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JPH1026727A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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Publication number
JPH1026727A
JPH1026727A JP8182041A JP18204196A JPH1026727A JP H1026727 A JPH1026727 A JP H1026727A JP 8182041 A JP8182041 A JP 8182041A JP 18204196 A JP18204196 A JP 18204196A JP H1026727 A JPH1026727 A JP H1026727A
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JP
Japan
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lens
lens group
refractive power
group
zoom
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Hideki Ogawa
秀樹 小川
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Canon Inc
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    • G02B15/1435—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 negative
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広角系のズームレンズで、全長が短く、ズー
ム比が２．５〜３倍程のズームレンズを提供すること。 【解決手段】 物体側より順に、負、正、負の第１、第
２、第３レンズ群を有し、第１、第２レンズ群を移動さ
せてズーミングを行うズームレンズで、各レンズ群の焦
点距離、並びに倍率を適切に設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はズームレンズに関
し、特に写真用カメラやビデオカメラ等に好適な全変倍
範囲にわたり高い光学性能を有した負の屈折力のレンズ
群が先行する変倍比２．５〜３程度の比較的高変倍の３
つのレンズ群を有するレンズ全長の短い広角系のコンパ
クトなズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレンズ全長の短縮化及びレンズ
外径の縮小化を図りつつレンズ系の小型化を図った写真
用のズームレンズとしては、例えば特開平４−１９７０
６号公報、特開平５−１２７０８４号公報、特開平７−
７７６５５号公報がある。
【０００３】これらのズームレンズはいずれも物体側よ
り順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レ
ンズ群そして負屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群
より成り第１レンズ群と第２レンズ群を移動させて変倍
を行っている。
【０００４】このうち、特開平４−１９７０６号公報及
び特開平７−７７６５５号公報は変倍比が２倍強程度と
高変倍のズームレンズとは言えずこのままのレンズ構成
で高変倍を得ようとするとレンズ全長が大型化し、コン
パクトなズームレンズが得られなかった。
【０００５】一方、特開平７−７７６５５号公報は変倍
比３程度と高倍率で、しかもレンズ全長の短いコンパク
トなズームレンズであるがレンズ構成が不十分であり、
十分な光学性能を有しているとは言えなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、所定
の屈折力より成る全体として３つのレンズ群より成るズ
ームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力及びレンズ構
成を適切に特定することにより変倍に伴う収差変動が少
ないレンズ全長の短い写真用カメラやビデオカメラ等に
好適な小型のズームレンズの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、物体側より順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈
折力の第２レンズ群、そして、負の屈折力の第３レンズ
群の３つのレンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ
群を光軸上移動させて変倍を行うズームレンズにおい
て、前記第１レンズ群は、物体側より順に正の第１１レ
ンズ、像側へ強い凹面を向けたメニスカス状の負の第１
２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第１３レンズ、そし
て物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の第１４レン
ズを有し、前記第３群は、物体側より順に両レンズ面が
凹面の負の第３１レンズ、正の第３２レンズを有すると
ともに下記の条件式を満足することを特徴としている。
【０００８】 ０．８＜β2W・β2T＜１．２ …（１） ０．４５＜｜ｆ1 ｜／ｆT ＜０．５９ …（２） ０．３７＜ｆ2 ／ｆT ＜０．４３ …（３） 但し β2W：広角端における第２レンズ群の結像倍率、 β2T：望遠端における第２レンズ群の結像倍率、 ｆT ：望遠端における全系の焦点距離、 ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、 ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離である。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は後述する本発明の数値実施
例１〜４のレンズ断面図である。レンズ断面図において
（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は望遠端のズー
ム位置を示す。図２〜図５は、各実施例の諸収差図を示
し、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は望遠端の
それを示す。
【００１０】図中Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群であ
り、変倍に伴う像面変動を補正する為に矢印で示すよう
に像面側に凸状の軌跡を有しながら移動すると共に合焦
を行っている。Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群であ
り、図の矢印に示すように広角端から望遠端への変倍の
際、単調に物体側方向に移動している。Ｌ３は固定で負
の屈折力の第３レンズ群である。ＳＰは開口絞りであ
る。
【００１１】一般に本実施例のように物体側より順に
負、正、そして負の屈折力の３つのレンズ群より成るズ
ームレンズにおいて、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得るには変倍に伴い
移動する第１レンズ群と第２レンズ群の全系に対する屈
折力や第２レンズ群の結像倍率、そして各レンズ群のレ
ンズ構成等を適切に設定する必要がある。
【００１２】そこで本実施例では各レンズ群の屈折力や
レンズ構成と第２レンズ群の結像倍率等を前述の如く構
成することにより、変倍の際の収差変動を良好に補正
し、高い光学性能を得ると共に、コンパクトなズームレ
ンズを得ている。
【００１３】次に前述の各条件式（１）〜（３）の技術
的意味について説明する。
【００１４】従来の３群ズームレンズでは広角側に比べ
て望遠側のレンズ全長の方を短くし、レンズ全長が望遠
側で決まる鏡筒構造を採用している場合が多いが、広角
側での使用時に不用意に前側から衝撃を受けるとズーム
カムに直接ダメージを与える為、故障の原因となる。
【００１５】そこでズーミングで最長となる寸法で固定
の鏡筒で包むことによりダメージを受けないようにする
構造が好ましい。即ちズーミングの際の最大全長を短く
するズーム構成が好ましく広角端と望遠端のレンズ全長
がほぼ等しくなるのが良い。
【００１６】本発明のような３つのレンズ群より成るズ
ームレンズにおいて、広角端と望遠端でのレンズ全長が
ほぼ等しい場合は主に第２レンズ群だけが広角端と望遠
端で光軸上の位置を変え、像面位置が同一となる。即ち
第２レンズ群は広角端と望遠端でほぼ共役位置にある。
このとき広角端と望遠端での第２レンズ群の結像倍率を
β2W、β2Tとすると β2W×β2T≒１ …（ａ） となる。
【００１７】条件式（１）はこの（ａ）式を２０％の範
囲内で満足させるようにしてレンズ全長の短縮化と共に
レンズ系全体の小型化を図っている。条件式（１）を外
れるとレンズ系全体の小型化を効率的に図るのが難しく
なってくる。
【００１８】条件式（２）は第１レンズ群の屈折力に関
し、主にズーミングの際の収差変動を少なくする為のも
のである。
【００１９】今、ズーム比をＺ、即ち広角端における焦
点距離をｆW としたときＺ＝ｆT ／ｆW とすると変倍に
寄与するレンズ群は第２レンズ群であるからＺ＝β2T／
β2Wとなる。
【００２０】従って、β2W・β2T≒１として計算してみ
ると
【００２１】
【外１】 となる。
【００２２】又第３レンズ群の結像倍率をβ3 とする
と、 ｆT ＝ｆ1 ・β2T・β3 であるから、これと（ｂ）式より
【００２３】
【外２】 となる。（ｃ）式より明らかのように第１レンズ群の焦
点距離ｆ1 と望遠端の焦点距離ｆT との比はズーム比Ｚ
と第３レンズ群の結像倍率β3 を用いて略表わされる。
【００２４】（ｃ）式より、例えばズーム比Ｚが２．５
〜３倍程度のズームレンズの場合、条件式（１）のβ2W
・β2Tと条件式（２）に相当する結像倍率β3 に基づ
き、第１レンズ群が適切な負の屈折力を有するように構
成するのが良い。
【００２５】条件式（２）の上限値を越えて第１レンズ
群の屈折力が弱くなってくると、即ち結像倍率β3 が１
よりも小さくなってくるとレンズ全長が増大してくるの
で好ましくない。
【００２６】又、第１レンズ群でフォーカシングを行う
場合、近距離物体に合焦する為のレンズ繰り出し量が増
大し、所望の周辺光量を確保する為の第１レンズ群のレ
ンズ外径が増大するので好ましくない。
【００２７】逆に条件式（２）の下限値を越えて第１レ
ンズ群の屈折力が強くなってくると第１レンズ群で発生
する諸収差が増大し、これらの諸収差を他のレンズ群で
バランス良く補正するのが難しくなってくる。
【００２８】条件式（１）は更に好ましくは、 ０．５＜｜ｆ1 ｜／ｆT ＜０．５５ とするのが良い。
【００２９】次に条件式（３）は第２レンズ群の屈折力
に関し、条件式（１）、（２）を満足した上で、更に諸
収差の補正とレンズ系のコンパクト化を良好にバランス
させる為のものである。
【００３０】条件式（３）の上限を越えて第２レンズ群
の屈折力が弱くなってくると、所望の変倍比を得る為の
第２レンズ群の移動量の増大をまねき、その結果レンズ
全長が増大してくるので好ましくない。
【００３１】逆に条件式（３）の下限値を越えて第２レ
ンズ群の屈折力が強くなってくると、第２レンズ群で発
生する諸収差が増大し、これらの諸収差を他のレンズ群
でバランス良く補正するのが難しくなってくる。
【００３２】特に広角端における球面収差が補正不足と
なり、それと同時にコマ収差も悪化し、像面もズーム全
域で悪化となるので良くない。
【００３３】この他本発明において条件式（３）を満足
した上で更に良好な光学性能を得る為には、次の条件式
を満足するのが良く、これにより諸収差を更に良好に補
正することができる。
【００３４】 ０．０２＜ｆ2 ／｜ｆ3 ｜＜０．０８５…（４）
【００３５】条件式（４）は第２レンズ群の焦点距離と
第３レンズ群の焦点距離の比に関し、条件式（４）の上
限を越えて第３レンズ群の屈折力が強くなってくると、
第３レンズで発生する諸収差が増大するばかりか第３レ
ンズ群の結像倍率が大きくなり、第１レンズ群と第２レ
ンズ群の合成系の残存収差をその分拡大してしまうこと
になる。更に、第１レンズ群と第２レンズ群の合成系の
焦点距離が広角側へシフトし、第１レンズ群と第２レン
ズ群の各屈折力が強くなった分、第１レンズ群と第２レ
ンズ群の合成系の残存収差も増大し収差補正が困難とな
ってくる。
【００３６】逆に条件式（４）の下限を越えて第３レン
ズ群の屈折力が弱くなってくるとそれに比例して第３レ
ンズ群の結像倍率が減少し前述した様にレンズ全長が増
大する傾向となる。
【００３７】条件式（４）は更に好ましくは、 ０．０４９＜ｆ2 ／｜ｆ3 ｜＜０．０８ とするのが良い。
【００３８】本発明において更に諸収差を良好とするに
は、第２レンズ群を物体側より順に両レンズ面が凸面の
正の第２１レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス状
の正の第２２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第２３レ
ンズ、そして両レンズ面が凸面の正の第２４レンズより
構成するのが良く、特に広角端から望遠端へ行くに従
い、補正過剰の方向へ変位する第１レンズ群の球面収差
を前記構成の第２レンズ群とすることにより他の収差変
動とのバランスを取りながら、補正不足の方向へ変位さ
せて良好に補正している。
【００３９】本発明において第１レンズ群のレンズ構成
を前述の様に構成しているのは、主にこの広角端から望
遠端へのズーミングに伴う第１レンズ群の球面収差の補
正過剰方向の変位を抑える為であり、このレンズ構成は
同時に第１レンズ群で近距離被写体へフォーカスしたと
きの球面収差の変動も良好に補正することができる。
【００４０】又、第１１レンズを正レンズとすることで
歪曲収差も良好に補正している。そして、第３レンズ群
のレンズ構成を前述の様に構成しているのは広角端から
望遠端へのズーミングに際して、主に、第１レンズ群で
補正不足の方向へ変位し第２レンズ群の補正過剰方向の
変位で過剰補正して残った像面変動を良好に補正する為
であり、収差補正上の自由度を増す目的で第３１レンズ
と第３２レンズは接合せずに分離しておくのが良い。
【００４１】又、分離して第３１レンズと第３２レンズ
のレンズ間隔を第３レンズ群全体のレンズ厚がさほど厚
くならない程度にはなして配置すれば、接合したときに
較べて第３レンズ群の前側主点の位置を物体側へ移動さ
せることができる。
【００４２】これにより、第３レンズ群の所望の結像倍
率を得る為の第３レンズ群の屈折力を弱めることがで
き、第３レンズ群内の収差補正もしやすくなるので良
い。
【００４３】すなわち、第３１レンズと第３２レンズの
空気間隔をｄ31、望遠端における全系の焦点距離をｆT
とすると ０．００２５＜ｄ31／ｆT ＜０．０６２５…（５） とするのが良い。
【００４４】条件式（５）の上限を越えて間隔が広がり
すぎると第３レンズ群全体のレンズ厚が厚くなりレンズ
全長が長くなるので好ましくない。
【００４５】逆に条件式（５）の下限を越えて間隔が狭
くなりすぎると第３レンズ群の前側主点を物体側へ十分
に移動できなくなるので良くない。
【００４６】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。
【００４７】
【外３】
【００４８】
【外４】
【００４９】
【外５】
【００５０】
【外６】
【００５１】
【表１】
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３つのレンズ群よりなるズームレンズにおいて、前述の
如く各レンズ群の屈折力やレンズ構成そして第２群の広
角端と望遠端における結像倍率等を設定することによ
り、フォーカス及び変倍に伴う収差変動が少なく、全物
体距離範囲及び全変倍範囲にわたり高い光学性能を有し
たレンズ全長の短いコンパクトなズームレンズを達成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１から４のレンズ断面図。
【図２】本発明の数値実施例１の諸収差図。
【図３】本発明の数値実施例２の諸収差図。
【図４】本発明の数値実施例３の諸収差図。
【図５】本発明の数値実施例４の諸収差図。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群 ＳＰ 絞り Ｓ サジタル像面 Ｍ メリヂオナル像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ｓｃ 正弦条件

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体側より順に、負の屈折力の第１レン
    ズ群、正の屈折力の第２レンズ群、そして、負の屈折力
    の第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、第１レンズ群
    と第２レンズ群を光軸上移動させて変倍を行うズームレ
    ンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に正
    の第１１レンズ、像側へ強い凹面を向けたメニスカス状
    の負の第１２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第１３レ
    ンズ、そして物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の
    第１４レンズを有し、前記第３群は、物体側より順に両
    レンズ面が凹面の負の第３１レンズ、正の第３２レンズ
    を有するとともに下記の条件式を満足することを特徴と
    するズームレンズ。 ０．８＜β2W・β2T＜１．２ ０．４５＜｜ｆ1 ｜／ｆT ＜０．５９ ０．３７＜ｆ2 ／ｆT ＜０．４３ 但し β2W：広角端における第２レンズ群の結像倍率、 β2T：望遠端における第２レンズ群の結像倍率、 ｆT ：望遠端における全系の焦点距離、 ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、 ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離である。
  2. 【請求項２】 下記の条件式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。 ０．０２＜ｆ2 ／｜ｆ3 ｜＜０．０８５ 但し ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、 ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離である。
  3. 【請求項３】 前記第２レンズ群は、物体側より順に両
    レンズ面が凸面の正の第２１レンズ、物体側へ凸面を向
    けたメニスカス状の正の第２２レンズ、両レンズ面が凹
    面の負の第２３レンズ、そして両レンズ面が凸面の正の
    第２４レンズを有することを特徴とする請求項１又は２
    記載のズームレンズ。
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