JPH03181901A - ズーム光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はズーム光学系に関するものであり、更に詳しく
はレンズシャッターカメラ等に用いられるズーム光学系
に関するものである。

従来の技術 ズームレンズは、その変倍域のすべての焦点距離におい
て収差が良好に補正されている必要がある。しかし、収
差補正された状態においても、正確には変倍（ズーミン
グ）域全体にわたって収差自体は変動している。従って
、通常性能の良いズームレンズとは、変倍域全体にわた
って収差の変動量が少なく、更に収差の絶対量自体が小
さいものをいう。

しかしながら、収差の変動量を少なくし、且つ収差の絶
対量自体を小さくするためには、レンズ枚数を多くしな
ければならなくなる。その結果、ズームレンズの低コス
ト化及びコンパクト化を図ることが困難になるという問
題が生しる。

が　゛しよ゛と　る そこで本発明では、収差の中でも像面湾曲に着目し、通
常採用されている光学的設計だけでなくその他の手段を
も採用して収差補正を行い、ズームレンズ系の収差補正
の負担を軽減しレンズ枚数を大幅に削減することによっ
て、ズームレンズ系の高性能化、低コスト化及びコンパ
クト化を図ることを目的とする。

ｉ　を”パするための 上記目的を達成するため、本発明のズーム光学系は、複
数のズーム成分から成るズームレンズ系と、該ズームレ
ンズ系によって像が形成される結像面と、ズーくング及
び／又はフォーカシングの際の前記ズームレンズ系の撮
影状態に応して前記結像面の形状を変化させる結像面駆
動系とから戒っている。

このような構成によれば、前記結像面の形状は固定では
なく撮影状態に応して変化するように制御されることに
なる。例えば、ズーミング時ではズームレンズ系がワイ
ド端、テレ端等の撮影状態にあることに適合して、それ
ぞれの撮影状態に合った形状に結像面が変化させられる
。

前記ズームレンズ系は、複数のズーム成分間の特定の空
気間隔を変化させることによって、全系の焦点距離を変
化させるものであって、従来から知られている光学的設
計による収差補正が適宜採用されている。

前記結像面としては、例えばフィルム面が挙げられる。

フィルム面は、透明薄膜を支持体とした写真感光材料で
ある写真フィルムから成っている。

また、ＣＣＤ等の固体撮像素子については現在のところ
可撓性材料から戒るものが知られていないが、形状可変
のものが製造されうるようになれば前記結像面として適
用可能である。

ズーミングの際の前記ズームレンズ系の撮影状態とは、
ワイド端、中間焦点距離及びテレ端での各焦点距離にお
けるズーム成分等の配置状態等をいう。また、フォーカ
シングの際の前記ズームレンズ系の撮影状態とは、無限
遠物体、近接物体等の撮影での各撮影倍率におけるレン
ズの配置状態等をいう。前記結像面は、ズーごング時、
フォーカシング時、ズーミング時及びフォーカシング時
に前記結像面駆動系によって変化させられる。

前記結像面駆動系は、例えばズームレンズ系の撮影状態
を検出する検出手段と、結像面の形状を変化させる駆動
手段と、前記検出手段からの信号に基づき前記駆動手段
を作動させる制御手段とから成るものである。

ズーごングの際にズームレンズ系の撮影状態を検出する
検出手段としては、例えばズームエンコーダ等を用いる
ことができる。また、ズームカムリングの回転が機械的
に直接前記結像面の形状を変化させるように構成されて
いてもよい。

フォーカシングの際にズームレンズ系の撮影状態を検出
する検出手段としては、例えばフォーカスエンコーダ又
はオートフォーカス（ＡＦ）センサから成るものを用い
ることができる。即ち、レンズの配置をフォーカスエン
コーダで検出してもよく、フォーカシング時に作動する
ＡＦ全センサらの信号によって撮影状態を直接検出して
もよい。

前記駆動手段としては、アクチュエータ等を用いること
ができる。カメラ制御用マイクロコンピュータ等の制御
手段が、ズームエンコーダ、フォーカスエンコーダ、Ａ
Ｆ全センサからの信号に基づいて前記アクチュエータ等
を作動させる。

尖１Ｌ槻 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。

第４図は、ズーム光学系の一実施例について、全体の構
成を示している。本実施例はズームレンズ系（１）と、
その像側に配置されたフィルム面（５）と、該フィルム
面（５）の形状を変化させる結像面駆動系（１０）とか
ら構成されている。結像面駆動系（１０）は、ズーミン
グの際のズームレンズ系（１）の撮影状態を検出するズ
ームエンコーダ（２）と、ズームエンコーダ（２）から
の信号を入力するカメラ制御用マイクロコンピュータ（
３）と、このマイクロコンピュータ（３）からの信号に
よってフィルム面（５）の形状を湾曲させるフィルム面
コントロール用のアクチュエータ（４）とから成る。前
記したよ・うに、フィルム面（５）を湾曲させる駆動手
段としては電気的に制御されるアクチュエータ（４）を
用いる代わりにズームカムリングの回転で機械的にフィ
ルム面（５）を湾曲させてもよい。

本実施例では、ズーミング時にフィルム面（５）を湾曲
させる構成となっているが、フォーカシング時の像面の
倒れを補正するように、ズームエンコーダ（２）の代わ
りにフォーカスエンコーダやＡＦ全センサ用いてフィル
ム面（５）を湾曲させることも可能である。

第１図〜第３図はそれぞれ本実施例のズーム光学系にお
いて、湾曲した像面に沿うようにフィルム面（５）を湾
曲させるための結像面駆動系の要部を示す平面図、正面
図及び斜視図である。

フィルム面（５）は、１コマ以上の間隔をあけてゴムロ
ーラ（１２ａ）　（１２ｂ）で挟持されている。ゴムロ
ーラ（１２ａ）　（１２ｂ）の材質はゴムに限らないが
、フィルム巻上げの際、フィルム面（５）に対して影響
を与えないような弾性を有する材質から成っているのが
好ましい。また、フィルム巻上げの際、フィル１、面（
５）に接触しないような（１１￥ｊΔとしてもよい。

尚、フィルム面（５）の長辺側に上記ゴムローラ（１２
ａ）　（１，２ｂ）を設けた場合、フィルム面（５）に
対する影響を少なくすることができる。

前記ゴムローラ（１２ａ）　（１，２ｂ）はフィルム面
（５）を挟持した状態でそれぞれ両端が矢印（Ｂ）方向
に移動可能になっている。フィルム面（５）の物体側に
は、透光性の光学樹脂ガラス等から成る湾曲基準部材（
１１）が設けられており、ゴムローラ（１２ａ）　（１
２ｂ）の移動によって、フィルム面（５）が湾曲基準部
材（１１）と接触又は離間する。尚、光が通る部分だけ
穴がおいている湾曲基準部材を用いてもよい。

本実施例においては、ゴムローラ（１２ａ）　（１２ｂ
）はアクチュエータ（４）によって互いに平行移動する
ようになっているが、フィルム面に加わる力を加減する
ため、互いに近づく方向に移動するようにしてもよい。

また、湾曲基準部材（１１）とフィルム面（５）との接
触面積を変化させることによって、フィルム面の湾曲の
大きさを制御してもよく、湾曲基準部材（１１）を設け
ずに、ゴムローラ（１２ａ）　、（１２ｂ）の移動量、
移動方向等によってフィルム面（５）の湾曲の大きさを
制御してもよい。つまり、フィルム面を湾曲基準部材（
］１）に密着させなくてもよく、像面の湾曲量をズーミ
ングによりアナログ的に変化させることができる。

本実施例においては、フィルム面（５）が一方向（フィ
ルム面（５）の長辺方向）にのみ湾曲する構成となって
いるが、球面や非球面を有する湾曲基準部材を用いれば
、湾曲した像面の全体に沿って収差補正が可能になる。

このようにフィルム面を球面となるように曲げるのが望
ましく、上記球面形状の湾曲部材を用いるだけでなく、
更に、前記ゴムローラ（１２ａ）　（１２ｂ）を曲げる
ことによってより良い収差補正を行うことができる。

次に前記ズームレンズ系に関し、本発明に係る゛ズーム
光学系の実施例を示す。

但し、各実施例において、ｒ１〜ｒＩ□は物体側から数
えた面の曲率半径、ｄ１〜ｄ、。は物体側から数えた軸
上面間隔を示し、Ｎ＋〜ＮＳ＋　　シ、〜ｖ５は物体側
から数えた各レンズのｄ線に対する屈折率５アツへ数を
示す。また、ｆは全系の焦点距離、ＦＮｏは開放Ｆナン
バーを示す。

なお、実施例中、曲率半径に＊印を付した面は非球面で
構成された面であることを示し、以下に示す非球面の面
形状（ｘ（ｙ））を表わす式で定義するものとする。

＋ΣＡｉｙ’ 但し、ｙ：任意の光軸垂直方向高さ ｒ：非球面の基準曲率半径 ε：２次曲面パラメータ Ａｊ：非球面係数 である。

〈実施例１〉 ｆ＝３９．３〜５８．５〜８６．６　　Ｆ、、＝３．６
〜５．３〜７．９典率主径　　麺±貢欄扁−凰捉圭　　
Ｌ］−１９，６１４ ０ Σｄ　＝３９．１７１〜３３．８６４〜３０．３２４貰
１組む４紋 ｒａ　　：　　ｅ　＝ｏ、ｔｏｏｏｏｘ１゜Ａ、＝０．
５（１（１５９Ｘ１０−’ Ａ、＝０．５１４９１ＸＩＯ−６ 八ａ＝０．１０６３４ＸｌＯ−’ Ａｇｏ　　＝０．４１２３０ｘｌＯ−”Ｌｘ　　＝　　
０．５６１３３ｘｌＯ−”ｒｓ　　：　　ｔ　−０，１
００００Ｘ１０八４−　０．６４２３４ｘｌＯ−’ Ａ６＝０．９５７７１ＸＩＯ−’ Ａａ−−０，２２９１８ｘｌＯ−” １ Ａ、。−０，１０２３１Ｘ　１０−９ Ａｄｚ　　−−０，７３９８９ｘＬＯ−”ｒ９　　：　
　ｅ　＝０．１００００Ｘ１０＾５＝−０，８３６６０
ｘｌＯ−’ へ、−−０．９０９１４Ｘ１０−’ Ａ８＝０．１６２２７Ｘ１０−９ ／ｌ＋ｏ　　＝０．８４９８６ＸｌＯ−１１Ａ１□　＝
０．５４０５１　Ｘ　１０伺３ｒ＋ｏ：　　ｅ　−０，
ｌ００００ＸＩＯＡ、＝０．２１９８５Ｘ２０−’ Ａ６−−０．１５６５０ＸｌＯ”６ ＾、＝０．４７１８４Ｘ１０−１′ Ａｇｏ　　＝−０，３３５０８ｘｌＯ−”Ａ１□　＝０
．１６４８０Ｘ１０−１２〈実施例２〉 ｆ　＝３９．３〜５８．５〜８６．６ Ｆ　Ｎ０＝３．６〜５．３〜７．９ ｒ６”　　−１６，２２３ ６ ２，０００ Σｄ　＝３５．０９０〜３０．１９４〜２６．９２８駈
１４む４敗 ｒ、：　　ｔ　＝０．２５０００Ｘ１０ｒ６二ε＝０．
０ Ａ４＝０．４１７０８Ｘ１０−’ ＾６＝０．７２２４８ＸＩＯ−’ Ａｓ＝０．８θ１２５Ｘ１０−９ Ａｇｏ−０，１２３５１Ｘ１０−１０ Ａｄｚ　　＝０．３９２２０Ｘ１０−”ｒａ　　：　　
ｅ　＝ｏ、ｔｏｏｏｏｘｔ。

Ａ４＝０．４１２８２Ｘ１０−’ Ａ、＝−０，１７３０８Ｘ１０−６ Ａ、−−０，２９０９９ｘｌＯ−９ ＾＋ｏ−０，４２０９０Ｘ１０−” Ａｌｔ　　＝０．３９２２０Ｘ１０−”ｒ＋ｏ：　　ε
−０，１００００Ｘ１０Ａ、　＝０．３１９５７　Ｘ　
１０−’３ Ａ６’＝０．１００３８Ｘ１０−６ Ａｌｌ＝−０，４５５８７Ｘ１０−’ Ａｌｅ　　＝０．７８３４３Ｘ１０−’。

Ａ１□　−０，１２８４８Ｘ１０”’　２第５図及び第
６図は、前記実施例１及び２にそれぞれ対応するレンズ
構成図であり、図中（Ａ）は絞りを示す。

第７図は実施例１に対応する収差図、第８図及び第９図
は実施例２に対応する収差図である。実線（ｄ）はｄ線
に対する収差を表わし、点線（ＳＣ）は正弦条件を表わ
す。更に点線（ＤＭ）と実線（ＤＳ）はメリディオナル
面とサジタル面での非点収差をそれぞれ表わしている。

また、第７図〜第９図中、（−）はワイド端、（Ｍ）　
ＩＬ中間焦点距離、（Ｔ）はテレ端での収差を示してい
る。

実施例１は物体側より順に、物体側に強パワーの正の第
ルンズ３両凹の負の第２レンズ、像側に強パワーの正の
第３レンズ及び絞り（Ａ）から成る前群と、第４レンズ
及び第５レンズから戒る後４ 群とから構成されている。前記第４レンズは、ノンパワ
ーに近い正のレンズで構成され、また第５レンズは、物
体側に凹の負ニスカスレンズで構成されている。尚、負
の第２レンズの像側の面、正の第３レンズの物体側の面
、正の第４レンズの像側の面及び負の第５レンズの物体
側の面は非球面である。

第７図中、非点収差を示す収差図において、ワイド端（
匈）とテレ端（Ｔ）　との間のズーミングの際の収差の
変動量及び絶対量は大きくなっている。

しかし、−点鎖線で示されている湾曲した像面に前記フ
ィルム面を沿わセるようにして湾曲させれば、フィルム
面を基準とする収差の変動量及び絶対量は小さくなるこ
とが判る。尚、中間焦点距離（Ｍ）においては、フィル
ム面を湾曲させずに通常の平面の状態としている。従っ
て、光学的設計による収差補正上、像面湾曲をある値に
抑えなくても、フィルム面を湾曲させることによって収
差の絶対量を相対的に小さくすることができるため、非
常に有利になる。

５ 実施例２は、物体側より順に、物体側に凸の正メニスカ
スレンズより成る第ルンズ、物体側に凹の負メニスカス
レンズより成る第２レンズ、両凸の正の第３レンズ及び
絞り（八）から成る前群と、第４レンズ及び第５レンズ
から成る後群とから構成されている。前記第４レンズは
、ノンパワーに近い正のレンズで構成され、また第５レ
ンズは、物体側に凹の負メニスカスレンズで構成されて
いる。尚、正の第ルンズの物体側の面、正の第３レンズ
の像側の面、正の第４レンズの物体側の面及び負の第５
レンズの物体側の面は非球面である。

第８図は、無限遠物体撮影時において、ワイド端（Ｗ）
からテレ端（Ｔ）にかけての各焦点距離での諸収差を示
している。第９図はテレ端（Ｔ）において、撮影倍率（
β）が１／４のときの収差図である。このように、フォ
ーカシング時において収差の変動量及び絶対量は大きい
ことが判る。しかし、−点鎖線で示されている湾曲した
像面に前記フィルム面を沿わせるようにして湾曲させれ
ば、フィルム面を基準とする収差の変動量及び絶対量は
小６ さくなることが判る。

前述したように、ズームレンズの性能向上には、ズーミ
ング時の収差変動を少なくするという制約と、収差の絶
対量自体を小さくするという制約とがある。像面湾曲に
ついて言えば、上記実施例のように湾曲した像面に沿う
ようにフィルム面を湾曲させることによって像面湾曲の
絶対量及び変動量を極めて良好に補正することが可能に
なり、上記制約の大部分は満足される。従って、光学的
設計においては非点隔差を小さくする収差補正に重点を
置けばよいことになり、ズームレンズ系の収差補正の負
担が軽減される。また、フォーカシング時についてもズ
ーミング時の場合と同様に、上記制約の大部分が満足さ
れるので、ズームレンズ系の収差補正の負担が軽減され
る。

衾奥坐盆来 以上説明したように、本発明のズーム光学系によれば、
ズームレンズ系の収差補正の負担が軽減されレンズ枚数
が大幅に削減されるので、ズームレンズ系の高性能化、
低コスト化及びコンパクト７ 化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、それぞれ結像面駆動系の
一例の要部を示す平面図、正面図及び斜視図である。第
４図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図である
。 第５図及び第６図はそれぞれズームレンズ系の一例を示
す実施例１及び実施例２のレンズ構成図である。第７図
は実施例１の収差図、第８図は実施例２の収差図、第９
図は実施例２の撮影倍率が１／４のときのテレ端での収
差図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のズーム成分から成るズームレンズ系と、該
   ズームレンズ系によって像が形成される結像面と、ズー
   ミング及び／又はフォーカシングの際の前記ズームレン
   ズ系の撮影状態に応じて前記結像面の形状を変化させる
   結像面駆動系とから成ることを特徴とするズーム光学系
   。
2. （２）前記結像面がフィルム面であることを特徴とする
   第１請求項に記載のズーム光学系。
3. （３）前記結像面駆動系が、ズームレンズ系の撮影状態
   を検出する検出手段と、結像面の形状を変化させる駆動
   手段と、前記検出手段からの信号に基づき前記駆動手段
   を作動させる制御手段とから成ることを特徴とする第１
   請求項に記載のズーム光学系。
4. （４）前記検出手段がズームカム及びズームエンコーダ
   から成ることを特徴とする第３請求項に記載のズーム光
   学系。
5. （５）前記検出手段がフォーカスエンコーダ又はオート
   フォーカスセンサから成ることを特徴とする第３請求項
   に記載のズーム光学系。