JP3799738B2

JP3799738B2 - Zoom lens barrel

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Publication number: JP3799738B2
Application number: JP11508697A
Authority: JP
Inventors: 基之大竹
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: JPH10293252A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ鏡筒、特に広角端状態より望遠端状態までに所定のレンズ焦点距離状態のみ存在するステップズーム（バリフォーカルズーム）用のズームレンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のレンズシャッター式カメラ用の撮影レンズでは、ズームレンズが一般的となっている。
【０００３】
ズームレンズを制御するズームレンズ鏡筒では、可動レンズ群がズームレンズ鏡筒内に設けられたカムに従って光軸方向に移動することにより焦点距離が変化する。そして、被写体位置の検出系からの出力に従って、合焦駆動系を駆動することによりフォーカシングレンズ群を光軸方向に移動させ、近距離合焦を行う方法が広く知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６０−１０２４３７号公報に開示されたズームレンズ鏡筒は、広角端状態より望遠端状態の間の所定の焦点距離状態のみ可動レンズ群が停止可能である。ここでは、広角端状態から焦点距離が大きくなる方向に可動レンズ群を移動させた場合に、フィルム面上に結像する被写体位置が近距離に移動するようにカム軌道を設定し、合焦駆動系を省くことで制御機構を簡素化している。
【０００５】
しかしながら、特開昭６０−１０２４３７号公報に開示されたズームレンズ鏡筒では、望遠端状態において近距離合焦を行う際に、望遠端状態よりもレンズ全長が大きくなってしまい、カメラ本体の小型化に適しておらず問題であった。
【０００６】
図１３に特開昭６０−１０２４３７号公報に開示されているズームレンズ鏡筒のカム軌道の概略を示す。図１３において、Ａは第１レンズ群の移動軌跡、Ｂは第２レンズ群の移動軌跡をそれぞれ示し、ａ乃至ｇはそれぞれの焦点距離における無限遠合焦状態（∞）のレンズ位置状態を、ａ’乃至ｇ’は前記各無限遠合焦状態ａ乃至ｇから近距離合焦（ＭＯＤ）を行った場合のレンズ位置状態を示している。
【０００７】
図１３から明らかなように、望遠端状態で近距離合焦を行う際に、望遠端状態に比べてレンズ全長がかなり大きくなる傾向にある。したがって、より被写体に近づいた迫力のある写真を撮ろうとすると、レンズ全長がより大きくなってしまい問題である。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、小型化と低コスト化に適したズームレンズ鏡筒及び変倍光学系を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のズームレンズ鏡筒は、複数の可動レンズ群を有する変倍光学系と前記複数の可動レンズ群を光軸方向に駆動する案内手段とを備えたズームレンズ鏡筒であって、前記案内手段は、少なくとも広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態の３つのレンズ位置状態に前記可動レンズ群を停止可能であり、前記中間焦点距離状態は前記広角端状態と前記望遠端状態の間に存在し、いずれのレンズ位置状態においても、無限遠に位置する被写体の像が所定の位置に保たれ、前記無限遠に位置する被写体から近距離に位置する被写体へ焦点調節を行う場合に、前記複数の可動レンズ群が、広角端状態においては被写体の方向へ移動し、望遠端状態においては前記所定の位置の前記被写体像の方向へ移動することを特徴としている。
【００１０】
かかる構成により、望遠端状態において近距離の被写体（物体）に合焦した場合でも、可動レンズ群が像側へ動くので、レンズ全長が長くならず、全系の小型化を図ることが出来る。
【００１１】
通常、カメラ等に用いられる光学系では、焦点距離ｆと像高ｙと画角θが
ｙ＝ｆ・ｔａｎθ
となる射影方式を用いている。
【００１２】
従って、焦点距離が長い場合よりも焦点距離が短い場合のほうが、焦点距離の変化による画角の変化が大きい。撮影範囲は画角によって決まるため、本発明においては、画角の変化がほぼ一定となるようなレンズ位置状態で変倍光学系が停止するようにズームレンズ鏡筒を構成している。
【００１３】
以上のことから、本発明では、広角端状態（レンズが停止可能な位置状態のうち、焦点距離が最も短いレンズ位置状態）から望遠端状態（レンズが停止可能な位置状態のうち、焦点距離が最も長いレンズ位置状態）までレンズ位置状態が変化する際に、隣接するレンズ位置状態同士の焦点距離変化が次第に大きくなっている。
【００１４】
次に、レンズシャッター式カメラに好適な撮影光学系について述べる。レンズシャッター式カメラは携帯性が重要視されるため、カメラ本体の小型化が重要である。従って、撮影光学系はレンズ径が小型であることと、レンズ全長が短いことが必要とされる。具体的な変倍光学系としては、例えば特開昭６１−１５１１５号公報に開示された正負２群ズームレンズが知られている。
【００１５】
正負２群ズームレンズは正屈折力を有する第１レンズ群と負屈折力を有する第２レンズ群で構成され、第１レンズ群により形成される被写体像を第２レンズ群により拡大する光学系である。広角端状態より望遠端状態まで第１レンズ群と第２レンズ群は、両群の間隔を狭めるように物体側へ移動する。また、開口絞りは第１レンズ群の最も像側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第１レンズ群と一体的に移動する。
【００１６】
さらに、例えば特開平２−１３５３１２号公報に開示された正正負３群ズームレンズや特開平３−３９９２０号公報に開示された正負正負４群ズームレンズ等も知られている。いずれも最も像側に負レンズ群を配置し、負レンズ群よりも物体側に開口絞りを配置して、広角端状態より望遠端状態まで変倍する際に、開口絞りと負レンズ群の間隔が減少するように、開口絞り及び負レンズ群が物体側に移動している。
【００１７】
これらのレンズでは、レンズ系全体の屈折力配置を正負とすることでレンズ全長の短縮化を図っている。また、広角端状態ではバックフォーカスを短くし、負レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離すことで、射出瞳位置を像面に近づけて負レンズ群のレンズ径を小さくし、且つ軸上収差と軸外収差とを独立に補正しており、バックフォーカスの変化を大きくすることで、負レンズ群を通過する軸外光束の高さを変倍時に大きく変化させて、変倍時に発生する軸外収差の変動を良好に補正している。
【００１８】
本発明においても、変倍光学系は最も像側に負レンズ群を配置して、広角端状態より望遠端状態まですべてのレンズ群を物体側に移動させている。かかる構成により、レンズ全体の小型化を図り、収差を良好に補正することが可能である。
【００１９】
また、本発明によるズームレンズ鏡筒は、以下の条件式（１）、
０．１＜（ｆａ・｜ｆｂ｜）^1/2／ｆｔ＜１．０（１）
を満足する変倍光学系を備えることが望ましい。
【００２０】
条件式（１）は、望遠端状態における負レンズ群と負レンズ群より物体側に配置されるレンズ群の焦点距離の適切な範囲を定めている。ここで、ｆａは望遠端状態における前記負レンズ群より物体側に配置されるレンズ群全体の合成焦点距離を、ｆｂは前記負レンズ群の焦点距離を、ｆｔは望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離を表している。条件式（１）の上限値を上回った場合、近距離合焦時に負レンズ群を像側に移動させることができなくなってしまう。
【００２１】
逆に、下限値を下回った場合、負レンズ群の横倍率が正に大きくなり過ぎて、負レンズ群のレンズ位置精度が極端に大きくなって、レンズ停止精度によって光学性能が著しく劣化してしまう。
【００２２】
レンズ系の小型化を図るには、負レンズ群と負レンズ群より物体側に配置されるレンズ群の焦点距離を小さくすることが肝要であり、条件式（１）の上限値を０．５とすることが望ましい。
【００２３】
また、レンズ鏡筒には円筒状の鏡筒が一般的に用いられ、モーターの回転力に従ってレンズ鏡筒の一部が回転して、結果的に各レンズ群が光軸方向に移動するが、本発明においては、各レンズ群の制御を容易に行うために、所定のレンズ群がモーターの所定の回転量に対して常にほぼ一定量だけ光軸方向に移動することが望ましい。
【００２４】
ところで、本発明によるズームレンズ鏡筒においては、上述の通り隣接するレンズ位置状態（無限遠合焦）同士の焦点距離変化量が広角端状態より望遠端状態へレンズ位置状態が変化するに従って大きくなっており、結果的にレンズ鏡筒に伝達されるモーターの駆動量が大きくなる。
【００２５】
例えば、正負２群ズームレンズでは第１群の像側に開口絞りが配置され、変倍時に第１群と一体的に移動するので、開口絞りの最大径が同じである場合、像面上の深度はレンズ位置状態によらずほぼ一定となる。
【００２６】
しかしながら、可動レンズ群を３つ以上有する多群ズームレンズでは、焦点距離の変化よりもＦナンバーの変化が小さく、像面上の深度が広角端状態に比べて望遠端状態で狭まる傾向にある。
【００２７】
レンズシャッター式カメラでは、被写体位置を検出する検出系の出力に従い、レンズを駆動するが、連続的にレンズ位置を位置決めするのではなく、階段式に位置決めするため、所定の光学性能を得るのに必要なステップ数が像面上の深度に基づき決定される。
【００２８】
従って、多群ズームレンズでは望遠端状態の方が必要となるステップ数が多い分、近距離合焦時のモーターの駆動量が大きいことが望ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
まず、本発明では、望遠端状態においては、ズームレンズの各レンズ群を像側に移動させることで近距離合焦を行っている。このように各レンズ群を像側へ移動させても近距離合焦が出来る点について説明する。
【００３１】
従来、近距離合焦方法としては、（１）レンズ系全体を一体的に移動する全体移動方式、（２）レンズ系を構成するレンズ群のうち１つのレンズ群だけを移動させる１群移動方式、（３）レンズ系を構成するレンズ群のうち複数のレンズ群が異なる移動量で移動する近距離補正方式の３つの方式が知られている。
【００３２】
一般的に、全体移動方式及び近距離補正方式は単焦点レンズで用いられることが多く、１群移動方式はズームレンズに適用されることが多い。
【００３３】
このうち、近距離補正方式は米国特許第２，５３７．９１２号公報や特公昭４５−３９８７５号公報において開示された方式であり、複数のレンズ群を異なる移動量で移動させることにより、近距離合焦に発生する収差の変動を良好に補正する方法である。
【００３４】
近距離補正方式では、一般的に各レンズ群を物体側へ移動させている。通常撮影レンズは正の屈折力を有しており、物体距離が短くなると像面位置は後側へ移動するため、全体繰り出し方式ではレンズ系全体を物体側へ移動させている。
【００３５】
しかしながら、本発明は、例えば異なる移動量で移動するレンズ群の焦点距離を適切に設定することにより、各レンズ群を物体側ではなく像側に移動させた場合にも近距離合焦が行えることに着眼したものである。
【００３６】
以下、各レンズ群を像側に移動させた際にも近距離合焦が行える条件について説明する。
【００３７】
図１（ａ），（ｂ）に本発明によるズームレンズ鏡筒に保持される変倍光学系の概念を示す。図１（ａ），（ｂ）に示す変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１が正の屈折力、第２レンズ群Ｇ２が負の屈折力を有し、広角端状態（ａ）より望遠端状態（ｂ）まで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔を狭めるように各レンズ群を物体側に移動させることにより焦点距離が大きくなる。
【００３８】
また、光学系全体の屈折力φは、
φ＝φ１＋φ２−ｄφ１φ２
で表される。ここで、φ１は第１レンズ群Ｇ１の屈折力、φ２は第２レンズ群Ｇ２の屈折力、ｄは主点間隔をそれぞれ表している。
【００３９】
従って、微小量だけ空気間隔が変化した際の屈折力の変化Δφ／Δｄは、
Δφ／Δｄ＝−φ１φ２
である。空気間隔の変化が比較的小さい場合、焦点距離の変化は像面位置の変化と大体同じであることから、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の屈折力が大きい場合に、像面位置の変化が大きい。
【００４０】
本発明に係る鏡筒に支持される変倍光学系は、φ１＞φ、｜φ２｜＞φであり像面位置の変化が大きため、第１レンズ群Ｇ１が像側に移動した際に発生する像面位置の変化を第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔を変化させるように第２レンズ群Ｇ２を移動させて打ち消すことが可能である。また、物体側に移動させた際にも同様のことが言える。
【００４１】
これに対して、例えば、特公昭４５−３９８７５号公報に開示されたレンズ系では、負レンズ群の後方に置かれた正レンズ群内に、光束が平行に近くなる適当な空気間隔を設定し、物体距離に応じてこの空気間隔を変化させて近距離合焦時に発生する収差の変化を打ち消すようにしている。従って、可変の空気間隔より物体側に配置される部分群の屈折力はほぼ０であり、空気間隔の変化に伴い発生する像面位置の変動は非常に小さい。このため、特公昭４５−３９８７５号公報に開示されたレンズ系は物体側へ移動させた際にのみ、近距離合焦が可能であった。
【００４２】
以上のことから、像側に移動させた際にも近距離合焦可能とするには、屈折力の符号が異なるような２つの部分群にレンズ系を分割して、近距離合焦時に異なる移動量で移動させることが望ましいことがわかる。
【００４３】
また、本発明によるズームレンズ鏡筒に保持される他の変倍光学系を図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００４４】
図２（ａ），（ｂ）に示す変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１は正の屈折力、第２レンズ群Ｇ２は正の屈折力、第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有している。そして、広角端状態（ａ）より望遠端状態（ｂ）まで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように、すべてのレンズ群が物体側へ移動する。
【００４５】
この変倍光学系は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成屈折力が強い正の屈折力であり、第３レンズ群Ｇ３が強い負屈折力であり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることで、無限遠位置から近距離物体まで各レンズ群を像側に移動させて近距離合焦で行っている。
【００４６】
また、特公昭４５―３９８７５号公報で開示されるように、光束が平行に近くなる空気間隔、具体的には第１群と第２群との間に形成される空気間隔を変化させることにより、近距離合焦時に発生する軸外収差の変動を良好に補正している。
【００４７】
以上説明したように、正負２群ズームと正正負３群ズームレンズにおいて、各レンズ群を像側に移動させて近距離合焦を行うことができる。
【００４８】
また、本発明は、正負２群ズームレンズと正正負３群ズームレンズに限定されるものではなく、正負正負４群ズームレンズや負正負３群ズームレンズ、正負正正負５群ズームレンズ等のレンズ系の最も像側に負レンズ群が配置され、広角端状態より望遠端状態まで負レンズ群が物体側へ移動する変倍光学系であれば適用できる。
【００４９】
以上のことに基づき、本発明においては、上記構成の変倍光学系を組み込んだズームレンズ鏡筒において、近距離合焦時に、広角端状態では変倍光学系の最も像側に配置される負レンズ群を物体側へ移動させるようにレンズ鏡筒を駆動し、望遠端状態では負レンズ群を像側へ移動させるようにレンズ鏡筒を駆動させている。これにより、所定量だけレンズ鏡筒が駆動された際の負レンズ群の移動量を減らして、レンズ停止精度を高め、且つ望遠端状態での近距離合焦時におけるレンズ全長の短縮化を達成している。
【００５０】
以下に、本発明による各実施例について説明する。なお、各実施例において非球面は次式で表される。
【００５１】
【数１】

ここで、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは曲率、κは円錐定数、Ｃ４，Ｃ６，…Ｃ１０は非球面係数を表している。
【００５２】
（第１実施例）
本発明の第１実施例に係るズームレンズ鏡筒に保持される変倍光学系の移動軌跡を図３（ａ）乃至（ｃ）に示す。
【００５３】
図３（ａ）および（ｃ）において、ＡＸは光軸、Ｇ１は正屈折力の第１レンズ群、Ｇ２は負屈折力の第２レンズ群、４は絞り兼用のシャッター羽根で、図中（ａ）が広角端状態（焦点距離が最も小さいレンズ位置状態）、（ｃ）が望遠端状態（焦点距離が最も大きいレンズ位置状態）での第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とのレンズ位置関係を示している。同図（ｂ）は広角端状態より望遠端状態までの第１レンズ群Ｇ１の移動軌跡Ａ及び第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡Ｂを示している。
【００５４】
図３（ｂ）で、ａ〜ｆは広角端状態から望遠端状態までの停止可能な無限遠合焦状態におけるレンズ位置状態を示し、ａ’〜ｆ’は広角端状態から望遠端状態までの停止可能な最短撮影距離（近距離）合焦状態におけるレンズ位置状態を示している。ここで、広角端状態ａより望遠端状態ｆまでレンズ位置状態が変化するに従い、図４に示す第２レンズ鏡筒１５の回転角が増加する。すなわち、ａ〜ａ’、ｂ〜ｂ’、…、ｆ〜ｆ’に対応するレンズ位置状態は、各レンズ位置状態ａ、ｂ、…、ｆにおいて近距離合焦した際に用いる範囲であり、上述のようにａ’〜ｆ’が最短撮影距離状態である。
【００５５】
焦点距離を変化させる際には、各レンズ位置状態ａ〜ｆに対応する鏡筒の回転角位置で鏡筒を停止させる。また、近距離合焦を行う際には、レンズ位置状態ａ〜ｆよりレンズ位置状態ａ’〜ｆ’の方向に鏡筒を回転させる。つまり、広角端状態ａでは望遠端状態ｆの方向に、望遠端状態ｆでは広角端状態ａの方向にそれぞれ図４に示す第２レンズ鏡筒１５が回転する。
【００５６】
第１実施例においては、第１レンズ群Ｇ１の広角端状態からの移動量が図４に示す第２レンズ鏡筒１５の回転角に比例している。
【００５７】
図４（ａ）、（ｂ）は、第１実施例に係るズームレンズ鏡筒をカメラ本体に組み込んだ際の断面図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は望遠端状態をそれぞれ示している。
【００５８】
図４（ａ）、（ｂ）において、ＡＸは光軸、Ｇ１は正の屈折力を有する第１レンズ群、Ｇ２は負の屈折力を有する第２レンズ群、４は絞り兼用のシャッター羽根、５は撮影画面で、１１は第１レンズ群Ｇ１を保持する第１レンズ室、１２は第２レンズ群Ｇ２を保持する第２レンズ室、１３は第１レンズ室１１が取り付けられシャッターを駆動するシャッター部、１４はシャッター部１３が取り付けられる第１レンズ鏡筒、１５は内部にヘリコイドが設けられ、第１レンズ鏡筒１３の外周部に設けられたヘリコイドを介してヘリコイド嵌合する第２レンズ鏡筒、１６は内部にヘリコイドが設けられ、第２レンズ鏡筒１５の外周部に設けられたヘリコイドを介してヘリコイド嵌合する暗箱、１７は直進筒、１８は第２レンズ室１２の外周部に設けられた３本のフォロアーピンをそれぞれ示している。
【００５９】
モーターの駆動力が伝達される歯車（不図示）が、第２レンズ鏡筒１５の外周部に設けられたギアと噛み合い、歯車の回転に従い暗箱１６内のヘリコイドに沿って第２レンズ鏡筒１５が回転しながら、光軸方向に移動する。直進筒１７は暗箱１６内に設けられた回転止め（不図示）により回転が抑えられ、回転せずに第２レンズ群Ｇ２とともに光軸方向に移動する。フォロアーピン１８は、直進筒１７に設けられた直進溝を介して第２レンズ鏡筒１５内部のカム溝と嵌合しており、第２レンズ室１２がカム溝に沿って光軸方向に回転せずに移動する。第１レンズ鏡筒１４は内壁に設けられた直線状の凹部と直進筒１７の外周部に設けられた直線状の凸部が嵌合しており、第２レンズ鏡筒１５の回転に従い、回転せずに光軸方向に移動する。
【００６０】
図５は第２レンズ鏡筒１５の内壁の一部を展開した簡略図であって、第２レンズ室１２を光軸方向に案内するカム溝を示している。図５において、２１は３本のフォロアーピン１８が嵌まるカム溝を示し、ａ〜ｆがそれぞれレンズ位置状態ａ〜ｆに対応する。
【００６１】
図６は、本発明の第１実施例に係るズームレンズ鏡筒に保持される変倍光学系の広角端状態におけるレンズ断面図を示している。図中ＡＸは光軸、６は像面を示し、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２２で構成される。開口絞り４は両凸レンズＬ１３の像側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第１レンズ群Ｇ１と一体的に移動する。
【００６２】
表１に、本発明における第１実施例の諸元の値を掲げる。実施例の表中のｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角を表し、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値である。
【００６３】
【表１】

なお、回転角及び移動量は広角端状態ａで０とする。
（条件式対応値）
ｆａ＝＋１．７０４０
ｆｂ＝−１９．６７５６
（１）（ｆａ・｜ｆｂ｜）^1/2／ｆｔ＝０．２５１
【００６４】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるズームレンズ鏡筒に保持される変倍光学系の移動軌跡を図７（ａ）乃至（ｃ）に示す。
【００６５】
図７（ａ）、（ｃ）において、ＡＸは光軸、Ｇ１は正屈折力の第１レンズ群、Ｇ２は正屈折力の第２レンズ群、Ｇ３は負屈折力の第３レンズ群、４は絞り兼用のシャッター羽根を示している。図中（ａ）が広角端状態（焦点距離が最も小さいレンズ位置状態）で、（ｃ）が望遠端状態（焦点距離が最も大きいレンズ位置状態）での第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３のレンズ位置関係を示している。同図（ｂ）は広角端状態より望遠端状態までの第１レンズ群Ｇ１の移動軌跡Ａ、第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡Ｂ及び第３レンズ群Ｇ３の移動軌跡Ｃを示す。
【００６６】
図７（ｂ）で、ａ〜ｄは広角端状態から望遠端状態までの停止可能な無限遠合焦状態におけるレンズ位置状態に対応し、ａ’〜ｄ’は広角端状態から望遠端状態までの停止可能な最短撮影距離状態におけるレンズ位置状態に対応している。広角端状態ａより望遠端状態ｄまでレンズ位置状態が変化するに従い、第２レンズ鏡筒１５の回転角が増加する。すなわち、ａ〜ａ’、ｂ〜ｂ’、ｃ〜ｃ’、ｄ〜ｄ’に対応するレンズ位置状態は、レンズ位置状態ａ、ｂ、ｃ、ｄで近距離合焦した際に用いる範囲であり、上述のようにａ’〜ｄ’が最短撮影距離状態である。
【００６７】
焦点距離を変化させる際には、レンズ位置状態ａ〜ｄに対応する鏡筒の回転角位置で鏡筒を停止する。また、近距離合焦を行う際には、レンズ位置状態ａ〜ｄよりレンズ位置状態ａ’〜ｄ’の方向に鏡筒を回転させる。つまり、広角端状態ａでは望遠端状態ｄの方向に、望遠端状態ｄでは広角端状態ａの方向にそれぞれ回転レンズ鏡筒１５が回転する。
【００６８】
図８は第２実施例によるズームレンズ鏡筒の断面図を示し、（ａ）が広角端状態、（ｂ）が望遠端状態、（ｃ）が格納状態をそれぞれ示している。
【００６９】
図８において、１１は第１レンズ群Ｇ１を保持する第１レンズ室、１２は第２レンズ群Ｇ２を保持する第２レンズ室、１３は第１レンズ室１１が取り付けられシャッターを駆動するシャッター部、１４はシャッター部１３が取り付けられる可動レンズ鏡筒、１５は内部にヘリコイドが設けられ、可動レンズ鏡筒１３の外周部に設けられたヘリコイドを介してヘリコイド嵌合する回転レンズ鏡筒、１６は内部にヘリコイドが設けられ、回転レンズ鏡筒１５の外周部に設けられたヘリコイドを介してヘリコイド嵌合する暗箱、１８は第２レンズ室１２の外周部に設けられた３本のフォロアーピン、１９は第３レンズ群Ｇ３を保持する第３レンズ室、２０は第３レンズ室１９の外周部に設けられた３本のフォロアーピンをそれぞれ示している。
【００７０】
モーターの駆動力が伝達される歯車（不図示）が、回転レンズ鏡筒１５の外周部に設けられたギアと噛み合い、歯車の回転に従い回転レンズ鏡筒１５が回転すると、可動レンズ鏡筒１４が回転レンズ鏡筒１５の内壁に設けられたヘリコイドに沿って、且つ第２レンズ室１３の外周部に設けられた直進溝により回転が抑えられ、光軸方向に直進する。フォロアーピン１８及び２０は回転レンズ鏡筒１５に設けられたカム溝を介して暗箱１６内に設けられた直進溝に嵌合し、回転レンズ鏡筒１５の回転に従って、カム溝に従って光軸方向に移動する。
【００７１】
図９は回転レンズ鏡筒の内壁の一部を展開した簡略図であって、第２レンズ室１２及び第３レンズ室１９を光軸方向に案内するカム溝の軌道を示している。
【００７２】
図９において、２１はフォロアーピン１８が嵌まるカム溝を示し、２２はフォロアーピン２０が当てはまるカム溝を示し、第２レンズ群Ｇ２はカム溝２１によって光軸方向に案内され、図中ｚ１（格納状態）及びａ１〜ｄ１がそれぞれ第２レンズ群Ｇ２のレンズ位置状態ａ〜ｄに対応し、ｚ２（格納状態）及びａ２〜ｄ２がそれぞれ第３レンズ群Ｇ３のレンズ位置状態ａ〜ｄに対応している。
【００７３】
図１０は、本発明の第２実施例による変倍光学系の広角端状態におけるレンズ断面図を示し、図中ＡＸは光軸、６は像面を示し、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と両凸レンズＬ１２で構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１と像側に凹面を向けた接合面を有し、メニスカス形状の負レンズと両凸レンズが接合された接合正レンズＬ２２で構成され、第３レンズ群Ｇ３は像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ３１と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３２で構成される。開口絞り４は負レンズＬ２１の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動する。
【００７４】
以下の表２に、本発明における第２実施例の諸元の値を掲げる。実施例の諸元表中のｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角を表し、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値である。
【００７５】
【表２】

なお、回転角及び移動量は広角端状態ａで０とする。
（条件式対応値）
ｆａ＝１７．５１６４
ｆｂ＝−１５．８７９２
（１）（ｆａ・｜ｆｂ｜）^1/2／ｆｔ＝０．３８２
【００７６】
（第３実施例）
第３実施例に係るズームレンズ鏡筒に保持される変倍光学系の移動軌跡を図１１（ａ）乃至（ｃ）に示す。図１１（ａ）、（ｃ）において、ＡＸは光軸、Ｇ１は正屈折力の第１レンズ群、Ｇ２は正屈折力の第２レンズ群、Ｇ３は負屈折力の第３レンズ群、４は絞り兼用のシャッター羽根である。図中（ａ）は広角端状態（焦点距離が最も小さいレンズ位置状態）、（ｃ）は望遠端状態（焦点距離が最も大きいレンズ位置状態）での第１レンズ群Ｇ１乃至第３レンズ群Ｇ３のレンズ位置関係を示している。（ｂ）は広角端状態より望遠端状態までの第１レンズ群Ｇ１の移動軌跡Ａ、第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡Ｂ及び第３レンズ群Ｇ３の移動軌跡Ｃを示している。
【００７７】
図１１（ｂ）で、ｚは格納状態、ａ〜ｄは広角端状態から望遠端状態までの無限遠合焦状態となるレンズ位置状態に対応し、広角端状態ａより望遠端状態ｄまでレンズ位置状態が変化するに従い、第２レンズ鏡筒１５の回転角が増加して、ａ〜ａ’、ｂ〜ｂ’、ｃ〜ｃ’、ｄ〜ｄ’に対応するレンズ位置状態は、レンズ位置状態ａ、ｂ、ｃ、ｄで近距離合焦した際に用いる範囲で、ａ’〜ｄ’は最短撮影距離状態である。
【００７８】
変倍時（焦点距離が変化する）には、まずａ０〜ｄ０の基準位置状態にレンズ位置を位置決めする。次に、近距離合焦を行う際には、基準位置状態ａ０〜ｄ０よりレンズ位置状態ａ’〜ｄ’の方向に鏡筒を回転させる。つまり、広角端状態ａでは望遠端状態ｄの方向に、望遠端状態ｄでは広角端状態ａの方向にそれぞれ回転レンズ鏡筒１５が回転する。従って、第３実施例では無限遠合焦状態においても、基準位置状態ａ０〜ｄ０よりレンズ位置状態ａ〜ｄへ移動する。なお、第３実施例によるズームレンズ鏡筒の構成は、第２実施例と同じである。
【００７９】
第３実施例に係るズームレンズ鏡筒の制御系を図１２に示す。図１２において、１０１は撮影者の変倍操作を検出するためのズーミング操作部材、１０２は回転レンズ鏡筒１５の基準位置からの回転量を検出するためのレンズ位置検出部、１０３は被写体位置を検出するための測距部、１０４は撮影者の撮影操作を検出するレリーズボタンである。また、変倍駆動量記憶部１０５及び合焦駆動係数記憶部１０６は所定値を記憶し、制御部１０７はズームレンズ鏡筒を制御し、モーター１０８は回転レンズ鏡筒１５を駆動し、ギア１０９はモーター１０８より伝達される駆動力を回転レンズ鏡筒１５に伝達する。
【００８０】
ズーム操作部材１０１を操作すると、制御部１０７はレンズ位置検出部１０２より出力されるレンズ位置情報から、隣接する物体側か、像側か（ズーム操作部材の操作によって決定）の基準レンズ位置状態までの移動量を変倍駆動量記憶部１０５から得て、モーター１０８へ駆動量を与える。
【００８１】
レリーズボタン１０４を操作すると、制御部１０７はレンズ位置検出部１０２より出力されるレンズ位置情報から、合焦駆動係数記憶部１０６より合焦駆動係数を得て、測距部１０３より出力される被写体位置情報に基づき、駆動量を演算してモーター１０８へ駆動量を与える。
【００８２】
第３実施例のズームレンズ鏡筒に組み込む変倍光学系の諸元の値は、第２実施例と同じである。但し、基準位置状態ａ０〜ｄ０のレンズ位置状態を以下の表３に示す。
【００８３】
【表３】

【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ズームレンズ鏡筒、特に広角端状態より望遠端状態までに所定のレンズ焦点距離状態のみ存在するステップズーム用のズームレンズ鏡筒であって、望遠端状態において近距離物体に合焦してもレンズ全長が長くならず、レンズの停止位置精度が高く、小型、低コスト化な鏡筒を達成する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明によるズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系（２群）の屈折力の配置を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明によるズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系（３群）の屈折力の配置を示す図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１実施例によるズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系の移動軌跡を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は第１実施例に係るズームレンズ鏡筒の断面図である。
【図５】第１実施例に係るズームレンズ鏡筒の第２レンズ鏡筒内壁の展開図である。
【図６】第１実施例に係るズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系のレンズ断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第２実施例に係るズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系の移動軌跡を示す図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は第２実施例に係るズームレンズ鏡筒の断面図である。
【図９】第２実施例に係るズームレンズ鏡筒の第２レンズ鏡筒内壁の展開図である。
【図１０】第２実施例に係るズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系のレンズ断面図である。
【図１１】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第３実施例に係るズームレンズ鏡筒に組み込まれた変倍光学系の移動軌跡を示す図である。
【図１２】第３実施例によるズームレンズ鏡筒の制御の概略を示す図である。
【図１３】従来のズームレンズのレンズの移動軌跡を示す図である。
【符号の簡単な説明】
ＡＸ光軸
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｇ４第４レンズ群
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２メニスカス負レンズ
Ｌ１３両凸レンズ
Ｌ２１、Ｌ３１メニスカス正レンズ
４シャッター羽根
５撮影画面
１１第１レンズ室
１２第２レンズ室
１３シャッター部
１４第１（可動）レンズ鏡筒
１５第２（回転）レンズ鏡筒
１６暗箱
１７直進筒
１８、２０フォロアーピン
１９第３レンズ室
１０１ズーミング操作部材
１０２レンズ位置検出部
１０３測距部
１０４レリーズボタン
１０５変倍駆動量記憶部
１０６合焦駆動係数記憶部
１０７制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens barrel, and more particularly to a zoom lens barrel for step zoom (varifocal zoom) in which only a predetermined lens focal length state exists from a wide-angle end state to a telephoto end state.
[0002]
[Prior art]
In recent photographing lenses for lens shutter type cameras, zoom lenses are common.
[0003]
In the zoom lens barrel that controls the zoom lens, the focal length changes as the movable lens group moves in the optical axis direction according to a cam provided in the zoom lens barrel. A method for performing near-distance focusing by moving the focusing lens group in the optical axis direction by driving a focusing drive system in accordance with an output from a subject position detection system is widely known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the zoom lens barrel disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-102437, the movable lens group can be stopped only in a predetermined focal length state between the wide-angle end state and the telephoto end state. Here, when the movable lens group is moved from the wide-angle end state in the direction in which the focal length increases, the cam trajectory is set so that the subject position imaged on the film surface moves at a short distance, and the focus drive is performed. The control mechanism is simplified by omitting the system.
[0005]
However, in the zoom lens barrel disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-102437, when focusing at a short distance in the telephoto end state, the total lens length becomes larger than in the telephoto end state, and the camera body is small. It was a problem because it was not suitable for conversion.
[0006]
FIG. 13 shows an outline of the cam trajectory of the zoom lens barrel disclosed in JP-A-60-102437. In FIG. 13, A shows the movement locus of the first lens group, B shows the movement locus of the second lens group, a to g show the lens position state in the infinite focus state (∞) at the respective focal lengths, Reference symbols a ′ to g ′ denote lens position states when the close range focusing (MOD) is performed from the infinite focusing states a to g.
[0007]
As is clear from FIG. 13, when performing short-distance focusing in the telephoto end state, the total lens length tends to be considerably larger than in the telephoto end state. Therefore, when taking a powerful photograph closer to the subject, the total lens length becomes larger, which is a problem.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a zoom lens barrel and a variable magnification optical system suitable for downsizing and cost reduction.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a zoom lens barrel according to the present invention includes a zoom optical system having a plurality of movable lens groups, and a guide means for driving the plurality of movable lens groups in the optical axis direction. The guide means can stop the movable lens group in at least three lens position states of a wide-angle end state, an intermediate focal length state, and a telephoto end state, and the intermediate focal length state is the wide-angle end state. And the telephoto end state, the image of the subject located at infinity is maintained at a predetermined position in any lens position state. , When performing focus adjustment from a subject located at infinity to a subject located at a short distance, the plurality of movable lens groups include: In the wide-angle end state, it moves toward the subject, and in the telephoto end state It moves in the direction of the subject image at the predetermined position.
[0010]
With such a configuration, even when the object (object) at a short distance is focused in the telephoto end state, the movable lens group moves to the image side, so that the total lens length is not increased and the entire system can be reduced in size.
[0011]
Usually, in an optical system used for a camera or the like, a focal length f, an image height y, and an angle of view θ are
y = f · tan θ
Is used.
[0012]
Accordingly, the change in the angle of view due to the change in the focal length is larger when the focal length is shorter than when the focal length is long. Since the shooting range is determined by the angle of view, in the present invention, the zoom lens barrel is configured so that the variable magnification optical system stops in a lens position state where the change in the angle of view is substantially constant.
[0013]
From the above, in the present invention, the focal length is changed from the wide-angle end state (the lens position state where the focal length is the shortest among the position states where the lens can be stopped) to the telephoto end state (the position state where the lens can be stopped). When the lens position state changes up to the longest lens position state), the focal length change between adjacent lens position states gradually increases.
[0014]
Next, a photographing optical system suitable for a lens shutter type camera will be described. Since portability is important for lens shutter cameras, downsizing of the camera body is important. Therefore, the photographing optical system is required to have a small lens diameter and a short total lens length. As a specific variable magnification optical system, for example, a positive / negative two-group zoom lens disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-15115 is known.
[0015]
The positive / negative second group zoom lens is composed of a first lens group having positive refracting power and a second lens group having negative refracting power, and is an optical system that enlarges a subject image formed by the first lens group by the second lens group. is there. From the wide-angle end state to the telephoto end state, the first lens group and the second lens group move toward the object side so as to narrow the distance between both groups. The aperture stop is disposed closest to the image side of the first lens group, and moves integrally with the first lens group when the lens position changes.
[0016]
Further, for example, a positive / negative 3 group zoom lens disclosed in JP-A-2-135312 and a positive / negative / positive / negative 4 group zoom lens disclosed in JP-A-3-39920 are known. In both cases, the negative lens group is located closest to the image side, the aperture stop is located closer to the object side than the negative lens group, and the distance between the aperture stop and the negative lens group is changed when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state. The aperture stop and the negative lens group are moved to the object side so that the value decreases.
[0017]
In these lenses, the total lens length is shortened by making the refractive power arrangement of the entire lens system positive and negative. Also, in the wide-angle end state, the back focus is shortened, and the off-axis light beam passing through the negative lens unit is separated from the optical axis, thereby bringing the exit pupil position closer to the image plane and reducing the lens diameter of the negative lens unit, and Upper aberration and off-axis aberration are corrected independently, and by increasing the back focus change, the height of off-axis light beam passing through the negative lens group is greatly changed at the time of zooming. The fluctuation of off-axis aberration is corrected well.
[0018]
Also in the present invention, the variable magnification optical system has the negative lens group disposed closest to the image side, and moves all the lens groups from the wide-angle end state to the telephoto end state toward the object side. With this configuration, it is possible to reduce the size of the entire lens and correct aberrations satisfactorily.
[0019]
The zoom lens barrel according to the present invention has the following conditional expression (1),
0.1 <(fa · | fb |) ^1/2 /Ft<1.0 (1)
It is desirable to provide a variable magnification optical system that satisfies the above.
[0020]
Conditional expression (1) defines an appropriate range of the focal length of the negative lens unit in the telephoto end state and the lens unit disposed on the object side from the negative lens unit. Here, fa is the combined focal length of the entire lens unit disposed on the object side from the negative lens group in the telephoto end state, fb is the focal length of the negative lens unit, and ft is the entire lens system in the telephoto end state. Represents the focal length. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the negative lens group cannot be moved to the image side when focusing at a short distance.
[0021]
On the other hand, when the value is below the lower limit, the lateral magnification of the negative lens group becomes too large positively, the lens position accuracy of the negative lens group becomes extremely large, and the optical performance is significantly deteriorated due to the lens stop accuracy. .
[0022]
In order to reduce the size of the lens system, it is important to reduce the focal length of the negative lens unit and the lens unit disposed on the object side of the negative lens unit, and the upper limit of conditional expression (1) is 0.5. Is desirable.
[0023]
In addition, a cylindrical barrel is generally used as the lens barrel, and a part of the lens barrel rotates according to the rotational force of the motor, and as a result, each lens group moves in the optical axis direction. In the present invention, in order to easily control each lens group, it is desirable that the predetermined lens group always moves in the optical axis direction by a substantially constant amount with respect to the predetermined rotation amount of the motor.
[0024]
By the way, in the zoom lens barrel according to the present invention, as described above, the amount of change in focal length between adjacent lens position states (focusing at infinity) increases as the lens position state changes from the wide-angle end state to the telephoto end state. As a result, the driving amount of the motor transmitted to the lens barrel increases.
[0025]
For example, in a positive / negative two-group zoom lens, an aperture stop is disposed on the image side of the first group and moves integrally with the first group at the time of zooming. Therefore, when the maximum diameter of the aperture stop is the same, The depth is almost constant regardless of the lens position.
[0026]
However, in a multi-group zoom lens having three or more movable lens groups, the F number change is smaller than the focal length change, and the depth on the image plane tends to be narrower in the telephoto end state than in the wide angle end state.
[0027]
In a lens shutter type camera, the lens is driven according to the output of the detection system that detects the subject position. However, the lens position is not continuously positioned, but is positioned stepwise so that predetermined optical performance can be obtained. The required number of steps is determined based on the depth on the image plane.
[0028]
Accordingly, in the multi-group zoom lens, it is desirable that the driving amount of the motor at the time of focusing at a short distance is larger because the number of steps required in the telephoto end state is larger.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0030]
First, in the present invention, in the telephoto end state, short-distance focusing is performed by moving each lens group of the zoom lens to the image side. The point that close focusing can be achieved even when each lens group is moved to the image side will be described.
[0031]
Conventionally, as a short-distance focusing method, (1) an entire moving system that moves the entire lens system integrally, and (2) a one-group moving system that moves only one lens group among the lens groups constituting the lens system. (3) There are three known short distance correction methods in which a plurality of lens groups among the lens groups constituting the lens system move with different movement amounts.
[0032]
In general, the entire movement method and the short distance correction method are often used for a single focus lens, and the one-group movement method is often applied to a zoom lens.
[0033]
Among these, the short distance correction method is a method disclosed in US Pat. No. 2,537.912 and Japanese Examined Patent Publication No. 45-39875, and by moving a plurality of lens groups with different movement amounts, the short distance correction method is used. This is a method for satisfactorily correcting fluctuations in aberrations that occur during focusing.
[0034]
In the short distance correction method, each lens group is generally moved to the object side. Normally, the photographing lens has a positive refractive power, and when the object distance is shortened, the image plane position moves to the rear side. Therefore, in the entire extension system, the entire lens system is moved to the object side.
[0035]
However, according to the present invention, for example, by appropriately setting the focal length of a lens group that moves with different movement amounts, it is possible to perform short-range focusing even when each lens group is moved to the image side instead of the object side. It focuses on.
[0036]
Hereinafter, the conditions under which short-distance focusing can be performed even when each lens group is moved to the image side will be described.
[0037]
1A and 1B show the concept of a variable magnification optical system held in a zoom lens barrel according to the present invention. In the variable power optical system shown in FIGS. 1A and 1B, the first lens group G1 has a positive refractive power, the second lens group G2 has a negative refractive power, and is more telephoto than the wide-angle end state (a). The focal length is increased by moving each lens group to the object side so that the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 is reduced to the end state (b).
[0038]
The refractive power φ of the entire optical system is
φ = φ1 + φ2-dφ1φ2
It is represented by Here, φ1 represents the refractive power of the first lens group G1, φ2 represents the refractive power of the second lens group G2, and d represents the principal point interval.
[0039]
Therefore, the change in refractive power Δφ / Δd when the air interval changes by a minute amount is
Δφ / Δd = −φ1φ2
It is. When the change in the air gap is relatively small, the change in the focal length is almost the same as the change in the image plane position. Therefore, when the refractive power of the first lens group G1 and the second lens group G2 is large, the image plane position is changed. The change is large.
[0040]
The variable magnification optical system supported by the lens barrel according to the present invention is generated when the first lens group G1 moves to the image side because φ1> φ and | φ2 |> φ and the change in the image plane position is large. It is possible to cancel the change in the image plane position by moving the second lens group G2 so as to change the air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2. The same can be said when the object is moved to the object side.
[0041]
On the other hand, for example, in the lens system disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 45-39875, an appropriate air interval is set in the positive lens group placed behind the negative lens group so that the luminous flux is nearly parallel. The air interval is changed in accordance with the object distance to cancel the change in aberration that occurs when focusing at a short distance. Therefore, the refractive power of the subgroup disposed closer to the object side than the variable air interval is almost zero, and the variation in the image plane position caused by the change in the air interval is very small. For this reason, the lens system disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 45-39875 can focus at a short distance only when moved to the object side.
[0042]
From the above, in order to be able to focus at a short distance even when moved to the image side, the lens system is divided into two subgroups having different refractive power signs, and different at the time of focusing at a short distance. It can be seen that it is desirable to move by the amount of movement.
[0043]
Another variable magnification optical system held in the zoom lens barrel according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0044]
In the variable power optical system shown in FIGS. 2A and 2B, the first lens group G1 has a positive refractive power, the second lens group G2 has a positive refractive power, and the third lens group G3 has a negative refractive power. Have. From the wide-angle end state (a) to the telephoto end state (b), the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, and the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 increases. All lens groups move to the object side so as to decrease.
[0045]
This variable power optical system has a positive refractive power with a strong combined refractive power of the first lens group G1 and the second lens group G2, a third negative lens group G3 has a strong negative refractive power, and the second lens group G2. By changing the distance between the first lens unit G3 and the third lens unit G3, each lens unit is moved to the image side from an infinite position to a short-distance object, and the short-distance focusing is performed.
[0046]
Further, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-39875, by changing the air interval at which the luminous flux becomes nearly parallel, specifically, the air interval formed between the first group and the second group. Thus, the fluctuation of off-axis aberration that occurs at the time of focusing at a short distance is corrected well.
[0047]
As described above, in a positive / negative 2 group zoom and a positive / negative 3 group zoom lens, each lens group can be moved to the image side to perform short-distance focusing.
[0048]
Further, the present invention is not limited to the positive / negative 2 group zoom lens and the positive / negative 3 group zoom lens, but a lens such as a positive / negative / positive / negative 4 group zoom lens, a negative / positive / negative 3 group zoom lens, and a positive / negative positive / negative 5 group zoom lens. The present invention can be applied to any variable magnification optical system in which the negative lens group is disposed on the most image side of the system and the negative lens group moves toward the object side from the wide-angle end state to the telephoto end state.
[0049]
Based on the above, in the present invention, in the zoom lens barrel incorporating the variable magnification optical system having the above-described configuration, at the short-distance focus, in the wide-angle end state, the negative lens disposed on the most image side of the variable magnification optical system. The lens barrel is driven to move the lens group to the object side, and in the telephoto end state, the lens barrel is driven to move the negative lens group to the image side. As a result, the amount of movement of the negative lens group when the lens barrel is driven by a predetermined amount is reduced, the lens stopping accuracy is increased, and the total lens length is shortened when focusing at a short distance in the telephoto end state. is doing.
[0050]
Each example according to the present invention will be described below. In each embodiment, the aspherical surface is expressed by the following equation.
[0051]
[Expression 1]

Here, y is the height from the optical axis, x is the amount of sag, c is the curvature, κ is the conic constant, and C4, C6,.
[0052]
(First embodiment)
FIGS. 3A to 3C show the movement trajectory of the variable magnification optical system held by the zoom lens barrel according to the first embodiment of the present invention.
[0053]
3A and 3C, AX is an optical axis, G1 is a first lens group having a positive refractive power, G2 is a second lens group having a negative refractive power, and 4 is a shutter blade also serving as a diaphragm. Lenses of the first lens group G1 and the second lens group G2 in which a) is a wide-angle end state (lens position state having the smallest focal length) and (c) is a telephoto end state (lens position state having the largest focal length). The positional relationship is shown. FIG. 4B shows the movement locus A of the first lens group G1 and the movement locus B of the second lens group G2 from the wide-angle end state to the telephoto end state.
[0054]
In FIG. 3B, a to f show the lens position state in the infinite focus state where the stop from the wide-angle end state to the telephoto end state is possible, and a ′ to f ′ show from the wide-angle end state to the telephoto end state. The lens position state in the shortest photographing distance (short distance) focusing state that can be stopped is shown. Here, as the lens position changes from the wide-angle end state a to the telephoto end state f, the rotation angle of the second lens barrel 15 shown in FIG. 4 increases. That is, the lens position states corresponding to a to a ′, b to b ′,..., F to f ′ are ranges used when focusing on a short distance in each of the lens position states a, b,. As described above, a ′ to f ′ are the shortest shooting distance states.
[0055]
When changing the focal length, the lens barrel is stopped at the rotation angle position of the lens barrel corresponding to each lens position state a to f. Further, when focusing at a short distance, the lens barrel is rotated in the direction of the lens position states a ′ to f ′ from the lens position states a to f. That is, the second lens barrel 15 shown in FIG. 4 rotates in the direction of the telephoto end state f in the wide-angle end state a and in the direction of the wide-angle end state a in the telephoto end state f.
[0056]
In the first example, the amount of movement of the first lens group G1 from the wide-angle end state is proportional to the rotation angle of the second lens barrel 15 shown in FIG.
[0057]
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views when the zoom lens barrel according to the first embodiment is incorporated in the camera body. FIG. 4A is a wide-angle end state, and FIG. 4B is a telephoto end state. Each is shown.
[0058]
4A and 4B, AX is an optical axis, G1 is a first lens group having a positive refractive power, G2 is a second lens group having a negative refractive power, 4 is a shutter blade that also serves as an aperture, 5 is a photographing screen, 11 is a first lens chamber for holding the first lens group G1, 12 is a second lens chamber for holding the second lens group G2, and 13 is attached with the first lens chamber 11 to drive a shutter. A shutter unit, 14 is a first lens barrel to which the shutter unit 13 is attached, and 15 is a second lens that is provided with a helicoid inside and that is helicoid-fitted via a helicoid provided on the outer periphery of the first lens barrel 13. The lens barrel 16 includes a helicoid provided therein, a dark box fitted with a helicoid via a helicoid provided on the outer peripheral portion of the second lens barrel 15, 17 a rectilinear cylinder, and 18 an outer peripheral portion of the second lens chamber 12. Provided in Respectively show the three the Foroapin.
[0059]
A gear (not shown) to which the driving force of the motor is transmitted meshes with a gear provided on the outer periphery of the second lens barrel 15, and the second lens barrel 15 is moved along the helicoid in the dark box 16 as the gear rotates. Moves in the direction of the optical axis while rotating. The rectilinear cylinder 17 is prevented from rotating by a rotation stopper (not shown) provided in the dark box 16, and moves in the optical axis direction together with the second lens group G2 without rotating. The follower pin 18 is fitted to a cam groove in the second lens barrel 15 via a straight groove provided in the straight cylinder 17, and the second lens chamber 12 rotates in the optical axis direction along the cam groove. Move without The first lens barrel 14 is fitted with a linear concave portion provided on the inner wall of the first lens barrel 14 and a linear convex portion provided on the outer periphery of the rectilinear cylinder 17, and rotates in accordance with the rotation of the second lens barrel 15. Without moving.
[0060]
FIG. 5 is a simplified view in which a part of the inner wall of the second lens barrel 15 is developed, and shows a cam groove for guiding the second lens chamber 12 in the optical axis direction. In FIG. 5, reference numeral 21 denotes a cam groove into which the three follower pins 18 are fitted, and a to f correspond to lens position states a to f, respectively.
[0061]
FIG. 6 is a lens cross-sectional view in the wide-angle end state of the variable magnification optical system held by the zoom lens barrel according to the first embodiment of the present invention. In the figure, AX is the optical axis, 6 is the image plane, the first lens group G1 is a meniscus negative lens L11 with a concave surface facing the object side, a meniscus negative lens L12 with a convex surface facing the object side, a biconvex lens The second lens group G2 includes a meniscus positive lens L21 having a convex surface facing the image side and a meniscus negative lens L22 having a concave surface facing the object side. The aperture stop 4 is disposed on the image side of the biconvex lens L13, and moves integrally with the first lens group G1 when the lens position changes.
[0062]
Table 1 lists values of specifications of the first embodiment of the present invention. In the table of Examples, f represents a focal length, FNO represents an F number, 2ω represents an angle of view, and a refractive index is a value with respect to a d-line (λ = 587.6 nm).
[0063]
[Table 1]

The rotation angle and the movement amount are set to 0 in the wide angle end state a.
(Values for conditional expressions)
fa = + 1.7040
fb = −19.6756
(1) (fa · | fb |) ^1/2 /Ft=0.251
[0064]
(Second embodiment)
FIGS. 7A to 7C show the movement trajectory of the variable magnification optical system held by the zoom lens barrel according to the second embodiment of the present invention.
[0065]
7A and 7C, AX is an optical axis, G1 is a first lens group having positive refractive power, G2 is a second lens group having positive refractive power, and G3 is a third lens group having negative refractive power. Indicates a shutter blade also serving as an aperture. In the figure, (a) is the first lens group G1 to G3 in the wide-angle end state (lens position state with the smallest focal length) and (c) is the telephoto end state (lens position state with the largest focal length). The lens positional relationship of G3 is shown. FIG. 4B shows the movement locus A of the first lens group G1, the movement locus B of the second lens group G2, and the movement locus C of the third lens group G3 from the wide-angle end state to the telephoto end state.
[0066]
In FIG. 7B, a to d correspond to the lens position state in the infinite focus state where the stop from the wide-angle end state to the telephoto end state can be stopped, and a ′ to d ′ from the wide-angle end state to the telephoto end state. It corresponds to the lens position state in the shortest shooting distance state that can be stopped. As the lens position changes from the wide-angle end state a to the telephoto end state d, the rotation angle of the second lens barrel 15 increases. That is, the lens position states corresponding to a to a ′, b to b ′, c to c ′, and d to d ′ are ranges used when focusing on a short distance in the lens position states a, b, c, and d. Yes, as described above, a ′ to d ′ are the shortest shooting distance state.
[0067]
When changing the focal length, the lens barrel is stopped at the rotation angle position of the lens barrel corresponding to the lens position states a to d. Further, when focusing at a short distance, the lens barrel is rotated in the direction of the lens position states a ′ to d ′ from the lens position states a to d. That is, the rotating lens barrel 15 rotates in the telephoto end state d in the wide-angle end state a and in the wide-angle end state a in the telephoto end state d.
[0068]
8A and 8B are cross-sectional views of the zoom lens barrel according to the second embodiment, where FIG. 8A shows a wide-angle end state, FIG. 8B shows a telephoto end state, and FIG. 8C shows a retracted state.
[0069]
In FIG. 8, 11 is a first lens chamber that holds the first lens group G1, 12 is a second lens chamber that holds the second lens group G2, and 13 is a shutter unit that is attached with the first lens chamber 11 and drives the shutter. , 14 is a movable lens barrel to which the shutter unit 13 is attached, 15 is a rotating lens barrel in which a helicoid is provided, and a helicoid is fitted through a helicoid provided on the outer periphery of the movable lens barrel 13, 16 A dark box in which a helicoid is provided and fitted into the helicoid via a helicoid provided on the outer peripheral portion of the

rotating lens barrel

15, 18 is three follower pins provided on the outer peripheral portion of the

second lens chamber

12, 19 Denotes a third lens chamber for holding the third lens group G3, and 20 denotes three follower pins provided on the outer periphery of the third lens chamber 19.
[0070]
A gear (not shown) to which the driving force of the motor is transmitted meshes with a gear provided on the outer periphery of the rotating lens barrel 15, and when the rotating lens barrel 15 rotates according to the rotation of the gear, the movable lens barrel 14 is moved. Along with the helicoid provided on the inner wall of the rotating lens barrel 15 and the rectilinear groove provided on the outer peripheral portion of the second lens chamber 13, the rotation is suppressed, and the lens advances straight in the optical axis direction. The follower pins 18 and 20 are fitted into a straight groove provided in the dark box 16 via a cam groove provided in the rotating lens barrel 15, and in the optical axis direction according to the cam groove as the rotating lens barrel 15 rotates. Moving.
[0071]
FIG. 9 is a simplified view in which a part of the inner wall of the rotating lens barrel is developed, and shows the trajectory of the cam groove that guides the second lens chamber 12 and the third lens chamber 19 in the optical axis direction.
[0072]
In FIG. 9, reference numeral 21 denotes a cam groove into which the follower pin 18 is fitted, 22 denotes a cam groove into which the follower pin 20 is applied, and the second lens group G2 is guided in the optical axis direction by the cam groove 21, and z1 ( Storage state) and a1 to d1 correspond to the lens position states a to d of the second lens group G2, respectively, and z2 (storage state) and a2 to d2 correspond to the lens position states a to d of the third lens group G3, respectively. is doing.
[0073]
FIG. 10 is a lens cross-sectional view in the wide-angle end state of the variable magnification optical system according to the second embodiment of the present invention, in which AX indicates the optical axis, 6 indicates the image plane, and the first lens group G1 is on the object side. The second lens group G2 includes a meniscus negative lens L11 having a concave surface and a biconvex lens L12. The second lens group G2 has a meniscus negative lens L21 having a concave surface on the object side and a cemented surface having a concave surface on the image side. The third lens group G3 includes a meniscus positive lens L31 having a convex surface on the image side and a meniscus shape having a concave surface on the object side. Negative lens L32. The aperture stop 4 is disposed on the object side of the negative lens L21, and moves integrally with the second lens group G2 when the lens position state changes.
[0074]
Table 2 below lists values of specifications of the second embodiment of the present invention. In the specification table of the examples, f represents the focal length, FNO represents the F number, 2ω represents the angle of view, and the refractive index is a value with respect to the d-line (λ = 587.6 nm).
[0075]
[Table 2]

The rotation angle and the movement amount are set to 0 in the wide angle end state a.
(Values for conditional expressions)
fa = 17.5164
fb = -15.8792
(1) (fa · | fb |) ^1/2 /Ft=0.382
[0076]
(Third embodiment)
FIGS. 11A to 11C show the movement trajectory of the variable magnification optical system held by the zoom lens barrel according to the third example. 11A and 11C, AX is an optical axis, G1 is a first lens group having positive refractive power, G2 is a second lens group having positive refractive power, and G3 is a third lens group having negative refractive power. Is a shutter blade also used as an aperture. In the figure, (a) is the first lens group G1 to G3 in the wide-angle end state (lens position with the smallest focal length), and (c) is the telephoto end state (lens position with the largest focal length). The lens positional relationship is shown. (B) shows the movement locus A of the first lens group G1, the movement locus B of the second lens group G2, and the movement locus C of the third lens group G3 from the wide-angle end state to the telephoto end state.
[0077]
In FIG. 11B, z corresponds to the retracted state, and a to d correspond to the lens position state where the infinite focus state from the wide-angle end state to the telephoto end state corresponds to the lens from the wide-angle end state a to the telephoto end state d. As the position state changes, the rotation angle of the second lens barrel 15 increases, and the lens position states corresponding to a to a ′, b to b ′, c to c ′, and d to d ′ are the lens positions. A ′ to d ′ are the shortest shooting distance states in a range used when focusing on a short distance in states a, b, c, and d.
[0078]
At the time of zooming (focal length changes), the lens position is first positioned in the reference position state of a0 to d0. Next, when performing short-distance focusing, the lens barrel is rotated in the direction of the lens position states a ′ to d ′ from the reference position states a0 to d0. That is, the rotating lens barrel 15 rotates in the telephoto end state d in the wide-angle end state a and in the wide-angle end state a in the telephoto end state d. Accordingly, in the third embodiment, the lens position states a to d are moved from the reference position states a0 to d0 even in the infinite focus state. The configuration of the zoom lens barrel according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment.
[0079]
FIG. 12 shows a control system for the zoom lens barrel according to the third embodiment. In FIG. 12, 101 is a zooming operation member for detecting a zooming operation of a photographer, 102 is a lens position detection unit for detecting the amount of rotation from the reference position of the

rotating lens barrel

15, and 103 is a subject position. A distance measuring unit 104 for detection is a release button for detecting a photographing operation of the photographer. Further, the zoom drive amount storage unit 105 and the focusing drive coefficient storage unit 106 store predetermined values, the control unit 107 controls the zoom lens barrel, the motor 108 drives the rotating lens barrel 15, and the gear 109. Transmits the driving force transmitted from the motor 108 to the rotating lens barrel 15.
[0080]
When the zoom operation member 101 is operated, the control unit 107 moves from the lens position information output from the lens position detection unit 102 to the reference lens position state on the adjacent object side or image side (determined by operation of the zoom operation member). Is obtained from the variable magnification drive amount storage unit 105, and the drive amount is given to the motor.
[0081]
When the release button 104 is operated, the control unit 107 obtains the in-focus driving coefficient from the in-focus driving coefficient storage unit 106 from the lens position information output from the lens position detecting unit 102, and the subject output from the distance measuring unit 103. Based on the position information, the driving amount is calculated and given to the motor 108.
[0082]
The values of the specifications of the variable magnification optical system incorporated in the zoom lens barrel of the third example are the same as those of the second example. However, the lens position states of the reference position states a0 to d0 are shown in Table 3 below.
[0083]
[Table 3]

[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a zoom lens barrel, in particular, a zoom lens barrel for step zoom in which only a predetermined lens focal length state exists from the wide-angle end state to the telephoto end state, the telephoto end state In this case, even when focusing on an object at a short distance, the total length of the lens does not become long, the lens stop position accuracy is high, and a compact and low-cost lens barrel can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are views showing an arrangement of refractive powers of a variable magnification optical system (second group) incorporated in a zoom lens barrel according to the present invention. FIGS.
FIGS. 2A and 2B are views showing an arrangement of refractive powers of a variable magnification optical system (group 3) incorporated in a zoom lens barrel according to the present invention. FIGS.
FIGS. 3A to 3C are diagrams showing movement trajectories of a variable magnification optical system incorporated in a zoom lens barrel according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 4A and 4B are sectional views of a zoom lens barrel according to the first embodiment. FIGS.
FIG. 5 is a development view of the inner wall of the second lens barrel of the zoom lens barrel according to the first embodiment.
FIG. 6 is a lens cross-sectional view of a variable magnification optical system incorporated in a zoom lens barrel according to the first example.
FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating movement trajectories of a variable magnification optical system incorporated in a zoom lens barrel according to a second example of the present invention. FIGS.
FIGS. 8A to 8C are sectional views of a zoom lens barrel according to the second embodiment. FIGS.
FIG. 9 is a development view of the inner wall of the second lens barrel of the zoom lens barrel according to the second embodiment.
FIG. 10 is a lens cross-sectional view of a variable magnification optical system incorporated in a zoom lens barrel according to a second example.
FIGS. 11A to 11C are diagrams illustrating movement trajectories of a variable magnification optical system incorporated in a zoom lens barrel according to a third example of the present invention. FIGS.
FIG. 12 is a diagram showing an outline of control of a zoom lens barrel according to a third embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a movement locus of a lens of a conventional zoom lens.
[Brief description of symbols]
AX optical axis
G1 first lens group
G2 second lens group
G3 Third lens group
G4 4th lens group
L11, L12, L22, L32 Meniscus negative lens
L13 Biconvex lens
L21, L31 Meniscus positive lens
4 Shutter blades
5 Shooting screen
11 First lens chamber
12 Second lens chamber
13 Shutter part
14 First (movable) lens barrel
15 Second (rotating) lens barrel
16 Dark box
17 Straight cylinder
18, 20 follower pin
19 Third lens chamber
101 Zooming operation member
102 Lens position detector
103 Ranging section
104 Release button
105 Scaling amount storage unit
106 Focus drive coefficient storage unit
107 Control unit

Claims

A zoom lens barrel comprising a variable magnification optical system having a plurality of movable lens groups and guide means for driving the plurality of movable lens groups in the optical axis direction,
The guide means can stop the movable lens group in at least three lens position states of a wide-angle end state, an intermediate focal length state, and a telephoto end state, and the intermediate focal length state includes the wide-angle end state and the telephoto end state. The image of the subject located at infinity is maintained at a predetermined position in any lens position state,
When performing focus adjustment from a subject located at infinity to a subject located at a short distance, the plurality of movable lens groups move toward the subject in the wide-angle end state, and the predetermined lens in the telephoto end state. A zoom lens barrel which moves in the direction of the subject image at a position.

The zoom optical system has a negative lens group on the most image side, and when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, the negative lens group moves to the object side. The zoom lens barrel according to claim 1.

The combined refractive power of the entire lens unit disposed on the object side with respect to the negative lens unit of the zoom optical system is positive,
The combined focal length of the entire lens group disposed on the object side from the negative lens group in the telephoto end state is fa, the focal length of the negative lens group is fb, and the focal length of the entire lens system in the telephoto end state is ft. and when,
0.1 <(fa · | fb |) ^1/2 /ft<1.0 (1)
The zoom lens barrel according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.

The plurality of movable lens groups are moved in the optical axis direction by a driving force of a driving system, and the variable magnification optical system is a lens in which a lens moving amount by a predetermined driving amount of the driving system is constant regardless of a lens position state The zoom lens barrel according to claim 1, wherein the zoom lens barrel has at least one group.

5. The zoom lens mirror according to claim 4, wherein a lens driving amount necessary for focusing at a short distance from infinity to a predetermined finite distance is larger in the telephoto end state than in the wide-angle end state. Tube.