JPH0360409B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は標準域を挾んで広角から望遠にわたる
いわゆるスタンダードズームレンズに関する。 従来より発散性レンズ群が先行する２群ズーム
レンズが広角ズームレンズとして用いられている
が、このタイプでは、前玉径を小さくすること、
また広角端での収差補正には有利であるが望遠ま
で含む３倍程度以上のズーム比を有する構成とす
ると発散レンズ群による球面収差、コマ収差など
が残存収差として残り望遠側に悪影響を及ぼすた
め高倍ズームレンズには不向きである。 一方、周斂性レンズ群が先行する３群あるいは
４群ズームレンズでは前玉径を小さくしておくた
めにズームレンズの各群の屈折力を強め、移動量
を小さくしなくてはならない。しかし、この場合
にはズーミングによる収差変動が大きくなり歪曲
収差、非点収差、そして球面収差を全ズーミング
域において小さく押えることは困難であつた。 正負正の３群構成ズームレンズ、あるいは正負
正正の４群構成ズームレンズでは屈折力を強める
ことでコンパクトなズームレンズを実現しようと
すると負レンズ群の屈折力が極めて強くなるため
上記の欠点は特に顕著に現われる。 その点正負負正の４群構成ズームレンズにおい
ては、屈折力が正レンズ群、負レンズ群の各２組
に配分されているため、各群の屈折力を強めコン
パクト化を計つた時に屈折力の強い群を避けるこ
とができる、上記欠点を軽減できる。このように
スタンダードズームレンズにおいて正負負正の４
群構成を採用したものには、特開昭49−76540号、
特開昭53−97451号、特開昭55−121418号、特開
昭56−48607号などがある。しかしながら各群の
屈折力の負担が軽減されたとはいえ、ズーミング
による収差変動は依然残存し、非点収差、特に歪
曲収差の変動も依然大きく、一方、前玉径もコン
パクトと表現できる程には縮小しにくいという欠
点を留めている。この欠点はスタンダードズーム
レンズの中でも広角域を含め望遠側にまで及ぶ高
倍率ズームレンズではさらに顕著になる。 本発明はこれらの欠点を解決し、前玉径を縮小
しレンズ全体の形状のコンパクト化と高性能化と
を共に実現したものである。 本発明は基本的には前述したごとき物体から正
負負正の４群構成を採ることで２つの正レンズ群
と２つの負レンズ群とにそれぞれ屈折力を配分し
たうえで各群の屈折力を強め無理のないパワー配
分にし、次に述べるズーム方式を採つた。 物体側から正負負正の４群からなるズームレン
ズの従来のズーム方式を第１図に、また本発明に
よるズーム方式を第２図にそれぞれ示したが、図
から明らかなように、従来光軸上を移動すること
で変倍系を成していた最も屈折力の強い負屈折力
の第２群G₂を固定群としたことを大きな特徴と
している。そしてフオーカシング系として合焦の
ためのみに移動した正屈折力の第１群G₁と、リ
レー系として像面に対して固定していた正屈折力
の第４群G₄とを広角Ｗから望遠Ｔにかけて物体
側へ動かすことで第４群G₄にも変倍作用をもた
せ、それによる像面の移動を負屈折力の第３群
G₃で補正するというズーム方式である。第４群
G₄と第１群G₁とが共に物体側に移動することで
変倍系を成すことになり、変倍作用を第２群G₂
と第４群G₄とに配分できるので高倍ズーム化を
無理なく実現することができる。さらに図示のご
とく第１群、第４群が物体側に移動するからこの
ズーム方式では最前レンズ面から像面までの全長
が変化する。この全長の変化は広角Ｗ側から望遠
Ｔ側にかけて大きくなる方向である。つまり望遠
Ｔ側で全長が長くなるので、高倍ズーム化によつ
ても、望遠端で端遠比のかかり過ぎを軽減でき
る。このことは望遠端で無理な望遠比がかかるこ
とによる収差補正の困難化を引き起こすことな
く、収差補正上の利点となる。まき、本発明によ
るズーム方式においては絞りがズーミングにおい
て第３群と一体になつて物体側へ移動するので従
来方式に比べこの点でも前玉径の縮小に貢献でき
る。一方、屈折力の強い第２群G₂を固定できさ
らに第１群G₁と第４群G₄を物体側へ単調に動か
すため簡単な機構で構成できるので精度を充分に
確保することができる。 上述のごとき変倍のための各群の移動方式を有
しつつ、本発明によるズームレンズにおいては第
１群の焦点距離をf₁、第２群の焦点距離をf₂、第
３群の焦点距離をf₃、第４群の焦点距離をf₄とす
るとき (1) 2.7＜f₁／−f₂≦3.0 (2) 3.2＜f₃／f₂＜3.9 (3) 1.3＜f₄／−f₂＜1.7 の各条件を満足することがコンパクト化と収差補
正上必要である。 条件式(1)において下限値を越えると、第１群の
屈折力が相対的に強くなり大きな角度で入射する
光線により発生する非点収差の補正が困難にな
り、またズーミングによる球面収差の変動が大き
くなつてしまう。逆に上限値を越えてしまうと、
ズーミングによる非点収差と球面収差の補正には
有利であるが全長が増大し主光線の第１群を通る
位置が光軸から離れ、またフオーカシングによる
繰出量も大きくなり前玉径の増大につながる。条
件式(2)においては下限値より小さくなると全長、
前玉径は小さくできるが望遠側での第２群と第３
群の主点間隔が狭くなると同時にペツツバール和
が負に動く。逆に上限値より大きくなると第３群
と第４群の間隔が狭くなり、また全長の増大と主
光線が光軸から離れることで前玉径の増大が避け
られない条件式(3)においては下限値を越えると全
長は短かくなるが第３群と第４群の主点間隔が小
さくなり望遠側で両群が機械的に干渉を起こすこ
とになる一方、上限値を越えると全長の増大と同
時にペツツバール和が急激に負に落ち込む。 上記の条件式を満たすズームレンズで、かつズ
ーム比を３倍程度にすれば、変倍による像面移動
を補正する第３群の動きは第１群、第４群の移動
方向と同じく物体側に単調に動くため、カム機構
上さらに簡単になると考えらえ、製造上容易にな
り、ひいては高精度を維持するのに有利である。 なお、第１群、第４群を共に物体側へ動かすわ
けであるが、両群の関係を記述する関数は機構的
あるいは収差補正上、様々にとることができる。
もし各群の構造を工夫することで収差補正が充分
に達成できるならばこの関数は簡単なもの、例え
ば定数をとれば機構的にさらに簡単になる。さら
にリンク定数を１に、つまり、第１群と第４群を
一体として動かすと、構造を簡略化できさらに精
度を高めることができる。 前述のごとき本発明の基本構成において、各群
は具体的に以下のように構成されている。 正屈折力の第１群G₁は物体側より順に貼り合
わせ正レンズと正レンズとの２成分からなり、最
終メンスカスレンズの焦点距離をf₁₃、第１群の
合成焦点距離をf₁としたときに (4) 1.1＜f₁₃／f₁＜1.6 の条件を満足することが望ましい。貼り合わせレ
ンズは像側の曲率のゆるやかな正レンズとし最終
正レンズを物体側に凸のメニスカス形状にするこ
とで、各レンズに光軸から離れた位置で入射する
光線が強く屈折されることがなく高次の球面収差
が発生しにくくしている。条件式(4)において下限
値を越すと像側メニスカス正レンズの屈折力が強
くなり、ズーミングによる球面収差と非点収差の
変動が大きくなり、収差補正が困難となる。逆に
上限を越えると貼り合わせレンズの屈折力が強く
なり前玉径の増大と共に高次収差が発生し、すな
おな収差補正ができなくなる。 負屈折力の第２群G₂は物体側に凸の負メニス
カスレンズとして屈折力の負の貼り合わせレン
ズ、物体側に凸の正メニスカスレンズの３成分か
ら成り、曲率半径を第１群側から順にr₆、r₇、…
…、r₁₂、とし貼り合わせレンズを構成する正、
負のレンズの焦点距離をそれぞれf_a、f_bアツベ数
をν_a、ν_b、合成の焦点距離をf_abとするとき (5) −2.0≦r₇＋r₆／r₇−r₆≦−1.0 (6) −0.1＜f_ab（１／f_a〓_a＋１／f_b〓_b）＜−0.01 (7) 3.0＜r₁₂＋r₁₁／r₁₂−r₁₁＜20.0 の条件を満足することが望ましい。条件式(5)は第
２群中最も物体側の負メニスカスレンズのベンデ
イングの強さを規定するものである。 第１群を通つた周辺光は第２群に大きな角度で
入射し大きく屈折される。このため条件式(5)を満
足しない場合は高次の収差発生の影響で非点収差
の補正が困難になる。またズーミングによる球面
収差の変動の補正が難しくなりコンパクト化にお
いて支障をきたす。条件式(6)はコンパクト化い伴
い強い曲率をもつた各面から発生する色収差、特
に倍率の色収差を有効にかつ無理なく補正するた
めに欠かせないものである。条件式(7)は望遠側で
の球面収差を補正する上で必要な正メニスカスレ
ンズのベンデイングの強さを規定したものであ
る。 負屈折力の第３群G₃は互いに貼り合わされた
両凹レンズと両凸レンズから成り、曲率半径を、
第２群側より順にr₁₃、r₁₄、r₁₅としたとき (8) 1.5＜r₁₅＋r₁₃／r₁₅−r₁₃＜4.0 の条件を満足することが望ましい。第３群として
の貼合せ負レンズのベンテイングを規定するこの
条件式(8)を満足することでズーミングによる球面
収差の変動とコマ収差の対称性を確保することが
できる。 正屈折力の第４群G₄は物体側より順に両凸レ
ンズと色消のための貼り合わせ正レンズそして両
凸レンズの３成分から成る合成で正の前群、続い
て両凹レンズと正レンズ、屈折力が正の貼り合わ
せレンズの３成分から成る合成で負の後群とから
成る。 前群の貼り合わせ面の曲率をr₁₉、その前後の
正レンズと負レンズの屈折率をそれぞれn₁₁、n₁₂
前群最後の正レンズの曲率を物体側から順にr₂₁、
r₂₂とするとき (9) 0.002＜n₁₁＋n₁₂／r₁₉＜0.02 (10) 0.4＜r₂₂＋r₂₁／r₂₂−r₂₁＜1.0 の条件式を満足することが望ましい。条件式(9)は
貼合せ面の屈折力を表わす量であり、この条件を
満たすことでコマ収差と同時に色収差をバランス
させて補正できる。条件式の範囲外ではコマ収差
と色の球面収差を同時に補正することができなく
なる。条件式(10)は前群最後の正レンズのベンデイ
ングの強さに関する規定であり、ズーミングによ
る球面収差の変動を補正する上で有効であり、特
に望遠側での開放Ｆ値を明るくする場合に役だつ
後群の物体側負レンズの曲率半径を順次r₂₃、r₂₄
厚さをｄとし、像側貼り合わせ正レンズの正レン
ズ、負レンズの屈折率をそれぞれn₁₆、n₁₇とし貼
り合わせ面の曲率半径をr₂₈としたときに (11) 0.08＜ｄ／f₄ (12) −0.9＜r₂₄＋r₂₃／r₂₄−r₂₃＜−0.4 (13) 0.002＜n₁₆−n₁₇／r₂₈＜0.02 の条件式を満足することが望ましい。条件式
（11）を満たすことで球面収差の改善を計り、条
件式（12）は後群の物体側負レンズのベンデイン
グの強さを規定するもので上記（12）式を満足し
ないと非点収差とコマ収差をバランスよく補正す
ることが困難となる条件式（13）は最終貼り合わ
せ面の面パワーを規定しコマ収差を補正する上で
望ましい。 本発明においてはズーム比３倍程度からそれ以
上の高倍化が可能であるが、実施例としては、高
精度を確保するため前述したように、補正系をな
す第３群がズーミングにおいて常に第１群と第４
群の動きと同じ方向であるようなズーミング範囲
を採用した。また第１群と第４群の関係は常に
１：１を取る状況、つまりリンク定数として１を
採ることで移動の簡便化を計つた。 以下に本発明による３つの実施例の諸元を示す
が、各諸元表中において添数字は物体側からの順
序を示しており、屈折率はｄ線（λ＝587.6nｍ）
に対する値である。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 上記の各実施例はいずれも35mm一眼レフカメラ
用のズームレンズとして広角から準望遠領域まで
をカバーする焦点距離ｆ＝36〜102mmで約３倍の
ズーム比を有し、第１実施例、第２実施例はＦメ
ンバーが3.4〜4.6、第３実施例においては全域で
ほぼ3.5を有するものである。さらに、前玉径、
全長とも非常にコンパクトになつておりレンズ系
の最前部に装着されるフイルターサイズは第１実
施例、第２実施例では52mmと小さく、第３実施例
ではＦナンバーを全域で3.5にしたにもかかわら
ず62mmに納めてある。 第１〜第３実施例のレンズ構成図をそれぞれ第
３図、第４図、第５図に示した。また第１〜第３
実施例の収差図をそれぞれ第６図、第７図、第８
図に示した。撮影距離がいずれも無限遠の収差図
であり、球面収差Sph、非点収差Ast、歪曲収差
Disを最短、中間、最長の各焦点距離についてそ
れぞれ示した。各収差図から各実施例とも35mm一
眼レフカメラ用ズームレンズとして前玉径が非常
に小さく構成されていながら、諸収差とも十分良
好に補正されていることが明らかである。 以上述べたごとく、本発明によれば広角から望
遠までの広い変倍領域を有しつつも前玉径がかな
り小型でレンズ全体の形状もコンパクトであり、
しかも変倍領域全体にわたつて常に優れた結像性
能を有するズームレンズが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４群構成ズームレンズの移動軌
跡、第２図は本発明に拠るズームレンズの移動軌
跡を示した図、第３図、第４図、第５図はそれぞ
れ第１〜第３実施例のレンズ構成図、第６図、第
７図、第８図には各実施例の無限遠における諸収
差図である。 〔主要部分の符号の説明〕、G₁……第１群、G₂
……第２群、G₃……第３群、G₄……第４群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、
   負屈折力の第２レンズ群、同じく負屈折力の第３
   レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有し、広角
   から望遠への変倍に際して、前記第２群は像面に
   対して固定され、前記第１群と前記第４群とが共
   に物体側に移動するとともに、前記第３群が他の
   群とは独立に移動し、該第１、第２、第３、第４
   群各々の焦点距離をf₁、f₂、f₃、f₄とするとき、 (1) 2.7＜f₁／−f₂≦3.0 (2) 3.2＜f₃／f₂＜3.9 (3) 1.3＜f₄／−f₂＜1.7 の各条件を満足することを特徴とするズームレン
   ズ。