JPH03500582A - 広角ズームレンズ - 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】 ズームレンズ これは１９８７年１０月９日に出願された我々の先に出願された出願第１０７． ２２３号の部分継続出願である。

’　＃ｃＷ ＳＬＲズームレンズと題して１９８７年１０月９日に出願された共通に譲渡され た米国特許出願第１０７．１３９号及び短い後側焦点距離を育するズームレンズ と題して１９８７年７月２３日に出願された米国特許出願第０７６．８９３号に 参照がなされる。

主玉夏ＩＬ 溌」■肚だ肚 本発明は広角ズームレンズに関し、且つ特に写真カメラ用ズーム撮りレンズに関 する。

／　’ｗ　−′　量′　脳 圧の変動体レンズユニットを後ろに伴う負の前側集束及び補正レンズユニットを 有するニユニットのズームレンズを作ることは長い間知られている。伝統的に、 ズームレンズ設計及び一定焦点距離レンズ設計の両方の場合に、負の前側レンズ 要素ユニットは広角実用のために使用される。これは離軸光線角度がレンズへの 入射時に直ちに減少され、負の前側レンズ要素ユニットに続くレンズ要素の収差 分担度を減らすからである。長焦点距離のレンズの場合、そのような要求がなく 、且つ負の前側レンズ要素ユニットの使用が典型的には標準より長い前側頂点像 距離を生ずるので、その他の利益は不利益を相殺していない、そのようなニユニ ットズームレンズの使用は一般に比較的小さいズーム範囲比、通常はｚ５：１よ り小さい比に制限されている。これは、一部には、一般的におよそ３：１の倍率 変化を有する移動するレンズ要素ユニットが勿論口径及び視野に依存する共役変 化による収差の大きな変化を存するからである。

ズーム範囲を増すために、変動体ユニットをそのユニット内に可変間隔を有する 可変三枚構成型レンズユニ。

トの形で作り、それにより倍率の追加の変化によって必要とされる追加の収差補 正を備えることは知られている。

しかしながら、このアプローチはレンズの全長を更に増し、特に比較的大きいズ ーム比の場合にレンズを望ましくないほど長くする。

米国特許第４，３０４，４６６号は、負の前側レンズ要素ユニットを有するズー ムレンズが比較的長い焦点距離、即ち４５°より小さい最大視野角度及び３二１ を越えて延びるズーム比を有することができると同時に全くコンパクトであり、 このため負の前側レンズ要素ユニットによって与えられる比較的簡単性を利用す ると共に通常はその型式の構造に関連した長い長さを避けることを開示している 。これらの目的を達成するために、上述の特許は負の前側レンズ要素ユニットが 両凹負レンズ要素であること及び総合的に正の倍率を存する変動体レンズユニッ トが第１及び第２の副ユニットに分割されることを明細に述べている。変動体ユ ニットの分割は追加の収差補正を備え、且つもし第２の副ユニットがかなりの光 学倍率を有するならば追加の倍率変化を備える。

−ｉに、利用可能なレンズユニット間に倍率の光学的「作用」を均等に分割する ことは理想的であるが、上記した特許は、第１及び第２の副ユニットを構成する 負の前側ユニットと総合的に正の変動体ユニットとを有する型式の長焦点距離ズ ームレンズが、もし第１及び第２の副ユニットが倍率変化の大部分を提供するな らば、比較的少ないレンズ要素を有することができ且つ非球面の表面をもたない ことができることを開示している。これは副ユニットが必然的に正の実像形成レ ンズユニットである強度の光学的倍率のものでなければならないためである。従 って、それは所望の倍率変化を達成するために副ユニットの比較的小さい移動を 必要とし、それはズーミング中に離軸収差の変化を減らす、必要とされる収差補 正はこのため全球面の第２のレンズ副ユニットによって備えられることができる 。

長焦点距離ズームレンズについて、全前側頂点像距離は使用の容易のために最小 限にされねばならない、前述の特許はこれが第２の変動体側ユニットとして比較 的強度の負倍率レンズ集合体の使用によって行われ得ることを開示している。加 えて、この第２の変動体側ユニットは、ズーミングによりて生じた変化のために それらの収差のうち特に離軸像のための収差補正を備えるために第１の正レンズ 副ユニットから離間されている。充分な離軸収差補正を備えるために、変動体ユ ニットの２つの副ユニツト間にかなりの間−を設けることが必要であり、その結 果は変動体ユニット全体の第１の主点がレンズのコンパクト性に寄与する米国特 許第４．５０４，５６６号で開示されているようにその前側頂点の前方に配置さ れることである。

上述した米国特許出願第０７６．８９３号は上述した一般的な型式の種々の長焦 点距離ズームレンズを開示しているが、そこでは非球面の表面が収差を補正する ために変動体ユニットで使用されている。また、短焦点距離レンズが開示されて いるが、負倍率変動体レンズ要素ユニットを採用している。前述した米国特許第 ４．３０４．４６６号の開示の場合におけるように、両凹負倍率要素が説明され ている例の全てにおいて第１の負倍率レンズユニットで利用されている。

ｌＪ影０１髪 本発明は、上述した一般的な型式のズームレンズ、即ち２つの離間した副ユニッ トを構成する負倍率前側ユニットと正倍率変動体二ニットとを有するズームレン ズが、広角視野範囲を備えるため、即ち検討角線より短い有効最小焦点距離を有 するために、且つ多くの場合に、マクロフォーカスの能力、即ち長い焦点状態に おいて４：１より小さい被写体対像比を備えるために適合されることができ、そ のような両方の目的は非球面要素又は複雑な球面レンズ要素ユニットをめること を必要とせずに、且つその型式のレンズのコンパクト性及び光学的な簡単性の利 益を犠牲にすることなく達成することができる発ｉにｉづ＜・加工て、本発明は 第１のレンズ要素ユニットカ比較的簡単であり、廉価であり且つコンパクトであ ることを可能にし、このため大きく且つ重いユニットをｊｌ東することに含まれ る困難性の故にオートフォー”３カメラで使用される後側集束系にしばしば関連 する複雑な機構を考慮する必要がない。

上で引用した米国特許第４，３０４，４６６号及び米国特許出願第０７６．８９ ３号の開示の分析から、そこで開示された前述の型式の系の光学的性能、特にゆ がみは、もし角度範囲が増加されるならば、特に非球面要素が使用されていなけ れば、急速に悪化することは明らかである。また、これらの開示における第１の レンズ要素ユニットは精密な集束を備えるために充分な光学的倍率を育するが、 約４５°より大きい視野で精密に集束することによる非点収差の変化はマクロフ ォーカスの実用面での使用のために考慮されるためには大き過ぎる。従って、そ れらの開示並びに従前に知られたレンズ設計最適化コンピュータプログラムによ るそれら構造の修正例のどれもこの一般的な型式のズームレンズが特にマクロフ ォーカスと関連して広角視野範囲を備えるように利用されることができない、非 点収差及びゆがみは角視野範囲の二乗及びより高い累乗の関数として変化するの で、そのようなアプローチはこの型式のズームレンズ設計で直観に反する。

簡単に言えば、本発明は、第１及び第２の副ユニ７）を構成する正倍率変動体レ ンズ要素ユニットを後ろに伴う負倍率集束及び補正レンズ要素を有する型式のズ ームレンズで上の目的を、第１及び第２のレンズ要素ユニットを構成する光学要 素と、第１及び第２のレンズ要素ユニットの副ユニットとの構成及び配列に向け られた種々の新規な特徴を採用することによって実現することを可能にする。そ のような特徴の１つ以上が特別のレンズで採用される様態はズーム範囲及びズー ム範囲比が大いに重要である種々の設計要件に依存する。そのような前述の新規 なユニット及び副ユニツト構成の特徴のうち、最も重要なものは、第１の集束及 び補正レンズ要素ユニットに、そのレンズの倍率及び収差補正の両方を増すため に少なくとも２つの負倍率レンズ要素を含むこと、大きさを最小限にするため及 び複雑性を減らすために副ユニットの後ろに少なくとも１つの負倍率レンズ要素 を伴う複数個の相互に近接する正倍率レンズ要素を正倍率の第１の変動体レンズ 要素副ユニットに設けること、及び最小数の要素で色、非点収差及び倍率の補正 を行うために少なくとも１つの正倍率レンズ要素の前方にある少なくとも１つの 正倍率レンズ要素で負倍率の第２の変動体レンズ要素副ユニットを作ることであ る。

低ズーム比、例えば２．５：ｌ又はそれ以下のズーム比を有する広角ズームレン ズの場合、ストレージ長さが最も重要であり、第３のユニットとして負倍率の使 用は必要でない、従って、第１のユニットによって導入される残留収差の変化は 、もし正又は負倍率のいずれがの弱度のレンズユニットが使用されるならば、有 効に減少されることができる。これはそのようなレンズを非常にコンパクトにす ることを可能にする０例えば、３５−７０ミリメートル焦点距離のような、３５ ＋ａｍカメラ用の２：１ズーム範囲比の光学構成要素は、もし非常に弱度の正倍 率の第２のレンズ副ユニットが採用されるならば、ユニットの倍率の変化が独力 で最小になるとしても、５５ミリメートルだけのつぶれたストレージ空間に適合 することができる。

゛　ｔ″ｉ′　日 本発明の実施例を添付図面を参照して例として次に説明する０図面において、 第１図は本発明によるレンズの第１の実施例の短焦点距離状態における線図であ り、 第２図は第１図に例示したレンズの線図であるが、長焦点距離状態の図であり 第３図は光線をファインダーへ向けるための観察状態での反射手段を追加して示 す第２図の拡大部分であり、第４図はファインダ一手段と一緒の第１図から第４ 図までに示したレンズの短焦点距離状態における線図であり、 第５図は第４図と同様な線図であるが、中間焦点距離状態の図であり、 第６図は第４図と同様な線図であるが、長焦点状態の図であり、 第７図は本発明の第２の実施例によるレンズを短焦点距離状態で例示する線図で あり、 第８図は第７図に例示したレンズの長焦点距離状態における線図であり、 第９図は本発明の第３の実施例によるレンズの短焦点距離状態における線図であ り、 第１０図は第１１に例示したレンズの長焦点距離状態における線図であり、 第１１図は本発明の第４の実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線図 であり、 第１２図は第１１図に例示したレンズを長焦点距離状態で例示する線図であり、 第１３図は本発明の第５の実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線図 であり、 第１４図は第１３図に例示したレンズの線図であるが長焦点状態の図であり、 第１５図は本発明の第７の実施例であるレンズを中間焦点距離状態で例示する線 図であり、 第１６図は本発明の第８の実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線図 であり、 第１７図は第１６図に例示したレンズの線図であるが、長焦点距離状態の図であ り、 第１８図は本発明の第９の実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線図 であり、 第１９図は第１８図に例示したレンズの線図であるが、長焦点距離状態の図であ り、 第２０図は本発明の第１Ｏの実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線 図であり、 第２１図は第２０図に例示したレンズの線図であるが、長焦点距離状態の図であ り、 第２２図は本発明の第１１の実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線 図であり、 第２３図は第２２図に例示したレンズの線図であるが、長焦点距離状態の図であ り、 第２４図は本発明の第１２の実施例であるレンズを短焦点距離状態で例示する線 図であり、 第２５図は第２３図に例示したレンズの線図であるが、長焦点距離状態の図であ る。

ｆ″　−を量゛Ｉ −、 第１図乃至第６図に示したレンズ２０は写真カメラで使用されることを意図され るズームレンズであり且つ２９．３から１１６ｍ５までの焦点距離範囲、即ち４ ．０対１のズーム比を有する。第１図で、それは前者の焦点距離を与える状態で 例示され且つ第２図でそれは後者の焦点距離を与える状態で例示されている０本 書を通してその全ての例示及び説明で、レンズは無限遠で集束されると理解され る。加えて、例示的実施例の全ては通常の３５．。

像フォーマットで、即ち２４ｍｍＸ３６ｍｍの矩形フォーマットであり、その対 角線が４３．２６ｍ−であるものと共に使用するために寸法付けられている。明 らかに、例示的なレンズは他の像フォーマットに修正されることができ、且つ非 平面の像表面に適合されることができる。

レンズ２０は軸線２１を有し且つレンズ要素の３つのユニット２２．２４及び２ ６を含む、第１のユニット２２はレンズ２０の前側にあり、即ちそれは被写体２ ７の方である。ユニット２２はズーミング中補正体として且つまた集束のために 移動する。変動体ユニット２４はユニット２２及び２６の間にあり且つズーミン グ中移動する。ユニット２６はレンズの後側にあり且つこの実施例では移動しな い。

前側ユニット２２は負であり且つ３つの要素２８．３０及び３２を含む、要素２ ８はレンズの前側にあり且つ負の凹凸レンズである。要素３０は第１のユニット の中間にあり且つ負の凹凸レンズである。第３の要素３２は正の凹凸レンズであ る。

第２の即ち変動体ユニット２４は正であり且つ６つの要素３４．３６．３８．４ ０．４２及び４４を含み、それらは２つの副ユニット、即ち要素３４．３６及び ３８の正の副ユニッ）２４ａと要素４０．４２及び４４の負の副ユニット２４ｂ とに形成される。要素３６及び３８は要素４０及び４２のように接合された二枚 構成を形成する。要素３４は両凸レンズである。要素３６は両凸レンズであり且 つ要素３８は両凹レンズであり且つ一緒にそれらは凹凸レンズを形成する。開口 絞り３９は副ユニット２４ａのレンズ要素３８の表面１１ａ、即ち後側表面に近 接して配置される。

要素４０は両凸レンズであり且つ要素４２は負の凹凸レンズであり且つ一緒にそ れらは正の二枚構成を形成する。要素４４は負の凹凸レンズである。要素３８及 び４０の間に空間４６がある。空間４６は空間４６が鏡４８の形の反射手段（第 ３図）に適応し得るに充分な大きさである軸線方向長さを有し、該反射手段は鏡 の前方の撮影レンズのそれら要素を通過した被写体からの光線をファインダー系 へ向けるために通常のＳＬＲカメラの可動鏡で行われると同様に作用する。第４ 図から第６図までにおいて、ファインダー系は参照数字４９で示される。

第４図から第６図までは、撮影レンズ２０、鏡４８及びファインダー系４９を、 極度に短い焦点距離位置及び最大焦点距離位置を含む３つの異なる状態で示す０ 代替的に、同じ位置において鏡又は他の反射手段が例えば露出制御系の部分のよ うなファインダー作用の目的以外のために使用されることができ、又はそのよう な目的の１つ以上の作用をすることができる。

第３図は前側及び第２のレンズユニット２２及び２４をレンズ２０の最大焦点距 離のためのそれらの位置で拡大して例示する０例示的な鏡４８は枢軸５０の周り で枢動可能に腕４７上に支持されて図示されている。鏡４８のための枢軸５０は 第２のレンズユニット２４のためのマウント（図示せず）と一体であり、それに より鏡はズーミング中第２のレンズユニットと共に移動するが、例示した枢軸構 成以外の手段が鏡をその観察位置とその撮影位置の間で移動させるために使用さ れることができる。

鏡はその観察位置において実線で図示され且つその撮影位置において破線で図示 されている。その観察位置において、鏡４８は角度（この実施例では４５°）を もって配置され、それによりレンズ要素３８から到達する入射光線４５は光線４ ３として軸線２１の横方向へ反射され、レンズ要素３日及び４０の間からファイ ンダー系へ入り、ファインダー系は第３図に図示されていないが、第４図、第５ 図及び第６図に図示されている。ファインダーは１９８７年１０月９日に出願さ れた前述した米国特許出願第１０７゜１３９号で説明され且つ請求されているＳ ＬＲズームカメラの部分を形成する。

この例示的な実施例では、鏡は、フィルム面での対応する被写体範囲よりもやや 小さい被写体範囲をファインダー像に備える標準的な産業慣例の故に、像フォー マントの大きさのおよそ９０％だけ画成された最大光路をその観察位置において 遮るに充分な大きさである。

上述した鏡構成は他の例示的実施例で使用され得るが、そのような実施例と関連 して再び説明されることを要しないことは理解されるべきである。

全ての例示的実施例においであるように、第２のレンズユニットの第１の主点は そのユニットの最前方の正のレンズ要素の前側頂点の前方に配置される。この例 示的実施例及び全ての他の例示的実施例のこの点の位置並びに他の物理的及び焦 点パラメータは、例示的実施例の個々の説明にならって第２５表に列挙される。

最後方にある第３のレンズユニット２６は単一（Ｄし７ズ要素５２を含み且つ静 止している。要素５２は視野を平らにする両凸の正の要素であり、それにより像 は平らになり且つフィルム面５４上にある。ユニット２４及び２６の間の空間は ５１で参照され且つ勿論可変である。

前述したように、第１のレンズユニット２２は負であり、第２のレンズレンズユ ニット２４は正であり、且つ第３のレンズユニット２６は正である。しかしなが ら、レンズ全体は負−正であるようにより記述的に特徴とされる。負−正構成、 即ちユニット２２、副ユニツト２４ａ１副ユニツト２４ｂ及びユニット２６であ る。

レンズの種々の構造的パラメータは、その短焦点距離状態にある時、下記の第１ 表に与えられる。レンズ要素の表面はｌａ乃至１８ａで参照される。慣例的に、 二枚構成の接触表面は同じ参照符号で与えられる。第１表で及び他の同様な表で 、レンズ要素間の間隔は対応する屈折率数をもたないそれらの寸法で項目「厚さ 」のもとで通常のように示される。この明細書を通して全ての寸法は別に示され なければミリメートルである。全ての例示的実施例は露出する通常の３５ｍｍフ ィルムでの使用のために意図され、その像領域は４３．２６ｍｍの対角線寸法を 要素３２及び３４の間の間隔、即ち空間３３と、要素４４及び５２の間の間隔、 即ち空間５１とはズーミング上の表並びに他の例示的実施例にならう対応する表 にに記載された最長及び最短有効焦点距離は極値の焦点距離であり且つ対応する ズーム比は簡単にこれら２つの数値の比である。

−。

本発明の第２の実施例による２９．３〜１１６．０範囲のズームレンズ５６が第 ７図及び第８図に例示される。このレンズは３つのユニット５７．５９及び６１ を含み、前側ユニット５７は集束するため及びズーミング中補正するために移動 し、且つ副ユニット５９ａ及び５９ｂからなる第２の変動体ユニット５９はズー ミングのために移動する。第３のユニット６１は静止している。

レンズ５６の１０個の要素は、要素１２ｂが負の凹凸レンズであること及び要素 １３ｂが両凸の正の要素であることを除いて、第１の実施例の１０個の要素と同 じに一般的型式で且つ二枚構成レンズ及びユニット及び副ユニットの構造で構成 されている。また、この実施例では、可変開口絞り５５がユニット５９の第１の レンズ要素の前方の表面７ｂに近接して配置される。

レンズは第２のユニットに大きい空間６７を含み、それは２３．５ｍｓ＋と充分 に大きく、第１のここで説明した実施例に関して上述したように反射手段を収容 する。第８図及び第９図に示したレンズの種々の構造的パラメータは下の第３表 に短焦点距離状態について与えられる。

ユニット５７及び５９の間及びユニット５９及び６１の間に、ズーミング中変化 する空間６３及び６５がそれぞれあり、焦点距離極値を含む種々の有効焦点距離 におけるこれら空間６３及び６５の厚さは次のとおりである。

−。

第３の実施例による２９．３〜１０１．０範囲のズームレンズ５８が第９図及び 第１０図に例示される。レンズ５８は２つのレンズ要素ユニット６０及び６４を 含む、前側ユニット６０は集束のため及びズーミング中補正のために移動し、且 つ副ユニット６４ａ及び６４ｂからなる第２の変動体ユニット６４はズーミング のために移動する。

この実施例では、可動の第２のユニットとフィルム面との間に第３のユニットが ない。

レンズ要素の第１のユニット６０はレンズの前側に負の凹凸レンズ要素３０１を 含む次の要素は両凹要素３０３であり且つ第３の要素は正の凹凸要素３０５であ る。

要素の第２のユニット６４は２つの副ユニットに配置された８個の要素を含む、 １つは副ユニッ）６４ａ及び６４ｂである。前方副ユニット６４ａは要素３０７ ．３０９及び３１１からなり且つ正であり、他方のユニットは要素３１３．３１ ５．３１７．３１９及び３２１からなり且つ負である。第１の副ユニット６４ａ は大きい空間６２の前方にあり、該空間は前述したように鏡を受入れるに充分大 きく、且つ他方の副ユニン）６４ｂは空間６２の後方にある。副ユニッ）６４ａ の第１の要素は両凸要素３０７である。その副ユニットの第２及び第３の要素３ ０９及び３１１は接合された凹凸二枚構成である。

要素３０９は両凸であり且つ要素３１１は両凹である。

可変開口絞り６６は要素３０７の表面７６近くに配置され且つそれと共に移動す ることができる。

空間６２の背後に、副ユニット６４ｂの第４の両凸要素３１３があり、その副ユ ニ７）の第５及び第６の要素３１５及び３１７は接合された二枚構成である。要 素３１５は両凹であり且つ要素３１７は両凸である。副ユニット６４ｂの第７の 要素３１９、即ち空間６２の後ろの第４の要素は負の凹凸レンズである。可変空 間６５の前方のレンズの後ろにある副ユニット６４ｂの最後の要素３２１は負の 凹凸レンズである。

短焦点距離状態におけるこの第３の例示式実施例の種々の構造的パラメータは下 の第５表で与えられる。

第６表は２つの焦点距離極値を含む種々の有効焦点距離について可変空間７２及 び７４の長さを与える。

−。

２０．３〜１１６．０　範囲のズームレンズの形の本発明の第４の実施例が第１ １図及び第１２図に例示される。第３の実施例と同様に、それはレンズ要素の２ つのユニット８２及び８４だけを含み、第１のユニットは集束のため及びズーミ ング中補正のために移動することができ且つ後者はズーミングのために移動する ことができる。レンズ要素の２つのユニット８２及び８４の間の空間は第１４図 及び第１５図で８３で参照される。第２の変動体レンズユニット８４中で表面ｌ ｉｄ及び１２ｄの間に大きい空間８７があり、且つ可変開口絞り８６はこの空間 内でレンズユニット８４の前方副ユニットの後側の表面１１ｄに近接して配置さ れる。

第４の実施例に、第３の実施例におけるように２つのユニットに配置された１１ 個のレンズ要素がある。第４の実施例の要素は、第２のレンズ要素が負の凹凸レ ンズであること及び第３のレンズ要素が両凸であることを除いて、第３の実施例 におけると同じ型式及び順序のものである。

レンズ構造パラメータの幾つかは下の第７表で与えられる。

２つの焦点距離極値を含む種々の焦点距離における可変空間８３及び８８の長さ は下の第８表で与えられる。

′″　。

本発明の第５の実施例による２９．３〜１１６．０範囲のズームレンズが第１３ 図及び第１４図に例示される。第３及び第４の実施例と同様に、この第５の実施 例は２つのレンズユニツ）１００及び１０２を含む、前方レンズユニット１００ はズーミング中集束及び補正のために移動することができ且つ第２の変動体レン ズユニ７）１０２はズーミングのために移動することができる。大きな空間１０ ８がレンズ要素の第２のユニット１０２中に設けられる・この実施例では、反射 手段を収容し得る大きな空間１０８は一定の寸法を有していないが、ユニット１ ００及び１０２の間の空間１０６と同様に、それは長さを変化することができる 。換言すれば、２つの副ユニット１０２ａ及び１０２ｂは一緒に移動することが できるのみならず、互いに相対的に移動することもできる。レンズ副ユニッ）１ ０２ａの最後方のレンズ要素の表面１１ｅに近接して可変開口絞り１０４がある 。

第５の実施例の１１個のレンズ要素は、第１の要素が両凹であること及び第３の 要素が第４の実施例と異なり両凸であることを除いて、第３及び第４の実施例の それぞれの１１個のレンズ要素と同じ型式及び同じ順序のものである。

レンズの短焦点距離ａ′態におけるレンズの構造的パラメータの幾つかは下の第 ９表で与えられる。

可変空間１０６．１０８及び１１０の長さは２つの焦点距離極値を含む種々の焦 点距離について以下の第１０表で与えられる。

レンズ要素の第２のユニット１０２での大きい空間１０８が長さを変化できると こについて、空間１０６の長さをこの実施例で極度の長焦点距離状態である最短 にさせるレンズの状態においてさえ、反射手段のために充分な空間があることは 理解されるべきである。

−。

２９．３〜１１６．０のズーム範囲を有する本発明の第６の実施例は、異なる表 面半径及び他のパラメータと、表面１２−１３を備える要素が第６図に示した正 の凹凸レンズよりはむしろ両凸であることとを除いて、第１図〜第６図に関して 上述した第１の実施例と構造が概ね同じである。この第６の実施例では、開口絞 り５３と同様な開口絞りが表面１１ａに対応する表面１１ｆに近接して配置され る。この実施例の種々の構造的パラメータは下の第１１表に記載されている。

下の第１２表は焦点距離極値を含むレンズの種々の有効焦点距離における第１の 説明した実施例での空間３３及び５１に対応する種々の空間３３゛及び５１’の 長さを与え、次の通りである。

一、ｊ′″ ２９．３〜１１６．０のズーム範囲を有する本発明の第７の実施例が第１５図に 示され、同図はレンズの前側にある第１のレンズ要素ユニット２０４と、第２の レンズ要素ユニット２０６と、視野を平らにする要素２０８とを含むレンズ２０ ２を示す。第２の変動体ユニット２０６はズーミングのために移動し、且つ第１ の要素２０４はズーミング中集束及び補正のために移動する。

第１のレンズユニットが２つの負の要素を含む他の例示的実施例と異なり、この 実施例の前側要素２１０は負の凹凸レンズであり、且つ第１のレンズユニットの 他のレンズ要素２１２だけが正の凹凸レンズである。

第１及び第２のユニット２０４及び２０６の間に可変空間２１６がある。

第２の変動体ユニット２０６は２つの副ユニットを含み、その第１の副ユニット ２０６ａは可変開口絞り２３０を次に従えた３つのレンズ要素２１８．２２０及 び２２２を含む、第２の副ユニット２０６ｂは単一の要素２２４を備える。第１ の副ユニット２０６ａは正であり且つ第２の副ユニット２０６ｂは負である。副 ユニット２０６ａの前側要素２１８は両凸である。副ユニット２０６ａの第２及 び第３の要素２２０及び２２２は二枚構成として形成され且つそれぞれ両凸レン ズ及び両凹レンズである。この実施例は、第２の副ユニット２０６が１つの要素 、即ち負の凹凸レンズ２０４だけを有することで他の例示的実施例と相違する。

第２のユニット２０６の第３及び第４の要素の間に大きな空間２２６があり、且 つ両凸の視野を平らにする要素２０８は第２１図に２２８で示された可変空間に よって第２のユニット２０６から分離されている。

下の第１３表はレンズ２０２の要素の表面１ｇ〜１３ｇの半径、短焦点距離状態 における空間の厚さ、要素の材料の特性、及び要素の正味口径を与える。

次の第１４表はレンズの２つの焦点距離極値を含む種々の有効焦点距離に対する 空間の長さを与える。

の　−　・ ２９．３〜１１６．１のズーム範囲を有する本発明の第８の実施例が第１６図及 び第１７図に例示され且つレンズの前側にある第１のユニット３０２と、第２の ユニット３゜４と、第３のユニット３０６とを含む、第１のユニット３０２はズ ーミング中補正のため及び集束のために移動することができ、第２の変動体ユニ ット３０４はズーミングのために移動することができ、且つ第３のユニット３０ ６は固定されている。

第１のユニット３０２は負の凹凸レンズである第１の要素３０８と、負の凹凸レ ンズである第２の要素３１０と、正の凹凸レンズである第３の要素３１２とを含 む。

第２の変動体ユニット３０４の副ユニシト３０４ａは正であり、且つ両凸要素３ １４と、両凸要素３１６及び両凹要素３１８で形成された二枚構成レンズとを含 む。

可変開口絞り３３０は２つの副ユニットの間の大きい空間中で副ユニット３０４ ａのレンズ要素３１８の後方表面近（に配置される。第２の副ユニットは負であ り、且つ正の凹凸レンズである要素３２０と、負の凹凸レンズである要素３２２ とを含む。

第３のユニット３０６は両凸であり且つ視野を平らにする単一の要素３２４を備 える。

短焦点距離状態にある時のレンズ３０００種々の構造的パラメータが下の第１５ 表で与えられる。

第１及び第２のユニットの間に可変空間３２６があり、且つ第２及び第３のユニ ットの間に可変空間３２８がある。焦点路Ｍ極値を含む種々の焦点距離ついての 可変空間３２６及び３２８の長さは下の第１６表で与えられる。

の　−・ 第１８図及び第１９図は３６．５〜１１６．０のズーム範囲を存する本発明の第 ９の実施例を例示する。第１８図及び第１９図に示したレンズ４２０は写真カメ ラでの使用のために意図されたズームレンズであり且つ３６．５〜１１６　ａｓ の焦点距離範囲を有する。第２６図で、それは前者の焦点距離を与える状態で例 示され、且つ第１９図でそれは後者の焦点距離を与える状態で例示される。

レンズ４２０は軸線４２１を育し且つ３つのレンズ要素４２２．４２４及び４２ ６を含む、前方ユニット４２２はレンズ４２０の前側にあり、即ちそれは被写体 ４２７の方にある。ユニット４２２はズーミング中補正のため及び集束のための 両方のために移動する。ユニット４２６はレンズの後側にあり且つこの実施例で は移動しない、変動体ユニット４２４はユニット４２２及び４２６の間にあり且 つズーミング中に移動する。

前側ユニット４２２は負であり且つ３つの要素４２８．４３０及び４３２を含む 、要素４２８はレンズの被写体側に配置され且つ負の凹凸レンズである。要素４ ３０は第１のユニットの中間にあり且つ負の凹凸レンズである。

第３の要素４３２は正の凹凸レンズである。

第２の変動体ユニット４２４は正であり且つ５つの要素４３４．４３６．４３８ ．４４０及び４４２を含み、それらは２つの副ユニット、即ち要素４３４．４３ ６及び４３８の副ユニット４２４ａと、要素４４０及び４４２の副ユニッ）４２ ４ｂとに形成される。要素４３６及び４３８は接合された二枚構成レンズを形成 する。要素４３４は両凸である。要素４３６は両凸であり且つ要素４３８は両凹 であり且つ一緒にそれらは凹凸レンズを形成する。

要素４３８及び４４０の間に配置された開口絞り５４３がある。第１８図及び第 １９図を比較することによって理解され得るように、開口絞りはユニットのズー ミング動作中に２つの副ユニットに対して相対的に移動することができる。

要素４４０は正の凹凸レンズであり且つ要素４４２は負の凹凸レンズであり且つ 一緒にそれらは副ユニット４２４ｂを形成する。要素４３８及び４４０の間に大 きな空間４４６がある。

最後方にある第３のレンズユニット４２６は単一のレンズ要素４５２からなり且 つ静止している。要素４５２は正の凹凸レンズであり且つ視野を平らにすること を提供し、それにより像は平らになり且つフィルム面４５４上にある。ユニット ４２４及び４２６の間の空間は４５１で示され、勿論可変である。

第１のレンズユニット４２２は負であり、第２のレンズユニット２４は正であっ て副ユニット４２４ａは正であり且つ副ユニット４２４ｂは負であり、且つ第３ のレンズユニット４２６は正である。

レンズの短焦点距離状態にある時のレンズの種々の構造的パラメータは下の第１ ７表で与えられる。

下の第１８表は、焦点距離極値を含み、空間４３３及対する開口絞り４５３の位 置の若干の代表的値である。

−、 本発明の第１０の実施例が第２０図及び第２１図に示されており、それは第１の レンズ要素ユニット５２２及び第２のレンズ要素ユニット５２４及び第３のレン ズユニット５２６を含む３６．５〜１１６．０範囲のズームレンズ５２０を示す 、前方ユニット５２０は集束のため及びズーミング中補正するための両方のため に移動し、副ユニシ）５２４ａ及び５２４ｂからなる変動体ユニット５２４はズ ーミングのために移動し、且つ単一の視野を平らにするレンズ５４６である後方 ユニット５２６は移動しない。

前側要素ユニット５２２は負であり且つ３つの要素５２８．５３０及び５３２を 含む、要素５２８はレンズの被写体側に配置され且つ負の凹凸レンズである。要 素５３０は第１のユニシトの中間にあり且っ両凹である。第３の要素５３２は正 の凹凸レンズである。

第２のユニット５２４は正であり且つ６つの要素５３４．５３６．５３８．５４ ０．５４２及び５４４を含み、それらは２つの副ユニット、即ち要素５３４．５ ３６及び５３８の副ユニシト５２８ａと、要素５４０．５４２及び５４４の副ユ ニ７）５２４ｂとに形成される。要素５３６及び５３８は接合された二枚構成レ ンズを形成する。要素５３４は両凸である。要素５４０は正の凹凸レンズであり 且つ要素５４２及び５４４はそれぞれ両凸及び両凹である。視野を平らにする要 素５４６は正の凹凸レンズである。

開口絞り５４８はレンズ要素２３８の表面１１ｋに近接して２つのユニットの間 に配置される。

第１のレンズユニ７）５２２は負であり、第２のレンズユニット５２４は正であ って副ユニシＬ５２４ａは正であり且つ副ユニット５２４ｂは負であり、且つ第 ３のレンズユニット５２６は正である。

二の実施例では、副ユニットの間の空間中にフルサイズの鏡のための充分な余地 があるが、例えばオートフォーカス又は露出制御のためのより小さい鏡のための 充分な余地があることは注目されるべきである０種々の実施例で鏡の位置は副ユ ニットの間で開口絞りに近接しであるので、鏡はその大きさにかかわりなく像フ ォーマント全体を示す光線を遮る。

レンズの短焦点距離状態にある時のレンズの種々の構造的パラメータは第１９表 で与えられる。

可変空間５５０及び５５２の長さは焦点距離極値を含む種々の焦点距離について 下の第２０表で与えられる。

の　ス　・ 本発明の第１１の例示的実施例が３６．５〜６７．５のズーム範囲を有するズー ムレンズ６２０の形で第２２図及び第２３図に例示される。レンズは第１のレン ズ要素ユニット６２２と、副ユニット６２４ａ及び６２４ｂからなる第２のレン ズユニット６２４とを含む、前方レンズ要素ユニット６２２は集束のため及びズ ーミング中補正するために移動し、第２の変動体レンズユニット６２４はズーミ ングのために移動し、且つ２つのレンズ要素副ユニット６２４ａ及び６２４ｂは ズーミング中圧いに相対的に移動し、それにより副ユニットの間の大きい空間６ ２６を変化する。

前方レンズ要素ユニット６２２は負であり且つ３つの要素６２８．６３０及び６ ３２を含む、要素６２８は負の凹凸レンズであり、要素６３０は両凹であり且つ 要素６３２は両凸である。

第２のユニット６２４は正であり且つ５つの要素、即ち副ユニット６２４ａでの 要素６３４．６３６及び６３８と、副ユニット６２４ｂでの要素６４０及び６４ ２とを含む、正である第１の副ユニットにおいて、要素６３４は両凸であり、且 つ両凸の要素６３６及び負の凹凸レンズ６３８は両凸の二枚構成レンズを形成す る。第２の副ユニット６２４ｂにおいて、前方要素６４０は平凸であり且つ後方 要素６４２は負の凹凸レンズである。

レンズの短焦点距離極値におけるレンズの種々の構造的パラメータは下の第２１ 表で与えられる。

３つの可変空間６２６．６４４及び６４６の長さは焦点距離極値を含む種々の焦 点距離について下の第２１表で与えられる。

−。

本発明の第１２の例示的実施例が３６．５〜６７．５のズーム範囲を有するズー ムレンズ７２０の形で第２３図及び第２４図に例示される。レンズ７２０は第１ のレンズ要素ユニット７２２と、副ユニット７２４ａ及び７２４ｂからなる第２ のレンズユニット７２４とを含む、前方レンズ要素ユニット７２２は集束のため に及びズーミング中補正として移動し、第２の変動体レンズユニット７２４はズ ーミングのために移動し且つ２つのレンズ要素副ユニット７２４ａ及び７２４ｂ はズーミング中圧いに相対的に移動し、それにより副ユニットの間の大きい空間 ７２６を変化する。

前方レンズ要素ユニット７２２は負であり且つ３つの要素７２８．７３０及び７ ３２を含む、要素７２８は負の凹凸レンズであり、要素７３０は両凹であり且つ 要素７３２は両凸であり、後の２つは二枚構成レンズを形成する。

第２のユニット７２４は正であり且つ６つの要素、即ち副ユニット７２４ａでの 要素７３４．７３６及び７３７４４とを含む、正である第１の副ユニットで、要 素７３４は両凸であり且つ両凸要素７３６及び両凹要素７３８は二枚構成レンズ を形成する。第２の副ユニット７２４ｂで、前方の要素７４０は正の凹凸レンズ であり、中央の要素７４２は両凸であり且つ後方の要素７４４は負の凹凸レンズ である。この実施例では、第２の副ユニットは、対応する副ユニットが負の倍率 のものである他の実施例と異なり、総合的な弱度の正の倍率を有する。この場合 の負の要素は非常に弱度であり、即ち副ユニット７２４ｂは４３８６１１１１の 焦点距離を存すること、及び負倍率の第２の変動体側ユニットのそのような使用 が例えば２＝１又はそれより低い比較的小さいズーム比のレンズについてだけ通 していることは認識されるべきである。また、例示的実施例１１及び１２は設計 及びズーム範囲の両方において類似し、前者はレンズのストレージ状態の長さを 最小限にし且つ後者は最大レンズ長さを最小限にする。

レンズの短焦点距離極値におけるレンズの種々の構造的パラメータが下の第２３ 表で与えられる。

３つの可変空間７２６．７４６及び７４８の長さは焦点距離極値を含む種々の焦 点距離について下の第２４表で与えられる。

下の第２５表に、種々のパラメータ及び特性の値が対応する列の数１〜１２によ って示された全ての例示的実施例についての欄に記載される。これらのパラメー タ及ヒ特性は次のとおりである。

Ｆｌ　第１のレンズユニットの焦点距離の絶対値。

Ｑ　ＰＰ、／ＤここでＤは像面の対角線である。

Ｑ　Ｒ＋／Ｉｈ β　像寸法に対する被写体寸法の最小比。

本発明の説明した実施例の全ては３５ｍｍ写真像の対角線測定（！Ｉ４３．２７ 　ａｍより小さい短焦点距離を有することは認められよう、また、集束の全ては 全ての実施例で第１のレンズ要素ユニットによって行われるので、像は全ての被 写体距離について焦点にとどまる。

上述した本発明の例示式実施例において、レンズ要素の全ては球面である。しか しながら、１つ又はそれ以上の非球面の表面が本発明の実施例で使用されること ができることは理解されるべきであり且つ本発明は１つ又はそれ以上の非球面の 表面が使用される実施例を含むと理解されるべきである。また、第三次数の収差 補正又はそれに類するものを大きく変えない弱度の光学要素が採用されることが できるが、用語「要素」は、ｔ　発明（７）　タメニそのような構成部品を含む ことを意図しないことは明らかである。

本発明は特に現在好適とされる実施例と関連して詳細に説明されたが、変更及び 修正が本発明の精神及び範囲Ｆ／６６ Ｆ／６７ Ｆ／６８ ＩＧ　１０ 「：二−コ　θ４ ＦＩＧ、　／２ ＩＧ　１５ ３０４σ ＦＩＧ、　２０ ＦＩＧ、　２２ ＦＩＧ、　２３ ？２４ａ　７２４ｂ 国際調査報告 １ｍｓ・１−一−１−１５Ｍ１Ａ署−１−拳””’−ＰＣＴ／ＵＳ８Ｅ１１０３ ４２６゛国際３査報告　ｐｃｒｉｕｓあ１０３４２６〜ｌ噌−−−一ζ−−−町 一町Ｉｓ　ｌ１ｗ　ｐ＋ｗｒｍ　ｈｅ−一一一−１−−−−−−轡一一一一岬一 ；；：＝篤：：　：に：；７；；；；；；７；ニー−Ｌ　−一１ｍ　ｒヶ蕎偲−

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．広角ズームレンズであって、 該レンズの前側に配置された可動の負倍率の集束及び補正レンズ要素と、 前記集束及び補正レンズ要素の後ろに配置された正倍率の変動体レンズ要素とを 備え、該変動体レンズ要素が、前方可動正倍率レンズ要素副ユニットであって、 複数個の相互に近接した正倍率レンズ要素と、該正倍率レンズ副ユニットの後方 端に配置された少なくとも１つの負倍率レンズ要素とを含む前方可動正倍率レン ズ要素副ユニットと、 後方可動負倍率レンズ要素副ユニットとを備える、広角ズームレンズ。
2. ２．負倍率レンズ要素副ユニットが少なくとも１つの負倍率レンズ要素を次に従 えた少なくとも１つの正倍率レンズ要素を備える請求の範囲第１項に記載の広角 ズームレンズ。
3. ３．正倍率レンズ要素副ユニットの第１の主点がその第１のレンズ頂点の前方に 配置された請求の範囲第１項に記載の広角ズームレンズ。
4. ４．負倍率レンズ要素副ユニットの倍率変化に対する正倍率レンズ要素副ユニッ トのズーミング中の倍率変化の比が１．０３から１．８７までの範囲にある請求 の範囲第１項に記載の広角ズームレンズ。
5. ５．その短焦点距離位置におけるレンズによって包含される像対角線がその位置 におけるレンズの焦点距離よりも大きい請求の範囲第１項に記載の広角ズームレ ンズ。
6. ６．変動体レンズ要素ユニットのレンズ要素副ユニットが互いに独立に移動する 請求の範囲第１項に記載の広角ズームレンズ。
7. ７．変動するレンズ要素ユニットにおいて後側に配置されたズーミング中実質的 に一定の倍率の追加のレンズ要素ユニットを含む請求の範囲第１項に記載の広角 ズームレンズ。
8. ８．負倍率集束及び補正レンズ要素ユニットの倍率が関係 Ｘｉ＜φｉ＜Ｘ２ を満足し、ここでψｉは短焦点距離ズーム位置についての焦点距離が１に目盛ら れた時の集束及び補正レンズ要素ユニットの倍率であり、Ｘｉ及びＸ２は０．５ １及び１．４２である請求の範囲第１項に記載の広角ズームレンズ。
9. ９．被写体距離に対して、像距離が全ズーム範囲にわたって一定のままである請 求の範囲第１項に記載の広角ズームレンズ。
10. １０．変動体レンズ要素ユニットが最長焦点距離位置にある時に前記ズームレン ズが少なくとも４：１の被写体対像倍率を備えることができる請求の範囲第１項 に記載の広角ズームレンズ。
11. １１．広角ズームレンズであって、 前記レンズの前側に配置され、且つ少なくとも２つの負倍率レンズ要素を含む可 動の負倍率の集束及び補正レンズ要素ユニットと、 ２つの可動レンズ要素副ユニットを備える正倍率の変動体レンズ要素ユニットで あって、該変動体レンズ要素ユニットがその最前方頂点の前方に像表面の対角線 の１０％よりも大きい距離に配置されたその第１の主点を有する正倍率の変動体 レンズ要素ユニットと、を備える広角ズームレンズ。
12. １２．負倍率レンズ要素副ユニットが少なくとも１つの負倍率レンズ要素を次に 従えた少なくとも１つの正倍率レンズ要素を備える請求の範囲第１１項に記載の 広角ズームレンズ。
13. １３．正倍率レンズ要素副ユニットの第１の主点がその第１のレンズ頂点の前方 に配置されている請求の範囲第１１項に記載の広角ズームレンズ。
14. １４．その最短焦点距離位置においてレンズによって包含される像対角線がその 位置におけるレンズの焦点距離よりも大きい請求の範囲第１１項に記載の広角ズ ームレンズ。
15. １５．変動体レンズ要素のレンズ要素副ユニットが互いに独立に移動する請求の 範囲第１１項に記載の広角ズームレンズ。
16. １６．負倍率集束及び補正レンズ要素ユニットの空間の総計が空気で離間したレ ンズ要素を含み、該要素間の間隔がそのレンズ要素ユニットのレンズ要素の厚さ の総計を越える請求の範囲第１１項に記載の広角ズームレンズ。
17. １７．負倍率集束及び補正レンズ要素ユニットの倍率が関係 Ｘｉ＜φｉ＜Ｘ２ を満足し、ここでφｉは短焦点距離ズーム位置についての焦点距離が１に目盛ら れた時の集束及び補正レンズ要素ユニットの倍率であり、Ｘｉ及びＸ２は０．５ １及び１．４２である請求の範囲第１１項に記載の広角ズームレンズ。
18. １８．被写体距離に対して、像距離が全ズーム範囲にわたって一定のままである 請求の範囲第１１項に記載の広角ズームレンズ。
19. １９．変動体レンズ要素ユニットが最長焦点距離位置にある時に前記ズームレン ズが少なくとも４：１の被写体対像を備えることができる請求の範囲第１１項に 記載の広角ズームレンズ。
20. ２０．広角ズームレンズにおいて、 該レンズの前側にある可動の負倍率の集束及び補正レンズ要素ユニットと、 前記集束及び補正レンズ要素ユニツトの後方にある変動体レンズ要素ユニットと を備え、該変動体レンズ要素ユニットが、 ズーミング中倍率変化の大部分を備える前方可動正倍率レンズ要素副ユニットと 、 少なくとも１つの負倍率レンズ要素の前方にある少なくとも１つの正倍率レンズ 要素を含む後方負倍率レンズ要素副ユニットとを備える、 広角ズームレンズ。
21. ２１．負倍率レンズ要素副ユニットが少なくとも１つの負倍率レンズ要素を次に 従えた少なくとも１つの正倍率レンズ要素を備える請求の範囲第２０項に記載の 広角ズームレンズ。
22. ２２．正倍率レンズ要素副ユニットの第１の主点がその第１のレンズ頂点の前方 に配置された請求の範囲第２０項に記載の広角ズームレンズ。
23. ２３．負倍率レンズ要素副ユニットの倍率変化に対する正倍率レンズ要素副ユニ ットのズーミング中の倍率変化の比が１．０３から１．８７までの範囲にある請 求の範囲第２０項に記載の広角ズームレンズ。
24. ２４．像対角線がその最短焦点距離位置におけるレンズの焦点距離よりよりも長 い請求の範囲第２０項に記載の広角ズームレンズ。
25. ２５．変動体レンズ要素ユニットのレンズ要素副ユニットが互いに独立に移動す る請求の範囲第２０項に記載の広角ズームレンズ。
26. ２６．変動するレンズレンズ要素ユニットにおいて後側に配置されたズーミング 中実質的に一定の倍率の追加のレンズ要素ユニットを含む請求の範囲第２０項に 記載の広角ズームレンズ。
27. ２７．負倍率集束及び補正レンズ要素ユニットの倍率が関係 Ｘｉ＜φｉ＜Ｘ２ を満足し、ここでψｉは短焦点距離ズーム位置についての焦点距離が１に目盛ら れた時の集束及び補正レンズ要素ユニットの倍率であり、Ｘｉ及びＸ２は０．５ １及び１．４２である請求の範囲第２０項に記載の広角ズームレンズ。
28. ２８．被写体距離に対して、像距離が全ズーム範囲にわたって一定のままである 請求の範囲第２０項に記載の広角ズームレンズ。
29. ２９．変動体レンズ要素ユニットが最長焦点距離位置にある時に前記ズームレン ズが少なくとも４：１の被写体対像倍率を備えることができる請求の範囲第２０ 項に記載の広角ズームレンズ。
30. ３０．広角マクロフォーカスズームレンズであって、該レンズの前側に配置され た可動の負倍率の集束及び補正レンズ要素ユニットと、 前方可動正倍率レンズ要素副ユニットと後方可動負倍率レンズ要素副ユニットと を備える正信率変動体レンズ要素ユニットであって、該変動体レンズ要素ユニッ トがその前方頂点の前方に像面の対角線の少なくとも１０％に等しい距離に配置 されたその前方頂点を有する正倍率変動体レンズ要素ユニットと、 を備える広角マクロフォーカスズームレンズ。