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JP4321729B2 - ズームレンズ - Google Patents

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JP4321729B2 JP08184999A JP8184999A JP4321729B2 JP 4321729 B2 JP4321729 B2 JP 4321729B2 JP 08184999 A JP08184999 A JP 08184999A JP 8184999 A JP8184999 A JP 8184999A JP 4321729 B2 JP4321729 B2 JP 4321729B2
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • 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
    • G02B15/144Optical 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 four groups only
    • G02B15/1441Optical 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 four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113Optical 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 four groups only the first group being positive arranged +-++

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビレンズ用のズームレンズに関し、詳しくは放送用テレビカメラ等のカメラ本体に取付可能で、いわゆるエクステンダレンズ等の補助レンズを挿入可能なズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
一般に、放送用のテレビカメラ等では、高画質のカラー画像を得るため、3色分解プリズムと、分解された各色光による被写体情報を得るための各色光に対応したCCDをテレビカメラ本体に搭載し、さらにこのテレビカメラ本体の前段に、例えばズームレンズが取付可能となるように構成されている。
【0003】
ところで、従来の一般的なテレビカメラの撮像範囲は、アスペクト比が4:3の方式のものに固定されていた。
【0004】
しかしながら、近年ハイビジョンと称される放送方式も普及しつつあり、この場合のテレビカメラの撮像範囲は、アスペクト比が16:9である。
【0005】
したがって、アスペクト比が4:3の撮像範囲の垂直(V)方向寸法はそのままにしておいて、アスペクト比が16:9の撮像範囲とされるハイビジョン放送方式に適用させた場合には、画面の水平(H)方向の長さは1.3333倍となり、また、画面の対角(D)寸法は1.2238倍となる。
【0006】
この結果、アスペクト比4:3用のレンズをハイビジョン放送方式にそのまま使用すると、イメージ・サークルが小さいために画面周辺で光束がけられてしまう。
【0007】
また焦点距離が短いために当初の望遠効果が得られない。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、アスペクト比4:3用のレンズをそのまま使用して、従来方式のみならずハイビジョン放送方式においても、画面周辺での光束のけられがなく、十分な望遠効果を得ることのできるズームレンズを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、被写体側から順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第1レンズ群、変倍時に移動して変倍作用を有する負の屈折力を有する第2レンズ群、変倍時に移動して変倍に伴う像面の変動を補正する正または負の屈折力を有する第3レンズ群、および変倍時に固定で結像作用を有し、正の屈折力を有する第4レンズ群からなるズームレンズ本体と、
前記第4レンズ群の群中の光軸上のスペース部分に出入可能とされ、正の屈折力を有する前群と、負の屈折力を有する後群とを被写体側からこの順に配列されてなる補助レンズ系とからなり、
画面のアスペクト比が4:3に対応する撮像が行われる場合には前記補助レンズ系を前記光軸上のスペースから退出させ、画面のアスペクト比が16:9に対応する撮像が行われる場合には前記補助レンズ系を前記光軸上のスペースに挿入するように構成し、
さらに、前記補助レンズ系の、前記正レンズ群および前記負レンズ群の焦点距離をf およびf としたとき下記条件式(1)を満足することを特徴とするものである。
−1.3<f /f <−1.1 (1)
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0012】
図1は、本発明の実施の形態に係るズームレンズを示す概略図である。すなわち、このズームレンズは、テレビカメラ本体1の被写体側に取り付けられるものであって、ズームレンズ本体2と、ズームレンズの群中の略アフォーカル系とされた光軸上スペースに出入自在に配された焦点距離変換レンズ群(以下補助レンズ群と称する)4を備えている。
【0013】
なお、テレビカメラ本体1は、ズームレンズを通過した、被写体像情報を担持した光束を3原色光に分解する色分解プリズム11と、この色分解プリズム11により分解されたB、R、Gの各原色光が結像される、各々の原色光に対応するCCDからなる撮像素子(図中では1つの撮像素子のみを示す)12を備えている。
【0014】
上記ズームレンズ本体2は、4つのレンズ群からなり、被写体側より順に、5枚のレンズからなるフォーカス機能を有する正の第1群と、変倍機能を有する、4枚のレンズからなる負の第2群と、この変倍に伴なう焦点位置の変動を補正する2枚のレンズからなる負の第3群と、4枚のレンズを有する正のリレーレンズ前群からなる第4A群と、7枚のレンズを有する正のリレーレンズ後群からなる第4B群を配設してなり、変倍時において第2群と第3群のレンズ群間隔を変化させながら両レンズ群を光軸Xに沿って移動せしめることにより全系の焦点距離fを変化させるとともに、光束を結像位置に効率良く集束させるようにしたものである。
【0015】
また、このズームレンズ本体2は第3群と第4群の間にシャッタ(絞り)22を配置している。
【0016】
なお、リレーレンズを構成する第4A群と第4B群は、本来、ズームレンズ本体2の焦点距離を望遠側へシフトさせるEXT群が挿入可能となるように大きな間隔をあけて配されおり、本実施形態では、このようにEXT群挿入部分に大きなスペースがあることに着目し、補助レンズ群4の挿入スペースを確保するようにしている。
【0017】
ところで、近年のハイビジョン放送方式の普及に伴い、従来のテレビレンズを用いてハイビジョン撮影も良好に行いたいという要求が強い。
【0018】
しかし、図2に示すように、ハイビジョン撮影の場合のテレビカメラの撮像範囲Iは、アスペクト比が16:9であるから、アスペクト比が4:3の撮像範囲Iの垂直(V)方向寸法はそのままにしておいて、ハイビジョン放送方式に適用させた場合には、画面の水平(H)方向の長さは1.3333倍となり、また、画面の対角(D)寸法は1.2238倍となる。
【0019】
この結果、アスペクト比4:3用のレンズをハイビジョン放送方式にそのまま使用すると、イメージ・サークルが小さいために画面周辺で光束がけられてしまう。
【0020】
また焦点距離が短いために当初の望遠効果が得られない。
【0021】
そこで、本実施形態のズームレンズにおいては、画面のアスペクト比が4:3に対応する一般の撮像が行われる場合には前記補助レンズ群4を前記光軸X上のスペースから退出させ、一方、画面のアスペクト比が16:9に対応するハイビジョン放送方式用の撮像が行われる場合には上記補助レンズ群4を光軸X上のスペースに挿入するように構成し、さらに、補助レンズ群4を構成する、正の前群と負の後群の焦点距離を各々f、fとしたとき下記条件式(1)を満足するように構成することにより、アスペクト比4:3用のレンズをそのまま使用して、従来方式のみならずハイビジョン放送方式においても、画面周辺での光束のけられがなく、十分な望遠効果を得ることができるようにしている。
【0022】
−1.3<f/f<−1.1 (1)
なお、本実施形態においては、上述した2つのアスペクト比における撮像時の視野角が互いに略同じとなる。
【0023】
また、上記補助レンズ群4は、被写体側から順に正、負のレンズ群を配列してなることから、縮小系の補助レンズ群ではなく、拡大系の補助レンズ群とされている。
【0024】
すなわち、図3(a)に示す如き第4A群と第4B群の間のアフォーカル系光束内に、縮小系の補助レンズ群を配設した場合には図3(c)に示すように、絞りによって規制されない光束域ができてしまうが、拡大系の補助レンズ群を配設した場合には図3(b)に示すように、絞りによって規制されない光束域が生じない。
【0025】
なお、補助レンズ群を配設するスペースでは、光束が略アフォーカル系となっていればよく、完全なアフォーカル系となっている必要はない。
【0026】
以下、具体的な数値を用いた実施例1、2について詳細に説明する。
【0027】
<実施例1>
この実施例1にかかるズームレンズは、広角端において前述したように図1に示す如き構成とされており、補助レンズ群4として図4に示す構成のものを用いている。
【0028】
このズームレンズ本体2の各レンズ面の曲率半径R(mm)、広角端における各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびアッベ数νの値は表1に示すようになっている。
【0029】
また、補助レンズ群4の各レンズ面の曲率半径R(mm)、広角端における各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびアッベ数νの値は表2に示すようになっている。
【0030】
なお、表1,2中の数字は被写体側からの順番を表すものである(表3において同じ)。
【0031】
また、表1中の面番号の左側に*が付されたものはそのD値が可変であることを示すものである。
【0032】
また、表1の下段にはズームレンズ本体2のみの広角端焦点距離fが、また表2の下段には、実施例1における、全系の広角端焦点距離f、補助レンズ群4の前群の焦点距離f、補助レンズ群4の後群の焦点距離fおよびf/fの値(条件式(1))が各々示されている。
【0033】
【表1】
Figure 0004321729
【0034】
【表2】
Figure 0004321729
【0035】
上記表2の下段に示すように、実施例1では、f/fは-1.217に設定されており、上式(1)は満足されている。
【0036】
<実施例2>
この実施例2にかかるズームレンズは、ズームレンズ本体2が実施例1のものと同一構成とされており、補助レンズ群4として図5に示す構成のものを用いている。
【0037】
また、本実施例に係る補助レンズ群4の各レンズ面の曲率半径R(mm)、広角端における各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびアッベ数νの値は表3に示すようになっている。
【0038】
また、表3の下段には、実施例2における、全系の広角端焦点距離f、補助レンズ群4の前群の焦点距離f、補助レンズ群4の後群の焦点距離fおよびf/fの値(条件式(1))が各々示されている。
【0039】
【表3】
Figure 0004321729
【0040】
上記表3の下段に示すように、実施例2では、f/fは-1.219に設定されており、上式(1)は満足されている。
【0041】
また、図6、7は上記実施形態に係るズームレンズ本体単独の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差およびコマ収差を示す収差図であり、図8、図9は実施例1に係る(図4の補助レンズ群を挿入した場合)ズームレンズの球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差およびコマ収差を示す収差図であり、図10、11は実施例2に係る(図5の補助レンズ群を挿入した場合)ズームレンズの球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差およびコマ収差を示す収差図である。
【0042】
これらの収差図から、本実施形態に係るズームレンズはいずれも収差を良好なものとすることができる。
【0043】
なお、本発明のズームレンズとしては上記実施例のものに限られるものではなく、例えば各レンズ群を構成するレンズの形状、およびレンズの枚数は適宜選択し得る。
【0044】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のズームレンズによれば、ハイビジョン放送に対応する場合には、ズームレンズのリレーレンズ部分に、およそ1.2倍のエクステンダーを挿入して、焦点距離を長焦点側にシフトさせるようにしている。これによりアスペクト比4:3用のレンズをそのまま使用して、従来方式のみならずハイビジョン放送方式においても、画面周辺での光束のけられを防止し、さらに十分な望遠効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るズームレンズの構成を示す図
【図2】図1に示すズームレンズの作用を説明するための図
【図3】図1に示すズームレンズの作用を説明するための図
【図4】実施例1の補助レンズ群を示すレンズ構成図
【図5】実施例2の補助レンズ群を示すレンズ構成図
【図6】本実施形態に係るズームレンズ本体単独の広角端における各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差)
【図7】本実施形態に係るズームレンズ本体単独の広角端におけるコマ収差の収差図
【図8】実施例1に係るズームレンズの諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差)を示す収差図
【図9】上記実施例1に係るズームレンズにおけるコマ収差を示す収差図
【図10】実施例2に係るズームレンズの諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差)を示す収差図
【図11】実施例2に係るズームレンズにおけるコマ収差を示す収差図
【符号の説明】
1 テレビカメラ本体
2 ズームレンズ本体
4 補助レンズ群
11 色分解プリズム
12 撮像素子
22 シャッタ(絞り)

Claims (1)

  1. 被写体側から順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第1レンズ群、変倍時に移動して変倍作用を有する負の屈折力を有する第2レンズ群、変倍時に移動して変倍に伴う像面の変動を補正する正または負の屈折力を有する第3レンズ群、および変倍時に固定で結像作用を有し、正の屈折力を有する第4レンズ群からなるズームレンズ本体と、
    前記第4レンズ群の群中の光軸上のスペース部分に出入可能とされ、正の屈折力を有する前群と、負の屈折力を有する後群とを被写体側からこの順に配列されてなる補助レンズ系とからなり、
    画面のアスペクト比が4:3に対応する撮像が行われる場合には前記補助レンズ系を前記光軸上のスペースから退出させ、画面のアスペクト比が16:9に対応する撮像が行われる場合には前記補助レンズ系を前記光軸上のスペースに挿入するように構成し、
    さらに、前記補助レンズ系の、前記正レンズ群および前記負レンズ群の焦点距離をfおよびfとしたとき下記条件式(1)を満足することを特徴とするズームレンズ。
    −1.3<f/f<−1.1 (1)
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