JPH0360410B2 - - 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。 従来より広角ズームレンズに用いられている発
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、収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、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
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、前玉径を増大
させることなくレンズ全体の形状のコンパクトさ
を維持し、しかもズーム比の高倍化と高性能化と
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側から
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、望遠端で望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。また、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f₂、第４群の焦点距離をf₄とす
るとき (1) 3.0＜f₁／−f₂＜3.3 (2) 3.9≦f₃／f₂＜4.4 (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。 ズーム比を４倍前後からそれ以上にまで広げる
場合条件式(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。
第１群、第４群は物体側へ動かすわけであるが、
こ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
わせレンズ、正レンズの２成分から成り最終メニ
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) 1.05＜f₁₃／f₁＜1.5 の条件を満足することが望ましい。貼り合わせレ
ンズは物体側へ凸の負メニスカスレンズと両凸レ
ンズから成り、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える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、物体側の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_aν_a＋１／f_bν_b）＜０ (7) 1.5≦r₁₂＋r₁₁／r₁₂−r₁₁≦10 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
に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
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は互いに貼り合わせレン
ズであり、両凹レンズと両凸レンズから成り曲率
半径を第２群から順に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
の貼り合わせ負レンズのベンデイングを規定する
上記条件式(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
て単一又は貼り合わせの両凹レンズ、そして正レ
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
貼り合わ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。 後群中の物体側に位置する単一又は貼り合わせ
の負レンズの両側の曲率半径をそれぞれr₂₃、r₂₄、
厚さをｄとし、像側の貼り合わせ正レンズを構成
する正、負のレンズの屈折率をそれぞれn₁₆、
n₁₇、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−r₂₈＜−0.4 (13) 0.002＜n₁₆−n₁₇／r₂₆＜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４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
用のズームレンズで、第１実施例、第２実施例は
広角から準望遠領域をカバーする焦点距離ｆ＝
28.8〜102mm、Ｆナンバ4.05のズーム比3.5倍を有
する高倍ズームレンズである。第３実施例は焦点
距離ｆ＝28.8〜131mm、Ｆナンバ4.14〜4.65のズー
ム比4.5倍のズームレンズである。 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
図に示してあるが撮影距離がいずれも無限遠の収
差図である。各収差図にはそれぞれ球面収差
Sph、非点収差Ast、歪曲収差Disを広角端、中
間、望遠端について示した。各実施例とも高いズ
ーム比を有しながらも前玉径、全長とも過大にな
ることなく前変倍域にわたつて優れた結像性能を
維持していることがわかる。 以上のごとく、本発明によれば広角から望遠ま
での極めて広い変倍領域を有しつつも、前玉径及
び全体形状を大型化することなく、しかも全変倍
域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
跡を、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) 3.0＜f₁／−f₂＜3.3 (2) 3.9≦f₃／f₂＜4.4 (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。