JP2001117003A - 可変焦点距離レンズ系 - Google Patents

可変焦点距離レンズ系

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JP2001117003A
JP2001117003A JP2000221848A JP2000221848A JP2001117003A JP 2001117003 A JP2001117003 A JP 2001117003A JP 2000221848 A JP2000221848 A JP 2000221848A JP 2000221848 A JP2000221848 A JP 2000221848A JP 2001117003 A JP2001117003 A JP 2001117003A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】鏡筒構造が簡略化でき、且つ高性能な高変倍ズ
ームレンズを提供すること。 【解決手段】 物体側より順に、3つのレンズ群G1、
G2、G3を有し、広角端状態から望遠端状態まで前記
各レンズ群が移動する際に、広角端状態における無限遠
合焦状態〜望遠端状態における近距離合焦状態の順に前
記各レンズ群が移動して、無限遠合焦状態から近距離合
焦状態まで各レンズ群が移動するに従って合焦距離が漸
次近距離に変化する可変焦点距離レンズ系であって、G
2は開口絞りSを有し、該絞りSを挟んで物体側と像側
とにレンズ成分が配置され、広角端状態から望遠端状態
に向って前記各レンズ群が移動する際に、G1とG2と
は移動比率が常に一定となるように移動し、G3はG2
に対して、無限遠合焦状態から近距離合焦状態では間隔
を広げ、近距離合焦状態から隣合う無限遠合焦状態まで
は間隔を狭めるように移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変焦点距離レン
ズ系、特に、鏡筒構造が簡略化できる小型の可変焦点距
離レンズ系に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レンズシャッター式カメラに対す
る市場のニーズは第一に携帯性に優れることである。携
帯性(ここでは主に軽量化と小型化とをいう)を向上さ
せるためには、特に撮影光学系のレンズ全長の短縮化と
レンズ径の小型化が重要である。また、近年、レンズシ
ャッター式カメラでは、ズームレンズを備えたカメラが
主流である。ズームレンズは焦点距離が可変であるため
撮影者の意図に合わせた撮影が行えるユーザーメリット
がある。そして、近年、変倍比が3倍を超える高変倍比
のズームレンズを備えたカメラが多くなってきている。
【0003】これら高変倍比のズームレンズでは3つ以
上の可動レンズ群を備えた、所謂多群ズームレンズが一
般的に用いられ、特に、可動レンズ群数が比較的少ない
正正負3群タイプ(物体側から順に、正レンズ群、正レ
ンズ群、負レンズ群の3つのレンズ群で構成されるタイ
プ)が主に用いられてきている。
【0004】また、レンズシャッター式カメラで用いら
れるフォーカシング方式として、以下の方式(1)と
(2)とが知られている。(1)シャッターユニットが
フォーカシングレンズを抱える構造で、シャッターユニ
ットはフォーカシングレンズを光軸方向に駆動するフォ
ーカスアクチュエータを併せ持ち、フォーカシングレン
ズを光軸方向に駆動する方式。(2)複数の所定レンズ
位置状態にのみレンズが停止するステップズームを用い
て、フォーカス群の移動軌跡をカム上に記録して、ズー
ム駆動用モータでフォーカシング駆動も兼用させ、フォ
ーカシングレンズを光軸方向に駆動する方式。この方式
は例えば特公平7−151952号公報において開示さ
れている。
【0005】特公平7−151952号公報では、従来
用いられている正レンズ群と負レンズ群とで構成される
正負2群ズームレンズにおいて、複数の所定レンズ位置
状態のみにレンズが停止するステップズームを用いて、
フォーカス群の移動軌跡をカム上に記録することで、構
成の簡易化を図っている。
【0006】つまり、(1)の方式ではズーム駆動モー
タとフォーカス駆動モータとが別個に備えられているの
に対し、(2)の方式では両モータを1つのモータで兼
用している。このため、(2)の方式は小型化には適し
ているが、フォーカス群の移動軌跡を記録したカムに対
して極めて高い精度が要求される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記(2)の方式を用
いてフォーカシング駆動を行う場合に、特公平7−15
1952号公報では正レンズ群と負レンズ群との2群構
成としていたが、変倍比を高めようとすると望遠端状態
におけるレンズ停止位置精度が非常に高まるので、所定
の光学性能を得るのが困難である。また、高変倍ズーム
レンズとして一般的に用いられる正正負3群ズームレン
ズにおいて、上記(2)の方式を用いて近距離合焦を行
うことが知られているが、鏡筒構造が複雑化するため
に、所定の光学性能を得るのに必要なレンズ停止位置精
度が実現できなかった。
【0008】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、鏡筒構造が簡略化でき、且つ高性能な高変倍ズー
ムレンズを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、物体側より順に、第1レンズ群と、第2レ
ンズ群と、第3レンズ群との少なくとも3つのレンズ群
を有し、広角端状態から望遠端状態まで前記各レンズ群
が移動する際に、広角端状態における無限遠合焦状態、
広角端状態における近距離合焦状態、第n番目の焦点距
離状態における無限遠合焦状態(n=2,3,4…)、
第n番目の焦点距離状態における近距離合焦状態、望遠
端状態における無限遠合焦状態、望遠端状態における近
距離合焦状態、の順に前記各レンズ群が移動して、無限
遠合焦状態から近距離合焦状態まで各レンズ群が移動す
る可変焦点距離レンズ系であって、前記第2レンズ群は
開口絞りを有し、該開口絞りを挟んで物体側と像側とに
レンズ成分が配置され、広角端状態から望遠端状態に向
って前記各レンズ群が移動する際に、前記第1レンズ群
と前記第2レンズ群とは移動比率が常に一定となるよう
に移動し、前記第3レンズ群は前記第2レンズ群に対し
て、所定の焦点距離状態における無限遠合焦状態から近
距離合焦状態までは間隔を広げ、当該近距離合焦状態か
ら隣合う次の焦点距離状態における無限遠合焦状態まで
は間隔を狭めるように移動することを特徴とする可変焦
点距離レンズ系を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】まず、図1に基づいて上記(2)
のフォーカシング方式の概念を説明する。図中Wは広角
端状態、Tは望遠端状態をそれぞれ示している。物体側
より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、
第3レンズ群G3との3つのレンズ群を有する可変焦点
距離レンズ系において、駆動力が与えられ広角端状態
(W)から望遠端状態(T)まで各レンズ群が移動する
時、広角端状態(W)における無限遠合焦状態a→広角
端状態(W)における近距離合焦状態a’→第2焦点距
離状態における無限遠合焦状態b→第2焦点距離状態に
おける近距離合焦状態b’→…→望遠端状態(T)にお
ける無限遠合焦状態z→望遠端状態(T)における近距
離合焦状態z’の順に各レンズ群が移動する。なお、以
下の説明においてa,b,…,zで示す各無限遠合焦状
態を無限遠停止位置、a’,b’,…,z’で示す近距
離合焦状態を近距離停止位置とそれぞれ呼ぶ。
【0011】本発明の実施形態にかかる可変焦点距離レ
ンズ系は、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2
レンズ群G2と、第3レンズ群G3とを配置して、焦点
距離が最も短い広角端状態から焦点距離が最も長い望遠
端状態まで各レンズ群が移動する際に、広角端状態にお
ける無限遠停止位置、広角端状態における近距離停止位
置、第2番目の焦点距離状態における無限遠停止位置、
第2番目の焦点距離状態における近距離停止位置、…第
n番目の焦点距離状態における無限遠停止位置(n=
3,4…の正の整数)、第n番目の焦点距離状態におけ
る近距離停止位置、望遠端状態における無限遠停止位
置、望遠端状態における近距離停止位置、の順で移動し
て、無限遠停止位置から近距離停止位置まで各レンズ群
が移動すると合焦距離が無限遠から近距離まで変化す
る。そして、さらに以下の(A)〜(C)の条件を満足
することで鏡筒を簡易構成化し、小型で高性能なズーム
レンズを達成している。 (A)第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とは広角端
状態から望遠端状態まで常に一定の移動比率で移動す
る。 (B)第3レンズ群G3は所定の焦点距離状態における
無限遠停止位置から近距離停止位置まで移動する際に第
2レンズ群G2との間隔を広げるように移動して、当該
近距離停止位置から隣合う次の焦点距離状態における無
限遠停止位置まで移動する際に第2レンズ群G2との間
隔を狭めるように移動する。 (C)開口絞りASを適切な位置に設定する。
【0012】上記条件(A)〜(C)についてそれぞれ
説明する。ズームレンズは被写体により近づいたような
撮影が行えるため、撮影者の意図に合わせた撮影が行え
るユーザーメリットがある。ここで、コンパクトカメラ
において最も要求されることは携帯性に優れることであ
り、ズーム駆動モータとフォーカス駆動モータとを兼用
化することで携帯性を向上できる。しかし、レンズを停
止できる位置(a,a’,b,b’・・・,z,z’)が
少なくなると、撮影者の意図に合わせた撮影を損なうお
それがある。本発明では広角端状態から望遠端状態まで
の間に複数のレンズ停止位置を設けることで、撮影者が
写したいと思う被写体を意図した構図どおりに上手く撮
影できるように配慮して、携帯性を向上させている。
【0013】ここで、ズームレンズを構成する各レンズ
群を光軸方向に移動させる手段について説明する。各レ
ンズ群を光軸方向に駆動する場合、一般的にモータの回
転駆動力により鏡筒の一部を回転させ、回転駆動力を光
軸方向の駆動力に変換して光軸方向に駆動する。この回
転駆動力を光軸方向の駆動力に変換する構成としてヘリ
コイドとカムとが知られている。
【0014】前者のヘリコイドの場合、回転量に対する
光軸方向の移動量が一定であるのに対して、後者のカム
の場合、回転量に対する光軸方向の移動量がカム軌道に
よって可変であるため、収差補正上の自由度が増す利点
がある。しかし、カムの傾斜角が漸次変化する、所謂非
線形カムでは、光軸方向に駆動する力が傾斜角により変
化するため、停止位置が安定しない不都合がある。この
ため複数の非線形カムを用いるとレンズの停止精度のバ
ラツキによるピンぼけが起こり易くなってしまう。
【0015】本発明では上記条件(A)を満足し、第1
レンズ群G1と第2レンズ群G2との移動比率が常に一
定となるようにズーム軌道を設定し、同時に近距離合焦
時にも第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とは同じ移
動比率で移動するように設定している。そして、第1レ
ンズ群G1と第2レンズ群G2とをヘリコイド又は線形
カムで駆動し、第3レンズ群G3だけを非線形カムに沿
って移動する構成として、停止位置精度に起因するピン
ぼけを抑えている。
【0016】また、上記条件(B)を満足するように、
第3レンズ群G3はある所定の焦点距離状態における無
限遠停止位置から近距離停止位置まで近距離合焦する際
に第2レンズ群G2との間隔を広げるように移動させる
と、第1レンズ群G1の移動量が比較的少なくて済む。
従って、この間隔を広げるように移動させることが望ま
しく、近距離停止位置から隣合う次の焦点距離状態にお
ける無限遠停止位置まで移動する際に広げた間隔を戻す
方向に移動させる。
【0017】また、本発明では、特に開口絞りSの配置
に配慮している(条件(C))。一般的に高変倍比ズー
ムレンズでは開口絞りSの配置が極めて重要であり、レ
ンズ系のできるだけ中央付近に配置するのが最適であ
る。これは、開口絞りSから離れたレンズ群を通過する
軸外光束は光軸から離れる傾向にあり、光軸から離れた
位置を通過する光束に対して発生する軸外収差が大きい
からである。
【0018】また、開口絞りSの物体側と像側にそれぞ
れ少なくとも1つの可動レンズ群を配置して、開口絞り
Sと可動レンズ群との間隔を積極的に変化させて、可動
レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させ
ることにより、良好な結像性能を得ることができる。
【0019】特に本発明では、高変倍化と高性能化との
両立を図るために開口絞りSと可動レンズ群との間にレ
ンズ群が配置されるように配置している。これは、可動
レンズ群はレンズ位置状態が変化する際に横倍率が大き
く変化するため、レンズ位置状態が変化する際に発生す
るコマ収差の変動と軸上収差の変動を同時に補正するこ
とが難しく、開口絞りSと第1レンズ群G1,第3レン
ズ群G3との間にそれぞれレンズを配置することでこれ
ら諸収差の変動を良好に補正している。
【0020】さらに、すべてのレンズ群が物体側に移動
することで、射出瞳位置が像面から離れて、第3レンズ
群を通過する軸外光束を積極的に変化させ、レンズ位置
状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正してい
る。
【0021】次に、各条件式について説明する。本発明
では、第2レンズ群G2の第1レンズ群G1に対する移
動比率をγ2としたとき、 (1) 0.6<γ2<0.85 の条件を満足することが望ましい。条件式(1)は第1
レンズ群G1と第2レンズ群G2との適切な移動比率を
規定している。
【0022】沈胴時にカメラ本体の厚みを薄くするに
は、レンズ全長の短縮することと各部分鏡筒の厚みを揃
えることが適切である。また、鏡筒構造を簡略化するに
は第1レンズ群G1,第2レンズ群G2がそれぞれ鏡筒
と一緒に移動するように構成することが最適である。こ
のように構成するとレンズ停止精度を高めることが可能
となり、安定した品質、精度のレンズをユーザーに提供
できる。
【0023】本発明では第1レンズ群G1と第2レンズ
群G2とが一定の移動比率で移動することを利用して、
移動比率を適切に設定することで鏡筒構造の簡略化を可
能にしている。条件式(1)の上限値を上回る、又は下
限値を下回る場合には小型化と鏡筒構造の簡略化との両
立を図ることができない。
【0024】また、本発明においては、無限遠合焦状態
から所定の有限距離に位置する被写体に近距離合焦する
のに必要な第1レンズ群の移動量を広角端状態に比べて
望遠端状態で多くすることが望ましい。
【0025】上記特公平7−151952号公報の実施
例では、第1レンズ群がフォーカシング時に光軸方向に
移動する構造となっている。この場合、広角端状態でも
望遠端状態でも同一の被写体に対する光軸方向のフォー
カシング群の移動量はほぼ同じ、つまりズーム駆動モー
タにCPUから与えられる駆動量はほぼ同じ値となって
いる。
【0026】本発明は多群ズームレンズであるために、
Fナンバーの変化が少なく、その結果広角端状態の方が
望遠端状態に比べて焦点深度が広い。モータを駆動制御
する際の分解能は一定であるため、無限遠状態から近距
離合焦状態までの移動量を広角端状態に比べて望遠端状
態で大きくすることによって、所定の光学性能を確保し
ている。
【0027】但し、広角端状態において近距離合焦時の
第1レンズ群G1の移動量を減らすと第3レンズ群G3
が極端に像面方向に大きく移動するようになってしま
い、第3レンズ群G3を光軸方向に駆動するカムの傾斜
角が大きくなる。この結果、高いレンズ停止精度が保証
できないため、第1レンズ群G1の移動量は望遠端状態
の方が広角端状態に比べてやや狭い方が望ましい。
【0028】特に、本発明では以下の条件式(2)を満
足するように第1レンズ群G1の移動量を設定すること
が望ましい。 (2) 1.0<Δfw/Δft・Z<1.6 ここで、Δfwは広角端状態において無限遠合焦状態から
所定の有限距離に位置する被写体まで合焦するのに必要
な第1レンズ群G1の移動量、Δftは望遠端状態におい
て無限遠合焦状態から所定の有限距離に位置する被写体
まで合焦するのに必要な第1レンズ群G1の移動量、Z
はズーム比をそれぞれ示している。
【0029】条件式(2)の上限値を上回った場合、広
角端状態におけるフォーカシング移動量が大きくなる。
即ち、広角端状態において隣合う所定の停止位置までの
各レンズ群の移動量が大きくなる。この結果、焦点距離
の変化量が大きくなり、撮影者に違和感を与えてしまう
ので好ましくない。
【0030】逆に、条件式(2)の下限値を下回った場
合、望遠端状態での第1レンズ群G1のフォーカシング
移動量が大きくなるとレンズ全長が極端に大きくなるの
で、好ましくない。
【0031】具体的には、本発明においては、第1レン
ズ群G1が正屈折力、第2レンズ群G2が正屈折力、第
3レンズ群G3が負屈折力をそれぞれ有して、広角端状
態から望遠端状態まで各レンズ群が移動する際に、第1
レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第
2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少する
ように、物体側へ移動させることが望ましい。
【0032】また、本発明では、第3レンズ群G3の停
止位置精度を高め、安定した光学品質のレンズを市場に
提供するために、以下の条件式(3)を満足することが
望ましい。 (3) β3w>1.45 ここで、β3wは広角端状態における第3レンズ群の横倍
率を示している。条件式(3)は、広角端状態における
第3レンズ群の横倍率の適切な範囲を規定している。
【0033】近距離合焦時に1つのレンズ群を移動させ
る場合、移動量は像面移動倍率に依存する。広角端状態
における第3レンズ群の像面移動倍率Δ3wは、 Δ3w=β3w2−1 で表わされる。β3wが2の平方根より小さくなると像面
移動倍率が1より小さくなって移動量が大きくなる。こ
の場合、第3レンズ群G3は鏡筒の内壁に設けられたカ
ム溝に沿って像面方向に移動するが、カム溝を有する鏡
筒は物体側に移動するので、鏡筒に対する相対的な第3
レンズ群G3の移動量は極端に大きくなる。即ち、カム
の傾斜角が大きくなるので、第3レンズ群G3の停止位
置精度が極端に劣化し、ピンぼけが発生しやすく、高品
質の商品(レンズ)を市場に供給できない。
【0034】なお、レンズ系全体を小型化するために、
条件式(3)の上限値を1.8とすることがより望まし
い。上限値が1.8を超えて大きくなると、望遠端状態
におけるレンズ全長が大型化してしまうからである。
【0035】また、本発明では、小型化と高性能化との
バランスを図るために、以下の条件式(4)を満足する
ことが望ましい。 (4) 0.7<(β3t/β3w)/Z<0.9 ここで、β3tは望遠端状態における前記第3レンズ群の
横倍率、β3wは広角端状態における前記第3レンズ群の
横倍率、Zはズーム比をそれぞれ示している。条件式
(4)は第3レンズ群の横倍率の変化の適切な範囲を規
定している。
【0036】条件式(4)の上限値を上回った場合、レ
ンズ位置状態が変化する際に、第3レンズ群G3におい
て発生する軸外収差の変動が良好に補正できなくなって
しまう。逆に、条件式(4)の下限値を下回った場合、
望遠端状態で第1レンズ群G1を通過する軸外光束が光
軸から離れてレンズ径が大きくなるだけでなく、軸外収
差も大きく発生して高性能化が図れない。
【0037】また、本発明では、第1レンズ群G1と第
2レンズ群G2とが一定の移動比率で移動するため、光
学設計上の制約を受ける。開口絞りSの配置を適切に設
定することでこの制約による性能劣化を低減している
が、より高性能化を図るには、第1レンズ群G1を両凸
レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとの接合正レン
ズL1で構成して、さらに以下の条件式(5)を満足す
ることが望ましい。 (5) 2.5<|r1s|/D1t<5.0 ここで、r1sは第1レンズ群中の接合面の曲率半径、D
1tは望遠端状態における第1レンズ群G1と第2レンズ
群G2との間隔をそれぞれ表している。
【0038】条件式(5)は第1レンズ群G1中の接合
面の曲率半径の適切な範囲を規定している。第1レンズ
群G1を通過する軸外光束は広角端状態では大きな入射
角度で入射し、望遠端状態に近づくに従って小さな角度
に変化して行く。しかし、入射高さは広角端状態から望
遠端状態に向うとすぐ光軸から離れてしまう。
【0039】条件式(5)の下限値を下回った場合、広
角端状態から望遠端状態に近づいた焦点距離状態で軸外
光束に対して高次の色収差が発生してしまうので、好ま
しくない。逆に、条件式(5)の上限値を上回った場
合、第1レンズ群G1単独で発生する色収差が充分補正
できない、又は、広角端状態から望遠端状態までレンズ
位置状態が変化する際に、第1レンズ群G1を通過する
軸外光束が変化せず、レンズ位置状態の変化に伴う軸外
収差の変動を補正できない。
【0040】なお、本発明においては、近距離合焦時の
第1レンズ群G1に対する第3レンズ群G3の移動比率
を広角端状態から望遠端状態までの各無限遠停止位置か
ら各近距離停止位置までほぼ一定とすることが望まし
い。これにより、カムの傾斜角によるレンズ停止位置の
バラツキを一定にでき、安定した品質のレンズを提供で
きる。
【0041】また、本発明においては、無限遠合焦状態
から近距離合焦状態まで良好なる性能を達成するため
に、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。 (6) 0.4<γ2・(f2/f1)<0.9 ここで、f1は第1レンズ群G1の焦点距離、f2は第
2レンズ群の焦点距離、γ2は第2レンズ群G2の第1
レンズ群に対する移動比率をそれぞれ表している。
【0042】条件式(6)は第1レンズ群G1と第2レ
ンズ群G2との移動比率と第1レンズ群G1と第2レン
ズ群G2との焦点距離比を結び付ける条件式である。
【0043】第2レンズ群G2に対して第1レンズ群G
1の焦点距離が小さくなる場合、広角端状態から望遠端
状態まで第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔
変化が小さい、つまり第1レンズ群G1と第2レンズ群
G2との移動比率が大きくても、充分に焦点距離変化に
伴って発生する軸外収差の変動が補正できる。逆に、第
2レンズ群G2に対する第1レンズ群G1の焦点距離が
大きいほど、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との
間隔を積極的に変化させる必要がある。
【0044】従って、高性能化を図るには、第1レンズ
群G1と第2レンズ群G2との移動比率と第1レンズ群
G1と第2レンズ群G2との焦点距離比とのバランス化
が重要である。
【0045】条件式(6)の上限値を上回った場合、第
1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔変化が不足
して、レンズ位置状態の変化に伴って発生する正の像面
湾曲の補正が不足してしまう。逆に、条件式(6)の下
限値を下回った場合、第1レンズ群G1と第2レンズ群
G2との間隔変化が過剰となり、レンズ位置状態の変化
に伴って発生する負の像面湾曲の補正が不足してしま
う。
【0046】次に、本発明においては、第2レンズ群を
構成するレンズのうち、開口絞りより物体側に配置され
るレンズが全体で負屈折力を有し、像側に配置されるレ
ンズが全体で正屈折力を有する構成とすることが望まし
い。
【0047】これは、広角端状態で充分なバックフォー
カスを確保し、正の歪曲収差を良好に補正するためであ
る。広角端状態では軸外光束の入射角が大きいため、バ
ックフォーカスが短いと第3レンズ群を通過する軸外光
束が光軸から離れてレンズ径の大型化を引起こし、ま
た、第1レンズ群と第3レンズ群の屈折力が正と負であ
り、正の歪曲収差が発生しやすく、第2レンズ群が物体
側に配置される負屈折力と像側に配置される正屈折力で
構成することにより、正の歪曲収差の発生を抑えてい
る。
【0048】
【実施例】以下、本発明の数値実施例にかかる可変焦点
距離レンズ系について説明する。なお、以下全ての実施
例において、非球面は次式で表される。
【0049】
【数1】x=cy2/{1+(1−κc221/2}+C
4y4+C6y6+…
【0050】ここで、yは光軸からの高さ、xはサグ
量、cは曲率、κは円錐定数、C4,C6…は非球面係数
をそれぞれ示している。
【0051】図1は、本発明の各実施例にかかる可変焦
点距離レンズ系の屈折力配分を示す図である。物体側よ
り順に、正屈折力を有する第1レンズ群G1と、正屈折
力を有する第2レンズ群G2と、負屈折力を有する第3
レンズ群G3との3つのレンズ群で構成され、広角端状
態より望遠端状態まで焦点距離が変化する際に、第1レ
ンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が増大し、第2
レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が減少するよ
うに、すべてのレンズ群が物体側へ移動する。
【0052】また、後述するように収差図は第1実施例
のみ表わすが、第2実施例と第3実施例とも良好なる光
学性能が得られている。
【0053】(第1実施例)図2は、本発明の第1実施
例にかかる可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図
である。第1レンズ群G1は両凸レンズと物体側に凹面
を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズL
1で構成され、第2レンズ群G2は物体側より順に、両
凹レンズと両凸レンズとの接合負レンズL21と両凸レ
ンズL22で構成され、第3レンズ群G3は像側に凸面
を向けた正レンズL31とその像側に空気間隔を隔てて
配置され、物体側に凹面を向けた負レンズL32とで構
成される。ここで、接合負レンズL21が負部分群、両
凸レンズL22が正部分群をそれぞれなし、この間に開
口絞りSが配置される。
【0054】図3は第1実施例にかかる各レンズ群の移
動軌跡を示した図である。図3において、横軸はレンズ
位置、縦軸はレンズ移動量をそれぞれ示し、レンズ位置
において、aは広角端状態における無限遠合焦状態(=
無限遠停止位置)、bは第2番目の焦点距離状態におけ
る無限遠合焦状態、cは第3番目の焦点距離状態におけ
る無限遠合焦状態、dは第4番目の焦点距離状態におけ
る無限遠合焦状態、eは第5番目の焦点距離状態におけ
る無限遠合焦状態、fは望遠端状態における無限遠合焦
状態をそれぞれ示している。また、a0,b0,c0,d
0,e0,f0は上記各レンズ位置状態での基準位置、
a',b',c',d',e',f'は上記各レンズ位置状態
における近距離合焦状態(0.8m)をそれぞれ示して
いる。ここで、a0→a,b0→b,c0→c,d0→d,
e0→e,f0→fは助走区間であり、a→a',b→
b',c→c',d→d',e→e',f→f'と移動する
に従って合焦距離が短くなる。
【0055】以下の表1に、第1実施例の諸元の値を掲
げる。諸元表中のfは焦点距離、FNOはFナンバー、2
ωは画角、屈折率はd線(λ=587.6nm)に対する値をそ
れぞれ示している。なお、以下全ての実施例の諸元値に
おいて本実施例と同様の符号を用いる。また、諸元値及
び後述する収差図における長さの単位はmmである。
【0056】
【表1】 f 39.90 〜 55.32 〜 68.29 〜 81.29 〜 96.14 〜 114.00 FNO 5.77 〜 7.55 〜 8.83 〜 9.94 〜 10.96 〜 12.00 2ω 55.37 〜 41.09 〜 33.99 〜 28.81 〜 24.68 〜 20.94° 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 21.9665 2.80 1.49700 81.61 2 -39.0600 0.80 1.72825 28.46 3 -88.2420 (D3) 1.0 4 -15.9690 0.80 1.80400 46.58 5 40.0900 1.70 1.62004 36.26 6 -87.7678 2.80 1.0 7 0.0000 1.00 1.0 (開口絞り) 8 28.5112 2.00 1.51450 63.05 9 -13.4581 (D10) 1.0 10 -53.0174 2.10 1.68649 30.90 11 -27.0855 4.10 1.0 12 -9.8404 1.00 1.75500 52.32 13 -54.2614 (Bf) 1.0 (非球面データ)第8面,第11面,第12面の各レン
ズ面は非球面であり、その非球面係数を以下に示す。 [第8面] κ =-0.1752 C4 =+2.2259×10-5 C6 =+8.0907×10-7 C8 =-3.1970×10-8 C10=+1.3268×10-10 [第11面] κ = 0.3695 C4 =+5.4725×10-5 C6 =+1.6955×10-6 C8 =-4.0319×10-8 C10=+1.8950×10-10 [第12面] κ = 8.3423 C4 =+2.4363×10-5 C6 =+2.1095×10-6 C8 =-4.2466×10-8 C10=+1.8050×10-10 (可変間隔表) レンズ位置状態 a b c d e f f 39.8970 55.3185 68.2946 81.6337 96.1350 114.0025 D3 1.3000 3.1053 4.7499 6.4316 8.1998 10.2648 D10 13.1199 8.9428 6.5599 4.6290 2.8716 1.0000 BF 11.3193 22.3767 31.0278 39.3686 47.8661 57.6094 フォーカシング時の各レンズ群の移動比率と1mまでの
移動量を以下に示す。ここで、γ2は第1レンズ群に対
する第2レンズ群の移動比率、γ3は第1レンズ群に対
する第3レンズ群の移動比率である。 f 39.8970 55.3185 68.2946 81.6337 96.1350 114.0025 γ2 0.7922 0.7922 0.7922 0.7922 0.7922 0.7922 γ3 0.4918 0.5503 0.5059 0.5164 0.5448 0.6009 1群移動量 1.2126 1.6736 1.7637 1.9904 2.2612 2.9392 2群移動量 0.9606 1.3258 1.3971 1.5767 1.7912 2.3284 3群移動量 0.5964 0.9209 0.8922 1.0279 1.2071 1.7662 (条件式対応値) f1= 40.3318 f2= 40.3926 f3=-20.5685 (1)γ2=0.792 (2)Δfw/Δft・Z=1.179 (3)β3w=1.549 (4)(β3t/β3w)/Z=0.859 (5)|r1s|/D1=3.530 (6)γ2・(f2/f1)=0.793
【0057】図4乃至図15は第1実施例の諸収差図で
ある。図4乃至図9は各々レンズ位置状態a乃至fの無
限遠合焦状態における諸収差、図10乃至図15は各々
レンズ位置状態a乃至fの近距離合焦状態における諸収
差をそれぞれ表わしている。
【0058】図4乃至図15において、球面収差図中の
実線は球面収差、点線はサイン・コンディション、Yは
像高をそれぞれ示している。また、非点収差図中の実線
はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ
示している。コマ収差図は、像高Y=0,10.8,1
5.12,18.34,21.6でのコマ収差を表し、
Aは画角、Hは物体高をそれぞれ示している。
【0059】各収差図から、本実施例は諸収差が良好に
補正され、優れた結像性能を有していることは明らかで
ある。
【0060】(第2実施例)図16は、第2実施例にか
かる可変焦点距離レンズ系のレンズ構成を示す図であ
る。第1レンズ群G1は両凸レンズと物体側に凹面を向
けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズL1で
構成され、第2レンズ群G2は物体側より順に、両凹レ
ンズと両凸レンズとの接合負レンズL21と両凸レンズ
と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとの
接合正レンズL22で構成され、第3レンズ群G3は像
側に凸面を向けた正レンズL31とその像側に空気間隔
を隔てて配置され、物体側に凹面を向けた負レンズL3
2で構成される。
【0061】ここで、接合負レンズL21が負部分群、
接合正レンズL22が正部分群をそれぞれなし、この間
に開口絞りが配置される。
【0062】図17は、第2実施例における各レンズ群
の移動軌跡を示した図である。図17において、aは広
角端状態における無限遠合焦状態(=無限遠停止位
置),bは第2番目の焦点距離状態における無限遠合焦
状態,cは第3番目の焦点距離状態における無限遠合焦
状態,dは第4番目の焦点距離状態における無限遠合焦
状態,eは第5番目の焦点距離状態における無限遠合焦
状態,fは第6番目の焦点距離状態における無限遠合焦
状態,gは望遠端状態における無限遠合焦状態をそれぞ
れ示している。a',b',c',d',e',f',g'は
各レンズ位置状態での近距離合焦状態(0.8m)に対
応する。そして、a→a',b→b',c→c',d→
d',e→e',f→f',g→g'と移動するに従って合
焦距離が短くなる。
【0063】以下の表6に、本発明における第2実施例
の諸元の値を掲げる。
【0064】
【表2】 f 39.90 〜 58.69 〜 73.19 〜 88.94 〜 107.22 〜 126.84 〜 152.47 FNO 5.00 〜 6.88 〜 8.08 〜 9.18 〜 10.32 〜 11.13 〜 12.00 2ω 54.85 〜 38.99 〜 31.84 〜 26.50 〜 22.18 〜 18.83 〜 15.72° 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 44.2160 3.50 1.49700 81.61 2 -33.8062 0.80 1.74950 35.04 3 -65.3430 (D3) 1.0 4 -17.4773 0.80 1.80610 40.73 5 6.6145 3.00 1.80610 33.27 6 -751.7838 1.70 1.0 7 0.0000 1.90 1.0 (開口絞り) 8 28.2598 3.80 1.51450 63.05 9 -6.6027 0.80 1.74950 35.04 10 -10.3878 (D10) 1.0 11 -137.5720 2.80 1.68893 31.16 12 -31.0043 4.50 1.0 13 -12.1228 1.00 1.75500 52.32 14 1000.0020 (B) 1.0 (非球面データ)第8面,第11面,第12面の各レン
ズ面は非球面であり、その非球面係数を以下に示す。 [第8面] κ =11.0000 C4 =-1.1387×10-4 C6 =+1.7090×10-7 C8 =-8.6011×10-9 C10=+8.3707×10-10 [第11面] κ = 1.0000 C4 =+3.4195×10-5 C6 =-2.2486×10-7 C8 =+7.8689×10-9 C10=-1.2675×10-10 [第12面] κ = 1.0000 C4 =-6.5248×10-6 C6 =-3.1778×10-7 C8 =+9.1662×10-9 C10=-1.3875×10-10 (可変間隔表) f 39.8981 58.6884 73.1915 88.9449 107.2166 126.8367 152.4672 D3 1.3000 5.0934 8.2545 11.5738 14.7622 18.6865 22.7960 D10 17.1109 11.4627 8.7951 6.6222 4.6728 2.8048 0.7641 BF 11.2099 25.0647 34.5709 43.9251 54.1517 63.1300 74.0611 フォーカシング時の各レンズ群の移動比率と0.8mま
での移動量を以下に示す。ここで、γ2は第1レンズ群
G1に対する第2レンズ群G2の移動比率、γ3は第1
レンズ群に対する第3レンズ群の移動比率である。 f 39.8981 58.6884 73.1915 88.9449 107.2166 126.8367 152.4672 γ2 0.6839 0.6839 0.6839 0.6839 0.6839 0.6839 0.6839 γ3 0.5738 0.3386 0.4384 0.4818 0.4721 0.4894 0.4946 1群移動量 2.5000 2.5000 3.5000 4.5000 5.0000 6.0000 7.0000 2群移動量 1.7097 1.7097 2.3935 3.0775 3.4194 4.1033 4.7872 3群移動量 1.4344 0.8466 1.5345 2.1682 2.3603 2.9362 3.4622 (条件式対応値) f1= 66.1572 f2= 35.3519 f3=-24.2464 (1)γ2=0.684 (2)Δfw/Δft・Z=1.365 (3)β3w=1.415 (4)(β3t/β3w)/Z=0.859 (5)|r1s|/D1=4.448 (6)γ2・(f2/f1)=0.459 (第3実施例)図18は、第3実施例にかかる可変焦点
距離レンズ系のレンズ構成を示す図である。第1レンズ
群G1は両凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカス
形状の負レンズとの接合正レンズL1で構成され、第2
レンズ群G2は物体側より順に、両凹レンズと両凸レン
ズとの接合負レンズL21と両凸レンズと物体側に凹面
を向けたメニスカス形状の負レンズとの接合正レンズL
22で構成され、第3レンズ群G3は像側に凸面を向け
た正レンズL31とその像側に空気間隔を隔てて配置さ
れ、物体側に凹面を向けた負レンズL32で構成され
る。ここで、接合負レンズL21が負部分群、接合正レ
ンズL22が正部分群をそれぞれなし、この間に開口絞
りが配置される。
【0065】図19は、本発明の第3実施例における各
レンズ群の移動軌跡を示した図である。図19において
a,b,c,d,e,f,gは上記第2実施例と同様の
レンズ位置状態に対応し、無限遠合焦状態である。a
0,b0,c0,d0,e0,f0,g0は各レンズ位置状態
での基準位置、a',b',c',d',e',f',g'は
各レンズ位置状態での近距離合焦状態(0.8m)に対
応する。a0→a,b0→b,c0→c,d0→d,e0→
e,f0→fg0→gは助走区間であり、a→a',b→
b',c→c',d→d',e→e',f→f',g→g'と
移動するに従って合焦距離が短くなる。
【0066】以下の表3に、第3実施例の諸元の値を掲
げる。
【0067】
【表3】 f 36.60 〜 52.62 〜 62.76 〜 75.19 〜 90.03 〜 107.80 〜 133.00 FNO 5.11 〜 6.93 〜 7.86 〜 8.87 〜 9.88 〜 10.92 〜 12.00 2ω 59.24 〜 42.99 〜 38.63 〜 30.98 〜 26.14 〜 22.01 〜 19.95° 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 33.7165 3.40 1.49700 81.61 2 -31.6639 0.80 1.80610 33.27 3 -59.8997 (D3) 1.0 4 -17.9127 0.80 1.83400 37.35 5 6.1763 2.85 1.71736 29.50 6 -50.6011 1.90 1.0 7 0.0000 2.10 1.0 (開口絞り) 8 40.3264 3.00 1.51450 63.05 9 -7.1815 0.80 1.80518 25.46 10 -9.4761 (D10) 1.0 11 982.0645 2.75 1.68893 31.16 12 -44.8123 4.95 1.0 13 -10.7517 1.00 1.75500 52.32 14 -840.6133 (Bf) 1.0 (非球面データ)第8面,第11面,第12面の各レン
ズ面は非球面であり、その非球面係数を以下に示す。 [第8面] κ =-3.6946 C4 =-5.2623×10-5 C6 =-2.0181×10-7 C8 =+3.0244×10-8 C10=-7.5987×10-11 [第11面] κ =11.0000 C4 =+2.0592×10-5 C6 =-2.2486×10-7 C8 =-3.8811×10-9 C10=-1.3334×10-10 [第12面] κ =-0.6255 C4 =-3.9639×10-6 C6 =+2.5900×10-7 C8 =-1.9120×10-9 C10=-1.3334×10-10 (可変間隔表) f 36.5992 52.6238 62.7582 75.1898 90.0309 107.7978 133.0000 D3 1.3000 3.9507 6.1316 8.5450 11.2893 14.0822 17.7807 D10 14.5266 9.9790 8.0891 6.2863 4.5479 2.8587 0.8000 BF 10.7513 22.4198 28.8572 36.2464 44.2409 53.1373 64.0658 フォーカシング時の各レンズ群の移動比率と0.8mま
での移動量を以下に示す。ここで、γ2は第1レンズ群
に対する第2レンズ群の移動比率、γ3は第1レンズ群
に対する第3レンズ群の移動比率である。 f 36.5992 52.6238 62.7582 75.1898 90.0309 107.7978 133.0000 γ2 0.7061 0.7061 0.7061 0.7061 0.7061 0.7061 0.7061 γ3 0.6105 0.5144 0.5278 0.5313 0.5299 0.5070 0.5115 1群移動量 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.2500 5.0000 2群移動量 1.4090 1.7711 2.1154 2.4087 2.8733 3.0267 3.5304 3群移動量 1.2209 1.2884 2.2167 2.7596 2.6622 2.1549 2.5574 (条件式対応値) f1= 54.7022 f2= 30.7498 f3=-20.9857 (1)γ2=0.706 (2)Δfw/Δft・Z=1.454 (3)β3w=1.459 (4)(β3t/β3w)/Z=0.754 (5)|r1s|/D1=4.139 (6)γ2・(f2/f1)=0.423
【0068】なお、第2、第3実施例に関しては諸収差
図を省略したが、上述したように第1実施例と同様に諸
収差が良好に補正され、優れた結像性能を有している。
【0069】
【発明の効果】本発明によれば、少ない構成枚数であり
ながら、小型で高変倍比の可変焦点距離レンズ系を達成
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる可変焦点距離レンズ系の屈折力
配置を示す図である。
【図2】第1実施例にかかる可変焦点距離レンズ系の構
成を示す図である。
【図3】第1実施例にかかる可変焦点距離レンズ系の移
動軌跡を示す図である。
【図4】第1実施例のレンズ状態aにおける収差図であ
る。
【図5】第1実施例のレンズ状態bにおける収差図であ
る。
【図6】第1実施例のレンズ状態cにおける収差図であ
る。
【図7】第1実施例のレンズ状態dにおける収差図であ
る。
【図8】第1実施例のレンズ状態eにおける収差図であ
る。
【図9】第1実施例のレンズ状態fにおける収差図であ
る。
【図10】第1実施例のレンズ状態a’における収差図
である。
【図11】第1実施例のレンズ状態b’における収差図
である。
【図12】第1実施例のレンズ状態c’における収差図
である。
【図13】第1実施例のレンズ状態d’における収差図
である。
【図14】第1実施例のレンズ状態e’における収差図
である。
【図15】第1実施例のレンズ状態f’における収差図
である。
【図16】第2実施例にかかる可変焦点距離レンズ系の
構成を示す図である。
【図17】第2実施例による可変焦点距離レンズ系の移
動軌跡を示す図である。
【図18】第3実施例による可変焦点距離レンズ系の構
成を示す図である。
【図19】第3実施例による可変焦点距離レンズ系の移
動軌跡を示す図である。
【符号の説明】
G1:第1レンズ群 G2:第2レンズ群 G3:第3レンズ群 S :開口絞り
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Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、第1レンズ群と、第2
    レンズ群と、第3レンズ群との少なくとも3つのレンズ
    群を有し、広角端状態から望遠端状態まで前記各レンズ
    群が移動する際に、 広角端状態における無限遠合焦状態,広角端状態におけ
    る近距離合焦状態,第n番目の焦点距離状態における無
    限遠合焦状態(n=2,3,4…),第n番目の焦点距
    離状態における近距離合焦状態,望遠端状態における無
    限遠合焦状態,望遠端状態における近距離合焦状態,の
    順に前記各レンズ群が移動して、無限遠合焦状態から近
    距離合焦状態まで各レンズ群が移動するに従って合焦距
    離が漸次近距離に変化する可変焦点距離レンズ系であっ
    て、 前記第2レンズ群は開口絞りを有し、該開口絞りを挟ん
    で物体側と像側とにレンズ成分が配置され、 広角端状態から望遠端状態に向って前記各レンズ群が移
    動する際に、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群とは
    移動比率が常に一定となるように移動し、前記第3レン
    ズ群は前記第2レンズ群に対して、所定の焦点距離状態
    における無限遠合焦状態から近距離合焦状態までは間隔
    を広げ、当該近距離合焦状態から隣合う次の焦点距離状
    態における無限遠合焦状態までは間隔を狭めるように移
    動することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
  2. 【請求項2】 前記第2レンズ群の前記第1レンズ群に
    対する移動比率をγ2としたとき、 (1) 0.6<γ2<0.85 の条件を満足することを特徴とする請求項1記載の可変
    焦点距離レンズ系。
  3. 【請求項3】 広角端状態における無限遠合焦状態から
    近距離合焦状態まで移動する際の前記第1レンズ群の移
    動量をΔfw、望遠端状態における無限遠合焦状態から近
    距離合焦状態まで移動する際の前記第1レンズ群の移動
    量をΔft、ズーム比をZとそれぞれしたとき、 (2) 1.0<Δfw/Δft・Z<1.6 の条件を満足することを特徴とする請求項2記載の可変
    焦点距離レンズ系。
  4. 【請求項4】 前記第1レンズ群は正の屈折力、前記第
    2レンズ群は正の屈折力、前記第3レンズ群は負の屈折
    力をそれぞれ有し、 広角端状態における前記第3レンズ群の横倍率をβ3wと
    したとき、 (3) β3w>1.45 の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3の何
    れか1項に記載の可変焦点距離レンズ系。
  5. 【請求項5】 望遠端状態における前記第3レンズ群の
    横倍率をβ3t、 ズーム比をZとそれぞれしたとき、 (4) 0.7<(β3t/β3w)/Z<0.9 の条件を満足することを特徴とする請求項4記載の可変
    焦点距離レンズ系。
  6. 【請求項6】 前記第1レンズ群は両凸レンズ成分と物
    体側に凹面を向けた負レンズ成分との接合正レンズ成分
    で構成され、 前記第1レンズ群中の接合面の曲率半径をr1s、 望遠端状態における前記第1レンズ群と前記第2レンズ
    群との光軸に沿った間隔をD1tとそれぞれしたとき、 (5) 2.5<|r1s|/D1t<5.0 の条件を満足することを特徴とする請求項4又は5記載
    の可変焦点距離レンズ系。
  7. 【請求項7】 前記第2レンズ群の前記第1レンズ群に
    対する移動比率をγ2、 前記第1レンズ群の焦点距離をf1、 前記第2レンズ群の焦点距離をf2とそれぞれしたと
    き、 (6) 0.4<γ2・(f2/f1)<0.9 の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至4の何
    れか1項に記載の可変焦点距離レンズ系。
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