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JP3352265B2 - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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Publication number
JP3352265B2
JP3352265B2 JP33593994A JP33593994A JP3352265B2 JP 3352265 B2 JP3352265 B2 JP 3352265B2 JP 33593994 A JP33593994 A JP 33593994A JP 33593994 A JP33593994 A JP 33593994A JP 3352265 B2 JP3352265 B2 JP 3352265B2
Authority
JP
Japan
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lens
group
negative
object side
zoom
Prior art date
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JP33593994A
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English (en)
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JPH08179209A (ja
Inventor
誠 三坂
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical 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
    • G02B15/16Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/177Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical 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
    • G02B15/143Optical 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 three groups only
    • G02B15/1435Optical 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 three groups only the first group being negative
    • G02B15/143503Optical 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 three groups only the first group being negative arranged -+-

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、特
に写真用カメラやビデオカメラ等に好適な全変倍範囲に
わたり高い光学性能を有した負の屈折力のレンズ群が先
行する撮影画角62°〜31°程度,変倍比2程度の、
少なくとも2つのレンズ群を有する、例えば3つのレン
ズ群を有するレンズ全長の短いコンパクトなズームレン
ズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、ズームレンズとして使いやすい焦
点距離範囲は画面対角寸法を挟む範囲で、例えば35m
mフィルム版では焦点距離35mm〜70mm範囲のズ
ームレンズである。
【0003】この種のズームレンズとして負の屈折力の
第1群と正の屈折力の第2群の2つのレンズ群より成り
双方のレンズ群の間隔を変化させて変倍を行った所謂2
群ズームレンズ(通常ショートズーム)があり、例えば
特開昭61−87118号公報や特開平5−24937
3号公報等で提案されている。
【0004】一般に2群ズームレンズにおいて、所定の
変倍比を確保しつつレンズ全長の短縮化を図るには限界
がある。この為、2群ズームレンズにおいて像面側に新
たに負の屈折力の第3群を配置して所定の変倍比を確保
しつつレンズ全長の短縮化を図った、所謂3群ズームレ
ンズが、例えば特開昭58−9016号公報,特開昭5
8−111013号公報等で提案されている。
【0005】また、3群ズームレンズにおいて各レンズ
群の屈折力やレンズ構成を適切に設定することにより、
高変倍化を図りつつ、全変倍範囲にわたり高い光学性能
を得たものが、例えば特開昭61−183613号公
報,特開昭61−240217号公報,特開昭62−8
7925号公報,特開昭62−112115号公報,特
開平1−189622号公報等で提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】最近、写真用カメラや
ビデオカメラ等においてはカメラの小型化に伴い、レン
ズ系全体の小型化を図ったズームレンズが要望されてい
る。また、自動焦点検出装置を有したカメラにおいては
レンズ系全体の小型化と共に合焦操作を行う為の電子部
品やアクチュエータ等を光学系の一部、例えばレンズ鏡
筒の一部に配置できるような空間を有した光学系が要望
されている。また、光学系中に設ける絞り機構は比較的
大型化するので、他の部品と干渉しないように、例えば
カメラマウントから離れた位置に設けるようにしてい
る。
【0007】一般に光学系中に、例えば絞りよりも像面
側に広い空間領域を確保するには光学系を構成する絞り
よりも像面側のレンズに高屈折率の硝材を用いる方法が
ある。
【0008】次にこの方法の光学的作用について説明す
る。
【0009】一般に光学系中の隣接する2つのレンズ面
a,bの間隔をDab 、レンズ面a,b間の媒質の屈折
率をNab 、レンズ面a,b間の空気換算間隔をeab
すると eab =Dab /Nab ‥‥‥(a) となる。(a)式より明かのようにレンズ面a,b間を
高屈折力の媒質で充填すれば空気換算間隔eab を一定
としたままレンズ面a,bの間隔Dab 、即ち空気領域
を増大させることができる。
【0010】前述の特開昭61−87118号公報では
絞りよりも像面側のレンズの硝材の屈折率として最も高
い屈折率が1.8程度であった。この為、十分な空間領
域を得るのが難しい。また特公昭61−61653号公
報では絞りよりも像面側に屈折率1.85の硝材を用い
たレンズを配置しているが、該レンズの軸上厚が比較的
薄い為、十分な空間領域を確保するのが難しいという問
題点があった。
【0011】一方、負の屈折力のレンズ群が先行するネ
ガティブリード型のズームレンズは広画角化が比較的容
易であり、また所定のバックフォーカスが容易に得られ
るという特長がある。しかしながらレンズ系全体が非対
称となる為に、各レンズ群の屈折力配置やレンズ構成を
適切に設定しないと変倍に伴う収差変動が大きくなり、
全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなっ
てくる。
【0012】本発明は、所定の屈折力の3つのレンズ群
より成るズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力及
びレンズ構成等を適切に設定することにより光学系の一
部に鏡筒部品の配置空間を十分確保しつつ、変倍に伴う
収差変動が少なく、全変倍範囲にわたり高い光学性能を
有した写真用カメラやビデオカメラ等に好適なズームレ
ンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のズーム
レンズは物体側より順に負の屈折力の第1群と正の屈折
力の第2群と負の屈折力の第3群を有し、広角端から望
遠端への変倍を該第1群を像面側に凸状の軌跡を有して
移動させ、該第2群を該第1群との間隔が減少するよう
に物体側へ移動させて行い、該第1群は物体側に凸面を
向けたメニスカス状の負の第11レンズと負の第12レ
ンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の
第13レンズより成り、該第2群は正の第21レンズ、
正の第22レンズ、負の第23レンズ、正の第24レン
ズ、そして該第22レンズよりも物体側に絞りを有し、
広角端における該第1群と第2群の合成の焦点距離をf
12W、広角端と望遠端における全系の焦点距離をf
W,fT、第ijレンズの材質の屈折率とアッベ数を各
々Nij,νij、第23レンズの軸上厚をD23、第
1群の焦点距離をf1としたとき
【数2】 なる条件を満足することを特徴としている。
【0014】請求項2の発明は請求項1の発明において
前記第3群は少なくとも1つの非球面を有していること
を特徴としている。
【0015】請求項3の発明のカメラは請求項1又は2
のズームレンズを有することを特徴としている。
【0016】
【0017】
【実施例】図1〜図3は本発明の後述する数値実施例1
〜3のレンズ断面図である。レンズ断面図において
(A)は広角端、(B)は中間、(C)は望遠端のズー
ム位置を示す。図中L1は負の屈折力の第1群であり、
変倍に伴う像面変動を補正する為に矢印で示すように像
面側に凸状の軌跡を有しながら移動すると共に合焦を行
っている。L2は正の屈折力の第2群であり変倍作用を
有しており、広角端から望遠端への変倍の際、矢印に示
すように物体側方向に第1群との間隔が減少するように
単調移動している。L3は固定の結像作用をする負の屈
折力の第3群である。SPは開口絞りである。
【0018】一般に本実施例のように物体側より順に
負、正、そして負の屈折力の3つのレンズ群より成るズ
ームレンズにおいて、レンズ全長の短縮化を図りつつ、
全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るには、特に変倍
の際に移動する第1群と第2群のレンズ構成を適切に設
定する必要がある。
【0019】そこで本実施例では前述の如く、第1群を
所定形状の3つのレンズ、そして第2群を所定形状の4
つのレンズで構成すると共に条件式(1)〜(6)を満
足するように各要素を設定し、これにより全変倍範囲に
おいて良好な光学性能を有したズームレンズを実現して
いる。また、変倍中、固定の負の屈折力の第3群を設け
ることにより、鏡筒構造の複雑化を防止しつつ主点位置
を物体側に変位させて適切なるバックフォーカスを得て
いる。
【0020】次に前述の条件式(1)〜(6)の技術的
意味について説明する。
【0021】条件式(1),(2)は第2群を構成する
負の第23レンズの材質の屈折率と軸上厚(中心厚)に
関し、主に第22レンズよりも物体側に設けた絞りから
本発明のズームレンズをカメラ本体に装着するときのマ
ウントまでの間隔を広くして、鏡筒の一部に大きな空間
領域を確保して、該空間領域に各種の部品が容易に取り
付けることができるようにする為のものである。
【0022】条件式(1)を外れて第23レンズに屈折
率の低い硝材を用いると、絞りからマウントまでの間隔
を広くするのが難しくなってくる。
【0023】条件式(2)の下限値を超えて中心厚が小
さくなると絞りからマウントまでの間隔を広くするのが
難しくなり、また上限値を超えて第23レンズのレンズ
厚が厚くなりすぎるとレンズ全長が増大すると共に色収
差の良好なる補正が難しくなってくる。
【0024】条件式(3)は第23レンズの材質のアッ
ベ数を適切に設定し、主に変倍に伴う軸上色収差を良好
に補正する為のものである。条件式(3)を外れると第
2群内で軸上色収差が補正不足となり、変倍に伴う軸上
色収差の変動が大きくなってくるので良くない。
【0025】条件式(4)は第1群中の第11レンズと
第12レンズの材質の屈折率を適切に設定し、画面全体
にわたり高い光学性能を得る為のものである。
【0026】一般に光学系の像面弯曲に大きく影響する
ペッバール和Pは第iレンズの焦点距離と材質の屈折率
を各々fi,ni、レンズの総数をKとすると
【0027】
【数5】 となる。
【0028】前述の条件式(1)は負の第23レンズの
材質の屈折率を所定値1.83より高く設定したもので
あるが、これは(b)式によればペッツバール和が正の
方向に大きくなってくる。
【0029】そこで本発明ではペッツバール和をバラン
ス良くさせる為に負レンズ成分である第11レンズと第
12レンズの材質に条件式(4)を満足する屈折率の小
さな硝材を用いている。
【0030】条件式(4)の上限値を超えるとペッツバ
ール和を小さくするのが難しくなってきて像面弯曲が大
きくなってくる。また下限値を超えると各レンズ面の曲
率が強くなり、この結果、広角端において歪曲収差が負
の方向に増大してくるので良くない。
【0031】条件式(5)は第1群中の3つのレンズの
材質のアッベ数を適切に設定し、即ち、負レンズ成分に
大きなアッベ数の硝材を用い、正レンズ成分に小さなア
ッベ数の硝材を用いることにより主に第1群内での色収
差を良好に補正する為のものである。条件式(5)を外
れると第1群内で色収差を良好に補正するのが難しくな
ってくる。
【0032】条件式(6)は第1群の屈折力を適切に設
定し、第1群の有効径の小型化を図りつつ、諸収差をバ
ランス良く補正する為のものである。条件式(6)の上
限値を超えると第1群の有効径が増大してくる。また下
限値を超えると広角側で歪曲収差が負の方向に増大する
と共に望遠側で球面収差が大きくなり、これを良好に補
正するのが難しくなってくる。
【0033】尚本発明において広角側での負の歪曲収
差、中間領域での像面弯曲、そして望遠側でのコマフレ
アーを良好に補正するには第3群に少なくとも1つの非
球面を設けるのが良い。
【0034】尚本発明において更に絞りからマウントま
での間隔を広くしつつ全変倍範囲にわたり良好なる光学
性能を得るには前述の条件式(1)〜(6)の数値範囲
を次の如く設定するのが良い。
【0035】
【数6】 次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてr
iは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、d
iは物体側より順に第i番目のレンズ厚及び空気間隔、
niとνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガ
ラスの屈折率とアッベ数である。また前述の各条件式と
数値実施例における諸数値との関係を表−1に示す。非
球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光
の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半径、A,B,C,
Dを各々非球面係数としたとき
【0036】
【数7】 なる式で表している。
【0037】
【外1】
【0038】
【外2】
【0039】
【外3】
【0040】
【表1】
【0041】本発明によれば以上のように、所定の屈折
力の3つのレンズ群より成るズームレンズにおいて、各
レンズ群の屈折力及びレンズ構成等を適切に設定するこ
とにより光学系の一部に鏡筒部品の配置空間を十分確保
しつつ、変倍に伴う収差変動が少なく、全変倍範囲にわ
たり高い光学性能を有した写真用カメラやビデオカメラ
等に好適なズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値実施例1のレンズ断面図
【図2】本発明の数値実施例2のレンズ断面図
【図3】本発明の数値実施例3のレンズ断面図
【図4】本発明の数値実施例1の広角端の収差図
【図5】本発明の数値実施例1の中間の収差図
【図6】本発明の数値実施例1の望遠端の収差図
【図7】本発明の数値実施例2の広角端の収差図
【図8】本発明の数値実施例2の中間の収差図
【図9】本発明の数値実施例2の望遠端の収差図
【図10】本発明の数値実施例3の広角端の収差図
【図11】本発明の数値実施例3の中間の収差図
【図12】本発明の数値実施例3の望遠端の収差図
【符号の説明】
L1 第1群 L2 第2群 L3 第3群 SP 絞り d d線 g g線 ΔS サジタル像面 ΔM メリディオナル像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に負の屈折力の第1群と正
    の屈折力の第2群と負の屈折力の第3群を有し、広角端
    から望遠端への変倍を該第1群を像面側に凸状の軌跡を
    有して移動させ、該第2群を該第1群との間隔が減少す
    るように物体側へ移動させて行い、該第1群は物体側に
    凸面を向けたメニスカス状の負の第11レンズと負の第
    12レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状
    の正の第13レンズより成り、該第2群は正の第21レ
    ンズ、正の第22レンズ、負の第23レンズ、正の第2
    4レンズ、そして該第22レンズよりも物体側に絞りを
    有し、広角端における該第1群と第2群の合成の焦点距
    離をf12W、広角端と望遠端における全系の焦点距離
    をfW,fT、第ijレンズの材質の屈折率とアッベ数
    を各々Nij,νij、第23レンズの軸上厚をD2
    3、第1群の焦点距離をf1としたとき 【数1】 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 【請求項2】 前記第3群は少なくとも1つの非球面を
    有していることを特徴とする請求項のズームレンズ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2のズームレンズを有する
    ことを特徴とするカメラ。
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