JPH04161914A - 小型のズームレンズ - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、小型のズームレンズ、特にバックフォーカ
スの制限が少ないレンズシャッター式カメラなどに適し
、準広角から準望遠までの２倍程度の変倍比を有するズ
ームレンズに関する。

（従来技術） 近年レンズシャッター式のコンパクトカメラにおいても
ズームレンズを搭載したものが主流となっている。この
種のズームレンズにおいては、−眼レフカメラ用のズー
ムレンズと異なり、バックフォーカスを長くとる必要が
なく、またコンパクトであることが強く望まれるために
、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ
群とからなる望遠型の屈折力配置をした２群ズームレン
ズが実用化されている。

このタイプの２群ズームレンズを用い、さらにコンパク
ト化をはかった例として、例えば特開昭６４−５２１１
１号の実施例１２のズームレンズが挙げられる。

このズームレンズは、３５ｎｎ版フィルムにおいて焦点
距離範囲がおよそ３５〜７０＋ｏ＋ｎの２倍ズームであ
って、第１レンズ群、第２レンズ群の屈折力をそれぞれ
強くすることにより、コンパクト化をはかっている。と
くに第２レンズ群の屈折力が強いため、第２レンズ群の
移動量が短縮されている点は、鏡胴の構造上コンパクト
化に有利である。

このズームレンズでは、各群の屈折力が強いことによる
収差劣化を第１レンズ群、第２レンズ群それぞれに非球
面を用いることにより補っている。

しかし、このズームレンズでは２枚の非球面レンズがい
ずれもガラス材料であるため、製造コストが高いもので
あった。

（解決しようとする問題点） この発明は準広角から準望遠までの２倍程度の変倍比を
有し、良好な結像性能を持ちながら、安価で、レンズ全
長の短いズームレンズを得ようとするものである。とく
に望遠端において１．０以丁の望遠比を得ようとするも
のである。

（問題点を解決するための手段） この発明のズームレンズは、物体側より順に正の屈折力
を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ
群とにより構成され、第１レンズ群と第２レンズ群との
間隔を変えることにより変倍する２群ズームレンズにお
いて、第１レンズ群、第２レンズ群とも少なくとも１つ
の非球面レンズを有し、少なくともそのうちの一方は屈
折力の弱いプラスチックレンズであることを特徴とする
。

第１レンズ群中に、非球面プラスチックレンズを設ける
場合、該非球面プラスチックレンズは次の条件を満たす
。

ｌ　ｆｐ、１１　／　ｆｙ　　＞１　、７　　　　　・
・・（１）但し　ｆＰＬエ　：第１レンズ群中のプラス
チックレンズの焦点距離 ｆＴ　　：望遠端における全系の焦点距離この第１レン
ズ群は具体的には、物体側より順に物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズ１−２、屈折力の弱いレンズ１−
３、正屈折力のレンズ１−４によって構成され、上記レ
ンズ１−３を非球面プラスチックレンズとすることが望
ましい。

第２レンズ群中に非球面プラスチックレンズを設ける場
合は、該非球面プラスチックレンズは弱い屈折力を有し
、以下の条件を満たすことが望ましい。

１ｆｐＬ□ｌ／ｆｙ＞０．９　　　　　　　　　・　（
２）ただし、ｆｐｔ２”第２レンズ群中のプラスチック
レンズの焦点距離 また、具体的には、第２レンズ群は物体側から順に、像
側に屈折力の強い面を有する正屈折力のレンズ２−１、
像側に凸面を有するメニスカス形状のレンズ２−２、像
側に凸面を有するメニスカス形状の２−３レンズによっ
て構成され、２−２レンズ、２−３レンズの何れか一方
を非球面を有する屈折力の弱いプラスチックレンズとす
る。

さらに、第１レンズ群中の少なくとも１つの非球面は、
近軸曲率半径が同じである球面よりも、光軸から離れた
位置においてレンズが厚肉化する非球面変位を有し、第
２レンズ群の少なくとも１つの非球面は近軸曲率半径が
同じである球面よりも、光軸から離れた位置においてレ
ンズが薄肉化する非球面変位を有し、以下の条件を満た
すことか望まれる。

２ＸＩＯ−ｓ＜ｌ△ｘ□ｌ　／ｆｗ＜２ＸＩＯ−’　　
　（３）４Ｘ１０−’＜ｌ△ｘ２１　／　ｆ　ｗ＜９Ｘ
ＩＯ−’　　　（４）１、．２　＜　ｆ、／ｆＴ＜１．
６　　　　　（５）０．８　　＜　　ｌ　ｆ２１／ｆ１
＜　１．１　　　　　　（６）ただし △Ｘよ　：第１レンズ群中の上記の非球面の、有効半径
の半分の距離だけ光軸から離れた位置における、近軸曲
率半径が同し である球面からの変位量 △Ｘ２　：第２レンズ群中の上記の非球面の、有効半径
の半分の距離だけ光軸から離れ た位置における、近軸曲率半径が同じ である球面からの変位量 ｆ２　　：広角端における全系の焦点距離ｆ１　　：上
記第１レンズ群の焦点距離ｆ２　　：上記第２レンズ群
の焦点距離さらにこの発明のズームレンズは次の条件を
満たすことが望ましい。

４５　＜　９２−１＜　６５　　　　　　　　　（７）
４８＜ｖ、−ｓ　＜６２　　　　　　　　　（８）ただ
し シュー０：２−ｉレンズのアツベ数 Ｖｚ−Ｎ　　：第２レンズ群中、屈折力が最も負で大き
いレンズのアツベ数 （作用） 正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群
とからなる２群ズームレンズをコンパクトに設計するに
は、第１レンズ群、第２レンズ群それぞれの屈折力を強
くするとともに、それぞれの群のレンズ長を短くするこ
とも重要である。また第２レンズ群のズーム移動量を小
さくするために、第２レンズ群のパワーを特に小さくす
ることが必要である。

この発明のズームレンズでは、第１レンズ群、第２Ｌ／
ンズ群それぞれに非球面を用いることにより、屈折力か
強いために生しる収差劣化を補正し、少なくとも１つの
非球面レンズをプラスチック材料とすることにより、製
造コストを安価にしたものである。また一般に、プラス
チックはガラスにくらへ温度変化に対する屈折率の変化
及び線膨張係数が大きいため、プラスチックレンズは温
度変化の影響を受けやすいが、この発明ではプラスチッ
クレンズの屈折力を弱く設定することにより、温度変化
に対する焦点位置の移動を小さくしている。

以下に、後述の実施例によって条件式の意味を説明する
。

実施例１は第１レンズ群中に非球面プラスチックレンズ
を用いた実施例であるが、第１図のレンズ断面図にみる
ように、第１レンズ群は、物体側より順に物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズ１−１、物体側に凹面を向
けた負メニスカスレンズ１−２、屈折力の弱いレンズ１
−３、正屈折力のレンズ１−４によって構成され、レン
ズ１−：３は非球面を有するプラスチックレンズである
。

条件式（１）は第１レンズ群を上記の構成とした場合に
、温度変化Ｌｍ対する焦点位置の変化が実用上問題とな
らないようにレンズ１−３の焦点距離を規定する条件で
ある。レンズ１−３を薄肉レンズと仮定し、レンズ士−
：３の屈折率、温度変化△１”に対する屈折率変化、近
軸光線高をそれぞれｒｌ、△ｎ、ｈとし、温度ν値をｖ
７＝（ｎ　　］、）／△ｒ）とすると、△Ｔの温度変化
に対しレンズ１−３によって生しる焦点移動△Ｓは次式
で表される。

”’　＝　　”ｆｐｔいＧ 上式において、アクリルポリカーボネイトなどのプラス
チックでは△Ｔ＝３０°の温度変化に対し、シＴＬニー
１００である。また第１レンズ群ではｈはほぼ全系の焦
点距離に等しい。従って影響の大きい望遠端について考
える場合、望遠端の焦点距離を３５閣版フィルムの準望
遠としてｆＴ＝７０とするとｈ＝７０である。３０°の
温度変化に対し、１△Ｓｔ＜０．４迄許容するならこれ
らを」二人に代入しでｌ　ｆｐｃｌｌ　　＞］、　２０
を得る。

従ってｌｆｒ＋ｌ／ｆ工〉１．７を設定した。

次に実施例２は、第２レンズ群中に非球面プラスチック
しンズを配置した例であり、このように第２レンズ群を
物体側より順に像側に屈折力の強い面を何する正屈折力
のレンズ２−１、像側に凸面を有するメニスカス形状の
レンズ２−２、像側に凸面を有するメニスカス形状のレ
ンズ２−３によって構成し、レンズ２−２．２−３の一
方を非球面を有する屈折力の弱いプラスチックレンズと
することにより、第３図のレンズ断面図に見るごとくコ
ンパクトな形状を維持しながら、強い屈折力を持たせた
場合にも、非点収差が過大となりにくい構成としている
。条件式（２）は第２レンズ群を上記の構成とした場合
に温度変化に対する焦点位置の変化が実用上問題となら
ないように第２レンズ群中のプラスチックレンズの焦点
距離を規定する条件である。

条件０）の場合と同様の式 においで、レンズ２−２．２−３ではｈは全系の焦点距
離の７制酸後となるため、ｈ＝０．７１゛、＝４９と仮
定し、その他は前述と同し条件とするとｌｆ、Ｌ２１＞
６０を得る。従ってｌ　ｆ　ＰＬ２１／　ｆＴ〉０．９
を設定した。

条件式（３）と条件式（４）とはそれぞれ第１レンズ群
中、第２レンズ群中の非球面変位を規定し、コマ収差、
歪曲収差を良好に補正するための条件である。このタイ
プのズームレンズではシャッター絞りを第１レンズ群の
最終面のすぐ後ろに設けるか、第１レンズ群中の後部に
設けるのが収差補正上適正である。しかしコンパクト化
のために第１レンズ群、第２レンズ群の屈折力を強くす
ると、絞りの前側には正の屈折力、後側には貞の屈折力
がそれぞれ強く配分されるため、外向性のコマ収差と正
の歪曲収差とが大となる問題が生じる。この発明では、
第１レンズ群中に周辺で厚肉化する非球面変位を設ける
ことにより、とくに第］レンズ群中の上方光束で生じや
すい外向性のコマを補正するとともに、第２レンズ群中
には周辺て薄肉化する非球面変位を設けることにより、
広角側で顕著な正の歪曲収差を補正している。

なおこのとき、球面収差、非点収差に関しては。

上記の一つの非球面変位の作用がキャンセルする方向の
ため、これらの収差に過大な影響を与えることなく前述
の収差補正効果を得ることができる。

条件式（３）条件式（４）の下限をはずれて、それぞれ
非球面変位量が小さいと十分な収差補正効果を得ること
がむずかしい。逆にそれぞれ上限を超えると、非球面変
位量が大きいために、レンズの偏芯感度が大きくなり、
製造上の困難を生じてくる。

なお、上述の非球面とは別に第１レンズ群中、あるいは
第２レンズ群中に、上述の変位とは逆の変位の非球面を
付加し、さらに微妙な収差補正を行なうこともこの発明
の趣旨に反するものではない。

条件式（５）は第１レンズ群に適正な屈折力を与える条
件であり、この下限をはずれて第１レンズ群の屈折力が
弱くなると、広角端でのパックフオーカスが短くなりす
ぎ、そのため第２レンズ群径か大きくなり、カメラのコ
ンパクト化にとって望ましくない。逆に上限を越えて屈
折力が強くなると第２レンズ群の倍率が必然的に大きく
なるため、第１レンズ群で発生する収差が過大に拡大さ
れ収差補正が困難になる。

条件式（６）は、主として第２レンズ群に適正な屈折力
を与える条件である。第２Ｌ、ンズ群のズーム移動量は
、１ｆ２１・（ｆＴ−ｆｗ）／ｆＴで表わされるため、
第２レンズ群に強い屈折力を与えることにより第２レン
ズ群のズーム移動量を小さくすることができ、このこと
は鏡胴の構造上、カメラのコンパクト化に有利である。

しかしこの条件式の下限をはずれて第２レンズ群の屈折
力が強くなると、広角端での歪曲収差が大きくなる等の
収差補正上の困難を生じる。上限を越えて第２レンズ群
の屈折力が弱くなると上述のようにコンパクトなカメラ
が得にくくなる。

条件式（７）と条件式（８）とは色収差の補正に関する
。一般にこのタイプのズームレンズでは倍率色収差が、
広角側では短波長の像が小となる方向に、望遠側では逆
の方向に発生する傾向にあるため、この発明では、第２
レンズ群にアノへ数の比較的大きいレンズを用いること
により、この傾向を小さくしている。これらの条件式の
下限を外れると倍率色収差のズーミングによる変化か大
きくなる。条件式（７）の上限を外れると軸上色収差が
望遠側で大きくオーバーとなる。また条件式（８）の上
限をはずれると色収差補正には良いが付随的にこれらの
負レンズの屈折率が低くなり、像面がオーバー傾向にな
ってしまう。

（実施例） 以下に上記の各条件をみたすこの発明の実施例を示す。

表中の各記号は、Ｒは各屈折面の曲率半径、Ｄは屈折面
間隔Ｎｄはレンズ材料の屈折率、ヤ、は同じくアツベ数
、ｆはレンズ全系の焦点距離、ωは半画角、ＦはＦナン
バー、ＦＢはバックフォーカスを示す。また本印は、プ
ラスチックレンズである。

非球面の形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ
軸をとり、光の進行方向を正とし、Ｋ、Ａ４、Ａ、、Ａ
、　　を非球面係数として、次式で表わしている。

第１実施例 ｆ＝３６．２〜６８．６　　　Ｆ＝３．７〜７．０ω＝
３０．２″′〜１７．４″′ Ｎａ　　　　　ＲＤ　　　　Ｎ。

１、　　　１４．５３１　１．６０　１．５３１７２　
４８．９２　　　２２．７０７　２．８０ ３　　　−１５．６９２　０．７０　１．８４６６６　
２３．８４　　　−３５．９９１　２．４２ ５　　　車　　　　−２４，４３１１，６０１，４９２
００５７，０６−２３，０２３０，２０ ７４７，７５０２，６０１，５１７４２５２，４８−１
，３，７１，７可変 ９　　　−５３．０７３　３．４０　１．５３１７２　
４８．９１０　　　−１９．０６５　３．３２ １］、　　　　−１，６，５０８１，００１，７７２５
０４９，６＋２　　　　−１７７．１９１　　４．００
ｉ３　　　　　−１７．０００　　１．２０　　１．７
２９１６　　５４．７１４　　　　　−２８．４０６ 非球面係数 第６ｉｉｉ　　　　　　　　　第１０面に＝−９，０１
３９に＝−３，２４６４Ａ、、＝　８．８４０２ｘｌＯ
−’　　　Ａ４＝−６，７７４１ｘｌＯ−５Ａ　Ｓ　＝
　　　１．１５２１Ｘ］０−６　　　　　　ノ＼６　＝
−４，５５８４Ｘ　　１０−’Ａ、＝−２．４９７４Ｘ
１０−９Ａ、＝−２，８８３８Ｘ１０−”可変間隔　　
　ｆ　　　　Ｄ　、　　　　Ｆ　Ｂ３６．２　　１２．
５２　　６．０ ４９．６　　７．４１　　１．８．７ ６８．６　　３．６０　　３６．６ １　ｆ　ＰＬ□ｌ／ｆＴ＝８．６ ３０°温度上昇時のプラスチックレンズによる焦点移動 広角端：　０．０３　　　　望遠端：　０．０９１△ｘ
　１１　／　ｆ　ｗ＝　１．３　Ｘ　１０−’　　△Ｘ
１〉。

ｌ△Ｘ２１　／　ｆｗ＝１．ｌＸ１．ｏ−’　　△Ｘ２
〈Ｏｆユ／ｆ工＝］、、３５　　　１ｆｉ／ｆＴ＝　０
．９４望遠端における望遠比：０．９５ 二の実施例のレンズ断面図を第１図に収差図を第２図（
Ａ）〜（Ｃ）に示す。

第２実施例 ｆ＝３６．１〜６８．．３　　　　Ｆ　＝３．７〜７．
０ω＝３０．５’〜１７．４’ ＼ＯＲＤ　　　　Ｎｄ １　　　１５．４９２　１．８０　　＋、５１６３３　
６４．、］２　　　２７．６８２　２．３０ ３　　　−１６．７８６　０．７０．　１．８４６６６
　２３．８４　　　−３６．１．１１　２．６０ ５　　　−６６．８１７　２．４０　１．５８９１３　
６１．２６　　　−３７．３０６　０．２０ ７　　　１．７６．９４７　１．９０　１．５３１７２
　４８．９８　　　−１４．６２９　　可変 ９　　　−３７．４４５　２．００　１．５８９１３　
６１．２１０　　　−２０．９４５　１．００ １１　　車　　　−１９，７５Ｅｌ　　　　２．００　
　　１．４９２００　　　５７．０１．２　　　−２０
．２７２　３．８０１．３　　　−１０．９６０　１．
．００　１．６９６８０　５５．５１、、Ｉ　　　　　
−６３，９２７ ４１球面係数 第５市１　　　　　　　第１１面 に＝−８，７８４８Ｘ　１０　　　Ｋ＝−３，，２２９
６Ａ、＝−１，，１４２１ｘｌｏ−４Ａ、＝　９．４０
３２ｘｌＯ−’、八、＝　　　９．３７５１ｘｌＯ−９
Ａ、、＝　　　７．１７１．７Ｘ１０−７Ａ、＝−６，
５＋９９Ｘ１０−’　　　Ａ、＝　７．４６５８Ｘ１０
−”可変間隔　　　　ｆ　　　　Ｄ、　　　　ＦＦｌ３
６．１．　　１２．７０　　８．３ ４９．３　　７．４０　　２１．．０ ６８．３　　３．４０　　３９．２ １　ｆ　ｐＬ、ｌ／　ｆ　Ｔ＝８１．９３０°温度上昇
時のプラスチックレンズ［こよる焦点移動 広角端：　−０，０２望遠端二０．１０１△Ｘ　１１　
／　ｆ　ｗ＝７．２ｘ　１．０−Ｓ　　Δｘ　、　＜　
０１△ｘ２１　／ｆｗ＝６，２ｘ１．０−　△ｘ　２＞
　ＯＬ、、／ｆｉ＝１．３３　　１ｆ２１／ｆ、＝０．
９６望遠端における望遠比：　０．９４ この実施例のレンズ断面図を第３図しこ収差図を第・１
図（Ａ、）〜（Ｃ）に示す。

（発明の効果） この発明のズームレンズは実施例にみるように３５並版
フィルム用においておよそ：３５〜７０ｍの焦点距離範
囲を有する場合、二つの実施例とも望遠端における望遠
比が０．９５程度と非常に小さく、第２レンズ群のズー
ム移動量も約３１ｍと小さいため、コンパクトなカメラ
を実現し得るものである。収差図に見るように諸収差が
良好に補正されており、また図示していないが、第１レ
ンズ群のくり出しによる近距離合焦時にも良好な描写性
能が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図はそれぞれこの発明のズームレンズの第
１．第２実施例のレンズ断面図であり。 第２図、第４図はそれぞれ第１、第２実施例の収差図で
ある。各収差図において（Ａ）は広角端。 （Ｂ）は中間焦点距離（Ｃ）は望遠端での収差図である
。 ＠１図 第　　　２　　　図　　　（Ａ） 球面収差　　　　　　　　非点収差　　　　　　　　φ
曲収差第　　　２　　　図　　　（Ｂ） 球面収差　　　　　　　　非点収差　　　　　　　　歪
曲収差第　　　２　　　図　　　（Ｃ） 球面収差　　　　　　　　非点収差　　　　　　　　歪
曲収差第　　　３　　　図 第　　　４　　　図　　　（Ａ） 球面収差　　　　　　　　非点収差　　　　　　　　歪
曲収差Ｆ　５．１ 球面収差 第 Ｒ面収差 ４　　　図　　　（Ｂ） 非点収差　　　　　　　　歪曲ＩＩｙ停４　　　図　　
　（Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群と
   負の屈折力を有する第２レンズ群とにより構成され、第
   １レンズ群と第２レンズ群との間隔を変えることにより
   変倍する２群ズームレンズにおいて、第１レンズ群、第
   ２レンズ群とも少なくとも１つの非球面レンズを有し、
   少なくともその一方は屈折力の弱いプラスチックレンズ
   であることを特徴とする小型のズームレンズ ２）第１レンズ群が、以下の条件を満たす屈折力の弱い
   非球面プラスチックレンズを有することを特徴とする請
   求項１のズームレンズ ｜ｆ＿Ｐ＿Ｌ＿＿１／ｆ＿Ｔ＞１．７ 但しｆ＿Ｐ＿Ｌ＿＿１：第１レンズ群中のプラスチック
   クレンズの焦点距離 ｆ＿Ｔ：望遠端における全系の焦点距離 ３）第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向
   けた正メニスカスレンズ１−１、物体側に凹面を向けた
   負メニスカスレンズ１−２、屈折力の弱いレンズ１−３
   、及び正屈折力のレンズ１−４によって構成され、上記
   レンズ１−３が非球面プラスチックレンズであることを
   特徴とする請求項１或いは２のズームレンズ ４）第２レンズ群が以下の条件を満たす屈折率の弱い非
   球面プラスチックレンズを有することを特徴とする請求
   項１のズームレンズ ｜ｆ＿Ｐ＿Ｌ＿＿２｜／ｆ＿Ｔ＞０．９ ただし、ｆ＿Ｐ＿Ｌ＿＿２：第２レンズ群中のプラスチ
   ックレンズの焦点距離 ５）第２レンズ群は物体側から順に、像側に屈折力の強
   い面を有する正屈折力のレンズ２−１、像側に凸面を有
   するメニスカス形状のレンズ２−２、及び像側に凸面を
   有するメニスカス形状のレンズ２−３によって構成され
   、レンズ２−２或いは２−３の一方が、非球面を有する
   屈折力の弱いプラスチックレンズである請求項１或いは
   ４のズームレンズ ６）第１レンズ群中の少なくとも１つの非球面は、近軸
   曲率半径が同じである球面よりも、光軸から離れた位置
   においてレンズが厚肉化する非球面変位を有し、第２レ
   ンズ群の少なくとも１つの非球面は、近軸曲率半径が同
   じである球面よりも、光軸から離れた位置においてレン
   ズが薄肉化する非球面変位を有し、以下の条件を満たす
   ことを特徴とする請求項１のズームレンズ ２×１０＾−＾５＜｜Δｘ＿１｜／ｆ＿Ｗ＜２×１０＾
   −＾４４×１０＾−＾５＜｜Δｘ＿２｜／ｆ＿Ｗ＜９×
   １０＾−＾４１．２＜ｆ＿Ｗ／ｆ＿１＜１．６ ０．８＜｜ｆ＿２｜／ｆ＿１＜１．１ ただし Δｘ＿１：第１レンズ群中の非球面の、有効半径の半分
   の距離だけ光軸から離れた位置 における、近軸曲率半径が同じである 球面からの変位量 Δｘ＿２：第２レンズ群中の非球面の、有効半径の半分
   の距離だけ光軸から離れた位置 における、近軸曲率半径が同じである 球面からの変位量 ｆ＿Ｗ：広角端における全系の焦点距離 ｆ＿１：第１レンズ群の焦点距離 ｆ＿２：第２レンズ群の焦点距離