JPS6034734B2 - ズ−ムレンズ系 - Google Patents

ズ−ムレンズ系

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Publication number
JPS6034734B2
JPS6034734B2 JP10186075A JP10186075A JPS6034734B2 JP S6034734 B2 JPS6034734 B2 JP S6034734B2 JP 10186075 A JP10186075 A JP 10186075A JP 10186075 A JP10186075 A JP 10186075A JP S6034734 B2 JPS6034734 B2 JP S6034734B2
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JP
Japan
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lens
wide
aberration
lens group
focal length
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JP10186075A
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English (en)
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JPS5226236A (en
Inventor
尚登 河村
晃 田島
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to DE19762637668 priority patent/DE2637668C2/de
Publication of JPS5226236A publication Critical patent/JPS5226236A/ja
Priority to US05/906,762 priority patent/US4159865A/en
Publication of JPS6034734B2 publication Critical patent/JPS6034734B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広角ズームレンズの改良に関するもので、更に
詳しく述べれば、負の,焦点距離を有する第1レンズ群
、正の焦点距離を有する第2レンズ群によって構成され
、前記両レンズ群間の空気間隔を可変ならしめることに
より全系の焦点距離を可変とするズームレンズに於いて
、広角側へ撮影領域を延ばすことにも拘わらず諸収差を
悪化させることなく小型化したものである。
第1図に示す如く、物体側から負の第1群1と正の第2
群ロから成るいわゆる逆望遠タイプのズームレンズは広
角化には有利なタイプであるが、最も画角の広い広角端
において第1群1と第2群ロとの間隔が最も広くなるた
め、前玉レンズ径が広角化につれて大きくなる額向があ
る。
この頃向は超広角化を図れば、顕著に現われてくるわけ
で、広角化を図りながら無理に小型化をすると広角端に
於ける樽型歪曲収差が急激に増大してその補正はもはや
困難となる。本発明は上述した難点の改良を目的とする
ものであるが、本件はズームレンズに関するものである
為に、単にワイド側に於ける歪曲収差のみを補正するの
ではなくこの収菱補正により他の収差例えばテレ側に於
ける球面収差、中間ズーム城に於ける諸々の収差が悪化
することない様なズームレンズ系を提供することを目的
とする。
本発明は上述した目的を達成する為に発散性第1レンズ
群内の任意の一面を非球面化し、後述の諸条件を満足さ
せることにより広角端の画角が桝度に達するにも拘わら
ず、歪曲収差をはじめとする諸収差が極めて良好に補正
されると同時にレンズ系全体の小型化を計ることができ
るものであり、更に機械的補正の形式をとって嫁面を一
定に保つことができることから、特にスチルカメラ用と
して或いは映画用、テレビ用の超広角ズームとして適す
るものである。
以下本発明を詳述する。負の焦点距離を持つ第1レンズ
群と、絞りを内在し正の焦点距離を持つ第2レンズ群か
ら構成され、第1レンズ群と第2レンズ群の間の空気間
隔を変えて全系の焦点距離を変えるズームレンズに於い
て、第1レンズ群内の任意の一面に非球面を設け、高度
の収差補正をなす為に以下の諸条件を満足する。(1)
−3.批券−,.,7 (o) 〇.54く1株,.5 皿 〇.35縞馬<〇.8 (W) o.7<l曲l<2.0 (V) ○<心j<○‐3 但し f,;第1レンズ群の焦点距離 W;広角端に於ける全系の焦点距離 8:望遠端に於ける全系の焦点距離 lw;広角端に於ける第1レンズ群と第2レンズ群との
距離(空気間隔)hwi;物体が無限遠にある時の広角
端に於けるi面(非球面)を近軸光線が通過する高さh
wi;物体が無限遠にある時の広角端に於けるi面(非
球面)を近藤瞳光線が通過する高さhti;物体が無限
遠にある時の望縁端に於けるi面(非球面)を近藤自重
光線が通過する高さで定義された量で初期値としてQw
,=0、hw,=1.0、Qw,=−1.0、hw,:
−tw、QT,=0、hT・=fT、QT1=一宇、市
1=一片こより近軸追跡されたものである。
ここでQは光線の煩角を表わすパラメーターでサフィッ
クスは広角端、望遠端を示す。tw‘ま広角端に於ける
入射瞳の第1面からの距離、tTは望遠端に於ける入射
瞳の第1面からの距離を表わす。条件(1)と(0)は
しンズ系のパワー配置に関するもので、条件(1)の上
限値を越えると歪曲収差をはじめとする諸収差の補正が
困難になる。
また下限値を越えると収葦補正上は有利となるが、レン
ズ系全体が大型化するので小型のズームレンズを得ると
いう目的に反する。条件(ロ)の上限値もやはりレンズ
系全体を小型化するためのもので、一方条件(ロ)の下
限値はズーミング移動量が4・さくなり過ぎてズーム比
が小さくなる欠点を防ぐために決定したものである。条
件(m)ないし(V)は非球面の形状に対する条件であ
り、諸量について説明を行う。
一般に非球面の形状は、第2図に示す如く、非球面の頂
点における近鞠曲率半径をR、光軸上に光の進行方向に
一致してx軸、それと垂直方向で且つ非球面の頂点を通
るy軸を取ったとき、y座標が日における偏量xはで表
わされる。
この【1}式の第1項は上記近軸曲率半径Rのみによっ
てもたらされる量で、第2項以下が非球面の量を与える
ものである。そして第2項の係数Bは3次の非球面係数
心と次の様な関係がある。
J=8(N′一N)B ■ また第3項の係数Cは5次の非球面係数○と次の関係が
ある。
Q=48(N′一N)C (ただし、Nは非球面より前の煤質の屈折率で、N′は
非球面より後の煤質の屈折率である。
)ここで、非球面係数心は収差論の3次収差係数に対し
て、次に示す変化量すなわち非球面化したことによって
生ずる3次収差の変化量をもたらす。(ただし、1は球
面収差係数、0はコマ収差係数、mは非点収差係数、W
は球欠像面わん曲収差係数、Vは歪曲収差係数。
)第3図に示す如く、hとhは近軸追跡量であって、h
‘ま光軸に沿って進み光軸上に結像する光線がレンズ各
面を切る高さを示し、h‘ま斜めから入射して絞り中心
を通過する光線(近軸瞳光線)が各面を通る高さを示し
ている。
‘3’式のh、hの量はある特定の面について考えた場
合ズーミングにより変化する。即ちある定つた非球面量
心を導入し、ズーミングした時3次の収差係数全てがズ
ーミングにより変化する。そこで条件式(m)はしンズ
系を小型化した事によって生ずる広角側での樽型歪曲収
差に主として補正効果があり、望遠側での諸収差にあま
り影響を与えない様なズーミングによる収差の変動を良
好に保つ適切な面の選択を与えるものである。
即ちlhTi/hwi lがその上限値0.8を越すと
非球面化による広角側での歪曲収差補正の効果が望遠側
での収差に強く悪影響を及ぼす。従ってズーミングによ
る収差変動が大きくなりすぎ収差補正が困難となる。一
方lhTi/hwi lがその下限値0.35以下であ
ると特に第1レンズ群の径の増大が激しくコンパクトに
設計できない。故に条件式(m)を満足することにより
コンパクトで、ズーミングによる収差の変動が良好に補
正できるのである。次に条件式(W)、(V)の広角端
に於ける非球面の影響を最も効果のある様にならしめる
為のものである。
即ち広角端で障害となっている樽型の歪曲収差を補正す
る為に非球面を導入した場合非球面量心‘こ対して3次
の各収差係数は上記{3’式の如く変化する。つまり非
球面量山の導入に対して3次の収差係数は多かれ少なか
れ全て変化を受け、歪曲収差△Vを良好に補正しようと
すると他の収差が悪化するという不都合を生じる。条件
式Wはこの障害を除去するためのものであり歪曲収差の
変動△Vに対し比較的影響を受け易い非点収差(又は像
面湾曲)の変動△血(△W)が4・さし、事が望ましい
。第‘31式より歪曲収差の変動△Vは△V=hh3
J、非点収差の変動Amは△m=h2h2↓で表わされ
る為、hの大きさに比してhを大きくすれば即ちlh/
hlの値を大きな値とすることにより歪曲収差の変動△
Vに対し非点収差の変動△mを小さく押えることが可能
である、この様にすることでコマ収差の変動分△0コh
3h少、及び球面収差の変動分△1=h4心をも小さく
押えることができるのは明らかである。lhM/hwi
lの値が条件式Wの下限値以下の場合には、非球面によ
る影響が歪曲収差以外の収差に対して大きく影響する。
特に非点収差が大きく発生し、非球面以外の球面を用い
て非点収差を補正することが困難なものとなる。又、こ
の場合には歪曲収差を補正する為の非球面化の量、即ち
球面からのズレ量が大きくなる為に加工量は大きくなり
、製作上困難が伴う。一方、lhwiノhwilの値が
逆に条件式Nの上限値以上の場合は光学系全体が大きく
なりコンパクト性が矢なわれる。従ってlh/hlは前
述の如くコンパクト性が矢なわれない範囲でなるべく大
きな値を取ることが望ましい。条件式Vは樽型歪曲収差
を除去する為の非球面の形状を与えるものである。
一般に第1群に負、第2群に正のパワーを有し、第2群
内に絞りを有するレンズ群ではアンダーな歪曲収差、即
ち樽型の歪曲収差が発生しやすく、歪曲収差の収差係数
は正の大きな値を取りやすい。そこでこれを非球面で補
正する為には、前記歪曲収差の変動分△Vは△V=hh
3℃<0 でなければならない。
h>0、h<0であるかり、J>0 でなければならない。
又心が条件式Vの上限値以上になると、歪曲収差以外の
収差の劣化が激しく、もはや非球面以外の他の面でこれ
らの収差を補正することはできなくなる。特に非点収差
の画角に対する変化が激しく又量的にも多く発生する。
従って条件式Vの範囲内に於いてのみ諸収差が良好に補
正される。以下実施例1〜5を記載する。
実施例1は第4図a,b,cに示すレンズ形状に対応し
、実施例2は第6図a,b,cに示すレンズ形状に対応
し、実施例3は第8図a,b,cに示すレンズ形状に対
応し、実施例4は第10図a,b,cに示すレンズ形状
に対応し、実施例5は第12図a,b,cに示すレンズ
形状に対応する。実施例1 f,=1.875 fw=l bw,=−1. Zw−0.88676 hw,『一1.17959hT
I=−0.630335ザィヂル収差係数 f=1.0 f=1.1667 f=1.4774L
O.006283 0.004537 ‐0
.000779T O.000908 0.0
00472 ‐00004381 1.19712
1.36879 1.635831上 −○
‐〇3259 −○‐〇3803 一〇‐〇87
49皿 0.02687 0.02728
0.02565P O.09070 0
.09070 0.09070V O.21
930 0.13874 0.052421
‐227.00904 ‐274.14741 ‐2
87.56387首 −25‐49871 −27‐5
2621 ‐11‐226141F ‐1.5421
1 ‐1.91743 ‐00040011p
o.53520 0.51273 0.45
421金 −7‐40910−8‐64218 −9‐
203730.27802 002480 ‐0
.36702食 。
‐07906 0‐〇6639 −。‐01767‐0
.54699 ‐0.44821 ‐0.408
12全 −・‐・7295‐o‐65876 −。‐2
291811× O.04636 0.052
36 0.079751× O.81416
0.70772 0.3974811X ‐
0.03390 ‐0.03083 ‐0.054
461:球面収差、ロ:コマ収差、m:非点収差、P:
べッッヴアール和、v:歪曲収差、*:論帯球面収差、
五:輪帯コマ、IF:羽根状収差・□:矢印収差、↑:
周辺球面収差、毎:周辺コマ、金:周遊E点収差、命:
周辺球欠像面わん曲、◇:周辺歪曲、五2:輪帯コマの
付力o収差・IZ球面収差の撤収差、伍:コマ付刀o収
差但し物体無限に於けるfw=1.0の時の近鮫値で前
述の如く、初値をQw,=0、Qw・=−1、−
−lhw.=−tw、QT,:0、hT,=fT
、岬,=句、hT.=−羊としたものである。
このことは以下の実施例2〜5に於いても同一である。
RI面 非球面 非球面係数; B=2.932×10‐2 CI:1.010XI。
‐3D,=6.3508×10‐5 E,=4.2858×10‐4 又 心・:0.1461 L fw=−1.875 器=o‐8868 偽・:当期灘=〇.5344 端l=l山■l=側6 十1 実施例2 f,=−1.8774 hwl=l fw二1 hw,=−1.1777とw 0
.84564 hT,:−0.62521サィデル収
差係、数f=1.0 fこ1.157 f=
i.4774L O.002391 0.00
0981 ‐0.003217T O.001
541 0.001234 0.0005911
1.28698 1.60834 2.
50436U O.06718 0.077
79 0.09026m 0.01154
0.00746 0.00349P O
.09922 0.09922 0.09
922V O.22617 0.14369
0.05496f −・98.22212 ‐2
35.53613‐228.oo417洋 −19‐
42143 −20‐〇9659 −。
‐709931F ‐2.34416 ‐2.7
2906 ‐070238窓渋毒害皇室鎌綴喜二叢毒
害盲愛−8:旨鰍主−82字亭きき=8:昼さる宣言‐
1.14556 ‐064693 ‐0224
561学× 。
‐10701 0‐14767 0‐247281
× O.89580 0.87407 0
.778581ln
打0.11751 0.1
0953 0.08368R,面 非球面、非球
面係数8=2.9469×10‐2 C,=1.3667xlo‐3 D,=−4.2675×10‐5 E,=8.3883xlo‐4 又 心・=○‐1469 f,=−1.8774 fw 洋=o‐8456 ・母・=半鰐=0.5309 曲・=1・1777 実施例3 f=1.0〜1.5009 の=430〜31で F修
技ニ3.5面修. R D
N ソ1 3.105193日求面)0.08
333 1.6393044.902 0.993
43 0.495753 ‐2708355
0.22084 1.69895 30.104
‐6.45838 0.016675 2
4.88625 0.08333 1.6260
6 39.106 1.23685 0.1
73407 1.45044 0.0880
5 1.67000 57.408 0.9460
0 0.027919 0.95138
0.29771 1.72342 38.001
0 3.0465611 1.05238
0.14826 1.60717 40.301
2‐118.71302 0.1401413
絞り面 0.0364214 1.78
737 0−10159 1.60738 56
.8015 5.70494 0.0619
816 1.96287 0.07715
1.62299 58.2017 12.4239
2 0.08463f=1.0〜1.5009
の=」130〜31で F/俗=3.5面修 R
D N レ18
‐0.97642 0.13333 1.80
51825.4019 1−52402 0
.0541720 ‐2.65938 0.1
1667 1.72000 50.2021 ‐0.
91614 0.0291722 ‐7.67
927 0.10417 1.77250 49
.7023 −1.45012 0.0043
11一一 WIコ1fw=1
hwl=−1.1493乙W:0.8838 h
で,=−0.5980サィデル収差係数f=1.0
f=1.1714 f=115009L
O.004090 0.000920 −0
.006976T O.001507 0.
000863 ‐0.0002441 1・53
799 1.93858 2.7745011
0.09306 0.10098 0
.09006m ‐0.00952 ‐0.01
050 ‐0.01188P O.10789
0.10789 0.10789V
O.22211 0.12321 0.044
77孝 −226‐49796 −285‐36145
−314‐〇73711洋 −2109019
−22‐58253 −4‐88570IF ‐2.
52705 ‐2.84819 ‐0.65751
巻=灘言卓=灘毒害−磯手養分 0・18372
0・14398 0‐03984洋× ‐1‐115
92 ‐0‐55675 ‐0‐195860.21
254 0.27025 0.38149
1× I.11874 1.06776
0.9075711× O.15352
0.13128 0.07997R,面 非球面、
非球面係数B=2.5151×10‐2 C,=2.6680xlo‐3 0,=6.3508×10−5 E,!4.2858×10‐4 又 心.=○‐1286 f, fw=一1.875o 器=o‐8838 偽・:守機恥203 瑞日・1493 実施例4 f,=−1.8750 hw2=0.98546fw−
l hw2=−1.29193とW:0.9
360 0T2=−0.6820ザィデル収葦係数
f=1.0 f−1.1667 f=1.49
99L O.005299 0.00086
8 0.004074T O.002686
0.001527 0.0022621
1.25909 1.79741 1.49914
0 0.11936 0.07240 0
.12070!□ ‐0.01383 ‐0.0
1457 ‐0.01209P O.105
20 0.10520 0.10520¥ 。
‐28010 0‐〇7101 0‐16828五
22.5o484 ‐6.94862 ‐24.84
2611F ‐1.97978 ‐1.96571
‐2.92514歩 。‐07557 0皿83
0‐16175金 ‐7‐06887‐10・126
77 ‐8・92261命 ‐0‐22532‐0‐
65466 ‐0‐342140.19255 0.
02899 0.14641食・0‐49167−
。‐39743−。‐41004首X ‐1‐435
30−0‐24176 −0‐710030.1957
9 0.25197 0.223091×
O.96620 0.76719 09224
71lx o.17894 0.06097
0.14427R2面 非球面、非球面係数&=3
.7518xlo‐3 C2=−8.6396×10‐4 D2=0 E2=。
又、 心2 =○‐0187 美=−1‐8750 器:o‐9360 一馬・=升鰐=。
・52791帯・=一志礎・=肌。
実施例5 1=−1. hw5= 1.1189fw=
1 bw5ニー0.8418乙W= 〇.
8937 hT5工−0.4066サィデル収差係数
f=l f=1.1667 f=1500
3L O.005580 0003231
‐0.002822T O.001845
0.001303 0.0003771 1.
80427 1.94245 1.6114611
0115333 0.17978 0
.16626m ‐0.05479 ‐0.034
94 ‐0.01207P O.08713
0.08713 0.08713V O
.31433 0.18991 0.0821
51 ‐154.02337 ‐190.01037
‐160.81468社 −19‐167o9 ‐20
‐23031 ‐6‐791761F ‐1.479
44 ‐1.58998 ‐0.21735歩 −
。
‐20346 ‐0‐24810−。‐34493‐5
.95885 ‐6.99596 ‐7.91
963盆 −。‐13551−。‐47661−。‐8
77930.44525 0.21573 ‐
0.02182念‐ −。‐02322−。‐1493
8−。‐29231‐145349 ‐066207
‐0.204421羊X 。‐40192 0
‐36963 0‐234571ス 1.071
58 0.83300 0.1966111丈
0.20954 0.19678 0.
12514R5面 非球面、非球面係数B=3.911
7×10‐2 C5=3.2484xlo‐2 D5=0 E5ニ。
又 心5;○‐1887 美=−1‐6667 器o‐8937 続・=羊齢=。
.4832一端・=・苦般・=〇.7520
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るズームレンズ系のズーム移動を示
す図。 第2図は非球面の定義を説明する為の図。第3図は近軸
量の定義を説明する為の図。第4図a,b,cは本発明
の実施例1に対応するレンズ形状を示す断面図で、aは
広角端、bは中間、cは望遠端の状態を示す。第5図a
,b,cは実施例1の諸収差図で、aは広角端、bは中
間、cは望遠端の状態を示す。第6図a,b,cは本発
明の実施例2に対応するレンズ形状を示す断面図で、第
7図a,b,cはその収差図。第8図a,b,cは本発
明の実施例3に対応するレンズ形状を示す断面図で、第
9図a,b,cはその収差図。第10図a,b,cは本
発明の実施例4に対応するレンズ形状を示す断面図で、
第11図a,b,cはその収差図。第12図a,b,c
は本発明の実施例5に対応するレンズ形状を示す断面図
で、第13図a,b,cはその収差図。1……第1レン
ズ群、0……第2レンズ群、R・・・・・・レンズ面の
曲率半径、D・・・・・・レンズ厚もし〈はしンズ面間
隔。 孫′図 第2函 多3図 孫4図 第4図 弟5図 豹5図 努6図 ★あ っ 図 Y孫 マ 図 多8図 殺り図 稀々図 豹/o図 券〃図 茨] ーー 図 孫′2図 努′3図 豹/3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 負の焦点距離を持つ第1レンズ群と絞りを内在し正
    の焦点距離を持つ第2レンズ群から構成され、第1レン
    ズ群と第2レンズ群との間の空気間隔を変化させ全系の
    焦点距離を変えるズームレンズに於いて、第1レンズ群
    の任意の面、第i面に非球面を設け、且つ以下の条件(
    I)〜(V)(I)−3.0<(f_1)/(fw)<−
    1.17(II)0.54<(lw)/(fw)<1.5
    (III)0.35<(■ti)/(■wi)<0.8(
    IV)0.7<|(■wi)/(hwi)|<2.0(V
    )0<ψ_1<0.3但し f_1;第1レンズ群の焦点距離 fw;広角端に於ける全系の焦点距離 ft;望遠端に於ける全系の焦点距離 lw;広角端における第1レンズ群と第2レンズ群との
    距離(空気間隔)hwi;物体が無限遠にある時の広角
    端に於ける第i面(非球面)を近軸光線が通過する高さ
    ■wi;物体が無限遠にある時の広角端に於ける第i面
    (非球面)を近軸瞳光線が通過する高さhti;物体が
    無限遠にある時の望遠端に於ける第i面(非球面)を近
    軸瞳光線が通過する高さψ;3次の収差係数に対する非
    球面係数を満足することを特徴とするズームレンズ系。
JP10186075A 1975-08-22 1975-08-22 ズ−ムレンズ系 Expired JPS6034734B2 (ja)

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JP10186075A JPS6034734B2 (ja) 1975-08-22 1975-08-22 ズ−ムレンズ系
DE19762637668 DE2637668C2 (de) 1975-08-22 1976-08-20 Varioobjektiv
US05/906,762 US4159865A (en) 1975-08-22 1978-05-16 Zoom lens system

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JPS5226236A JPS5226236A (en) 1977-02-26
JPS6034734B2 true JPS6034734B2 (ja) 1985-08-10

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JP10186075A Expired JPS6034734B2 (ja) 1975-08-22 1975-08-22 ズ−ムレンズ系

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DE2637668C2 (de) 1983-12-01
JPS5226236A (en) 1977-02-26
DE2637668A1 (de) 1977-03-03

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