JPH03225309A - リアーフォーカスズームレンズ - 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、３５　ｍ　ｍフィルムカメラやビデオカメラ
等に好適なズームレンズに関し、特にコンパクトであり
ながら高い変倍比を持ち又リアーフォーカス方式を採用
しながら広い物界範囲にわたり良好な光学性能を持った
リアーフォーカスズームレンズに関する。

〔従来技術〕

従来よりズームレンズのフォーカシング方式としては、
最も物体側のレンズを構成するレンズ群を移動させて行
うのが一般的で、同一物体に対するこのフォーカスレン
ズの繰り出し量が焦点距離によらず一定であることがら
鏡筒のメカ構造が比較的簡単になるという利点を有して
いる。

しかしながら、近距離物体に対してまでフォーカシング
を行う際に光束のケラレを防ぐためには像を大きくして
おく必要がある。又、近年モーターにて自動的にフォー
カシングレンズを移動して合焦動作を行わせるオートフ
ォーカスカメラが主流になりつつあるが、撮影レンズ中
量も重量の重いこの前述のフォーカシングレンズ群を移
動させることは、モーターの消費エネルギー、そしてフ
ォーカススピードの点においても不利となって（る。

これに対して、こうした問題点を軽減させるべく前述レ
ンズ以外のレンズを移動してフォーカシングを行う所謂
リアーフォーカス方式が種々提案されている。例えば、
特開昭５９−３３４１８号公報、特開昭５９−５２２１
５号公報、特開昭６３−１９５６１８号公報等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特開昭５９−３３４１８号公報では、ズーミング中に固
定の結像レンズの一部を移動させて、フォーカシングを
行っているが、フォーカス敏感度Ｅ（ピント移動量／フ
ォーカスレンズ移動量）が全焦点領域で同じであるため
、特に望遠端での繰り出し量が太き（なったり、コンパ
クト化の面でも十分なものではなかった。

特開昭５９−５２２１５号公報は、４群構成のズームレ
ンズを開示しておりそして第３レンズ群をリレーレンズ
群側に移動させてフォーカシングを行っている。しかし
ながら比較的全長が長くやはり十分な小型化は図られて
いない。

特開昭６３−１９５６１８号公報は、広角域を含む標準
系のリアーフォーカスズームレンズを開示しており、又
、フォーカシングの際の移動レンズ群の移動群の数が多
くオートフォーカスで各レンズ群を移動させた場合、迅
速なフォーカスを行うことが困難となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点に鑑みて、変倍比が高い望遠系
のズームレンズにリアーフォーカス方式を用いる際、コ
ンパクトで又、オートフォーカスカメラに適用した場合
、フォーカスレンズのレンズ制御性と良好な光学性能を
得ることを考慮しながら迅速なフォーカシングが行える
リアーフォーカスズームレンズの提供を目的とする。

そして、本発明のリアーフォーカスズームは、物体側よ
り順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力
を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ
群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有
する第５レンズ群を有し、広角側から望遠側へのズーミ
ングを前記第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ間隔を
広げ、前記第２レンズ群と第３レンズ群のレンズ間隔を
狭め、前記第３レンズ群と第４レンズ群のレンズ間隔を
広げ、前記第４レンズ群と第５レンズ群のレンズ間隔を
狭めて行い、フォーカシングを前記第４レンズ群と少な
くとも前記第２レンズ群か第３レンズ群を移動させて行
う。ここで前記第４レンズ群の横倍率β４としたとき、 β４１　〈１ なる条件式を満足することを特徴としている。

〔実施例〕

以下、図面をもとに本発明の詳細な説明する。

第１図〜第３図は、本発明に関する数値実施例１〜３の
レンズ断面図である。

物体側より順に、■は正の屈折力を有する第１レンズ群
、■は負の屈折力を有する第２レンズ群、■は正の屈折
力を有する第３レンズ群、■は正の屈折力を有する第４
レンズ群、■は負の屈折力を有する第５レンズ群である
。

かかる屈折力配置のもとで、広角側から望遠側へのズー
ミングを曲線で示す移動軌跡の通り、第１レンズ群Ｉと
第２レンズ群Ｈのレンズ間隔を広げ、第２レンズ群■と
第３レンズ群■のレンズ間隔を狭め、第３レンズ群■と
第４レンズ群■のレンズ間隔を広げ、第４レンズ群■と
第５レンズ群Ｖのレンズ間隔を狭めて行っている。つま
り、広角端から望遠側へのズーミングに際して、第１、
第２、第３レンズ群からなり、全体として正の屈折力を
有する前群全体の横倍率が増加、そして又第３、第４レ
ンズ群からなり全体として負の屈折力を有する後群全体
の横倍率がそれぞれ増加するよう各レンズ群の空気間隔
を変化させて、変倍比を効率的に高めている。又、前群
と後群の屈折力をそれぞれ正と負にすることによってテ
レフォトタイプとしてコンパクト化を図っている。

そして本発明の実施例に於いては、無限遠物体から至近
物体へのフォーカシングを前群から射出する収斂光束直
後の第４レンズ群と良好な光学性能を維持させるために
第２あるいは第３レンズを直線状の実線で示すとおりそ
れぞれ各方向へ移動させて行っている。又、本実施例の
ズームレンズは、広角側から望遠側へのズーミングに際
して、変倍比を稼ぐために、第３レンズ群を物体側に移
動させているが、フォーカシングに際して第３レンズ群
と第４レンズ群が望遠側で生じさせたレンズ間隔を利用
して、第４レンズ群をこの空間に入り込ませることによ
って、撮影レンズ全体の小型化を図り又至近物体に対し
ても十分フォーカシング可能なレンズ移動を図っている
。

本発明に於いては、条件式（１）を満足させることによ
りフォーカスレンズとしての第４レンズ群を限遠の物体
から至近物体に対してフォーカシングする時に迅速且つ
正確なフォーカシングを行うために物体側へ移動させる
ようにしている。又本実施例に於いては第３レンズ群側
の後ろの空間つまり物体側へ移動するようにしてレンズ
全系の小型化を図っている。又、第２レンズ群か第４レ
ンズ群を良好な光学性能を維持させるために移動させて
いる。

次に本発明の目的を達成するに更なる好ましい条件を示
す。

それは、広角側から望遠側へのズーミングの際の前記負
の屈折力を有する第５レンズの移動量をＭ５（但し物体
側から像側へ向う方向を正とする。）、焦点距離をｆ１
５、望遠端における全系の焦点距離を、ズーム比をＺと
するとき、 Ｍ５〈０　　　　　　　　　　　　・・・（２）０．０
７＜　１ｆ　５１　／ｆ　、　　＜０．４５　　　・・
・（３）０．０９５　＜　ｌ　Ｍ５１　／（Ｚ・ｌｆｓ
　ｌ　）　＜０．５・・・　（４） なる条件式である。

ところで、一般にズームレンズに於いてリアーフォーカ
スを実現するための条件として以下の点を考慮する必要
がある。

（ａ）フォーカスレンズ群の倍率β、が各焦点距離に於
いて βＦ１−１ となる点を持たないこと。

（ｂ）フォーカスレンズ群の敏感度ＥＳＦが適当な大き
さであること。

等が挙げられる。まず（ａ）の条件の意味は、１β１１
である時フォーカスレンズを動かしてもピント位置が変
化しないためにフォーカシング不能となってしまう。ま
た、ＩβＦｌ＞１である時は無限遠から至近へのフォー
カシングに際しフォーカスレンズを像側へ移動させ、１
β、ｌ＜１である時はその逆となる。（ｂ）の条件につ
いては、敏感度ＥＳＦが小さすぎるとフォーカスレンズ
を大きく動かしてもピント位置が少ししか動かないため
にフォーカシング時間が長くなったりフォーカスレンズ
の移動スペースを確保するためにレンズ全長が増大し好
ましくない。逆に敏感度ＥＳＦが大きすぎるとフォーカ
スレンズを少し動かしただけでピント位置が大きく変わ
ってしまうためにフォーカスレンズの位置制御が非常に
困難であり実用的でない。また、広角端から望遠端への
ズーミングに際しＥＳＦがズーム比の２乗に比例して増
大すると、同一物体距離と対する繰り出し量は各焦点距
離に於いて一定となるが、広角端、望遠端でその繰り出
し量を確保する空間を設けておく必要がありレンズ系の
大型化、そして設計の自由度が少なくなってくる。

ここで、第５レンズ群Ｖの敏感度をＥ６、焦点距離をｆ
５、第４レンズ群の敏感度をＥ４、横倍率をβ４、第５
レンズ群の後側主点から像面までの距離をｅ５としたと
き、 Ｅ４−（１−β４２）・β５２ ・・・（Ａ） ５ β５−１−一　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（Ｂ）５ なる式が成立する。

ここで、本発明に於いてはｅ５は正の値、ｆ５は負の値
をとるから（Ｂ）式より第５レンズ群の横倍率β５は常
に１以上の値をとることがわかる。そして条件式（２）
が、第５レンズ群が広角側から望遠側へのズーミングに
際して像面からの距離ｅ５が増大することを示すから、
（Ｂ）式より第５レンズ群の横倍率β５も増大すること
になる。したがって（Ａ）式より第４レンズ群の敏感度
Ｅ４が広角側から望遠側へのズーミングに伴って増大す
ることになる。

つまり条件式（２）は広角側でのフォーカス移動量を適
度に与え、又、望遠側ではフォーカス移動量を適度に抑
えることを意味する。

そして、第５レンズ群の焦点距離を条件式（３）で設定
して、第４レンズ群のフォーカス敏感度Ｅ４を適度に与
えて特にオートフォーカスでレンズ位置調整を行う場合
に、制御性の行い易さ、そして更に、迅速なオートフォ
ーカスが行えるようにしている。

つまり、条件式（３）の上限値を越えて第５レンズ群の
焦点距離が短くなりすぎると（Ｂ）式から明らかな通り
第５レンズ群の横倍率β５が大きくなりすぎ、又（Ａ）
式から第４レンズ群のフォーカス敏感度Ｅ４が大きくな
ることにより、フォーカシングの移動量は少なくなるも
のの、オートフォーカスによるレンズ位置制御が困難に
なってくる。

一方条件式（３）の上限値を越えて第５レンズ群の焦点
距離が長くなりすぎると、（Ａ）、（Ｂ）式から明らか
な通り、逆にフォーカス敏感度Ｅ４が小さ（なりすぎて
レンズ位置の制御性は向上するもののフォーカス移動の
ため特に広角端に於けるスペース確保が必要となり、レ
ンズ全長の増大をきたす。また、フォーカス移動量が大
きくなることからオートフォーカスの迅速性が欠けて好
ましくない。

そして条件式（４）は、フォーカス敏感度、つまり第４
レンズ群の敏感度Ｅ４を適切な大きさにするための条件
である。条件式（４）の下限値を越えて第５レンズ群の
移動量が、ズーム比及び第５レンズ群の焦点距離の積に
比べて小さくなると第４レンズ群のフォーカス敏感度が
小さ（なり、特に望遠側でのフォーカス移動量が大きく
なりすぎてレンズ系の増大をきたすとともに迅速性に欠
けてくるので同様に好ましくない。

一方、上限値を越えて第５レンズ群の移動量が大きくな
りすぎるとフォーカス移動量が小さくなりすぎて同様に
レンズ位置の制御性が低下してくる。

さらに以下の条件式を満足させることが望ましい。

０．５＜１ｆ５１／ｅｓｗ＜　１．４　　　　　　　　
　＝・（５）０．３５　＜β４□／（β４Ｗ−Ｚ）　＜
　０．９５　　　　　　・・・（６）但し ｅ５Ｗ：　広角端における第５レンズ群と像面との主点
間隔 β４ｗ：広角端における第４レンズ群の横倍率β４Ｔ：
　　望遠端における第４レンズ群の横倍率である。

条件式（５）は、第４レンズ群の広角端における敏感度
を適当な大きさにするための条件式であり、ｅｓｗはバ
ックフォーカスの条件よりその大きさがほぼ決定される
ものである。したがって、条件式（５）の上限値を越え
て第５レンズ群の焦点距離が長（なると、第５レンズ群
の横倍率が小さくなり、したがって第４レンズ群の敏感
度が小さくなってしまうのでフォーカシングのためのス
ペースを広角端で広くとる必要が生じレンズ全長が増大
してしまう。

条件式（５）の下限値を越えて第５レンズ群の焦点距離
が短（なると、第５レンズ群の横倍率が大きくなり、し
たがって第４レンズ群の敏感度は大きくなるが、収差補
正上好ましくな（特に糸まき形の歪曲が大きくなる。

条件式（６）は、第４レンズ群の望遠端と広角端の敏感
度の比を適当な大きさにするためのものであり、条件式
（６）の上限値を越えると、第４レンズ群の広角端と望
遠端の敏感度の比が小さくなり、すなわち広角端と望遠
端で同一物体に対する繰出量の差が大きくなりすぎる。

条件式（６）の下限値を越えると、広角端と望遠端の敏
感度の比が大きくなりすぎ、すなわち広角端でフォーカ
ススペースを広くとる必要が生じるか、又は、望遠端で
敏感度が大きくなりすぎ、機械的制御が困難になったり
し好ましくない。

次に、本実施例の５群構成から成るズームレンズは、全
系の広角端と望遠端における焦点距離を各々ｆｗＳｆＴ
、第ｉ群の焦点距離をｆｉ、広角端における該第１群と
第２群の合成の焦点距離をｆ　１２Ｗ、該第３群と第４
群の広角端に対する望遠端における主点間隔の変化量を
　Δｅ３４、広角端における全系の第１レンズ面から最
終レンズ面までの長さをＤＷとするとき ０　、０５　ｆ　Ｔ　／　ｆ　ｗ　＜Δｅ　３４　／　
Ｄ　ｗ　＜　０　、１５　ｆ　Ｔ　／　ｆ　ｗ・・・　
（７） ３．５＜ｆ＋２ｗ／ｆｗ＜−１，３−・−（８）０．０
５＜ｆｓ／ｆ＋２ｗ＜０．６　　　　　　　　−　　（
９）０．３５＜ｆ　３／ｆ　４＜２．５　　　　　　・
・・（１０）なる条件式を満足させている。

特に本実施例ではレンズ系全体の小型化を図りつつ、不
必要に長いバックフォーカスとならないようにする為に
、レンズ系全体が広角端において、あまり強い逆望遠タ
イプとならないようにし、すなわち比較的弱い逆望遠タ
イプとなるように各レンズ群の屈折力及び近軸配置を設
定している。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（７）は広角端のレンズ全長に対して、広角端か
ら望遠端への変倍の際の第３レンズ群と第４レンズ群と
の主点間隔の変化量を規定するものである。条件式（７
）の上限値を越えて望遠端において第３レンズ群と第４
レンズ群との主点間隔が大きくなりすぎると、広角端に
おいてレンズが干渉しないようにその変倍のための移動
スペースを太き（確保する必要が生じ、その結果広角端
におけるレンズ全長が大きくなり好ましくない。

また条件式（７）の下限値を越えて望遠端において第３
レンズ群と第４レンズ群との主点間隔が小さくなりすぎ
ると所望の変倍比を得つつ広角端での光学全長も短くす
るために第１レンズ群及び第５レンズ群のズームストロ
ークを増大させなければならなくなり好ましくない。

条件式（８）は広角端における第１レンズ群と第２レン
ズ群の合成焦点距離に対する第５レンズ群焦点距離との
比を規定するものである。条件式（８）の上限値を越え
て第５レンズ群の負の屈折力が弱くなりすぎると歪曲収
差は小さくなる方向であるが、所定の変倍比を得るため
に第４レンズ群と第５レンズ群の広角端における間隔を
広くとる必要が生じ、さらに広角端でのバックフォーカ
スも必要以上に長くなり、レンズ系全体のコンパクト化
を図るのが難しくなってくる。

又、条件式（８）の下限値を越えて第５レンズ群の負の
屈折力が強くなりすぎると糸まき型の歪曲収差が大きく
なると共にペッツバール和が負の方向に増大し、像面特
性を良好に補正することが困難となり好ましくない。

条件式（９）は広角端における全系の焦点距離に対する
広角端における第１レンズ群と第２レンズ群の合成の焦
点距離との比を規定するものであり、主に変倍に伴う収
差変動を押えつつ、特にバックフォーカスを最適な長さ
にしてレンズ系全体のコンパクト化を図るためのもので
ある。

条件式（９）の上限を越えて第１レンズ群と第２レンズ
群の合成の負の屈折力が弱くなりすぎると、第３レンズ
群以降のレンズ群のレンズ外径の小型化、及び絞りを第
２レンズ群よりも像面側に配置した場合、絞り径の小型
化によるレンズ鏡筒外径の縮小化には有利であれば、必
要とするバックフォーカスを確保してレンズ系全体をコ
ンパクト化するのが難しく、又、第５レンズ群の負の屈
折力を強（する必要があり、この結果糸まき型の歪曲収
差が大きくなって（る。

又、条件式（９）の下限値を越えて第１レンズ群と第２
レンズ群の合成の負の屈折力が強くなりすぎるとバック
フォーカスが長（なりすぎてレンズ系全体が大型化し、
諸収差の変動、特に球面収差と像面湾曲の変動が大きく
なる。また必要なＦナンバーを確保するための絞り径も
増大し、レンズ鏡筒外径が大きくなってくるので好まし
くない。

条件式（１０）は第４レンズ群の焦点距離に対する第３
レンズ群の焦点距離の比を規定するものである。条件式
（ｌＯ）の上限値を越えて第３レンズ群の正の屈折力が
弱（なりすぎると、所定の変倍比を得るために広角端に
おける第４レンズ群と第５レンズ群の間隔を大きくとる
必要があり、レンズ系のコンパクト化を図るのが難しく
なって（る。又、レンズ系のコンパクト性を保つために
第２レンズ群又は第５レンズ群の屈折力を強めなければ
ならず、この結果、諸収差を良好に補正するのが難しく
なってくる。

又、条件式（１０）の下限値を越えて第３レンズ群の屈
折力が強くなりすぎると第３レンズ群で発生する収差、
特に球面収差が大きくなり、これを他のレンズ群でバラ
ンス良（補正することが困難となって（る。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲ
ｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄ
ｉ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
屈折率とアツベ数である。

〔効果〕

以上説明した通り本発明によれば、コンパクトでありな
がら高い変倍比を持ち至近物体まで広い範囲にわたり良
好な光学性能を持ったリアーフォーカスズームレンズを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明に関するズームレンズのレン
ズ断面図、 は物体距離３ｍにフォーカシングした時の広角端、中間
、望遠端の諸収差図を示す。 ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｓ、Ｃは正弦条件、ΔＳはサジタ
ル像面、ΔＭはメリデイオナル像面、ｙは像高である。 正弧や予 正弦ｒ〒 正弦や予 」 」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ
   群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有
   する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、
   負の屈折力を有する第５レンズ群を有し、広角側から望
   遠側へのズーミングを前記第１レンズ群と第２レンズ群
   のレンズ間隔を広げ、前記第２レンズ群と第３レンズ群
   のレンズ間隔を狭め、前記第３レンズ群と第４レンズ群
   のレンズ間隔を広げ、前記第４レンズ群と第５レンズ群
   のレンズ間隔を狭めて行い、フォーカシングを前記第４
   レンズ群と少なくとも前記第２レンズ群か第３レンズ群
   を移動させて行う。ここで前記第４レンズ群の横倍率を
   β＿４としたとき、｜β＿４｜＜１ なる条件式を満足することを特徴とするリアーフォーカ
   スズームレンズ。 （２）前記ズーミングの際、前記第５レンズ群の移動量
   をＭ＿５（但し物体側から像側へ向う方向を正とする。 ）、そして焦点距離をｆ＿５、望遠端における全系の焦
   点距離をｆ＿Ｔ、ズーム比をＺとするとき Ｍ＿５＜０ ０．０７＜｜ｆ＿５｜／ｆ＿Ｔ＜０．４５ ０．０９５＜｜Ｍ＿５｜／（Ｚ・｜ｆ＿５｜）＜０．５
   なる条件式を満足することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のリアーフォーカスズームレンズ。