JPH01229217A - 超コンパクトな広角域を含む高変倍率ズームレンズ系 - Google Patents

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】 本発明は、バックフォーカスに制約条件のあるカメラ、
例えば１眼レフレツクスカメラ用のズームレンズ系に関
する。さらに詳しくは、本発明はズーム領域が広角から
中望遠　望遠までを含み、ズーム比が３倍程度のズーム
レンズ系に関する。

近年、この種のズームレンズ系としては、特開昭５７−
１６９７１６号公報及び特開昭５７−１６６９７１６号
公報等に提案されているように、基本的には正屈折力の
第１群、負屈折力の第２群、前群と後群とからなる正屈
折力の第３群を有し、最短焦点距離状態（以下Ｓ端とい
う〉から最長焦点距離状態（以下り端という）へのズー
ミングに際して第１群及び第３群の前群及び後群がそれ
ぞれ像面側から物体側へ移動するものがそのコンパクト
性と収差補正上の有利性のために多用されてきた。

しかしながら、いずれもそのコンパクト化は未だ不十分
にしか達成されていす、ズーム比が２倍程度のズームレ
ンズ系に比べて３倍程度のズーム比を得るためにはレン
ス系が大きくならざるを得なかっな。

一方、最近、特開昭６０−１７８４２１号公報にみちれ
るように、この種のズームレンズ系にも非球面を適用し
てコンパクト化を計る試みがなされているが、十分満足
な結果が得られていない。

そこで、本発明は、バックフォーカスの制約条件のある
カメラ（例えば１眼レフレツクスカメラ）に適し、ズー
ム領域が広角から中望遠もしくは望遠までを含み、ズー
ム比が３倍程度で、従来のズーム比が２倍のズームレン
ズに匹敵するほど大幅にコンパクト化された高性能ズー
ムレンズ系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、
第１．３．５．７．９図図示のように、最短焦点距離が
画面対角長よりも短くかつ最長焦点距離が画面対角長の
２倍よりも長い広角域を含む高変倍率ズームレンズにお
いて、物体側より順に、正屈折力の第１群（Ｉ）、負屈
折力の第２群（ＩＩ）、及び正屈折力の第３群（［［）
を有し、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズ
ーミングに際して、第１群（１）と第２群（ＩＩ）との
間の空気間隔及び第２群（Ｈ）と第３群（Ｉ［Ｉ）との
間の空気間隔を変化させるように少なくとも第１群（１
）と第３群（ｍ）を各々像面側から物体側へ移動させる
とともに、以下の条件を満足することを特徴とする。

但し、ここで、ＬＤは画面対角長、Ｌｆｓは第３群（Ｉ
Ｉ［）の最も物体側のレンズの物体側面頂点からフィル
ム面までの距離、Ｌｂｓは第３群（Ｉ［［）の最も像側
のレンズの像側面頂点からフィルム面までの距離、ｆｓ
は最短焦点距離、ｆｌは最長焦点距離、Δｄ２は最短焦
点距離状態における第２群（ＩＩ）と第３群（ＩＩＩ）
との間の空気間隔から最長焦点距離状態における第２群
（ｎ）と第３群（ＩＩＩ）との間の空気間隔をひいた値
である。

条件（１）は、１眼レフレツクスカメラ用のズームレン
ズとして必要なバックフォーカスを確保しつつ全系のコ
ンパクト性を保つためのもので、その上限を超えるとズ
ーム比が３倍を超えるようなズームレンズを設計すると
本発明の目的とするコンパクト性が損なわれる。逆に、
条件（１）の下限を超えると、バックフォーカスを十分
とり、かつ広角を含む３倍以上のズーム比を有するズー
ムレンズにおけるズーミングによる収差補正の自由度を
確保することが困難となる。

条件（２）は、条件（］）のもとて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もので、その上限を
超えると、条件（１）の上限を越えた場合と同様にコン
パクト性が損なわれて本発明の目的を達成できない。逆
に、条件（２）の下限を超えると、第３群（Ｉ）が薄肉
系となりズーミング中の収差変動、特に像面湾曲とコマ
収差及び歪曲とのバランスがとれなくなる。

条件（３）は、高変倍率ズームレンズにおいて、十分に
短い最短焦点距離を達成するとともにコンパクト性を維
持するためのものである。条件（３）の下限を越えると
、Ｓ端からし端へのズーミングに際して第２群（ＩＩ）
と第３群（ＩＩＩ）とが同一方向に移動しない場合には
目的とするズーム比を確保するのが困難となり、逆に第
２群（ＩＩ）と第３群（ＩＩＩ）とが同一方向に移動す
る場合には第３群（ＩＩ［）の移動量が大きくなりすぎ
て、特にＬ端における開放ＦＮＯを極端に大きくしない
とＬ端における球面収差の補正が困難となる。また、条
件（３）の上限を越えると、Ｓ端における全長が長くな
るが、もしくは画面対角長よりも短い最短焦点距離を達
成しつつ画面最周辺の照度を確保するために前玉径が大
きくなるかして、目的とするコンパクト性が達成できな
くなる。

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。

（５）　　　０．１　＜−シー＜０．４ｓ 但し、ここで、Ｌｓは最短焦点距離状態における最も物
体側のレンズの物体側面頂点がらフィルム面までの距離
、ｍｌは最短焦点距離状態から最長焦点距離状態までの
第１群（Ｉ）の移動量、ｍ、は最短焦点距離状態から最
長焦点距離状態までの第３群（Ｉ［［）の最も像側の移
動群の移動量である。

条件（４）（５）は、共に上記のズーム形式の元でコン
パクト性を保つためのズーム移動量をコントロールする
ものである。ズーム比が３倍を超えるようなズームレン
ズにおいて、条件（４）もしくは（５）の上限を超える
と、第１群（Ｉ）の移動量が大きくなりすぎて、Ｓ端で
の全長は小さくなるが鏡胴構成も含めてのコンパクト性
が満足できなくなり、加えてＳ端とＬ端での歪曲のバラ
ンスがとれなくなる。また、条件（４）もしくは（５）
の下限を超えると、各群の屈折力を否めて強くしないと
、Ｓ端での全長が小さくならない。ここで、各群の屈折
力を強くすると、ズーミング中の収差変動、特に球面収
差とコマ収差とのバランスがとれなくなる。

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、ｆ３ｓは最短焦点距離状態における第３
群（ＩＩＩ）の焦点距離、ｄ２ｓ３はａ短焦点距離状態
における第２・第３群（ｎ）（Ｉ［Ｉ）の間の空気間隔
、である。

条件（６）（７）は、前記のズーム形式と条件（１）〜
（３）の構成のもとに特にＳ端での全長を規定するもの
であり、詳しくは、条件（６）はそのための第３群（Ｉ
ＩＩ）の屈折力を規定する条件で、条件（７）は、第２
群（ｎ）と第３群（ＩＩＩ）との間の空気間隔を規定す
る条件である。条件（６）もしくは（７）の上限を超え
ると、Ｓ端での全長が長くなりすぎて本発明の目的とす
るコンパクト性を保てなくなり、かつ、前玉径を過度に
大きくしないと、画面周辺での照度が確保できにくくな
る。一方、条件（６）もしくは（７）の下限を超えると
、第３群（Ｉ［Ｉ）の屈折力が強くなりすぎ、第３群帽
）で補正すべき収差、特に球面収差及び像面湾曲が十分
補正しきれなくなる。

本発明において、更に高性能化を計るには、第３群（Ｉ
［［）を前群（Ｉ−１）と後群（ＩＩＩ　−２）とに分
け、Ｓ端からし端へのズーミングに際して、前群（■−
１）と後群（１−２）とにそれぞれ異なる動きをさせる
とともに以下の条件を満足することが好ましい。上記の
前後群の異なる動きによって、ズーミング中の収差変動
特に像面湾曲のコントロールが可能となり高性能化が計
れる。

（８）　　０．２５　＜　−＜　０．５０ｓ 但し、ここで、△ｄ３は最短焦点距離状態における第３
群の全長から最長焦点距離状態における第３群の全長を
ひいた量である。

条件（８）（９）は、このように第３群（ＩＩＩ）を前
群（ＩＩＩ−１，）と後群（ＩＩＩ−２）とで構成した
場合に、全系のコンパクト性と高性能化を保つためのも
のである。条件（８）の上限を超えると、第３群（ＩＩ
［）の大きな移動量の確保するための鏡胴構成を必要と
し、全系のコンパクト性が確保できない。逆に、条件（
８）の下限を超えると、ズーミング中での歪曲のバラン
ス特にＬ端での糸巻き形の歪曲の補正ができにくくなる
と共に、目的とするズーム比を得るための第３群（１）
の変倍比を確保できにくくなる。一方、条件（９）の上
限を超えると、Ｓ端で第３群（ＩＩＩ）の前・後群間の
空気間隔を大きくとる必要から、Ｓ端での全長短縮が困
難となる。また、条件（９）の下限を超えると、目的と
するズーム比を確保するためには、第３群の前・後群（
Ｉ［［−１）（ＩＩＩ−２）の異なる動きによる像面湾
曲のコントロールが不十分となる。

更に、本発明においては、より良好な収差補正のために
は、第３群に以下の条件を満足する非球面を用いること
が望ましい。

但し、ここで、ＣＯは非球面の基準となる球面の曲率、
Ｎは非球面の物体側の媒質の屈折率、Ｎ゛は非球面の像
側の媒質の屈折率、Ｘは下記の式で表わされる光軸から
の高さＹにおける非球面の基準球面からの光軸方向の変
位量である。

Ｘ−Ｘ　ｏ　＋　Ａ　４　Ｙ　’　＋　Ａ　６Ｙ　’　
＋　Ａ　ａ　Ｙ　’十Ａ＋ｏＹ”十−−（ａ） ここで、Ｘｏは下記の式で表わされる非球面の基準とな
る球面の形状である。

Ｉ／／２ Ｘｏ＝ＣｏＹ２／１１＋（１−Ｃｏ２Ｙ２））・・・（
ｂ） なお、Ａｉ（ｉ＝　１．２．３　、・・・）は非球面係
数である。

本発明では物体側から順に正・負・正の基本的に３群か
ら成るズーム形式をとった高変倍率ズームレンズにおい
て、あえて、第３群（Ｉ［ｌ）の屈折力を強くしてコン
パクト化をはかったので、どうしてもズーム全域の球面
収差と軸外のサジタル横収差における高次収差とのバラ
ンスがとりにくくなる。そこで、本発明では、第３群（
Ｉ［［）のいずれかの面に条件（１０）で示されるよう
な形状の非球面を導入することによって、コンパクトで
ありながらなおかつ高性能化を達成することができる。

条件（１０）は、非球面の形状を規定するものであり、
この非球面が適用される面が正のパワーを有する面であ
ればレンズ光軸から離れるにつれて正の屈折力がゆるく
なる面形状であること、あるいは原画が負のパワーを有
する面であればレンズ光軸から離れるにつれて負の屈折
力が強くなる面形状であることを示している。従って、
第３群全体として強い正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（１０）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、特にズーム全域での球面収
差と軸外のサジタル横収差における高次フレアをバラン
スよく補正することが可能となる。条件（１０）を満足
しないと、コンパクト化を保った上で球面収差が補正し
きれなくなるか又は軸外のサジタル横収差の高次フレア
が大きくなりすぎて十分な性能が得られないことになる
。

ここで、軸外のサジタル横収差の高次フレアの補正に重
点を置く場合は、非球面を第３群中のできるだけ像側の
位置に置くことが望ましく、従って第３群の後群（ＩＩ
Ｉ−２）中に設ける方がよい。しかし第３群の前群（Ｉ
−１＞中の比較的像側のレンズに設けても後群（Ｉ−２
）中に設けるのとほぼ同じ効果が得られる。

更に、本発明において、第１群（Ｉ）によってフォーカ
シングを行って高性能を維持するためは、第１群（１）
は少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚のレンズ
からなることが望ましい。また、全ズーム域での球面収
差の変動を小さくするためには、第２群（Ｉ［）は、物
体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レン
ズの配置とするのが好ましい。更に、第３群（Ｉ［［）
をコンパクトにするためには、第３群（ＩＩＩ）を、少
なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズか
らなる前群（■−１）と、物体側より順に正レンズ、負
レンズと配置された後群（Ｉ［ｒ−２）とから構成する
ことが望ましい。

後述する本発明の実施側においては第２群（ｎ）がズー
ミング中固定されているが、鏡胴構成上問題がなければ
第２群（ｎ）をズーミング中に移動させた方が収差補正
上の自由度が増え有利である。

また、本発明の実施例の一部にあるように、ズーミング
中移動する複数のレンズ群を一体で動かすことも可能で
あり、そのように構成すれば鏡胴構成上有利となる。

なお、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、その物体側に比較的弱い屈折力のズーミン
グ中固定の成分を加えても本質的には本発明の範囲をは
ずれることはない。更に、本発明の実施例は第１群（１
）でフォーカシングを行うように構成されているが、第
３群（ＩＩＩ）又はその一部でフォーカシングを行うこ
とも可能である。

以下、本発明の実施例を示す。実施例において、ｒ＋、
　ｒ２＋　ｒ３・・・は物体側から数えた面の曲率半径
、ｄ、、　ｄ２．　ｄ、・・・・は物体側から数えた軸
上間隔を示す。ｄｓ、　ｄｌａ、　ｄ１８（ｄｌ−）は
ズーミング中可変の空間間隔である。Ｎ１．　Ｎ２．　
Ｎ３．・・・・は物体側から数えたレンズの屈折率、シ
１．シ２．シ３・・・・は同じく物体側から数えたレン
ズのアツベ数、Ａ４゜Ａ　６．　Ａ　ｍ・・・・は各々
非球面係数、ｆは焦点距離、Σｄはレンズ系の最も物体
側面の頂点からの最も像側面の頂点までの長さを示す。

なお、実施例中、＊印を付した面は、非球面で構成され
た面であることを示す。

（以下余白） 実施例１ ｆ＝３６．（１−６０，（１〜１０２．０．　　ＦＮｏ
＝３．６〜４．２〜４．６５゜２ω＝６１．９°〜３９
６６〜２３．９゜曲率半径　　軸上面間隔　　屈折率（
Ｎｄ）　　アツベ数（νｄ）Σｄ　＝　６６　、０７〜
６６．０７〜６６．０７Ｓ端における全長　１．０２．
８ｍ伯 非球面係数 ｒ２１：　Ａ４　＝　　０．６６０２０Ｘ１０−’Ａ６
＝−０．５２２００Ｘ１０−’ Ａｓ　＝−０，６４３８４ｘｌＯ″□８Ａ、。−０，１
１６１２Ｘ１０−’ Ａ、２＝−０．８４７９７ｘｌＯす２ １９一 実施例２ ｆ＝３６．０〜６０．０〜１０２．５．　ＦＮｏ＝３．
６〜４．１〜４．６５２ω＝６１．９°〜３９，６°〜
２３．８６曲率半径　軸上面間隔　　　屈折率（Ｎｄ）
　　アツベ数（νｄ）Σｄ＝７４．１６０〜７７．１０
９〜７６．３６７Ｓ端における全長　１１０．２ｍｍ 非球面係数 ｒ１９　：　Ａ４　＝−０，１４２２８ｘｌＯ−’Ａ６
＝−０．１３４２３ｘｌＯ−’ Ａｓ　＝−０，１４５６０ｘｌＯ−” Ａ１０＝−０，２５４７８Ｘ１０−” Ａｌ２＝　　０．１４５７３Ｘ１０−”実施例３ ｆ＝３６．０〜６０．０〜１０２．０．　ＦＮｏ・４．
４〜５．１４〜５．８５２ω二６１９°〜３９．６’〜
２３８６曲率半径　軸上面間隔　　　屈折率（Ｎｄ）　
　アツベ数（νｄ）Σｄ＝６１．５９１〜６１．５９１
〜６］　、５９１Ｓ端における全長９７７關 非球面係数 ｒ２１　：　Ａ＋　＝　　０．９２６２９Ｘ１０−４Ａ
６＝−０，１３８２６Ｘ１０−’ Ａａ　＝−０，８８６２５ｘｘｏ−ａ Ａｌｏ−０，１０８７４Ｘ１０−９ ＡＩ２＝　　（１８８０８４Ｘ１０−１２−２３＝ 実施例４ ｆ＝３６．０〜６０．０〜１０２．０．　ＦＮｏ＝４．
６〜５．２〜５．８５２ω＝６１．９６〜３９．６″〜
２３．８゜曲率半径　軸上面間隔　　　屈折率（Ｎｄ）
　　アツベ数（νｄ）Σｄ＝６１．４３３〜６３．８２
０〜６３．７０５８端における全長９８．０ｍｍ 非球面係数 ｒ２２　：　Ａ４　＝　　０．５７８８０ｘｌＯ−’Ａ
６＝−０．３７３６１Ｘ１０−’ Ａ１１＝　　０．１０７８６ｘｌＯ−８Ａ＋ｏ””　　
０．９０２０９Ｘ１０−１０Ａ１□＝−０，１６２７６
ｘｌＯ−目 実施例５ ｒ＝３６．０−６０．（１〜１０２．０．　ＦＮｏ＝４
．６〜５．２〜５．８５２ω＝６１．９’〜３９．６°
〜２３．８゜曲率半径　軸上面間隔　　　屈折率（Ｎｄ
）　　アツベ数（νｄ）Σｄ＝６２．５４０〜７１　、
１０１〜７８．３５４８端における全長９８．６ｍｍ 非球面係数 ｒ２２：　Ａｔ　＝　　０．６０７６３Ｘ１０−’Ａ６
＝−０．１５９１５ｘ　１０−６ Ａｓ　＝　０．１７７４ｘｌＯ−” Ａ＋ｏ＝　　０．７４９１Ｑｘ１０−”Ａ、＝−０，１
２４２６Ｘ１０−目

【図面の簡単な説明】

第１．３，５，７．９図はそれぞれ本発明の実施例１，
２，３，４．５の最短焦点距離におけるレンズ構成図で
あり、下方に示す実線は、最長焦点距離側へのレンズ群
移動形式を示す。また破線の直線はそのレンズ群がズー
ミング中移動しないことを示す。また、第２．４，６，
８．１０図は、それぞれ順に上記実施例の収差図である
。収差図において、＜Ｌ＞、＜Ｍ＞、＜Ｓ＞はそれぞれ
、最長焦点距離、中間焦点距離、最短焦点距離の状態で
あることを示す。 ■・・・第１群、 ■・・・第２群、 ■・・・第３群、　　■−１・・・第３群の前群、１［
［−２・・・第３群の後群。 以上 出願人　ミノルタカメラ株式会社 Σ　ク ム　Ｏ １コ　　　　い Ｉ）　　リ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、最短焦点距離が画面対角長よりも短くかつ最長焦点
   距離が画面対角長の２倍よりも長い広角域を含む高変倍
   率ズームレンズにおいて、 物体側より順に、正屈折力の第１群、負屈折力の第２群
   、及び正屈折力の第３群を有し、最短焦点距離状態から
   最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１群と第
   ２群との間の空気間隔及び第２群と第３群との間の空気
   間隔を変化させるように少なくとも第１群と第３群を各
   々像面側から物体側へ移動させるとともに、 以下の条件を満足することを特徴とする超コンパクトな
   ズームレンズ系： ０．２０＜（Ｌｆｓ／ＬＤ）・（ｆｓ／ｆｌ）＜０．５
   ７０．３０＜（Ｌｆｓ−Ｌｂｓ／ＬＤ）＜０．９００．
   ２０＜（Δｄ＿２／ｆｓ）＜０．６０ 但し、ここで、 ＬＤ：画面対角長、 Ｌｆｓ：第３群の最も物体側のレンズの物体側面頂点か
   らフィルム面までの距離、 Ｌｂｓ：第３群の最も像側のレンズの像側面頂点からフ
   ィルム面までの距離、 ｆｓ：最短焦点距離、 ｆｌ：最長焦点距離、 Δｄ＿２：最短焦点距離状態における第２群と第３群と
   の間の空気間隔から最長焦点距 離状態における第２群と第３群との間 の空気間隔をひいた値、 である。 ２、更に以下の条件を満足することを特徴とする請求項
   １記載のズームレンズ系： ０．３＜（（ｍ＿１−ｍ＿３）・ｆｓ／ｆｌ）＜１００
   ．１＜（ｍ＿１／Ｌｓ）＜０．４但し、ここで、 Ｌｓ：最短焦点距離状態における最も物体側のレンズの
   物体側面頂点からフィルム 面までの距離、 ｍ＿１：最短焦点距離状態から最長焦点距離状態までの
   第１群の移動量、 ｍ＿３：最短焦点距離状態から最長焦点距離状態までの
   第３群の最も像側の移動群の 移動量、 である。 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１記載のズームレンズ系： ０．４５＜（ｆ＿３ｓ／ｆｓ）＜０．７８ ０．３０＜（ｄ＿２＿３ｓ／ｆｓ）＜０．４８但し、こ
   こで、 ｆ＿３ｓ：最短焦点距離状態における第３群の焦点距離
   、 ｄ＿２＿３ｓ：最短焦点距離状態における第２・第３群
   の間の空気間隔、 である。 ４、前記第３群は、最短焦点距離状態から最長焦点距離
   状態へのズーミングに際して、その間の空気間隔を変え
   ながら像面側から物体側へ移動する前群及び後群からな
   り、かつ以下の条件を満足することを特徴とする請求項
   １記載のズームレンズ系： ０．２５＜（ｍ＿３／ｆｓ）＜０．５０ ０．５＜（△ｄ＿３・ｆｓ／ｆｌ）＜２．０但し、ここ
   で、 △ｄ＿３：最短焦点距離状態における第３群の全長から
   最長焦点距離状態における第３ 群の全長をひいた量、 である。