JP2541264B2 - コンパクトなズ―ムレンズ - Google Patents

コンパクトなズ―ムレンズ

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JP2541264B2 JP63014227A JP1422788A JP2541264B2 JP 2541264 B2 JP2541264 B2 JP 2541264B2 JP 63014227 A JP63014227 A JP 63014227A JP 1422788 A JP1422788 A JP 1422788A JP 2541264 B2 JP2541264 B2 JP 2541264B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば、レンズシッターカメラ等に適したコ
ンパクトなズームレンズに関するものであり、特に、近
距離結像性能の優れたコンパクトなズームレンズに関す
るものである。
〔従来の技術〕
レンズシャッター付小型カメラは、近年益々自動化が
進み、自動焦点調節、フィルム自動装填、日付写し込み
装置、ストロボ内蔵等が、普通の仕様となり、使用者層
もかなり広くなっている。最近では、多焦点レンズを装
備したものが多く提供され、更にズームレンズを装着し
たものも現れて、一層使用範囲が拡大するに至ってい
る。
この種の小型化に好適なズームレンズで最も簡単な構
成のものは、正の焦点距離を持つ第1レンズ群と負の焦
点距離を持つ第2レンズ群で構成される望遠型の2群ズ
ームレンズである。そして、このレンズタイプは、一眼
レフ用のレンズに比べ、バックフォーカス制限が少ない
ために、バックフォーカスをある程度短くして小型化す
るのに好適なタイプである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来の望遠型の2群構成ズームレンズのフ
ォーカシング方式において下記の(1)から(3)まで
の3種の方式が知られている。
(1)レンズ系全体を一体として移動させるフォーカシ
ング方式。
(2)負の焦点距離を持つ第2レンズ群を移動させるフ
ォーカシング方式。
(3)正の焦点距離を持つ第1レンズ群を移動させるフ
ォーカシング方式。
このうち、(1)と(2)の方式は、フォーカシング
に要するレンズ系の移動量が広角端と望遠端で大きく異
る。そのために、ズームレンズの合焦装置、例えば自動
焦点合わせ機構等が複雑となる。又、大きく重いレンズ
群を動かさねばならず、カメラ全体での小型化、低価格
化には不向きである。
一方、(3)の方式は一般的にズームレンズで採用さ
れているフォーカシング方式であり、広角端から望遠端
まで各焦点距離でフォーカシングに要するレンズ系の移
動量をほぼ等しくできる利点がある。したがって、合焦
装置、特に自動焦点合わせ機構等を単純化できると同時
にカメラ全体での小型化、低価格化を実現することがで
きるので、例えば、特開昭60−170816号公報等で知られ
ている。
しかしながら、これまで知られているこのフォーカシ
ング方式では、高ズーム比化及びコンパクト化の達成の
ために、第1レンズ群において比較的、強いパワーを持
つ構成にせねばならない。
そのために、偏芯等の公差が厳しくなる傾向があり、
コストアップを招く恐れがある。
また、広角側での近距離合焦状態では、子午的像面の
物体側への湾曲とコマ収差が発生し、結像性能の劣化が
著しく、充分に満足できる画質を得られなかった。
したがって、本願発明は、新規なフォーカシング方式
を採用した構成により、このような問題点を解決し、広
角端から望遠端にわたり良好な近距離合焦性能を引き出
し、コンパクトで高倍率を図りながら簡素な構成でコス
トの低減を達成できるズームレンズを提供することを主
たる目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本願発明は、物体側より順に、正の焦点距離を持つ第
1レンズ群G1と負の焦点距離を持つ第2レンズ群G2とで
構成され、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2
の群間隔を相対的に変化させてズーミングを行なうズー
ムレンズにおいて、 前記第1レンズ群G1は絞りと、該絞りより物体側に配
置され正の焦点距離を持つ前群GFと、前記絞りより像側
に配置され正の焦点距離を持つ後群GRとを有し、前記前
群GFとを有し、前記前群GFは物体側に凹面を向けたレン
ズ成分を少なくとも1つ有し、前記前群GFを物体側へ移
動させてフォーカシングを行なう構成を基本としてい
る。
そして、このようなレンズ構成において、fwをズーム
レンズの広角端での焦点距離とし、f1を第1レンズ群G1
の焦点距離、fFを前群GFの焦点距離、fRを後群GRの焦点
距離、Rを前群GF中の最も物体側に凹面を向けて配置さ
れたレンズ成分の物体側の曲率半径とすると、 (1)0.5<f1/fw<0.9 (2)2.0<fR/fF<5.0 (3)−1.7<R/fw<−0.4 を満足するように構成したものである。
〔作 用〕
一般に、第1レンズ群G1を物体側へ繰り出すことによ
りフォーカシングを行なう方式を採用している望遠型ズ
ームレンズは、第2レンズ群G2で発生する正の歪曲収差
を補正するために、第1レンズ群に物体側に凹面を向け
たレンズ面を構成することにより負の歪曲収差を発生さ
せ、これらの収差のバランスをとることにより歪曲収差
を補正している。
ところが、第1レンズ群G1を物体側へ繰り出すフォー
カシング方式は、第1A図で示す如く、特に広角端での近
距離合焦を行なうと、第1レンズ群G1内の最も像側に凹
面を向けて配置されたレンズ面Dに入射する近距離合焦
状態の斜光線g、hは、無限遠合焦状態の斜光線e、f
と比べて発散する傾向となる。
このために、第1レンズ群G1内の最も物体側に凹面を
向けて配置されたレンズ面Dに関して、近距離合焦状態
における上側の斜光線gの入射角iは無限遠合焦状態に
おける上側の斜光線eの入射角jよりも大きくなる。そ
の結果、この近距離合焦状態における上側の斜光線gは
無限遠合焦状態における上側の斜光線eよりも下方へ屈
折する作用を受けるので、内向性コマ収差が発生する。
これに対して、近距離合焦状態における下側の斜光線
hの入射角lは無限遠合焦状態における下側の斜光線f
の入射角kよりも小さくなる。その結果、この近距離合
焦状態における下側の斜光線hは無限遠合焦状態におけ
る下側の斜光線fに比べて相対的に上方へ屈折する作用
を受けるので、外向性コマ収差が発生する。
さらに、この近距離置合焦状態では、軸外の子午的斜
光線による像面は負の方向へ移動し、像面が湾曲する。
尚、ズームレンズの小型化、高変倍比をめざすと、この
近距離結像性能の劣化は顕著になる。
また、本願発明は前群GFを繰り出すフォーカシングを
行っているので、第1A図に基づいて前述したような同じ
収差の傾向を持つ。そこで、本願発明は先ず第1レンズ
群を前群GFと後群GRに分割して、この前群GFと後群GR
の群間隔を変えるフォーカシング方式により、基本的に
パワー配置の自由度の向上を実現できる構成をとってい
る。
そして、このような収差を打ち消すために、本願発明
は前群GFの屈折力を弱めて、合焦時において前群GFを大
きく繰り出させる構成をとることにより、前述の如き近
距離合焦状態での結像性能を劣化させる収差をバランス
良く補正し、格段の近距離合焦性能向上、高倍率化及び
コンパクト化を達成している。
以下に、本願発明の原理をについて具体的に説明す
る。先ず、前述の如く本願発明における前群GFの屈折力
を基本的に弱めた構成にすることによって、合焦時にお
ける前群GFの繰り出し量が大きくなる。そして、合焦の
ためにこの前群GFを物体側へ繰り出すと、その繰出量に
伴い、第1B図に示すように、前群GF内の最も物体側に凹
面を向けて配置されたレンズ面Dに入射する軸外の子午
的斜光線mは、より高い入射高の斜光線nとしてこのレ
ンズ面Dに入射する。
そのため、この凹レンズ面Dに入射する軸外の子午的
斜光線の入射高が高くなるのにしたがい、この凹レンズ
面Dに入射する軸外の子午的斜光線の入射角は大きくな
り、その結果、この斜光線が下方へ屈折される効果は一
層大きくなる。
つまり、前群GFの繰り出し量が大きくなると、軸外の
子午的斜光線が前記凹レンズ面Dに入射する高さは高く
なるので、この凹レンズ面Dの周辺部での強い屈折力を
受けて、この軸外の子午的斜光線は大きく下方へ屈折す
る。
このため、軸外の子午的斜光束は中心の光線である主
光線に対して下側の光線は相対的に下側へ屈折される効
果が大きくなって内向性コマ収差が発生し、これに対
し、上側の光線は主光線に対して相対的に下側へ屈折さ
れる効果が小さくなって外向性コマ収差が発生する。さ
らに軸外の子午的像面は正方向へ移動する。
このように、本願発明は、第1A図に基づいて前述した
前者の諸収差を第1B図に基づいて前述した後者の諸収差
でバランス良く相殺させることにより、近距離での収差
変動、主に像面湾曲とコマ収差の変動を極めて小さく抑
え、優れた近距離合焦性能を引き出すことを達成してい
る。
以下に本願発明の条件下について詳述する。
先ず、条件(1)及び(2)は本願発明が採用してい
るフォーカシング方式に適した第1レンズ群G1の焦点距
離の範囲と近距離合焦状態の収差変動を抑えるのに有効
な前群GFと後群GRとの焦点距離の範囲を規定している。
条件(1)の上限を超えると、第1レンズ群G1の屈折
力が小さくなるため、コンパクト化及び高倍率化を図る
ことが困難となる。また、合焦性能に関して、第1レン
ズ群G1の繰り出し方式を採用しても良好な合焦性能を得
ることができるので、前群GF繰り出し方式を用いる必要
がない。あえて、前群GFを繰り出すフォーカシング方式
を用いると、前群GFの移動量が大きくなりすぎ、特に近
距離にフォーカシングした時に正の像面湾曲が甚大に発
生する。反対に条件(1)の下限を越えると、ズームレ
ンズの小型化、高倍率化には有利であるが、諸収差の補
正自体が困難となる。
条件(2)の上限を越えると、前群GFの繰り出しによ
るフォーカシング方式でのこの前群GFの移動量は第1レ
ンズ群の繰り出しの場合に比べあまり増大せず、そのた
めに、前群GFを繰り出しによる効果が弱く近距離合焦状
態での負の像面湾曲が発生し好ましくない。反対に条件
(2)の下限を越えると前群GF繰り出しによるフォーカ
シングの場合、この前群GFの移動量が大きくなりすぎ、
前群GFの繰り出しによる効果が過剰となり、近距離合焦
状態での正の像面湾曲が発生し好ましくない。
条件(3)は前群GF内に最も物体側に凹面を向けて配
置されたレンズ成分のこの凹面に関して、本発明が採用
している前群GFの繰り出しによるフォーカシング方式及
び収差補正に最も適した凹面の形状の範囲を示してい
る。
先ず、条件(3)の下限を超えるとこの凹レンズ面で
発生する負の歪曲収差が小さくなり、第2レンズ群G2
発生する正の歪曲収差を補正しきれなくなる。反対に上
限を超えると、前記凹レンズ面で発生するコマ収差が甚
大となり補正が困難となる。
〔実施例〕
以下に、本願発明による実施例について説明する。各
実施例はいずれも焦点距離36〜78mm、Fナンバー3.6〜
7.8程度の明るさと画角60〜30゜のコンパクトなズーム
レンズである。
第1実施例、第2実施例、第5実施例、第6実施例及
び第7実施例はいずれも、第2図に示した第1実施例と
同様なレンズ構成を有しており、第3実施例及び第4実
施例は第3図に示す如きレンズ構成を有している。
以下に、第1実施例〜第7実施例の諸元の値を掲げ
る。表中、左端の数字は物体側からの順序を表し、rは
レンズ面の曲率半径、dはレンズ面間隔、Abbeはアッベ
数、nはd線(λ=587.nm)に対する屈折率である。
尚、FNはFナンバー、2Aは画角、D0は第1レンズ面から
の物体距離、βは近距離撮影倍率である。
本願発明による上記の第1〜第7実施例における条件
対応値を以下の条件対応値表に示す。
第1実施例、第2実施例、第5実施例、第6実施例及
び第7実施例におけるフォーカシングはレンズの第11面
と第12面との空気間隔を変化させて、前群GFを物体側へ
繰り出させている。また、第3実施例及び第4実施例に
おけるフォーカシングはレンズの第8面と第9面との空
気間隔を変化させて、前群GFを物体側へ繰り出させてい
る。
本願発明の上記第1〜第7実施例についての諸収差図
をそれぞれ順に、第4図〜第17図に示す。
第4図、第6図、第8図、第10図、第12図、第14図及
び第16図は第1〜7実施例における無限遠合焦状態での
収差図を示し、第5図、第7図、第9図、第11図、第13
図、第15図及び第17図は近距離合焦状態(600)での収
差図を示している。
また、従来のズームレンズとの比較のために、第18図
〜第24図は本願発明の上記第1〜第7実施例のレンズデ
ータを基に第1レンズ群G1の繰り出して合焦を行なう方
式を採用した際における近距離合焦状態(600)につい
ての収差図を示した。
尚、これら収差図において、無限遠合焦状態ではAを
半画面、近距離合焦状態ではBを物体高、FNをFナンバ
ー、Yを像高、Hを入射高として示しており、また非点
収差図に関して、破線を子午的(メリジオナル)画面、
実線を球欠的(サジタル)像面として示している。
そして、これらの収差図において、(a)は広角端と
しての最短焦点距離状態、(b)は中間焦点距離状態、
(c)を望遠端としての最長焦点距離状態における諸収
差を示している。
従来の第1レンズ群G1を繰り出す合焦方式を採用した
レンズ系と本願発明との光学性能を比較するとともに、
本願発明自体の光学性能を評価すると、各収差図から明
らかなように、本願発明は諸収差が広角端から望遠端、
さらには無限遠合焦状態から近距離合焦状態にわたり極
めて良好に補正されていることがわかる。したがって、
本願発明により優れた結像性能を発揮できるコンパクト
で2倍以上のズーム比を有するズームレンズを実現する
ことができる。
〔発明の効果〕
以上の如く本願発明によれば、簡単な構成でコンパク
トな形状を維持し、ズーム比が2倍を越え、広角端から
望遠端さらには無限遠合焦状態から近距離合焦状態にわ
たり良好に収差補正がなされた優れた結像性能を確保で
きるズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は第1レンズ群G1を繰り出すフォーカシング方式
における近距離合焦状態での収差の発生の原理を示す
図、第1B図は本願発明のフォーカシング方式の原理を示
す図、第2図は第1実施例、第2実施例、第5実施例、
第6実施例及び第7実施例のレンズ構成を示すレンズ構
成図、第3図は第3実施例及び第4実施例のレンズ構成
を示すレンズ構成図、第4図(a)〜第17図(c)は本
願発明の上記第1〜第7実施例についての諸収差図、第
18図(a)〜第24図(c)は本願発明との比較のため
に、本願発明の上記第1〜第7実施例のレンズデータを
基に第1レンズ群G1の繰り出し方式を採用した際におけ
る近距離合焦状態(600)についての諸収差図である。 〔主要部分の説明〕 GF……前群(G1……第1レンズ群) GR……後群(G1……第1レンズ群) G2……第2レンズ群 S……絞り

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、正の焦点距離を持つ第1
    レンズ群G1と負の焦点距離を持つ第2レンズ群G2とで構
    成され、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との
    群間隔を相対的に変化させてズーミングを行なうズーム
    レンズにおいて、 前記第1レンズ群G1は絞りと、該絞りより物体側に配置
    され正の焦点距離を持つ前群GFと、前記絞りより像側に
    配置され正の焦点距離を持つ後群GRとを有し、前記前群
    GFは物体側に凹面を向けたレンズ成分を少なくとも1つ
    有し、前記前群GFを物体側へ移動させてフォーカシング
    を行ない、fwをズームレンズの広角端での焦点距離と
    し、f1を第1レンズ群G1の焦点距離、fFを前群GFの焦点
    距離、fRを後群GRの焦点距離、Rを前群GF中の最も物体
    側に凹面を向けて配置されたレンズ成分の物体側の曲率
    半径とすると、 (1)0.5<f1/fw<0.9 (2)2.0<fR/fF<5.0 (3)−1.7<R/fw<−0.4 を満足するように構成されることを特徴とするコンパク
    トなズームレンズ。
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