JP4439615B2 - Zoom lens - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特にフォーカスを適切に行うことにより、無限遠物体から至近物体に至る物体距離全般にわたり、高い光学性能を有したビデオカメラ,フィルム用カメラ,デジタルカメラ等の撮像装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりズームレンズのフォーカシング方式としては、物体側の第1群でフォーカスをしたものが多く用いられている。このフォーカス方法はズームポジション(ズーム位置)によらずフォーカスレンズ群の繰り出し量がほぼ一定であり、機構上も簡素化することが容易であることが特徴である。又、最近ではフォーカススピードの向上及び前玉径の削減等を目的として、物体側の第1群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂インナーフォーカス式(リヤーフォーカス式)を採用したものが種々と提案されている。
【0003】
一般に、インナーフォーカス式のズームレンズは第1群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第1群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になり、又、近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているのでレンズ群の駆動力が小さくてすみ、迅速な焦点合わせが出来る等の特長がある。
【0004】
このインナーフォーカス方式は、フォーカス機構としてカム手段以外にヘリコイドバー等を有し、そこに保持されるフォーカスレンズ群をフォーカシングに際し光軸に沿って動かしている。フォーカスレンズ群はフォーカス時以外にもズーミングによってヘリコイドバー上を移動させている為、電子ズームとも呼ばれている。
【0005】
一方、構造の簡素化の為にズームカムの一部をフォーカスカムに使用するタイプのものも提案されている。この方式は特にズームポジションを検出する必要もなく各群をフォーカシングに際し動かすことが出来るので、簡易な構成ながら繰り出しによる収差変動を効率良く補正することが可能であり、近年使われることが増えてきている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ズームレンズのフォーカス方法には前述した種々の方法があるが、各々次のような問題点があった。
【0007】
まず、フォーカスレンズ群としての第1群の繰り出しによるフォーカシングは第1群の繰り出し時の撮影において、周辺光量確保の為、第1群の有効径が大きくなる傾向がある。さらに有効径が大きくなった結果、重くなった第1群でフォーカスを行なう為フォーカススピードが遅くなる傾向があった。又、第1群だけの繰り出しによる為、フォーカシングによる収差変動が大きくなる傾向がある。
【0008】
次に謂ゆる、電子ズームを利用したフォーカス方式はフォーカシングに用いられるレンズ群が、通常特定の1つのレンズ群だけであるので、一般にフォーカシングに際しての収差変動が多くなってくる。又、フォーカス群をそのフォーカシングに際しての移動方向にある隣接するレンズ群との光軸方向の距離をある程度確保する必要がある。即ちフォーカス空間が必要となってくる。
【0009】
又、第1群による繰り出し方式も、電子ズームによるインナーフォーカス式もフォーカシングによって全系の焦点距離が短くなり、広角側へ変化してくる。従って近距離撮影時も思ったより倍率が上がらないということがある。
【0010】
一方、カムを利用したカムフォーカスについては、ズームカムの一部をフォーカスカムとして使用する為フォーカス可能なズームポジションが離散的となる。すなわちズームポジションがステップ的な多焦点カメラとなり、特に高変倍のズームレンズに関しては隣のズームポジションとの画角変化が大きくなって所望の画角を得ることが出来ない場合がある。
【0011】
本発明は、フォーカスを適切に行うことにより、レンズ系全体の小型化を図りつつフォーカスの際の画角変化が少なく、無限遠物体から至近物体に至る物体距離全般にわたり高い光学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【0012】
【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、第1駆動手段によって光軸方向に駆動される複数のレンズ群と、第2駆動手段によって光軸方向に駆動されるレンズ群Fを有するズームレンズにおいて、
ズーム位置情報を得るためのズーム位置検出手段と、物体距離情報を得るための物体距離検出手段と、フォーカス時における前記レンズ群Fの移動量を前記ズーム位置情報と前記物体距離情報に基づいて求める演算手段と、
前記第2駆動手段により前記レンズ群Fのみを駆動してフォーカスしたときに、前記レンズ群F若しくはそれを保持する保持部材と、前記レンズ群Fの移動方向に位置するレンズ群R若しくはそれを保持する保持部材とが機械的に干渉するか否かを判別する判別手段とを有し、
前記判別手段により機械的な干渉が生じないと判別されたときは、前記第2駆動手段により前記レンズ群Fのみを駆動してフォーカスを行い、前記判別手段により機械的な干渉が生じると判別されたときは、前記第1駆動手段によって前記複数のレンズ群を駆動して変倍すると共に前記第2駆動手段によって前記レンズ群Fを駆動してフォーカスを行うことを特徴としている。
【0013】
請求項2の発明は請求項1の発明において、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が増大し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が減少するように、各レンズ群が物体側へ移動することを特徴としている。
【0014】
請求項3の発明は請求項2の発明において、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第2駆動手段が前記第3レンズ群を物体側へ駆動することを特徴としている。
【0015】
請求項4の発明は請求項2または3の発明において、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1駆動手段が前記第1、第2、第4レンズ群を物体側へ駆動することを特徴としている。
【0016】
請求項5の発明は請求項2乃至4のいずれか1項の発明において、前記第3レンズ群は、前記第2レンズ群から延びるヘリコイドバー上を光軸方向に移動することを特徴としている。
【0017】
請求項6の発明の撮像装置は、請求項1乃至5のいずれか1項のズームレンズを有することを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1,図2は本発明のズームレンズの後述する数値実施例1,2のレンズ断面図である。レンズ断面図において(A)は広角端、(B)は中間、(C)は望遠端を示している。
【0021】
図中L1は正の屈折力の第1群で正レンズと負レンズを有する。L2は正の屈折力の第2群で物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成っている。L3は主フォーカスレンズ群としての正の屈折力の第3群であり、物体側に凹面を向けたレンズと最終レンズ面が像面側に凸面を向け、かつ非球面より成るレンズを有している。L4はの屈折力の第4群であり、物体側に凹面を向けた負レンズより成っている。SPは開口絞りであり、第2群L2と第3群L3との間に配置している。絞りSPは第3群L3と一体的に移動している。IPは像面である。
【0022】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍に伴ない第1群L1と第2群L2との間隔が増大、第2群L2と第3群L3との間隔が増大し、第3群L3と第4群L4との間隔は減少するように各レンズ群を矢印の如く物体側へ移動させている。このとき絞りSPは第3群と一体となっている。
【0023】
図3は本実施形態の鏡筒構造を説明する概略図である。L1は第1群、L2は第2群、L3は第3群で主フォーカス群、L4は第4群、11,12,14は夫々第1,第2,第4群のカムピンであり、第1駆動手段の一部を構成している。13は第2群L2から出ているヘリコイドバーであり、第2駆動手段の一部を構成しており、第3群L3を駆動させる為のものである。15はカム溝を有するカム環、16は直進ガイドを有する固定筒である。
【0024】
固定筒16に対してカム環15を第1駆動手段で回転させることにより、第1,第2,第4群は夫々のカムによってその相対間隔を変えながら繰り出される。その際、固定筒16の直進ガイドによってカムピンが回転方向に規制されているので、第1,2,4群は回転せず直進的な繰り出しとなる。一方、第3群L3は第2群L2から出ているヘリコイドバー13によって電子的に第2駆動手段で光軸Laに沿って動き、第2群L2との相対間隔を変えている。
【0025】
一般にレンズ系全体の小型化を図る為に広角端側(広角端から中間のズーム位置)では第2群L2と第3群L3との空気間隔が狭くなっている。この為、フォーカスに際して第3群L3を繰り出す空間が少なく、無限遠物体から至近距離物体までフォーカスすることができない場合が生じてくる。そこで本発明は次のようにしてフォーカスを行っている。図14は本発明のズームレンズにおけるフォーカスの要部ブロック図であり、以下図14を用いて説明する。
【0026】
本実施形態におけるフォーカスは次のようにして行っている。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカスをフォーカス用のレンズ群L3を繰り出して(物体側へ移動させて)行う。このとき現在のズーム位置情報(変倍用レンズ群の光軸上の位置を検出するズーム位置検出手段としてのポジションセンサー21からの信号)及び物体距離情報(物体距離検出手段としてのAF手段22からの信号)からレンズ群L3の移動量を演算手段23で求める。そして演算手段23で求めた移動量に従って第3群L3を光軸上移動させるとき、
(ア-1)第3群L3と第2群L2とが機械的に干渉(例えばレンズ保持枠同志が接触)しないと判別手段24で判別されたときは(例えば物体距離が非常に遠方にあるときで第3群L3の移動量が少ないときや、中間のズーム位置から望遠端までの変倍範囲等、第2群L2と第3群L3との間が多くあいているとき)、第2駆動手段25でレンズ群L3のみの移動でフォーカスを行う。
【0027】
(ア-2)第3群L3と第2群L2とが機械的に干渉すると判別手段24で判別されたときは、機械的に干渉する度合に基づいて、第2群L2と第3群L3との空気間隔が拡大する方向に第2群L2と第3群L3とを移動させて変倍を行うときの変倍軌跡に基づいて第1駆動手段26で変倍を行い、第2群と第3群との間に所定量の空気間隔をつくる。そして、変倍したズーム位置において、第3群L3を繰り出してフォーカスを行う。
【0028】
このとき、変倍したズーム位置において、ズーム位置情報と物体距離情報から第3群L3の移動量を演算手段23で求め、演算手段23からの演算結果に基づいて第3群L3を移動させても良い。
【0029】
尚、本実施形態では広角端から中間のズーム位置までの予め定めた所定のズーム範囲においてはズーム位置検出手段からのデータに基づいて第1,第2駆動手段でフォーカスを行うようにしても良い。
【0030】
又、本実施形態では中間のズーム位置から望遠端までの予め定めた所定の変倍範囲では、ズーム位置検出手段からのデータに基づいて第2群L2と第3群L3との空気間隔が比較的広い為に、第3群L3のみの移動で全物体距離範囲においてフォーカスするようにしても良い。
【0031】
本実施形態では全体として4つのレンズ群を有し、第3群を物体側へ移動させて無限遠物体から至近距離物体へのフォーカスを行う場合について説明したが、本発明のズームレンズは次の構成を有するズームレンズであれば同様に適用可能である。
・変倍により移動するレンズ群を複数有すること。
・複数のレンズ群のうち少なくとも1つが主フォーカス用のレンズ群であること。
・フォーカス用のレンズ群を光軸上移動させてフォーカスをするとき、移動方向に位置しているレンズ群(変倍用のレンズ群であること)と機械的に干渉してしまうこと。
・変倍用の第1駆動手段とフォーカス用の第2駆動手段とを有していること。
【0032】
尚、本発明において更に、全ズーム範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能を得る為には各レンズ群を次の如く構成するのが良い。
【0033】
正の屈折力の第1群L1を両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズの2枚のレンズより構成し、正の屈折力の第2群L2を物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズの1枚のレンズより構成し、正の屈折力の第3群L3を像面側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズの2枚のレンズより構成し、負の屈折力の第4群L4を像面側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズの1枚のレンズより構成することである。これにより、所定の変倍比を確保しつつ変倍に伴う収差変動を良好に補正し、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得ている。
【0034】
又、第3群は少なくとも1つの非球面を有するようにしている。これにより、変倍及びフォーカスの際の収差変動を良好に補正している。
【0035】
又、前記第4群は物体側に凹面を向けた単一の負レンズより成り、該負レンズの少なくとも1つのレンズ面はレンズ中心からレンズ周辺部に行くに従い、負の屈折力が弱くなる形状の非球面より構成し、変倍に伴なう収差変動を補正し、特に像面湾曲や歪曲収差等の軸外収差を良好に補正している。
【0036】
図4,図5は本発明のズームレンズにおいて、フォーカス方法による光学作用の説明図である。図4(B),図5(B)は本発明の数値実施例1,2に対応している。数値実施例をmm単位で表わしたとき図4(A),(B)、図5(A),(B)は何れも広角端で被写体距離60cmにフォーカスした際の光路図を表わしている。図4(A),図5(A)が第3群(絞り一体)のみでフォーカスした場合である。図4(B),図5(B)が若干カム環を望遠側へ移動させながら、第3群を動かしてフォーカスした場合、即ち第3群と他のレンズ群が動いてフォーカスした状態であり、本発明による実施形態を表している。
【0037】
図4(A),図5(A)とも絞りSPが前群(第2群)と機械的に干渉しているのに対し、図4(B),図5(B)では第2,第3群の間隔にゆとりがある。又、図4(A),図5(A)では周辺光束がかなり細くなっているのに対し、図4(B)図5(B)では比較的多くの周辺光束が通っている。
【0038】
尚、図中図4(B),図5(B)では実施形態1,2とも第4群を直線移動したカム環を想定したときの広角端から望遠端までのカム回転角の5%を回転させながら第3群を電子カム的にヘリコイドバーに沿って動かしフォーカスさせている。
【0039】
又、図4(A)の状態では焦点距離は31.2mmだが、同(B)の状態、すなわち本発明の実施形態1では33.6mmである。これは、この実施形態1の被写体距離が無限遠における広角端の焦点距離fw=34.0mmに近くなっている。すなわち、レンズ群を繰り出せば出すほど広角化して、被写体に近づいているわりに画像が大きく写らないといった欠点は本発明の実施形態によれば解消される。
【0040】
因みに、図5(A)での焦点距離は26.9mmに対し、同(B)では29.4mmで、これもこの実施形態2の被写体距離無限遠における広角端の焦点距離fw=28.9mmに近くなっている。
【0041】
図6(B)及び図7(B)は夫々実施形態1及び2に対応した収差図である。図6(A),図7(A)が第3群のみでフォーカスした場合である。図6(B),図7(B)は各レンズ群を前述の図4(B),図5(B)と同様に動かしてフォーカスした場合の被写体距離60cmにおける縦収差図を示している。何れも第3群のみでフォーカスした図6(A),図7(A)に比べ、特に像面湾曲が良好に補正されている。
【0042】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてRiは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、Diは物体側より第i番目のレンズ厚及び空気間隔、Niとνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
【0043】
非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正としRを近軸曲率半径、k,B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき、
【0044】
【数1】

Figure 0004439615
【0045】
なる式で表している。又「D−0x」は「10−x」を意味している。
【0046】
Figure 0004439615
【0047】
【表1】
Figure 0004439615
【0048】
Figure 0004439615
Figure 0004439615
【0049】
【表2】
Figure 0004439615
【0050】
Figure 0004439615
【0051】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、フォーカスを適切に行うことにより、レンズ系全体の小型化を図りつつフォーカスの際の画角変化が少なく、無限遠物体から至近物体に至る物体距離全般にわたり高い光学性能を有したズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の数値実施例1のレンズ断面図
【図2】 本発明の数値実施例2のレンズ断面図
【図3】 本発明に係るレンズ鏡筒の説明図
【図4】 本発明の数値実施例1のフォーカス方式の説明図
【図5】 本発明の数値実施例2のフォーカス方式の説明図
【図6】 本発明の数値実施例1のフォーカス方式における収差図
【図7】 本発明の数値実施例2のフォーカス方式における収差図
【図8】 本発明の数値実施例1の広角端の収差図
【図9】 本発明の数値実施例1の中間の収差図
【図10】 本発明の数値実施例1の望遠端の収差図
【図11】 本発明の数値実施例2の広角端の収差図
【図12】 本発明の数値実施例2の中間の収差図
【図13】 本発明の数値実施例2の望遠端の収差図
【図14】 本発明のズームレンズの要部ブロック図
【符号の説明】
L1 第1群
L2 第2群
L3 第3群
L4 第4群
IP 像面
SP 絞り
d d線
g g線
ΔS サジタル像面
ΔM メリディオナル像面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens, and particularly suitable for an imaging apparatus such as a video camera, a film camera, and a digital camera having high optical performance over an entire object distance from an infinite object to a close object by appropriately focusing. It is a thing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a focusing method of a zoom lens, a method in which the first lens unit on the object side is focused is often used. This focusing method is characterized in that the amount of extension of the focus lens group is substantially constant regardless of the zoom position (zoom position), and it is easy to simplify the mechanism. Recently, for the purpose of improving the focus speed and reducing the front lens diameter, a so-called inner focus type (rear focus type) that moves the lens group other than the first lens group on the object side to perform focusing is adopted. Various proposals have been made.
[0003]
In general, an inner focus type zoom lens has a smaller effective diameter of the first lens unit than a zoom lens that focuses by moving the first lens unit, making it easy to downsize the entire lens system. In particular, close proximity photography is facilitated, and the relatively small and light lens group is moved, so that the driving force of the lens group is small and quick focusing is possible.
[0004]
This inner focus system has a helicoid bar or the like as a focus mechanism in addition to the cam means, and moves a focus lens group held there along the optical axis during focusing. The focus lens group is also called electronic zoom because it moves on the helicoid bar by zooming other than during focusing.
[0005]
On the other hand, in order to simplify the structure, a type in which a part of the zoom cam is used for the focus cam has been proposed. Since this method can move each group during focusing without the need to detect the zoom position in particular, it is possible to efficiently correct aberration fluctuation due to feeding with a simple configuration, and it has been increasingly used in recent years. Yes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
There are various methods for focusing the zoom lens as described above, but each has the following problems.
[0007]
First, focusing by extending the first group as the focus lens group tends to increase the effective diameter of the first group in order to secure a peripheral light amount in photographing when the first group is extended. Further, as the effective diameter is increased, the focusing speed tends to be slowed because focusing is performed on the heavier first group. In addition, since only the first group is extended, there is a tendency for aberration fluctuations due to focusing to increase.
[0008]
Next, in the so-called focus method using electronic zoom, since the lens group used for focusing is usually only one specific lens group, fluctuations in aberrations during focusing generally increase. In addition, it is necessary to secure a certain distance in the optical axis direction between adjacent lens groups in the moving direction during focusing of the focus group. That is, a focus space is required.
[0009]
Further, both the pay-out method by the first group and the inner focus method by electronic zoom reduce the focal length of the entire system by focusing and change to the wide angle side. Therefore, the magnification may not increase as expected during close-up shooting.
[0010]
On the other hand, with regard to cam focus using a cam, since a part of the zoom cam is used as a focus cam, the focusable zoom positions are discrete. That is, the zoom position becomes a step-like multifocal camera, and particularly with respect to a zoom lens with a high zoom ratio, there may be a case where a desired angle of view cannot be obtained due to a large change in the angle of view with the adjacent zoom position.
[0011]
The present invention is a zoom that has high optical performance over the entire object distance from an infinite object to a close object, while reducing the angle of view at the time of focusing while reducing the size of the entire lens system by appropriately performing focusing. The purpose is to provide lenses.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The zoom lens of the first aspect of the invention, in the zoom lens having a plurality of lens groups is driven in the optical axis direction by the first driving means, the lens unit F which is driven in the optical axis direction by a second drive means,
Based on the zoom position information and the object distance information, the zoom position detection means for obtaining the zoom position information, the object distance detection means for obtaining the object distance information, and the movement amount of the lens group F during focusing are obtained. Computing means;
When only the lens group F is driven and focused by the second driving means, the lens group F or a holding member that holds the lens group F, and the lens group R that is positioned in the moving direction of the lens group F or the lens group F are held. Determining means for determining whether or not the holding member to mechanically interfere,
When it is determined by the determining means that no mechanical interference occurs, focusing is performed by driving only the lens group F by the second driving means, and it is determined that mechanical interference is generated by the determining means. In this case, the plurality of lens groups are driven and zoomed by the first driving means, and the lens group F is driven and focused by the second driving means .
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, in order from the object side to the image side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. And a fourth lens group having a negative refractive power, and during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group increases, and the second lens group and the second lens group Each lens group is moved to the object side so that the distance between the three lens groups increases and the distance between the third lens group and the fourth lens group decreases .
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the second driving means drives the third lens group toward the object side during focusing from an object at infinity to a close object.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, the first driving means drives the first, second, and fourth lens groups toward the object side upon zooming from the wide-angle end to the telephoto end. It is characterized by.
[0016]
A fifth aspect of the invention is characterized in that, in the invention of any one of the second to fourth aspects, the third lens group moves in the optical axis direction on a helicoid bar extending from the second lens group.
[0017]
An imaging device according to a sixth aspect of the invention includes the zoom lens according to any one of the first to fifth aspects.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 are lens cross-sectional views of Numerical Examples 1 and 2 (to be described later) of the zoom lens of the present invention. In the lens cross-sectional view, (A) shows the wide-angle end, (B) shows the middle, and (C) shows the telephoto end.
[0021]
In the figure, L1 is a first group having a positive refractive power, and has a positive lens and a negative lens. L2 is a second lens unit having a positive refractive power and is composed of a meniscus positive lens having a convex surface directed toward the object side. L3 is a third group having a positive refractive power as the main focus lens group, and includes a lens having a concave surface facing the object side and a lens having an aspherical surface with the final lens surface facing the convex surface toward the image surface side. Yes. L4 is a fourth lens unit having a negative refractive power, and is composed of a negative lens having a concave surface directed toward the object side. SP is an aperture stop, which is disposed between the second group L2 and the third group L3. The stop SP moves integrally with the third lens unit L3. IP is the image plane.
[0022]
In the present embodiment, the distance between the first lens unit L1 and the second lens unit L2 increases with the zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the interval between the second lens unit L2 and the third lens unit L3 increases, and the third lens unit. Each lens unit is moved to the object side as indicated by an arrow so that the distance between L3 and the fourth unit L4 decreases. At this time, the aperture stop SP is integrated with the third group.
[0023]
FIG. 3 is a schematic view for explaining the lens barrel structure of the present embodiment. L1 is the first group, L2 is the second group, L3 is the third group and the main focus group, L4 is the fourth group, 11, 12, and 14 are the cam pins of the first, second, and fourth groups, A part of one drive means is constituted. Reference numeral 13 denotes a helicoid bar coming out of the second group L2, which constitutes a part of the second drive means and is for driving the third group L3. Reference numeral 15 denotes a cam ring having a cam groove, and reference numeral 16 denotes a fixed cylinder having a rectilinear guide.
[0024]
By rotating the cam ring 15 with respect to the fixed cylinder 16 by the first driving means, the first, second and fourth groups are fed out while changing their relative intervals by the respective cams. At this time, since the cam pins are regulated in the rotational direction by the linear guide of the fixed cylinder 16, the first, second, and fourth groups do not rotate and are linearly extended. On the other hand, the third group L3 is electronically moved along the optical axis La by the second driving means by the helicoid bar 13 coming out of the second group L2, and the relative distance from the second group L2 is changed.
[0025]
In general, in order to reduce the size of the entire lens system, the air space between the second lens unit L2 and the third lens unit L3 is narrow on the wide-angle end side (intermediate zoom position from the wide-angle end). For this reason, there is a small space for extending the third lens unit L3 when focusing, and it may be impossible to focus from an object at infinity to an object at close range. Therefore, the present invention focuses as follows. FIG. 14 is a block diagram of the main part of the focus in the zoom lens according to the present invention, which will be described below with reference to FIG.
[0026]
Focusing in this embodiment is performed as follows. Focusing from an object at infinity to an object at a close distance is performed by moving the focusing lens group L3 (moving toward the object side). At this time, the current zoom position information (signal from the position sensor 21 as a zoom position detection means for detecting the position of the zoom lens group on the optical axis) and object distance information (from the AF means 22 as the object distance detection means). The movement amount of the lens unit L3 is obtained by the calculation means 23 from the above signal. When moving the third lens unit L3 on the optical axis according to the amount of movement obtained by the computing means 23,
(A-1) When it is determined by the determining means 24 that the third group L3 and the second group L2 do not mechanically interfere (for example, the lens holding frames are in contact) (for example, the object distance is very far) Sometimes when the amount of movement of the third lens unit L3 is small, or when there is a large gap between the second lens unit L2 and the third lens unit L3, such as a zooming range from the intermediate zoom position to the telephoto end). The driving unit 25 performs focusing by moving only the lens unit L3.
[0027]
(A-2) When the discriminating means 24 discriminates that the third group L3 and the second group L2 interfere mechanically, based on the degree of mechanical interference, the second group L2 and the third group L3 The first driving means 26 performs zooming based on the zooming locus when zooming is performed by moving the second lens unit L2 and the third lens unit L3 in the direction in which the air gap between the second lens group and the second lens group is increased. A predetermined amount of air space is created between the third group. Then, at the zoom position at which the magnification is changed, the third lens unit L3 is extended to perform focusing.
[0028]
At this time, the movement amount of the third lens unit L3 is obtained by the computing unit 23 from the zoom position information and the object distance information at the zoomed zoom position, and the third lens unit L3 is moved based on the computation result from the computing unit 23. Also good.
[0029]
In the present embodiment, in the predetermined zoom range from the wide-angle end to the intermediate zoom position, focusing may be performed by the first and second driving means based on data from the zoom position detecting means. .
[0030]
In the present embodiment, the air distance between the second lens unit L2 and the third lens unit L3 is compared based on the data from the zoom position detection means within a predetermined zooming range determined from the intermediate zoom position to the telephoto end. For this reason, the focus may be adjusted over the entire object distance range by moving only the third lens unit L3.
[0031]
In the present embodiment, a case has been described in which there are four lens groups as a whole, and the third group is moved to the object side to focus from an object at infinity to an object at a close distance. A zoom lens having a configuration can be similarly applied.
-Having a plurality of lens groups that move by zooming.
-At least one of the plurality of lens groups is a main focus lens group.
-When focusing is performed by moving the focusing lens group on the optical axis, the lens group mechanically interferes with the lens group (which is a zooming lens group) located in the moving direction.
The first drive means for zooming and the second drive means for focus are provided.
[0032]
In the present invention, in order to obtain high optical performance over the entire zoom range and the entire object distance, each lens group is preferably configured as follows.
[0033]
The first lens unit L1 having a positive refractive power is composed of two lenses, a positive lens having both convex surfaces and a negative lens having a concave surface facing the object side, and the second lens unit L2 having a positive refractive power is disposed on the object side. Consists of a single meniscus positive lens with a convex surface, and a positive third lens L3 having a positive refractive power and a meniscus negative lens with the convex surface facing the image surface, and a convex lens with both lens surfaces convex The fourth lens unit L4 having a negative refractive power is composed of one lens of a meniscus negative lens having a convex surface facing the image surface side. As a result, aberration fluctuations associated with zooming are corrected well while ensuring a predetermined zooming ratio, and high optical performance is obtained over the entire zooming range.
[0034]
The third group has at least one aspheric surface. As a result, aberration fluctuations during zooming and focusing are corrected satisfactorily.
[0035]
The fourth group is composed of a single negative lens having a concave surface facing the object side, and at least one lens surface of the negative lens has a shape in which the negative refractive power becomes weaker from the lens center to the lens periphery. And aberration variation due to zooming is corrected, and particularly off-axis aberrations such as curvature of field and distortion are favorably corrected.
[0036]
FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory views of the optical action by the focusing method in the zoom lens of the present invention. 4B and 5B correspond to Numerical Examples 1 and 2 of the present invention. 4A, 4B, 5A, and 5B are optical path diagrams when focusing on a subject distance of 60 cm at the wide angle end when the numerical example is expressed in mm. FIGS. 4A and 5A show the case where focusing is performed only with the third lens group (integrated with the diaphragm). 4 (B) and 5 (B) show a state where the third group is moved and focused while moving the cam ring slightly to the telephoto side, that is, the third group and other lens groups are moved and focused. 1 represents an embodiment according to the present invention.
[0037]
In FIGS. 4A and 5A, the stop SP mechanically interferes with the front group (second group), whereas in FIGS. 4B and 5B, the second and second apertures. There is a space between the three groups. Further, in FIGS. 4A and 5A, the peripheral light beam is considerably thin, whereas in FIGS. 4B and 5B, a relatively large amount of the peripheral light beam passes.
[0038]
In FIGS. 4 (B) and 5 (B), 5% of the cam rotation angle from the wide-angle end to the telephoto end when assuming a cam ring in which the fourth group is linearly moved in both the first and second embodiments is shown. While rotating, the third group is moved along the helicoid bar like an electronic cam and focused.
[0039]
Further, the focal length is 31.2 mm in the state of FIG. 4A, but is 33.6 mm in the state of FIG. 4B, that is, Embodiment 1 of the present invention. This is close to the focal length fw = 34.0 mm at the wide-angle end when the subject distance of the first embodiment is infinity. In other words, according to the embodiment of the present invention, the problem that the wider the angle of the lens group, the wider the angle becomes, and the image does not appear large while approaching the subject is solved.
[0040]
Incidentally, the focal length in FIG. 5 (A) is 26.9 mm, whereas in FIG. 5 (B), it is 29.4 mm, and this is also the focal length fw = 28.9 mm at the wide-angle end at the subject distance infinite in the second embodiment. It is close to.
[0041]
FIGS. 6B and 7B are aberration diagrams corresponding to Embodiments 1 and 2, respectively. FIGS. 6A and 7A show a case where focusing is performed only in the third group. FIGS. 6B and 7B are longitudinal aberration diagrams at a subject distance of 60 cm when each lens group is moved and focused in the same manner as in FIGS. 4B and 5B described above. In both cases, the curvature of field is particularly well corrected as compared with FIGS. 6A and 7A focused on only the third group.
[0042]
Next, numerical examples of the present invention will be shown. In the numerical examples, Ri is the radius of curvature of the i-th lens surface in order from the object side, Di is the i-th lens thickness and air spacing from the object side, and Ni and νi are respectively the i-th lens in order from the object side. Refractive index and Abbe number of glass.
[0043]
The aspheric shape is the X axis in the optical axis direction, the H axis in the direction perpendicular to the optical axis, the light traveling direction is positive, R is the paraxial radius of curvature, and k, B, C, D, and E are the aspheric coefficients. When
[0044]
[Expression 1]
Figure 0004439615
[0045]
It is expressed by the following formula. “D-0x” means “10-x”.
[0046]
Figure 0004439615
[0047]
[Table 1]
Figure 0004439615
[0048]
Figure 0004439615
Figure 0004439615
[0049]
[Table 2]
Figure 0004439615
[0050]
Figure 0004439615
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by appropriately performing focusing, the entire lens system is reduced in size, and there is little change in the angle of view during focusing, and the entire object distance from an infinite object to a close object is high. A zoom lens with optical performance can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view of Numerical Example 1 of the present invention. FIG. 2 is a lens cross-sectional view of Numerical Example 2 of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram of a lens barrel according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of a focus system according to Numerical Example 1 of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of a focus system according to Numerical Example 2 of the present invention. FIG. 6 is an aberration diagram of the focus system according to Numerical Example 1 of the present invention. FIG. 8 is an aberration diagram at the wide-angle end of Numerical Example 1 of the present invention. FIG. 9 is an aberration diagram in the middle of Numerical Example 1 of the present invention. FIG. 11 is an aberration diagram at the telephoto end of Numerical Example 1 of the invention. FIG. 11 is an aberration diagram at the wide-angle end of Numerical Example 2 of the invention. FIG. 12 is an aberration diagram at the middle of Numerical Example 2 of the invention. FIG. 14 is an aberration diagram at the telephoto end according to Numerical Example 2 of the invention. Description of the code]
L1 1st group L2 2nd group L3 3rd group L4 4th group IP Image plane SP Aperture d d line g g line ΔS Sagittal image plane ΔM Meridional image plane

Claims (6)

第1駆動手段によって光軸方向に駆動される複数のレンズ群と、第2駆動手段によって光軸方向に駆動されるレンズ群Fを有するズームレンズにおいて、
ズーム位置情報を得るためのズーム位置検出手段と、物体距離情報を得るための物体距離検出手段と、フォーカス時における前記レンズ群Fの移動量を前記ズーム位置情報と前記物体距離情報に基づいて求める演算手段と、
前記第2駆動手段により前記レンズ群Fのみを駆動してフォーカスしたときに、前記レンズ群F若しくはそれを保持する保持部材と、前記レンズ群Fの移動方向に位置するレンズ群R若しくはそれを保持する保持部材とが機械的に干渉するか否かを判別する判別手段とを有し、
前記判別手段により機械的な干渉が生じないと判別されたときは、前記第2駆動手段により前記レンズ群Fのみを駆動してフォーカスを行い、前記判別手段により機械的な干渉が生じると判別されたときは、前記第1駆動手段によって前記複数のレンズ群を駆動して変倍すると共に前記第2駆動手段によって前記レンズ群Fを駆動してフォーカスを行うことを特徴とするズームレンズ。
In a zoom lens having a plurality of lens groups driven in the optical axis direction by the first driving means and a lens group F driven in the optical axis direction by the second driving means,
Based on the zoom position information and the object distance information, the zoom position detection means for obtaining the zoom position information, the object distance detection means for obtaining the object distance information, and the movement amount of the lens group F during focusing are obtained. Computing means;
When only the lens group F is driven and focused by the second driving means, the lens group F or a holding member that holds the lens group F, and the lens group R that is positioned in the moving direction of the lens group F or the lens group F are held. Determining means for determining whether or not the holding member to mechanically interfere,
When it is determined by the determining means that no mechanical interference occurs, focusing is performed by driving only the lens group F by the second driving means, and it is determined that mechanical interference is generated by the determining means. In this case, the zoom lens is characterized in that the first driving means drives the plurality of lens groups to change the magnification, and the second driving means drives the lens group F to perform focusing .
物体側より像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群より構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が増大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が増大し、前記第3レンズ群と前記第4レンズ群の間隔が減少するように、各レンズ群が物体側へ移動することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 In order from the object side to the image side, the lens unit includes a first lens unit having a positive refractive power, a second lens unit having a positive refractive power, a third lens unit having a positive refractive power, and a fourth lens group having a negative refractive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group is increased, the distance between the second lens group and the third lens group is increased, and the third lens is increased. 2. The zoom lens according to claim 1 , wherein each lens unit moves toward the object side so that a distance between the first lens unit and the fourth lens unit is reduced . 無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第2駆動手段が前記第3レンズ群を物体側へ駆動することを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。 3. The zoom lens according to claim 2, wherein the second driving unit drives the third lens group toward the object side during focusing from an object at infinity to a close object . 広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1駆動手段が前記第1、第2、第4レンズ群を物体側へ駆動することを特徴とする請求項2または3に記載のズームレンズ。 4. The zoom lens according to claim 2, wherein the first driving unit drives the first, second, and fourth lens groups toward the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end . 前記第3レンズ群は、前記第2レンズ群から延びるヘリコイドバー上を光軸方向に移動することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。The zoom lens according to any one of claims 2 to 4, wherein the third lens group moves in a direction of an optical axis on a helicoid bar extending from the second lens group . 請求項1乃至5のいずれか1項のズームレンズを有することを特徴とする撮像装置。An image pickup apparatus comprising the zoom lens according to claim 1 .
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