JPH0430564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明はズームレンズ、特に最大画角が60°を
越える広画角を含み、いわゆる広角から準望遠ま
での比較的広い変倍領域を有するズームレンズの
合焦方式に関する。 （発明の背景） 近年、この種のズームレンズで35mm判スチルカ
メラ用のものが種々提案されており、例えば、特
開昭57−161804、特開昭57−161824等がある。 これらはいずれもコンパクトで高ズーム比を目ざ
したものであるが、そのため、前玉フオーカツシ
ング群に正のパワーのレンズ群を用いてズーム比
の高倍化をねらつている。しかし、正のフオーカ
ツシング群の欠点として、至近距離をあまり短か
くできない事と、収差の近距離変動が大きい事の
２点が挙げられる。至近距離の短縮化には前玉径
を大きくするか、前玉の焦点距離を短かくすれば
ある程度可能となるが、レンズの小型化と収差変
動の減少とを犠牲にせざるを得なくなる。そのた
め通常はマクロ機構を付加して、近距離撮影領域
を拡大することが多い。 また収差の近距離変動
に関しては、レンズ系の小型化と相反する性質が
あり、なかなか補正困難なので、無限遠撮影状態
と至近距離撮影状態とで残存収差をふり分けて解
決する事が一般的である。従つて35mmスチルカメ
ラ用のズームレンズで、＝35mmよりも広角から
始まる３倍以上のものは近距離での収差変動が大
きいにもかかわらずレンズの小型化の要請が強
く、ある程度の収差変動はやむを得ないものとな
つている。 さらにこの様な高倍率ズームレンズになると、
像面の至近変動が大きくなるだけではなく、変倍
による像面変動も無視できないものとなつてく
る。そのため実際には近距離変動と変倍変動が両
者重なつて、益々像面変動が大きいものとなり、
像性能にもズーム変倍範囲内でムラがでてくる事
になる。変倍による像面変動を補正するには、限
られた変倍群の構成では、ズームレンズ系自体を
大きくするか、高屈折率ガラスを大幅に採用して
各レンズ面の曲率半径を大きくする以外に解決で
きないが、この変倍による像面変動を良好な値に
おさえる事が出きた場合でも、近距離変動まで補
正する事は非常に困難で、両者を同時に補正する
事は不可能に近い。 この像面の近距離変動は高倍率ズームレンズに
なつて望遠端が長焦点レンズになればなる程、大
きな値となり、その主な発生原因となるフオーカ
ツシングレンズ群（通常第１レンズ群）の改良の
みでは補正しきれないのである。 フオーカツシング群を２つのレンズ群に分けてお
のおのの群間隔を若干変化させて補正するいわゆ
るフオーカツシング群のフローテイング方式を採
用すれば、大幅に改良されるが、その場合はレン
ズ枚数が増える事となり、また大きなものになり
かねない。レンズ枚数を限定すると間隔変化にと
もなう球面収差、コマ収差の増加による像性能劣
化をもたらすこととなる。 さらにこの場合、可動群が増えるため、鏡筒の加
工精度が影響する事となり、偏心、倒れ等を発生
して、像性能の劣化をもたらす原因にもなりやす
い。 （発明の目的） 本発明の目的は、広画角を含み比較的広い変倍
領域を有しつつ小型な形状でありながら、変倍に
よる収差変動と合焦による収差変動、特に像面彎
曲収差の合焦による変動を良好に補正し得るズー
ムレンズを提供することにある。 （発明の概要） 本発明は、第１図に示すごとく、物体側より順
に、正屈折力の第１レンズ群G₁、付屈折力の第
２レンズ群G₂、正屈折力の第３レンズ群G₃、正
屈折力の第４レンズ群G₄を有し、該第１、第２、
第３レンズ群でほぼアフオーカル系を形成するズ
ームレンズにおいて、第２図に示すごとく近距離
物体に合焦する際に、像面Ｉに対して前記第１レ
ンズ群G₁を光軸にそつて物体側へ移動させると
共に、前記第２レンズ群G₂と前記第３レンズ群
G₃とを一体的に光軸にそつて像側へ移動させる
ものである。第１図には、本発明のズームレンズ
の無限遠合焦時における軸上無限遠物点及び軸外
無限遠物点からの周縁光線を示した。また、第２
図には、無限遠合焦時の斜光束の主光線を点線
で、また近距離合焦時の斜光束の主光線を実線で
示し、合焦に際して移動する第１、第２、第３レ
ンズ群（G₁，G₂，G₃）の無限遠合焦時の配置を
２点鎖線で示した。 このような本発明の基本的構成によれば、像面
彎曲の近距離変動が大幅に減少するのみならず、
第１レンズ群に近い第２レンズ群と第３レンズ群
とが変倍のための構成を保つたまま移動するの
で、鏡筒の構造が簡単となる。また、第２レンズ
群と第３レンズ群は共に変倍のための移動群であ
るため、合焦のための移動において偏心や倒れ等
の機械的誤差を増大させる恐れも少ない。 この様に本発明は近距離物体に合焦する際に前
玉繰出しのために発生する像面彎曲の変化を補正
するものであり、これにより像面全体にわたつて
良好な像性能を保持するものであるが、間隔変化
により球面収差やコマ収差等の像面彎曲以外の収
差が変動したのでは、せつかくの補正が意味をな
さなくなる。そのため間隔変化により球面収差、
コマ収差に大幅な変動のない事が重要となる。ま
た間隔変化により焦点距離に変化があつても都合
が悪いので、焦点距離変動のない事も重要であ
る。これらの要求を同時に満足させるには第３レ
ンズ群と第４レンズ群との間隔を平行光束系にす
ればよい。すなわち、このために第１レンズ群か
ら第３レンズ群までを無限遠合焦時にアフオーカ
ル系となるように構成することが必要である。そ
うすれば、第１レンズ群と第２レンズ群とを一体
的に移動することによつて、第３、第４レンズ群
の間隔が変化しても焦点距離は変化せず、また収
差的には救面収差も変化がなく、コマ収差に関し
ては若干の変化を与えるものの、それは像面彎曲
の変化にのつとつた変化となるので、初期の目的
は充分に達成することができる。 上記のように第３レンズ群と第４レンズ群との
間を平行光束系とし、いわばアフオーカル結合す
るためには、第１レンズ群の焦点距離を₁、第２
レンズ群の焦点距離を₂、第３レンズ群の焦点距
離を₃、おのおのの群の主点間隔をそれぞれD₁，
D₂とすると、 １／₁−D₁＋１／₃−D₂＝−１／₂ の関係を保つパワー配置によりズーム変倍系を構
成しなければならない。この関係式は正確に保つ
ことが望ましいが、若干式からはずれていても、
ほぼアフオーカル結合されている群の間隔変化に
よる諸収差の変化量はごくわずかなものであるの
で、球面収差や焦点距離に大きな変化は発生せ
ず、実用的には充分満足できるものである。 ここで像面彎曲の変倍に伴う変動に対して若干
の収差論からの検討を加える。三次の球面収差を
、コマ収差を、非点収差をとし、構成され
る光学系の絞りの位置から対象となる光学部分群
までの距離をとすると、 今、絞りがこの光学部分群から△だけ動いたと
するとそのために発生する収差変動は △＝０ (1) △＝−α△ (2) △＝−2α△＋（α△）² (3) と与えられる。ここにαはほぼ一定の比例定数で
ある。 本発明では絞りを第３レンズ群と一体に設け、特
に第２レンズ群と第３レンズ群との間に設けるこ
とが望ましいが、この場合第１レンズ群のフオー
カツシングによる移動によつて、第１レンズ群の
絞りからの距離が変化するので同様の収差変動が
発生する。そして、実際にはこの他に第１レンズ
群と絞りとの間に介在するレンズ群の影響と物体
距離の変化による影響が加わり、複雑な収差変動
になるが、像面変動を生ずるほとんどの収差は(3)
式によるものとみることができる。本発明は、こ
のようなフオーカツシングによる収差変動を第２
レンズ群と第３レンズ群とを一体的に移動するこ
とによつて補正し得ることを見い出したものであ
る。 第１レンズ群の移動による合焦時の収差変動
は、絞りより後方に位置する第４レンズ群を第１
レンズ群と同時に同一方向へ移動することによつ
て補正できるのではあるが、第４レンズ群を移動
する場合にはバツクフオーカスも変化するため、
実用的ではない。そこで本発明では第４レンズ群
による収差補正とほぼ同等の機能が第２レンズ群
と第３レンズ群との一体的移動によつて達成され
ることを見い出し、像面彎曲以外の収差の変動を
悪化させないように、第３レンズ群と第４レンズ
群とをアフオーカル結合としたものである。 そして、このような本発明による合焦時の収差
変動の補正においては、第１レンズ群の物体側の
移動量をＳ、第２レンズ群と第３レンズ群との像
側への一体的移動量を△Ｔとするとき、 0.1S≦△Ｔ≦0.35S (4) とすることが望ましい。この(4)式の条件の下限を
外れる場合には合焦時の収差補正の効果が乏しく
なり、また上限を超えると広角端で補正過剰とな
るため結像性能が悪化する。 （実施例） 次に、本発明による実施例について説明する。 本発明による第１、第２の実施例はいずれも広角
端wから望遠端_Tへの変倍に際して、第３図に
示すごとく、第１レンズ群G₁、第４レンズ群G₄
は像面に対して物体側へ単調にほぼ同量移動
し、同時に第３レンズ群G₃は第１，第４レンズ
群G₁，G₄の移動量に対して0.4〜0.8倍の移動量で
物体側へ単調に移動するとともに、第２レンズ群
G₂は少なくとも広角端近傍においては物体側へ
移動する構成である。尚、この様な変倍方式によ
つて前玉径が小さくできレンズ系の小型化に有利
であることについては、本願と同一の出願人によ
る別途出願（特開昭58−78114号公報）に詳述し
た。 第１実施例は35ミリ判スチルカメラ用として焦
点距離＝35mmから＝105mmまでの標準を含む
３倍ズームレンズであり、第２実施例は同じく35
ミリ判スチルカメラ用として焦点距離＝35mmか
ら＝200mmまでの5.7倍のズームレンズである。

【表】

【表】 第４図、第５図にそれぞれ第１実施例及び第２
実施例のレンズ構成図を示し、以下の表１及び表
２に第１及び第２実施例の諸元を示す。各表にお
いて、物体側から順次の各値を示し、添数字は物
体側からの順序を表わす。 第６図は、第１実施例、広角端_W，中間_M望
遠端_Tの各焦点距離での７割画角の所のメリデイ
オナル像面の変動を表わした図である。 図中の曲線ａは物体が無限遠の場合の変倍による
変動を表わし、広角端では像面はアンダーに、中
間の所ではオーバーに、望遠端ではまたアンダー
に変化する逆くの字の変動を生じ、この変動差は
この場合、0.3程度存在し、なかなか減少させる
事は困難である。一般にレンズ系の小型化を目ざ
せば、このような変動成分は増加する。 曲線ｂは第１ンズ群のみを物体側へＳ＝3.5mm
だけ移動することによつて物体距離1.4mに合焦
した場合の変倍変動であり、曲線ａとｂとの差つ
まり近距離変動は0.4〜0.5程度存在する。 これに対して、同一の近距離物体への合焦に際
して第２レンズ群と第３レンズ群とを同時に像側
へ移動する本発明を実施した場合の変倍変動が曲
線ｃ及びｄである。曲線ｃは第２、第３レンズ群
を△Ｔ＝0.5mm（△Ｔ≒0.14S）だけ像側へ移動さ
せた場合であり、曲線ａに近くなり、近距離変動
がかなり補正されている事が明らかである。曲線
ｄは第２、第３レンズ群を△Ｔ＝0.7mm（△Ｔ≒
0.2S）だけ像側へ移動させた場合であり、さらに
良好に補正されている事が分る。但し、これ以上
補正すると広角端で補正過剰となりかえつて像性
能が劣化するため前記(4)式の条件の範囲内で適切
な値を選ぶ必要がある。 第７図は第２実施例の７割画角のメリデイオナ
ル像面を第６図と同様に広角側から望遠側までの
変倍変動を表示したもので、曲線ａは物体が無限
遠の場合の状態で、これが第１レンズ群のみを物
体側へ4.4mmだけ移動させて物体距離1.6mに合焦
した時には曲線ｂの状態に変化する。図から分る
様に広角端と望遠端での近距離変動は一様ではな
く、これは5.7倍という高変倍のために現れた現
象である。この場合、望遠端と中間とでは0.6〜
0.9程度の近距離変動があり、広角端では0.05の
変動である。この例の様に5.7倍という高ズーム
比になると、変倍による変動は複雑なものとな
り、図示の様に逆Ｓ字型の変動を示す。このた
め、諸収差の変倍変動のみならず近距離変動の補
正はさらに困難なものとなる。 曲線ｃは同一物体への合焦に際して、本発明によ
り第２，第３レンズ群を同時に像側へ0.7mmだけ
移動した場合の状態であり、広角端であまり補正
過剰とならない様にしつつ、望遠端での近距離変
動をなるべく補正しようとしたものである。 この様に本発明による補正を行う事は、実用上非
常に有効で像面の近距離変動が大幅に改善され、
全変倍域にわたり画面全域において常に良好な像
性能を得る事ができる。 上記第１実施例の無限遠合焦時の諸収差図を第
８図に、近距離合焦時（物体距離1.4m）の諸収
差図を第９図に示し、また、上記第２実施例の無
限遠合焦時の諸収差図を第１０図に、近距離合焦
時（物体距離1.6m）の諸収差図を第１１図に示
す。各収差図においては、広角端Ａ、中間Ｂ、望
遠端Ｃそれぞれにおける球面収差Sph、非点収差
（Ast）、歪曲収差（Dis）、コマ収差（Coma）を
示し、球面収差図中には正弦条件違反量を点線で
併記した。 各収差図より、本発明による両実施例は共に近
距離撮影状態においても諸収差が良好に補正され
ており、特に中間及び望遠端における像面彎曲と
非点収差の改善が著しく、広角端において近距離
での非点収差が若干増大するもののコマ収差の対
称性に優れ実用上十分良好な性能が維持されてい
ることが明らかである。 （発明の効果） 以上のごとく、本発明によれば、最大画角が
60°以上という広画角を含み、Ｆナンバー3.5程度
でズーム比３倍から5.7倍という高変倍率を有し
ながら、全体に小型で全変倍域にわたつて優れた
結像性能を有し、しかも近距離時にも収差悪化の
少ないズームレンズが達成される。しかも本発明
による合焦方式では、変倍時に移動する第２，第
３レンズ群を一体的に移動するため収差的に安定
であるのみならず、鏡筒の構成上も有利であり、
また第３レンズ群と第４レンズ群との間が平行光
束系であるため、合焦時にバツクフオーカスの変
化がなく、像面彎曲収差以外の収差への悪影響を
抑制でき、極めて有用である。尚、上記実施例で
はズームレンズを構成する４つのレンズ群が変倍
時に像面に対して全て移動するものであつたが本
発明は変倍に際して第２、第３レンズ群のみが移
動するズームレンズにも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による基本構成図、
第３図は本発明による実施例の変倍のための各レ
ンズ群の移動軌跡を示す図、第４図、第５図はそ
れぞれ第１、第２実施例のレンズ構成図、第６
図、第７図はそれぞれ第１、第２実施例について
の、画角７割におけるメリデイオナル像面の変倍
変動及び近距離変動を示す図、第８図及び第９図
は第１実施例の無限遠合焦時及び近距離合焦時の
諸収差図、第１０図及び第１１図は第２実施例の
無限遠合焦及び近距離合焦時の諸収差図である。 主要部分の符号の説明、G₁……第１レンズ群、
G₂……第２レンズ群、G₃……第３レンズ群、G₄
……第４レンズ群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、正屈折力の第３レンズ
   群、正屈折力の第４レンズ群を有し、該第１、第
   ２、第３レンズ群でほぼアフオーカル系を形成す
   るズームレンズにおいて、近距離物体に合焦する
   際に、像面に対して前記第１レンズ群を光軸にそ
   つて物体側へ移動させると共に、前記第２レンズ
   群と前記第３レンズ群とを一体的に光軸にそつて
   像側へ移動させ、合焦のための前記第１レンズ群
   の移動量をＳ、前記第２レンズ群と前記第３レン
   ズ群との一体的移動量をΔTとするとき、 0.1S≦ΔT≦0.35S の条件を満足することを特徴とする広画角を含む
   ズームレンズ。