JP3237275B2 - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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- JP3237275B2 JP3237275B2 JP04327293A JP4327293A JP3237275B2 JP 3237275 B2 JP3237275 B2 JP 3237275B2 JP 04327293 A JP04327293 A JP 04327293A JP 4327293 A JP4327293 A JP 4327293A JP 3237275 B2 JP3237275 B2 JP 3237275B2
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- group
- lens
- focusing
- angle
- wide
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical 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
- G02B15/144—Optical 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
- G02B15/1441—Optical 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
- G02B15/144109—Optical 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 +--+
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフォーカスによる撮影画
角の変化を補正するようにしたズームレンズに関し、特
に物体側の第１群である前玉レンズ群の少なくとも一部
のレンズ群でフォーカスを行う際に生じる画角の変化を
変倍用の一部のレンズ群（バリエータ）を利用すること
により、高いズーム比を確保しつつ良好に補正するよう
にしたズームレンズに関するものである。
角の変化を補正するようにしたズームレンズに関し、特
に物体側の第１群である前玉レンズ群の少なくとも一部
のレンズ群でフォーカスを行う際に生じる画角の変化を
変倍用の一部のレンズ群（バリエータ）を利用すること
により、高いズーム比を確保しつつ良好に補正するよう
にしたズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近のＴＶ放送用のカラーテレビカメラ
は操作性、機動性が重視され、その要求に答えて撮像デ
バイスも小型化され、例えば２／３インチや１／２イン
チの小型のＣＣＤ（固体撮像素子）の使用が主流になっ
てきている。そしてこれによってカメラ装置全体の小
型、軽量化を図っている。
は操作性、機動性が重視され、その要求に答えて撮像デ
バイスも小型化され、例えば２／３インチや１／２イン
チの小型のＣＣＤ（固体撮像素子）の使用が主流になっ
てきている。そしてこれによってカメラ装置全体の小
型、軽量化を図っている。
【０００３】又、このことに対応して放送用カラーテレ
ビカメラに使用されるズームレンズにおいても小型、軽
量化及びぞれと同時にズームレンズの高仕様化が図られ
ている。
ビカメラに使用されるズームレンズにおいても小型、軽
量化及びぞれと同時にズームレンズの高仕様化が図られ
ている。
【０００４】中でもテレビカメラから前方、どの程度ま
で近距離の物体が撮影できるかを表わす、所謂Ｍ．Ｏ．
Ｄ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
＝最至近距離）を短縮することが、放送用テレビカメラ
に用いられるズームレンズでは仕様上、及び映像効果
上、重要な要素の一つとなってきている。
で近距離の物体が撮影できるかを表わす、所謂Ｍ．Ｏ．
Ｄ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
＝最至近距離）を短縮することが、放送用テレビカメラ
に用いられるズームレンズでは仕様上、及び映像効果
上、重要な要素の一つとなってきている。
【０００５】しかしながらこのＭ．Ｏ．Ｄを短縮しよう
とするとフォーカシングにより画角（撮影画角）が変化
してくるという問題点が生じてくる。これは物体側の第
１群（前玉レンズ群）でフォーカスを採用しているズー
ムレンズにおいては特に顕著となっている。
とするとフォーカシングにより画角（撮影画角）が変化
してくるという問題点が生じてくる。これは物体側の第
１群（前玉レンズ群）でフォーカスを採用しているズー
ムレンズにおいては特に顕著となっている。
【０００６】このような画角変化は原理的に次の理由に
よる。即ち前玉レンズ群の一部又は群全体を構成するフ
ォーカシングレンズを光軸上を移動させてフォーカスを
行う方式では、後続する変倍用としてのバリエータに対
する物点が一定位置となるようにフォーカシング操作を
行っている。
よる。即ち前玉レンズ群の一部又は群全体を構成するフ
ォーカシングレンズを光軸上を移動させてフォーカスを
行う方式では、後続する変倍用としてのバリエータに対
する物点が一定位置となるようにフォーカシング操作を
行っている。
【０００７】この為、物体距離の変化やフォーカシング
レンズの繰り出しにより前玉レンズ群の横倍率が変化し
てくる。その結果としてズームレンズ全系の横倍率が変
化して画角の変化が生じてくることによる。
レンズの繰り出しにより前玉レンズ群の横倍率が変化し
てくる。その結果としてズームレンズ全系の横倍率が変
化して画角の変化が生じてくることによる。
【０００８】この前玉群フォーカスを採用しているズー
ムレンズは光学的に広角（ワイド）端において、フォー
カシングレンズを繰り出してもピントの変化が小さい為
に画角の変化のみが注目されるようになる。その為フォ
ーカシングにより画角の変化が生じると、あたかもズー
ミングを行ったかのように感じられてしまうという問題
点がある。
ムレンズは光学的に広角（ワイド）端において、フォー
カシングレンズを繰り出してもピントの変化が小さい為
に画角の変化のみが注目されるようになる。その為フォ
ーカシングにより画角の変化が生じると、あたかもズー
ミングを行ったかのように感じられてしまうという問題
点がある。
【０００９】そこで従来は、このようなフォーカシング
レンズの移動によるズームレンズ全系の横倍率の変化
を、例えば変倍系（バリエータ）において、該変倍系の
横倍率を任意に変化させて打ち消すようにして補正し、
これによりフォーカシングによる画角の変化を補正する
ようにしていた。
レンズの移動によるズームレンズ全系の横倍率の変化
を、例えば変倍系（バリエータ）において、該変倍系の
横倍率を任意に変化させて打ち消すようにして補正し、
これによりフォーカシングによる画角の変化を補正する
ようにしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら一般に物
体側より順にフォーカス系（前玉レンズ群）、変倍系
（バリエータ）、補正系（コンペンセータ）、そしてリ
レー系（リレーレンズ）の４つのレンズ群より成る所謂
４群のズームレンズにおいて、例えば広角（ワイド）側
でのフォーカスによる画角変化の補正を行うとすると、
前玉レンズ群の作る像点がバリエータの光軸上の位置か
ら遠い所に位置するようになる。この為、該バリエータ
により横倍率を変化させる為には、該バリエータの補正
移動量が大きくなる。これは広画角を含む所謂ワイドズ
ームであるほど顕著になる。
体側より順にフォーカス系（前玉レンズ群）、変倍系
（バリエータ）、補正系（コンペンセータ）、そしてリ
レー系（リレーレンズ）の４つのレンズ群より成る所謂
４群のズームレンズにおいて、例えば広角（ワイド）側
でのフォーカスによる画角変化の補正を行うとすると、
前玉レンズ群の作る像点がバリエータの光軸上の位置か
ら遠い所に位置するようになる。この為、該バリエータ
により横倍率を変化させる為には、該バリエータの補正
移動量が大きくなる。これは広画角を含む所謂ワイドズ
ームであるほど顕著になる。
【００１１】通常、４群のズームレンズでは広角端で前
玉レンズ群とバリエータが最も接近するズームポジショ
ンとなる。この為、該広角端で画角変化の補正の為にバ
リエータの移動空間を十分確保しようとすると、前玉レ
ンズ群とバリエータの主点間隔を予め広く採っておく必
要がある。あるいは広角側での焦点距離の短縮化を犠牲
にする必要がある。
玉レンズ群とバリエータが最も接近するズームポジショ
ンとなる。この為、該広角端で画角変化の補正の為にバ
リエータの移動空間を十分確保しようとすると、前玉レ
ンズ群とバリエータの主点間隔を予め広く採っておく必
要がある。あるいは広角側での焦点距離の短縮化を犠牲
にする必要がある。
【００１２】しかしながら前玉レンズ群とバリエータと
の主点間隔を広く採ると前玉レンズ径が増大し、カメラ
装置全体が大型化、高重量化してくるという問題点があ
る。
の主点間隔を広く採ると前玉レンズ径が増大し、カメラ
装置全体が大型化、高重量化してくるという問題点があ
る。
【００１３】又、広角側での焦点距離の短縮化を犠牲に
し、焦点距離を長くするとズームレンズとしての広画角
化及び高倍率化が達成されなくなってくるという問題点
がある。
し、焦点距離を長くするとズームレンズとしての広画角
化及び高倍率化が達成されなくなってくるという問題点
がある。
【００１４】一方、放送用カラーテレビカメラのズーム
レンズは多くの場合、１０倍以上のズーム比を有してい
る。又民生用ビデオカメラ用のズームレンズに比べて広
画角を有し、かつ広角端ではＦナンバーが非常に明るく
なるにも関わらず被写界深度が深くなってくるという光
学的作用がある。
レンズは多くの場合、１０倍以上のズーム比を有してい
る。又民生用ビデオカメラ用のズームレンズに比べて広
画角を有し、かつ広角端ではＦナンバーが非常に明るく
なるにも関わらず被写界深度が深くなってくるという光
学的作用がある。
【００１５】この結果、フォーカシングによる画角変化
は焦点深度内におさまる為にデフォーカスすることなく
撮像手段により検知されるが、その反面撮影者の意図す
る映像に対して撮影画角にズレが生じてくるという問題
点がある。この為、フォーカシングにより画角が変化す
ることは撮影者にとって好ましくないとされていた。
は焦点深度内におさまる為にデフォーカスすることなく
撮像手段により検知されるが、その反面撮影者の意図す
る映像に対して撮影画角にズレが生じてくるという問題
点がある。この為、フォーカシングにより画角が変化す
ることは撮影者にとって好ましくないとされていた。
【００１６】本発明は物体側の第１群である前玉レンズ
群のうち最も像面側のレンズ面を含むレンズ群でフォー
カスするフォーカス方式を採用し、フォーカシングによ
り画角が変化するのを第２群（バリエータ）以降の光学
系で効果的に補正することにより、高ズーム比が得ら
れ、又容易に広画角が得られる特に放送用テレビカメラ
等に好適なズームレンズの提供を目的とする。
群のうち最も像面側のレンズ面を含むレンズ群でフォー
カスするフォーカス方式を採用し、フォーカシングによ
り画角が変化するのを第２群（バリエータ）以降の光学
系で効果的に補正することにより、高ズーム比が得ら
れ、又容易に広画角が得られる特に放送用テレビカメラ
等に好適なズームレンズの提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明のズーム
レンズは物体側より順に変倍の際に固定の正の屈折力の
第１群、変倍用の第２群、変倍に伴う像面変動を補正す
る第３群、そして結像機能を有する第４群を有するズー
ムレンズにおいて、無限遠物体合焦時に所望の広角端焦
点距離を得るための位置よりも前記第２群がより広角側
に移動可能なカム溝を持ったカム筒を有し、前記第１群
はその群全体あるいはその群内の最も像面側のレンズ面
を含む一部の群を移動させてフォーカスを行うフォーカ
シングレンズを有し、広角端において無限遠物体から近
距離物体へのフォーカスに際して、前記フォーカシング
レンズを物体側へ移動させると共に、前記第２群を前記
カム溝に沿って物体側である前記フォーカシングレンズ
が移動した後の空間に移動させ、前記第３群を像面側に
移動させて、前記フォーカシングレンズの移動に伴う画
角変化を補正することを特徴としている。請求項２の発
明は請求項1の発明において前記広角端において無限遠
物体から近距離物体へのフォーカスに際して、前記フォ
ーカシングレンズと前記第２群、前記第３群を移動させ
ると共に、前記第４群の少なくとも一部のレンズ群を移
動させて、前記フォーカシングレンズの移動に伴う画角
変化を補正することを特徴としている。
レンズは物体側より順に変倍の際に固定の正の屈折力の
第１群、変倍用の第２群、変倍に伴う像面変動を補正す
る第３群、そして結像機能を有する第４群を有するズー
ムレンズにおいて、無限遠物体合焦時に所望の広角端焦
点距離を得るための位置よりも前記第２群がより広角側
に移動可能なカム溝を持ったカム筒を有し、前記第１群
はその群全体あるいはその群内の最も像面側のレンズ面
を含む一部の群を移動させてフォーカスを行うフォーカ
シングレンズを有し、広角端において無限遠物体から近
距離物体へのフォーカスに際して、前記フォーカシング
レンズを物体側へ移動させると共に、前記第２群を前記
カム溝に沿って物体側である前記フォーカシングレンズ
が移動した後の空間に移動させ、前記第３群を像面側に
移動させて、前記フォーカシングレンズの移動に伴う画
角変化を補正することを特徴としている。請求項２の発
明は請求項1の発明において前記広角端において無限遠
物体から近距離物体へのフォーカスに際して、前記フォ
ーカシングレンズと前記第２群、前記第３群を移動させ
ると共に、前記第４群の少なくとも一部のレンズ群を移
動させて、前記フォーカシングレンズの移動に伴う画角
変化を補正することを特徴としている。
【００１８】請求項３の発明のズームレンズは物体側よ
り順に変倍の際に固定の正の屈折力の第１群、変倍用の
第２群、変倍に伴う像面変動を補正する第３群、そして
結像機能を有する第４群を有するズームレンズにおい
て、無限遠物体合焦時に所望の広角端焦点距離を得るた
めの位置よりも前記第２群がより広角側に移動可能なカ
ム溝を持ったカム筒を有し、前記第１群はその群全体あ
るいはその群内の最も像面側のレンズ面を含む一部の群
を移動させてフォーカスを行うフォーカシングレンズを
有し、広角端において無限遠物体から近距離物体へのフ
ォーカスに際して、前記フォーカシングレンズを物体側
へ移動させると共に、前記第２群を前記カム溝に沿って
物体側である前記フォーカシングレンズが移動した後の
空間に移動させ、前記第４群の少なくとも一部の群を移
動させて、前記フォーカシングレンズの移動に伴う画角
変化を補正することを特徴としている。
り順に変倍の際に固定の正の屈折力の第１群、変倍用の
第２群、変倍に伴う像面変動を補正する第３群、そして
結像機能を有する第４群を有するズームレンズにおい
て、無限遠物体合焦時に所望の広角端焦点距離を得るた
めの位置よりも前記第２群がより広角側に移動可能なカ
ム溝を持ったカム筒を有し、前記第１群はその群全体あ
るいはその群内の最も像面側のレンズ面を含む一部の群
を移動させてフォーカスを行うフォーカシングレンズを
有し、広角端において無限遠物体から近距離物体へのフ
ォーカスに際して、前記フォーカシングレンズを物体側
へ移動させると共に、前記第２群を前記カム溝に沿って
物体側である前記フォーカシングレンズが移動した後の
空間に移動させ、前記第４群の少なくとも一部の群を移
動させて、前記フォーカシングレンズの移動に伴う画角
変化を補正することを特徴としている。
【００１９】
【実施例】図１は本発明のズームレンズの実施例１の要
部概略図である。図２は図１の一部分の説明図であり、
同図（Ａ）は物体距離が無限遠時のレンズブロック配置
図、同図（Ｂ）は物体距離が至近時のレンズブロック配
置図である。
部概略図である。図２は図１の一部分の説明図であり、
同図（Ａ）は物体距離が無限遠時のレンズブロック配置
図、同図（Ｂ）は物体距離が至近時のレンズブロック配
置図である。
【００２０】図３，図４は各々図１，図２に示した曲線
カムを持ったカム筒を展開したときの説明図である。図
４において（Ａ）は物体距離が無限遠時のカム軌跡図、
（Ｂ）は物体距離が至近時のカム軌跡図である。図５〜
図７は各々本発明のズームレンズの実施例１の近軸屈折
力配置を示す説明図である。
カムを持ったカム筒を展開したときの説明図である。図
４において（Ａ）は物体距離が無限遠時のカム軌跡図、
（Ｂ）は物体距離が至近時のカム軌跡図である。図５〜
図７は各々本発明のズームレンズの実施例１の近軸屈折
力配置を示す説明図である。
【００２１】図中、Ｆは変倍の際、固定の正の屈折力の
第１群としての前玉レンズ群（焦点距離＝ｆF ）であ
り、その群全体あるいはその群内の最も像面側のレンズ
面を含む一部のレンズ群（フォーカシングレンズ）を光
軸上を移動させることによりフォーカスを行っている。
本実施例では第１群全体をフォーカシングレンズ群Ｆと
して光軸上移動させてフォーカスをする方式を採ってい
る。このときフォーカシングレンズＦは無限遠（遠距
離）物体から近距離物体にフォーカスする際、物体側へ
繰り出している。
第１群としての前玉レンズ群（焦点距離＝ｆF ）であ
り、その群全体あるいはその群内の最も像面側のレンズ
面を含む一部のレンズ群（フォーカシングレンズ）を光
軸上を移動させることによりフォーカスを行っている。
本実施例では第１群全体をフォーカシングレンズ群Ｆと
して光軸上移動させてフォーカスをする方式を採ってい
る。このときフォーカシングレンズＦは無限遠（遠距
離）物体から近距離物体にフォーカスする際、物体側へ
繰り出している。
【００２２】Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力の
バリエータ（焦点距離＝ｆV ）であり、光軸上像面側へ
移動させることにより広角（ワイド）端から望遠（テ
レ）端への変倍を行っている。該バリエータＶはフォー
カシングレンズＦを無限遠物体から近距離物体にフォー
カスする為に物体側へ繰り出す際に、その繰り出しに関
連して物体側に移動している。特に広角端ではフォーカ
シングレンズＦの繰り出した後の空間に移動するように
して移動空間を効果的に確保しつつフォーカシングによ
る画角変化の補正を行っている。
バリエータ（焦点距離＝ｆV ）であり、光軸上像面側へ
移動させることにより広角（ワイド）端から望遠（テ
レ）端への変倍を行っている。該バリエータＶはフォー
カシングレンズＦを無限遠物体から近距離物体にフォー
カスする為に物体側へ繰り出す際に、その繰り出しに関
連して物体側に移動している。特に広角端ではフォーカ
シングレンズＦの繰り出した後の空間に移動するように
して移動空間を効果的に確保しつつフォーカシングによ
る画角変化の補正を行っている。
【００２３】Ｃは第３群としての負の屈折力のコンペン
セータ（焦点距離＝ｆC ）であり、変倍に伴なう像面変
動を補正する為に光軸上物体側へ凸状の軌跡を有するよ
うに非直線的に移動している。
セータ（焦点距離＝ｆC ）であり、変倍に伴なう像面変
動を補正する為に光軸上物体側へ凸状の軌跡を有するよ
うに非直線的に移動している。
【００２４】本実施例におけるコンペンセータＣはフォ
ーカシングの際、フォーカシングレンズＦとバリエータ
Ｖの移動に連動して光軸上所定方向に移動することによ
り像面を一定位置に保つようにしている。具体的には図
４（Ａ），（Ｂ）に示すように像面側へ移動している。
ーカシングの際、フォーカシングレンズＦとバリエータ
Ｖの移動に連動して光軸上所定方向に移動することによ
り像面を一定位置に保つようにしている。具体的には図
４（Ａ），（Ｂ）に示すように像面側へ移動している。
【００２５】Ｒは第４群としての結像作用を有する正の
屈折力のリレーレンズ（焦点距離＝ｆR ）である。２９
は撮像素子であり、例えばＣＣＤ等より成っている。
屈折力のリレーレンズ（焦点距離＝ｆR ）である。２９
は撮像素子であり、例えばＣＣＤ等より成っている。
【００２６】まず本実施例のズームレンズにおいて、物
体距離の変化に対応する各光学要素の近軸屈折力配置の
変化について図５〜図７を用いて説明する。
体距離の変化に対応する各光学要素の近軸屈折力配置の
変化について図５〜図７を用いて説明する。
【００２７】図５は任意の物体距離における、ある焦点
距離（ズーム位置）での近軸屈折力配置を示す説明図で
ある。
距離（ズーム位置）での近軸屈折力配置を示す説明図で
ある。
【００２８】同図においては前玉レンズ群Ｆによる物点
Ｓ1 の像（物体像）は像点Ｏ1 に結像する。この像点Ｏ
1 はバリエータＶに対して物点となり、バリエータＶは
像点Ｏ2 に像を結像する。同様にこの像点Ｏ2 に対して
コンペンセータＣが像点Ｏ3に像を結像する。そしてこ
の像点Ｏ3 に対しリレーレンズＲが像面（ピント面）Ｐ
1 に像を結像する。
Ｓ1 の像（物体像）は像点Ｏ1 に結像する。この像点Ｏ
1 はバリエータＶに対して物点となり、バリエータＶは
像点Ｏ2 に像を結像する。同様にこの像点Ｏ2 に対して
コンペンセータＣが像点Ｏ3に像を結像する。そしてこ
の像点Ｏ3 に対しリレーレンズＲが像面（ピント面）Ｐ
1 に像を結像する。
【００２９】以上の光学的作用により物点Ｓ1 を所定の
倍率で像面Ｐ1 に結像している。
倍率で像面Ｐ1 に結像している。
【００３０】ここで今、図６に示すように物点が物点Ｓ
1 から物点Ｓ2 へと近距離側に変化したとき、ズームレ
ンズ全系のピント位置（結像位置）を一定に保為に前玉
レンズ群Ｆは、物点Ｓ1 の像が像点Ｏ1 に結像するよう
に物体側へ繰り出し量ΔＸF分だけ繰り出す。
1 から物点Ｓ2 へと近距離側に変化したとき、ズームレ
ンズ全系のピント位置（結像位置）を一定に保為に前玉
レンズ群Ｆは、物点Ｓ1 の像が像点Ｏ1 に結像するよう
に物体側へ繰り出し量ΔＸF分だけ繰り出す。
【００３１】このとき像点Ｏ1 の位置及びバリエータ
Ｖ、コンペンセータＣの光軸上の位置は不変であるので
各々の像点Ｏ2 ，像点Ｏ3 の位置も不変である。その
為、像面Ｐ1 の位置及びバリエータＶ、コンペンセータ
Ｃ、そしてリレーレンズＲの各々の横倍率βV ，βC ，
βR も一定である。
Ｖ、コンペンセータＣの光軸上の位置は不変であるので
各々の像点Ｏ2 ，像点Ｏ3 の位置も不変である。その
為、像面Ｐ1 の位置及びバリエータＶ、コンペンセータ
Ｃ、そしてリレーレンズＲの各々の横倍率βV ，βC ，
βR も一定である。
【００３２】即ち、フォーカシングによるズームレンズ
全系での画角変化は前玉レンズ群Ｆの横倍率βF にのみ
影響されることになる。
全系での画角変化は前玉レンズ群Ｆの横倍率βF にのみ
影響されることになる。
【００３３】ここで物点が物点Ｓ1 から物点Ｓ2 に移動
したときの前玉レンズ群Ｆの横倍率βF の変化量ΔβF
は各々の物体距離Ｓ1a，Ｓ2aにおける前玉レンズ群Ｆの
横倍率をそれぞれβF1，βF2としたとき
したときの前玉レンズ群Ｆの横倍率βF の変化量ΔβF
は各々の物体距離Ｓ1a，Ｓ2aにおける前玉レンズ群Ｆの
横倍率をそれぞれβF1，βF2としたとき
【００３４】
【数１】 となる。
【００３５】即ち、フォーカシングによる画角変化の補
正を行う為には、この前玉レンズ群Ｆの横倍率βF の変
化量ΔβF をバリエータＶ以降の光学系で打ち消すよう
にすれば良い。
正を行う為には、この前玉レンズ群Ｆの横倍率βF の変
化量ΔβF をバリエータＶ以降の光学系で打ち消すよう
にすれば良い。
【００３６】そこで本実施例においては、この補正手段
として図７に示すようにバリエータＶを物体側へ補正移
動量ΔＸV だけ移動させることにより、該バリエータＶ
の横倍率βV を変化させている。これにより前玉レンズ
群Ｆの横倍率βF の変化量ΔβF を打ち消してズームレ
ンズ全系の横倍率が物体距離に関わらず常に一定となる
ように補正している。
として図７に示すようにバリエータＶを物体側へ補正移
動量ΔＸV だけ移動させることにより、該バリエータＶ
の横倍率βV を変化させている。これにより前玉レンズ
群Ｆの横倍率βF の変化量ΔβF を打ち消してズームレ
ンズ全系の横倍率が物体距離に関わらず常に一定となる
ように補正している。
【００３７】このときバリエータＶの移動量ΔＸV は
【００３８】
【数２】 と成る関係式が成り立つことから、 ∴ΔＸV ＝（ΔβF −１）（ＸV −ｆV ） ‥‥‥（１） と成る。
【００３９】従って、バリエータＶを物体側へ移動量Δ
ＸV だけ移動させることにより、前玉レンズ群Ｆによる
像点Ｏ1 に対しバリエータＶが像点Ｏ2 ´に像を結像す
る。同様にしてこの像点Ｏ2 ´に対しコンペンセータＣ
が像点Ｏ3 ´に像を結像する。
ＸV だけ移動させることにより、前玉レンズ群Ｆによる
像点Ｏ1 に対しバリエータＶが像点Ｏ2 ´に像を結像す
る。同様にしてこの像点Ｏ2 ´に対しコンペンセータＣ
が像点Ｏ3 ´に像を結像する。
【００４０】この結果、リレーレンズＲまで含むズーム
レンズ全系のバックフォーカスＢFは変化してバックフ
ォーカスＢF ´となる。本実施例においては、このとき
像点Ｏ3 ´が像点Ｏ3 （バリエータＶが移動する前に作
る像点）と合致するようにコンペンセータＣを光軸上所
定方向へ移動させることにより、バックフォーカスが長
さＢF と常に一定となるように補正している。
レンズ全系のバックフォーカスＢFは変化してバックフ
ォーカスＢF ´となる。本実施例においては、このとき
像点Ｏ3 ´が像点Ｏ3 （バリエータＶが移動する前に作
る像点）と合致するようにコンペンセータＣを光軸上所
定方向へ移動させることにより、バックフォーカスが長
さＢF と常に一定となるように補正している。
【００４１】尚、コンペンセータＣの代わりにリレーレ
ンズＲの少なくとも一部のレンズ群ＲＲを光軸上移動さ
せてバックフォーカスが常に一定となるように補正して
も良い。あるいはコンペンセータＣとレンズ群ＲＲの双
方を移動させて補正するようにしても良い。
ンズＲの少なくとも一部のレンズ群ＲＲを光軸上移動さ
せてバックフォーカスが常に一定となるように補正して
も良い。あるいはコンペンセータＣとレンズ群ＲＲの双
方を移動させて補正するようにしても良い。
【００４２】次に前述の説明を踏まえて本実施例のフォ
ーカシングによる画角変化の補正方法について説明す
る。
ーカシングによる画角変化の補正方法について説明す
る。
【００４３】本実施例においては合焦作用を有するフォ
ーカシングレンズＦを前玉レンズ群全体あるいは該前玉
レンズ群の最も像面側のレンズ面を含む一部のレンズ群
としている。そして無限遠物体から近距離物体になるに
つれて、該フォーカシングレンズＦが物体側へ繰り出す
ようにした前玉フォーカス方式を採用している。
ーカシングレンズＦを前玉レンズ群全体あるいは該前玉
レンズ群の最も像面側のレンズ面を含む一部のレンズ群
としている。そして無限遠物体から近距離物体になるに
つれて、該フォーカシングレンズＦが物体側へ繰り出す
ようにした前玉フォーカス方式を採用している。
【００４４】即ち、本実施例では前玉レンズ群Ｆ、バリ
エータＶ、コンペンセータＣ、そしてリレーレンズＲの
４つのレンズ群から成るズームレンズ１０において、各
々のレンズ群Ｆ，Ｖ，Ｃ，Ｒの横倍率をβF ，βV ，β
C ，βR としたとき、例えば物体距離が変化し、又フォ
ーカシングレンズＦを物体側へ移動させたことにより変
化する前玉レンズ群Ｆの横倍率βF に対し全物体距離の
範囲において βF ×βZ ＝一定 （但し、βZ ＝βV ×βC ×βR ）となるようにバリエ
ータＶを光軸上移動させ、これにより該バリエータＶの
横倍率βV を変化させてズームレンズ全系での横倍率が
常に一定となるように補正している。
エータＶ、コンペンセータＣ、そしてリレーレンズＲの
４つのレンズ群から成るズームレンズ１０において、各
々のレンズ群Ｆ，Ｖ，Ｃ，Ｒの横倍率をβF ，βV ，β
C ，βR としたとき、例えば物体距離が変化し、又フォ
ーカシングレンズＦを物体側へ移動させたことにより変
化する前玉レンズ群Ｆの横倍率βF に対し全物体距離の
範囲において βF ×βZ ＝一定 （但し、βZ ＝βV ×βC ×βR ）となるようにバリエ
ータＶを光軸上移動させ、これにより該バリエータＶの
横倍率βV を変化させてズームレンズ全系での横倍率が
常に一定となるように補正している。
【００４５】そしてこのとき、バリエータＶの移動によ
りバックフォーカスＢF が変化してくるが本実施例にお
いては常に ＢF ＝一定 となるようにフォーカシングレンズＦ、及びバリエータ
Ｖの移動に連動してコンペンセータＣ（あるいはリレー
レンズＲ）を光軸上所定方向に移動させている。これに
よりピント面の変動などの悪影響を及ぼすことなくフォ
ーカシングによる画角変化を良好に補正している。
りバックフォーカスＢF が変化してくるが本実施例にお
いては常に ＢF ＝一定 となるようにフォーカシングレンズＦ、及びバリエータ
Ｖの移動に連動してコンペンセータＣ（あるいはリレー
レンズＲ）を光軸上所定方向に移動させている。これに
よりピント面の変動などの悪影響を及ぼすことなくフォ
ーカシングによる画角変化を良好に補正している。
【００４６】又、このとき前玉レンズ群Ｆとバリエータ
Ｖとの空気間隔Ｌ１が最小となる広角端でのズームポジ
ションにおいては、フォーカシングレンズＦが物体側へ
繰り出したときにバリエータＶが該フォーカシングレン
ズＦに追従して物体側へ繰り出すようにしている。即
ち、広角端ではバリエータＶがフォーカシングレンズＦ
の繰り出した後の空間に移動するようにしている。
Ｖとの空気間隔Ｌ１が最小となる広角端でのズームポジ
ションにおいては、フォーカシングレンズＦが物体側へ
繰り出したときにバリエータＶが該フォーカシングレン
ズＦに追従して物体側へ繰り出すようにしている。即
ち、広角端ではバリエータＶがフォーカシングレンズＦ
の繰り出した後の空間に移動するようにしている。
【００４７】このときのバリエータＶの繰り出し量ΔＸ
V はフォーカシングレンズＦの繰り出し量をΔＸF とし
たとき、前述の（１）式及び ΔＸV ＜ΔＸF ＋Ｌ１ ‥‥‥（２） なる条件式を満足するように制御手段（コントロール回
路２５）によりバリエータＶの移動量を制御している。
V はフォーカシングレンズＦの繰り出し量をΔＸF とし
たとき、前述の（１）式及び ΔＸV ＜ΔＸF ＋Ｌ１ ‥‥‥（２） なる条件式を満足するように制御手段（コントロール回
路２５）によりバリエータＶの移動量を制御している。
【００４８】これにより前玉レンズ群ＦとバリエータＶ
の主点間隔を広げることなく、あるいは広角側での焦点
距離の短縮化を犠牲にすることなく、更に前玉レンズ群
ＦとバリエータＶが全物体距離の範囲内で互いに干渉す
ることなくフォーカシングによる画角変化を良好に補正
している。
の主点間隔を広げることなく、あるいは広角側での焦点
距離の短縮化を犠牲にすることなく、更に前玉レンズ群
ＦとバリエータＶが全物体距離の範囲内で互いに干渉す
ることなくフォーカシングによる画角変化を良好に補正
している。
【００４９】次にこの画角変化の補正方法の一連の処理
を全物体距離範囲にて行う場合について図１を用いて説
明する。
を全物体距離範囲にて行う場合について図１を用いて説
明する。
【００５０】同図において前玉レンズ群Ｆ、バリエータ
Ｖ、そしてコンペンセータＣはそれぞれ支持部材１６，
１７，１８により支持されている。支持部材１７，１８
は直線カム１５及び曲線カム１９により連結されてお
り、該曲線カム１９の回転により変倍を行っている。各
々の支持部材１６，１７，１８には位置検出用のポジシ
ョンセンサー２１，２２，２３が接続されており、該各
々のポジションセンサー２１，２２，２３から得られる
信号を演算システム２４へ送出している。
Ｖ、そしてコンペンセータＣはそれぞれ支持部材１６，
１７，１８により支持されている。支持部材１７，１８
は直線カム１５及び曲線カム１９により連結されてお
り、該曲線カム１９の回転により変倍を行っている。各
々の支持部材１６，１７，１８には位置検出用のポジシ
ョンセンサー２１，２２，２３が接続されており、該各
々のポジションセンサー２１，２２，２３から得られる
信号を演算システム２４へ送出している。
【００５１】演算システム２４では現在のバリエータＶ
とコンペンセータＣのズームポジション及び前玉レンズ
群Ｆの繰り出し量から画角変化の補正値を算出し、コン
トロール回路２５へその算出信号を送出している。
とコンペンセータＣのズームポジション及び前玉レンズ
群Ｆの繰り出し量から画角変化の補正値を算出し、コン
トロール回路２５へその算出信号を送出している。
【００５２】そしてコントロール回路２５によりモータ
駆動回路２６へ各レンズ群Ｒ，Ｃの補正方向や補正量を
入力し、曲線カム駆動モータ２７を回転させ、曲線カム
１９に連結したギア２８の回転により該曲線カム１９を
回転させている。
駆動回路２６へ各レンズ群Ｒ，Ｃの補正方向や補正量を
入力し、曲線カム駆動モータ２７を回転させ、曲線カム
１９に連結したギア２８の回転により該曲線カム１９を
回転させている。
【００５３】このとき曲線カム１９には図３に示すよう
に２つのカム溝３１，３２が設けられており、カム溝３
１がバリエータＶ用、カム溝３２がコンペンセータＣ用
のカム軌跡となっている。
に２つのカム溝３１，３２が設けられており、カム溝３
１がバリエータＶ用、カム溝３２がコンペンセータＣ用
のカム軌跡となっている。
【００５４】ここで無限遠物体の際には図３に示すＡの
範囲（カム軌跡）を変倍に用いている。次に物体距離が
近距離になり前玉レンズ群Ｆが物体側に繰り出すにつれ
て変倍に用いるカム溝の範囲を範囲Ｂの方向へシフトす
るようにコントロール回路２５により制御している。
範囲（カム軌跡）を変倍に用いている。次に物体距離が
近距離になり前玉レンズ群Ｆが物体側に繰り出すにつれ
て変倍に用いるカム溝の範囲を範囲Ｂの方向へシフトす
るようにコントロール回路２５により制御している。
【００５５】即ち、この変倍範囲を範囲Ｂの方向へシフ
トさせることによりバリエータＶの光軸上の位置を物体
距離が近距離になるにつれ、更に物体側へ変化（移動）
させている。このとき特に広角端ではフォーカシングレ
ンズＦが物体側へ繰り出した後の空間にバリエータＶが
移動するようにカム溝３１を構成している。
トさせることによりバリエータＶの光軸上の位置を物体
距離が近距離になるにつれ、更に物体側へ変化（移動）
させている。このとき特に広角端ではフォーカシングレ
ンズＦが物体側へ繰り出した後の空間にバリエータＶが
移動するようにカム溝３１を構成している。
【００５６】これにより前述の如く前玉レンズ群Ｆとバ
リエータＶとの主点間隔を広げることなく、あるいは広
角側の焦点距離を犠牲にすることなくフォーカシングに
よる画角変化を良好に補正している。
リエータＶとの主点間隔を広げることなく、あるいは広
角側の焦点距離を犠牲にすることなくフォーカシングに
よる画角変化を良好に補正している。
【００５７】又、コンペンセータＣ用のカム溝３２の範
囲Ｂは広角側においてバリエータＶの移動に対してバッ
クフォーカスが変化するのを補正する為のコンペンセー
タＣ用のカム軌跡（移動軌跡）を切削している。
囲Ｂは広角側においてバリエータＶの移動に対してバッ
クフォーカスが変化するのを補正する為のコンペンセー
タＣ用のカム軌跡（移動軌跡）を切削している。
【００５８】このように本実施例においては、物体距離
が無限遠から近距離になるにつれフォーカシングレンズ
Ｆを物体側に繰り出すと共にバリエータＶを繰り出しに
関連して物体側へ移動させている。そして広角端では該
バリエータＶをフォーカシングレンズＦが繰り出した後
の空間に移動するようにカム溝を構成することによっ
て、所定のズーム比を確保しつつフォーカシングによる
画角変化を良好に補正している。
が無限遠から近距離になるにつれフォーカシングレンズ
Ｆを物体側に繰り出すと共にバリエータＶを繰り出しに
関連して物体側へ移動させている。そして広角端では該
バリエータＶをフォーカシングレンズＦが繰り出した後
の空間に移動するようにカム溝を構成することによっ
て、所定のズーム比を確保しつつフォーカシングによる
画角変化を良好に補正している。
【００５９】尚、本実施例においてはメカニカルカム部
材を利用してバリエータ及びコンペンセータを移動させ
たが、その他に該バリエータ及びコンペンセータを独立
に駆動する電子カム方式などを用いても本発明は前述の
実施例と同様に適用することができる。
材を利用してバリエータ及びコンペンセータを移動させ
たが、その他に該バリエータ及びコンペンセータを独立
に駆動する電子カム方式などを用いても本発明は前述の
実施例と同様に適用することができる。
【００６０】又、この作用は前玉レンズ群のうち像面側
の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行うインナ
ーフォーカス方式のズームレンズにも同様に適用するこ
とができる。
の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行うインナ
ーフォーカス方式のズームレンズにも同様に適用するこ
とができる。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く物体距離が無
限遠から近距離になるにつれフォーカシングレンズを物
体側に繰り出した時に第２群（バリエータ）以降の光学
系を前述の如く移動させることにより、フォーカスによ
る画角変化の補正をズーム比を縮小させることなく良好
の補正することができ、特に広画角を含むワイドズーム
に良好に対応することができるズームレンズを達成する
ことができる。
限遠から近距離になるにつれフォーカシングレンズを物
体側に繰り出した時に第２群（バリエータ）以降の光学
系を前述の如く移動させることにより、フォーカスによ
る画角変化の補正をズーム比を縮小させることなく良好
の補正することができ、特に広画角を含むワイドズーム
に良好に対応することができるズームレンズを達成する
ことができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図であり、（Ａ）は物体
距離が無限遠時のレンズブロック配置図、（Ｂ）は物体
距離が至近時のレンズブロック配置図
距離が無限遠時のレンズブロック配置図、（Ｂ）は物体
距離が至近時のレンズブロック配置図
【図３】 図１に示した曲線カムを持ったカム筒を展開
したときの説明図
したときの説明図
【図４】 図２に示した曲線カムを持ったカム筒を展開
したときの説明図であり、（Ａ）は物体距離が無限遠時
のカム軌跡図、（Ｂ）は物体距離が至近時のカム軌跡図
したときの説明図であり、（Ａ）は物体距離が無限遠時
のカム軌跡図、（Ｂ）は物体距離が至近時のカム軌跡図
【図５】 本発明の実施例１の近軸屈折力配置の説明図
【図６】 本発明の実施例１の近軸屈折力配置の説明図
【図７】 本発明の実施例１の近軸屈折力配置の説明図
Ｆ 第１群（前玉レンズ群、フォーカシングレンズ） Ｖ 第２群（バリエータ） Ｃ 第３群（コンペンセータ） Ｒ 第４群（リレーレンズ） １０ ズームレンズ １５ 直線カム １６，１７，１８ 支持部材 １９ 曲線カム ２１，２２，２３ ポジションセンサー ２４ 演算システム ２５ コントロール回路 ２６ モータ駆動回路 ２７ 曲線カム駆動モータ ２８ ギア ２９ 撮像素子 ３１，３２ カム溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−158610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−81030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−190807（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−232311（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04
Claims (3)
- 【請求項１】 物体側より順に変倍の際に固定の正の屈
折力の第１群、変倍用の第２群、変倍に伴う像面変動を
補正する第３群、そして結像機能を有する第４群を有す
るズームレンズにおいて、 無限遠物体合焦時に所望の広角端焦点距離を得るための
位置よりも前記第２群がより広角側に移動可能なカム溝
を持ったカム筒を有し、 前記 第１群はその群全体あるいはその群内の最も像面側
のレンズ面を含む一部の群を移動させてフォーカスを行
うフォーカシングレンズを有し、広角端において無限遠物体から近距離物体へのフォーカ
スに際して、前記フォーカシングレンズを物体側へ移動
させると共に、前記第２群を前記カム溝に沿って物体側
である前記フォーカシングレンズが移動した後の空間に
移動させ、前記第３群を像面側に移動させて、前記フォ
ーカシングレンズの移動に伴う画角変化を補正すること
を特徴とするズームレンズ。 - 【請求項２】 前記広角端において無限遠物体から近距
離物体へのフォーカスに際して、前記フォーカシングレ
ンズと前記第２群、前記第３群を移動させると共に、前
記第４群の少なくとも一部のレンズ群を移動させて、前
記フォーカシングレンズの移動に伴う画角変化を補正す
ることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。 - 【請求項３】 物体側より順に変倍の際に固定の正の屈
折力の第１群、変倍用の第２群、変倍に伴う像面変動を
補正する第３群、そして結像機能を有する第４群を有す
るズームレンズにおいて、 無限遠物体合焦時に所望の広角端焦点距離を得るための
位置よりも前記第２群がより広角側に移動可能なカム溝
を持ったカム筒を有し、 前記 第１群はその群全体あるいはその群内の最も像面側
のレンズ面を含む一部の群を移動させてフォーカスを行
うフォーカシングレンズを有し、広角端において無限遠物体から近距離物体へのフォーカ
スに際して、前記フォーカシングレンズを物体側へ移動
させると共に、前記第２群を前記カム溝に沿って物体側
である前記フォーカシングレンズが移動した後の空間に
移動させ、前記第４群の少なくとも一部の群を移動させ
て、前記フォーカシングレンズの移動に 伴う画角変化を
補正することを特徴とするズームレンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04327293A JP3237275B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | ズームレンズ |
| US08/190,901 US5515204A (en) | 1993-02-08 | 1994-02-03 | Zoom lens wherein at least a portion of the zoom lens moves for focusing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04327293A JP3237275B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | ズームレンズ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000022016A Division JP2000171679A (ja) | 2000-01-01 | 2000-01-31 | ズ―ムレンズ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235862A JPH06235862A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3237275B2 true JP3237275B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=12659188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04327293A Expired - Lifetime JP3237275B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | ズームレンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5515204A (ja) |
| JP (1) | JP3237275B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5760968A (en) * | 1993-09-22 | 1998-06-02 | Nikon Corporation | Zoom lens capable of focussing at close range |
| JP3464719B2 (ja) * | 1994-10-18 | 2003-11-10 | 富士写真光機株式会社 | ズームレンズのフォーカシング方式 |
| JP3376241B2 (ja) * | 1997-04-04 | 2003-02-10 | キヤノン株式会社 | ズームレンズのレンズ駆動制御装置 |
| JP3656089B2 (ja) * | 2000-03-29 | 2005-06-02 | コニカミノルタフォトイメージング株式会社 | 撮像レンズ装置 |
| JP4890703B2 (ja) | 2001-09-27 | 2012-03-07 | 富士フイルム株式会社 | ズームレンズ |
| US20050151875A1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-14 | Takeshi Idemura | Lens apparatus and image-taking system |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4083057A (en) * | 1976-11-08 | 1978-04-04 | Honeywell Inc. | Focus size compensation |
| JPS5915214A (ja) * | 1982-07-17 | 1984-01-26 | Canon Inc | ズ−ムレンズのフオ−カシング方法 |
| JPS63188110A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-03 | Asahi Optical Co Ltd | 望遠ズ−ムレンズ |
| JPH02244110A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Canon Inc | ズームレンズ |
| JP3230523B2 (ja) * | 1990-11-27 | 2001-11-19 | 株式会社ニコン | 内部合焦式のズームレンズ |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP04327293A patent/JP3237275B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-02-03 US US08/190,901 patent/US5515204A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06235862A (ja) | 1994-08-23 |
| US5515204A (en) | 1996-05-07 |
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