JP2014235203A - 球面収差調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソフトフォーカス機能を有するズームレンズにおいて、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれないこと。【解決手段】物体側から順に、変倍中固定の正の屈折率を有する第１群と、変倍用に移動の負の屈折力を有する第２群と、変倍に伴う像面変動の補正用に移動する負の屈折力を有する第３群と、変倍中固定の正の屈折力を有する第４群で構成され、第４群内には球面収差調整時に可動する球面収差調整群を有し、以下の式を満足する事を特徴とする球面収差調整装置。0.7 ＜ ｜βmv・βim｜ ＜ 10 ＜ fmv/fr ＜ 4但し、βmv：球面収差調整群の横倍率βim：球面収差調整群より像側の群の横倍率fr ：第４群の焦点距離fmv ：球面収差調整群の焦点距離【選択図】 図４

Description

本発明は被写体の中心の描写性を変化させるために可動の調整レンズ群を備えた球面収差調整装置に関するものである。TV(テレビジョン)放送用のテレビカメラや撮像用のビデオカメラ、デジタルカメラ、デジタルシネマ等に好適なレンズ及びそれを有する撮像装置に関する。

従来よりTV(テレビジョン)放送用のレンズ、デジタルカメラ、デジタルシネマ用のレンズとして所謂ソフトフォーカス機能を有するものが知られている。これは被写体像の中心性能を変化させ描写性を可変する機能である。

特許文献１には、全体として２群構成で、第２群を球面収差調整群とした単焦点レンズの構成が開示されている。第１群と第２群の間隔変化に対する球面収差敏感度を設け、球面収差調整群を光軸方向に移動させる構成としている。

特許文献２には、収差可変機能を備えたアタッチメントレンズに関する構成が開示されている。前記、アタッチメントレンズはズームレンズもしくは単焦点レンズの像側に装着される。アタッチメントレンズは全体として２群構成となっており、第１群と第２群の間隔変化に対する球面収差敏感度を設けている。複数のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群を球面収差調整群として光軸方向に移動させる構成としている。

特公昭６１−０１０８０７号公報 特開平０９−１８９８５８号公報

TV(テレビジョン)放送用やデジタルシネマ等の分野では主要被写体を際立たせるため、中心性能（球面収差）の描写性が美的観点における評価の対象となっている。一般的にTV(テレビジョン)放送用やデジタルシネマ用のレンズは中心性能の光学性能が高くコントラストが高いため被写体の輪郭が明瞭であり過ぎる場合がある。そのため中心性能を変化させ描写性を可変する方法が望まれていた。この方法としてレンズ内の間隔を変化させて球面収差を可変させる、いわゆるソフトフォーカス機能を有するズームレンズが知られている。

しかし、ソフトフォーカス機能を有するズームレンズにおいて、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれてしまうという課題があった。

これらの対策として、ずれたベストピント位置を他のレンズ群を光軸方向に移動することで補正していた。しかし、撮影者にとって他のレンズ群を別途移動させる必要が生じるため作業が煩雑になる問題がある。また、ずれたベストピント位置を自動で補正するには、別途メカ構造や電気系統を必要とするためコストの点で問題がある。

上記より、ソフトフォーカス機能を有するズームレンズにおいて、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない撮像装置が望まれている。

特許文献１における球面収差調整装置では、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれてしまい好ましくない。同様に、特許文献２における球面収差調整装置でも、ソフトフォーカスを行った際に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれてしまう。ベストピント位置のずれを戻す必要が生じるため、対物レンズとアタッチメントレンズとを一体的に移動させるメカ構造が必要になりコストの観点から好ましくない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。その目的はソフトフォーカス機能を有するズームレンズにおいて、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は物体側から順に、変倍中固定の正の屈折率を有する第１群と、変倍用に移動の負の屈折力を有する第２群と、変倍に伴う像面変動の補正用に移動する負の屈折力を有する第３群と、変倍中固定の正の屈折力を有する第４群で構成され、第４群内には球面収差調整時に可動する球面収差調整群を有し、以下の式を満足する事を特徴とする。

0.7 ＜ ｜βmv・βim｜ ＜ 1
0 ＜ fmv/fr ＜ 4
但し、
βmv：球面収差調整群の横倍率
βim：球面収差調整群より像側の群の横倍率
fr ：第４群の焦点距離
fmv ：球面収差調整群の焦点距離

本発明によれば、ソフトフォーカス機能を有するズームレンズにおいて、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない。

上記目的を達成するために、本発明は物体側から順に、変倍中固定の正の屈折率を有する第１群と、変倍用に移動の負の屈折力を有する第２群と、変倍に伴う像面変動の補正用に移動する負の屈折力を有する第３群と、変倍中固定の正の屈折力を有する第４群で構成され、第４群内には球面収差調整時に可動する球面収差調整群を有し、以下の式を満足する事を特徴とする。

0.7 ＜ ｜βmv・βim｜ ＜ 1 （１）
0 ＜ fmv/fr ＜ 4 （２）
但し、
βmv：球面収差調整群の横倍率
βim：球面収差調整群より像側の群の横倍率
fr ：第４群の焦点距離
fmv ：球面収差調整群の焦点距離

従来のソフトフォーカス方法を示す概念図である。 今回のアイデアに基づいたソフトフォーカス方法を示す概念図である。 クレームの数値範囲を超えた状態を示す概念図である。 実施例１に対応するレンズ断面図である。 実施例２に対応するレンズ断面図である。 実施例３に対応するレンズ断面図である。 実施例１におけるズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図である。 実施例２におけるズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図である。 実施例３におけるズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図である。

従来のソフトフォーカス機能を有するズームレンズにおいて、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれてしまうという課題がある。このソフトフォーカスの方法は主にレンズ内の間隔を変化させて球面収差を可変させるものである。

この原理を図２に示す。図２（１）にはソフトフォーカスを行う前の球面収差、球面収差のベストピント位置、撮像素子位置の位置関係を示している。以下、球面収差のベストピント位置とは、球面収差を考慮した最良結像位置と定義する。

図２では例として球面収差がアンダーに倒れている場合を示している。一般的にレンズに球面収差が残存する場合には近軸焦点位置と球面収差のベストピント位置はずれており、高い解像度となっているベストピント位置にはＣＣＤ等の撮像素子が配され固定されている。

図２（２）には（１）の状態から球面収差を可変させてソフトフォーカスを行った場合を示している。球面収差がよりアンダーに倒れた為、撮像素子位置とベストピント位置はずれてデフォーカスした状態となる。

図２（２）の状態は球面収差が倒れたもののデフォーカスしたままであり、被写体の中心性能を可変させる目標としては不十分な状態となっている。そのため、図２（３）の様にレンズ内の他の群を動かしてバックフォーカス位置の調整を行い、ベストピント位置と撮像素子位置を合致させる必要が生じる。具体的には、ベストピント位置の変化量と同量の調整を行う。ベストピント位置と撮像素子位置が合致した結果、図２（１）と比較して球面収差がよりアンダーに倒れて中心解像力が低下した所望の状態が得られる。

なお、初期状態の球面収差のベストピント位置から、ソフトフォーカス後の球面収差のベストピント位置へのずれ量を、ベストピント位置の変化量と定義する。また、バックフォーカス位置の調整量を、バックフォーカス位置の変化量と定義する。ベストピント位置とバックフォーカス位置の変化量は物体側をマイナス、像面側をプラスとする。

図１には今回のアイデアの概念図を示しており、例として球面収差がアンダーに倒れている場合を示している。今回のアイデアでは、球面収差調整群は球面収差とバックフォーカスに関して逆方向の敏感度を有する。その結果、ソフトフォーカス時において球面収差調整群を動かした時に、ベストピント位置の変化量とバックフォーカス位置の変化量を同量に逆方向に発生させ、お互いをキャンセルさせることが出来る。その結果、図１（１）のソフトフォーカス前の状態から図１（２）のソフトフォーカス後の状態にした時にも、ベストピント位置と撮像素子位置は合致したままとなる。よって、ソフトフォーカス後にレンズ内の他の群を動かしてバックフォーカス位置の調整を行う必要が無くなる。

条件式（１）のβmv・βimは、球面収差調整群に対してのバックフォーカス敏感度を規定している。βmvは球面収差調整群の横倍率を示し、βimは球面収差調整群より像側のレンズ群の横倍率を示している。なお、球面収差調整群より像側にレンズ群が存在しない場合はβimは1とする。

βmvが大きくなり、βim が大きくなると条件式（１）の上限を超える。その結果、球面収差調整群の可動時におけるバックフォーカス位置の変化量が、球面収差調整群の可動時における球面収差のベストピント位置の変化量を上回ってしまう（図３（２）参照）。その結果、別途他のレンズ群を移動させベストピント位置を調整する必要が生じてしまう。

βmvが小さくなり、βim が小さくなると条件式（１）の下限を超える。その結果、球面収差調整群の可動時におけるバックフォーカス位置の変化量が、球面収差調整群の可動時における球面収差のベストピント位置の変化量を下回ってしまう。その結果、別途他のレンズ群を移動させベストピント位置を調整する必要が生じてしまう（図３（３）参照）。

条件式（２）のfmv・frは、球面収差調整群に対しての球面収差敏感度を規定している。fmvは球面収差調整群の焦点距離を示し、frは変倍中固定の正の屈折力を有する第４群の焦点距離を示している。

fmvが大きくなると条件式（２）の上限を超える。その結果、球面収差調整群のパワーが小さいため、球面収差調整群の可動時における球面収差が十分に変化しない。そのため、球面収差調整群の可動時におけるバックフォーカス位置の変化量が、球面収差調整群の可動時における球面収差のベストピント位置の変化量を上回ってしまう（図３（２）参照）。

fmvが小さくなると条件式（２）の下限を超える。その結果、球面収差調整群のパワーが大きくなるため、球面収差調整群の可動時における球面収差が大きく変化する。その結果、球面収差調整群の可動時における球面収差のベストピント位置の変化量が球面収差調整群の可動時におけるバックフォーカス位置の変化量を上回ってしまう（図３（３）参照）。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。
0.2 ＜ | αg1 / Ng1 ― αob | ＜ 0.9 （３）
但し、
αg1：球面収差調整群の最も物体側にある面から射出する近軸軸上光線の傾き
Ng1：球面収差調整群の最も物体側にあるレンズの屈折率
αob：球面収差調整群の最も物体側にある面に入射する近軸軸上光線の傾き
条件式（３）は球面収差調整群に対しての球面収差敏感度を規定している。αg1は球面収差調整群の最も物体側にある面から射出する近軸軸上光線の傾きを示している。Ng1は球面収差調整群の最も物体側にあるレンズの屈折率を示している。αobは球面収差調整群の最も物体側にある面に入射する近軸軸上光線の傾きを示している。近軸軸上光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化し、光学系の光軸と平行に、光軸からの高さ１の光を入射させたときの近軸光線である。光線の傾きは任意の区間における光線の高さの差分をその区間の長さで割ったものである。以下物体は光学系の左側にあるものとし、物体側から光学系に入射する光線は左から右へ進むものとして扱う。光線の傾きは、光軸から測って時計回りを正、反時計回りを負とする。

αg1とαobの差分が大きくなると条件式（３）の上限を超える。その結果、球面収差調整群の最も物体側にあるレンズ面のパワーが大きくなるため、球面収差調整群の可動時に球面収差が大きく変化する。その結果、球面収差調整群の可動時における球面収差のベストピント位置の変化量が、球面収差調整群の可動時におけるバックフォーカス位置の変化量を上回ってしまう。その結果、別途他のレンズ群を移動させベストピント位置を調整する必要が生じてしまう（図３（３）参照）。

αg1とαobの差分が小さくなると条件式（３）の下限を超える。その結果、球面収差調整群の最も物体側にあるレンズ面のパワーが小さくなるため、球面収差調整群の可動時に球面収差が変化しなくなってしまう。

また、変倍中固定の正の屈折力を有する第４群において、球面収差調整時に可動する球面収差調整群より物体側のレンズ群が正の屈折力を有し、球面収差調整群の最も物体側にある面が負の屈折力を有する事が好ましい。これは、ベストピント位置の変化とバックフォーカス位置の変化が逆方向に発生することを規定している。

球面収差調整群より物体側のレンズ群が正の屈折力を有する場合、球面収差調整群を像面側に移動させるとバックフォーカス位置は像面側にシフトする。同時に、球面収差調整群の最も物体側にある面が負の屈折力を有すると、球面収差はアンダーに倒れるためベストピント位置は物体側にシフトする。その結果、ベストピント位置の変化量とバックフォーカス位置の変化量を逆方向に発生させることが出来るため、お互いをキャンセルさせることが出来る。

次にズームレンズの具体的な実施例を示す。いずれの実施例も収差図中にて、軸上色収差図及び倍率色収差図中のe線、g線はそれぞれの波長546nm、436nmに対する収差である。ΔＳはサジタル、ΔＭはメリディオナルである。また、図中のFnoはFナンバー、ωは半画角（°）を示す。表中のｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ndは波長546nmにおける屈折率、νdはアッベ数、*は非球面を示す。非球面は次式で定義される。

但し、cは曲率(1/r)、yは光軸からの高さ、Kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数である。

［実施例１］
表１はレンズデータ、図４はレンズ断面図、図７は広角端における収差図である。図７の縦収差図は調整レンズ群をシフトする前と、調整レンズ群を像面側に0.1ｍｍシフトした後を示す。また、各条件式に対応する値を表４に示す。BF(in air)は第44面から像面までのin air距離を示す。

図４において、変倍部であるL1はG1,G2,G3からなる。G1は正の屈折力の第１レンズ群である。G1の内部のレンズ群G1aを合焦のために繰り出すことにより物体距離0.9mまでの合焦が可能である。G2は変倍用の負の屈折力を有する第２レンズ群である。第２レンズ群はバリエータとして光軸上を像面側へ移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行っている。G3は負の屈折力を有する第３レンズ群である。第３レンズ群は変倍に伴う像面移動を補正するために光軸上を非直線的に移動している。SPは絞りである。

L2はリレー部として結像作用を有する正の屈折力の第４レンズ群である。第４レンズ群は空気間隔を挟んで、正の屈折力を有する前群のサブユニットR1と、正の屈折力を有する後群のサブユニットR2からなる。第４レンズ群の最も長い空気間隔には、焦点距離変換コンバータ等が挿入されても良い。R2は球面収差調整群であるs1を有する。

Pは色分解ブリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックとして示している。Sは撮像素子であり、CCDやCMOS等が配置される。撮像素子としては例えば２/３インチCCDを用いることができる。

実施例１は条件式（１）の下限と条件式（３）の下限を満足しており、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない構成となっている。本数値実施例はいずれの条件式も満足している。調整レンズ群を撮像面側に0.1mm移動させた際に球面収差のベストピント位置の変化量は-34μm、バックフォーカス位置の変化量は+34μmである。その結果、移動量がお互いにキャンセルされることで、撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない。
［表１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -255.551 2.50 1.74000 31.7 83.25
2 116.017 3.32 78.23
3 159.478 10.66 1.43875 95.0 78.01
4 -169.489 5.96 77.66
5 131.149 2.20 1.61340 44.3 76.10
6 75.618 0.02 74.14
7 75.377 12.37 1.43875 95.0 74.15
8 -525.485 0.15 73.86
9 93.787 10.38 1.60300 65.5 70.64
10 -299.831 0.15 69.86
11 54.733 5.40 1.72916 54.7 60.95
12 92.732 (可変) 59.96
13 48.885 0.90 1.88300 40.8 24.43
14 17.522 4.68 20.70
15 -53.332 0.80 1.81600 46.6 20.27
16 25.118 4.28 18.83
17 28.654 4.15 1.81786 23.7 18.51
18 -53.487 0.59 17.86
19 -34.766 0.80 1.77250 49.6 17.64
20 88.499 (可変) 17.01
21 -27.616 0.90 1.77250 49.6 17.81
22 43.086 2.42 1.84666 23.9 19.32
23 -481.564 (可変) 19.80
24(絞り) ∞ 1.10 24.34
25 231.826 3.56 1.51742 52.4 25.38
26 -46.618 0.20 25.95
27 168.010 3.04 1.51742 52.4 26.81
28 -81.919 0.20 27.03
29 69.136 6.07 1.51742 52.4 27.22
30 -30.903 1.30 1.81600 46.6 27.07
31 -320.915 32.00 27.43
32 49.972 6.30 1.48749 70.2 30.37
33 -48.901 0.30 30.13
34 -289.282 1.40 1.83400 37.2 28.77
35 28.438 6.00 1.50137 56.4 27.38
36 782.437 0.20 27.16
37 68.152 6.91 1.48749 70.2 27.36
38 -25.893 1.40 1.83400 37.2 27.30
39 -65.266 0.20 28.06
40 40.256 4.43 1.51112 60.5 28.07
41 -609.030 3.90 27.63
42 ∞ 30.00 1.60342 38.0 40.00
43 ∞ 16.20 1.51633 64.2 40.00
44 ∞ 8.28 40.00
像面 ∞

各種データ
ズーム比 15.00

焦点距離 8.50 17.01 34.02 68.04 127.57
Fナンバー 1.70 1.70 1.70 1.70 2.10
画角 32.89 17.92 9.18 4.62 2.47
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 257.10 257.10 257.10 257.10 257.10
BF 8.28 8.28 8.28 8.28 8.28

d12 0.80 19.24 31.64 39.85 44.35
d20 44.49 23.25 9.39 3.47 6.23
d23 6.20 8.99 10.45 8.17 0.90
d44 8.28 8.28 8.28 8.28 8.28

入射瞳位置 53.37 101.62 178.60 301.93 464.49
射出瞳位置 222.17 222.17 222.17 222.17 222.17
前側主点位置 62.22 119.98 218.03 391.61 668.15
後側主点位置 -0.22 -8.73 -25.74 -59.75 -119.29

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 64.00 53.11 32.49 -0.47
2 13 -14.40 16.20 2.84 -9.68
3 21 -41.00 3.32 -0.17 -1.99
4 24 51.48 124.70 61.15 -103.27

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -106.72
2 3 188.67
3 5 -294.04
4 7 150.82
5 9 119.23
6 11 172.05
7 13 -31.17
8 15 -20.72
9 17 23.12
10 19 -32.07
11 21 -21.56
12 22 46.35
13 25 75.00
14 27 106.39
15 29 41.96
16 30 -41.78
17 32 51.61
18 34 -30.79
19 35 58.46
20 37 39.31
21 38 -51.98
22 40 73.76
23 42 0.00
24 43 0.00

［実施例２］
表２はレンズデータ、図５はレンズ断面図、図８は広角端における収差図である。図８の縦収差図は調整レンズ群をシフトする前と、調整レンズ群を像面側に0.1ｍｍシフトした後を示す。また、各条件式に対応する値を表４に示す。BF(in air)は第44面から像面までのin air距離を示す。

図５において、変倍部であるL1はG1,G2,G3からなる。G1は正の屈折力の第１レンズ群である。G1の内部のレンズ群G1aを合焦のために繰り出すことにより物体距離0.9mまでの合焦が可能である。G2は変倍用の負の屈折力を有する第２レンズ群である。第２レンズ群はバリエータとして光軸上を像面側へ移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行っている。G3は負の屈折力を有する第３レンズ群である。第３レンズ群は変倍に伴う像面移動を補正するために光軸上を非直線的に移動している。SPは絞りである。

L2はリレー部として結像作用を有する正の屈折力の第４レンズ群である。第４レンズ群は空気間隔を挟んで、正の屈折力を有する前群のサブユニットR1と、正の屈折力を有する後群のサブユニットR2からなる。第４レンズ群の最も長い空気間隔には、焦点距離変換コンバータ等が挿入されても良い。R2は球面収差調整群であるs1を有する。

Pは色分解ブリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックとして示している。Sは撮像素子であり、CCDやCMOS等が配置される。撮像素子としては例えば２/３インチCCDを用いることができる。

実施例２は条件式（２）の上限を満足しており、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない構成となっている。本数値実施例はいずれの条件式も満足している。調整レンズ群を撮像面側に0.1mm移動させた際に球面収差のベストピント位置の変化量は-31μm、バックフォーカス位置の変化量は+23μmである。その結果、移動量がお互いにキャンセルされることで、撮像素子位置に対してベストピント位置のずれ量は-8μmとなる。焦点深度である18μm以下であることからソフトフォーカス後にレンズ内の他の群を動かしてバックフォーカス位置の調整を行う必要が無い。

［表２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -236.542 1.80 1.80100 35.0 84.11
2 214.856 5.03 82.44
3 263.301 1.80 1.80518 25.4 82.94
4 128.379 14.69 1.49700 81.5 82.51
5 -144.789 7.63 82.60
6 142.241 8.79 1.49700 81.5 79.71
7 -459.325 0.15 79.23
8 96.123 7.12 1.58913 61.1 73.42
9 491.165 0.15 72.59
10 65.119 6.35 1.58913 61.1 64.49
11 158.452 (可変) 63.38
12* 228.519 0.70 1.88300 40.8 28.59
13 16.094 5.93 23.09
14 -123.223 6.59 1.80518 25.4 22.85
15 -15.129 0.70 1.75500 52.3 22.50
16 30.692 0.68 20.64
17 23.413 5.61 1.60342 38.0 20.77
18 -39.635 0.88 20.20
19 -24.853 0.70 1.83481 42.7 20.15
20 -134.691 (可変) 20.13
21 -28.312 0.70 1.74320 49.3 21.02
22 46.740 2.80 1.84666 23.8 23.03
23 -2634.956 (可変) 23.59
24(絞り) ∞ 1.30 27.18
25 303.303 4.13 1.65844 50.9 28.50
26 -38.843 0.15 28.93
27 118.055 2.51 1.51633 64.1 29.63
28 -190.953 0.15 29.66
29 89.385 5.97 1.51633 64.1 29.60
30 -33.530 1.80 1.83400 37.2 29.42
31 -221.459 35.20 29.70
32 85.515 5.38 1.48749 70.2 29.64
33 -53.732 1.67 29.40
34 -108.783 1.80 1.83481 42.7 28.22
35 33.727 6.33 1.51742 52.4 28.13
36 -64.408 4.17 28.42
37 65.051 6.99 1.48749 70.2 28.70
38 -39.307 1.80 1.80100 35.0 28.36
39 -3104.200 0.18 28.51
40 36.665 4.50 1.51823 58.9 28.69
41 -416.756 4.50 28.36
42 ∞ 30.00 1.60342 38.0 40.00
43 ∞ 16.20 1.51633 64.2 40.00
44 ∞ 7.54 40.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 4.35213e+000 A 4= 6.55224e-006 A 6=-5.36002e-009 A 8=-1.95472e-011 A10= 3.23623e-014

各種データ
ズーム比 20.00

焦点距離 8.20 16.40 33.29 109.33 164.00
Fナンバー 1.80 1.80 1.80 1.81 2.66
画角 33.85 18.54 9.38 2.88 1.92
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 281.33 281.33 281.33 281.33 281.33
BF 7.54 7.54 7.54 7.54 7.54

d11 0.64 22.06 36.62 50.52 53.02
d20 55.23 30.79 13.88 3.50 5.98
d23 4.40 7.43 9.77 6.25 1.28
d44 7.54 7.54 7.54 7.54 7.54

入射瞳位置 51.95 102.90 187.88 471.43 623.49
射出瞳位置 279.15 279.15 279.15 279.15 279.15
前側主点位置 60.40 120.29 225.25 624.78 886.52
後側主点位置 -0.66 -8.86 -25.75 -101.79 -156.46

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 71.00 53.51 34.03 0.43
2 12 -13.70 21.79 2.59 -11.43
3 21 -42.20 3.50 -0.07 -1.98
4 24 62.00 134.72 72.78 -139.47

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -139.37
2 3 -310.15
3 4 139.00
4 6 218.95
5 8 200.73
6 10 182.31
7 12 -19.52
8 14 20.66
9 15 -13.27
10 17 25.08
11 19 -36.41
12 21 -23.52
13 22 53.74
14 25 52.30
15 27 141.16
16 29 47.84
17 30 -47.28
18 32 68.33
19 34 -30.49
20 35 43.55
21 37 51.22
22 38 -49.38
23 40 64.99
24 42 0.00
25 43 0.00

［実施例３］
表３はレンズデータ、図６はレンズ断面図、図９は広角端における収差図である。図９の縦収差図は調整レンズ群をシフトする前と、調整レンズ群を像面側に0.1ｍｍシフトした後を示す。また、各条件式に対応する値を表４に示す。BF(in air)は第52面から像面までのin air距離を示す。

図６において、変倍部であるL1はG1,G2,G3からなる。G1は正の屈折力の第１レンズ群である。G1の内部のレンズ群G1aを合焦のために繰り出すことにより物体距離1.5mまでの合焦が可能である。G2は変倍用の負の屈折力を有する第２レンズ群である。第２レンズ群はバリエータとして光軸上を像面側へ移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行っている。G3は負の屈折力を有する第３レンズ群である。第３レンズ群は変倍に伴う像面移動を補正するために光軸上を非直線的に移動している。SPは絞りである。

L2はリレー部として結像作用を有する正の屈折力の第４レンズ群である。第４レンズ群は空気間隔を挟んで、正の屈折力を有する前群のサブユニットR1と、正の屈折力を有する後群のサブユニットR2からなる。第４レンズ群の最も長い空気間隔には、焦点距離変換コンバータ等が挿入されても良い。R2は球面収差調整群であるs1を有する。Sは撮像素子であり、CCDやCMOS等が配置される。

実施例３は条件式（１）の上限と条件式（２）の下限と条件式（３）の上限を満足しており、ソフトフォーカスを行った場合に撮像素子位置に対してベストピント位置がずれない構成となっている。本数値実施例はいずれの条件式も満足している。調整レンズ群を撮像面側に0.1mm移動させた際に球面収差のベストピント位置の変化量は-15μm、バックフォーカス位置の変化量は+13μmである。その結果、移動量がお互いにキャンセルされることで、撮像素子位置に対してベストピント位置のずれ量は-2μmとなる。焦点深度である27μm以下であることからソフトフォーカス後にレンズ内の他の群を動かしてバックフォーカス位置の調整を行う必要が無い。

［表３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -478.743 3.60 1.69680 55.5 143.37
2 162.797 0.19 134.67
3 154.937 12.50 1.84666 23.8 134.67
4 332.038 15.89 133.00
5 -303.898 3.30 1.69680 55.5 132.12
6 1053.618 1.95 131.19
7 1057.181 17.53 1.59522 67.7 131.12
8 -186.093 0.18 130.86
9 189.340 3.50 1.80518 25.4 121.70
10 129.471 0.25 118.41
11 129.956 19.46 1.43875 94.9 118.42
12 -1488.902 18.83 117.33
13 238.981 12.95 1.43387 95.1 106.07
14 -470.716 3.61 104.63
15 -230.408 3.30 1.72047 34.7 104.46
16 2614.052 0.20 104.62
17 334.786 10.83 1.59522 67.7 104.83
18 -506.752 0.20 104.50
19 155.011 11.30 1.59522 67.7 101.52
20 1032.667 (可変) 99.86
21* 144.824 2.00 1.77250 49.6 54.71
22 35.814 13.13 46.95
23 -75.921 1.78 1.59240 68.3 46.59
24 110.874 0.20 46.15
25 66.680 7.35 1.75520 27.5 46.48
26 -243.781 2.00 46.01
27 -223.264 4.58 1.73800 32.3 44.90
28 -93.444 2.64 44.21
29 -51.895 1.78 1.77250 49.6 43.84
30 -289.781 (可変) 43.88
31 -72.082 1.78 1.80400 46.6 38.83
32 215.164 4.33 1.92286 18.9 40.84
33 -720.306 (可変) 41.86
34(絞り) ∞ 1.04 43.26
35 325.461 5.82 1.62041 60.3 44.35
36 -79.317 0.15 44.91
37 185.999 5.19 1.62041 60.3 45.56
38 -124.974 0.15 45.54
39 183.466 9.36 1.49700 81.5 44.62
40 -63.585 1.40 2.00069 25.5 43.57
41 -1193.904 0.12 43.59
42 46.005 9.53 1.61800 63.3 43.42
43 -3032.528 26.85 41.76
44 -92.956 0.90 1.90366 31.3 29.37
45 26.808 7.84 1.92286 18.9 29.02
46 246.027 5.96 28.73
47 -73.885 0.90 2.00330 28.3 28.61
48 52.133 5.93 29.42
49 753.187 6.59 1.51633 64.1 34.32
50 -49.522 0.12 36.41
51 158.720 6.81 1.51633 64.1 39.65
52 -83.835 1.00 40.67
53 52.858 7.77 1.48749 70.2 42.64
54 -813.888 51.02 42.26
像面 ∞

非球面データ
第21面
K = 1.15761e+000 A 4= 4.51501e-007 A 6= 2.55889e-011 A 8=-2.69766e-014 A10= 7.77906e-017

各種データ
ズーム比 7.50

焦点距離 34.00 68.00 102.00 136.00 254.99 54.40
Fナンバー 2.70 2.70 2.70 2.70 2.70 2.70
画角 24.58 12.88 8.67 6.52 3.49 15.95
像高 15.55 15.55 15.55 15.55 15.55 15.55
レンズ全長 441.54 441.54 441.54 441.54 441.54 441.54
BF 51.02 51.02 51.02 51.02 51.02 51.02

d20 1.12 47.46 67.43 79.19 99.03 34.43
d30 102.87 49.03 26.46 14.67 3.89 64.22
d33 2.00 9.50 12.10 12.13 3.07 7.34
d54 51.02 51.02 51.02 51.02 51.02 51.02

入射瞳位置 136.85 242.31 324.32 392.03 561.94 203.80
射出瞳位置 -285.72 -285.72 -285.72 -285.72 -285.72 -285.72
前側主点位置 167.42 296.58 395.42 473.10 623.84 249.41
後側主点位置 17.02 -16.98 -50.98 -84.98 -203.97 -3.38

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 157.66 139.56 93.00 4.95
2 21 -40.62 35.45 7.44 -17.92
3 31 -107.81 6.10 -0.51 -3.75
4 34 74.55 103.42 49.15 -141.49

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -173.20
2 3 329.03
3 5 -336.72
4 7 266.32
5 9 -517.43
6 11 272.74
7 13 366.45
8 15 -291.76
9 17 339.14
10 19 303.88
11 21 -61.79
12 23 -75.54
13 25 69.45
14 27 212.97
15 29 -81.71
16 31 -66.63
17 32 177.72
18 35 102.96
19 37 120.78
20 39 95.94
21 40 -66.54
22 42 73.14
23 44 -22.77
24 45 31.66
25 47 -30.10
26 49 89.91
27 51 106.88
28 53 101.77

表４からも明らかなように、実施例１から実施例３の数値は、条件式を満足している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

L1 変倍部
L2 正の屈折力の第４レンズ群（リレーレンズ部）
G1 正の屈折力の第１レンズ群
G1a 正の屈折力のレンズ群
G2 変倍用の負の屈折力の第２レンズ群
G3 変倍に伴う像面移動の補正を行う負の屈折力の第３レンズ群
R1 前群のサブユニット
R2 後群のサブユニット
s1 球面収差調整群
SP 絞り
S センサー
P 色分解ブリズムや光学フィルター等

Claims (3)

1. 物体側から順に、変倍中固定の正の屈折率を有する第１群と、変倍用に移動の負の屈折力を有する第２群と、変倍に伴う像面変動の補正用に移動する負の屈折力を有する第３群と、変倍中固定の正の屈折力を有する第４群で構成され、第４群内には球面収差調整時に可動する球面収差調整群を有し、以下の式を満足することを特徴とする球面収差調整装置。
   0.7 ＜ ｜βmv・βim｜ ＜ 1
   0 ＜ fmv/fr ＜ 4
   但し、
   βmv：球面収差調整群の横倍率
   βim：球面収差調整群より像側の群の横倍率
   fr ：第４群の焦点距離
   fmv ：球面収差調整群の焦点距離
2. 次なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の球面収差調整装置。
   0.2 ＜ | αg1 / Ng1 ― αob | ＜ 0.9
   但し、
   αg1：球面収差調整群の最も物体側にある面から射出する近軸軸上光線の傾き
   Ng1：球面収差調整群の最も物体側にあるレンズの屈折率
   αob：球面収差調整群の最も物体側にある面に入射する近軸軸上光線の傾き
3. 変倍中固定の正の屈折力を有する第４群において、球面収差調整時に可動する球面収差調整群より物体側のレンズ群が正の屈折力を有し、球面収差調整群の最も物体側にある面が負の屈折力を有することを特徴とする請求項２に記載の球面収差調整装置。