JPH0593864A

JPH0593864A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH0593864A
Application number: JP10338191A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ishizaka; 哲石坂
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】３群ズームレンズでありながら変倍の効率が
良く、コンパクトで、かつ性能も良好な、レンズシャッ
ターカメラ等に好適な小型の高変倍ズームレンズを得
る。【構成】物体側より順に、正の屈折力を有する第１レ
ンズ群、負の屈折力の第２レンズ群および負の屈折力の
第３レンズ群からなり、上記第１−２群間隔及び第２−
３群間隔をともに減少させることにより、短焦点側から
長焦点側への変倍を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズシャッターカメ
ラ等に用いられる小型のズームレンズ、特に変倍比が２
倍を超えるような高変倍のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レンズシャッターカメラ用のズー
ムレンズとしては、変倍比が２倍程度のものでは、物体
側より順に正の屈折力の第１群と負の屈折力の第２群を
配した２群ズーム方式が一般的である（例えば特開昭５
６−１２８９１１号公報参照）。この方式の特徴は、全
系で望遠型の構成となり、レンズ全長が短いということ
である。しかし、近年のレンズシャッターカメラの動向
として、変倍比が２倍を超えるような高変倍化が挙げら
れ、この要求に対応するレンズとして、上述の２群ズー
ム方式を用いたものでは、特開平２−５０１１９号公報
記載のもの等が公知である。

【０００３】しかし、２群ズーム方式で高変倍化を達成
しようとすると後群の移動量が大きくなり、カメラの小
型化が難しくなるという問題があった。これは次の様な
理由による。第２群の焦点距離をｆ₂、第２群の広角
端、望遠端における倍率をＭ₂w、Ｍ₂tとすると、第２群
のズーミングに伴う移動量すなわちバックフォーカスの
変化量△ｆb は △ｆb ＝ｆ₂×（Ｍ₂t−Ｍ₂w) ・・・(1) により表される。変倍をすべて第２群の倍率変化に負っ
ている２群ズーム方式では、(1)式中の（Ｍ₂t−Ｍ₂w)の
値が大きくなってしまい、△ｆbも大きくなる。

【０００４】このため、３群ズーム方式を採用し、１つ
の群に変倍負担が集中しないようにした高変倍ズームレ
ンズとして、物体側より正・正・負の屈折力配分により
構成したもの（例えば特開昭６３−１５３５１１号公
報）、負・正・負により構成したもの（例えば特開昭６
４−７２１１４号公報）が提案されている。しかし、前
者（正・正・負）の場合、群間隔の変化が各群の倍率変
化に有効に作用しないという問題があり、後者（負・正
・負）の場合、負群先行のため逆望遠型となりコンパク
ト性が失われるという問題があった。尚、４群ズーム方
式を用いた高変倍ズームレンズも数多く提案されている
が、４群ズーム方式は３群ズーム方式に比べて、部品点
数の増大と製作の困難さを伴うことが多く、特別な場合
を除いて小型のカメラには不向きである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、３群ズーム
レンズでありながら変倍の効率が良く、コンパクトで、
かつ性能も良好な、レンズシャッターカメラ等に好適な
小型の高変倍ズームレンズを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の小型のズームレ
ンズにおいては、物体側より順に、正の屈折力を有する
第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群および負の屈
折力の第３レンズ群からなり、上記第１−２群間隔及び
第２−３群間隔をともに減少させることにより、短焦点
側から長焦点側への変倍を行うことを特徴とする。

【０００７】

【作用】以下、各レンズ群間隔の変化と各レンズ群の倍
率の変化との関係を調べることにより、本発明の構成
が、３群ズームレンズとして本発明の目的に対して優れ
ていることを示す。図１は本発明の３群ズームレンズの
屈折力配置を示し、図中、第ｉ群の焦点距離をｆi、レ
ンズ群倍率をＭi 、物体距離をＳi 、像距離をＳi'（い
ずれもｉ＝１〜３）、第１−２群間隔をｔ₁、第２−３
群間隔をｔ₂により表す。また、図２は第ｉ群の結像関
係を示したものであり、ｙi 、ｙi'はそれぞれ物体高、
像高を表している。ｓi、ｓi'、ｙi、ｙi'の符号は各群
の符号と配置により変化するが、各変数間の関係式は不
変である。以下の式で符号は右向きを正とする。

【０００８】３群ズームレンズにおいて、全系の焦点距
離ｆは、次式により表される。ｆ＝ｆ₁×Ｍ₂×Ｍ₃・・・(2) 上式より、３群ズームレンズの変倍はＭ₂とＭ₃の変化に
よって起こることがわかる。そしてＭ₂とＭ₃の変化は、
レンズ群間隔ｔ₁、ｔ₂の変化により引き起こされる。図
２より、Ｍi＝ｙi'／ｙi＝ｓi'／ｓi ・・・(3) を得るが、ニュートンの式１／ｓi'＝（１／ｓi）＋（１／ｆi）・・・(4) を用いて、ＭiはＭi＝ｆi／（ｓi＋ｆi）・・・(5) と表される。我々の目的はｔ₁、ｔ₂とＭiの関係を調べ
ることにあるため、Ｍiをｔ₁またはｔ₂の関数として表
さなければならない。図１より、ｔ₁＝ｓ₁'−ｓ₂・・・(6) ｔ₂＝ｓ₂'−ｓ₃・・・(7) が得られる。(5)式と(6)式より、ｉ＝２としてＭ₂＝ｆ₂／（ｓ₁'＋ｆ₂−ｔ₁）・・・(8) を得る。同様に(5)式と(7)式より、ｉ＝３としてＭ₃＝ｆ₃／（ｓ₂'＋ｆ₃−ｔ₂）・・・(9) が得られる。さらに、(4)式と(6)とから、ｉ＝２として１／ｓ₂'＝｛１／（ｓ₁'−ｔ₁）｝＋１／ｆ₂・・・(10) これを(9)に代入してＭ₃＝f₃(f₂+s₁'-t₁)／{f₂s₁'+(f₃-t₂)(f₂+s₁')-(f₂+f₃-t₂)t₁}・・(11) を得る。これで求めるべき３つの関係式、すなわちＭ₂
とｔ₁、Ｍ₃とｔ₂、Ｍ₃とｔ₁、ｔ₂の関係式が得られたこ
とになる。

【０００９】ここで考えているズームレンズとは、レン
ズ群間隔すなわちｔ₁とｔ₂の変化により(2)式中のＭ₂と
Ｍ₃の絶対値を増大させ、短焦点側から長焦点側への変
倍を行うものである。このため、各レンズ群符号及び間
隔変化の方向は、｜Ｍ₂｜と｜Ｍ₃｜をともに増大させる
ように選ぶのが好ましい。そこで、本解析においては、
Ｍ₂及びＭ₃をｔ₁またはｔ₂により微分し、これら導関数
の符号を調べることにより、最良のズームタイプを求め
ることにする。(8)、(9)、(11)式をそれぞれｔ₁、ｔ₂、
ｔ₁により微分すると、 ∂Ｍ₂／∂ｔ₁＝ｆ₂／（ｓ₁'＋ｆ₂−ｔ₁）²・・・(12) ∂Ｍ₃／∂ｔ₂＝ｆ₃／（ｓ₂'＋ｆ₃−ｔ₂）²・・・(13) ∂M₃/∂t₁＝f₂ ²f₃/{f₂s₁'+(f₃-t₂)(f₂+s₁')-(f₂+f₃-t₂)t₁}²・・・(14) となる。

【００１０】まず、本発明の屈折力配置である正・負・
負タイプから検討を始める。（１）正・負・負タイプ（ｆ₂＜０，ｆ₃＜０，図１） (12)、(13)、(14)式から（∂Ｍ₂／∂ｔ₁）＜０，（∂Ｍ₃／∂ｔ₂）＜０，
（∂Ｍ₃／∂ｔ₁）＜０であることがわかる。一方、図１からＭ₂とＭ₃はともに
正の値しかとることができない。このため、|Ｍ₂|、|Ｍ
₃|を大きくするには、ｔ₁、ｔ₂をともに減少させればよ
い。ここで重要なのは、ｔ₁の一方向への変化により|Ｍ
₂|、|Ｍ₃|がともに増大するということである。（２）正・正・負タイプ（ｆ₂＞０，ｆ₃＜０，図３） (12)、(13)、(14)式から（∂Ｍ₂／∂ｔ₁）＞０，（∂Ｍ₃／∂ｔ₂）＜０，
（∂Ｍ₃／∂ｔ₁）＜０このタイプではタイプ（１）と同様にＭ₂、Ｍ₃はともに
正の値しかとることができない。このため、ｔ₁の変化
に対しＭ₂とＭ₃の変化量は異なる符号をとってしまう。
すなわち、ｔ₁を増大させてＭ₂を大きくしたとき、Ｍ₃
は逆に小さくなってしまい、ｔ₂の減少による効果を打
ち消してしまう。これは良いズームタイプとは言えな
い。（３）負・正・負タイプ（ｆ₂＞０，ｆ₃＜０，図４）前述のように、逆望遠型のこのタイプは小型のズームレ
ンズには適していないが、近年になって変倍比が３倍を
超えるような高変倍のものも提案されているため、ここ
で検討してみる。(12)、(13)、(14)式から（∂Ｍ₂／∂ｔ₁）＞０，（∂Ｍ₃／∂ｔ₂）＜０，
（∂Ｍ₃／∂ｔ₁）＜０このタイプではＭ₂＜０，Ｍ₃＞０となるため、|Ｍ₂|を
増大させるには、ｔ₁を減少させればよい。このとき、
Ｍ₃もやはり増大し、タイプ（２）のような問題は起こ
らない。ｔ₂を減少させればＭ₃はやはり増大し、効率と
いう点については良いズームタイプと言える。（４）この他にも３群ズームレンズとしては、正・正・
正、正・負・正、負・正・正、負・負・正というタイプ
が可能であるが、いずれも望遠型の配置とはならないた
め、ここでは省略する。以上のように、各レンズ群間隔の変化が各群の倍率変化
を効率よく引き起こし、かつ全レンズ系が小型である、
という点で、本発明のズームレンズの構成は、３群ズー
ム方式では最も優れたものであることがわかる。

【００１１】本発明の構成は、|Ｍ₂|と|Ｍ₃|の変化が相
殺されないようにｔ₁とｔ₂を変化させることができると
いうだけでなく、間隔変化が効率よく群倍率を変化させ
ている、という点でも有利である。このことを次に説明
する。図１あるいは、(6)、(7)式より、間隔変化とはｓ
i の変化と同じであることがわかる。(5)式をｓi で微
分して ∂Ｍi／∂ｓi＝−ｆi／（ｓi＋ｆi）²・・・(15) ここでは∂Ｍi／∂ｓiの絶対値について考える。(15)式
から明らかなように、ｓiとｆiが異符号の方が|∂Ｍi／
∂ｓi|は大きくなる。これは間隔変化に対する変倍の効
率が良いことを示している。

【００１２】前回と同様に３つのタイプについて検討し
てみる。（１）正・負・負タイプ（ｆ₂＜０，ｆ₃＜０）図１より、ｓ₂＞０，ｓ₃＞０であるため、ｓ₂とｆ₂及び
ｓ₃とｆ₃はともに異符号となり、変倍効率は良いといえ
る。（２）正・正・負タイプ（ｆ₂＞０，ｆ₃＜０）タイプ（１）と同様にｓ₂＞０，ｓ₃＞０となるため、第
２群についてはｓ₂とｆ₂が同符号となり、効率の良いタ
イプとはいえない。（３）負・正・負タイプ（ｆ₂＞０，ｆ₃＜０）このときはｓ₂＜０，ｓ₃＞０となるため、ｓ₂とｆ₂及び
ｓ₃とｆ₃はともに異符号となり、タイプ（１）と同様に
変倍効率は良いといえる。ただし前述のように、このタ
イプは逆望遠型となるため、コンパクト性が失われると
いう欠点がある。以上のように、ｓiとｆiの符号でみた
変倍効率についても、本発明による構成は、小型のズー
ムレンズとしては最も優れたものであることがわかる。

【００１３】本発明においては、以上のような基本構成
の他に、次の条件を満足することが望ましい。１．０＜△Ｄ₁₂／△Ｄ₂₃＜４．０・・・(16) ただし、△Ｄ₁₂：広角端と望遠端での第１−２群間隔の
変化量 △Ｄ₂₃：広角端と望遠端での第２−３群間隔の変化量

【００１４】(16)式は両レンズ群間隔の変化量に関する
ものである。下限をこえて△Ｄ₁₂が小さくなると、第２
群の変倍負担が小さくなるとともに第３群の変倍負担が
大きくなり、第３群の移動量が増大しコンパクト性が失
われる。また上限をこえて△Ｄ₁₂が大きくなると、第２
群の変倍負担が増すために変倍の際の収差変動が大きく
なる。本発明のレンズ構成においては、第３群の倍率は
１より大きく、第２群で発生する収差は第３群により拡
大されて像面に達するため、第２群での収差変動は小さ
く抑えることが望ましい。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のズームレンズの実施例を示
す。表中、ｆは全系の焦点距離、ＦはＦナンバー、ωは
半画角、Ｒは近軸曲率半径、Ｄは軸上面間隔、Ｎはｄ線
に対するレンズ材料の屈折率、νはアッベ数である。ま
た＊印は非球面を表し、その形状は面の頂点を原点とし
て、光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、頂点曲
率をｃ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡi（ｉ＝４，
６）として下記の数式１で表わされる。

【００１６】

【数１】

【００１７】以下の２つの実施例では、第２レンズ群を
物体側から順に正、負の２枚のレンズにより構成してい
る。そして、これら２つのレンズの軸上面間隔ｄpnは、
次の条件を満足することが望ましい。０．０１＜ｄpn／ｆt ・・・(17) ただしｆt は全系の望遠端での焦点距離である。この条
件の下限をこえてｄpnが小さくなると、望遠側での球面
収差が大きくオーバーとなってしまう。さらにこれらの
実施例においては、第１群の後方に絞りを有し、この絞
りの直前の面に非球面を用いて非点収差を補正してい
る。また第３群内にも非球面を用いて、広角側での正の
歪曲を補正している。

【００１８】実施例１ｆ＝３９.０６〜９７.５２Ｆ３.５〜８.７２ω＝５６.８〜２５.０° 面番号 R D N ν 1 18.517 2.20 1.62004 36.3 2 33.712 1.90 3 -16.286 0.80 1.83400 37.2 4 -83.154 0.97 5 -179.190 3.75 1.78472 25.7 6 19.287 3.40 1.60342 38.0 7 -17.380 0.10 8 37.679 2.20 1.58913 61.2 9＊ -35.070 Ａ 10 -265.205 3.40 1.62004 36.3 11 -20.020 1.55 12 -21.830 1.00 1.77250 49.6 13 92.396 Ｂ 14＊ -15.000 1.20 1.77250 49.6 15 -29.169 ｆＡＢ３９．０６１０．８０８．００５９．９７５．６５５．８２９７．５２１．９５４．００非球面係数第９面Ｋ＝−０．５３９８３Ａ₄＝０．４９３４１×１０^-5 Ａ₆＝０．２３５４９×１０^-8 第１４面Ｋ＝０Ａ₄＝０．３８７３２×１０^-5 Ａ₆＝−０．５８１６２×１０^-8 △Ｄ₁₂／△Ｄ₂₃＝２．２１ｄpn／ｆt＝０．０１６

【００１９】実施例２ｆ＝３９.１１〜９７.４０Ｆ３.５〜８.７２ω＝５６.８〜２５.０° 面番号 R D N ν 1 20.495 2.20 1.62004 36.3 2 36.857 1.90 3 -17.170 0.80 1.78590 37.2 4 -49.367 0.97 5 -91.708 3.75 1.78472 25.7 6 19.996 3.40 1.60342 38.0 7 -24.442 0.10 8 46.411 2.20 1.58913 61.2 9＊ -22.879 Ａ 10 -45.066 2.50 1.80100 35.0 11 -20.114 1.23 12 -21.692 1.00 1.77250 49.6 13 228.063 Ｂ 14 -124.603 3.50 1.62004 36.3 15 -28.836 2.80 16＊ -15.895 1.20 1.77250 49.6 17 -74.419 ｆＡＢ３９．１１１１．７１７．５０５９．９７６．３２５．４５９７．４０２．８０２．５０非球面係数第９面Ｋ＝−０．１０００４×１０Ａ₄＝０．６２２６９×１０^-5 Ａ₆＝−０．１７４６５×１０^-8 第１６面ｋ＝−０．３９８０６Ａ₄＝０．２７５９９×１０^-6 Ａ₆＝−０．２２２７７×１０^-7 △Ｄ₁₂／△Ｄ₂₃＝１．７８ｄpn／ｆt＝０．０１３

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明のズームレンズ
は、その実施例及び諸収差図で見るように、変倍効率が
よく小型であるにもかかわらず、性能も良好な、レンズ
シャッターカメラ等に好適な小型のズームレンズを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のズームレンズの構成を示す屈折力配置
図

【図２】１つのレンズ群における結像倍率の説明図

【図３】他のズーム方式の構成を示す屈折力配置図

【図４】さらに他のズーム方式の構成を示す屈折力配置
図

【図５】本発明のズームレンズの第１実施例の断面図

【図６】本発明のズームレンズの第２実施例の断面図

【図７】本発明のズームレンズの第１実施例の広角端に
おける収差図

【図８】本発明のズームレンズの第１実施例の中間部に
おける収差図

【図９】本発明のズームレンズの第１実施例の望遠端に
おける収差図

【図１０】本発明のズームレンズの第２実施例の広角端
における収差図

【図１１】本発明のズームレンズの第２実施例の中間部
における収差図

【図１２】本発明のズームレンズの第２実施例の望遠端
における収差図

【符号の説明】

収差図中、「ｄ」、「ｇ」はそれぞれｄ線、ｇ線に対す
る球面収差を、「△Ｓ」、「△Ｍ」はそれぞれサジタル
像面、メリディオナル像面を表している。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、負の屈折力の第２レンズ群および負の屈折
力の第３レンズ群からなり、上記第１−２群間隔及び第
２−３群間隔をともに減少させることにより、短焦点側
から長焦点側への変倍を行うことを特徴とする小型のズ
ームレンズ。