JPH077146B2 - 望遠ズ−ムレンズ - Google Patents

望遠ズ−ムレンズ

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JPH077146B2
JPH077146B2 JP60113640A JP11364085A JPH077146B2 JP H077146 B2 JPH077146 B2 JP H077146B2 JP 60113640 A JP60113640 A JP 60113640A JP 11364085 A JP11364085 A JP 11364085A JP H077146 B2 JPH077146 B2 JP H077146B2
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144109—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +--+

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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、特に広角端の画角が45゜より
も小さい所謂望遠ズームレンズに関する。
(発明の背景) 一般に、ズームレンズのフォーカシング方式としては、
変倍のために移動するレンズ群より物体側に配置された
レンズ群を移動する所謂前玉繰り出し方式が用いられて
いる。しかしながら、この方式は望遠端でフォーカシン
グによる収差変動、特に球面収差、像面弯曲の変動が大
きく、大ズーム比、大口径比になるほどこの傾向は著し
くなる。例えば、望遠ズームレンズのフォーカシング方
式として、特公昭59−4688号公報の如く、前玉を物体側
から順に正・負・正・負の4群に分割して第3群をフォ
ーカシングのために移動する方式が提案されている。し
かしながら、この方式での具体例では、ズーム比4程
度、口径比1:5.6程度であり、より大きなズーム比でよ
り大口径比のズームレンズにてこの方式を用いようとす
る場合には、前玉部が大きくなり全体としての前玉部に
比べて変倍部を極度に小さくする必要があり、変倍によ
る収差変動が大きくなってしまい、高性能なズームレン
ズを実現することは難しい。
(発明の目的) 本発明の目的は、ズーム比が大きく広い変倍域を有し、
大口径比であるにもかかわらず、フォーカシングによる
収差変動の少ない望遠ズームレンズを提供することにあ
る。
(発明の概要) 本発明による望遠ズームレンズは、変倍レンズ群より物
体側に配置された合焦レンズ部を、正屈折力を有する2
つのレンズ群に分割して構成し、物体側の正屈折力レン
ズ群を像面に対して固定して、像側の正屈折力レンズ群
を光軸にそって移動することによって合焦を行うもので
ある。
具体的には、第1図の実施例のレンズ構成図(望遠端の
状態)に示す如く、合焦レンズ部としての第1レンズ群
G1は、物体側に像面に対して固定された正屈折力の第1
部分群L1と、その像側で光軸に沿って移動可能に設けら
れた第2部分群L2とで構成され、該合焦レンズ部全体の
合成焦点距離をf、該第1部分群L1の焦点距離をf1とす
るとき、 5.0<f1/f<12.0 (1) の条件を満足するものである。
この条件(1)の上限を越える場合には、第2部分群L2
に合焦レンズ部としての屈折力が集中してしまうため、
フォーカシングによる収差変動を第1部分群L1との組合
せによって補正することが困難になる。この条件の下限
を外れる場合には、第2部分群L2としての屈折力が小さ
くなり過ぎるため、フォーカシングのための第2部分群
の移動量が大きくなり、合焦レンズ群の長大化を招く。
また、第1部分群と第2部分群とに対する色収差の負担
が大きくなるため、各部分群を簡単なレンズ構成で構成
することが難しくなり、レンズ系が複雑かつ大型なもの
になってしまう。
さらに、前記第1部分群L1は、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズ成分L11と物体側により曲率の強い面
を向けた正レンズ成分L12を有し、また第2部分群L2は
物体側により曲率の強い面を向けた貼合せの正レンズ成
分L13と物体側により強い曲率の面を向けた両凸正レン
ズ成分L14とを有する構成とすることが望ましい。そし
て、該第1部分群中の負メニスカスレンズ成分L11の屈
折率をNa、像側レンズ面の曲率半径をRaとし、該第1部
分群中の正レンズ成分L12の屈折率をNb、物体側レンズ
面の曲率半径をRb、前記第2部分群L2中の像側の両凸正
レンズ成分L14の像側レンズ面の曲率半径をRcとすると
き、 0.48<Ra/f<0.72 (2) 0.48<Rb/f<0.72 (3) 1.8<Rc/f<2.6 (5) の条件を満足することが望ましい。
条件(2)〜(5)は、いずれもフォーカシングによる
収差変動をキャンセルするように第1部分群L1と第2部
分群L2とに収差を分担するためのものである。フォーカ
シングによる収差変動が最も大きい望遠端において、各
部分群を上述の如く構成することによって、第1部分群
中の負メニスカスレンズ成分L11の像側レンズ面Raで
は、大きな正の球面収差、非点収差が発生し、第1部分
群中の正レンズ成分L12の物体側レンズ面Rbでは大きな
負の球面収差、非点収差が発生し、これら両面で発生す
る収差の合計が、第2部分群L2中の像側の両凸正レンズ
成分L14の像側レンズ面Rcで発生する収差と逆符号で絶
対値がほぼ等しくなるようにバランスされる。
第2部分群L2を移動して近距離物体に合焦すると、第1
部分群中の負メニスカスレンズ成分L11の像側レンズ面R
aで発生する球面収差は負の方向へ、非点収差は正の方
向に変化し、また同時に、第1部分群中の正レンズ成分
L12の物体側レンズ面Rbで発生する球面収差は正方向
へ、非点収差は負の方向へ変化し、結果的に第1部分群
としての正の球面収差は小さく、正の非点収差は大きく
なる。一方、近距離物体への合焦により、第2部分群L2
中の像側の正レンズ成分L14の像側レンズ面Rcで発生す
る負の球面収差は小さく、負の非点収差は大きくなる。
このため、結局、合焦による収差変動は第1部分群と第
2部分群とで互いに打ち消し合う方向に変化し、合焦レ
ンズ群としては極めて小さな値に補正することが可能と
なる。
条件(2)(3)(5)の上限、下限のいずれを越えて
も、上記の各レンズ面Ra,Rb及びRcで発生する収差のバ
ランスがくずれてしまい、合焦による収差変動を小さく
することが出来なくなる。また、条件(4)が満たされ
ない場合には、第1部分群中の負メニスカスレンズ成分
L11の像側レンズ面Raと第1部分群中の正レンズ成分L12
の物体側レンズ面Rbとで発生する収差の絶対値が逆転し
てしまい、第2部分群L2中の像側の正レンズ成分L14の
像側レンズ面Rcで発生する収差によって打ち消すことが
難しくなる。
さらに、第2部分群L2中の貼合せ正レンズ成分L13を構
成する両凸正レンズは、アッベ数80以上の所謂異常分散
ガラスまたは螢石からなり、負レンズはランタンクラウ
ンガラスまたはランタンフリント系のガラスである事が
望ましい。このような硝材の選択により、望遠端での像
のコントラストを劣下させる大きな原因である二次スペ
クトルを除去することが可能になる。
(実施例) 以下に本発明による実施例について説明する。第1図は
本発明による実施例のレンズ構成図である。このズーム
レンズは、物体側から順に、合焦レンズ群としての第1
レンズ群G1、変倍レンズ群としての負屈折力の第2レン
ズ群G2と同じく負屈折力の第3レンズ群G3、及びリレー
レンズ群としての第4レンズ群G4から成っている。第4
レンズ群G4は、物体側の前群GFと比較的大きな空気間隔
で隔てられた後群GRとで構成されており、後群GRは第3
レンズ群G3の移動に連動して移動可能である。広角端か
ら望遠端への変倍の際に、第2レンズ群G2は像側に向か
って直線的に移動し、第3レンズ群G3は物体側に凸面を
向けた軌跡を描くように非線型に移動し、これと同時に
第4レンズ群G4中の後群GRは、像側に凸面を向けた軌跡
を描くように非線型に移動する。
合焦レンズ群としての第1レンズ群G1は、前述した通り
のレンズ構成を有しており、第2部分群L2を光軸に沿っ
て物体側に15.2mmだけ移動することによって、最前レン
ズ面頂点から2.5mの近距離物体まで合焦することが可能
である。
各群の具体的構成についてみると、第1レンズ群G1は物
体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズL11と、物体側により強い曲率の面を向けた正レンズL
12とからなり合成で正屈折力を有する第1部分群L1、物
体側に凸面を向けた貼合せの正レンズL13と両凸正レン
ズL14からなり合成で正屈折力を有する第2部分群L2と
で構成されている。第2レンズ群G2は、物体側から順
に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL21、像
側により強い曲率の面をむけた貼合せの負レンズL22、
物体側により曲率の強い面を向けた貼合せの負レンズL
23からなり、第3レンズ群G3は、物体側に凹面を向けた
貼合せの負レンズL3から構成されている。そして、リレ
ー群としての第4レンズ群G4は、前群GFと光軸に沿って
移動可能な後群GRとからなり、前群GFは物体側から順
に、像側により強い曲率の面を向けた正レンズL41、両
凸正レンズL42、物体側により曲率の強い面を向けた貼
合せ正レンズL43、物体側により曲率の強い面を向けた
正レンズL44及び像側により曲率の強い面を向けた負レ
ンズL45からなっており、後群GRは、物体側から順に、
物体側に凹面を向けた貼合せのメニスカスレンズL46、
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL47、両凸正
レンズL48及び物体側により曲率の強い面を向けた正レ
ンズL49からなっている。第4レンズ群G4と像面Iとの
間には、色分解プリズムや各種フィルターに相当する平
行平面部材Pが配置されている。
以下の表1にこの実施例の諸元を示す。表中、左端の数
字は物体側からの順序を示し、屈折率及びアッベ数はd
線(λ=587.6nm)に対する値である。
上記実施例について、広角端(f=24)、中間(f=12
0)及び望遠端(f=275)の各状態における諸収差図
を、順次第2A、第2B及び第2C図に示す。収差図において
は、基準光線はe線(λ=546.1nm)であり、球面収差
図、非点収差図及び倍率色収差図中には、g線(λ=43
5.8nm)及びC線(λ=656.3nm)についても併記した。
また、球面収差図中には正弦条件違反量を破線にて併記
した。
また、第1レンズ群G1中の第2成分のみを移動すること
によって、広角端(f=24)、中間(f=120)及び望
遠端(f=275)の各焦点距離状態において、物体距離
2.5mに合焦した場合の諸収差図を、順次第3A、第3B及び
第3C図に示す。
尚、この実施例においては、第4レンズ群G4と像面との
間に、長さ69mm、屈折率1.60881、アッベ数59の平行平
面部材Pに相当するプリズムやフィルター等が配置され
ており、これを含めて設計されたものである。
これらの諸収差図によれば、ズーム比11.5という広い変
倍域を有し、Fナンバー1.8〜2.8(望遠端)という大ズ
ーム比、大口径比の望遠ズームレンズであるにもかかわ
らず、広い変倍域全体にわたって、また各焦点距離状態
において物体距離2.5mという近距離の物体に合焦した場
合にも、諸収差が極めて良好に補正されていることが明
らかである。そして、従来のビデオカメラ用ズームレン
ズのみならず、35mm一眼レフカメラ用のズームレンズを
も遥かに凌ぐ優れた結像性能を維持しており、最近開発
が進められている所謂高精細度テレビ用のものとして十
分良好な性能を有していることが分かる。
以下の2表には、上記実施例の第1レンズ群G1における
合焦に際しての収差バランスの様子を示すために、無限
遠合焦状態と物体距離2.5mへの近距離合焦状態とについ
ての各レンズ面での三次収差係数を示す。(いずれも望
遠端での状態) 表2において、Iは球面収差、IIはコマ収差、IIIは非
点収差、IVはペッツバール和、Vは歪曲収差の各三次収
差係数を表し、左端の数字は、第1レンズ群G1中の各レ
ンズ面の物体側からの順序を表すものとする。そして、
第1レンズ群G1中の第1部分群と第2部分群とのそれぞ
れにおける収差係数の小計と、全系の総和をも併記し
た。
上記の収差係数表から、本発明による合焦レンズ群とし
ての第1レンズ群G1が正屈折力の第1部分群と第2部分
群とで構成されたことによる前記の如き、各レンズ面R
a,Rb,Rcにおける収差変動の様子が読み取れる。即ち、
これらの各面で発生する収差がフォーカシングによって
巧妙に打ち消し合うように発生しており、全系としては
極めて小さな変動に抑えられていることが分かる。(但
し、実際の収差と、上記の収差係数とは、符号が反転し
ている。) 尚、本実施例では、第1レンズ群G1中の第1部分群中の
負レンズL11がランタンフリントガラス、正レンズL12が
りん酸クラウンガラスで形成されており、第2部分群中
の貼合せ正レンズの硝材選択と相俟って二次スペクトル
の補正に大きく寄与しており、第2図及び第3図の収差
図に示される如く、色収差も非常にバランス良く補正さ
れている。
(発明の効果) 以上の如く、本発明によれば、ズーム比が大きく大口径
比であるにもかかわらず、フォーカシングによる収差変
動、特に球面収差と像面弯曲の変動が小さく、全変倍域
における近距離物体への合焦においても優れた結像性能
を維持する望遠ズームレンズを実現することができる。
そして、第1部分群L1が像面に対して固定であるため、
耐衝撃性、防塵性に優れたレンズ鏡筒を構成することが
可能であり、またクロスフィルターのような特殊フィル
ターを物体側に装着する場合には、前玉を回転させるこ
とがないので、所望の方向でのフィルター効果を変える
ことなく合焦を行うことができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による実施例の望遠端におけるレンズ構
成図、第2A図、第2B図及び第2C図は実施例の広角、中間
及び望遠の各変倍状態における諸収差図、第3A図、第3B
図及び第3C図は実施例の広角、中間及び望遠の各変倍状
態において近距離物体に合焦した場合の諸収差図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 G1……第1レンズ群、G3……第3レンズ群 G2……第2レンズ群、G4……第4レンズ群 L1……第1レンズ群中の正屈折力第1部分群 L2……第1レンズ群中の正屈折力第2部分群

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変倍レンズ群と該変倍レンズ群より物体側
    に配置さた合焦レンズ群とを有するズームレンズにおい
    て、該合焦レンズ群を、共に正屈折力を有する第1部分
    群と第2部分群とに分割して構成し、該2つの部分群の
    うち物体側の第1部分群を像面に対して固定して像側の
    第2部分群を光軸に沿って移動することによって合焦を
    行い、該合焦レンズ群全体の合成焦点距離をf、前記第
    1部分群L1の焦点距離をf1とするとき、 5.0<f1/f<12.0 (1) の条件を満足することを特徴とする望遠ズームレンズ。
  2. 【請求項2】前記第1部分群L1は、物体側に凸面を向け
    た負メニスカスレンズ成分L11と物体側により曲率の強
    い面を向けた正レンズ成分L12を有し、前記第2部分群L
    2は物体側により曲率の強い面を向けた貼合せの正レン
    ズ成分L13と物体側により強い曲率の面を向けた両凸正
    レンズ成分L14とを有し、該第1部分群中の負メニスカ
    スレンズ成分L11の屈折率をNa、像側レンズ面の曲率半
    径をRaとし、該第1部分群中の正レンズ成分L12の屈折
    率をNb、物体側レンズ面の曲率半径をRb、前記第2部分
    群L2中の像側の両凸正レンズ成分L14の像側レンズ面の
    曲率半径をRcとするとき、 0.48<Ra/f<0.72 (2) 0.48<Rb/f<0.72 (3) 1.8<Rc/f<2.6 (5) の条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の望遠ズームレンズ。
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JP4944436B2 (ja) * 2005-12-07 2012-05-30 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
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