JP3363571B2 - リヤフォーカス式のズームレンズと撮像系 - Google Patents
リヤフォーカス式のズームレンズと撮像系Info
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Description
デオカメラ等に好適な変倍比10以上、Fナンバー1.
6の可能なズームレンズに関し、特に色分解用のプリズ
ムを像面側に配置するのに十分なバックフォーカスを有
した高変倍のリヤフォーカス式のズームレンズに関する
ものである。
ンズに対しても小型軽量化の要請が高まってきている。
その為、従来の最も物体側の第1レンズ群を移動させて
フォーカスを行ういわゆる前玉フォーカスタイプから第
1レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行
う所謂リヤフォーカス式を採用したものが種々提案され
ている。
比較的小型軽量のレンズ群を移動させて合焦を行うので
フォーカスレンズ群の駆動力が小さくなり、迅速な焦点
合わせが出来る等の特徴がある。
物体側より順に正の屈折力の第1レンズ群、負の屈折力
の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折
力の第4レンズ群の4つのレンズ群を有し、前記第1、
第3レンズ群を固定とし、前記第2、第4レンズ群を移
動させて変倍を行い、前記第4レンズ群を移動させて合
焦を行うリヤフォーカス式のズームレンズが提案されて
いる。
には高画質化の為に固体撮像素子の3枚式を採用したも
のも現れている。
ズムを撮影光学系の像面側に配置するために単枚式の場
合と比べて撮影光学系のバックフォーカスを十分に確保
しなければならない。
正負正正の屈折力配置を持つ4群リヤフォーカス方式で
第4レンズ群を1枚の負レンズと2枚の正レンズで構成
するバックフォーカスが長いズームレンズを提案してい
る。
記従来例では射出瞳の長さが色分解プリズムを利用する
光学系としては十分な長さを持っていない為に、プリズ
ムのダイクロイック面に入射する光線の角度が中心と軸
上で異なり色シューディングの原因となってしまうとい
う問題がある。
D相当で16〜19ミリ程度の為、プリズムによっては
使えないものも出てくるような長さである。光学性能も
従来レンズ程度で3枚式カメラ対応としては十分な光学
性能とは言えない。
カス式で変倍比10倍以上、F1.6程度の可能な高変
倍大口径比で、例えば色分解プリズムを使うのに十分な
バックフォーカスと射出瞳と共に、非常に良好な光学性
能を持つズームレンズの提供を目的とする。
め、本発明は、物体側より順に、正の屈折力の第1レン
ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、好ましくは
開口絞りを該第2レンズ群と第3レンズ群の間に配し、
該第2レンズ群と第4レンズ群を移動させて変倍を行
い、該第4レンズ群を移動させてフォーカシングを行う
リヤフォーカス式のズームレンズにおいて、該第4レン
ズ群を少なくとも3枚の正レンズと1枚の負レンズで構
成すると共に、第iレンズ群の焦点距離をf i 、広角端
におけるレンズ全系の焦点距離とレンズ系のみによるバ
ックフォーカスを各々f W ,bf W とするとき、 2.5<bf W /f W <6.0 1.5<f 3 /f 4 <3.2 なる条件を満足する ようにしたことを特徴としている。
レンズ断面図である。図中1は変倍中固定の第1レンズ
群、2は変倍用の負の屈折力の第2レンズ群、3は変倍
中固定の第3レンズ群、4は変倍に伴う像面変動を補正
するとともに合焦を行う正の屈折力の第4レンズ群、S
Pは固定の開口絞りで第2レンズ群と第3レンズ群の間
に配するものである。広角端から望遠端へのズーミング
は矢印に示す通りの軌跡(時間軸に従って展開したとす
る。)を描くように光軸に沿って移動させて行ってい
る。10は公知の色分解プリズムの等価物で、設けなく
ても良い。11は像面で、夫々撮像素子が配される。
色分解用のプリズムを挿入できる様にバックフォーカス
を長くするには第3レンズ群の屈折力を弱くして第4レ
ンズ群の屈折力をある程度以上に強くしてやるのがよ
い。このとき第4レンズ群の屈折力が強まると同時にそ
こに入射する光束も大きくなり、第4レンズ群で球面収
差やコマ収差が発生しやすくなる。
の正レンズと1枚の負レンズで構成することにより、バ
ックフォーカスを長くしたことに伴う第4レンズ群で発
生する球面収差やコマ収差を低減することを可能とし
た。
は物体側より順に第1の正レンズ、負レンズ、第2の正
レンズ、第3の正レンズで構成するのが有効である。
えば多枚式カメラ対応レンズに必要な光学性能を達成す
るには次の条件式1又は2を満足するように、第3、4
群の屈折力を設定してやるのが好ましい。
角端における全系の焦点距離とバックフォーカス(プリ
ズム、ローパスフィルター等が無い状態での)である。
リズム等を配置することが出来なくなる程)バックフォ
ーカスが短くなり、射出瞳位置が短くテレセントリック
系からズレることになりプリズムに入射する光線の角度
がきつくなり色シェーディングが発生する。逆に上限を
越えてバックフォーカスが長くなると第4レンズ群の有
効径が大きくなりレンズが重くなるためスムーズにフォ
ーカシングが出来なくなるなどの問題が生じる。以上述
べたように、条件式(1)はバックフォーカスや射出瞳
位置を長くしつつ小型化を満足するための条件ではある
が、更に望ましい範囲は、 3.0<bfW/fW<5.0 を満足するのが良い。
群の焦点距離に関するものであり、絞り以降のコンパク
ト化を達成しつつバックフォーカスや射出瞳位置を十分
長くして良好な光学性能を維持するためのものである。
条件式(2)の下限を越えて第3レンズ群の焦点距離が
短くなると変倍に伴うあるいはフォーカシング時の球面
収差の変動の補正が困難となる。また充分なバックフォ
ーカスの確保が困難となったり、ズーム中間位置での射
出瞳が短くなったり、第4レンズ群の移動量が大きくな
りズーミング時やフォーカシングによる収差の変動が大
きくなるといった問題も生じる。逆に上限を越えて第3
レンズ群の焦点距離が長くなると第3レンズ群から射出
する光束の発散が大きくなり第4レンズ群の有効径が大
きくなりレンズが重くなるためスムーズにフォーカシン
グが出来なくなるなどの問題が生じる。
ンズと1枚の正レンズより構成し、該第3レンズ群の最
も物体側のレンズを負レンズとすることにより十分に長
いバックフォーカスと射出瞳位置を確保している。
ンズは像側に強い凹面を有するのがよい。このようにす
ることでバックフォーカスや射出瞳位置を長くする為に
最も物体側の負レンズで発散させられた光束がその次の
レンズに入射するときに発生する球面収差をキャンセル
する様にし得る。
のため第2レンズ群の屈折力と負レンズの屈折率を以下
の条件式の1又は2を満足するように設定している。
関するものである。条件式(3)の下限を越えて第2レ
ンズ群の焦点距離が短くなるとペッツバール和がアンダ
ーに大きくなり像面の倒れ等の収差補正が困難になる。
逆に上限を越えて第2レンズ群の焦点距離が長くなると
第2レンズ群の移動量が増え、前玉径が大きくなりすぎ
るという問題が生じる。
ズ群の負レンズの屈折率が小さくなるとペッツバール和
がアンダーに大きくなり像面湾曲の補正が困難になって
しまう。
応じて組合わせて使用することは性能上有効である。
実施例においてriは物体側より順に第i番目の曲率半
径、diは物体側より順に第i番目のレンズ厚及び空気
間隔、niとνiはそれぞれ物体側より順に第i番目のレ
ンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
29、数値実施例4におけるr25〜r27は光学フィ
ルター、フェースプレート等を示すがこれらは必要に応
じて省略し得る。
方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半
径、B、C、D、E、Fを各々非球面係数としたとき、
諸数値との関係を表1に示す。
のレンズ構成及び屈折力を設定すると共にフォーカスの
際に第4レンズ群を移動させるレンズ構成を採ることに
より、レンズ系全体の小型化を図りつつ全変倍範囲にわ
たって良好なる収差補正を達成し、かつフォーカスの際
の収差変動の少なくバックフォーカスと射出瞳位置の充
分に長い大口径比のリヤフォーカス式のズームレンズを
達成することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力の第1レン
ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、開口絞りを
該第2レンズ群と該第3レンズ群の間に配し、該第2レ
ンズ群と該第4レンズ群を移動させることによって変倍
を行い、該第4レンズ群を移動させてフォーカシングを
行うリヤフォーカス式のズームレンズであって、該第4
レンズ群を少なくとも3枚の正レンズと1枚の負レンズ
で構成すると共に、第iレンズ群の焦点距離をf i 、広
角端におけるレンズ全系の焦点距離とレンズ系のみによ
るバックフォーカスを各々f W ,bf W とするとき、 2.5<bf W /f W <6.0 1.5<f 3 /f 4 <3.2 なる条件を満足する ことを特徴とするリヤフォーカス式
のズームレンズ。 - 【請求項2】 前記第4レンズ群は、物体側より順に、
第1の正レンズ、負レンズ、第2の正レンズ、第3の正
レンズで構成されていることを特徴とする請求項1記載
のリヤフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項3】 前記第3レンズ群の最も物体側に少なく
とも1つの負レンズを配置することを特徴とする請求項
1又は2記載のリヤフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項4】 第iレンズ群の焦点距離をfi、広角端
におけるレンズ全系の焦点距離をfW、前記第2レンズ
群の負レンズの平均屈折率をN 2 とするとき、 0.9<|f2/fW|<2N 2 >1.75 なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3い
ずれかに記載のリヤフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項5】 撮像素子上に像を形成することを特徴と
する請求項1乃至4いずれかに記載のリヤフォーカス式
のズームレンズ。 - 【請求項6】 物体側より順に、正の屈折力の第1レン
ズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レ
ンズ群、正の屈折力の第4レンズ群を有し、開口絞りを
該第2レンズ群と該第3レンズ群の間に配し、該第2レ
ンズ群と該第4レンズ群を移動させることによって変倍
を行い、該第4レンズ群を移動させてフォーカシングを
行うリヤフォーカス式のズームレンズを備えた撮像系で
あって、該第4レンズ群を少なくとも3枚の正レンズと
1枚の負レンズで構成し、該第4レンズ群の像面側に色
分解光学素子を配置すると共に、第iレンズ群の焦点距
離をf i 、広角端におけるレンズ全系の焦点距離とレン
ズ系のみによるバックフォーカスを各々f W ,bf W と
するとき、 2.5<bf W /f W <6.0 1.5<f 3 /f 4 <3.2 なる条件を満足する ことを特徴とする撮像系。
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