JP3464719B2 - ズームレンズのフォーカシング方式 - Google Patents
ズームレンズのフォーカシング方式Info
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大口径、高性能が要求
されるズームレンズのフォーカシング方式に関し、特に
詳細には高変倍で広角化かつ最至近物点距離を短くする
のに適したテレビカメラ用ズームレンズのフォーカシン
グ方式に関するものである。
されるズームレンズのフォーカシング方式に関し、特に
詳細には高変倍で広角化かつ最至近物点距離を短くする
のに適したテレビカメラ用ズームレンズのフォーカシン
グ方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のテレビカメラ用ズームレンズのフ
ォーカシング方式は、ズームレンズ群より物体側に置か
れたレンズ群の全部、あるいは一部分を移動させること
により行われているが、この方式では、最至近物点にフ
ォーカシングした際、絞りから離れたフォーカスレンズ
群が繰り出されるため、画面周辺部に結像する光線束の
フォーカスレンズ群内での光軸からの高さが大きくなっ
てしまいフォーカスレンズ群が大型化してしまう。これ
を避けるためにフォーカスレンズ群の焦点距離を短くし
てフォーカス移動量を小さく抑えることが考えられる
が、フォーカスレンズ群の焦点距離を短くすると、特に
望遠側の球面収差、コマ収差、軸上色収差等の劣化を伴
い、この補正のため前方群のレンズ枚数を増やす必要が
あり、ズームレンズ全体の重量が増加してしまう等の問
題があった。
ォーカシング方式は、ズームレンズ群より物体側に置か
れたレンズ群の全部、あるいは一部分を移動させること
により行われているが、この方式では、最至近物点にフ
ォーカシングした際、絞りから離れたフォーカスレンズ
群が繰り出されるため、画面周辺部に結像する光線束の
フォーカスレンズ群内での光軸からの高さが大きくなっ
てしまいフォーカスレンズ群が大型化してしまう。これ
を避けるためにフォーカスレンズ群の焦点距離を短くし
てフォーカス移動量を小さく抑えることが考えられる
が、フォーカスレンズ群の焦点距離を短くすると、特に
望遠側の球面収差、コマ収差、軸上色収差等の劣化を伴
い、この補正のため前方群のレンズ枚数を増やす必要が
あり、ズームレンズ全体の重量が増加してしまう等の問
題があった。
【０００３】また、従来よりズームレンズのフォーカシ
ング方式として、例えば特開昭55-76318号や、特開昭57
-4018 号に記載されている方式が知られている。
ング方式として、例えば特開昭55-76318号や、特開昭57
-4018 号に記載されている方式が知られている。
【０００４】特開昭55-76318号に記載のフォーカシング
方式は、第１群にのみフォーカス機能を持たせ、第１群
〜第３群でズームを行うものである。また、特開昭57-4
018号に記載のフォーカシング方式は、フォーカスレン
ズ群を最前方群を構成する以外のレンズを少なくとも１
つ含んだ複数のレンズ群で構成し、そのレンズ群を一体
として動かすか、１つのレンズ群の中の数枚のレンズを
一体として動かす方式であり、そのフォーカスレンズ群
の移動量が１つの曲線上で定義され、これにより、ズー
ムとフォーカシング機構が簡易化されるようにするもの
である。
方式は、第１群にのみフォーカス機能を持たせ、第１群
〜第３群でズームを行うものである。また、特開昭57-4
018号に記載のフォーカシング方式は、フォーカスレン
ズ群を最前方群を構成する以外のレンズを少なくとも１
つ含んだ複数のレンズ群で構成し、そのレンズ群を一体
として動かすか、１つのレンズ群の中の数枚のレンズを
一体として動かす方式であり、そのフォーカスレンズ群
の移動量が１つの曲線上で定義され、これにより、ズー
ムとフォーカシング機構が簡易化されるようにするもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
55-76318号に記載のフォーカシング方式は、第１群にの
みフォーカス機能を持たせ、第１群〜第３群でズームを
行っているため、任意の物点に対するフォーカスレンズ
群の繰り出し量はズーム全域で等しく、広角端近辺の最
至近物点でのフォーカスレンズ群を通る周辺光線束の光
軸からの高さが大きくなってしまうものであった。
55-76318号に記載のフォーカシング方式は、第１群にの
みフォーカス機能を持たせ、第１群〜第３群でズームを
行っているため、任意の物点に対するフォーカスレンズ
群の繰り出し量はズーム全域で等しく、広角端近辺の最
至近物点でのフォーカスレンズ群を通る周辺光線束の光
軸からの高さが大きくなってしまうものであった。
【０００６】また、特開昭55-76318号に記載のフォーカ
シング方式においては、ズームレンズのより一層の高変
倍かつ広角化を行う場合、例えばレンズ全系の前方のレ
ンズ群をフォーカスレンズ群とした場合、広角端近辺の
最至近物点では、周辺光束の前方のレンズ群を通る光束
高が大きくなり、前群レンズが大型化してしまう。ま
た、レンズ全系の後方群にフォーカスレンズ群が１群で
構成された場合、望遠端最至近時におけるフォーカスレ
ンズ群の移動量が大きくなり、そのスペースの確保が困
難であった。
シング方式においては、ズームレンズのより一層の高変
倍かつ広角化を行う場合、例えばレンズ全系の前方のレ
ンズ群をフォーカスレンズ群とした場合、広角端近辺の
最至近物点では、周辺光束の前方のレンズ群を通る光束
高が大きくなり、前群レンズが大型化してしまう。ま
た、レンズ全系の後方群にフォーカスレンズ群が１群で
構成された場合、望遠端最至近時におけるフォーカスレ
ンズ群の移動量が大きくなり、そのスペースの確保が困
難であった。
【０００７】特に、ズームレンズ群より前方にフォーカ
スレンズ群があるようなテレビカメラ用ズームレンズに
おいて、高変倍、広角化かつ最至近物点距離の短縮化を
同時に行おうとすると、フォーカスレンズ群の大型化や
重量の増加を招き、製造上、作動上の点で限界があっ
た。
スレンズ群があるようなテレビカメラ用ズームレンズに
おいて、高変倍、広角化かつ最至近物点距離の短縮化を
同時に行おうとすると、フォーカスレンズ群の大型化や
重量の増加を招き、製造上、作動上の点で限界があっ
た。
【０００８】本発明は上記事情に鑑み、ズームレンズ群
より前方にフォーカスレンズ群があるようなテレビカメ
ラ用ズームレンズにおいて、高変倍、広角化かつ最至近
物点距離の短縮化を同時に行った場合にも、前方群の大
型化や重量の増加を抑制することができるズームレンズ
のフォーカシング方式を提供することを目的とするもの
である。
より前方にフォーカスレンズ群があるようなテレビカメ
ラ用ズームレンズにおいて、高変倍、広角化かつ最至近
物点距離の短縮化を同時に行った場合にも、前方群の大
型化や重量の増加を抑制することができるズームレンズ
のフォーカシング方式を提供することを目的とするもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるズームレン
ズのフォーカシング方式は、物体側より順に前方群、ズ
ームレンズ群およびリレーレンズ群により構成されるズ
ームレンズにおいて、前記前方群と前記リレーレンズ群
の一部を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うこ
とを特徴とするものである。
ズのフォーカシング方式は、物体側より順に前方群、ズ
ームレンズ群およびリレーレンズ群により構成されるズ
ームレンズにおいて、前記前方群と前記リレーレンズ群
の一部を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うこ
とを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明によるズームレンズのフォー
カシング方式においては、任意の物点に対する前記前方
群の繰り出し量を、該前方群のみでフォーカシングを行
う時の繰り出し量より小さくするとともに、該フォーカ
シングを行うときに発生するフォーカスエラー量が望遠
側より広角側で大きくなるように前記前方群によるフォ
ーカシングを行い、前記前方群のフォーカシングによっ
て残存するフォーカスエラー量を、前記リレーレンズ群
の一部を移動することにより除去するように作動させる
とよい。
カシング方式においては、任意の物点に対する前記前方
群の繰り出し量を、該前方群のみでフォーカシングを行
う時の繰り出し量より小さくするとともに、該フォーカ
シングを行うときに発生するフォーカスエラー量が望遠
側より広角側で大きくなるように前記前方群によるフォ
ーカシングを行い、前記前方群のフォーカシングによっ
て残存するフォーカスエラー量を、前記リレーレンズ群
の一部を移動することにより除去するように作動させる
とよい。
【００１１】さらに、本発明によるズームレンズのフォ
ーカシング方式は、前記ズームレンズの全ズーム比をＺ
ｔ、ズーム比Ｚに関する関数をｆ（Ｚ）、任意の有限物
点に対して前記前方群のみでフォーカシングを行う場合
の繰り出し量をＸ、該任意の有限物点に対して前記前方
群と前記リレーレンズ群の一部とでフォーカシングを行
う場合の該前方群の繰り出し量をＸ′とする時、ズーム
全域においてフォーカシングを行う際に、 Ｘ′＝Ｘ・ｆ（Ｚ） ０≦ｆ（Ｚ）≦１ かつ、（１−４・Ｚｔ／Ｚ2 ）1/2 ≦ｆ（Ｚ）≦log
（Ｚ）／log （Ｚｔ1/2 ）なる関係を満足するように前
記前方群の繰り出しを行うことが好ましい。
ーカシング方式は、前記ズームレンズの全ズーム比をＺ
ｔ、ズーム比Ｚに関する関数をｆ（Ｚ）、任意の有限物
点に対して前記前方群のみでフォーカシングを行う場合
の繰り出し量をＸ、該任意の有限物点に対して前記前方
群と前記リレーレンズ群の一部とでフォーカシングを行
う場合の該前方群の繰り出し量をＸ′とする時、ズーム
全域においてフォーカシングを行う際に、 Ｘ′＝Ｘ・ｆ（Ｚ） ０≦ｆ（Ｚ）≦１ かつ、（１−４・Ｚｔ／Ｚ2 ）1/2 ≦ｆ（Ｚ）≦log
（Ｚ）／log （Ｚｔ1/2 ）なる関係を満足するように前
記前方群の繰り出しを行うことが好ましい。
【００１２】ここで、フォーカスエラー量とは、任意の
物点に対する前方群の繰り出し量を、それのみでフォー
カシングを行う時の繰り出し量より小さくする方向で、
ズームレンズ群の前側共役点に完全に合焦させないよう
にした場合の、前側共役点と前方群のみでフォーカシン
グを行ったときの結像位置とのずれをいうものである。
物点に対する前方群の繰り出し量を、それのみでフォー
カシングを行う時の繰り出し量より小さくする方向で、
ズームレンズ群の前側共役点に完全に合焦させないよう
にした場合の、前側共役点と前方群のみでフォーカシン
グを行ったときの結像位置とのずれをいうものである。
【００１３】
【作用および発明の効果】ズームレンズにおいて前方群
を通る周辺光束高は、広角端あるいは広角端近傍で最至
近物点にフォーカシングしたときに最も大きくなる（イ
メージサークルが最も小さくなる）が、本発明によるズ
ームレンズのフォーカシング方式によれば、広角端ある
いは広角端近傍における前方群の繰り出し量を特に小さ
くなるように抑えるようにしているため、前方群を通る
周辺光束高を小さくすることができ、これにより前方群
の外径の大型化を避けることができる。
を通る周辺光束高は、広角端あるいは広角端近傍で最至
近物点にフォーカシングしたときに最も大きくなる（イ
メージサークルが最も小さくなる）が、本発明によるズ
ームレンズのフォーカシング方式によれば、広角端ある
いは広角端近傍における前方群の繰り出し量を特に小さ
くなるように抑えるようにしているため、前方群を通る
周辺光束高を小さくすることができ、これにより前方群
の外径の大型化を避けることができる。
【００１４】また、本発明によるズームレンズのフォー
カシング方式によれば、前方群を通るイメージサークル
が最も小さくなる時の光束高が小さく抑えられるため、
前方群の屈折力を小さくすることができ、これにより特
に前方群の軽量化や望遠側の球面収差、コマ収差、軸上
色収差等を向上させることができる。
カシング方式によれば、前方群を通るイメージサークル
が最も小さくなる時の光束高が小さく抑えられるため、
前方群の屈折力を小さくすることができ、これにより特
に前方群の軽量化や望遠側の球面収差、コマ収差、軸上
色収差等を向上させることができる。
【００１５】さらに、全ズーム比をＺｔ、ズーム比Ｚに
関する関数をｆ（Ｚ）、任意の有限物点に対して前方群
のみでフォーカシングを行う時、すなわちフォーカスエ
ラー量が零の時の繰り出し量をＸ、該任意の有限物点に
対して前記前方群と前記リレーレンズ群の一部とでフォ
ーカシングを行う場合の該前方群の繰り出し量をＸ′と
する時、ズーム全域においてフォーカシング行う際に、 Ｘ′＝Ｘ・ｆ（Ｚ） ０≦ｆ（Ｚ）≦１ かつ、（１−４・Ｚｔ／Ｚ2 ）1/2 ≦ｆ（Ｚ）≦log （Ｚ）／log （Ｚｔ1/2 ） …（１） なる関係を満足する一つの関数ｆ（Ｚ）を定義し、
（１）式の関係で前方群の繰り出しを行う構成とするこ
とにより、レンズ系を高変倍、広角化し、かつ最至近距
離を短縮しても、前方群の大型化を避けることができ、
また前方群で生じるフォーカスエラー量によるリレーレ
ンズ群の一部（後群フォーカスレンズ群）の移動量も極
端に大きくならず、後群フォーカスレンズ群の移動のた
めのスペースの確保も容易となり、前方群と後群フォー
カスレンズ群との移動量の関係を比較的簡単なものと
し、作動系の機構も容易なものとすることができる。
関する関数をｆ（Ｚ）、任意の有限物点に対して前方群
のみでフォーカシングを行う時、すなわちフォーカスエ
ラー量が零の時の繰り出し量をＸ、該任意の有限物点に
対して前記前方群と前記リレーレンズ群の一部とでフォ
ーカシングを行う場合の該前方群の繰り出し量をＸ′と
する時、ズーム全域においてフォーカシング行う際に、 Ｘ′＝Ｘ・ｆ（Ｚ） ０≦ｆ（Ｚ）≦１ かつ、（１−４・Ｚｔ／Ｚ2 ）1/2 ≦ｆ（Ｚ）≦log （Ｚ）／log （Ｚｔ1/2 ） …（１） なる関係を満足する一つの関数ｆ（Ｚ）を定義し、
（１）式の関係で前方群の繰り出しを行う構成とするこ
とにより、レンズ系を高変倍、広角化し、かつ最至近距
離を短縮しても、前方群の大型化を避けることができ、
また前方群で生じるフォーカスエラー量によるリレーレ
ンズ群の一部（後群フォーカスレンズ群）の移動量も極
端に大きくならず、後群フォーカスレンズ群の移動のた
めのスペースの確保も容易となり、前方群と後群フォー
カスレンズ群との移動量の関係を比較的簡単なものと
し、作動系の機構も容易なものとすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１７】図１(a) 、図１(b) 、図１(c) は、それぞ
れ、本発明によるズームレンズの有限物点における光学
系の結像関係を表す概念図、無限物点時の光学系の結像
関係を表す概念図、従来の前群フォーカシング方式にお
ける有限物点時の光学系の結像関係を表す概念図であ
る。前述した（１）式より無限物点時においてはＸ＝
Ｘ′＝０となり、本発明によるズームレンズも従来のズ
ームレンズも同一の結像関係にある。図１において、Ｏ
Z ，ＩZ はそれぞれズーム部の物体側、像側の共役点
を、Ｉは結像面を表す。図１(a) において、ＯZ ′、Ｉ
Z ′は、それぞれ、前群フォーカスレンズ群による結像
位置、前群フォーカスレンズ群からズームレンズ群まで
の系による結像位置を、またＭZ は、前群フォーカスレ
ンズ群から後群フォーカスレンズ群（リレーレンズ群の
一部）までの系による結像位置を表す。図１中最下段の
Ｆ，Ｚ，Ｍは、それぞれ図１中の前群フォーカスレンズ
群、ズームレンズ群、マスターレンズ群（リレーレンズ
群）を、Ｍ1 ，Ｍ2 は、マスターレンズ群を構成する移
動可能な後群フォーカスレンズ群と固定マスターレンズ
群を表す。ズームレンズ群は２群以上の複数レンズ群で
構成される場合もあるが、説明を簡単化するため図１に
おいては１群で示してある。
れ、本発明によるズームレンズの有限物点における光学
系の結像関係を表す概念図、無限物点時の光学系の結像
関係を表す概念図、従来の前群フォーカシング方式にお
ける有限物点時の光学系の結像関係を表す概念図であ
る。前述した（１）式より無限物点時においてはＸ＝
Ｘ′＝０となり、本発明によるズームレンズも従来のズ
ームレンズも同一の結像関係にある。図１において、Ｏ
Z ，ＩZ はそれぞれズーム部の物体側、像側の共役点
を、Ｉは結像面を表す。図１(a) において、ＯZ ′、Ｉ
Z ′は、それぞれ、前群フォーカスレンズ群による結像
位置、前群フォーカスレンズ群からズームレンズ群まで
の系による結像位置を、またＭZ は、前群フォーカスレ
ンズ群から後群フォーカスレンズ群（リレーレンズ群の
一部）までの系による結像位置を表す。図１中最下段の
Ｆ，Ｚ，Ｍは、それぞれ図１中の前群フォーカスレンズ
群、ズームレンズ群、マスターレンズ群（リレーレンズ
群）を、Ｍ1 ，Ｍ2 は、マスターレンズ群を構成する移
動可能な後群フォーカスレンズ群と固定マスターレンズ
群を表す。ズームレンズ群は２群以上の複数レンズ群で
構成される場合もあるが、説明を簡単化するため図１に
おいては１群で示してある。
【００１８】ここで一般に、結像倍率がβである光学系
の物点位置の微小のずれ量Δαに対する結像点のずれ量
Δα′は、 Δα′＝β2 ・Δα …（２） で表され、本実施例の場合、（１）式により前群フォー
カスレンズ群を動かすことを考え、ＯZ からＯZ ′まで
の距離をＯZ ＯZ ′とすると、 ＯZ ＯZ ′＝（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ と表すことができる。ここで関数ｆ（Ｚ）は、図２の斜
線内で任意のＺに対して一義的に定義される値をとるも
のである。さらに、任意のズーム比Ｚでのズーム群の結
像倍率をβZ 、後群フォーカスレンズ群を含むマスター
レンズ群全体の結像倍率をβM とし、ＩZ からＩZ ′ま
での距離をＩZ ＩZ ′とすると、ＯZ ＯZ ′が小さけれ
ば次式が成り立つ。
の物点位置の微小のずれ量Δαに対する結像点のずれ量
Δα′は、 Δα′＝β2 ・Δα …（２） で表され、本実施例の場合、（１）式により前群フォー
カスレンズ群を動かすことを考え、ＯZ からＯZ ′まで
の距離をＯZ ＯZ ′とすると、 ＯZ ＯZ ′＝（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ と表すことができる。ここで関数ｆ（Ｚ）は、図２の斜
線内で任意のＺに対して一義的に定義される値をとるも
のである。さらに、任意のズーム比Ｚでのズーム群の結
像倍率をβZ 、後群フォーカスレンズ群を含むマスター
レンズ群全体の結像倍率をβM とし、ＩZ からＩZ ′ま
での距離をＩZ ＩZ ′とすると、ＯZ ＯZ ′が小さけれ
ば次式が成り立つ。
【００１９】
ＩZ ＩZ ′＝（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ・βZ 2 …（３）
またこの時の結像面側でのずれ量ΔＩは、ＩZ ＩZ ′が
小さければ次式が成り立つ。
小さければ次式が成り立つ。
【００２０】
ΔＩ＝ＩZ ＩZ ′・βM 2
＝（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ・βZ 2 ・βM 2 …（４）
ここで後群フォーカスレンズ群の移動量をΔＭ、結像面
の移動量をΔＭ′とした時、 ΔＭ′＝ｋ・ΔＭ …（５） の関係があるとすれば、（４）および（５）式より ΔＭ＝ｋ-1・ΔＩ ＝ｋ-1・（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ・βZ 2 ・βM 2 …（６） となる。また、前群フォーカスレンズ群の焦点距離をｆ
F 、ワイド端の焦点距離をｆW とすれば、 βZ ・βM ＝ｆW ・ｆF -1・Ｚ＝Ａ・Ｚ （Ａ＝ｆW ・ｆF -1） であるから（６）式は、 ΔＭ＝Ａ2 ・Ｚ2 ・ｋ-1・（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ …（７） となり、前群フォーカスレンズ群、後群フォーカスレン
ズ群をそれぞれ（１）式、（７）式の関係で移動させる
と、フォーカシングを行うことができる。しかしなが
ら、上記式の関係は（２）式の関係が成立する場合に導
かれる関係式であるため、実際は、ズームとフォーカス
の関数としてｋ（Ｚ，Ｆ）を定義し、上述した関係式の
誤差を吸収するものとして定義する。結局本発明による
ズームレンズのフォーカシング方式における後群フォー
カスレンズ群の移動量は、（７）式を変更した下式
（８）式で与えられる。
の移動量をΔＭ′とした時、 ΔＭ′＝ｋ・ΔＭ …（５） の関係があるとすれば、（４）および（５）式より ΔＭ＝ｋ-1・ΔＩ ＝ｋ-1・（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ・βZ 2 ・βM 2 …（６） となる。また、前群フォーカスレンズ群の焦点距離をｆ
F 、ワイド端の焦点距離をｆW とすれば、 βZ ・βM ＝ｆW ・ｆF -1・Ｚ＝Ａ・Ｚ （Ａ＝ｆW ・ｆF -1） であるから（６）式は、 ΔＭ＝Ａ2 ・Ｚ2 ・ｋ-1・（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ …（７） となり、前群フォーカスレンズ群、後群フォーカスレン
ズ群をそれぞれ（１）式、（７）式の関係で移動させる
と、フォーカシングを行うことができる。しかしなが
ら、上記式の関係は（２）式の関係が成立する場合に導
かれる関係式であるため、実際は、ズームとフォーカス
の関数としてｋ（Ｚ，Ｆ）を定義し、上述した関係式の
誤差を吸収するものとして定義する。結局本発明による
ズームレンズのフォーカシング方式における後群フォー
カスレンズ群の移動量は、（７）式を変更した下式
（８）式で与えられる。
【００２１】
ΔＭ（Ｚ，Ｆ）＝Ａ2 ・Ｚ2 ・ｋ（Ｚ，Ｆ）-1・（１−ｆ（Ｚ））・Ｘ
…（８）
本発明によるズームレンズのフォーカシング方式によれ
ば、広角側においては前群フォーカスレンズ群によるフ
ォーカスエラー量が大きく、望遠側ではそれが小さくな
るようにフォーカシングが行われるため、広角側では
（３）式のβZ 2が比較的小さい値となり、その結果Ｉ
Z ＩZ ′が微小量に抑えられる。このため、後群フォー
カスレンズ群の移動量も少なくでき、望遠側では（３）
式の（１−ｆ（Ｚ））の項を小さい値とするため、後群
フォーカスレンズ群の移動量が小さく抑えられる。より
具体的に説明すると、前群フォーカスレンズ群の移動量
は、前群フォーカスレンズ群のみでフォーカシングを行
う系での任意の物点に対するフォーカス移動量Ｘを、前
群フォーカスレンズ群の移動量を制御する装置の信号よ
り検出し、本発明によるズームレンズのフォーカシング
方式における前群フォーカスレンズ群の移動量は、フォ
ーカス移動量Ｘにズーム比Ｚの関数ｆ（Ｚ）で変調した
量Ｘ′とする。そして、その値は、広角側では前群フォ
ーカスレンズ群によるフォーカスエラー量が大きく、望
遠側ではそれが小さくなるように行う。また、後群フォ
ーカスレンズ群の移動量は（８）式で定義され、ΔＭ
（Ｚ，Ｆ）なる値を、ＲＯＭ等の記憶媒体により参照で
きるようにしておけばよい。さらにΔＭをズーム比Ｚ、
フォーカスＦ、絞り径（ＦN0）Ｉの関数ΔＭ（Ｚ，Ｆ，
Ｉ）により定義すれば、絞りのみによる焦点移動も完全
に補正されたレンズ系とすることもできる。
ば、広角側においては前群フォーカスレンズ群によるフ
ォーカスエラー量が大きく、望遠側ではそれが小さくな
るようにフォーカシングが行われるため、広角側では
（３）式のβZ 2が比較的小さい値となり、その結果Ｉ
Z ＩZ ′が微小量に抑えられる。このため、後群フォー
カスレンズ群の移動量も少なくでき、望遠側では（３）
式の（１−ｆ（Ｚ））の項を小さい値とするため、後群
フォーカスレンズ群の移動量が小さく抑えられる。より
具体的に説明すると、前群フォーカスレンズ群の移動量
は、前群フォーカスレンズ群のみでフォーカシングを行
う系での任意の物点に対するフォーカス移動量Ｘを、前
群フォーカスレンズ群の移動量を制御する装置の信号よ
り検出し、本発明によるズームレンズのフォーカシング
方式における前群フォーカスレンズ群の移動量は、フォ
ーカス移動量Ｘにズーム比Ｚの関数ｆ（Ｚ）で変調した
量Ｘ′とする。そして、その値は、広角側では前群フォ
ーカスレンズ群によるフォーカスエラー量が大きく、望
遠側ではそれが小さくなるように行う。また、後群フォ
ーカスレンズ群の移動量は（８）式で定義され、ΔＭ
（Ｚ，Ｆ）なる値を、ＲＯＭ等の記憶媒体により参照で
きるようにしておけばよい。さらにΔＭをズーム比Ｚ、
フォーカスＦ、絞り径（ＦN0）Ｉの関数ΔＭ（Ｚ，Ｆ，
Ｉ）により定義すれば、絞りのみによる焦点移動も完全
に補正されたレンズ系とすることもできる。
【００２２】以下、実施例１〜３の各々について具体的
数値を用いて説明する。
数値を用いて説明する。
【００２３】＜実施例１＞本発明によるズームレンズの
フォーカシング方式の実施例１の広角端無限物点時の具
体的構成を図３に示す。図３に示すように本発明による
ズームレンズの実施例１は、フォーカス移動レンズ群
Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III 、マスターレンズ群I
V、絞り１０および色分解用プリズム１１からなり、マ
スターレンズ群IVはフォーカス移動レンズ群IV′と固定
レンズ群IV″とからなるものである。また、フォーカス
移動レンズ群Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III およびフ
ォーカス移動レンズ群IV′は図３の矢印方向に移動可能
なものとなっている。なお、図３においては光軸をＸ、
結像位置をＰで表す。
フォーカシング方式の実施例１の広角端無限物点時の具
体的構成を図３に示す。図３に示すように本発明による
ズームレンズの実施例１は、フォーカス移動レンズ群
Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III 、マスターレンズ群I
V、絞り１０および色分解用プリズム１１からなり、マ
スターレンズ群IVはフォーカス移動レンズ群IV′と固定
レンズ群IV″とからなるものである。また、フォーカス
移動レンズ群Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III およびフ
ォーカス移動レンズ群IV′は図３の矢印方向に移動可能
なものとなっている。なお、図３においては光軸をＸ、
結像位置をＰで表す。
【００２４】この実施例１における各レンズ面の曲率半
径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄ
および各レンズのアッベ数νｄを下記表１に示す。
径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄ
および各レンズのアッベ数νｄを下記表１に示す。
【００２５】ここで、この表１および後述する表２，３
において、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎｄ，νｄに対応させた数字
は物体側から順次増加するようになっている。
において、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎｄ，νｄに対応させた数字
は物体側から順次増加するようになっている。
【００２６】
【表１】
【００２７】なお、表１の下方の表は、焦点距離ｆが8.
29ｍｍ、207.13ｍｍおよび414.27ｍｍのときのレンズ間
隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を表すものである。
29ｍｍ、207.13ｍｍおよび414.27ｍｍのときのレンズ間
隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を表すものである。
【００２８】さらに、絞り１０はズーム移動レンズ群II
I とフォーカス移動レンズ群IV′との間に配されてい
る。
I とフォーカス移動レンズ群IV′との間に配されてい
る。
【００２９】＜実施例２＞本発明によるズームレンズの
フォーカシング方式の実施例２の広角端無限物点時の具
体的構成を図４に示す。図４に示すように本発明による
ズームレンズの実施例２は、フォーカスレンズ群Ｉ、ズ
ーム移動レンズ群II，III 、マスターレンズ群IV、絞り
１０および色分解用プリズム１１からなり、フォーカス
レンズ群Ｉは固定レンズ群Ｉ′とフォーカス移動レンズ
群Ｉ″とからなり、マスターレンズ群IVはフォーカス移
動レンズ群IV′と固定レンズ群IV″とからなるものであ
る。また、フォーカス移動レンズ群Ｉ″、ズーム移動レ
ンズ群II，III およびフォーカス移動レンズ群IV′は図
４の矢印方向に移動可能なものとなっている。なお、図
４においては光軸をＸ、結像位置をＰで表す。
フォーカシング方式の実施例２の広角端無限物点時の具
体的構成を図４に示す。図４に示すように本発明による
ズームレンズの実施例２は、フォーカスレンズ群Ｉ、ズ
ーム移動レンズ群II，III 、マスターレンズ群IV、絞り
１０および色分解用プリズム１１からなり、フォーカス
レンズ群Ｉは固定レンズ群Ｉ′とフォーカス移動レンズ
群Ｉ″とからなり、マスターレンズ群IVはフォーカス移
動レンズ群IV′と固定レンズ群IV″とからなるものであ
る。また、フォーカス移動レンズ群Ｉ″、ズーム移動レ
ンズ群II，III およびフォーカス移動レンズ群IV′は図
４の矢印方向に移動可能なものとなっている。なお、図
４においては光軸をＸ、結像位置をＰで表す。
【００３０】この実施例２における各レンズ面の曲率半
径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄ
および各レンズのアッベ数νｄを下記表２に示す。
径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄ
および各レンズのアッベ数νｄを下記表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】なお、表２の下方の表は、焦点距離ｆが8.
26ｍｍ、206.48ｍｍおよび412.96ｍｍのときのレンズ間
隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を表すものである。
26ｍｍ、206.48ｍｍおよび412.96ｍｍのときのレンズ間
隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を表すものである。
【００３３】さらに、絞り１０はズーム移動レンズ群II
I とフォーカス移動レンズ群IV′との間に配されてい
る。
I とフォーカス移動レンズ群IV′との間に配されてい
る。
【００３４】＜実施例３＞本発明によるズームレンズの
フォーカシング方式の実施例３の広角端無限物点時の具
体的構成を図５に示す。図５に示すように本発明による
ズームレンズの実施例３は、フォーカス移動レンズ群
Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III およびマスターレンズ
群IVからなり、フォーカスレンズ群Ｉは固定レンズ群
Ｉ′とフォーカス移動レンズ群Ｉ″とからなり、マスタ
ーレンズ群IVはフォーカス移動レンズ群IV′と固定レン
ズ群IV″とからなるものである。また、フォーカス移動
レンズ群Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III およびフォー
カス移動レンズ群IV′は図５の矢印方向に移動可能なも
のとなっている。なお、図５においては光軸をＸ、結像
位置をＰで表す。
フォーカシング方式の実施例３の広角端無限物点時の具
体的構成を図５に示す。図５に示すように本発明による
ズームレンズの実施例３は、フォーカス移動レンズ群
Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III およびマスターレンズ
群IVからなり、フォーカスレンズ群Ｉは固定レンズ群
Ｉ′とフォーカス移動レンズ群Ｉ″とからなり、マスタ
ーレンズ群IVはフォーカス移動レンズ群IV′と固定レン
ズ群IV″とからなるものである。また、フォーカス移動
レンズ群Ｉ、ズーム移動レンズ群II，III およびフォー
カス移動レンズ群IV′は図５の矢印方向に移動可能なも
のとなっている。なお、図５においては光軸をＸ、結像
位置をＰで表す。
【００３５】この実施例３における各レンズ面の曲率半
径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄ
および各レンズのアッベ数νｄを下記表３に示す。
径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄ
および各レンズのアッベ数νｄを下記表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】なお、表３の下方の表は、焦点距離ｆが1
2.28 ｍｍ、122.83ｍｍおよび212.50ｍｍのときのレン
ズ間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を表すものである。
2.28 ｍｍ、122.83ｍｍおよび212.50ｍｍのときのレン
ズ間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を表すものである。
【００３８】さらに、絞り１０はズーム移動レンズ群II
I とフォーカス移動レンズ群IV′との間に配されてい
る。
I とフォーカス移動レンズ群IV′との間に配されてい
る。
【００３９】ここで、上記実施例１〜３の前群フォーカ
スレンズ群の繰り出し量の抑制率を図６に示す。図６に
示すように、各実施例とも図２に示す抑制率ｆ（Ｚ）の
範囲内のものとなっている。
スレンズ群の繰り出し量の抑制率を図６に示す。図６に
示すように、各実施例とも図２に示す抑制率ｆ（Ｚ）の
範囲内のものとなっている。
【００４０】また、上記実施例１〜３におけるズーム比
Ｚｔに対する後群フォーカスレンズ群IV′の移動量ΔＭ
（Ｚ，Ｆ）を図11〜13にそれぞれ示す。図11〜13におい
て、２ｍ，７ｍは物体距離を、ＩＮＦは物体距離が無限
大であることを示す。
Ｚｔに対する後群フォーカスレンズ群IV′の移動量ΔＭ
（Ｚ，Ｆ）を図11〜13にそれぞれ示す。図11〜13におい
て、２ｍ，７ｍは物体距離を、ＩＮＦは物体距離が無限
大であることを示す。
【００４１】実施例１〜３の各収差図を各々図７〜９に
示す。なお、この収差図においてω／２は半画角を示
す。
示す。なお、この収差図においてω／２は半画角を示
す。
【００４２】これら図７〜９から明らかなように、本実
施例によれば、各収差を良好なものとすることができ
る。
施例によれば、各収差を良好なものとすることができ
る。
【００４３】また、本発明によるズームレンズのフォー
カシング方式を用い、かつ後群フォーカスレンズ群の移
動を外部よりコントロール可能な機構にしておけば、例
えばＣＣＵ（カメラコントロールユニット）側でファイ
ンフォーカシングを行ったり、カメラマンが前群フォー
カスレンズ群を移動させ、ラフにフォーカシングを行っ
た後、後群フォーカスレンズ群を移動する機構とするこ
とにより、ズームレンズを間接的なオートフォーカス機
能を有するものとすることも可能である。
カシング方式を用い、かつ後群フォーカスレンズ群の移
動を外部よりコントロール可能な機構にしておけば、例
えばＣＣＵ（カメラコントロールユニット）側でファイ
ンフォーカシングを行ったり、カメラマンが前群フォー
カスレンズ群を移動させ、ラフにフォーカシングを行っ
た後、後群フォーカスレンズ群を移動する機構とするこ
とにより、ズームレンズを間接的なオートフォーカス機
能を有するものとすることも可能である。
【００４４】ここで、図10は、本発明によるフォーカシ
ング方式を用いた場合（図中太線で示す）と、従来方式
の前方群のみでフォーカシングを行った場合（図中細線
で示す）との実施例２でのワイド端最至近物点にフォー
カシングした時の光路図を重ねて示したものであるが、
図10に示すように本発明によるズームレンズのフォーカ
シング方式を用いることにより、従来のズームレンズと
比較してレンズ径を小さくすることができ、前群フォー
カスレンズ群の小径化、軽量化を図ることができる。
ング方式を用いた場合（図中太線で示す）と、従来方式
の前方群のみでフォーカシングを行った場合（図中細線
で示す）との実施例２でのワイド端最至近物点にフォー
カシングした時の光路図を重ねて示したものであるが、
図10に示すように本発明によるズームレンズのフォーカ
シング方式を用いることにより、従来のズームレンズと
比較してレンズ径を小さくすることができ、前群フォー
カスレンズ群の小径化、軽量化を図ることができる。
【図１】本発明によるズームレンズの有限物点における
光学系の結像関係を表す概念図、無限物点時の光学系の
結像関係を表す概念図、および従来の前群フォーカシン
グ方式における有限物点時の光学系の結像関係を表す概
念図
光学系の結像関係を表す概念図、無限物点時の光学系の
結像関係を表す概念図、および従来の前群フォーカシン
グ方式における有限物点時の光学系の結像関係を表す概
念図
【図２】関数ｆ（Ｚ）のとり得る値の範囲を表すグラフ
【図３】本発明によるズームレンズの実施例１の具体的
構成を表す図
構成を表す図
【図４】本発明によるズームレンズの実施例２の具体的
構成を表す図
構成を表す図
【図５】本発明によるズームレンズの実施例３の具体的
構成を表す図
構成を表す図
【図６】本発明によるズームレンズの実施例１〜３にお
ける関数ｆ（Ｚ）がとり得る値を表すグラフ
ける関数ｆ（Ｚ）がとり得る値を表すグラフ
【図７】本発明によるズームレンズの実施例１の各収差
図
図
【図８】本発明によるズームレンズの実施例２の各収差
図
図
【図９】本発明によるズームレンズの実施例３の各収差
図
図
【図１０】本発明によるズームレンズのフォーカシング
方式を用いた場合と従来のズームレンズのフォーカシン
グ方式との光路図
方式を用いた場合と従来のズームレンズのフォーカシン
グ方式との光路図
【図１１】本発明によるズームレンズの実施例１の物体
距離を変化させたときの後群フォーカスレンズ群の移動
量を表すグラフ
距離を変化させたときの後群フォーカスレンズ群の移動
量を表すグラフ
【図１２】本発明によるズームレンズの実施例２の物体
距離を変化させたときの後群フォーカスレンズ群の移動
量を表すグラフ
距離を変化させたときの後群フォーカスレンズ群の移動
量を表すグラフ
【図１３】本発明によるズームレンズの実施例３の物体
距離を変化させたときの後群フォーカスレンズ群の移動
量を表すグラフ
距離を変化させたときの後群フォーカスレンズ群の移動
量を表すグラフ
１０ 絞り
１１ ローパスフィルタ
Ｘ 光軸
Ｐ 結像位置
I フォーカス移動レンズ群
I ′ 固定レンズ群
I ″ フォーカス移動レンズ群
II ズーム移動レンズ群
III ズームレンズ移動群
IV マスターレンズ群
IV′ フォーカス移動レンズ群
IV″ 固定レンズ群
Claims (3)
- 【請求項１】 物体側より順に前方群、ズームレンズ群
およびリレーレンズ群により構成され、前記前方群と前
記リレーレンズ群の一部を光軸方向に移動させてフォー
カシングを行うズームレンズのフォーカシング方式にお
いて、任意の物点に対する前記前方群の繰り出し量を、該前方
群のみでフォーカシングを行う時の繰り出し量より小さ
くするとともに、該フォーカシングを行うときに発生す
るフォーカスエラー量が望遠側より広角側で大きくなる
ように前記前方群によるフォーカシングを行い、前記前
方群のフォーカシングによって残存するフォーカスエラ
ー量を、前記リレーレンズ群の一部を移動することによ
り除去するようにしたことを 特徴とするズームレンズの
フォーカシング方式。 - 【請求項２】 前記ズームレンズの全ズーム比をＺｔ、
ズーム比Ｚに関する関数をｆ（Ｚ）、任意の有限物点に
対して前記前方群のみでフォーカシングを行う場合の繰
り出し量をＸ、該任意の有限物点に対して前記前方群と
前記リレーレンズ群の一部とでフォーカシングを行う場
合の該前方群の繰り出し量をＸ′とする時、ズーム全域
においてフォーカシングを行う際に、 Ｘ′＝Ｘ・ｆ（Ｚ） ０≦ｆ（Ｚ）≦１ かつ、（１−４・Ｚｔ／Ｚ２ ）１／２ ≦ｆ（Ｚ）≦
ｌｏｇ（Ｚ）／ｌｏｇ（Ｚｔ１／２ ）なる関係を満足
するように前記前方群の繰り出しを行う ことを特徴とす
る請求項１記載のズームレンズのフォーカシング方式。 - 【請求項３】 物体側より順に前方群、ズームレンズ群
およびリレーレンズ群により構成され、前記前方群と前
記リレーレンズ群の一部を光軸方向に移動させてフォー
カシングを行うズームレンズのフォーカシング方式にお
いて、 前記ズームレンズの全ズーム比をＺｔ、ズーム比Ｚに関
する関数をｆ（Ｚ）、任意の有限物点に対して前記前方
群のみでフォーカシングを行う場合の繰り出し量をＸ、
該任意の有限物点に対して前記前方群と前記リレーレン
ズ群の一部とでフォーカシングを行う場合の該前方群の
繰り出し量をＸ′とする時、ズーム全域においてフォー
カシングを行う際に、 Ｘ′＝Ｘ・ｆ（Ｚ） ０≦ｆ（Ｚ）≦１ かつ、（１−４・Ｚｔ／Ｚ２ ）１／２ ≦ｆ（Ｚ）≦
ｌｏｇ（Ｚ）／ｌｏｇ（Ｚｔ１／２ ）なる関係を満足
するように前記前方群の繰り出しを行うことを特徴とす
るズームレンズのフォーカシング方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25181894A JP3464719B2 (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | ズームレンズのフォーカシング方式 |
| US08/544,002 US5737127A (en) | 1994-10-18 | 1995-10-17 | System of focusing zoom lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25181894A JP3464719B2 (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | ズームレンズのフォーカシング方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08114744A JPH08114744A (ja) | 1996-05-07 |
| JP3464719B2 true JP3464719B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=17228381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25181894A Expired - Fee Related JP3464719B2 (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | ズームレンズのフォーカシング方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5737127A (ja) |
| JP (1) | JP3464719B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH10293253A (ja) * | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Fuji Photo Optical Co Ltd | ３群ズームレンズ |
| US6122111A (en) * | 1997-07-25 | 2000-09-19 | Panavision, Inc. | High performance zoom lens system |
| JP4609685B2 (ja) * | 2001-01-11 | 2011-01-12 | 富士フイルム株式会社 | レンズ制御システム |
| JP4654114B2 (ja) * | 2005-11-07 | 2011-03-16 | Ｈｏｙａ株式会社 | 大口径ズームレンズ系 |
| US8212913B2 (en) | 2007-09-12 | 2012-07-03 | Panasonic Corporation | Zoom lens system, imaging device and camera |
| US8064144B2 (en) | 2007-09-12 | 2011-11-22 | Panasonic Corporation | Zoom lens system, imaging device and camera |
| JP5441377B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2014-03-12 | キヤノン株式会社 | 単焦点光学系及びそれを有する撮像装置 |
| KR101706266B1 (ko) * | 2009-12-24 | 2017-02-27 | 삼성전자주식회사 | 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치 |
| JP5623305B2 (ja) * | 2011-02-07 | 2014-11-12 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| WO2014073186A1 (ja) | 2012-11-08 | 2014-05-15 | 富士フイルム株式会社 | ズームレンズおよび撮像装置 |
| JP6702771B2 (ja) * | 2016-03-25 | 2020-06-03 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| CN109164563B (zh) * | 2018-09-17 | 2020-08-18 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种超大像面大相对孔径高清连续变焦光学系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5576318A (en) * | 1978-12-05 | 1980-06-09 | Canon Inc | Zoom lens system |
| JPS574018A (en) * | 1980-06-10 | 1982-01-09 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | Focusing system for zoom lens |
| US5136431A (en) * | 1988-12-06 | 1992-08-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens of the internal focus type |
| US5185678A (en) * | 1990-07-11 | 1993-02-09 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Compact high ratio zoom lens system |
| JP3237275B2 (ja) * | 1993-02-08 | 2001-12-10 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
-
1994
- 1994-10-18 JP JP25181894A patent/JP3464719B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-10-17 US US08/544,002 patent/US5737127A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5737127A (en) | 1998-04-07 |
| JPH08114744A (ja) | 1996-05-07 |
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