JP3123747B2

JP3123747B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3123747B2
Application number: JP02148599A
Authority: JP
Inventors: 伸一三原
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: US5168402A; JPH0442115A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、リアーフォーカス（インナーフォーカス）
方式を用いたズームレンズに関するものである。

［従来の技術］従来のズームレンズのフォーカシングは、前群を光軸
に沿って移動させることにより行なわれている。それは
ズームレンズの変倍作用のあるレンズ群よりも像側のレ
ンズ群をフォーカシングのために移動させると、焦点距
離によって物体距離とフォーカシングレンズの移動量が
異なる。そのために距離目盛を印すことが出来ず、又変
倍中にピントがずれたりする事の問題がある。

しかし最近、スチールカメラやビデオカメラには、ほ
とんどオートフォーカス機構が搭載されている。そのた
め合焦検出機構としていわゆるTTL方式を用いたり、あ
るいはズーム焦点距離エンコーダーやレンズデーターの
入ったROMと演算機構制御機構等からなるフォートフォ
ーカスシステムを用いれば上記リアーフォーカス（イン
ナーフォーカス）を用いる場合の問題点は解消される。
またレンズ系の前群は、一般に大きくて重いので、必然
的に合焦動作がおそくなるか又は駆動系のパワーを大き
くしなければならず消費電力が増大するかの問題があ
る。そのため小型軽量である後群あるいは中間群を動か
すリヤーフォーカス（インナーフォーカス）方式を用い
る方がオートフォーカスカメラにとってはメリットが大
きい。したがってレンズ系としてもリアフォーカスの方
式を採用したものやリアーフォーカスに適したレンズ構
成が多く提案されているが、機構的な面から極力単純な
ものが望まれている。

ズームレンズの従来例のなかで、変倍とフォーカシン
グを合わせて可動群が僅か二つのみである例として、特
開昭62−178917号や特開昭63−29718号がある。これら
従来例は、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１群
と、負の屈折力を持ち変倍作用を有する第２群と、正の
屈折力の第３群と、正の屈折力を持ち変倍による像位置
の変動を補正するためとフォーカシングのために可動で
ある第４群とからなる。この従来例は、第４群の結像倍
率が１より小さいので近距離被写体にフォーカスする時
は第４群を被写体側に繰り出すようにしている。

ズームレンズの中には、第３群と第４群との間隔が必
然的に大になるものがあるが、近年、レンズ系のコンパ
クト化の傾向があり、そのために群間隔を極力小にする
ことが望まれている。また第４群での近軸光線高は高い
ので、Ｆナンバーが小さく明るいレンズ系では偏芯の影
響を強く受けやすく、製作上の困難性が生じやすい。特
に撮像素子の縮小化に伴い精度上の厳しさが一層要求さ
れる点をも考慮すると、第４群によるリアフォーカスは
好ましくない。又この従来例における第４群の役割をそ
のまま第３群に移しても同じ理由から好ましくない。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、ズームレンズにリアフォーカスを導入する
際にフォーカシングのために無駄なスペースを設ける必
要がなくかつ偏芯の影響の少ない構成にしたズームレン
ズを提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明のズームレンズは、物体側から順に正の屈折力
を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群と、正の
屈折力を有する第３群と、第４群とから構成され、前記
第２群と第３群とがズーミングの際に可動で、第２群が
下記の条件（１）を満足し又この第２群を物体側へ繰り
出すことによって近距離物体へ合焦することを特徴とす
るものである。

（１）｜β_{II T}｜＜0.95 ただしβ_{II T}は望遠端無限遠物点合焦時の第２群の倍
率である。

上記のように本発明のズームレンズは、ズーミングの
ために第２群，第３群が可動であるレンズ系で、可動群
の一つである第２群を光軸に沿って動かすことによるリ
アーフォーカスを採用した。このようにすることにより
変倍のために可動であるスペースを利用してフォーカシ
ングを行なうようにした。

このように第２群によりフォーカシングを行なう場
合、望遠端における移動量は、広角端における移動量に
比べて、ズーム比の２乗倍と桁違いに大きい。しかし第
１群と第２群の間隔は、全系の焦点距離が長くなるにつ
れて大になる。つまり無限遠物点から近距離物点へ合焦
する場合に第２群を物体側へ（第１群側へ）繰り出すよ
うにすれば、フォーカシングのための余分なスペースは
不要になる。ところでより近距離の物点に合焦する場
合、フォーカス群を物体側へ繰り出すようにするために
は、フォーカス群の倍率が１未満であればよい。

第２群の像倍率が最も大きくなるのは望遠端の時であ
るので、望遠端で無限遠物点合焦時の像倍率β_{II T}を規
定すればよく、β_{II T}が前記の条件（１）を満足するこ
とが望ましい。

｜β_{II T}｜＞0.95で１近辺では、第２群（フォーカス
群）の移動方向がうまく定まらず、１よりも十分大きい
と移動方向が逆になり第３群と干渉しやすくなる。又広
角端と移動方向が逆になり中間の任意の焦点距離で移動
方向の定まらないところが出る等の不都合が生ずる。

上記の条件（１）を満足すると第２群をスペースの十
分ある物体側へ繰り出すことが出来る。しかし収差変動
が問題になることがあり、特に望遠端付近で顕著であ
る。

望遠端の焦点距離に対し第２群の焦点距離が極端に短
いと球面収差やコマ収差の変動が大きくなりやすいので
好ましくない。そしてこの第２群の焦点距離が次の条件
（２）を満足することが望ましい。

（２） 0.15＜|f_II|/f_T＜0.5 ただしf_IIは第２群の焦点距離、f_Tは望遠端における
全系の焦点距離である。

条件（２）の下限を越えるとフォーカシングによる球
面収差やコマ収差の変動が大きくなりやすい。条件
（２）の上限を越えると第２群の倍率をズーム全域で１
未満に保ちにくくなり、全長や前玉径が大きくなりやす
い。

［実施例］次に本発明のズームレンズの各実施例を示す。

実施例１ｆ＝9.263〜26.218,F/2.7 ２ω＝48.8゜〜18.2゜ r₁＝20.6250 d₁＝1.5000 n₁＝1.84666 ν_１＝23.78 r₂＝15.8200 d₂＝0.4300 r₃＝17.4930 d₃＝4.8000 n₂＝1.69680 ν_２＝55.52 r₄＝∞ d₄＝D₁（可変） r₅＝119.7480 d₅＝0.9000 n₃＝1.69680 ν_３＝55.52 r₆＝8.0570 d₆＝2.4000 r₇＝−21.0120 d₇＝0.9000 n₄＝1.69680 ν_４＝55.52 r₈＝25.9270 d₈＝D₂（可変） r₉＝17.3500 d₉＝2.0000 n₅＝1.84666 ν_５＝23.78 r₁₀＝∞ d₁₀＝D₃（可変） r₁₁＝∞（絞り） d₁₁＝1.5000 r₁₂＝10.7720 d₁₂＝4.6000 n₆＝1.74950 ν_６＝35.27 r₁₃＝−16.5440 d₁₃＝0.2100 r₁₄＝−11.3480 d₁₄＝1.0000 n₇＝1.84666 ν_７＝23.78 r₁₅＝11.3480 d₁₅＝2.6200 r₁₆＝43.0900 d₁₆＝3.2000 n₈＝1.69680 ν_８＝55.52 r₁₇＝−12.1820 d₁₇＝0.1500 r₁₈＝43.5920 d₁₈＝2.2000 n₉＝1.69680 ν_９＝55.52 r₁₉＝−56.1520 d₁₉＝4.9500 r₂₀＝∞ d₂₀＝7.9000 n₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 r₂₁＝∞ d₂₁＝1.2000 n₁₁＝1.51633 ν₁₁＝64.15 r₂₂＝∞ d₂₂＝5.1000 n₁₂＝1.54771 ν₁₂＝62.83 r₂₃＝∞ d₂₃＝0.9000 r₂₄＝∞ d₂₄＝0.7000 n₁₃＝1.51633 ν₁₃＝64.15 r₂₅＝∞ d₂₅＝0.3100 r₂₆＝∞ d₂₆＝0.6000 n₁₄＝1.48749 ν₁₄＝70.20 r₂₇＝∞ ｆ 9.263 15.192 26.218 D₁ 0.600 7.250 13.190 D₂ 0.930 1.470 0.800 D₃ 13.760 6.570 1.300 D_1W＝0.493,D_1T＝12.564 ｜β_{II T}｜＝0.617,|f_II|/f_T＝0.248 実施例２ｆ＝9.259〜26.147,F/2.7 ２ω＝48.8゜〜18.2゜ r₁＝58.7060 d₁＝1.6000 n₁＝1.84666 ν_１＝23.78 r₂＝32.7940 d₂＝0.0800 r₃＝34.0170 d₃＝3.6000 n₂＝1.60311 ν_２＝60.70 r₄＝−296.6310 d₄＝0.1500 r₅＝27.3950 d₅＝2.9000 n₃＝1.69680 ν_３＝55.52 r₆＝126.2960 d₆＝D₁（可変） r₇＝94.2810 d₇＝0.9000 n₄＝1.83400 ν_４＝37.16 r₈＝9.3580 d₈＝2.5000 r₉＝−13.1840 d₉＝0.9000 n₅＝1.74320 ν_５＝49.31 r₁₀＝13.1840 d₁₀＝2.2000 n₆＝1.84666 ν_６＝23.78 r₁₁＝−93.3350 d₁₁＝D₂（可変） r₁₂＝47.8790 d₁₂＝1.6000 n₇＝1.83400 ν_７＝37.16 r₁₃＝−98.2020 d₁₃＝D₃（可変） r₁₄＝∞（絞り） d₁₄＝1.6000 r₁₅＝13.8640 d₁₅＝2.8000 n₈＝1.70154 ν_８＝41.21 r₁₆＝−68.4970 d₁₆＝0.4600 r₁₇＝−13.7800 d₁₇＝6.0000 n₉＝1.80518 ν_９＝25.43 r₁₈＝20.9170 d₁₈＝0.3800 r₁₉＝54.9350 d₁₉＝2.8000 n₁₀＝1.69680 ν₁₀＝55.52 r₂₀＝−14.9350 d₂₀＝0.1500 r₂₁＝31.2930 d₂₁＝2.5000 n₁₁＝1.69680 ν₁₁＝55.52 r₂₂＝−31.2930 d₂₂＝13.1500 r₂₃＝∞ d₂₃＝1.0000 n₁₂＝1.51633 ν₁₂＝64.15 r₂₄＝∞ d₂₄＝4.8000 n₁₃＝1.54771 ν₁₃＝62.83 r₂₅＝∞ d₂₅＝1.0000 r₂₆＝∞ d₂₆＝0.7000 n₁₄＝1.51633 ν₁₄＝64.15 r₂₇＝∞ d₂₇＝0.3100 r₂₈＝∞ d₂₈＝0.6000 n₁₅＝1.48749 ν₁₅＝70.20 r₂₉＝∞ ｆ 9.259 15.633 26.147 D₁ 1.000 8.306 13.857 D₂ 0.640 1.960 0.600 D₃ 14.117 5.491 1.300 D_1W＝0.820,D_1T＝12.274 ｜β_{II T}｜＝0.845,|f_II|/f_T＝0.308 実施例３ｆ＝10.311〜26.211,F/2.7 ２ω＝44.4゜〜18.2゜ r₁＝23.6800 d₁＝1.5000 n₁＝1.84666 ν_１＝23.78 r₂＝16.8630 d₂＝0.2800 r₃＝18.1330 d₃＝4.6000 n₂＝1.72916 ν_２＝54.68 r₄＝∞ d₄＝D₁（可変） r₅＝42.4050 d₅＝0.9000 n₃＝1.69680 ν_３＝56.49 r₆＝9.1690 d₆＝2.5900 r₇＝−14.2020 d₇＝0.8000 n₄＝1.61700 ν_４＝62.79 r₈＝66.6990 d₈＝D₂（可変） r₉＝27.1360 d₉＝1.7000 n₅＝1.84666 ν_５＝23.78 r₁₀＝∞ d₁₀＝D₃（可変） r₁₁＝∞（絞り） d₁₁＝1.8000 r₁₂＝30.3850 d₁₂＝2.1000 n₆＝1.78470 ν_６＝26.22 r₁₃＝−15.2330 d₁₃＝0.3500 r₁₄＝−8.6190 d₁₄＝4.5500 n₇＝1.80518 ν_７＝25.43 r₁₅＝22.8320 d₁₅＝0.0700 r₁₆＝27.0080 d₁₆＝3.4000 n₈＝1.61700 ν_８＝62.79 r₁₇＝−10.3220 d₁₇＝0.1500 r₁₈＝56.5600 d₁₈＝2.1000 n₉＝1.60311 ν_９＝60.70 r₁₉＝−26.4480 d₁₉＝13.8000 r₂₀＝∞ d₂₀＝1.6000 n₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 r₂₁＝∞ d₂₁＝4.4000 n₁₁＝1.54771 ν₁₁＝62.83 r₂₂＝∞ d₂₂＝0.5000 r₂₃＝∞ d₂₃＝0.6000 n₁₂＝1.51633 ν₁₂＝64.15 r₂₄＝∞ ｆ 10.311 16.425 26.211 D₁ 1.010 7.690 13.200 D₂ 0.820 1.760 0.800 D₃ 13.170 5.550 1.000 D_1W＝0.805,D_1T＝11.971 ｜β_{II T}｜＝0.747,|f_II|/f_T＝0.319 実施例４ｆ＝6.181〜34.916,F/2.06〜F/3.21 ２ω＝50.2゜〜9.4゜ r₁＝27.4156 d₁＝1.2000 n₁＝1.84666 ν_１＝23.78 r₂＝17.5554 d₂＝3.7000 n₂＝1.72916 ν_２＝54.68 r₃＝299.8897 d₃＝D₁（可変） r₄＝−328.5711 d₄＝0.8000 n₂＝1.83400 ν_３＝37.16 r₅＝8.7329 d₅＝1.9800 r₆＝−11.3687 d₆＝0.7000 n₄＝1.72342 ν_４＝38.03 r₇＝10.0021 d₇＝2.8000 n₅＝1.84666 ν_５＝23.78 r₈＝−23.3617 d₈＝D₂（可変） r₉＝∞（絞り） d₉＝D₃（可変） r₁₀＝23.3201 d₁₀＝2.7000 n₆＝1.65844 ν_６＝50.86 r₁₁＝−20.0228 d₁₁＝1.5000 r₁₂＝11.2746 d₁₂＝2.9000 n₇＝1.58904 ν_７＝53.20 r₁₃＝−167.1643 d₁₃＝0.4600 r₁₄＝−21.8933 d₁₄＝6.0000 n₈＝1.80518 ν_８＝25.43 r₁₅＝10.7636 d₁₅＝0.2200 r₁₆＝14.0734 d₁₆＝2.8000 n₉＝1.58904 ν_９＝53.20 r₁₇＝−15.8124 d₁₇＝D₄（可変） r₁₈＝83.1097 d₁₈＝1.0000 n₁₀＝1.80100 ν₁₀＝34.97 r₁₉＝5.7463 d₁₉＝0.3400 r₂₀＝7.6305 d₂₀＝2.8000 n₁₁＝1.59270 ν₁₁＝35.29 r₂₁＝−22.3407 d₂₁＝1.0000 r₂₂＝∞ d₂₂＝2.0000 n₁₂＝1.51633 ν₁₂＝64.15 r₂₃＝∞ d₂₃＝1.0000 r₂₄＝∞ d₂₄＝0.6000 n₁₃＝1.51633 ν₁₃＝64.15 r₂₅＝∞ ｆ 6.181 14.527 34.916 D₁ 1.100 12.039 18.359 D₂ 18.259 7.320 1.000 D₃ 8.307 5.967 1.509 D₄ 1.000 3.340 7.798 D_1W＝0.895,D_1T＝17.087 ｜β_{II T}｜＝0.679,|f_II|/f_T＝0.275 ただしr₁,r₂,…はレンズ各面の曲率半径、d₁,d₂,…は
各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n₁,n₂,…は各レンズ
の屈折率、ν₁,ν₂,…は各レンズのアッベ数である。

実施例１乃至３は、夫々第１図乃至第３図に示す構成
のズームレンズである。

リアフォーカスを導入する目的として、前述のオート
フォーカス時のフォーカス群の軽量化や構成枚数の低減
のほかに前玉径を小さくすることがある。つまり前群を
繰り出すことによって軸外光線がけられないように径を
大にする必要がない。そのため前玉径が元々小さくなり
易いようなレンズ構成を選ぶことが好ましい。前玉径を
小にするためには、入射瞳位置を浅くすることが必要で
あり、そのためのズーム方式や構成の基本は、絞りより
物体側のレンズ構成を減らすこと、各レンズの肉厚を極
力薄くすること、可動スペースを小さくすることであ
る。

上記要求を満足する一つの例として、従来の３群ズー
ムレンズの第２群を二つの負レンズ成分と一つの正レン
ズ成分の二つに分割してそれらの間隔を変化させながら
同一方向に移動することによって変倍と変倍による像面
位置変動の補正とを同時に行なうようにしてコンペンセ
ーターを省略したものがある。つまり物体側から順に、
正の屈折力を有する第１群と、二つの負レンズ成分から
なる第２群と、正のレンズ成分の第３群と、正の屈折力
を有する第４群とより構成し、第２群と第３群とを相対
的間隔を変化させつつ同じ方向に移動させてズーミング
を行なうものである。

上記の本発明の実施例１乃至３は、以上のような構成
のズームレンズである。このような構成では、第２群が
全変倍域で常に倍率が１未満になり、全変倍域で第２群
を物体側に繰り出すことによって近距離物点へ合焦する
リアーフォーカスとすることが出来る。これら実施例で
は望遠端で第２群の物体側に十分なスペースがあるので
わざわざフォーカシングのためにスペースを確保する必
要がない。一方広角端では第１群と第２群とが接近して
いるが繰出量が極めて少なくてよいので、フォーカシン
グのためにわざわざ大きなスペースを設けることがな
い。又広角端付近でのクローズアップは、可動群である
第３群を像側へ移動させることによって容易に行なうこ
とが出来る。又広角端付近のみ第３群の移動によって合
焦を行なってもよい。

実施例４は、第４図に示すように物体側から順に正の
屈折力を持つ第１群と、負の屈折力を持ち変倍のために
可動の第２群と、正の屈折力を持ち変倍のため可動の第
３群と、第４群とよりなる。この実施例４では、第３群
が全変倍域で等倍未満であるようにして第２群とは逆向
きに動くようにしたもので、第２群と第３群が望遠端に
て最も接近するが、両者の間に開口絞りを設ければ入射
瞳位置は極めて浅く前玉径を小さくすることが出来る。
この実施例も第２群が全変倍域で常に倍率が１未満で、
全変倍域で第２群を物体側へ繰り出すことにより近距離
物点へ合焦するリアフォーカスが可能である。又繰り出
し量の多い望遠側では、第１群と第２群とのスペースは
十分であるのでわざわざフォーカシングのためのスペー
スを確保する必要がない。一方広角端では、第１群と第
２群とが接近しているが、繰り出し量は極めて少なくて
よいので、フォーカシングのためわざわざ大きなスペー
スを設ける必要がない。又クローズアップは、可動群で
ある第３群を物体側へ移動させて容易に行なうことが出
来る。又広角端付近のみ第３群にてフォーカシングして
もよい。

なお実施例の断面図を示す第１図乃至第４図において
（Ａ）は広角端での物点距離1.0mにフォーカシングした
時、（Ｂ）は広角端での無限遠物体にフォーカシングし
た時、（Ｃ）は望遠端での無限遠物体にフォーカシング
した時、（Ｄ）は望遠端での物点距離1.0mにフォーカシ
ングした時の状態を夫々示している。又データー中D_1W,
D_ITは、夫々広角端および望遠端における物点距離1.0m
にフォーカシングした時の間隔D₁の値である。

［発明の効果］本発明のズームレンズは、変倍のための可動群をフォ
ーカシングのために移動させるようにして、フォーカシ
ングのためのスペースを特別に設けることがなくかつ偏
芯の影響の少ないリアフォーカスを導入することを可能
にしたものである。

【図面の簡単な説明】第１図乃至第４図は夫々本発明の実施例１乃至実施例４
の断面図、第５図乃至第７図は夫々実施例１の広角端，
中間焦点距離，望遠端における無限遠に対する収差曲線
図、第８図乃至第10図は夫々実施例１の広角端，中間焦
点距離，望遠端における物体距離1.0mでの収差曲線図、
第11図乃至第13図は実施例２の広角端，中間焦点距離，
望遠端における無限遠に対する収差曲線図、第14図乃至
第16図は夫々実施例２の広角端，中間焦点距離，望遠端
における物点距離1.0mでの収差曲線図、第17図乃至第19
図は夫々実施例３の広角端，中間焦点距離，望遠端にお
ける無限遠に対する収差曲線図、第20図乃至第22図は夫
々実施例３の広角端，中間焦点距離，望遠端における物
点距離1.0mでの収差曲線図、第23図乃至第25図は夫々実
施例４の広角端，中間焦点距離，望遠端における無限遠
に対する収差曲線図、第26図乃至第28図は夫々実施例４
の広角端，中間焦点距離，望遠端における物点距離1.0m
での収差曲線図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に正の屈折力を有する第１群
と、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する
第３群と第４群とから構成され、前記第２群と前記第３
群を光軸に沿って移動させ変倍を行なうレンズ系であっ
て、前記第１群と第２群の間隔を全系の焦点距離が長く
なるにつれて大とし、次の条件（１）を満足し又前記第
２群を物体側へ繰り出すことにより近距離物体へ合焦す
ることを特徴とするズームレンズ。（１）｜β_{II T}｜≦0.845 ただしβ_{II T}は望遠端無限遠物点合焦時の第２群の倍率
である。
【請求項２】全変倍域で前記第２群と前記第３群とを同
方向に移動させて変倍を行なうことを特徴とする請求項
１のズームレンズ。
【請求項３】全変倍域で前記第２群と前記第３群とを逆
方向に移動させて変倍を行なうことを特徴とする請求項
１のズームレンズ。
【請求項４】前記第２群と前記第３群との間に開口絞り
を有することを特徴とする請求項３のズームレンズ。