JPH08220435A

JPH08220435A - 非球面の偏心に対する感度が低減されたコンパクトなズームレンズ

Info

Publication number: JPH08220435A
Application number: JP7311296A
Authority: JP
Inventors: Lee R Estelle; リー・ロイ・エステル
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1996-08-30
Also published as: GB9524273D0; US5602676A; GB2295691B; GB2295691A; DE19544264A1

Abstract

(57)【要約】【課題】非球面部を備えたレンズシステムにおいて、
収差補正機能あるいはレンズシステムの機能を低下させ
ることなく、非球面の偏心に対する感度を低減させるこ
と。【解決手段】レンズコンポーネント（Ｃ₁，Ｃ₂，
Ｃ₃，Ｃ₄）からなる２つの光学的ユニット（Ｕ₁，Ｕ₂）
を有して構成されるズームレンズにおいて、ズームレン
ズの非球面の偏心に対する感度を低減させるように、Ｔ
_i ≦０．４ｍｍとなるように、曲率半径および非球面偏
差Δが設定された非球面Ｓ_i をレンズ要素が有し、ここ
で、Ｔ_iは、非球面Ｓ_iを０．０１ｍｍ偏心させることで
生じた像面傾斜をフィールドの３／４位置で測定するこ
とで得られた総像面傾斜を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトなズー
ムレンズに関する。本発明は、一般的に適用されるもの
であるが、特に静止画像としての写真撮影用カメラに有
効に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】アメリカ合衆国特許5,270,867号（１９
９３年１２月１４日に、Lee R.Estelle氏に付与）に
は、レンズコンポーネントからなる正の前側ユニットと
負の後側ユニットとの２つのユニットを有するズームレ
ンズ（あるいはズームレンズシステム）が開示されてい
る。これに記載されたズームレンズシステムにおいて
は、３つあるいは４つのみのレンズコンポーネントが使
用され、それにもかかわらず、ズーム範囲１：２および
ｆ／８からｆ／１１の口径比に対して、非常に良好な収
差補正が実現されている。

【０００３】アメリカ合衆国特許4,936,661号（１９９
０年６月２６日に、E.I.Betensky 氏等に付与）には、
後側焦点距離が短く、前側から後側へ負、正、および負
の光学的ユニットを有するズームレンズが記載されてい
る。像に最も近い負のユニットは、ズーミングの際に移
動され、焦点距離を変化させるための機能の大部分を担
っている。この発明において、幾つかの実施の形態で
は、前側の２つのユニットが、ズーミングの際に単一の
光学的グループとして移動し、他の実施の形態では、前
側の２つのユニットが、ズーミングの際に相対的に移動
する。これらのレンズにより、アパチャ、ズーム範囲、
および機構の単純さに関して、顕緒な修正およびコンパ
クト化がなされている。後側焦点距離が短いことで、こ
のズームレンズは、”ビューファインダー”（非ＳＬ
Ｒ）カメラにおいて、特に有効に用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の型のズームレン
ズのような多くのレンズには、非球面の屈折面が形成さ
れている。これらの非球面は、一般的に、偏心に対する
感度を有している。そして、非球面が偏心した場合に
は、通常、明らかに望ましくない像面傾斜が発生する。
しかし、このような非球面を用いない場合には、レンズ
システムの機能が低下する。それゆえ、レンズ、特にズ
ームレンズに対して、非球面の偏心に対する感度が低減
されることが必要とされている。

【０００５】本発明は、収差補正機能、あるいはレンズ
システムの機能を低下させることなく、非球面の偏心に
対する感度を低減する、非球面部を備えたレンズシステ
ムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、非球面の偏心
に対する感度を低減させる上記の型のズームレンズシス
テム（あるいはズームレンズ）のような新しく、かつ改
善されたレンズシステムを提供する。

【０００７】本発明による上記および他の利点は、レン
ズコンポーネントからなる２つの光学的ユニットから構
成されるズームレンズにより実現される。この２つの光
学的ユニットは、物体側から、正のパワーを有する第１
の光学的ユニットと負のパワーを有する第２の光学的ユ
ニットとから構成されている。そして、このズームレン
ズでは、第１の光学的ユニットと第２の光学的ユニット
との間の距離を変えることで、広角位置と狭角位置との
間のズーミングを実現している。第１の光学的ユニット
は、２つのレンズコンポーネントと開口絞りとから構成
されている。第１のレンズコンポーネントは、第１の光
学的ユニットにおいて、物体側に配置されており、少な
くとも１つの非球面の屈折面を有している。そして、第
２の正のレンズコンポーネントが、第１の光学的ユニッ
トにおいて、像側に配置されている。そして、ズームレ
ンズは、非球面Ｓ_i を備えたレンズ要素を有して構成さ
れており、この非球面Ｓ_i は、曲率半径および非球面偏
差Δにより特徴づけられる。本発明のズームレンズで
は、非球面の偏心に対する感度を低減させるために、Ｔ_i≦０．４ｍｍとなるように曲率半径およびΔの値が定められている。
ここで、Ｔ_iは、非球面Ｓ_iが０．０１ｍｍ偏心すること
で生じ、フィールドの３／４の位置で測定されるズーム
レンズの像面の総傾斜を示している。

【０００８】また、レンズシステムで使用されるレンズ
要素は、少なくとも１．４５の屈折率を有する光学的に
透明な材料から形成されたレンズ本体と、このレンズ本
体においてそれぞれ反対側に位置する前側屈折面および
後側屈折面とを有して構成されている。これら屈折面の
少なくとも一方は、非球面として形成され、これによ
り、偏心に対する感度が低減される。この非球面は、屈
折力および非球面偏差Δ_i により特徴づけられ、ズーム
レンズにおける非球面の偏心に対する感度を低減させる
ために、Ｔ_i≦０．２５ｍｍとなるように、屈折力および非球面偏差Δ_i の値が定め
られる。ここで、Ｔ_iは、非球面Ｓ_iが０．０１ｍｍ偏心
することで生じ、フィールドの３／４の位置で測定され
るズームレンズの像面の総傾斜を示している。

【０００９】本発明によれば、４つのレンズ要素を用い
るのみで、非球面の偏心に対する感度が低減されるよう
に良好に修正されたズームレンズが提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、次の図面を参照して、本発
明による好適な実施の形態が詳細に説明される。図１
は、ズームレンズシステム１２０を備えた写真撮影用カ
メラ１００を示す単純化された側断面図である。図２
は、本発明によるズームレンズの第１の好適な実施の形
態を示す断面図である。図３は、本発明によるズームレ
ンズの第２の好適な実施の形態を示す断面図である。図
４は、本発明によるズームレンズの第３の好適な実施の
形態を示す断面図である。図５は、図２、図３、あるい
は図４に示されたズームレンズのレンズ要素の屈折面に
おいて、非球面偏差Δを測定する方法を示す図である。
図６は、非球面Ｓ_iの偏心によって生じる像面傾斜Ｔ_iを
測定する方法を示す図である。

【００１１】図１には、ズームレンズ１２０を備えたカ
メラ１００が示されている。カメラ１００はハウジング
１１０を有して構成され、ハウジング１１０内では、ズ
ームレンズにより生成された像がフィルム上に載るよう
に、フィルム１３０が適切な位置に支持されている。さ
らに、カメラ１００には、撮影される景観を撮るよう
に、フィルムへの露光を可能とするために、フィルムお
よびシャッタを駆動するための他の周知の構造および手
段が設けられている。

【００１２】本発明の第１の好適な実施の形態が、図２
に示されるとともに、表１により例示されている。図に
おいて、屈折面Ｒは、レンズの前側あるいは物体側から
レンズの後側あるいは像側へ向けて、添字（下付文字）
により番号付けがなされている。また、レンズ要素の厚
さＴ、およびズーミング空間Ａを含んだ各要素間の間隔
も、前側から後側へ（すなわち物体から像へ）配列され
ている。屈折面は、それぞれレンズの厚みあるいは空間
の前側に位置するので、表においては、屈折面と厚さと
が同じライン上に表示されている。また、すべての屈折
率Ｎ_eは、緑の水銀灯のスペクトルにおいて、波長λ
_e（５４６１オングストローム）のｅ線に対して設定さ
れている。また、Ｖは、レンズ要素のアッベ数を示して
いる。

【００１３】すべての実施の形態のズームレンズは、図
において、Ｕ₁およびＵ₂で示される２つの光学的ユニッ
トを有して構成されている。また、サブユニットＵ_1Aお
よびＵ_1Bから第１の光学的ユニットＵ₁が構成されてい
る。さらに、Ｕ₂は、第２の光学的ユニットである。

【００１４】図２に示される第１の好適な実施の形態に
おける光学的サブユニットＵ_1Aは、単一のレンズコンポ
ーネントＣ₁ から構成されている。このコンポーネント
は、弱い(weak)のが好適である。ここで、”弱い”とい
う用語により、第１のサブユニットＵ_1Aのパワーの絶対
値が、第１の光学的ユニットＵ₁ のパワーよりも小さい
とともに、広角モードにおけるズームレンズのパワーよ
りも小さいことが意味されている。この結果、広角モー
ドにおけるズームレンズのパワーＫ_1Wに対する光学的サ
ブユニットのパワーＫ_1Aの比の絶対値は、約０．６ある
いはそれ以下となり、以下の式が成り立つ。

【００１５】

【数１】

【００１６】本実施の形態においては、上記の比は、
０．５６となっている。また、本実施の形態において
は、サブユニットＵ_1Aを構成する単一のレンズコンポー
ネントＣ₁のパワーが負になっていることに留意する必
要がある。このレンズコンポーネントＣ₁は、凹面を物
体空間へ向ける単一のメニスカスレンズ要素Ｅ₁から構
成されている。レンズ要素Ｅ₁ （最前側レンズ要素）
は、１つ以上、特に２つの非球面を有して形成されるの
が好適である。前側レンズ要素に非球面を形成すること
で、光学的収差の低減が大幅に図られる。本実施の形態
においては、レンズ要素Ｅ₁ の両方の屈折面が、非球面
に形成されている。

【００１７】第２のレンズサブユニットＵ_1Bは、正のパ
ワーを有している。このレンズサブユニットに関して
は、１つあるいは複数のレンズ要素を有して構成される
ことが考察される。本実施の形態においては、サブユニ
ットＵ_1Bは、両方の屈折面が凸面であるとともに正のパ
ワーを有する単一のレンズ要素Ｅ₂ から構成されてい
る。

【００１８】本実施の形態においては、第１のサブユニ
ットＵ_1Aの焦点距離ｆ_1Aに対する第２のサブユニットＵ
_1Bの焦点距離ｆ_1Bの比が、０．４以下であるのが好適で
ある。すなわち、次式が成り立つ。

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、Ｋ_1Aは第１のサブユニットＵ_1Aの
パワーを示し、Ｋ_1Bは第２のサブユニットＵ_1Bのパワー
を示している。さらに、この比は、０．３５以下である
のが好適であり、本実施の形態においては、次式に示さ
れるように定められている。

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで、前側レンズ要素が強くなるほど、
レンズ要素の偏心に対する光学システムの感度が高くな
ることに留意する必要がある。すなわち、サブユニット
Ｕ_1A（レンズ要素Ｅ₁ ）が、上記のパワー比に関する不
等式を満たさない場合には、ズームレンズ１２０の傾斜
あるいは偏心に対する感度がより高くなる。また、非球
面の偏心に対する感度を最小化するための他の条件に関
しては、明細書において後に説明される。

【００２３】第１のレンズ要素Ｅ₁の屈折率に関して
は、屈折率Ｎ₁を１．６５以上にすることが可能であ
る。また、第２のレンズ要素Ｅ₂の屈折率Ｎ₂を１．５２
以上にすることが可能である。この場合でも、前側の２
つのレンズ要素の屈折率が１．６５および１．５２より
大きいという事実にもかかわらず、この種のレンズシス
テムに通常付随するペッツバールの問題、あるいは大き
な非点収差が生じることがない。

【００２４】次に、開口絞りＡＳが、第２のサブユニッ
トの後方に配置されている。本実施の形態においては、
開口絞りＡＳは、レンズ要素Ｅ₂ の後方に配置されてい
る。

【００２５】すべての実施の形態において、第２の光学
的ユニットＵ₂ は、実質的に負のパワーを有している。
ズーミングの際には、この第２の光学的ユニットＵ₂ が
移動することで、焦点距離の変化の大部分が実行され
る。第２の光学的ユニットＵ₂には、負のレンズ要素が
１つだけ設けられているのみである。また、正のレンズ
要素が１つ設けられている。ここに記載される実施の形
態においては、光学的ユニットＵ₂は、レンズコンポー
ネントＣ₃あるいはレンズ要素Ｅ₃，Ｅ₃’，Ｅ₃”に対応
する第１の正のレンズサブユニットＵ_2Aと、レンズコン
ポーネントＣ₄ あるいはレンズ要素Ｅ₄，Ｅ₄’，Ｅ₄”
に対応する第２の負のサブユニットＵ_2B とを有して構
成されている。このように、本実施の形態および他の実
施の形態において、それぞれのレンズコンポーネント
は、単一のレンズ要素から構成されている。しかし、第
２の光学的ユニットＵ₂ を、単一の負のレンズ要素、あ
るいはこれに代えて前側の負のレンズ要素と後側の正の
レンズ要素とから構成することも考察される。

【００２６】前側のレンズ要素Ｅ₁ の負のパワーは、前
側の正のパワーを有するユニットにおいて、逆望遠効果
(inverted telephoto effect )を生じさせる機能を有し
ている。この効果により、２つのズーミンググループ
（あるいは光学的ユニット）Ｕ₁とＵ₂との間隔をより大
きくとることができ、ズーミング範囲を３倍あるいはそ
れ以上まで延ばすことが可能となる。この好適な実施の
形態による全体的なズームレンズシステムは、望遠型の
ものであり、トータル的なコンパクト化を実現する。

【００２７】さらに、ズームレンズが広角位置で機能す
る際の節点間隔をｅＷ、ズームレンズが望遠位置で機能
する際の節点間隔をｅＴと定義すると、比ｅＷ／ｅＴの
値は、約１．７あるいはそれより小さい値であるのが好
適である。ｅＷ／ｅＴとしてこのような値を設定するこ
とで、例えば３倍というような大きなズーム比を実現す
ることができる。この比が１．７よりもかなり大きくな
る場合には、空間Ａが小さくなりすぎて、大きなズーミ
ング範囲を実現できなくなり、さらに、開口絞りＡＳの
位置と第３のレンズコンポーネントＵ_2Aとの位置が互い
に干渉するようになる。

【００２８】好適な実施の形態におけるズームレンズ
は、３倍のズーミング範囲にかけて、有効口径が約Ｆ／
６．３からＦ／９．３まで変化する。３５ｍｍカメラの
対物レンズあるいは撮影レンズとして好適である４つの
レンズ要素からなるズームレンズにおいて、３倍のズー
ム範囲に対して上記のような口径比範囲を有することは
非常に重要である。

【００２９】表１には、図１に示された好適な実施の形
態の仕様を示すパラメータが与えられている。付随する
注釈１−３には、好適な実施の形態のズームレンズに対
するＭＴＦ値のような他のパラメータが与えられてい
る。

【００３０】

【表１】

【００３１】注釈：

【表２】

【００３２】本発明によれば、好適な実施の形態に記載
されたようなズームレンズは、非常に重要な特性を有し
ている。すなわち、これらのレンズは、比較的容易に製
造可能となっている。例えば、第１の実施の形態では、
非球面の偏心に対する感度が、望ましい結果に対して許
容できる範囲まで低減されるので、レンズ要素Ｅ₂ およ
びＥ₄ の位置合わせを、レンズ要素を顕微操作により装
着することなく（すなわち、マイクロマニピュレータを
用いることなく）、通常の組立工程により実現すること
が可能となる。また、非球面を備えた感度の高いレンズ
要素を偏心して配置すること、あるいは非球面を偏心し
て配置することは、（他の収差とともに）像面傾斜を生
じさせ、これは明らかに望ましくないものであるので、
偏心に対する感度を低減させる必要が生じている。

【００３３】図６に示されるように、像面傾斜Ｔは、３
／４フィールド高さ（フィールドの７５％）における像
の底部から頂部までの光軸ＯＡに沿った距離として測定
可能となっている。像面傾斜が無い場合には、この距離
はゼロとなる。ここで、フィールド範囲が、レンズの焦
点距離および配置に応じて変化することに注意する必要
がある。傾斜感度を測定するためには、ズーミング範囲
の端部が調査対象となる。この場合、望遠モードにおい
て、通常最大の感度に到達することが分かっている。そ
れゆえ、偏心に対する感度を低減させるために、ズーミ
ング範囲およびフィールド範囲を狭めれば、レンズの機
能に対して良好に作用することは明白である。像面傾斜
Ｔ_iは、非球面Ｓ_iを０．０１ｍｍ偏心させるとともに、
この偏心の効果を測定することで導かれる。３つの実施
の形態のそれぞれにおいて、最前側レンズ要素Ｅ₁，
Ｅ₁’，Ｅ₁” の第１の屈折面と第２の屈折面とを偏心
させることで生じる像面傾斜Ｔ_iの値が、表４に示され
ている。

【００３４】この好適な実施の形態には、大きな焦点距
離範囲を実現するとともに高画質を維持するために、２
つのレンズ要素に形成された４つの非球面が設けられて
いる。このような非球面は、特有の製造工程が必要とさ
れる固有の特性を有している。これらの非球面では、偏
心に対する感度が大きく低減されている。第１のレンズ
要素Ｅ₁ は、両側において像面に対して湾曲している非
球面を有する負のメニスカスレンズである。球面収差、
非点収差、およびコマ収差のような光学的収差に対する
（第１のレンズ要素Ｅ₁ の）非球面である第１の屈折面
の感度は、｜ＤＹ³｜が１６より大きな場合に、低減さ
れることが分かっている。ここで、Ｄは４次の非球面係
数であり、Ｙはレンズによりカバーされた像の対角線長
さを示す。

【００３５】非球面の偏心に対する感度を低減させるた
めに、設計者の目的は、画質を劣化させることなく、最
も適合する球面からの非球面偏差Δを最小化することで
ある。この際には、非球面による効果が、完全に実現さ
れないことになる。非球面偏差Δが最小化されない場合
には、感度の高い非球面レンズ要素を偏心して配置する
ことで、大きな像面傾斜が生じる傾向がある。図５に示
されるように、アパチャ端部ＣＡにおいて、非球面ＡＳ
Ｐの接線に対して垂線を引くことで、最も適合する球面
の半径（ＲＳ）が確定される。ＲＳに対する数値は、垂
線が光軸ＯＡと交差する点までの距離を測定することで
導かれる。そして、この点から非球面までの距離（Ｒ
Ｖ）が測定される。ここで、Δを非球面偏差の導出値と
すると、Δは以下の式から導かれる。 Δ＝（｜ＲＶ｜−｜ＲＳ｜）／λ ここで、λは非球面偏差を測定するのに用いられる光線
の波長であり（通常は、λ＝0.00066mmである）、最も
適合する球面からの非球面の差異量を測定するのに用い
ることができる。（この際、変曲点が生じることがない
とともに、小さなアパチャにおいて正味の差異が生じな
いように留意する必要がある。）通常、非球面偏差Δが
大きくなると、種々の収差に対する補正および制御の機
能が高められる。また、非球面偏差Δが小さくなると、
非球面の像面傾斜に対する感度は小さくなり、この場
合、レンズコンポーネントおよびレンズ要素の偏心によ
る像面傾斜は小さくなる。レンズ要素Ｅ₁に関しては、
屈折面Ｓ₁に対する非球面偏差Δ₁ が５０波長より小さ
く、（像側の面である）屈折面Ｓ₂に対する非球面偏差
Δ₂が２５０波長より小さいのが好適である。さらに、
第３のレンズ要素Ｅ₃ の前側屈折面の偏心に対する感度
を小さくする場合には、レンズ要素Ｅ₃ の前側屈折面に
対する非球面偏差Δ₃ を１００波長より小さくするのが
好適である。上記の定義によれば、第１のレンズ要素Ｅ
₁ の屈折面Ｓ₁および屈折面Ｓ₂に対する非球面偏差は、
それぞれ２０波長および１３０波長より小さくなる。そ
して、第３のレンズコンポーネントの第１の屈折面の非
球面偏差Δ₃ は、４１波長より小さくなる。明らかに、
非球面が球面まで戻されると、非球面偏差がゼロとなる
が、同時に、レンズの収差を補正するための非球面特性
をも損失する。しかし、第１のレンズ要素Ｅ₁の屈折面
Ｓ₂の非球面度が大きくとられた場合でも、屈折面Ｓ₂の
偏心に対する感度は、第１のレンズ要素の屈折面Ｓ₁ の
感度におおよそ等しくなる。本実施の形態においては、
レンズ要素Ｅ₁ の前面Ｓ₁および後面Ｓ₂の偏心により生
じる像面傾斜Ｔ_i は、それぞれ０．１８および０．１９
となる。この際、重要となるのは、これらの屈折面が、
非球面の偏心に対する感度に関する仕様を満たすように
設計された場合に、これらの屈折面が通常の製造手段で
形成可能であることが分かったことである。レンズ要素
Ｅ_i は弱く形成されるとともに、像面傾斜Ｔ_i が０．４
０より小さくなるように、レンズ要素の非球面の屈折力
および非球面偏差が設定されるのが好適である。また、
像面傾斜Ｔは、０．３より小さいのがより好適である。
さらに、像面傾斜Ｔは、０．２５以下であるのがより好
適である。そして、像面傾斜Ｔは、０．２以下であるの
が最適である。

【００３６】これにより、非球面偏差Δを低減させるこ
と、特に、最前側レンズ要素Ｅ₁ の前面の非球面偏差を
低減させることで、レンズシステムの機能を低下させる
ことなく、偏心に対する感度を低減させることが可能と
なる。

【００３７】図３には、本発明のズームレンズの第２の
好適な実施の形態が示されている。このズームレンズに
関するパラメータが、表２に与えられている。第２の実
施の形態のズームレンズは、第１の実施の形態のズーム
レンズと同様のものであるが、本実施の形態によるズー
ムレンズでは、２倍のズーミング範囲が与えられてい
る。また、Ｆナンバー範囲は、Ｆ／４．６５からＦ／
６．９１となる。

【００３８】第２の実施の形態のズームレンズシステム
は、負のパワーを有するレンズ要素Ｅ₁’と、正のパワ
ーを有するレンズ要素Ｅ₂’と、開口絞りＡＳ’と、第
３のレンズ要素Ｅ₃’と、第４のレンズ要素Ｅ₄’とを有
して構成されている。レンズ要素Ｅ₁’は、前側（すな
わち、物体側）の凹面Ｓ₁’と、後側（すなわち、像
側）の凹面Ｓ₂’ とを有する両凹面レンズ要素となって
いる。このレンズ要素では、両方の屈折面が非球面とな
っている。正のパワーを有するレンズ要素Ｅ₂’ は、物
体側屈折面Ｓ₃’と、像側屈折面Ｓ₄’とを有する両凸面
のレンズ要素となっている。そして、第２のレンズ要素
Ｅ２’の後方には、開口絞りＡＳ’が配置されている。
この場合、第１のレンズ要素Ｅ₁’と第２のレンズ要素
Ｅ₂’とから、第１の光学的ユニットＵ₁ が構成されて
いる。また、開口絞りＡＳ’は、ズーミングの際に、レ
ンズ要素Ｅ₁’およびレンズ要素Ｅ₂’とともに移動する
ようになっている。第３のレンズ要素Ｅ₃’ は、非球面
である前面Ｓ₅’と、凸状の後面Ｓ₆’とを有している。
第４のレンズ要素Ｅ₄’は、凹状の前側（すなわち、物
体側）の屈折面Ｓ₇’ と、凸状の後側（すなわち、像
側）の屈折面Ｓ₈’とを有する負のパワーのメニスカス
レンズ要素である。

【００３９】上述したように、最前側レンズ要素Ｅ₁’
は、レンズ要素の両屈折面が非球面である両凹面のレン
ズ要素として形成されている。

【００４０】また、レンズ要素Ｅ１’の両凹面形状は、
非球面の偏心に対する感度を低減するのに役だってい
る。レンズ要素の非球面に関する感度は、レンズ要素の
パワーと非球面偏差量（すなわち、最も適合する球面か
らの差異量）とに応じて変化する。レンズの屈折面のパ
ワーが弱くなるほど、偏心に対する感度は小さくなる。
そして、レンズ要素の屈折面のパワーが強くなるほど、
非球面形状に起因して生じる非球面の偏心に対する感度
が大きくなる。同様に、レンズ要素の非球面偏差量が大
きくなると、レンズ要素の偏心に対する感度が大きくな
る。それゆえ、第２の実施の形態のズームレンズでは、
レンズの屈折面のパワーが第１のレンズ要素の前面と後
面とに分配されるように、第１のレンズ要素が両凹面の
レンズとして形成され、これにより、第１の光学的ユニ
ットＵ₁ に必要な負のパワーが供給されるとともに、非
球面の偏心に対する感度が低減される。ズームレンズに
関する他のほとんどすべての従来設計、すなわち、前側
の正の光学的ユニットと後側の負の光学的ユニットとを
有する設計とは異なって、このズームレンズが長い焦点
距離位置で機能する場合には、このズームレンズを真の
望遠システムとして設定することが可能である。ベスト
フォーカス(best focus)位置に対する望遠比は、１．０
５である。また、望遠ズーム位置における節点間隔に対
する広角ズーム位置における節点間隔の比は、１．４１
となる。本実施の形態においては、パワーに関して、以
下のように比が設定されている。

【００４１】

【数４】

【００４２】表２に示されるように、このズームレンズ
には、第１のレンズ要素の両面、および第３のレンズ要
素の物体側面の計３つの屈折面が、非球面に形成されて
いる。第１のレンズ要素Ｅ₁’の前面（物体側面）の非
球面偏差Δ₁’は、２５０波長である。そして、第１の
レンズ要素Ｅ₁’の後面（像側面）の非球面偏差Δ₂’
は、１９０波長となっている。また、第３のレンズ要素
Ｅ₃ は、非球面感度に対して最適化されてはいない。第
３のレンズ要素Ｅ₃’ の前面（物体側面）の非球面偏差
Δ₃’は、５１３波長となっている。

【００４３】レンズ要素Ｅ１’の両凹面形状は、２つの
面間において第１のレンズ要素に負のパワーを与えると
ともに、偏心に対する感度を低減させるが、（ａ）第１
のレンズ要素Ｅ₁’に対する非球面偏差Δ₁’が第１の実
施の形態におけるレンズ要素Ｅ₁の非球面偏差Δ₁ より
大きいこと、および（ｂ）第１のレンズ要素Ｅ₁’のパ
ワーがレンズ要素Ｅ₁ のパワーより幾分大きなことか
ら、結果的に、第２の実施の形態におけるレンズ要素Ｅ
₁’は、第１の実施の形態におけるレンズ要素Ｅ₁よりも
偏心に対する感度が大きくなる。より詳細に言えば、レ
ンズ要素Ｅ₁’ の前面Ｓ₁’により生じる像面傾斜Ｔ₁’
の値は、０．４ｍｍとなり、レンズ要素Ｅ₁’の後面
Ｓ₂’により生じる像面傾斜Ｔ₂’の値は、０．２１ｍｍ
となる。

【００４４】

【表３】

【００４５】注釈：

【表４】

【００４６】図４には、本発明によるズームレンズの第
３の好適な実施の形態が示されている。このズームレン
ズには、２倍のズーミング範囲とＦ／５．８からＦ／
７．０のＦナンバー範囲とが与えられている。第３の実
施の形態は、全体的には、上記の２つの実施の形態と同
様の構造を有している。このズームレンズは、第１の負
のパワーを有するレンズ要素Ｅ₁”と、第２の正のパワ
ーを有するレンズ要素 E₂”と、開口絞りＡＳ”と、第
３のレンズ要素Ｅ₃”と、第４のレンズ要素Ｅ₄”とを
有して構成されている。第１のレンズ要素Ｅ₁”は、凹
状の物体側面Ｓ₁”と凸状の像側面Ｓ₂”とを有するメニ
スカスレンズ要素となっている。屈折面Ｓ₁”と屈折面
Ｓ₂”とは、ともに非球面として形成されている。レン
ズ要素Ｅ₁”の前側面（すなわち、物体側面）Ｓ₁”に対
する非球面偏差Δ１” は、２１波長である。そして、
レンズ要素Ｅ₁”の後側面Ｓ₂”に対する非球面偏差 Δ
₂” は、１５８波長である。この実施の形態の非球面偏
差は、第１の実施の形態において述べられた範囲内の数
値をとるので、第３の実施の形態によるズームレンズで
は、非球面の偏心に対する感度が大幅に低減される。す
なわち、前側レンズ要素Ｅ1”の非球面性が弱められて
いるにもかかわらず、良好な収差補正を実現することが
可能となる。（すなわち、レンズ要素Ｅ₁” が２つの非
球面を有し、Δ₁”＜Δ₂”という条件のもとで、Δ_i が
最小化されているにもかかわらず、良好な収差補正が実
現される。）

【００４７】第２のレンズ要素Ｅ₂” は、物体側面
Ｓ₃”と像側面Ｓ₄”とを有する両凸面レンズ要素となっ
ている。前側レンズ要素Ｅ₁”と第２のレンズ要素Ｅ₂”
とから、第１の光学的ユニットが構成されている。開口
絞りＡＳ”は、第２のレンズ要素Ｅ₂”の後方であり、
かつ第３のレンズ要素Ｅ₃”の前方に配置されている。
第３のレンズ要素Ｅ₃”は、前面Ｓ₅”と後面Ｓ₆”とを
有している。屈折面Ｓ₅”および屈折面Ｓ₆”は、ともに
非球面に形成されている。そして、第３のレンズ要素Ｅ
₃”は、メニスカスレンズとなっている。第４のレンズ
要素Ｅ４”は、負のパワーを有するメニスカスレンズで
あり、物体側を向く凹面Ｓ₇”と像面に向く凸面Ｓ₈”と
を有している。本実施の形態においては、パワーに関し
て、以下のように比が設定されている。

【００４８】

【数５】

【００４９】上記のように、第３の実施の形態の前側レ
ンズ要素Ｅ₁” のパワーは、第２の実施の形態の前側レ
ンズ要素Ｅ₁’と比較すると、弱くなっている。屈折面
Ｓ₁”および屈折面Ｓ₂”の偏心により生じる像面傾斜Ｔ
_iの値は、それぞれ０．０９ｍｍおよび０．２１ｍｍと
なっている。それゆえ、第３の実施の形態のズームレン
ズでは、第２の実施の形態のズームレンズと比較する
と、第１のレンズ要素の偏心に対する感度が小さくなっ
ている。

【００５０】

【表５】

【００５１】注釈：

【表６】

【００５２】また、表４には、上記の３つの実施の形態
によるズームレンズのそれぞれの像面傾斜（傾斜感度）
Ｔ_iが示されている。

【００５３】

【表７】

【００５４】ここで、Ｔ₁ は、第１の実施の形態のズー
ムレンズシステムの最前側レンズ要素Ｅ₁の前面Ｓ₁の偏
心によって生じる線形的フィールド傾斜(linear field
tilt)を示している。

【００５５】また、Ｔ₂ は、第１の実施の形態のズーム
レンズシステムの最前側レンズ要素Ｅ₁の後面Ｓ₂の偏心
によって生じる線形的フィールド傾斜を示している。

【００５６】Ｔ₁’は、第２の実施の形態のズームレン
ズシステムの最前側レンズ要素Ｅ₁’の前面Ｓ₁’の偏心
によって生じる線形的フィールド傾斜を示している。

【００５７】Ｔ₂’ は、第２の実施の形態のズームレン
ズシステムの最前側レンズ要素Ｅ₁’の後面Ｓ₂’の偏
心によって生じる線形的フィールド傾斜を示している。

【００５８】Ｔ₁”は、第３の実施の形態のズームレン
ズシステムの最前側レンズ要素Ｅ₁”の前面Ｓ₁”の偏心
によって生じる線形的フィールド傾斜を示している。

【００５９】Ｔ₂” は、第３の実施の形態のズームレン
ズシステムの最前側レンズ要素Ｅ₁”の後面Ｓ₂”の偏
心によって生じる線形的フィールド傾斜を示している。

【００６０】以上、好適な実施の形態を特に参照して、
本発明を詳細に説明したが、上記の説明による発明およ
び特許請求項に定義された範囲内において、種々の変形
および修正が可能であることが解されるであろう。例え
ば、サブユニットＵ_1Bを形成する単一のレンズを２つ以
上の弱いレンズコンポーネントに置き換えることが可能
である。このような副次的な変形は発明の範囲内のもの
であるが、このような変形は発明のシンプル性を損ねる
ことになる。それゆえ、第１の光学的ユニットは、２つ
のレンズ要素から構成されるのが好適である。同様に、
前側の単一のレンズ要素に関しても、これを２つの非常
に弱いレンズ要素に置き換えることが可能である。さら
に、後方の光学的ユニットに関しては、このユニット
を、単一の負のパワーを有するレンズ要素、あるいは負
の前側レンズ要素および正の後側レンズ要素から構成す
ることも、発明者により考察される。上記の設計的変更
は、すべて発明の範囲内のものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ズームレンズシステムを備えた写真撮影用カメ
ラを示す単純化された側断面図である。

【図２】本発明によるズームレンズの第１の好適な実施
の形態を示す断面図である。

【図３】本発明によるズームレンズの第２の好適な実施
の形態を示す断面図である。

【図４】本発明によるズームレンズの第３の好適な実施
の形態を示す断面図である。

【図５】図２、図３、あるいは図４に示されたズームレ
ンズのレンズ要素の屈折面において、非球面偏差Δを測
定する方法を示す図である。

【図６】非球面Ｓ_iの偏心によって生じる像面傾斜Ｔ_iを
測定する方法を示す図である。

【符号の説明】

Ａユニット間距離ＡＳ開口絞りＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄ レンズコンポーネントＵ₁，Ｕ₂ 光学的ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズコンポーネント（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，
Ｃ₄）からなる２つの光学的ユニット（Ｕ₁，Ｕ₂）を有
して構成され、これら２つの光学的ユニットは、物体側から、正のパワ
ーを有する第１の光学的ユニット（Ｕ₁）と、負のパワ
ーを有する第２の光学的ユニット（Ｕ₂）とからなり、前記第１の光学的ユニットと前記第２の光学的ユニット
との間の距離Ａを変えることで、広角位置と狭角位置と
の間のズーミングが実現され、前記第１の光学的ユニット（Ｕ₁）が、２つのレンズコ
ンポーネント（Ｃ₁，Ｃ₂）と開口絞りＡＳとを有して構
成され、前記第１のレンズコンポーネント（Ｃ₁）が、前記第１
の光学的ユニット（Ｕ₁）の物体側に配置されるととも
に、少なくとも１つの非球面の屈折面を有し、前記第２の正のパワーを有するレンズコンポーネント
（Ｃ₂ ）が、前記第１の光学的ユニット（Ｕ₁）の像側
に配置され、前記第２の光学的ユニット（Ｕ₂）が、前側の正のレン
ズコンポーネント（Ｃ₃）と、第２の負のレンズコンポ
ーネント（Ｃ₄）とから構成されるズームレンズにおい
て、該ズームレンズの非球面の偏心に対する感度を低減させ
るように、Ｔ_i≦０．４ｍｍとなるように、曲率半径および非球面偏差Δが設定され
た非球面Ｓ_iをレンズ要素が有し、ここで、Ｔ_iは、非球面Ｓ_iを０．０１ｍｍ偏心させるこ
とで生じた像面傾斜をフィールドの３／４位置で測定す
ることで得られた総像面傾斜を示すことを特徴とするズ
ームレンズ。
【請求項２】請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第１のレンズコンポーネントが、２つの非球面の屈
折面を有する単一のレンズ要素からなることを特徴とす
るズームレンズ。
【請求項３】請求項１または請求項２記載のズームレ
ンズにおいて、少なくとも３つの非球面の屈折面が設けられていること
を特徴とするズームレンズ。
【請求項４】請求項１記載のズームレンズにおいて、 Δ₂＞Δ₁であり、ここで、Δ₁は、最前側レンズ要素の物体側屈折面の非
球面偏差であり、 Δ₂ は、前記最前側レンズ要素の像側屈折面の非球面偏
差であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のズームレンズにおいて、 Δ₁＜５０波長 Δ₂＜２５０波長であり、ここで、Δ₁は、最前側レンズ要素の物体側屈
折面の非球面偏差であり、 Δ₂ は、前記最前側レンズ
要素の像側屈折面の非球面偏差であることを特徴とする
ズームレンズ。