JPH06506071A - 小型カメラ用ズームレンズシステム - 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】 小型カメラ用ズームレンズシステム 技術分野 本発明は、一般的な応用に使用可能であるが、特に小型の写真装置における使用 に好適なズームレンズに関する。

背景技術 カメラのかさくｂｕｌｋ）とサイズを減少する技術における最近の傾向をみれば 、縦方向のカメラの長さを短縮することに増大する要求があった。

従来技術において、いわゆるショートズームレンズを有するカメラが前方の負の 光学ユニットと後方の正の光学ユニットとを備えていることは知られている。こ れらのシステムは小さいサイズであるにもかかわらず、これらのシステムは重大 な欠点、すなわち、長い後側焦点距離を持っている。レンズシステム自体は短く することができても、そのレンズを備えたカメラは、この長い後側焦点距離のた めに、不可避的に必然としてかさのあるものとなる。この問題点を解消するため に、いくつかの改善されたズームレンズが提案された。

これらの改善されたズームレンズは、二つの光学ユニットを備えている。物体側 から順に、これらのズームレンズは正の屈折力の光学ユニットと負の屈折力の光 学ユニットを有している。しかしながら、このタイプの設計は、典型的には、多 くのレンズ要素を必要とする。このことが、小型のズームレンズを構成すること を困難にしている。米国特許第４，８１５，８３０号は、後方の負の光学ユニッ トが負の凹凸レンズ要素から構成されるならば、このタイプのズームレンズは比 較的少ない要素を有するということを教示している。

１９９０年６月２６日にＥｌｌｉｓ　Ｉ、Ｂｅｔｅｎｓｋｙ他に特許された米国 特許第４，９３６，６６１号は、短い後焦点距離を持ち、かつ、前方から後方へ 、正の光学ユニットおよび負の光学ユニツトを有するズームレンズを記述してい る。その正の光学ユニットは、負の前方サブユニットおよび正の後方サブユニッ トから構成されている。

１９８９年６月６日および１９８８年１月１９日にそれぞれＩｔ。

に特許された米国特許第４．８３６，６６０号および米国特許第４゜７２０．１ ７９号は、移動する後方の負のレンズグループをも有する比較的複雑なズームレ ンズを開示している。前方の正のグループは、順に数個の度の強い単要素レンズ の構成要素から作られた度の弱い前方の負の光学ユニットにより構成されている 。

１９８９年８月８日にＯｚａｗａに特許された米国特許第４，８５４゜６８３号 は、別のものではあるが、ややＩｔＯのレンズに類似した構成において、後方の 負のレンズグループと像平面との間に固定された正の構成要素を有している。

他の同様なズームレンズが、１９９０年９月４日にＫｏｂａｙａｓｈｉに特許さ れた米国特許第４，９５３，９５７号、１９８９年１２月２６日にＹａｍａｄａ に特許された米国特許第４．８８９．４１６号、１９９１年２月１９日に１（ａ ｔａに特許された米国特許第４，９９３．８１４号、１９８８年１１月２９日に Ｃｈｏに特許された米国特許第４゜７８７．７１８号、１９８９年５月１６日に Ａｏｋｉに特許された米国特許第４，８３０．４７６号および１９８９年４月４ 日にＩｔｏに特許された米国特許第４，８１８，０８１号に開示されている。こ れらのレンズは複雑であり、数個の補正要素を持ち、そして、その結果、口径お よび焦点距離の両方のレンジにおいて制約されることなる。

発明の開示 本発明の目的は、少ないレンズ要素を持ち、かっ、比較的単純であり、しかも、 レンズ自体についても、また、カメラについても小型のサイズを保存するレンズ システムを提供することである。

上述したレンズの多くは、ズーミング中に移動する正の第２のサブユニットを有 しており、その正のユニットは基本的なレンズ開口絞りを含んでいる。これは、 レンズ全体の口径比が焦点距離の増大とともに実質的に減少することができない ならば、焦点距離の増大に伴ってこの正のユニットにおける有効口径を比例して より大きくさせることとなる。焦点距離のレンジが２対ｌの範囲を超えて拡大さ れるならば、問題は厳しくなり、その大きい口径に対する収差を補正することが 、一般的に、小車化、廉価および総体的な設計の簡素化の要求と調和しないこと となる。

本発明によれば、レンズ構成要素の二つの光学ユニットを有するズームレンズに より、これらの問題が解決される。それは、物体側から、第１の正の光学ユニッ トおよび第２の負の光学ユニットを有している。そのズームレンズは、第１およ び第２の光学ユニット間の距離を変化させることによって、広角位置と狭い角位 置との間のズーミングを達成する。第１の光学ユニットは二つの光学サブユニッ トを含んでおり、第１の度の弱いサブユニットは度の強いレンズの構成要素を持 たず、かつ、第１の光学ユニットの物体側に位置しており、そして、第２の正の サブユニットが第１のサブユニットに続いている。第２の負の光学ユニットは、 ズーミング中の倍率変化の大部分を供給し、かつ、単一の負のレンズの構成要素 を有している。このズームレンズは、次の条件を満たしている。

ここで、Ｋ　ＩＡは第１のサブユニットの度、ＫＷは広角位置におけるズームレ ンズの度である。

また、本発明によれば、小さいサイズのズームレンズが、度の弱い屈折力を持つ 前方のサブユニットを有する正の屈折力の第１のレンズユニットと、正の屈折力 を持つ少なくとも一つのレンズ要素を有する第２の正の度のサブユニットと、そ れら第１および第２のサブユニット間に配置された開口絞りとを備えている。そ の第２のレンズユニットは第１のレンズユニットの像側に配設されており、負の 屈折力の両凹レンズ要素から構成されている。ズーミング作用は、それら第１の レンズユニットおよび第２のレンズユニット間の軸方向間隔を変化させることに よって、達成される。

好適な実施例によれば、比率ＩＫ、Ａ／に、ｌは０．４に等しいか、あるいは、 それより大きい。成る実施例においては、それは僅かに負となり、また、成る実 施例においては、それは僅かに正となる。

最も廉価かつ簡素なものとして、第１のサブユニットの好適な実施例は単一の要 素からなる。いくつかの実施例において、この要素は少なくとも一つの非球面表 面を持つものである。度の弱い前方の光学サブユニットは、収差補正器として作 用するが、度が度の弱いので、第２のサブユニットの口径サイズを小さいものと することができる。前方の要素は、通常、負となる。負の前方要素は、広角位置 におけるズームレンズの後側焦点を制御するために用いられる。

開口絞りが、第２のサブユニットの前方、例えば、第１の光学ユニットに近接し て配置されている。分離されている第１のサブユニットにおいて、収差補正能力 が維持されている。開口絞りを第２のサブユニットの後方よりも前方に配設すれ ば、その第２のサブユニットを全ての収差の補正により完全に関与させ、そして 、小さい前方のウィンドウを確保することができる。同時に、開口絞りは第１の 光学ユニットに近接して配設されることが可能であり、それは、前方のユニット のレンズ要素の直径を最小化し、かっ、ズーミング中の入射瞳位置の変動を低減 あるいは解消することとなる。

本発明によれば、三つあるいは四つ程度の少ないレンズ要素を用いて、約２対ｌ のズームのレンジにわたってｆ／８からｆ／１１まで変化する口径によって、良 好に補正されたズームレンズが得られる。

図面の簡単な説明 以下の本発明の好適な実施例の詳細な説明に当たっては、添付されている図面が 参照される。そこでは、第１図乃至第１θ図は、本発明のｌＯの実施例に従って 構成されたズームレンズの単純化された概念的な断面図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明の実施例が第１図乃至第１θ図に示されており、また、表１から表１Ｏに 記述された一連の実例により例示されている。図中、表面Ｒは、レンズの前方す なわち物体側からレンズの後方すなわち像側へと、添字により番号が付けられて いる。レンズ要素の厚さＴおよび要素間のズーミング間隔Ａを含む間隔Ｓもまた 、前方から後方へ番号を付されている。表中において、表面および厚さが、ここ では厚さあるいは間隔に先行する表面と同じライン上に、記入されている。屈折 率Ｎ、は全で、５４６１人の波長λ、におけるスペクトル中の緑色水銀のｅ線に 対するものである。■はレンズ要素のアツベ数である。

全ての実例は、図中にＵｌおよびＵ、として明記されている二つの光学ユニット を含んでいる。サブユニットＵ　Ｉ　ＡおよびＵＳｓが第１の光学ユニットすな わちグループＵ、を形成しており、Ｕ２か第２の光学ユニットすなわちグループ である。第１図乃至第１０図に示されている実施例において、光学サブユニッｌ −Ｕ、ＡおよびＵＩＢはズーミング中−緒に移動し、これらの二つの光学サブユ ニット間の間隔はズーミング中変わらない。そこで、これらの実施例は、他のも のにおいて要求されるものより非常に簡素なズーミング機構を必要とするという 実質的な利点を持っている。しかしながら、本発明のより広義の特色によれば、 光学サブユニットＵ　ＩＡおよびＵＩＢ間の空間がズーミング中変化するように 設計されることが意図される。

各実例における光学サブユニットＵＩＡは、非球面表面を持つか、あるいは、持 たなくてもよい単一の度の弱いレンズ構成要素である。

１度の弱い」という語により、第１のサブユニットＵ　Ｉ　Ａの度が第１の光学 ユニットＵ１の度よりも小さいことを意味しており、そこで、光学ユニットＵ、 の度に、に対する光学サブユニットＵＩＡの度Ｋ　ＩＡの比率の絶対値が約０． ５であるか、あるいは、それ以下であり、となる。実例３から８および１０にお いては、このサブユニットＵ　ＩＡは負の度を有する。実例１．２および９にお いては、それは僅かに正の度を有する。全ての実例において、その度は、その広 角位置における総レンズの度に、の０．９倍より小さい。しかしながら、その度 は、好ましくは、０．２と０．９の間にあり、そして、より好ましくは、その度 は、実例１から６．９および１０のケースのように、総レンズの度に、の０．４ 倍と０，９倍との間にある。

第２のレンズサブユニットＵ　＋　ｍは、全ての実例において、正である。それ は、一つあるいは複数のレンズ要素を含んでいる。実例１．２および８において 、それは二つの非常に僅かな空間設定要素を含んでいる。実例ＩＯにおいては、 それは接合された二重構造（ｄｏｕｂｌｅｔ）である。実例９においては、二つ のレンズ要素間の空間が比較的大きくなっている。実例３から７においては、そ れは単一のレンズ要素である。

開口絞りは、第１および第２のサブユニットＵ　ＩＡおよびＵＩＢ間に配置され る。それは、特にそのテレフォト位置におけるレンズ補正を助成するとともに、 第２光学ユニツトの口径サイズを最小化する。

このことは、長焦点距離位置における開口数ｆ／１１を可能とし、他方、２のレ ンジを持つズームレンズにおいて、短焦点距離位置における少なくともｆ／８の 口径を維持する。

第２の光学ユニットＵ、は、実質的に負の度を有している。その移動は、ズーミ ング中におけるレンズの焦点距離の変化の殆どを供給し、そして、単一の負のレ ンズ構成要素から構成されている。四つの実施例、すなわち、実例６．８．９お よびＩＯにおいては、この要素は両凹形であり、前方に面するより度の強い表面 と後方に向かうより度の弱い表面とを持っている。これらの実例は、後方の負の ユニットがメニスカスレンズ要素であるという制約無しに、レンズシステムを設 計しうることを例示している。

全ての実例は、約ｆ／８からｆ／１１まで変化する有効口径により、２のズーム レンジにわたって補正されていることに留意すべきである。対物レンズとして適 している３あるいは４要素のズームレンズ、あるいは、３５ｍｍカメラのために レンズ設計にとって、この口径のレンジは極めて注目すべきものである。

実例１ 実例２ 実例３ 非球面式： ％式％ 実例５ Ｆ　−−０，２６７Ｅ−０４ Ｇ−０，６０４Ｅ−０５ 表面Ｒ５Ｃ−−０，０９６０−−０，５２２Ｅ−Ｏｋ　Ｈ−０，４１５Ｅ−１０ に−−０，６０７Ｅ−−０，１９０Ｅ−０５１−−０，２３８Ｅ−１２Ｆ−０， ９２０Ｅ−０７ Ｇ　−−０，２８１Ｅ−０８ 訪−Ｒ６−１９，８５−２１，１９−１９，８２３４，６５６，９０９，４０ ２６，０６１０，００Ｂ、２０ 実例６ 非球面式： ％式％ 実例９ 実例１Ｏ 表１０ 本発明がその好適な実施例を参照しつつ詳細に説明されたが、述され、かつ、添 付されている請求の範囲に定義されているよう本発明の精神および権利範囲の範 囲内において、変形や修正が実されうることは理解されるであろう。例えば、サ ブユニットＵ　ＩＡ影形成る単一要素の前方レンズは、二つあるいはそれより多 い極で度の弱い構成要素に分割されることが可能である。同様に、第のユニット の一つあるいはそれより多い構成要素がダブレットに成されることも可能である 。そのような重要でない変形は本発明権利範囲内のものではあるが、それらは簡 素化の利点を低減してまう。それ故、単一要素の第１ユニツトが好適である。

Ｒ６ ＩＵ２ ｅ ＦＩＧ、１０ 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、ＪＰ

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. １．物体側から第１の正の光学ユニットＵ１および第２の負の光学ユニットＵ２ を含むレンズ構成要素の二つの光学ユニットを有するズームレンズであって、該 ズームレンズが、該第１および第２の光学ユニットＵ１およびＵ２間の距離を変 化することによって、広角位置および狭角位置の間のズーミングを達成するよう になっており、特徴として、 上記第１の光学ユニットＵ１が、度の強いレンズ構成要素を持たない第１の度の 弱いサブユニットＵ１Ａであって、該度の弱い第１のサブユニットＵ１Ａは上記 光学ユニットＵ１の物体側に配置されているものと、上記第１のユニットに続く 第２の正のサブユニットＵ１Ｂとの二つの光学サブユニットを有しており、上記 第２の光学ユニットＵ２が負の度を持っており、該第２の光学ユニットＵ２は単 一の負のレンズ構成要素を有しており、上記ズームレンズが次の条件 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Ｋ１Ａは第１のサブユニットの度、Ｋｗは広角位置におけるズームレン ズの度である を満足するようになっているズームレンズ。
2. ２．請求項１に記載のズームレンズにおいて、第２の光学ユニットＵ２のレンズ 構成要素が単一のレンズ要素であるズームレンズ。
3. ３．請求項１に記載のズームレンズにおいて、第１の光学サブユニットＵ１Ａが 単一の負の構成要素を有しているズームレンズ。
4. ４．請求項３に記載のズームレンズにおいて、第１の光学ユニットＵ１が少なく とも一つの非球面表面を持っているズームレンズ。
5. ５．請求項１に記載のズームレンズにおいて、比率｜Ｋ１Ａ／Ｋｗ｜が０．４よ りも大きいズームレンズ。
6. ６．請求項５に記載のズームレンズにおいて、第１の光学サブユニットＵ１Ａが 単一の正の構成要素を有しているズームレンズ。
7. ７．請求項１に記載のズームレンズにおいて、開口絞りが第２のサブユニットＵ １Ｂから物体に向かう方向に配置されているズームレンズ。
8. ８．請求項３に記載のズームレンズにおいて、開口絞りが第２のサブユニットＵ １Ｂから物体に向かう方向に配置されているズームレンズ。
9. ９．請求項５に記載のズームレンズにおいて、開口絞りが第２のサブユニットＵ １Ｂから物体に向かう方向に配置されているズームレンズ。
10. １０．請求項１に記載のズームレンズにおいて、第２のサブユニットＵ１Ｂが一 重構造を有するズームレンズ。
11. １１．請求項１に記載のズームレンズにおいて、第２のサブユニットＵ１Ｂが二 重構造を有するズームレンズ。
12. １２．請求項１に記載のズームレンズにおいて、第２の光学ユニットＵ２が単一 の負のレンズ要素を有するズームレンズ。
13. １３．請求項１に記載のズームレンズにおいて、単一の負のレンズ要素が両凹面 レンズ要素であるズームレンズ。
14. １４．請求項１に記載のズームレンズにおいて、第１の光学サブユニットＵ１Ａ が少なくとも一つの非球面を持つ単一の要素であるズームレンズ。
15. １５．請求項１４に記載のズームレンズにおいて、第１のサブユニットＫ１Ａの 度が正であるズームレンズ。
16. １６．請求項１４に記載のズームレンズにおいて、Ｋ１が負であるズームレンズ 。
17. １７．物体側から第１の正の光学ユニットＵ１および第２の負の光学ユニットＵ ２を含むレンズ構成要素の二つの光学ユニットを有するズームレンズであって、 該ズームレンズが、該第１および第２の光学ユニットＵ１およびＵ２間の距離Ａ を変化することによって、広角位置および狭角位置の間のズーミングを達成する ようになっており、特徴として、 上記第１の光学ユニットＵ１が二つの光学サブユニットＵ１ＡおよびＵ１Ｂを有 しており、度の弱い第１のサブユニットＵ１Ａは度の強いレンズ構成要素を持た ず、該度の弱い第１のサブユニットＵ１Ａは上記光学ユニットＵ１の物体側に配 置されており、第２の正のサブユニットＵ１Ｂは該第１のユニットに続いており 、上記第２の光学ユニットＵ２が負の度を持っており、該第２の光学ユニットＵ ２は単一の負のレンズ構成要素を有しており、上記ズームレンズが次の条件 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Ｋ１Ａは第１のサブユニットＵ１Ａの度、Ｋ１は第１の光学ユニットＵ １の度である を満足するようになっているズームレンズ。
18. １８．弱い屈折力を持つ前方のサブユニットＵ１Ａ、後方の正の度のサブユニッ トＵ１Ｂであって、該第２のサブユニットは少なくとも一つの正の屈折力を持つ レンズ要素を含むもの、および、該第１および第２のサブユニットの間に配置さ れた開口絞りを有する第１のレンズユニットＵ１と、そして、特徴として、上記 第１のレンズユニットＵ１の像側に配設され、かつ、負の屈折力の両凹レンズ要 素を含む第２のレンズユニットＵ２を有し、そこでは、上記第１のレンズユニッ トＵ１および上記第２のレンズユニットＵ２間の軸方向間隔Ａを変化させること によって、ズーミングが達成されるようになっている小型ズームレンズ。
19. １９．請求項１８に記載の小型ズームレンズにおいて、第２のサブユニットＵ１ Ｂが更に負の度のレンズ要素を有している小型ズームレンズ。
20. ２０．請求項１８に記載の小型ズームレンズにおいて、第２のサブユニットＵ１ Ｂの正のレンズ要素および第２のサブユニットＵ１Ｂの負のレンズ要素が接合さ れていない小型ズームレンズ。
21. ２１．請求項１８に記載の小型ズームレンズにおいて、第２のサブユニットＵ１ Ｂが接合された二重のレンズ構成要素を有し、該二重のレンズ構成要素は正の屈 折力のレンズ要素に接合された負の屈折力のレンズ要素を含んでいる小型ズーム レンズ。
22. ２２．請求項１８に記載の小型ズームレンズにおいて、第２のサブユニットＵ１ Ｂが正の屈折力のレンズ要素に接合された負の屈折力のレンズ要素を含んでいる 小型ズームレンズ。
23. ２３．請求項１８に記載の小型ズームレンズにおいて、前方のサブユニットＵ１ Ａ負の屈折力を持つものである小型ズームレンズ。
24. ２４．請求項１９に記載の小型ズームレンズにおいて、前方のサブユニットＵ１ Ａ負の屈折力を持つものである小型ズームレンズ。
25. ２５．請求項２２に記載の小型ズームレンズにおいて、前方のサブユニットＵ１ Ａ負の屈折力を持つものである小型ズームレンズ。
26. ２６．少なくとも一つの正のレンズ要素および開口絞りによって隔離された少な くとも一つの負のレンズ要素を有する正の屈折力の第１のレンズユニットＵ１と 、そして、特徴として、上記第１のレンズユニットＵ１の像側に配設され、かつ 、前方に向けて強く凹状であり、後方に向けてより弱く凹状である負の両凹レン ズ要素を含んでいる単一の負の屈折力の第２のレンズユニットＵ２を有し、そこ では、上記第１のレンズユニットＵ１および上記第２のレンズユニットＵ２間の 軸方向間隔Ａを変化させることによって、ズーミングが達成されるようになって いる二つのレンズユニットを含む小型ズームレンズ。
27. ２７．弱い屈折力を持つサブユニットＵ１Ａ、該第１のサブユニットのものより 強い屈折力を持つ第２の正の度のサブユニットＵ１Ｂであって、該第２のサブユ ニットＵ１Ｂは少なくとも二つのレンズ要素を含み、該レンズ要素の一つが正の 屈折力を持っているものを有する第のレンズユニットＵ１と、そして、特徴とし て、上記第１のレンズユニットＵ１の像側に配設され、かつ、負の屈折力の両凹 レンズ要素を含んでいる第２のレンズユニットＵ２を有し、そこでは、上記第１ のレンズユニットＵ１および上記第２のレンズユニットＵ２間の軸方向間隔Ａを 変化させることによって、ズーミングが達成されるようになっている小型ズーム レンズ。
28. ２８．請求項２７に記載の小型ズームレンズにおいて、両凹レンズ要素が前方に 向けられた強い凹状である表面および後方に向けられたより弱い表面を持ってい る小型ズームレンズ。