JP2000089116A - リヤーフォーカス式のズームレンズ - Google Patents
リヤーフォーカス式のズームレンズInfo
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Abstract
りも後方のレンズ群でフォーカスを行ない、レンズ系全
体を小型にし、変倍比30、Fナンバー1.6程度のリ
ヤーフォーカス式のズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第1群、負
の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈
折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2 群を像
面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行ない、
変倍に伴う像面変動を該第4群を移動させて補正すると
共に該第4群を移動させてフォーカスを行ない、該第2
群は負レンズ、負レンズ、正レンズ、そして負レンズよ
り成り、該第3群は複数の正レンズと負レンズより成
り、該第4群は負レンズと正レンズより成り、無限遠物
体合焦時の該第4群の変倍における最大移動量位置での
全系の焦点距離Fm、広角端における全系の焦点距離F
w、望遠端における全系の焦点距離Ftを各々適切に設
定したこと。
Description
式のズームレンズに関し、特にフィルム用カメラやビデ
オカメラ、そして放送用カメラ等の撮像装置に用いられ
る長いバックフォーカスを有し、かつ広角端でのFナン
バーが1.6と大口径比で又変倍比30という高変倍比
のリヤーフォーカス式のズームレンズに関するものであ
る。
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚しい
進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小型
化、構成の簡略化に力が注がれている。
て、物体側の第1群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行なう、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズ
が知られている。
は第1群を移動させてフォーカスを行なうズームレンズ
に比べて、第1群の有効径が小さくなり、レンズ系全体
の小型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が
容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させ
て行なっているので、レンズ群の駆動力が小さくて済
み、迅速な焦点合わせができる等の特徴がある。
ンズとして、例えば特開昭62−215225号公報
や、特開昭62−206516号公報,特開昭62−2
4213号公報,特開昭63−247316号公報,そ
して特開平4−43311号公報では、物体側より順に
正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力
の第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群
を有し、第2群を移動させて変倍を行ない、第4群を移
動させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行なってい
る。
4−153615号公報,特開平5−19165号公
報,特開平5−27167号公報及び特開平5−609
73号公報では、第4レンズ群を正レンズ1枚又は正レ
ンズ2枚で構成したレンズ全長の短いズームレンズが提
案されている。特開平5−60974号公報では、第4
レンズ群が正レンズと負レンズの2枚で構成されたズー
ムレンズが提案されている。
2−24213号公報,特開昭62−215225号公
報,特開昭56−114920号公報,特開平3−20
013号公報,特開平4−242707号公報,特開平
4−343313号公報,特開平5−297275号公
報等では、その実施形態中に第3群と第4群をそれぞれ
が正レンズと負レンズの2枚のレンズより成るズームレ
ンズを開示している。
報では、物体側から順に正の第1群、負の第2群、正の
第3群、正の第4群によって構成され、第2群と第3群
を光軸に沿って移動させて相互の空気間隔を変化させる
ことにより焦点距離を連続的に変化させるズームレンズ
系であって、絞りは第2群と第3群の間、または第3群
と第4群との間に配置し、かつ第3群と一体で移動せし
めるズームレンズを開示している。
ミングする場合において、第2群と第3群の間の空気間
隔は減少するとある。また本実施形態においても開口絞
りを有する第3群が、広角端で最も像側に位置してお
り、最も前玉径が大きくなる広角端もしくは広角端から
多少ズームした位置で、絞りのある第3群近傍が最も像
側付近にあり、入射瞳位置が奥まってしまっている。
た広角端での歪曲が大きく、これを除去した良好な性能
での超高倍化を行なうには適当ではないといった欠点が
あった。
開平3−215810号公報において、物体側より順に
正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、絞り、正の
屈折力の第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレ
ンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍の際には該第
2群を像面側に移動させると共に該絞り、第3群、そし
て第4群をいずれも物体側に凸状の軌跡を有するように
互いに独立に移動させ、合焦の際には該第4群を移動さ
せて行なったことを特徴とするリヤーフォーカス式のズ
ームレンズを提案している。
おいて、物体側より順に、正の屈折力の第1群、負の屈
折力の第2群、絞りを有する正の屈折力の第3群、そし
て正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、広角端
から望遠端への変倍の際には該第2群を像面側に移動さ
せると共に該絞り、第3群を一体的に物体側に凸状の軌
跡を有するように移動させ、かつ第4群を物体側に凸状
の軌跡を有するように移動させ、合焦の際には該第4群
を移動させて行なった、変倍比20倍程度の高変倍比の
リヤーフォーカス式のズームレンズを提案している。
特開平8−190051号公報において、物体側より順
に変倍の際に静止の正の屈折力を有する第1群、負の屈
折力を有する第2群、正の屈折力を有する第3群、負の
屈折力を有する第4群の変倍の際に静止の正の屈折力を
有する第5群を有し、前記第2群と第4群を少なくとも
移動させてズーミングを行なうと共に、前記第4群を移
動させてフォーカシングを行なう、5群より成る変倍比
20程度のズームレンズを提案している。
や、特開平9−21954号公報において、物体側より
順に正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈
折力の第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレン
ズ群を有し、該第2群を像面側へ移動させて広角端から
望遠端への変倍を行ない、変倍に伴う像面変動を該第4
群物体側に凸状の軌跡を有しつつ移動させて補正すると
共に該第4群を移動させてフォーカスを行ない、該第3
群は正の第31レンズと像面側に凸面を向けたメニスカ
ス状の負の第32レンズを有し、該第4群は物体側に凸
面を向けたメニスカス状の負の第41レンズと正の第4
2レンズより成る4群リヤーフォーカスズームを提案し
ている。
おいてリヤーフォーカス方式を採用すると、レンズ系全
体が小型化され、又迅速なるフォーカスが可能となり、
更に近接撮影が容易となる等の特徴が得られる。
色フィルター等を配置できる程度の長いバックフォーカ
スを確保しつつ、フォーカスの際の収差変動を少なく
し、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわ
たり高い光学性能を得ようとすると、そのレンズ構成が
大変難しくなってくる。
レンズでは、全変倍範囲にわたり、又物体距離全般にわ
たり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
つつ、大口径比で、変倍比30倍と高変倍比を有し、広
角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物
体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好な
る光学性能を有したリヤーフォーカス式のズームレンズ
の提供を目的とする。
に正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折
力の第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ
群を有し、該第2 群を像面側へ移動させて広角端から望
遠端への変倍を行ない、変倍に伴う像面変動を該第4群
を移動させて補正すると共に該第4群を移動させてフォ
ーカスを行ない、該第2群は負レンズ、負レンズ、正レ
ンズ、そして負レンズより成り、該第3群は複数の正レ
ンズと負レンズより成り、該第4群は負レンズと正レン
ズより成り、無限遠物体合焦時の該第4群の変倍におけ
る最大移動量位置での全系の焦点距離をFm、広角端に
おける全系の焦点距離をFw、望遠端における全系の焦
点距離をFtとしたとき 0.25<(Fm−Fw)/(Ft−Fw)<0.45 ‥‥‥(1) なる条件を満足することを特徴としている。
明のリヤーフォーカス式のズームレンズの数値実施例1
〜4のレンズ断面図、図2, 図3は本発明の後述する数
値実施例1の広角端、望遠端の諸収差図である。図5,
図6は本発明の後述する数値実施例2の広角端、望遠端
の諸収差図である。図8, 図9は本発明の後述する数値
実施例3の広角端、望遠端の諸収差図である。図11,
図12は本発明の後述する数値実施例4の広角端、望遠
端の諸収差図である。
の屈折力の第2群、L3は正の屈折力の第3 群、L4は
正の屈折力の第4群である。SPは開口絞りであり、第
3 群L3の前方に配置している。
ートやフィルター等のガラスブロックである。IPは像
面であり、CCD等の撮像素子が配置されている。
に際して矢印のように第2 群を像面側へ移動させると共
に、変倍に伴う像面変動を第4 群の一部又は全部(本実
施形態では全部)を物体側に凸状の軌跡を有しつつ移動
させて補正している。
は全部)を光軸上移動させてフォーカスを行なうリヤー
フォーカス式を採用している。同図に示す第4 群の実線
の曲線4aと点線の曲線4bは各々無限遠物体と近距離
物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への
変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移動軌跡を示し
ている。尚、第1 群と第3 群は変倍及びフォーカスの
際、固定である。
変倍に伴う像面変動の補正を行なうと共に第4 群を移動
させてフォーカスを行なうようにしている。
角端から望遠端への変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を
有するように移動させている。これにより第3群と第4
群との空間の有効利用を図りレンズ全長の短縮化を効果
的に達成している。
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行なう場合
は同図の直線4cに示すように、第4 群を前方へ繰り出
すことにより行なっている。
2を物体側へ凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、両
レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レン
ズ、そして物体側に凹面を向けた負レンズより構成して
いる。これによって、第2群の物体側主点を第1群へ位
置させて、第1群と第2群との主点間隔を短くし、レン
ズ系の小型化を図っている。又変倍による色収差の変動
を少なくしている。
の正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズより構成し
ている。又第4群を物体側に凸面を向けたメニスカス状
の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズとを接合した
接合レンズより構成している。
倍における最大移動量位置での全系の焦点距離をFm、
広角端における全系の焦点距離をFw、望遠端における
全系の焦点距離をFtとしたとき、条件式(1)を満足
するようにしている。
止しつつ、広角端から望遠端に至る全変倍範囲におい
て、又物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有し
変倍比が30という超高倍比のリヤーフォーカス式のズ
ームレンズを得ている。
ついて説明する。条件式(1)は第4群の変倍における
移動に関するものであり、レンズ系全体のコンパクト化
を達成しつつ、高性能化を維持する為のものである。条
件式(1)の下限を越えて、焦点距離Fmが小さくなる
と十分な変倍比を得る為の第2群の移動量が大きくな
り、全体が大型化してしまう。
ると、望遠端近傍での第4群の移動量が大きくなり、移
動制御が困難になり、ズーミング時の収差の変動が大き
くなるという問題が生じてくる。
を設定することにより、変倍比30と高変倍比でありな
がら全変倍範囲にわたり、又物体距離全体にわたり高い
光学性能を得ている。
レンズにおいて、更に良好なる光学性能を得るには、次
の条件のうち少なくとも1つを満足させるのが良い。
少なくとも1つの非球面を有していることである。
置を通る第3群又は/及び第4群に非球面を設けること
により変倍に伴う球面収差,高次のコマフレアー及びコ
マ収差の変動をレンズ枚数を減らしつつ、良好に補正し
ている。
端で無限遠物体合焦時の第3群と第4群との間隔をD3
4tとしたとき、 −8.5<f1/f2 <−7.0 ‥‥‥(2) 0.1<D34t/Ft< 0.2 ‥‥‥(3) なる条件を満足することである。
の比に関するものであり、高変倍でありながらコンパク
ト化を達成しつつ、バックフォーカスの長くて良好な光
学性能を維持する為のものである。条件式(2)の下限
を越えて第2群の焦点距離f2が長くなり、第1群の焦
点距離f1が短くなると変倍に伴う第2群の移動量が増
大し、レンズ全長や前玉径を小型化することが困難にな
る。
くなり、ズーミング時の収差の変動が大きくなるといっ
た問題も生じる。逆に上限を超えると歪曲などの諸収差
を良好に補正することが困難になる。
ける第3群と第4群の間隔に関するものである。条件式
(3)の上限を越えて第3群と第4群の間隔が広がる
と、第4群に入射する軸外光束の入射高が高くなり、収
差補正が困難になると共に第4群の有効径が大きくなる
という問題点も生じる。
の至近でのフォーカスによる繰り出し量を確保すること
が困難になるという問題が生じてくる。
(1), (2), (3)は高変倍でありながら、良好な
光学性能を維持し、かつ小型化を満足する為の条件であ
るが、更に望ましくは条件式(1)〜(3)の数値範囲
を 0.32<(Fm−Fw)/(Ft−Fw)<0.41 −8.0<f1/f2<−7.2 0.12<D34t/Ft<0.16 とするのが良い。
は、絞りは第3群の最も物体側に配置されていることが
好ましい。このような構成にすることにより、入射瞳が
第1群から最も近い(浅い)所になるため、第1群の外
径を最も小さくするのに有効である。
は、第i群の焦点距離をFi、広角端における全系の焦
点距離をFw、望遠端における全系の焦点距離をFt、
広角端での物体距離無限遠時のバックフォーカス(ガラ
スブロック,フィルターなど実施形態中の“G”を除
く)をBFW、第2群中に含まれる負レンズの材質の平
均屈折率をN2Aとしたとき −0.45<f2/(Fw×Ft)0.5 <−0.25 ‥‥‥(4) 12.0<f1/Fw<16.0 ‥‥‥(5) 4.0<f4/Fw<6.0 ‥‥‥(6) 1.75<N2A ‥‥‥(7) のうち少なくとも1つを満足させるのが良い。
ものである。条件式(4)の下限値を越えて第2群の焦
点距離が短くなるとペッツバール和がアンダーに大きく
なり、像面の倒れ等の収差補正が困難になる。逆に下限
値を越えて第2群の焦点距離が長くなると第2群の移動
量が増え前玉径が大きくなりすぎるという問題が生じ
る。
ち倍率に係わる式である。全系を小さく設定するには、
第2群がズーミングに際して等倍を挟んでいるのが好ま
しい。
略往復になり、最も効果的なスペース効率で高変倍が可
能となる。具体的には、この(5)式の上限を超える
と、第2群に対する物点が遠くなり、第2群の結像倍率
が低くなり、効果的な小型化が難しくなる。
り、小型化の達成が難しくなる。また、下限値を越える
と、第2群の倍率が大きくなり、高倍化の達成が難しく
なり、本発明の目的を達成できない。
ものである。条件式(6)の上限を超えると第4群の移
動量が増え、ズーミング時やフォーカス時の収差変動が
大きくなる。逆に下限値を越えると第4群の敏感度が大
きくなり制御が困難になる。また諸収差も補正が困難に
なり、充分なバックフォーカスを得るのが困難になる。
負レンズの材質の構成に関するもので、小型化のため第
2群の屈折力を強くして、変倍の為の移動量を小さくす
る必要があるが、そうするとそれに伴って負のペッツバ
ール和が増大し、像面の平坦性が損なわれる可能性があ
る。
て、第2群の屈折力を強めたときのペッツバール和の増
大を防止して像面特性を良好に保つ為に第2群中の負レ
ンズの材質の屈折力を適切に設定する為のものである。
曲の変動を良好に補正するのが困難になってくる。
定することで、更なる小型化を図ることができるが、更
に高変倍比でありながら、小型で良好な収差補正を達成
するには、条件式(4)〜(7)の数値範囲を以下の条
件を満たすのが好ましい。
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。
はフェースプレートやフィルターなどのガラスブロック
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。
方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半
径、K,B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき、
意味している。
を設定することにより、リヤーフォーカス方式を採用し
つつ、Fナンバー1.6と大口径比で、かつ変倍比30
と高変倍化を図る際、レンズ系全体の小型化を図りつつ
広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、また無限
遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良
好なる光学性能を有したリヤーフォーカス式のズームレ
ンズを達成することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 物体側より順に正の屈折力の第1群、負
の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈
折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2 群を像面
側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行ない、変
倍に伴う像面変動を該第4群を移動させて補正すると共
に該第4群を移動させてフォーカスを行ない、該第2群
は負レンズ、負レンズ、正レンズ、そして負レンズより
成り、該第3群は複数の正レンズと負レンズより成り、
該第4群は負レンズと正レンズより成り、無限遠物体合
焦時の該第4群の変倍における最大移動量位置での全系
の焦点距離をFm、広角端における全系の焦点距離をF
w、望遠端における全系の焦点距離をFtとしたとき 0.25<(Fm−Fw)/(Ft−Fw)<0.45 なる条件を満足することを特徴とするリヤーフォーカス
式のズームレンズ。 - 【請求項2】 前記第3群又は/及び前記第4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1のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項3】 前記第i群の焦点距離をFi、望遠端で
無限遠物体合焦時の第3群と第4群との間隔をD34t
としたとき、 −8.5<f1/f2 <−7.0 0.1<D34t/Ft< 0.2 なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2の
リヤーフォーカス式のズームレンズ。
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