JP5914998B2 - Variable focal length lens device, imaging apparatus, and variable focal length lens device adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、可変焦点距離レンズ装置、撮像機器と、可変焦点距離レンズ装置の調整方法に関する。 The present invention relates to a variable focal length lens device, an imaging device, and a method for adjusting a variable focal length lens device.
従来、写真用カメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラ等に適した各種の撮影レンズが提案されている。(例えば、特許文献1を参照。) Conventionally, various photographing lenses suitable for a photographic camera, an electronic still camera, a video camera, and the like have been proposed. (For example, see Patent Document 1.)
従来の可変焦点距離レンズ装置は、レンズ中心厚・レンズ間隔・レンズ面の曲率・レンズの屈折率などの製造誤差が生じると球面収差あるいは非点収差が設計値から変化して結像性能の劣化を生じるという問題があった。そしてこれらの結像性能の劣化を防ぐために所定のレンズ間隔あるいは、レンズ群間隔を意図的に設計値からずらして結像性能の劣化を補正することがなされているが、可変焦点距離レンズの全焦点距離領域で結像性能を良好に補正するのは困難であった。 In conventional variable focal length lens devices, if there are manufacturing errors such as lens center thickness, lens spacing, lens surface curvature, lens refractive index, etc., spherical aberration or astigmatism changes from the design value, resulting in degradation of imaging performance. There was a problem that caused. In order to prevent the deterioration of the imaging performance, a predetermined lens interval or lens group interval is intentionally shifted from the design value to correct the imaging performance deterioration. It has been difficult to satisfactorily correct the imaging performance in the focal length region.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、可変焦点距離レンズの全焦点距離領域で、良好な光学性能を達成可能な可変焦点距離レンズ装置、可変焦点距離レンズ装置を具備する撮像機器、可変焦点距離レンズ装置の調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a variable focal length lens device and an imaging apparatus including the variable focal length lens device capable of achieving good optical performance in the entire focal length region of the variable focal length lens. An object of the present invention is to provide a method for adjusting a variable focal length lens device.
上記課題を解決するため、本発明は、
レンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒内に複数のレンズ群を保持する保持部材と、
前記複数のレンズ群のうち少なくとも3つの移動レンズ群をそれぞれ光軸に沿って移動するそれぞれ独立した駆動手段と、
焦点距離を変更するための操作部と、
前記操作部で変更された前記焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
前記移動レンズ群のうちの少なくとも2つの移動レンズ群それぞれの広角端状態での前記光軸上の設計値の位置を基準とした位置変化を前記焦点距離毎に記憶した記憶手段と、
前記焦点距離検出手段で検出された前記焦点距離の情報に基き、前記少なくとも2つの移動レンズ群をそれぞれの前記位置変化に基づきそれぞれの前記駆動手段を介して前記光軸上の位置に前記移動レンズ群それぞれを位置決めする制御手段と、
を有することを特徴とする可変焦点距離レンズ装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A lens barrel;
A holding member for holding a plurality of lens groups in the lens barrel;
Independent driving means for respectively moving at least three moving lens groups of the plurality of lens groups along the optical axis;
An operation unit for changing the focal length;
A focal length detection means for detecting the focal length changed by the operation unit;
Memory means for storing the position change of position relative to the prior SL designed value on the optical axis of at least two respective moving lens unit wide angle end state of the moving lens group for each of the focal length,
Based on the focal length information detected by the focal length detection means, the moving lens is moved to a position on the optical axis via the driving means based on the position change of the at least two moving lens groups. Control means for positioning each group;
A variable focal length lens apparatus is provided.
また、本発明は、前記可変焦点距離レンズ装置を具備することを特徴とする撮像機器を提供する。 The present invention also provides an imaging apparatus comprising the variable focal length lens device.
また、本発明は、
レンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒内に複数のレンズ群を保持する保持部材と、
前記複数のレンズ群のうち少なくとも3つの移動レンズ群をそれぞれ光軸に沿って移動するそれぞれ独立した駆動手段と、
焦点距離を変更するための操作部と、
前記操作部で変更された前記焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
前記移動レンズ群のうちの少なくとも2つの移動レンズ群それぞれの広角端状態での前記光軸上の設計値の位置を基準とした位置変化を前記焦点距離毎に記憶した記憶手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、前記焦点距離検出手段で検出された前記焦点距離の情報に基き、前記少なくとも2つの移動レンズ群をそれぞれの前記位置変化に基づきそれぞれの前記駆動手段を介して前記光軸上の位置に前記移動レンズ群それぞれを位置決めすることを特徴とする可変焦点距離レンズ装置の調整方法を提供する。
The present invention also provides:
A lens barrel;
A holding member for holding a plurality of lens groups in the lens barrel;
Independent driving means for respectively moving at least three moving lens groups of the plurality of lens groups along the optical axis;
An operation unit for changing the focal length;
A focal length detection means for detecting the focal length changed by the operation unit;
Memory means for storing the position change of position relative to the prior SL designed value on the optical axis of at least two respective moving lens unit wide angle end state of the moving lens group for each of the focal length,
Control means for controlling the drive means,
Based on the focal length information detected by the focal length detection means, the control means moves the at least two moving lens groups on the optical axis via the driving means based on the position changes. Provided is a variable focal length lens apparatus adjustment method characterized by positioning each of the moving lens groups at a position.
本発明によれば、可変焦点距離レンズの全焦点距離領域で、良好な光学性能を達成可能な可変焦点距離レンズ装置、可変焦点距離レンズ装置を具備する撮像機器、可変焦点距離レンズの調整方法を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a variable focal length lens device capable of achieving good optical performance in the entire focal length region of the variable focal length lens, an imaging device equipped with the variable focal length lens device, and a variable focal length lens adjustment method Can be provided.
以下、本願の実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。 Hereinafter, a variable focal length lens device according to an embodiment of the present application will be described with reference to the drawings. The following embodiments are only for facilitating the understanding of the invention, and excluding additions and substitutions that can be performed by those skilled in the art without departing from the technical idea of the present invention. It is not intended.
(第1実施形態)
第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置の構成について図1、図2を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
The configuration of the variable focal length lens apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1において、第1実施形態の可変焦点距離レンズ装置10は、鏡筒部材1に第1レンズ群固定部1aを介して第1レンズ群G1が光軸上に固定され、第3レンズ群固定部1bを介して第3レンズ群G3が光軸上に固定され、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3との間に第2レンズ群G2が、第3レンズ群G3の像側に第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5が、光軸に沿ってそれぞれ独立に移動可能に鏡筒部材1内に後述する部材にて保持されている。
In FIG. 1, the variable focal
鏡筒部材1の像側端部1cには、マウント部材2が固定されており、マウント部材2によって後述する撮像機器に固定する。
A
第2レンズ群G2を保持するレンズ枠2aから径方向に延在するピン2bは、鏡筒部材1に開けられた長孔3を通して焦点距離を変化させるための操作部材31に形成されたカム溝31aに係合される。このピン2bは、操作部材31を回転させると操作部材31の内壁に形成されたカム溝31aに沿って移動し、これにより第2レンズ群G2は光軸に沿って移動する。
A
操作部材31は、連動手段32aを介して鏡筒部材1に配置された焦点距離検知手段32に接続されている。焦点距離検知手段32は、操作部材31が操作されると連動手段32aを介してそれを検出して、操作部材31によって変更された焦点距離の値を検知する。
The
第4レンズ群G4は、第4レンズ群レンズ枠4aに保持され、このレンズ枠4aが第3レンズ群固定部1bと像側端部1cとの間に配置された第1の支持部材23に摺動可能に支持され、図2に示す後述する制御手段35からの制御信号に基き第1の駆動機構21によって光軸に沿って移動するように構成されている。
The fourth lens group G4 is held by a fourth lens
第5レンズ群G5は、第5レンズ群レンズ枠5aに保持され、このレンズ枠5aが第3レンズ群固定部1bと像側端部1cとの間に配置された第2の支持部材24に摺動可能に支持され、制御手段35からの制御信号に基き第2の駆動機構22によって光軸に沿って移動するように構成されている。
The fifth lens group G5 is held by a fifth lens
また、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ10は、本可変焦点距離レンズ10の製造時に、レンズ中心厚・レンズ間隔・レンズ面の曲率・レンズの屈折率がこのレンズの設計値からのズレによる焦点距離毎の諸収差を良好に補正したときの第4レンズ群G4と第5レンズ群G5それぞれの光軸上の位置情報を記憶手段34に記憶する。第4レンズ群G4と第5レンズ群G5それぞれの位置情報は、広角端状態での設計値を基準として光軸上の位置変化が記憶されている。また可変焦点距離レンズ装置10の全焦点距離領域中の複数の焦点距離位置において取得され記憶手段34に記憶される。なお、記憶されていない焦点距離位置の第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置情報は、記憶されている位置情報に基き制御手段35が補間処理等の処理をすることで設定することができる。このようにして、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10が構成されている。
In addition, when the variable
そして、本第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10では、図2に示すように、操作部材31を操作して変更された焦点距離は、連動部材32aを介して焦点距離検知手段32によって検知されて制御手段35に伝達される。制御手段35は、伝達された焦点距離に対応する第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の光軸上の位置情報を記憶手段34から読み出し、第1の駆動機構21を介して第4レンズ群を、第2の駆動機構22を介して第5レンズ群G5をそれぞれ独立に所定の光軸位置に移動させる。
In the variable focal
この結果、本第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10は、操作部材31を操作したことによる各焦点距離において、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の光軸上の位置を制御手段35が記憶手段34に記憶されている位置情報に基づき補正することで、全焦点距離領域にわたって諸収差を良好に補正することができる。
As a result, the variable focal
次に、本第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ10の設計時の諸収差と製造誤差を補正するように第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置を変更したときの諸収差の比較結果について説明する。
Next, various aberrations when the positions of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 are changed so as to correct various aberrations and manufacturing errors in designing the variable
図3は、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10のレンズ構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the variable focal
図3に示すように、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10の各レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、絞りSと、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5からなる。
As shown in FIG. 3, each lens group of the variable focal
像面Iは不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はCCDやCMOS等から構成される。 The image plane I is formed on an image sensor (not shown), and the image sensor is composed of a CCD, a CMOS, or the like.
以下の表1に第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10の緒元値を掲げる。表中の(面データー)において、物面は物体面、面番号は物体側からの面の番号、rは曲率半径、dは面間隔、ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数、(絞り)は虹彩絞りS、像面は像面Iをそれぞれ表している。「r=∞」は、平面を示す。
Table 1 below lists specifications of the variable focal
(非球面データー)において、非球面は以下の式で表される。
X(y)=(y2/r)/[1+{1−κ(y2/r2)}(1/2)]+A4・y4+A6・y6+A8・y8+A10・y10
なお、光軸に垂直な方向の高さをy、高さyにおける光軸方向の変位量(各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離)をX(y)、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をr、円錐定数をκ、n次の非球面係数をAnとする。
In (Aspherical data), an aspherical surface is expressed by the following equation.
X (y) = (y 2 / r) / [1+ {1−κ (y 2 / r 2 )} (1/2) ] + A4 · y 4 + A6 · y 6 + A8 · y 8 + A10 · y 10
Note that the height in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the amount of displacement in the optical axis direction at the height y (the distance along the optical axis from the tangential plane of the apex of each aspheric surface to each aspheric surface) is X (y ), The curvature radius (paraxial curvature radius) of the reference spherical surface is r, the conic constant is κ, and the n-th order aspherical coefficient is An.
(各種データー)において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角、Yは像高、TLはレンズ全長、d5,d13,d22,d27は可変間隔、Bfはバックフォーカスを示している。 In (various data), f is the focal length, FNO is the F number, 2ω is the angle of view, Y is the image height, TL is the total lens length, d5, d13, d22, and d27 are variable intervals, and Bf is the back focus. .
(レンズ群データー)は、各レンズ群の始面番号、終面番号とレンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。 (Lens group data) indicates the start surface number and end surface number of each lens group and the focal length of the lens group.
なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離f、曲率半径r、面間隔dその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「mm」に限定されることなく他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施形態においても同様とし説明を省略する。 In all the following specification values, “mm” is generally used as the focal length f, radius of curvature r, surface interval d and other lengths, etc. unless otherwise specified, but the optical system is proportional. Even if it is enlarged or proportionally reduced, the same optical performance can be obtained. Further, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units may be used. Furthermore, the description of these symbols is the same in other embodiments below, and the description thereof is omitted.
(表1)
(面データー)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 74.1356 1.8000 1.850260 32.35
2 36.0351 7.0000 1.497820 82.51
3 3038.1597 0.1000
4 36.3362 5.0000 1.729157 54.66
5 170.0064 (d5)
6 159.7676 1.0000 1.816000 46.62
7 11.1111 5.7573
8 -57.3031 0.8000 1.816000 46.62
9 32.0791 0.2020
10 18.8298 4.0000 1.846660 23.78
11 -127.9381 0.3170
12 -90.0599 1.0000 1.816000 46.62
13 41.7316 (d13)
14 22.5107 0.8000 1.834000 37.16
15 12.0861 2.5000 1.603001 65.46
16 -69.1710 1.0000
17 864.1596 1.0000 1.850260 32.35
18 16.8557 2.2000 1.603001 65.46
19 -47.4738 0.1000
20 24.2921 1.8000 1.729157 54.66
21 -67.1681 1.0000
22(絞り) ∞ (d22)
23 -43.6868 0.8000 1.834807 42.72
24 22.6901 0.8000
25 -25.0831 0.8000 1.834807 42.72
26 11.7100 1.8000 1.846660 23.78
27 -48.7106 (d27)
28 24.1884 2.5000 1.497820 82.51
29 -58.4609 0.2000
30 40.9485 1.0000 1.834807 42.72
31 15.4156 3.5000 1.497820 82.51
32 -46.0872 8.5639
33 28.3973 2.5000 1.497820 82.51
34 -123.1319 3.7652
35 -20.5259 1.0000 1.846660 23.78
36 -54.7499 (Bf)
像面 ∞
(非球面データー)
第6面
κ =-20.0
A4 = +4.26826E-06
A6 = -9.97395E-09
A8 = +1.52813E-11
A10= -3.70867E-14
(各種データー)
f 10.30000 45.00000 97.00000
FNO 4.60 5.15 5.89
2ω 78.28 19.65 9.16
Y 8.00 8.00 8.00
TL 128.784 128.784 128.784
d5 0.80000 20.35470 28.02928
d13 28.05215 8.49747 0.82283
d22 0.80000 8.21034 13.11160
d27 16.13553 9.09292 6.83090
Bf 18.39100 18.02300 15.38400
(レンズ群データー)
群 始面 終面 焦点距離
第1レンズ群 1 5 57.577
第2レンズ群 6 13 -10.550
第3レンズ群 14 21 16.309
第4レンズ群 23 27 -14.362
第5レンズ群 28 36 24.289
図4は、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10の設計値に基く無限遠合焦状態でのd線(λ=587.6nm)に対する諸収差図を示し、(a)は広角端状態、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端状態をそれぞれ示す。各収差図において、FNOはFナンバーを、Yは像高をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。なお、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施形態と同様の符号を用い、以降の説明を省略する。
(Table 1)
(Surface data)
Surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 74.1356 1.8000 1.850260 32.35
2 36.0351 7.0000 1.497820 82.51
3 3038.1597 0.1000
4 36.3362 5.0000 1.729157 54.66
5 170.0064 (d5)
6 159.7676 1.0000 1.816000 46.62
7 11.1111 5.7573
8 -57.3031 0.8000 1.816000 46.62
9 32.0791 0.2020
10 18.8298 4.0000 1.846660 23.78
11 -127.9381 0.3170
12 -90.0599 1.0000 1.816000 46.62
13 41.7316 (d13)
14 22.5107 0.8000 1.834000 37.16
15 12.0861 2.5000 1.603001 65.46
16 -69.1710 1.0000
17 864.1596 1.0000 1.850260 32.35
18 16.8557 2.2000 1.603001 65.46
19 -47.4738 0.1000
20 24.2921 1.8000 1.729157 54.66
21 -67.1681 1.0000
22 (Aperture) ∞ (d22)
23 -43.6868 0.8000 1.834807 42.72
24 22.6901 0.8000
25 -25.0831 0.8000 1.834807 42.72
26 11.7100 1.8000 1.846660 23.78
27 -48.7106 (d27)
28 24.1884 2.5000 1.497820 82.51
29 -58.4609 0.2000
30 40.9485 1.0000 1.834807 42.72
31 15.4156 3.5000 1.497820 82.51
32 -46.0872 8.5639
33 28.3973 2.5000 1.497820 82.51
34 -123.1319 3.7652
35 -20.5259 1.0000 1.846660 23.78
36 -54.7499 (Bf)
Image plane ∞
(Aspherical data)
6th surface κ = -20.0
A4 = + 4.26826E-06
A6 = -9.97395E-09
A8 = + 1.52813E-11
A10 = -3.70867E-14
(Various data)
f 10.30000 45.00000 97.00000
FNO 4.60 5.15 5.89
2ω 78.28 19.65 9.16
Y 8.00 8.00 8.00
TL 128.784 128.784 128.784
d5 0.80000 20.35470 28.02928
d13 28.05215 8.49747 0.82283
d22 0.80000 8.21034 13.11160
d27 16.13553 9.09292 6.83090
Bf 18.39100 18.02300 15.38400
(Lens group data)
Group Start surface End surface Focal length First lens group 1 5 57.577
5th lens group 28 36 24.289
FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations with respect to the d-line (λ = 587.6 nm) in the infinite focus state based on the design value of the variable focal
第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10は、諸収差が良好に補正され高い結像性能を有する事がわかる。
It can be seen that the variable focal
一方、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10は、組立て製造時の製造誤差によって、レンズ中心厚・レンズ間隔・レンズ面の曲率・レンズの屈折率が前記の設計値からのズレが生じると、非点収差をはじめとする諸収差が増大し、結像性能の劣化をもたらす。
On the other hand, in the variable focal
図5は、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10を設計値に従って組立てたにもかかわらず製造誤差が発生した場合の無限遠合焦状態でのd線(λ=587.6nm)に対する諸収差図の一例を示す。諸収差のうち主に非点収差が悪化していることが分かる。
FIG. 5 shows the d-line (λ = 587.6 nm) in the infinitely focused state when a manufacturing error occurs even though the variable focal
そして、図6は、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10に製造誤差が発生した状態から、上記説明に従って制御手段35が第1の駆動手段21を介して第4レンズ群G4および第2の駆動手段22を介して第5レンズ群G5の位置を焦点距離ごとに設計値の値からずらすことによって諸収差を補正した結果である無限遠合焦状態でのd線(λ=587.6nm)に対する諸収差図を示す。
FIG. 6 shows the state in which a manufacturing error has occurred in the variable focal
また、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置情報の設計値と、補正後の値、製造誤差の発生した状態でのバックフォーカスと、補正後のバックフォーカスを次の表2に示す。表2において、fは焦点距離、M4Aは設計値での第4レンズ群G4の位置、M5Aは設計値での第5レンズ群G5の位置、M4Bは補正後の第4レンズ群G4の位置、M5Bは補正後の第5レンズ群G5の位置であり、それぞれの位置は広角端状態での設計値の位置を基準とし、像側への移動を正、物体側への移動を負として示す。Bf1は製造誤差の発生した状態でのバックフォーカス、Bf2は第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置を補正後のバックフォーカスの値をそれぞれ示す。dI1は設計値での結像位置に対する製造誤差の発生した状態での結像位置の値、dI2は設計値での結像位置に対する補正後の結像位置の値を、物体側へのズレを負として示す。上記符号の説明は、他の実施形態でも同様であり以降の説明を省略する。 Table 2 below shows the design values of the positional information of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5, the corrected values, the back focus in a state where a manufacturing error has occurred, and the corrected back focus. . In Table 2, f is the focal length, M4A is the position of the fourth lens group G4 at the design value, M5A is the position of the fifth lens group G5 at the design value, M4B is the position of the corrected fourth lens group G4, M5B is the corrected position of the fifth lens group G5, and each position is shown with the position of the design value in the wide-angle end state as a reference, and the movement toward the image side is positive and the movement toward the object side is negative. Bf1 represents a back focus in a state where a manufacturing error has occurred, and Bf2 represents a back focus value after correcting the positions of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5. dI1 is the value of the imaging position when a manufacturing error has occurred with respect to the imaging position at the design value, dI2 is the value of the corrected imaging position with respect to the imaging position at the design value, and the deviation to the object side Shown as negative. The description of the above symbols is the same in other embodiments, and the subsequent description is omitted.
(表2)
f 10.30000 45.00000 97.00000
M4A 0.00000 7.41033 12.31159
M5A 0.00000 0.36772 3.00696
M4B 0.13000 7.59000 12.60000
M5B 0.13000 0.73147 3.49047
Bf1 18.53660 18.21911 15.80965
Bf2 18.25865 17.66084 14.89724
dI1 0.14560 0.19611 0.42565
dI2 0.00235 0.00158 -0.00326
図4、図5、図6の各諸収差図を比較すると、図6では、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10は、製造誤差による結像性能の劣化が全焦点距離領域で良好に補正されて設計値と同程度であることがわかる。また、表2より、第1実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置10は、バックフォーカスBfのズレも良好に補正されていることがわかる。
(Table 2)
f 10.30000 45.00000 97.00000
M4A 0.00000 7.41033 12.31159
M5A 0.00000 0.36772 3.00696
M4B 0.13000 7.59000 12.60000
M5B 0.13000 0.73147 3.49047
Bf1 18.53660 18.21911 15.80965
Bf2 18.25865 17.66084 14.89724
dI1 0.14560 0.19611 0.42565
dI2 0.00235 0.00158 -0.00326
Comparing the various aberration diagrams of FIGS. 4, 5, and 6, in FIG. 6, the variable focal
(第2実施形態)
第2実施形態に係る可変焦点距離レンズ装置の構成について図7、図8を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
The configuration of the variable focal length lens apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
図7に示すように、第2実施形態の可変焦点距離レンズ装置100は、鏡筒部材101に第1レンズ群固定部101aを介して第1レンズ群G1が光軸上に固定され、第3レンズ群固定部101bを介して第3レンズ群G3が光軸上に固定され、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3との間に第2レンズ群G2が、第3レンズ群G3の像側に第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5が、光軸に沿ってそれぞれ独立に移動可能に鏡筒部材101内に後述する部材にて保持されている。
As shown in FIG. 7, in the variable focal
また、鏡筒部材101の外側に焦点距離を変更するためのスイッチ部材136が設けられている。そして鏡筒部材101には、スイッチ部材136で変更された焦点距離を検知する焦点距離検知手段132が配置されている。
In addition, a
また、鏡筒部材101の像側端部101cには、マウント部材102が固定されており、マウント部材102によって後述する撮像機器に固定する。
A
第2レンズ群G2は、第2レンズ群レンズ枠102aに保持され、このレンズ枠102aが第1レンズ群固定部101aと第3レンズ群固定部101bとの間に配置された第3の支持部材126に摺動可能に支持され、図8に示す制御手段135からの制御信号に基き第3の駆動機構125によって光軸に沿って移動するように構成されている。
The second lens group G2 is held by the second lens
第4レンズ群G4は、第4レンズ群レンズ枠104aに保持され、このレンズ枠104aが第3レンズ群固定部101bと像側端部101cとの間に配置された第1の支持部材123に摺動可能に支持され、制御手段135からの制御信号に基き第1の駆動機構121によって光軸に沿って移動するように構成されている。
The fourth lens group G4 is held by a fourth lens
第5レンズ群G5は、第5レンズ群レンズ枠105aに保持され、このレンズ枠5aが第3レンズ群固定部101bと像側端部101cとの間に配置された第2の支持部材124に摺動可能に支持され、制御手段135からの制御信号に基き第2の駆動機構122によって光軸に沿って移動するように構成されている。
The fifth lens group G5 is held by a fifth lens
また、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ100は、本可変焦点距離レンズ100の製造時に、レンズ中心厚・レンズ間隔・レンズ面の曲率・レンズの屈折率がこのレンズの設計値からのズレによる焦点距離毎の諸収差を良好に補正したときの第4レンズ群G4と第5レンズ群G5それぞれの光軸上の位置情報を記憶手段134に記憶する。第4レンズ群G4と第5レンズ群G5それぞれの位置情報は、広角端状態での設計値を基準として光軸上の位置変化が記憶されている。また位置情報は、可変焦点距離レンズ装置100の全焦点距離領域中の複数の焦点距離において取得され記憶手段134に記憶される。なお、記憶されていない焦点距離の第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置情報は、記憶されている位置情報に基き制御手段135が補間処理等の処理をすることで設定することができる。このようにして、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100が構成されている。
Further, in the variable
そして、本第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100では、図8に示すように、スイッチ部材136が操作され焦点距離検知手段132によって検知された焦点距離は、制御手段135に伝達される。制御手段135は、伝達された焦点距離に対応する第2レンズ群G2、第4レンズ群G4、および第5レンズ群G5の光軸上の位置情報を記憶手段134から読み出し、第1の駆動機構121を介して第4レンズ群G4を、第2の駆動機構122を介して第5レンズ群G5を、および第3の駆動手段125を介して第2レンズ群G2をそれぞれ独立に所定の光軸位置に移動させる。
In the variable focal
この結果、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100は、スイッチ部材136を操作して焦点距離を変更した際、各焦点距離において、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の光軸上の位置を制御手段135が記憶手段134に記憶されている位置情報に基づき補正することで、全焦点距離領域にわたって諸収差を良好に補正することができる。
As a result, in the variable focal
次に、本第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100の設計時の諸収差と製造誤差を補正するように第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置を変更したときの諸収差の比較結果について説明する。
Next, various aberrations when the positions of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5 are changed so as to correct various aberrations and manufacturing errors in designing the variable focal
図9は、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100のレンズ構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the variable focal
図9に示すように、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100の各レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、絞りSと、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5からなる。
As shown in FIG. 9, each lens group of the variable focal
像面Iは不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はCCDやCMOS等から構成される。 The image plane I is formed on an image sensor (not shown), and the image sensor is composed of a CCD, a CMOS, or the like.
以下の表3に第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100の緒元値を掲げる。
(表3)
(面データー)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 74.1356 1.8000 1.850260 32.35
2 36.0351 7.0000 1.497820 82.51
3 3038.1597 0.1000
4 36.3362 5.0000 1.729157 54.66
5 170.0064 (d5)
6 159.7676 1.0000 1.816000 46.62
7 11.1111 5.7573
8 -57.3031 0.8000 1.816000 46.62
9 32.0791 0.2020
10 18.8298 4.0000 1.846660 23.78
11 -127.9381 0.3170
12 -90.0599 1.0000 1.816000 46.62
13 41.7316 (d13)
14 22.5107 0.8000 1.834000 37.16
15 12.0861 2.5000 1.603001 65.46
16 -69.1710 1.0000
17 864.1596 1.0000 1.850260 32.35
18 16.8557 2.2000 1.603001 65.46
19 -47.4738 0.1000
20 24.2921 1.8000 1.729157 54.66
21 -67.1681 1.0000
22(絞り) ∞ (d22)
23 -43.6868 0.8000 1.834807 42.72
24 22.6901 0.8000
25 -25.0831 0.8000 1.834807 42.72
26 11.7100 1.8000 1.846660 23.78
27 -48.7106 (d27)
28 24.1884 2.5000 1.497820 82.51
29 -58.4609 0.2000
30 40.9485 1.0000 1.834807 42.72
31 15.4156 3.5000 1.497820 82.51
32 -46.0872 8.5639
33 28.3973 2.5000 1.497820 82.51
34 -123.1319 3.7652
35 -20.5259 1.0000 1.846660 23.78
36 -54.7499 (Bf)
像面 ∞
(非球面データー)
第6面
κ =-20.0
A4 = +4.26826E-06
A6 = -9.97395E-09
A8 = +1.52813E-11
A10= -3.70867E-14
(各種データー)
f 10.30000 45.00000 97.00000
FNO 4.60 5.15 5.89
2ω 78.28 19.65 9.16
Y 8.00 8.00 8.00
TL 128.784 128.784 128.784
d5 0.80000 20.35470 28.02928
d13 28.05215 8.49747 0.82283
d22 0.80000 8.21034 13.11160
d27 16.13553 9.09292 6.83090
Bf 18.39100 18.02300 15.38400
(レンズ群データー)
群 始面 終面 焦点距離
第1レンズ群 1 5 57.577
第2レンズ群 6 13 -10.550
第3レンズ群 14 21 16.309
第4レンズ群 23 27 -14.362
第5レンズ群 28 36 24.289
図10は、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100の設計値に基く無限遠合焦状態でのd線(λ=587.6nm)に対する諸収差図を示し、(a)は広角端状態、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端状態をそれぞれ示す。
Table 3 below lists specifications of the variable focal
(Table 3)
(Surface data)
Surface number r d nd νd
Object ∞ ∞
1 74.1356 1.8000 1.850260 32.35
2 36.0351 7.0000 1.497820 82.51
3 3038.1597 0.1000
4 36.3362 5.0000 1.729157 54.66
5 170.0064 (d5)
6 159.7676 1.0000 1.816000 46.62
7 11.1111 5.7573
8 -57.3031 0.8000 1.816000 46.62
9 32.0791 0.2020
10 18.8298 4.0000 1.846660 23.78
11 -127.9381 0.3170
12 -90.0599 1.0000 1.816000 46.62
13 41.7316 (d13)
14 22.5107 0.8000 1.834000 37.16
15 12.0861 2.5000 1.603001 65.46
16 -69.1710 1.0000
17 864.1596 1.0000 1.850260 32.35
18 16.8557 2.2000 1.603001 65.46
19 -47.4738 0.1000
20 24.2921 1.8000 1.729157 54.66
21 -67.1681 1.0000
22 (Aperture) ∞ (d22)
23 -43.6868 0.8000 1.834807 42.72
24 22.6901 0.8000
25 -25.0831 0.8000 1.834807 42.72
26 11.7100 1.8000 1.846660 23.78
27 -48.7106 (d27)
28 24.1884 2.5000 1.497820 82.51
29 -58.4609 0.2000
30 40.9485 1.0000 1.834807 42.72
31 15.4156 3.5000 1.497820 82.51
32 -46.0872 8.5639
33 28.3973 2.5000 1.497820 82.51
34 -123.1319 3.7652
35 -20.5259 1.0000 1.846660 23.78
36 -54.7499 (Bf)
Image plane ∞
(Aspherical data)
6th surface κ = -20.0
A4 = + 4.26826E-06
A6 = -9.97395E-09
A8 = + 1.52813E-11
A10 = -3.70867E-14
(Various data)
f 10.30000 45.00000 97.00000
FNO 4.60 5.15 5.89
2ω 78.28 19.65 9.16
Y 8.00 8.00 8.00
TL 128.784 128.784 128.784
d5 0.80000 20.35470 28.02928
d13 28.05215 8.49747 0.82283
d22 0.80000 8.21034 13.11160
d27 16.13553 9.09292 6.83090
Bf 18.39100 18.02300 15.38400
(Lens group data)
Group Start surface End surface Focal length First lens group 1 5 57.577
5th lens group 28 36 24.289
FIG. 10 is a diagram illustrating various aberrations with respect to the d-line (λ = 587.6 nm) in an infinitely focused state based on the design value of the variable focal
第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100は、諸収差が良好に補正され高い結像性能を有する事がわかる。
It can be seen that the variable focal
一方、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100は、組立て製造時の製造誤差によって、レンズ中心厚・レンズ間隔・レンズ面の曲率・レンズの屈折率が前記の設計値からのズレが生じると、非点収差をはじめとする諸収差が増大し、結像性能の劣化をもたらす。
On the other hand, in the variable focal
図11は、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100を設計値に従って組立てたにもかかわらず製造誤差が発生した場合の無限遠合焦状態でのd線(λ=587.6nm)に対する諸収差図の一例を示す。諸収差のうち主に非点収差が悪化していることが分かる。
FIG. 11 shows the d-line (λ = 587.6 nm) in the infinitely focused state when a manufacturing error occurs even though the variable focal
そして、図12は、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100に製造誤差が発生した状態から、上記説明に従って制御手段135が第1の駆動手段121を介して第4レンズ群G4および第2の駆動手段122を介して第5レンズ群G5の位置を焦点距離ごとに設計値の値からそれぞれずらすことによって諸収差を補正した結果である無限遠合焦状態でのd線(λ=587.6nm)に対する諸収差図を示す。
FIG. 12 illustrates a state in which a manufacturing error has occurred in the variable focal
また、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の位置情報の設計値と、補正後の値、製造誤差の発生した状態でのバックフォーカスと、補正後のバックフォーカスを次の表4に示す。 Table 4 below shows the design values of the positional information of the fourth lens group G4 and the fifth lens group G5, the corrected values, the back focus in a state where a manufacturing error has occurred, and the corrected back focus. .
(表4)
f 10.30000 45.00000 97.00000
M4A 0.00000 7.41033 12.31159
M5A 0.00000 0.36772 3.00696
M4B 0.13000 7.59000 12.60000
M5B 0.13000 0.73147 3.49047
Bf1 18.53660 18.21911 15.80965
Bf2 18.25865 17.66084 14.89724
dI1 0.14560 0.19611 0.42565
dI2 0.00235 0.00158 -0.00326
図10、図11、図12の各諸収差図を比較すると、図12では、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100は、製造誤差による結像性能の劣化が全焦点距離域で良好に補正されて設計値と同程度であることがわかる。また、表4より、第2実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置100は、バックフォーカスのズレも良好に補正されていることがわかる。
(Table 4)
f 10.30000 45.00000 97.00000
M4A 0.00000 7.41033 12.31159
M5A 0.00000 0.36772 3.00696
M4B 0.13000 7.59000 12.60000
M5B 0.13000 0.73147 3.49047
Bf1 18.53660 18.21911 15.80965
Bf2 18.25865 17.66084 14.89724
dI1 0.14560 0.19611 0.42565
dI2 0.00235 0.00158 -0.00326
10, 11, and 12 are compared. In FIG. 12, the variable focal
以上述べたように、本願実施形態にかかる可変焦点距離レンズ装置は、各焦点距離において諸収差を良好に補正する第4レンズ群と第5レンズ群の光軸上位置を記憶手段に予め記憶しておき、各焦点距離に応じて記憶してある位置情報に基づき制御手段が第4、第5レンズ群をそれぞれの駆動手段を介して独立に駆動して所定の光軸位置に配置することで、全焦点距離領域で諸収差を良好に補正することができる。 As described above, the variable focal length lens apparatus according to the embodiment of the present invention stores in advance in the storage means the positions on the optical axis of the fourth lens group and the fifth lens group that favorably correct various aberrations at each focal length. The control means drives the fourth and fifth lens groups independently through the respective driving means based on the position information stored according to each focal length, and arranges them at a predetermined optical axis position. Various aberrations can be satisfactorily corrected in the entire focal length region.
なお、前述の各実施形態では、5群構成の可変焦点距離レンズ装置について説明したが、6群以上の可変焦点距離レンズ装置にも適用可能である。また、6群以上の可変焦点距離レンズ装置では、移動レンズ群は3つに限らず4つ以上でも適用可能である。また、移動レンズ群が4つ以上の場合には、記憶手段は3つ又は4つの移動レンズ群の位置情報を記憶しておくことで、実施形態と同様の効果を奏することができる。 In each of the above-described embodiments, the variable focal length lens apparatus having a five-group configuration has been described. Further, in the variable focal length lens apparatus having six or more groups, the number of moving lens groups is not limited to three, and four or more moving lens groups can be applied. In the case where there are four or more moving lens groups, the storage unit can store the position information of the three or four moving lens groups, and thereby achieve the same effect as the embodiment.
次に、図13を参照しつつ、本実施形態に係る可変焦点距離レンズ装置を搭載した撮像装置について説明する。図13は、第1実施形態に係る可変焦点距離レンズ装置10を搭載した撮像装置(一眼レフカメラ)の概略構成図である。
Next, an imaging apparatus equipped with the variable focal length lens apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus (single-lens reflex camera) equipped with the variable focal
図13において、不図示の被写体からの光は、本可変焦点距離レンズ装置10で集光され、クイックリターンミラー43で反射されて焦点板44に結像される。焦点板44に結像された被写体像は、ペンタプリズム45で複数回反射されて接眼レンズ46を介して撮影者に正立像として観察可能に構成されている。
In FIG. 13, light from a subject (not shown) is collected by the variable focal
撮影者は、不図示のレリーズ釦を半押ししながら接眼レンズ46を介して被写体像を観察して撮影構図を決めた後、レリーズ釦を全押しする。レリーズ釦を全押しした時、クイックリターンミラー43が上方に跳ね上げられ被写体からの光は撮像素子47で受光され撮影画像が取得され、不図示のメモリに記録される。
The photographer presses the release button fully after observing the subject image via the
このようにして、本実施形態に係る可変焦点距離レンズ装置10を具備する撮像装置であるカメラ41が構成されている。なお、図13に記載のカメラ41は、可変焦点距離レンズ装置100を着脱可能に保持するものでも良く、可変焦点距離レンズ装置10と一体に成形されるものでも良い。また、カメラ10は、いわゆる一眼レフカメラでも良く、クイックリターンミラー等を有さないコンパクトカメラでも良い。
In this manner, the
1、101 鏡筒部材
2、102 マウント部材
3 長孔
10、100 可変焦点距離レンズ装置
21、121 第1の駆動機構
22、122 第2の駆動機構
23、123 第1の支持部材
24、124 第2の支持部材
31 操作部材
32、132 焦点距離検出手段
34、134 記憶手段
35、135 制御手段
41 撮像装置(カメラ)
43 クイックリターンミラー
44 焦点板
45 ペンタプリズム
46 接眼レンズ
47 撮像素子
125 第3の駆動機構
126 第3の支持部材
136 スイッチ部材
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
G5 第5レンズ群
S 絞り
I 像面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Lens barrel member 2,102
43
Claims (14)
前記レンズ鏡筒内に複数のレンズ群を保持する保持部材と、
前記複数のレンズ群のうち少なくとも3つの移動レンズ群をそれぞれ光軸に沿って移動するそれぞれ独立した駆動手段と、
焦点距離を変更するための操作部と、
前記操作部で変更された前記焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
前記移動レンズ群のうちの少なくとも2つの移動レンズ群それぞれの広角端状態での前記光軸上の設計値の位置を基準とした位置変化を前記焦点距離毎に記憶した記憶手段と、
前記焦点距離検出手段で検出された前記焦点距離の情報に基き、前記少なくとも2つの移動レンズ群をそれぞれの前記位置変化に基づきそれぞれの前記駆動手段を介して前記光軸上の位置に前記移動レンズ群それぞれを位置決めする制御手段と、
を有することを特徴とする可変焦点距離レンズ装置。 A lens barrel;
A holding member for holding a plurality of lens groups in the lens barrel;
Independent driving means for respectively moving at least three moving lens groups of the plurality of lens groups along the optical axis;
An operation unit for changing the focal length;
A focal length detection means for detecting the focal length changed by the operation unit;
Memory means for storing the position change of position relative to the prior SL designed value on the optical axis of at least two respective moving lens unit wide angle end state of the moving lens group for each of the focal length,
Based on the focal length information detected by the focal length detection means, the moving lens is moved to a position on the optical axis via the driving means based on the position change of the at least two moving lens groups. Control means for positioning each group;
A variable focal length lens device comprising:
前記少なくとも3つの移動レンズ群は、前記第2レンズ群と前記第4レンズ群と前記第5レンズ群を含み、
前記少なくとも2つの移動レンズ群は、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の可変焦点距離レンズ装置。 The plurality of lens groups are, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a negative refractive power. And a fifth lens group having positive refractive power, substantially consisting of five lens groups,
The at least three moving lens groups include the second lens group, the fourth lens group, and the fifth lens group,
8. The variable focal length lens device according to claim 1, wherein the at least two moving lens groups include the fourth lens group and the fifth lens group. 9.
前記レンズ鏡筒内に複数のレンズ群を保持する保持部材と、
前記複数のレンズ群のうち少なくとも3つの移動レンズ群をそれぞれ光軸に沿って移動するそれぞれ独立した駆動手段と、
焦点距離を変更するための操作部と、
前記操作部で変更された前記焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
前記移動レンズ群のうちの少なくとも2つの移動レンズ群それぞれの広角端状態での前記光軸上の設計値の位置を基準とした位置変化を前記焦点距離毎に記憶した記憶手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、前記焦点距離検出手段で検出された前記焦点距離の情報に基き、前記少なくとも2つの移動レンズ群をそれぞれの前記位置変化に基づきそれぞれの前記駆動手段を介して前記光軸上の位置に前記移動レンズ群それぞれを位置決めすることを特徴とする可変焦点距離レンズ装置の調整方法。 A lens barrel;
A holding member for holding a plurality of lens groups in the lens barrel;
Independent driving means for respectively moving at least three moving lens groups of the plurality of lens groups along the optical axis;
An operation unit for changing the focal length;
A focal length detection means for detecting the focal length changed by the operation unit;
Memory means for storing the position change of position relative to the prior SL designed value on the optical axis of at least two respective moving lens unit wide angle end state of the moving lens group for each of the focal length,
Control means for controlling the drive means,
Based on the focal length information detected by the focal length detection means, the control means moves the at least two moving lens groups on the optical axis via the driving means based on the position changes. A method for adjusting a variable focal length lens apparatus, wherein each of the movable lens groups is positioned at a position.
前記少なくとも3つの移動レンズ群は、前記第2レンズ群と前記第4レンズ群と前記第5レンズ群を含み、
前記少なくとも2つの移動レンズ群は、前記第4レンズ群と前記第5レンズ群を含むことを特徴とする請求項13に記載の可変焦点距離レンズ装置の調整方法。 The plurality of lens groups are, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a negative refractive power. And a fifth lens group having positive refractive power, substantially consisting of five lens groups,
The at least three moving lens groups include the second lens group, the fourth lens group, and the fifth lens group,
The method of adjusting a variable focal length lens apparatus according to claim 13, wherein the at least two moving lens groups include the fourth lens group and the fifth lens group.
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