JP2004061677A - Rear focus lens and optical equipment using same - Google Patents

Rear focus lens and optical equipment using same Download PDF

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JP2004061677A
JP2004061677A JP2002217412A JP2002217412A JP2004061677A JP 2004061677 A JP2004061677 A JP 2004061677A JP 2002217412 A JP2002217412 A JP 2002217412A JP 2002217412 A JP2002217412 A JP 2002217412A JP 2004061677 A JP2004061677 A JP 2004061677A
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Akinaga Horiuchi
堀内 昭永
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • 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 +-++
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a ghost and a flare generated by a device of a transmitted light quantity adjusting mechanism and an imaging element and to provide a rear focus lens which is suitable therefor. <P>SOLUTION: An aperture stop is arranged on the object side of a 3rd group and a transmitted light quantity adjusting mechanism is arranged on the image-plane side of the 3rd group; and the mechanism is arranged obliquely to an optical axis. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影光学系の光路内に進退するフィルター等の光学部材を有する撮影光学装置の透過光量調整装置とズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
スチルカメラ、ビデオカメラで撮影をする際、被写体が明るいときに絞り径が小さくなりすぎると、回折による画質の劣化と焦点深度の増大によるゴミの写り込みが問題となる。そこで、絞り径が小さくなりすぎるのを防止するため、撮影レンズの絞り羽根にNDフィルタを取付け、複数の絞り羽根を駆動して絞り開口を形成すると共に、NDフィルタを絞り開口に進入させるようにしたものがある。また、光路の途中にNDフィルタの切断面があるために生じる画像の劣化を防止するために、NDフィルタを独立して進退させ、自動あるいは手動でNDフィルタの進退を切換えられるようにしているカメラもある。
【0003】
また、特開2000−305018では、絞り装置と一体のNDフィルターを第3群の後方に配置し傾斜させるものが開示されている。
【0004】
従来より写真用カメラやビデオカメラなどに使われるズームレンズにおいて、物体側の第1群より後方のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、いわゆるリアフォーカス方式を採用した例が種々と提案されている。これは、リアフォーカス方式がフォーカスに際して比較的小型軽量のレンズ群を移動させることになるので、駆動力が小さくて済み、且つ迅速な焦点合わせができるのでオートフォーカスシステムとの相性が良い等の特長があるためである。
【0005】
このようなリアフォーカス式のズームレンズとして、例えば、特開昭63−44614号公報では、物体側より順に、正の屈折力の第1群と、変倍用の負の屈折力の第2群と、変倍に伴う像面変動を補正するための負の屈折力の第3群と、そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群より成るいわゆる4群ズームレンズにおいて、第3群を移動させてフォーカスを行っている。
【0006】
しかしながら、このような構成では第3群の移動空間を確保しなければならず、レンズ全長が増大する傾向がある。特開昭63−278013号公報も、正の第1群、負の第2群、負の第3群、正の第4群で構成されたズームレンズを開示し、第2群で変倍、第4群で像面補正とフォーカシングを行っている。しかしながら、負の第3群を用いたこれらのズーム方式では、第2群からの発散光を第3群で更に発散することになるため、第4群のレンズ径が大きくなって全系が大型化する要因になると共に、フォーカスによる収差変動が大きくなる傾向がある。
【0007】
これを改良したズームタイプとして、特開昭62−24213号公報や特開昭63−247316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、正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有したズームレンズを開示し、第2群を移動させて変倍を行い、変倍に伴う像面変動を第4群を移動させて補正すると共にフォーカスを行っている。
【0008】
特開昭63−29718号公報は、物体側より順に正の屈折力の第1群と、負レンズ、負レンズ、正レンズの3枚のレンズにて構成され全体として負の屈折力で変倍時に可動であって主として変倍をつかさどる第2群と、正の屈折力を有し非球面を含む第3群と、少し大きな空気間隔を開けて正の屈折力を有し変倍に伴う像面変動を補正し、合焦のために移動する第4群より構成したズームレンズを開示している。
【0009】
特開平5−72472号公報は、物体側より順に正の屈折力を持ち固定の第1群、負の屈折力を持ち変倍のための第2群、固定で集光作用を有し正の屈折力の第3群、像面位置を維持するために光軸上を移動する正の屈折力の第4群を有する非球面ズームレンズを開示している。この公報に開示されたズームレンズは、第2群をメニスカス負レンズと両凹レンズと正レンズで構成し、第3群を1面以上の非球面である単レンズで構成し、第4群を1面以上の非球面を有するレンズで構成している。
【0010】
一方、米国特許明細書第4299454号では、物体側より順に正の屈折力の第1正レンズ群、第2負レンズ群、後方の正レンズ群より構成され、負レンズ群を含む少なくとも2つのレンズ群を移動させて変倍を行い、第2負レンズ群を物体側から第1、第2の負レンズと正のダブレットによって構成したズームレンズを開示しているが、第3レンズ群が移動しているために機構が複雑になってくる。米国再発行特許明細書第32923号には、物体側より順に第1正レンズ群、第2負レンズ群、絞り、そして第3正レンズ群、第4正レンズ群を配し、第1、第4レンズ群は変倍の際同じ方向に動き、絞りは変倍の際に固定のズームレンズが開示されている。
【0011】
特開平7−270684号公報と特開平7−318804号公報は、物体側より順に正の屈折力を持ち固定の第1群、負の屈折力を持ち変倍のための第2群、正の屈折力を持ち固定の第3群、像面位置を維持するためとフォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第4群を有し、第2群を4枚の単レンズで構成したズームレンズを開示している。
【0012】
特開平5−060974号公報は、物体側より順に正の屈折力を持ち固定の第1群、負の屈折力を持ち変倍のための第2群、正の屈折力を持ち固定の第3群、像面位置を維持するためとフォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第4群を有する全長の短い変倍レンズを開示している。
【0013】
特開平11−305124号公報は、物体側より順に正の屈折力を持ち固定の第1群、負の屈折力を持ち変倍のための第2群、正の屈折力を持ち固定の第3群、像面位置を維持するためとフォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第4群を有する全長の短い変倍レンズを開示している。
【0014】
しかしながら、上記すべての公報には、透過光量を減衰するためのフィルターと絞り装置を別体に配置して、前記フィルターを斜めに配置してゴーストやフレアーを低減したズームレンズは開示されていない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、第3群の物体側に開口絞りを、第3群の像面側に透過光量を減衰するためのフィルターを配置し、前記フィルターと撮像素子とで発生するゴーストやフレアーを低減することおよびそれに適したズームレンズを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、
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、正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、前記第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い、変倍に伴う像面変動を前記第4群の一部または全部を移動させて補正するズームレンズであって、前記第3群の物体側に開口絞りを設けて、前記第3群の像面側に透過光量を減衰するためのフィルター部材を設けて、前記フィルター部材は光軸に対して斜めに配置していることを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
前記フィルターにより反射される光量はかなり大きく、撮影画像にゴーストとして発生し、著しく品位を落としている。前記フィルターを光軸に対して斜めにすることにより、フィルターで反射した光線を撮影画面外に飛ばすことが可能となり、ゴースト光の発生を防ぐことができる。特に、本発明のように第3群の物体側に開口絞りを設けることにより小型化には有利になる。
【0018】
また、前記フィルター部材は、フィルターの場所によって透過率が異なるような構成にすると良い。単一濃度のフィルターは従来からあるが、単一濃度のフィルターで本カメラシステムを構成すると、例えば、フィルターが無い部分を通過する光量と有る部分を通過する光量の差が大きく発生し、撮影した画面で光量ムラが発生してくる。
【0019】
また、前記フィルター部材は多層膜によって形成されていることである。フィルターで濃度変化を作る場合、多層膜で作ることにより、濃度変化をある程度自由に制御できたり、濃度をつけるために必要なフィルターの厚さを薄くすることが可能となる。これにより、撮影光学系に挿入される前記フィルターが及ぼす影響が少なくなり、光学性能の劣化が少なくなる。
【0020】
更に、前記多層膜は反射を低減させる層を有する構成とすることである。従来、撮影光学系内にフィルターのような平面板が存在すると、ゴーストやフレアーの原因となっていた。そこで前記フィルターを多層膜構成にすることにより反射防止膜を構成して、ゴーストやフレアーを低減することが可能になる。
【0021】
また、前記フィルター部材は外部からの操作により光路内外に挿入及び退避可能な構成とすることである。これにより撮影者が意図的にゴーストやフレアーの除去に関与することが可能となり使い勝手がよくなる。
【0022】
また、前記フィルター部材は、撮影画面に対し、上下方向に傾いていることを特徴としている。通常カメラ撮影、特にビデオカメラのような動画撮影の場合、記録画像を再生して鑑賞するときはTVモニターのようなもので鑑賞する。このときカメラで撮影した上側がモニターの上側と一致する。このとき、前記フィルターで発生するゴーストに最も影響する光源は、太陽光やライトなどが多いが、それらはいずれも確率的に画面の上側に存在する場合が多い。そこで、前記フィルターを上下に傾けることにより撮影画面外に有効に飛ばすことが可能となる。左右に傾けて飛ばすことも可能だが、傾ける角度が大きくなり好ましくない。
【0023】
また、前記フィルター部材の傾斜角をθ、前記第4群の焦点距離をf、焦点距離fのときの横倍率と画角をそれぞれβ4M、ωとしたとき、
tan−1[0.4・f・tanω・(1+|β4M|)/f]<θ<15
・・・(1)
ただし、
【0024】
【数2】

Figure 2004061677
【0025】
なる条件式を満足することを特徴としている。
【0026】
条件式(1)は、前記フィルターの傾斜角度を規定する条件式である。第4群の焦点距離と横倍率が関係している。下限値を超えて角度が小さいとゴーストを撮影画面外に飛ばすことが困難となる。逆に上限値を超えて大きくなると、前記フィルターを配置するために、前記フィルターの前後に配置されるもの、たとえばレンズと接触しないように空間を確保しなければならなくなり、小型化に不利となってくるので好ましくない。
【0027】
また、前記ズームレンズを小型化するには、前記第2群の焦点距離をf2としたとき、
0.1 <|f/f|< 0.5 ・・・(2)
なる条件式を満足することを特徴とすることである。
【0028】
条件式(2)は第2群の焦点距離(換言すればパワー)を適正にするための条件式である。条件式の上限値を超えて焦点距離が長くなると、収差補正上は好ましいが、所望のズーム比を得るためには第2群の移動量を大きくしなくてはならず、レンズ系全体の大型化を招き好ましくない。逆に下限値を超えるとペッツバール和が負に大きくなり、像面が倒れてくるので良好な光学性能を保つのが困難になる。
【0029】
また、前記絞りとフィルター部材の光軸上の交点との距離をLとしたとき、
0.1 < L/fM ・・・(3)
なる条件式を満足することを特徴とすることである。
【0030】
条件式(3)はフィルター部材を適切に配置するための条件式である。条件式の下限値を超えると絞り位置と近くなり好ましくない。
【0031】
また、前記第4群を移動させてフォーカスを行うことを特徴とすることである。従来の技術でも説明しているが、リアフォーカス式にすることにより、レンズの小型化、フォーカスの迅速化、消費電流の省エネ化を達成することが可能となる。
【0032】
また、前記第3群の全体または一部のレンズを光軸方向に略垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することを特徴とすることである。前記ズームレンズの場合、ズーミング作用において第3群は固定であり、防振機能を考慮した場合、制御を行なうのが容易である。
【0033】
また、前記特長を有するズームレンズを搭載した光学機器は、ゴーストやフレアーの発生が少なく、小型化を達成することが可能となる。
【0034】
次に、本発明の実施形態を図面を用いて具体的に説明する。
【0035】
図1〜図3は各々後述する数値実施例1〜3のレンズ断面図、図4〜図6は各々後述する数値実施例1〜3のゴースト光路図である。
【0036】
図1〜図3のレンズ断面図において、L1〜L4はそれぞれ第1〜4群、SPは絞り、PはCCDのフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック、Iは像面、Fはフィルターである。本実施形態においては、広角端から望遠端への変倍に際して、図中の矢印のように第2群L2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4を移動させて補正している。第1群L1、第3群L3、絞りSPは変倍に際し固定である。なお、第4群L4の変倍に伴う移動軌跡は物体距離によって異なり、図中実線で表された移動軌跡は無限遠物体の場合、破線で表された移動軌跡は至近物体の場合をそれぞれ表している。また、本実施形態のズームレンズは、第4群L4を光軸上移動させてフォーカスを行うリアフォーカス方式を採用している。
【0037】
また、第3群L3を構成するレンズ面のうち、少なくとも1つの正レンズの片面または両面を非球面とすることである。これは、該第2群から発散で入ってくる光束を受け止める第3群中の正レンズに非球面のレンズを1つ以上配することにより光学性能の向上を図ることができる。
【0038】
また、ズームレンズの広角端及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞれfw,ft、前記第i群の焦点距離をfiとしたとき、
1.72 < f/fM < 1.77 …(4)
0.9 < f/fM < 1.3 …(5)
なる条件式の少なくとも1つを満足することが望ましい。
【0039】
条件式(4)は、第1群の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式の上限値を超えて焦点距離が長くなると、レンズ系全体の焦点距離が長くなり、レンズ全長の長大化を招き好ましくない。逆に下限値を超えると第1群の負担が大きくなり、良好な光学性能、特にテレ端の球面収差や色収差を悪化させて好ましくない。
【0040】
条件式(5)は、第3群の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式の上限値を超えて焦点距離が長くなると、第3群の負担が軽くなり収差補正上は好ましいが、第4群の負担が大きくなり第4群のレンズ枚数を増やしたり非球面レンズを配したりしなければならず、小型化が困難になってくる。逆に下限値を超えると第3群の負担が大きくなり、良好な光学性能、特に球面収差を悪化させて好ましくない。
【0041】
条件式(4)〜(5)については、それぞれの条件式を満足することでそれぞれの作用効果を得ることができるが、全ての条件式を満足することが収差補正上望ましいのはここで言うまでもない。
【0042】
(数値実施例)
次に、本発明の実施形態1〜3に各々対応する数値実施例1〜3を示す。各数値実施例においてiは物体側からの光学面の順序を示し、Riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径、Diは第i面と第i+1面との間の間隔、Niとνiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の屈折率、アッベ数を示す。fは焦点距離、FnoはFナンバー、ωは半画角である。実施例の計算において、tanωMは、CCD撮像素子の短辺方向の画角を使用している。またkを離心率、B、C、D、E、Fを非球面係数、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてxとするとき、非球面形状は、
x=(h/R)/[1+[1−(1+k)(h/R)1/2]+Ah+Bh
+Ch+Dh+Eh10+Fh12
で表示される。但しRは曲率半径である。また、例えば「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表1に示す。
【0043】
【外1】
Figure 2004061677
【0044】
【外2】
Figure 2004061677
【0045】
【外3】
Figure 2004061677
【0046】
【表1】
Figure 2004061677
【0047】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施形態を図7を用いて説明する。
【0048】
図7において、10はビデオカメラ本体、11は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、12は撮影光学系11によって被写体像を受光するCCD等の撮像素子、13は撮像素子12が受光した被写体像を記録する記録手段、14は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子12上に形成された被写体像が表示される。
【0049】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、ゴーストやフレアーの少ない、高変倍比で大口径で、高い光学性能を有する光学機器が実現できる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、
第3群の物体側に開口絞りを、第3群の像面側に透過光量を減衰するためのフィルターを配置し、前記フィルターと撮像素子とで発生するゴーストやフレアーを低減することおよびそれに適したズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】数値実施例1のズームレンズのレンズ断面図である。
【図2】数値実施例2のズームレンズのレンズ断面図である。
【図3】数値実施例3のズームレンズのレンズ断面図である。
【図4】数値実施例1のズームレンズのゴースト光路図である。絞りは開放から1段絞っている。
【図5】数値実施例2のズームレンズのゴースト光路図である。絞りは開放から1段絞っている。
【図6】数値実施例3のズームレンズのゴースト光路図である。絞りは開放から1段絞っている。
【図7】本発明のズームレンズをビデオカメラに適用した場合の実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
L1 第1群
L2 第2群
L3 第3群
L4 第4群
SP 絞り
F フィルター
P ガラスブロック
I 像面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission light amount adjusting device and a zoom lens of a photographing optical device having an optical member such as a filter that advances and retreats in an optical path of a photographing optical system.
[0002]
[Prior art]
When taking a picture with a still camera or a video camera, if the aperture diameter is too small when the subject is bright, there is a problem in that image quality is deteriorated due to diffraction and dust is reflected due to an increase in the depth of focus. Therefore, in order to prevent the aperture diameter from becoming too small, an ND filter is attached to the aperture blade of the taking lens, a plurality of aperture blades are driven to form an aperture, and the ND filter is made to enter the aperture aperture. There is something. Also, in order to prevent image deterioration caused by a cut surface of the ND filter in the middle of the optical path, the ND filter is independently advanced and retracted so that the ND filter can be automatically or manually switched between advanced and retracted. There is also.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-305018 discloses an arrangement in which an ND filter integrated with a diaphragm device is disposed behind the third group and tilted.
[0004]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of zoom lenses used in photographic cameras and video cameras have been proposed, which employ a so-called rear focus method in which a lens group behind an object-side first lens group is moved to perform focusing. . This is because the rear focus method moves a relatively small and light lens group during focusing, so that a small driving force is required, and quick focusing is possible, which is compatible with the autofocus system. Because there is.
[0005]
As such a rear focus type zoom lens, for example, in JP-A-63-44614, a first lens unit having a positive refractive power and a second lens unit having a negative refractive power for zooming are arranged in order from the object side. And a third lens unit having a negative refractive power for correcting an image plane variation caused by zooming, and a fourth lens unit including a fourth lens unit having a positive refractive power. Is moved to focus.
[0006]
However, in such a configuration, the moving space of the third lens group must be secured, and the overall length of the lens tends to increase. JP-A-63-278013 also discloses a zoom lens composed of a first positive lens unit, a second negative lens unit, a third negative lens unit, and a fourth positive lens unit. The fourth group performs image plane correction and focusing. However, in these zoom systems using the negative third lens group, the divergent light from the second lens group is further diverged by the third lens group. In addition, the variation in aberration due to focusing tends to increase.
[0007]
JP-A-62-24213 and JP-A-63-247316, which are improved zoom types, have a first group of positive refractive power, a second group of negative refractive power, A zoom lens having four lens groups, a third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a positive refractive power, performs zooming by moving the second lens group, and suppresses image plane fluctuation accompanying zooming. The fourth group is moved and corrected, and focusing is performed.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-29718 discloses a zoom lens having a first lens unit having a positive refractive power and a negative lens, a negative lens, and a positive lens. A second group which is sometimes movable and mainly controls the magnification, a third group which has a positive refractive power and includes an aspheric surface, and an image which has a positive refractive power with a slightly large air gap and has a positive refractive power A zoom lens composed of a fourth group that corrects surface fluctuation and moves for focusing is disclosed.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-72472 discloses a fixed first lens unit having positive refractive power and a second lens unit having negative refractive power in order from the object side. An aspheric zoom lens having a third group of refractive power and a fourth group of positive refractive power that moves on the optical axis to maintain the image plane position is disclosed. In the zoom lens disclosed in this publication, the second group includes a meniscus negative lens, a biconcave lens, and a positive lens, the third group includes a single lens having one or more aspheric surfaces, and the fourth group includes one lens. It is composed of a lens having an aspherical surface or more.
[0010]
On the other hand, in U.S. Pat. No. 4,299,454, at least two lenses including a first positive lens unit, a second negative lens unit, and a rear positive lens unit having a positive refractive power in order from the object side, and including a negative lens unit. A zoom lens in which the group is moved to perform zooming and the second negative lens group is constituted by the first and second negative lenses and the positive doublet from the object side is disclosed, but the third lens group moves. This complicates the mechanism. U.S. Pat. No. Re. 32,923 discloses a first positive lens unit, a second negative lens unit, a stop, a third positive lens unit, and a fourth positive lens unit arranged in this order from the object side. A four-lens group moves in the same direction at the time of zooming, and a stop has a fixed zoom lens at the time of zooming.
[0011]
JP-A-7-270684 and JP-A-7-318804 disclose a first lens unit having a positive refractive power and a fixed first lens unit, a second lens unit having a negative refractive power and a variable power, and a positive lens unit. A third lens unit having a refractive power and a fourth lens unit having a positive refractive power that moves on the optical axis to maintain the image plane position and perform focusing, and the second lens unit includes four single lenses. Are disclosed.
[0012]
JP-A-5-060974 discloses a first lens unit having a positive refractive power and a fixed first lens unit, a second lens unit having a negative refractive power and a variable power, and a third lens unit having a positive refractive power and fixed from the object side. Disclosed is a short length variable power lens having a fourth lens unit having a positive refractive power that moves on the optical axis in order to maintain a group and an image plane position and perform focusing.
[0013]
JP-A-11-305124 discloses a first lens unit having a positive refractive power and a fixed first lens unit, a second lens unit having a negative refractive power and a third lens unit having a positive refractive power and fixed from the object side. Disclosed is a short length variable power lens having a fourth lens unit having a positive refractive power that moves on the optical axis in order to maintain a group and an image plane position and perform focusing.
[0014]
However, all of the above publications do not disclose a zoom lens in which a filter for attenuating the amount of transmitted light and a diaphragm device are separately provided, and the filter is disposed obliquely to reduce ghost and flare.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, an aperture stop is arranged on the object side of the third group, and a filter for attenuating the amount of transmitted light is arranged on the image plane side of the third group, and ghost and flare generated by the filter and the image sensor are reduced. And to provide a zoom lens suitable for it.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides
In order from the object side, there are four lens groups of a first group having a positive refractive power, a second group having a negative refractive power, a third group having a positive refractive power, and a fourth group having a positive refractive power. A zoom lens that moves the second lens unit to the image plane side to change the magnification from the wide-angle end to the telephoto end, and corrects the image plane fluctuation caused by the zooming by moving part or all of the fourth unit. An aperture stop is provided on the object side of the third group, and a filter member for attenuating the amount of transmitted light is provided on the image plane side of the third group. The filter member is arranged obliquely with respect to the optical axis. It is characterized by doing.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The amount of light reflected by the filter is considerably large, and appears as a ghost in a photographed image, and significantly degrades the quality. By making the filter oblique with respect to the optical axis, it is possible to fly the light reflected by the filter out of the photographing screen, thereby preventing ghost light from being generated. In particular, providing an aperture stop on the object side of the third group as in the present invention is advantageous for miniaturization.
[0018]
Further, it is preferable that the filter member has a configuration in which the transmittance varies depending on the location of the filter. Although a single-density filter has been used in the past, when the camera system is configured with a single-density filter, for example, a large difference between the amount of light passing through a part without a filter and the amount of light passing through a certain part occurs, and an image is taken. Light quantity unevenness occurs on the screen.
[0019]
Further, the filter member is formed of a multilayer film. When a density change is made by a filter, the density change can be freely controlled to some extent, and the thickness of the filter necessary for giving a density can be reduced by forming the filter with a multilayer film. Thereby, the influence of the filter inserted into the photographing optical system is reduced, and the deterioration of the optical performance is reduced.
[0020]
Further, the multilayer film has a structure having a layer for reducing reflection. Conventionally, the presence of a flat plate such as a filter in a photographing optical system has caused ghost and flare. Therefore, it is possible to reduce a ghost and a flare by forming an antireflection film by forming the filter into a multilayer film structure.
[0021]
Further, the filter member is configured to be insertable and retractable into and out of the optical path by an external operation. This allows the photographer to intentionally participate in the removal of ghosts and flares, thereby improving usability.
[0022]
Further, the filter member is characterized in that the filter member is vertically inclined with respect to the photographing screen. Usually, in the case of shooting with a camera, in particular, shooting of a moving image such as a video camera, when a recorded image is reproduced and viewed, it is viewed with a TV monitor. At this time, the upper side photographed by the camera coincides with the upper side of the monitor. At this time, the light source that most influences the ghost generated by the filter is sunlight, light, or the like, and these light sources are often stochastically located above the screen. Therefore, by tilting the filter up and down, it is possible to effectively fly out of the shooting screen. Although it is possible to fly while tilting left and right, it is not preferable because the tilt angle becomes large.
[0023]
Further, when the inclination angle of the filter member is θ, the focal length of the fourth group is f 4 , and the lateral magnification and the angle of view at the focal length f M are β 4M and ω M , respectively,
tan −1 [0.4 · f M · tan ω M · (1+ | β 4M |) / f 4 ] <θ <15
... (1)
However,
[0024]
(Equation 2)
Figure 2004061677
[0025]
It is characterized by satisfying the following conditional expression.
[0026]
Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the tilt angle of the filter. The focal length and the lateral magnification of the fourth group are related. When the angle is smaller than the lower limit, it is difficult to fly the ghost out of the shooting screen. Conversely, if the size exceeds the upper limit, the filter must be provided before and after the filter, for example, a space must be ensured so as not to come into contact with the lens in order to dispose the filter, which is disadvantageous for miniaturization. Is not preferred.
[0027]
In order to reduce the size of the zoom lens, when the focal length of the second group is f2,
0.1 <| f 2 / f M | <0.5 ··· (2)
Characterized by satisfying the following conditional expression:
[0028]
Conditional expression (2) is a conditional expression for making the focal length of the second lens unit (in other words, power) appropriate. If the focal length becomes longer than the upper limit of the conditional expression, it is preferable in terms of aberration correction, but in order to obtain a desired zoom ratio, the amount of movement of the second lens unit must be increased, and the overall size of the lens system becomes large. This is not preferred. Conversely, if the value exceeds the lower limit, the Petzval sum becomes negatively large and the image plane falls, so that it becomes difficult to maintain good optical performance.
[0029]
Further, when the distance between the stop and the intersection on the optical axis of the filter member is L,
0.1 <L / fM (3)
Characterized by satisfying the following conditional expression:
[0030]
Conditional expression (3) is a conditional expression for appropriately disposing the filter member. Exceeding the lower limit of the conditional expression is undesirable because it approaches the stop position.
[0031]
Further, the focus is performed by moving the fourth group. As described in the related art, the use of the rear focus type makes it possible to achieve downsizing of the lens, quick focus, and energy saving of current consumption.
[0032]
Further, it is characterized in that the whole or a part of the lens of the third group is moved substantially perpendicularly to the optical axis direction to correct the image plane movement of the subject image. In the case of the zoom lens, the third group is fixed in the zooming operation, and control is easy to perform in consideration of the image stabilizing function.
[0033]
In addition, an optical device equipped with a zoom lens having the above-described features is less likely to generate ghost and flare, and can achieve downsizing.
[0034]
Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0035]
1 to 3 are lens sectional views of Numerical Examples 1 to 3 described later, respectively, and FIGS. 4 to 6 are ghost optical path diagrams of Numerical Examples 1 to 3 described later.
[0036]
1 to 3, L1 to L4 denote first to fourth groups, SP denotes an aperture, P denotes a glass block such as a CCD face plate or a low-pass filter, I denotes an image plane, and F denotes a filter. . In the present embodiment, at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens unit L2 is moved to the image plane side as indicated by the arrow in the figure, and the image plane fluctuation due to zooming is changed by the fourth lens unit 4. It is moved and corrected. The first lens unit L1, the third lens unit L3, and the stop SP are fixed during zooming. The moving trajectory accompanying zooming of the fourth unit L4 varies depending on the object distance, and the moving trajectory indicated by a solid line in the drawing represents an infinitely distant object, and the moving trajectory indicated by a broken line represents a close-up object. ing. In addition, the zoom lens of the present embodiment employs a rear focus method in which the fourth unit L4 is moved on the optical axis to perform focusing.
[0037]
Further, one or both surfaces of at least one positive lens among the lens surfaces constituting the third lens unit L3 are aspherical. This is because the optical performance can be improved by arranging one or more aspherical lenses on the positive lens in the third group that receives the divergent light beam from the second group.
[0038]
When the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end of the zoom lens are fw and ft, respectively, and the focal length of the i-th unit is fi,
1.72 <f 1 / f M < 1.77 ... (4)
0.9 <f 3 / f M < 1.3 ... (5)
It is desirable to satisfy at least one of the following conditional expressions.
[0039]
Conditional expression (4) is a conditional expression for making the focal length of the first lens unit appropriate. If the focal length becomes longer than the upper limit of the conditional expression, the focal length of the entire lens system becomes longer, which undesirably leads to a longer overall lens length. Conversely, when the value exceeds the lower limit, the burden on the first lens unit increases, and good optical performance, particularly, spherical aberration and chromatic aberration at the telephoto end is undesirably deteriorated.
[0040]
Conditional expression (5) is a conditional expression for making the focal length of the third lens unit appropriate. When the focal length is longer than the upper limit of the conditional expression, the load on the third group is reduced, which is preferable for aberration correction. However, the load on the fourth group is increased, and the number of lenses in the fourth group is increased. And it becomes difficult to reduce the size. Conversely, when the value exceeds the lower limit, the burden on the third lens unit increases, and good optical performance, particularly, spherical aberration is undesirably deteriorated.
[0041]
Regarding the conditional expressions (4) and (5), the respective functions and effects can be obtained by satisfying the respective conditional expressions. However, it is needless to say that satisfying all the conditional expressions is desirable for aberration correction. No.
[0042]
(Numerical example)
Next, Numerical Examples 1 to 3 respectively corresponding to Embodiments 1 to 3 of the present invention will be described. In each numerical example, i indicates the order of the optical surface from the object side, Ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface), Di is the distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, Ni and νi represent the refractive index and Abbe number of the i-th optical member with respect to the d-line, respectively. f is the focal length, Fno is the F number, and ω is the half angle of view. In the calculation of the embodiment, tan ωM uses the angle of view in the short side direction of the CCD image sensor. When k is the eccentricity, B, C, D, E, and F are aspherical coefficients, and the displacement in the optical axis direction at the position of height h from the optical axis is x with respect to the surface vertex, the aspherical surface The shape is
x = (h 2 / R) / [1+ [1- (1 + k) (h / R) 2] 1/2] + Ah 2 + Bh 4
+ Ch 6 + Dh 8 + Eh 10 + Fh 12
Displayed with. Here, R is a radius of curvature. Further, for example, "e-Z" means "10 -Z". Table 1 shows the correspondence between the numerical expressions and the conditional expressions described above.
[0043]
[Outside 1]
Figure 2004061677
[0044]
[Outside 2]
Figure 2004061677
[0045]
[Outside 3]
Figure 2004061677
[0046]
[Table 1]
Figure 2004061677
[0047]
Next, an embodiment of a video camera using the zoom lens of the present invention as a photographic optical system will be described with reference to FIG.
[0048]
7, reference numeral 10 denotes a video camera main body, 11 denotes a photographing optical system constituted by the zoom lens of the present invention, 12 denotes an image pickup device such as a CCD for receiving a subject image by the photographing optical system 11, and 13 denotes an image pickup device 12 receiving light. A recording unit 14 for recording the subject image is a finder for observing the subject image displayed on a display element (not shown). The display element includes a liquid crystal panel or the like, and displays a subject image formed on the imaging element 12.
[0049]
Thus, by applying the zoom lens of the present invention to an optical device such as a video camera, an optical device with little ghost and flare, a high zoom ratio, a large aperture, and high optical performance can be realized.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention,
An aperture stop is arranged on the object side of the third lens group, and a filter for attenuating the amount of transmitted light is arranged on the image plane side of the third lens group, to reduce ghosts and flares generated by the filter and the image sensor, and suitable for it. Zoom lens can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view of a zoom lens according to Numerical Example 1.
FIG. 2 is a sectional view of a zoom lens according to a second numerical example;
FIG. 3 is a sectional view of a zoom lens according to a third numerical example;
FIG. 4 is a ghost optical path diagram of the zoom lens according to Numerical Example 1. The aperture is one stop down from the full aperture.
FIG. 5 is a ghost optical path diagram of the zoom lens according to Numerical Example 2. The aperture is one stop down from the full aperture.
FIG. 6 is a ghost optical path diagram of the zoom lens according to Numerical Example 3. The aperture is one stop down from the full aperture.
FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment in which the zoom lens of the present invention is applied to a video camera.
[Explanation of symbols]
L1 First group L2 Second group L3 Third group L4 Fourth group SP Aperture F Filter P Glass block I Image plane

Claims (12)

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、正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、前記第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い、変倍に伴う像面変動を前記第4群の一部または全部を移動させて補正するズームレンズであって、前記第3群の物体側に開口絞りを設けて、前記第3群の像面側に透過光量を減衰するためのフィルター部材を設けて、前記フィルター部材は光軸に対して斜めに配置していることを特徴とするズームレンズ。In order from the object side, there are four lens groups, a first group having a positive refractive power, a second group having a negative refractive power, a third group having a positive refractive power, and a fourth group having a positive refractive power. A zoom lens that moves the second lens unit to the image plane side to perform zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and corrects image plane fluctuations caused by zooming by moving part or all of the fourth lens unit. An aperture stop is provided on the object side of the third group, and a filter member for attenuating the amount of transmitted light is provided on the image plane side of the third group. The filter member is disposed obliquely with respect to the optical axis. Zoom lens characterized by doing. 前記フィルター部材は、場所によって透過率が異なることを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein the filter member has a different transmittance depending on a location. 前記フィルター部材は多層膜によって形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein the filter member is formed of a multilayer film. 前記多層膜は反射を低減させる層を有していることを特徴とする請求項3に記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 3, wherein the multilayer film has a layer that reduces reflection. 前記フィルター部材は外部からの操作により光路内外に挿入及び退避可能な構成とすることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のズームレンズ。The zoom lens according to any one of claims 1 to 4, wherein the filter member is configured to be inserted and retracted into and out of an optical path by an operation from outside. 前記フィルター部材は、撮影画面に対し、上下方向に傾いていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein the filter member is vertically inclined with respect to a shooting screen. 前記フィルター部材の傾斜角をθ、前記第4群の焦点距離をf4、焦点距離fMのときの横倍率と画角をそれぞれβ4M、ωMとしたとき、
tan−1[0.4・fM・tanωM・(1+|β4M|)/f4]<θ
ただし、
Figure 2004061677
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
When the inclination angle of the filter member is θ, the focal length of the fourth group is f4, and the lateral magnification and the angle of view at the focal length fM are β4M and ωM, respectively,
tan-1 [0.4 · fM · tan ωM · (1+ | β4M |) / f4] <θ
However,
Figure 2004061677
The zoom lens according to any one of claims 1 to 6, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第2群の焦点距離をf2としたとき、
0.1 <|f2/fM|< 0.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
When the focal length of the second group is f2,
0.1 <| f2 / fM | <0.5
The zoom lens according to any one of claims 1 to 7, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記絞りとフィルター部材の光軸上の交点との距離をLとしたとき、
0.1 < L/fM
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
When the distance between the stop and the intersection on the optical axis of the filter member is L,
0.1 <L / fM
The zoom lens according to any one of claims 1 to 8, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第4群を移動させてフォーカスを行うことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のズームレンズ。The zoom lens according to claim 1, wherein focusing is performed by moving the fourth group. 前記第3群の全体または一部のレンズを光軸方向に略垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のズームレンズ。11. The apparatus according to claim 1, wherein the whole or a part of the lens of the third group is moved substantially perpendicularly to an optical axis direction to correct a movement of an image plane of a subject image. 12. Zoom lens. 請求項1から11のいずれか1項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。An optical apparatus comprising the zoom lens according to claim 1.
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