを適切な値
（広角端の焦点距離の15％）に保つことが困難となり、
後続レンズ群径の増大を招いてしまうことになる。ま
た、上限を越えると各群のズーミングによる移動量が過
大となり、鏡胴構成上不利になってしまう。
強くなりすぎて広角端でバックフォーカスを適切な値
（広角端の焦点距離の15％）に保つことが困難となり、
後続レンズ群径の増大を招いてしまうことになる。ま
た、上限を越えると各群のズーミングによる移動量が過
大となり、鏡胴構成上不利になってしまう。
条件（26）の下限を越えるとペッツバール和が大きな
値をとるようになり像面が正方向に著しく倒れ、且つ広
角端での歪曲収差が正の大きな値をとるようになる。ま
た、上限を越えるとズーミングに伴う第２・第３群間の
間隔変化を大きくとることが必要となり広角端において
第２・第３群間が大きく離れるためにレンズ全長の増大
を招く。
値をとるようになり像面が正方向に著しく倒れ、且つ広
角端での歪曲収差が正の大きな値をとるようになる。ま
た、上限を越えるとズーミングに伴う第２・第３群間の
間隔変化を大きくとることが必要となり広角端において
第２・第３群間が大きく離れるためにレンズ全長の増大
を招く。
また、次の条件を満足することも有効である。
条件（27）は広角端における全系の屈折力と第１レン
ズ群の屈折力の比を規定するもので、この上限を越える
第１レンズ群の屈折力が過大となり第１レンズ群中に非
球面を用いたとしてもそこで発生する諸収差、特に球面
収差の補正が困難となる。また、下限を越えると画面周
辺で内方性のコマ収差が発生する傾向が著しくなる。
ズ群の屈折力の比を規定するもので、この上限を越える
第１レンズ群の屈折力が過大となり第１レンズ群中に非
球面を用いたとしてもそこで発生する諸収差、特に球面
収差の補正が困難となる。また、下限を越えると画面周
辺で内方性のコマ収差が発生する傾向が著しくなる。
条件（28）は広角端のおける全系の屈折力と第３レン
ズ群の屈折力の比を規定するもので、この上限を越える
と第３レンズ群の屈折力が過大となり第３レンズ群中に
非球面を用いたとしてもそこで発生する諸収差、特に像
面湾曲と歪曲収差の補正が困難となる。また、下限を越
えると画面周辺で内方性のコマ収差が発生する傾向が著
しくなると共に充分なバックフォーカスの確保が困難と
なる。非球面形状Ｘ（ｙ）及び参照球面形状X0（ｙ）は
それぞれ以下の式によって定義される。
ズ群の屈折力の比を規定するもので、この上限を越える
と第３レンズ群の屈折力が過大となり第３レンズ群中に
非球面を用いたとしてもそこで発生する諸収差、特に像
面湾曲と歪曲収差の補正が困難となる。また、下限を越
えると画面周辺で内方性のコマ収差が発生する傾向が著
しくなると共に充分なバックフォーカスの確保が困難と
なる。非球面形状Ｘ（ｙ）及び参照球面形状X0（ｙ）は
それぞれ以下の式によって定義される。
（実施例） 以下、本発明の実施例１〜11をそれぞれ表１〜表11に
示す。
示す。
但し、ここで、 f:全系の焦点距離、 F:開放Ｆナンバー、 ri（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目のレンズ
面の曲率半径、 di（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目の軸上面
間隔、 Ni（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目のレンズ
のｄ線に対する屈折率、 νｉ（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目のレン
ズのアッベ数、である。
面の曲率半径、 di（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目の軸上面
間隔、 Ni（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目のレンズ
のｄ線に対する屈折率、 νｉ（ｉ＝1,2,3,・・・）：物体側から第ｉ番目のレン
ズのアッベ数、である。
また＊印を付したriは、物体側から第ｉ番目の面が非
球面で構成されていることを示す。
球面で構成されていることを示す。
表12・13に各条件に対する各実施例の値を示す。
表14に各実施例で用いた非球面の数を示す。
第１図〜第11図はそれぞれ本発明の実施例１〜11に対応
するレンズ構成図である。 第12図〜第22図は、それぞれ本発明の実施例１〜12に対
応する収差図である。
するレンズ構成図である。 第12図〜第22図は、それぞれ本発明の実施例１〜12に対
応する収差図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 森内 正明 (56)参考文献 特開 平１−230013（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252916（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252917（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−45916（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−16515（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−16516（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−135312（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04
Claims (4)
- 【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、負の屈折
力を有する第３レンズ群の３つの成分から成り、各レン
ズ群間の空気間隔を変化させることによって全系の焦点
距離を変化させるズームレンズにおいて、 前記第１レンズ群中に両面非球面レンズを有し、前記第
１レンズ群中の非球面は以下の条件式を満足することを
特徴とするズームレンズ； 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0.7ymax＜ｙ＜
1.0ymaxの任意の光軸垂直方向の高さｙに対して、 ただし、 φ1:第１レンズ群の屈折力、 N:非球面の物体側媒質の屈折率、 Ｎ′：非球面の像側媒質の屈折率、 Ｘ（ｙ）：非球面の面形状、 X0（ｙ）：非球面の参照球面形状、 である。 - 【請求項２】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、負の屈折
力を有する第３レンズ群の３つの成分から成り、各レン
ズ群間の空気間隔を変化させることによって全系の焦点
距離を変化させるズームレンズにおいて、 前記第２レンズ群中に両面非球面レンズを有し、前記第
２レンズ群中の非球面は以下の条件式を満足することを
特徴とするズームレンズ； 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0.7ymax＜ｙ＜
1.0ymaxの任意の光軸垂直方向の高さｙに対して、 ただし、 φ2:第２レンズ群の屈折力、 N:非球面の物体側媒質の屈折率、 Ｎ′：非球面の像側媒質の屈折率、 Ｘ（ｙ）：非球面の面形状、 X0（ｙ）：非球面の参照球面形状、 である。 - 【請求項３】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、負の屈折
力を有する第３レンズ群の３つの成分から成り、各レン
ズ群間の空気間隔を変化させることによって全系の焦点
距離を変化させるズームレンズにおいて、 前記第３レンズ群を２枚のレンズで構成するとともに、 前記第３レンズ群中に両面非球面レンズを有し、前記第
３レンズ群中の非球面は以下の条件式を満足することを
特徴とするズームレンズ； 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0.8ymax＜ｙ＜
1.0ymaxの任意の光軸垂直方向の高さｙに対して、 ただし、 φ3:第３レンズ群の屈折力、 N:非球面の物体側媒質の屈折率、 Ｎ′：非球面の像側媒質の屈折率、 Ｘ（ｙ）：非球面の面形状、 X0（ｙ）：非球面の参照球面形状、 である。 - 【請求項４】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、負の屈折
力を有する第３レンズ群の３つの成分から成り、各レン
ズ群間の空気間隔を変化させることによって全系の焦点
距離を変化させるズームレンズにおいて、 前記第２レンズ群の像側に絞りを有するとともに、 前記第３レンズ群中に両面非球面レンズを有し、前記第
３レンズ群中の非球面は以下の条件式を満足することを
特徴とするズームレンズ； 非球面の最大有効径をymaxとするとき、0.8ymax＜ｙ＜
1.0ymaxの任意の光軸垂直方向の高さｙに対して、 ただし、 φ3:第３レンズ群の屈折力、 N:非球面の物体側媒質の屈折率、 Ｎ′：非球面の像側媒質の屈折率、 Ｘ（ｙ）：非球面の面形状、 X0（ｙ）：非球面の参照球面形状、 である。
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|---|---|
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Family Applications (1)
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