JP2000214513A - ズ―ムレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケラレを生じることなく必要な周辺光量比と
結像性能を満足し、且つ、小型なズームレンズを提供す
る。 【解決手段】 光軸Ｚ方向に移動する可動第４レンズ群
４と光軸Ｚ方向に固定されその開口径が変化する光量絞
り７を含んで構成され、可動第４レンズ群４が光軸Ｚ方
向の特定位置範囲において最大像高位置に結像する光束
Ｆ１５が光量絞り７の位置において光軸Ｚを通過しない
構成のズームレンズであって、光軸Ｚ上に光軸Ｚを中心
とする遮光部材８を設けたズームレンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、有効像円の大きな
小型ズームレンズに関し、特に光量絞りによる周辺光量
比の低下や周辺光束のケラレを防止する技術に関するも
のである。

【0002】

【従来の技術】ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、
フィルムカメラ等に用いられる撮影レンズは、固定焦点
レンズ、ズームレンズを問わず、用いられる撮像素子の
サイズやフィルムサイズに応じて有効像円の大きさが決
定される。そして、これらのレンズは、この有効像円内
において、必要な周辺光量比と必要な結像性能が求めら
れる。

【0003】ここで、周辺光量比とは、画面中央（光軸上）
に結像する光量と有限な像高を有する点に結像する光量
との比をいうが、この光量比は、特殊なレンズを除き一
般には、ビグネッティング（口径触）やコサイン４乗則
によって像高が高くなるほど減少することになる。

【0004】一方、これらのレンズには被写体の明るさに応
じて、撮像面に入射する光量を適量に制限したり、被写
界深度を変えたりする目的で、光量絞りが設けられてい
るのが一般的である。そしてこの光量絞りは、被写体が
非常に明るく照明されていて、絞り込まれた場合に周辺
光量比を極端に低下させないように、一般に、各像高に
結像する光束の主光線が光軸と交わる位置の近傍に配置
されている。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光量絞
りをこのように各像高に結像する光束の主光線が光軸と
交わる位置の近傍に配置すると、レンズ系を小型化する
上で大きな制約となる。特に、ズームレンズの場合、変
倍のためのレンズ群やピント位置を補償するためのレン
ズ群が光軸方向に移動するため、光量絞りと干渉するこ
となくこれらのレンズ群の必要なワーキングディスタン
スを維持し、ケラレを生じることなく必要な周辺光量比
と結像性能を満足し、且つ、小型なズームレンズを実現
するのは困難であった。

【0006】図３に従来のビデオカメラ用ズームレンズの構
成の一例を示す。同図に示すズームレンズは、全体とし
て正のパワーを有する３枚構成の固定第１レンズ群１、
全体として負のパワーを有する３枚構成の変倍のための
可動第２レンズ群２、単レンズからなる固定第３レンズ
３、全体として正のパワーを有するピント位置補償のた
めの３枚構成の可動レンズ第４群４、光学的ローパスフ
ィルター５から大略構成され、その焦点面にはＣＣＤ等
の撮像素子の結像面６が配置されている。

【0007】また、固定第３レンズ３の直前には光量絞り７
が設けられており、図示しない制御機構によってその開
口径が変化し撮像素子への入射光量を制御する構成にな
っている。７ａは光量絞り７が開放状態を示し、７ｂは
光量絞り７が絞り込まれた小絞りの状態を示している。

【0008】図３に示す光束Ｆ０、Ｆ７、Ｆ１０は、それぞ
れズームレンズが広角端とされ、光量絞り７が開放の場
合の有効像円の直径がＤ１である時の像高０（軸上）、
像高７割、像高１０割に結像する光束を示している。同
図から明らかなように、光量絞り７が小絞りの状態７ｂ
となっても、像高１０割に結像する光束は光量絞り７を
通過して結像面６に入射し、ケラレを生じることはな
い。

【0009】しかし、仮にここで、同じズームレンズに有効
像円の直径がＤ１の１．５倍であるＤ２の撮像素子を採
用する場合を考えてみると、直径がＤ２である有効像円
の最周辺部に結像する光束Ｆ１５（図中ハッチングを施
した光束）は光量絞り７が開放である場合は充分通過す
るものの、光量絞り７が小絞りの状態７ｂでは、下側光
線が可動第２レンズ群２によって制限される結果、光量
絞り７により完全にケラレてしまい結像面６には全く光
が到達しないことになる。従って、この従来のズームレ
ンズにあっては、仮に、光束Ｆ１５についても必要な程
度に収差が補正されていたとしても、直径がＤ２である
有効像円を設定することができない。

【0010】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みなされたものであり、請求項１に係る発明は、「光
軸方向に移動する可動レンズ群と光軸方向に固定されそ
の開口径が変化する光量絞りとを少なくも含んで構成さ
れ、該可動レンズ群が光軸方向の特定位置範囲において
最大像高位置に結像する光束が該光量絞りの位置におい
て該光軸を通過しない構成のズームレンズであって、該
光軸上に該光軸を中心とする遮光部材を設けたことを特
徴とするズームレンズ。」を提供するものであり、

【0011】請求項２に係る発明は、「該遮光部材は該ズー
ムレンズの光路中において各像高に結像する光束が略ア
フォーカルである位置に設けたことを特徴とする請求項
１記載のズームレンズ。」を提供するものであり、

【0012】請求項３に係る発明は、「該遮光部材は該ズー
ムレンズの結像面に配置される長方形の撮像領域を有す
る光電変換素子の長辺に平行にその長軸を有する略楕円
形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
のズームレンズ。」を提供するものであり、

【0013】請求項４に係る発明は、「光軸方向に移動する
可動レンズ群と光軸方向に固定されその開口径が変化す
る光量絞りとを少なくも含んで構成され、該可動レンズ
群が光軸方向の特定位置範囲において最大像高位置に結
像する光束が該光量絞りの位置において該光軸を通過し
ない構成のズームレンズであって、該光量絞りの開口径
が小さくなるにつれて該光軸上に該光軸を中心に光の透
過率が減少する領域を形成したことを特徴とするズーム
レンズ。」を提供するものである。

【0014】

【発明の実施の形態】以下、図１、図２を参照して本発
明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施
の形態に係るズームレンズの基本構成を示す断面図であ
り、図２は、本発明の実施の形態に係るズームレンズを
物界側から見た撮像素子の結像面６と遮光部材８と入射
瞳（光量絞り７）の関係を示す図である。

【0015】図１に示す本発明の実施の形態に係るズームレ
ンズの基本構成は、従来の技術において図３を参照して
説明したズームレンズと大略同様である。すなわち、全
体として正のパワーを有する３枚構成の固定第１レンズ
群１、全体として負のパワーを有する３枚構成の変倍の
ための可動第２レンズ群２、単レンズからなる固定第３
レンズ３、全体として正のパワーを有するピント位置補
償のための３枚構成の可動第４レンズ群４、光学的ロー
パスフィルター５から大略構成され、その焦点面にはＣ
ＣＤ等の撮像素子の結像面６が配置されている。そし
て、可動第４レンズ群４の前面には、光軸Ｚを中心に本
願発明の特徴である遮光部材８が設けら得ている。

【0016】また、固定第３レンズ３の直前には光量絞り７
が光軸方向に固定した態様で設けられており、図示しな
い制御機構によってその開口径が変化し撮像素子への入
射光量を制御する構成になっている。７ａは光量絞り７
が開放状態を示し、７ｃは光量絞りが後述するようにや
や絞られた状態を示している。図１に示す光束Ｆ０、Ｆ
７、Ｆ１０は、それぞれズームレンズが広角端とされ、
光量絞りが開放の場合の有効像円の直径がＤ１とした時
の像高０（軸上）、像高７割、像高１０割に結像する光
束を示している。

【0017】同図から明らかなように、被写体が明るく照明
されている場合でも、遮光部材８により軸上光束を始め
像高が比較的低い像点に結像する光束はその光量が減少
するため光量絞り７は、あまり小絞りの状態とならず、
同図に示す７ｃのような状態となる。この状態では、有
効像円の直径をＤ１とした時の像高１５割（有効像円の
直径をＤ２としたときの最大像高）に結像する光束Ｆ１
５もケラレを生じることなく、結像面６に至ることがで
きる。またここで、遮光部材８は各光束が略アフォーカ
ルとなる可動レンズ群４の前面に設けられているため、
遮光部材８自体が結像面６に結像することもない。

【0018】なお、遮光部材８の形状としては、横長な楕円
形状、縦長な楕円形状、星型形状、円形状等々が考えら
れるが、水平方向の映像信号から高周波成分を抽出し、
これに基づいて所謂山登り方式のオートフォーカスを行
うズームレンズとする場合は、図２に示すような横長な
楕円形状とすることが望ましい。これは、図２に示すよ
うな状態において、縦方向の回折現象に対して横方向の
回折現象は比較的低減されるため、山登り方式のオート
フォーカスの誤動作を軽減できるからである。

【0019】また、遮光部材８を設ける方法としては、レン
ズ自体へ蒸着、貼付、印刷する等の方法があるが、平行
平板ガラス等の専用部材に遮光部を形成するようにして
も良い。

【0020】更にまた、遮光部材８としては、完全に遮光す
るような部材の他に、通常のＮＤフィルタや、中央部の
濃度が高く周辺部に向かって濃度が漸次減少するような
ＮＤフィルタを用いても良い。

【0021】また、図４に示すように、光量絞り７自体にＮ
Ｄフィルタ９を取り付け、光量絞り７が開放状態では、
ＮＤフィルタ９がレンズ系の有効径から完全に待避し、
小絞り状態になると上下の絞り羽根が光軸上で重なり合
って、この重なり合った部分の透過率が非常に小さくな
るようにしてもよい。図４（Ａ）は光量絞り７の開放状
態を示し、図４（Ｂ）は２枚のＮＤフィルタが一部重な
り合った小絞り状態を示す。

【0022】この構成によれば、先に述べた、光軸上に遮光
部材８を設けた場合に比して、開放状態における。光量
損失を避けることができる。なお、同様な機能は、光軸
上に回転自在な一対の偏光板を設け、光量絞り７の開口
径の変化に連動して相対的に回転させ、光量絞り７の開
口径が小さくなるほど透過率が小さくなるように構成す
ることによっても実現できる。また、別法としては、光
軸上に液晶素子を配置して、同様に光量絞り７の開口径
が小さくなるにつれてその濃度が増加し透過率が減少す
るようにしてもよい。

【0023】

【発明の効果】以上説明したように本発明のズームレン
ズによれば、同一のレンズ構成で有効像円の直径を大き
くすることができるという効果がある。逆に、有効像円
の直径を一定とした場合には、ズームレンズをより小型
化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るズームレンズの構成
の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るズームレンズを物界
側から見た撮像素子の結像面６と遮光部材８と入射瞳
（光量絞り７）の関係を示す図である。

【図３】従来のビデオカメラ用ズームレンズの構成の一
例を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係るズームレンズに用い
る光量絞りの構成の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 固定レンズ第１群 ２ 可動レンズ第２群 ３ 固定第３レンズ ４ 可動第４レンズ群 ５ 光学的ローパスフィルター ６ 結像面 ７ 光量絞り ８ 遮光部材 ９ ＮＤフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 亮一 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光軸方向に移動する可動レンズ群と光軸方
   向に固定されその開口径が変化する光量絞りとを少なく
   も含んで構成され、該可動レンズ群が光軸方向の特定位
   置範囲において最大像高位置に結像する光束が該光量絞
   りの位置において該光軸を通過しない構成のズームレン
   ズであって、 該光軸上に該光軸を中心とする遮光部材を設けたことを
   特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】該遮光部材は該ズームレンズの光路中にお
   いて各像高に結像する光束が略アフォーカルである位置
   に設けたことを特徴とする請求項１記載のズームレン
   ズ。
3. 【請求項３】該遮光部材は該ズームレンズの結像面に配
   置される長方形の撮像領域を有する光電変換素子の長辺
   に平行にその長軸を有する略楕円形状であることを特徴
   とする請求項１又は請求項２記載のズームレンズ。
4. 【請求項４】光軸方向に移動する可動レンズ群と光軸方
   向に固定されその開口径が変化する光量絞りとを少なく
   も含んで構成され、該可動レンズ群が光軸方向の特定位
   置範囲において最大像高位置に結像する光束が該光量絞
   りの位置において該光軸を通過しない構成のズームレン
   ズであって、 該光量絞りの開口径が小さくなるにつれて該光軸上に該
   光軸を中心に光の透過率が減少する領域を形成したこと
   を特徴とするズームレンズ。