JP2003508817A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
Description
持つ第一レンズ群、負の屈折力を持つ第二レンズ群および正の屈折力を持つ第三
レンズ群から成る、対象物面Oから像面O’までの有限伝達長Lを有するズーム
レンズに関するものである。
片側無限距離のタイプおよび両側無限距離のタイプに区別される。これらのシス
テム間では、動力学の法則性および尺度や尺度変量の表現法としての指標パラメ
ータに関して相違がある。有限伝達長については、一般には倍率又は結像尺度と
称される、像面の高さと対象物面の高さとの比率が基準値として利用される。
される。対象物側有限距離および像側無限距離を持つシステムでは焦点距離の逆
数が利用される。両側無限距離を持つ、いわゆる無焦点システムは像側および対
象物側フィールド角のタンジェント比で表示される。
や特許公報から公知である。 ズーム系とも称されるこのような対物レンズは二つの課題を担っている。一つ
は測定尺度を変動させることであり、他の一つは焦点ブレを補整して、対象物を
常にシャープに画像位置に結像させることである。
テムでは常に、軸移動可能な少なくとも二つのレンズ又はレンズ群が必要である
。その場合、一レンズ群の軸移動と共に倍率が変動するが、それと同時に第二の
レンズ群は、画像位置が変わらずに画像鮮鋭度も維持されるように移動しなけれ
ばならない。したがって、これらの移動は互いに連動していなければならないこ
とになる。
できる。それには、個々の構成部を光学媒質で製作すれば十分にことが足りる。
広いスペクトル域を考慮する必要がある場合は、個々の光学構成部を収色性に作
り上げるのが有利である。最も簡単なのは分散性の異なる二つのレンズから成る
レンズ群を構成することである。以下では「レンズ群」の概念をレンズの同義語
としても使用する。一レンズの集束作用が大き過ぎる場合は、その光学的作用を
同じ動力学的支配下にある複数の構成部に分割することができる。この種分割も
同様に本発明に属している。
せるには、屈折力の分布および動力学に関してオプティカルデザイナーとしての
知識があれば十分である。画像フィールド、スペクトル域、解像力および幾何学
的周辺条件に関しては微調整が可能である。個々のレンズ群における光の集束部
と発散部の順序および光学媒質の選択は副次的なことである。
系」(技術社刊/ベルリン、1958年)の66ページ以降に書かれている。そ
こに描かれているシステムは、結像方向に順次並んだ正の屈折力を持つレンズ、
負の屈折力を持つレンズ、さらに別の正の屈折力を持つレンズから成っている。
二レンズは固定場所に配置されている。当システムでは−0.3〜−3.0という
倍率変化の可能性を完全に利用するためには、1.5mmの焦点ブレが発生する
。記述によると、レンズの共同移動は直線移動だけなので光学的補整が問題にな
る。
。正の屈折力を持つ前方レンズまたは後方レンズが固定していて、その他の構成
部が大きな動力学で相互に動かされるというタイプがある。DE 43 15 6
30 A1には、より小さな動力学で機械的補整を行なうシステムのことが記載
されている。
レンズ群および正の屈折力を持つ第三レンズ群が利用されている。第一レンズ群
と第三レンズ群は軸移動可能であるが、第三レンズ群は第一レンズ群に対し非直
線的動きをする。コンポーネント移動のための誘導行為および移動制御はこの場
合も曲線を通じて行なわれる。 以下に説明する発明は、上記最後のズーム系種属に分類される。
さらに大きな伝達長Lおよび広い倍率領域に対しても焦点ブレが小さく維持され
るように改良することを課題にしている。
持しながら共同移動できるように構成されている。その場合、第一レンズ群と対
象物面O間の測定距離L1+D1actualは、D1actual=0...
D1maxだけ変動するが、他方第二レンズ群と対象物面O間の距離D2act ual' は強制的な非直線的変動の支配下に置かれている。
ができ、簡単な駆動手段によって誘導することができる。それは、第一レンズと
第三レンズの動きに制約される中で、コサイン関数曲線を辿る第二レンズ群の強
制下での動きとして実現される。
3)の支配下にある第二レンズ群の動きに対してパラメータが与えられている。
このように、焦点位置の正確な機械的補整により非常に良好な近似値を得ること
ができる。
ズの原理が様々な実施態様において伝達長160mm〜500mmの範囲で実現
されている。 即ち、伝達長L=160mm、200mm、240mm、280mm、320
mm、380mm、450mmおよび500mmの場合について、光学構成素子
およびそれぞれの達成可能最高移動幅D1maxが表記されている。
2およびC3を代入することにより、移動幅D1actual=0...D1m ax および距離D2actual変動の組み合わせが得られる。正確な機械的補
整のための調整値は分析計算値からごくわずかずれている。
ップモータによって三レンズ群をそれぞれ別々に制御することが考えられる。そ
の場合では上記の条件が遵守されるように位置調整速度がプレセットされていな
ければならない。
つには第二レンズ群の運動を強制制御するカム伝動装置を使用する方法も有用で
ある。 その場合では、第一レンズ群と第三レンズ群を、カム伝動装置を媒介として第
二レンズ群と連結している、軸方向に移動可能な共通の保持具に固定配置させる
という方法を採ることができる。
制御曲線部と、第二レンズ群に固定結合しているガイドピンと噛み合っている第
二制御曲線部から成る制御曲線部が光学軸周囲を廻るその回転角に応じて距離D
1actualおよびD2actualに変動が起きるように、形成されている
。
は軸周囲を回転する曲線部保有ドラムの外周に形成することもできる。 保持具が、第一レンズ群および第三レンズ群を光学軸周囲の回転に対して安定
保持させ得るように、その外壁が曲管の内面にぴったり沿ってスライドできるケ
ースとして構成されれば、その機構構造は比較的簡単なものとなる。
ガイドピンが軸方向へ動き出し、ガイドピンのその運動が変位運動として第一お
よび第三レンズ群に、さらには第二レンズ群にも伝達される。第一レンズ群およ
び第三レンズ群の移動幅D1actualと第二レンズ群の移動幅D2actu al との差は、制御曲線部の形態又は回転周囲方向に対する相対的傾斜度を通じ
て予備設定される。
よっても誘起させることができる。それ以外に例えば、保持具にピニオンと噛み
合うラックが備わっていて、第二レンズ群が電鍵レバーを通じて偏心曲線部と結
合している上に、ピニオンと偏心曲線部とが共通の回転軸に設置されているとい
う条件を満たす位置調整駆動装置を構成するという方法も考えられる。
よび第三レンズ群の軸方向運動に変換される。この軸回転は同時に電鍵レバーを
通じて第二レンズ群の変位運動に変換される。その場合の変動幅は偏心曲線部の
形態によって定まる。
クランクと、その輪郭部分が接触している光学軸に、ほぼ平行な湾曲平面体を保
持具に装備することができる。保持具および曲線部が軸方向に移動することによ
って、ベルクランクが曲線形態に応じて偏向運動し、その運動が第二レンズ群に
伝達される。
のを表している : 図1には、レンズ群1、2、3相互間の距離L1、L2、L3およびそれぞれ
のレンズ群から対象物面Oおよび像面O'までの距離が示されている。さらには
、時間の関数によるレンズ群1、2の移動幅D1maxおよびその時のレンズ群
2の非直線的移動経過が描かれている。
3には次の条件が適用される :
ある。ここではレンズ群1、2、3がそれぞれ、例えば同一直径のシリンダー上
面/底面を持つ嵌め込み具4、5、6に装着されて、共通のケース7に収容され
ている。ケース7はその他の図示構成部と同様、光学軸8を通る切断面として示
されている。
れている。それに対し、レンズ群2はケース7内で光学軸8の方向にスライド移
動可能であり、それによってレンズ群1、3との距離を変更することができる。
三レンズ群1、2、3すべておよびまたケース7も光学軸8周囲の回転に対して
安定保持されている(図面には描かれていない)。
ように配置されているので、光学軸8の方向に直線的に移動させることができる
。その場合ケース7の変位運動が、ピン9、10によりレンズ群1、3に伝達さ
れる。曲管12は支持部に固定された軸受け13、14上、光学軸8の周囲を、
R方向にも、その反対方向にも回転することができる。
おり、そこへガイドピン17、18が噛み合わされている。ガイドピン17はレ
ンズ群2と、ガイドピン18はケース7を通じてレンズ群3と固定している。
せることによりレンズ群1、3と対象物面Oおよび像面O’との距離を変えるよ
うにする。誘導スリット16が回転方向に対してほとんど連続的に傾斜している
ことから、曲管12の回転運動が、ガイドピン18により直線的にレンズ群1、
3に伝達される。それにより、希望する距離変更D1actual=0...D
1maxが達成される。
る。但し、誘導スリット15は(誘導スリット16とは違い)回転方向に対して
連続的には傾斜しておらず、距離変更D2actualは回転角依存のもと上記
関数に従って求められる。
、回転角に対して非直線的に行なわれる。その場合レンズ群2は強制誘導により
、倍率変化に伴なう焦点位置ズレが補整されて画像鮮鋭度が保たれる位置にセッ
トされる。
ム19が備えられている。これは光学軸8と同方向に向いた回転軸20の周囲を
回転できるように配置されている。このドラム19には、その外周に誘導スリッ
ト21、22として形成された、ガイドピン23、24と噛み合う二つの制御曲
線部が設けられている。
誘導桿26、27上をスライドできるように設置されているキャリッジ25に収
容されている。上述した本発明の各種実施態様と同様、ここでもレンズ群1、3
の相互間距離は固定していて、それぞれが光学軸8周囲の回転に対して安定保持
されている。
ライドできるように設置されて、光学軸8の周囲の回転に対し安定保持されてい
るキャリッジ28に収容されている。 曲線部保有ドラム19がR方向に回転すれば、一方では誘導スリット21と噛
み合うガイドピン23が距離変更D1actual=0...D1maxを促し
、また一方では誘導スリット22と噛み合うガイドピン24が距離変更D2ac tual を司る。
るのが認められる。制御曲線部は、レンズ群1、3とレンズ群2がそれぞれ別々
の速度で同方向に、あるいは少なくとも部分的には逆方向にも動くように相互調
整しながら形成することができる。その場合の移動幅D1actualおよびD
2actualは、常に当該制御曲線部の回転方向に対する傾斜度を通じて予備
設定することができる。
Claims (18)
- 【請求項1】倍率Vの変更の際、第一レンズ群(1)と第三レンズ群(3)が
相互間の距離L2を一定に維持しながら共同移動できるように構成されているこ
と、その場合第一レンズ群(1)と対象物面O間の計測距離L1+D1actu
alが、D1actual=0...D1maxだけ変動することおよびその一
方で第二レンズ群(2)と対象物面O間の距離D2actual 変動が第一レ
ンズ群(1)と第三レンズ群(3)の位置を一定とした時の画像鮮鋭度の調整量
として用いられていることを特徴とする、結像方向に順次並んだ軸移動可能な三
レンズ群(1、2、3)、即ち正の屈折力を持つ第一レンズ群(1)、負の屈折
力を持つ第二レンズ群(2)および正の屈折力を持つ第三レンズ群(3)から成
る、対象物面Oから像面O’までの有限伝達長Lを有すズームレンズ。 - 【請求項2】第一レンズ群(1)と第三レンズ群(3)が相互間の距離L2を
一定に維持しながら共同移動できるように構成されていること、その場合第一レ
ンズ群(1)と対象物面O間の計測距離L1+D1actualがD1actu al =0...D1maxだけ変動することおよびその一方で第二レンズ群(2
)と対象物面O間の距離D2actualが、強制的な非直線的変動の支配下に
置かれていることを特徴とする、請求項1に記載のズームレンズ。 - 【請求項3】C1、C2およびC3が非直線性を特徴付ける誘導値として用いら
れている関係式 D2actual=D2middle+C1*cos(C2*D1actu al +C3) が、強制誘導される非直線的変動の基礎になっていることを特徴とする、請求項
2に記載のズームレンズ。 - 【請求項4】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が、 L1=47.35、 L2=42.39、 L3=60.26、 D1max
=19.47、 D2middle=74.933、 C1=6.32、 C2=
4.211、 C3=82 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=160mm であることを特徴と
する、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表1】 - 【請求項5】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が、 L1=57.92、 L2=49.00、 L3=63.09、 D1max
=20.12、 D2middle=85.970、 C1=1.33、 C2=
8.56、 C3=36.4 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=200mm であることを特徴と
する、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表2】 - 【請求項6】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が、 L1=70.24、 L2=57.54、 L3=102.22、 D1ma
x=23.97、 D2middle=102.27、 C1=0.95、 C2
=9.97、 C3=10 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=200mm であることを特徴と
する、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表3】 - 【請求項7】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が、 L1=82.79、 L2=66.36、 L3=120.85、 D1ma
x=28.03、 D2middle=119.434、 C1=0.96、 C
2=9.17、 C3=−5.3 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=280mm であることを特徴と
する、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表4】 - 【請求項8】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が、 L1=97.35、 L2=78.13、 L3=134.52、 D1ma
x=31.89、 D2middle=142.006、 C1=1.08、 C
2=7.82、 C3=1.9 である場合に、伝達長がL=L1+L2+L3=320mm であることを特徴
とする、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表5】 - 【請求項9】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が、 L1=103.00、 L2=96.97、 L3=170.03、 D1m
ax=36.00、 D2middle=150.472、 C1=1.49、
C2=6.48、 C3=11.4 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=380mm であることを特徴と
する、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 - 【請求項10】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が L1=102.98、 L2=119.71、 L3=217.31、 D1
max=39.27、 D2middle=149.889、 C1=2.64、
C2=4.79、 C3=32 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=450mm であることを特徴と
する、上記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表6】 - 【請求項11】レンズ群(1、2、3)に下表の条件が該当し、距離条件が L1=107.22、 L2=134.52、 L3=248.26、 D1
max=43.23、 D2middle=157.615、 C1=5.74、
C2=3.09、 C3=54.6 である場合に、伝達長L=L1+L2+L3=500mm であることを特徴と
する、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 【表7】 - 【請求項12】レンズ群(1、2、3)が別途制御可能な調整駆動装置、特に
ステップモータと連結していることを特徴とする、前記請求項の一つに記載のズ
ームレンズ。 - 【請求項13】第一レンズ群(1)と第三レンズ群(3)が、軸方向に移動可
能な共通の保持具に固定配置されていること、それらと第二レンズ群(2)とが − 保持具に固定結合しているガイドピン(18、23)と第一誘導曲線部(
16、21)および第二レンズ群(2)に固定結合しているガイドピン(17、
24)と第二誘導曲線部(15、22)がそれぞれ噛み合っている − カム伝
動装置を通じて連結していることおよび誘導曲線部(15、22)による光学軸
(8)周囲の回転と回転方向Rに対する誘導曲線部(15、22)の傾斜度に依
存して距離D1actual および D2actualが変動することを特徴
とする、請求項2〜11の一つに基づくズームレンズ - 【請求項14】誘導曲線部(15、22)が光学軸(8)周囲を回転する曲管
(12)の内壁に形成されていることを特徴とする、請求項13に記載のズーム
レンズ。 - 【請求項15】誘導曲線部(15、22)が回転可能な曲線部保有ドラム(1
9)の外周に形成されていることを特徴とする、請求項13に記載のズームレン
ズ。 - 【請求項16】伝達長L=L1+L2+L3が条件 【式1】 を満たしていることを特徴とする、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。
- 【請求項17】βが末端位置D1actual=D1maxにおける倍率、β
"が末端位置D1actual=0における倍率として、倍率比v=β/β"が条
件 【式2】 を満たしていることを特徴とする、前記請求項の一つに記載のズームレンズ。 - 【請求項18】対象物面と像面とが入れ替わっていることを特徴とする、前記請
求項の一つに記載のズームレンズ。
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