JPH036509A - 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Ｕ肥ｒ顎 本発明はズームレンズに関し、特にＴＴＬパッシブタイ
プのＡＦ（オートフォーカス）を有するビデオカメラ等
の小型カメラに応用可能な５成分ズームレンズに関する
。

従来の技術 近年、ビデオカメラ等の小型カメラでは、電子部品のコ
ストダウン・コンパクト化が相当なスピードで達成され
ているが、これに応するレンズ系としては、電子部品は
どコストダウン・コンパクト化が進展しているとは言い
難く、コスト面８重量面、大きさ等でカメラ本体に占め
るレンズ系の割合は年々増加している。また、最近では
非常に高解像度の撮像素子が用いられるようになり、レ
ンズ系の光学性能は従来よりも高いものが要求されるよ
うになっている。このため、一部にはコンパクト化、軽
量化と逆行するズームレンズも見られる。

従来のレンズでは、近接物体へのフォーカシングに際し
て第ルンズ成分を繰り出す方式が多く採用されている。

この第ルンズ成分繰り出し方式では、ズーム全域で一定
距離の物体に対するレンズ繰り出し量が同一なので、フ
ォーカシング機構が簡単である等の利点があるが、反面
第ルンズ成分の有効径を大きくする必要が生じ、十分に
軽量化が達成できない。また、近接時における収差変動
が大きく、特にテレ端では球面収差がアンダー側へ、像
面がオーバー側へ倒れてしまい良好な画像を得ることが
難しく、さらに、フォーカシングレンズの電動繰り出し
機構を有するものでは、消費電力が大きくなる等の問題
がある。

上記問題を解決するために、ズーミングによる像点移動
を補正するコンペンセーターでフォーカシングを行うも
のや、結像を行うマスターレンズ系の後群で、フォーカ
シングを行うものが知られている。例えば、特開昭５５
−４０４４７号公報には、コンペンセーターによりフォ
ーカシングを行うズームレンズが開示されている。しか
しながら、上記公報に示されているものは、ズーミング
中一定距離の物体に対して常に合焦しているようにフォ
ーカシング成分（コンペンセーター）を追従させる（以
下、「トラッキング」という）時の軌跡（以下、「トラ
ッキングカーブ」という）が極値を持つ。従って、この
極値の付近ではコンペンセーターの移動方向が変化する
ために、トラッキングが行きすぎてしまったり、また、
この付近でズーミングを中止して再びズーミングを行う
時には、ズーミングの方向によりコンペンセーターの移
動方向が異なる等の理由により、コンペンセーターの制
御が、かなり困難となり、ＡＦの精度を高くすることが
困難である。この様子を第１２図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ
）に示す。同図において、バリエータ−（Ｖ）の動きは
直線的であるが、コンペンセーター（Ｃ（Ｆ））の動き
は極値を有する。そして、コンペンセーター（Ｃ（Ｆ）
）は直線部分では点線で示す正しいトラッキング軌跡に
従うが、極値のところでは実線で示す如く、行き過ぎて
しまい、正しいトラッキングカーブからずれる。

また、特開昭５９−２８１２０号公報、特開昭５９−２
８１２１号公報には、マスターレンズ系の後群を使って
フォーカシングを行うものが開示されている。これらの
例では、トラッキングカーブが極値を持たないという利
点があるが、絞りよりも像側のレンズによりフォーカシ
ングを行っているため、絞りの前方に光路分割用の分光
プリズムあるいはミラーを配置してＡＦを行うＴＴＬパ
ッシブタイプのカメラには用いることが不可能であった
。

さらに、これらの例とは別に、特開昭５３−１０７３４
７号公報には、トラッキングカーブが極値を持たないよ
うに、ズーミング時に変倍を行うバリエータ−の倍率が
一１倍を含まないズーム解を用いるものが開示されてい
る。しかしながら、このようなズーム解を有するものは
、各レンズ成分間の屈折カバランスが悪くなり、ズーム
全域にわたって諸収差を良好に補正することが困難な上
、バリエータ−の移動量が増大してズームレンズが大型
化してしまう。

尚、５成分ズームレンズとしては、特公昭６０−４００
１０号公報、特開昭６０−２４３６２２号公報等に開示
されたものがある。しかしながら、前者の場合には第ル
ンズ成分でフォーカシングを行うように構成されている
ので、前述の如く第ルンズ成分の有効径が大きくなって
しまい、重量面等からみてコンパクト性を欠いている。

後者の場合には絞りよりも像側のレンズを使ってフォー
カシングを行っているので、やはり前述の如＜ＴＴＬバ
ッシプタイプのＡＦを有する小型カメラには用いること
ができない。

発明が解決しようとする課題 そこで、本発明の目的は、第２レンズ成分以外のレンズ
成分によりフォーカシングを行うズームレンズにおいて
、ズーミング時のトラッキングカーブがＡＦに最適な軌
跡を描くことによってズーミングの全域で高精度のＡＦ
を実現することができるズームレンズを提供することに
ある。

特に、ＴＴＬパッシブタイプのＡＦを可能とするズーム
レンズを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、上記した目的を達成し、かつ
、良好に収差が補正された軽量・コンパクトな高変倍率
ズームレンズを提供することにある。

ｉ　　　゛　るための 上記の目的を達成するために、本発明のズームレンズは
物体側より順に、正の屈折力を有しズーミング中固定の
第ルンズ成分（Ｉ）、負の屈折力を有しズーミング時変
倍のために光軸上を前後に可動な第２レンズ成分（■）
、負の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後に可動な
第３レンズ成分（■）、正の屈折力を有しフォーカシン
グを行う第４レンズ成分（ＴＶ）と、正の屈折力を有し
ズーミング中固定の第５レンズ成分（Ｖ）とを備え、上
記第４レンズ成分（ＩＶ）の位置はテレ端からワイド端
にかけてのズーミングに際し最近接物点に対するフォー
カシング状態ではほぼ静止しており、無限遠物点に対す
るフォーカシング状態では単調に物体側から像側へ移動
する構成である。

従って、フォーカシング動作をコンペンセーターである
第３レンズ成分（ＩＩＩ）ではなく、それとは別の第４
レンズ成分（ＩＶ）で行わせることより、極値を有する
ことのないトラッキングカーブを措かせることができる
。この様子を第９図に示す。

このように、第４レンズ成分（ＴＶ）のトラッキングカ
ーブが極値を持たないように構成することにより、ズー
ミング時における第４レンズ成分（■）の速度は常に同
一方向となり、また、加速度も常に同一方向となるため
、ＡＦによるレンズ駆動系の制御が容易となる。これに
伴ってズーミングの全域で高精度のＡＦを実現すること
ができる。

また第２レンズ成分（ＩＩ）と第３レンズ成分（■）と
の相対的な位置関係は物点の位置にかかわらず常に定ま
っているため、第ルンズ成分でフォーカシングを行う従
来のズームレンズと同様に、簡単なカム機構でズーミン
グ制御を行うことができるという利点もある。

また１、前記第２レンズ成分（［［）及び第３レンズ成
分（Ｉ）は以下の条件を満足することが望ましい。

１．６０＜９’、／へ＜４．８０　　　　　　　　　・
・・・・・■但し、６：第２レンズ成分（ｎ）の屈折力 １：第３レンズ成分（Ｉ［［）の屈折 力 である。

■の条件は第２レンズ成分（ｎ）と第３レンズ成分（Ｉ
ＩＩ）との屈折力の比に関する条件である。

条件■の上限を越えて第３レンズ成分（ＩＩＩ）の屈折
力か弱くなると、ズーミングの際にコンペンセーターと
して像面移動を補正するために移動する量が増大し、テ
レ端からワイド端にかけての収差変動量が大きくなり、
ズーム全域で高性能な画質を得ることができない。しか
も第４レンズ成分（■）がテレ端からワイド端にかけて
無限遠物点に対して像側へ単調に繰り出し、最近接物点
について静止しているようなズーム解を持つ場合、第３
レンズ成分（ＩＩ［）の屈折力が弱いと第３レンズ成分
（Ｉ［［）のワイド端での位置がテレ端よりも像側に大
きく戻る動きをするため、第３レンズ成分（■）と第４
レンズ成分（ＴＶ）の間隔を充分に取る必要が生じる。

一方、条件■の下限を越えて第３レンズ成分（ＩＩ［）
の屈折力が強くなると、テレ端における像面が大きくア
ンダー側に倒れてしまい、全画面にわたって高性能な画
質を得ることができない７しかも第４レンズ成分（ＩＶ
）が上記のような動きをする場合には無限遠物点につい
て、第３レンズ成分（ｍ）を出た光線が第４レンズ成分
（■）に対して入射する角度がテレ端とワイド端とで大
きく変化してしまうため、ズームレンズの無限遠性能を
全ズーム域で良好に保つのは困難となる。

さらに、良好に収差が補正された軽量・コンパクトなズ
ームレンズを得るためには、第ルンズ成分（１）乃至第
４レンズ成分（ｒＶ）が以下のように構成されているこ
とが望ましい。

例えばレンズ構成として、第ルンズ成分（■）は１枚の
負レンズ及び２枚の正レンズの合計３枚、第２レンズ成
分（ｎ）は２枚の負レンズ及び１枚の正レンズの合計３
枚、第３レンズ成分（■）は１一つの負レンズ成分、並
びに第４レンズ成分（ＩＶ）は１つ又は２つの正レンズ
成分から構成されるのが望ましい、このような簡単なレ
ンズ構成にすることにより、コンパクトで、かつ高性能
なズームレンズが得られる。尚、第４レンズ成分（■）
と第３レンズ成分（ＩＩＩ）との間の空気間隔はズーミ
ング及びトラッキング時に互いに干渉しないように充分
な大きさが必要であるが、このような簡単なレンズ構成
にすることにより充分な太きさの空気間隔をとっても、
充分コンパクトでかつ高性能なズームレンズを得ること
ができる。

またさらに、前記第ルンズ成分（１）乃至第４レンズ成
分（ＩＶ）は、以下の条件を満足することが望ましい。

２．１０＜　１も１／ψｉ＜６．００．　　乞く０　　
　・・・・・・■０．８０＜％／乞＜２．００　　　　
　　　　　　・・・・・・■但し、乞：第ルンズ成分（
１）の屈折力ｈ：第２レンズ成分（ｎ）の屈折力 幅：第４レンズ成分（ＩＶ）の屈折力 である。

■の条件は第ルンズ成分（１）と第２レンズ成分（ＩＩ
）との屈折力の比に関する条件である。

条件■の上限を越えて第２レンズ成分（ｎ）の屈折力が
強くなると、ペッツバール和が大キな負の値となり、特
にワイド端で像面が太き（アンダー側に倒れてしまい、
一方テレ端ではコマ収差が発生してしまうので、高性能
な画質を全画面にわたって得ることができない。また、
条件■の下限を越えて第２レンズ成分（ＩＩ）の屈折力
が弱くなると、第２レンズ成分（ｎ）が変倍のために必
要とする移動量が増大し、レンズ全長が著しく長くなっ
てしまい、コンパクトなズームレンズを得ることが困難
になる。更に、テレ端とワイド端における球面収差の差
が大きくなりズーム全域で高性能な画質を得ることがで
きなくなる。

■の条件は第ルンズ成分（１）と第４レンズ成分（ｒＶ
）との屈折力の比に関する条件である。

条件■の上限を越えて第４レンズ成分（ＩＶ）の屈折力
が強くなると、全体の球面収差がアンダー側に大きく倒
れてしまい良好な軸上性能が得られない、また条件■の
下限を越えて第４レンズ成分（■）の屈折力が弱くなる
と、近接物点にフォーカシングするときの移動量が大き
くなり近接時の収差が大きくくずれて、近接で高性能な
画質を得ることができない。

また、さらに収差を良好に補正するためには、第５レン
ズ成分（Ｖ）は物体側より順に正レンズ。

負レンズ、大きな空気間隔をあけて１枚又は２枚の正レ
ンズ、負レンズ及び１枚又は２枚の正レンズで構成され
、以下の条件を満足することが望ましい。

０．１５０＜ψｓａ／ψｓｍ＜０．３２０　　　　・・
・・・・■但し、ψ、Ａ：第５レンズ成分（Ｖ）の物体
側より２枚のレンズの合 底屈折力 ψ、Ｓ：第５レンズ成分（Ｖ）の物 体側より３枚目以降のレン ズの合成屈折力 である。

■の条件は第５レンズ成分（Ｖ）の前群と後群との屈折
力の比に関する条件である。条件■の上限を越えて前群
の屈折力の方が強くなると、全体の球面収差が大きくア
ンダー側へ倒れてしまう。

一方、条件■の下限を越えて前群の屈折力の方が弱くな
ると、球面収差がオーバー側へ倒れてしまう。いずれの
場合にも高性能のズームレンズを実現するのは困難とな
る。

また、本発明のズームレンズに第５レンズ成分（Ｖ）の
物体側末端に光路分割用のプリズム又はミラーが挿入さ
れているのが好ましい。更にプリズム又はミラーと共に
絞りが設けられていてもよく、この場合フォーカシング
レンズ群である第４レンズ成分（ＩＶ）は、絞りよりも
物体側に配置されることとなり、また絞りの物体側に光
路分割用のプリズムが配置されると、分割された光束を
用いて焦点検出を行うＴＴＬパッシブタイプのＡＦを行
うカメラに最適なズームレンズを実現することが可能と
なる。

また、本発明では主レンズの途中に設けた光路分割手段
により得られた光束によって自動焦点検出を行ってもよ
く、この場合これらによって得られた測距信号又はフォ
ーカス信号に従って第４レンズ成分（ＴＶ）を移動させ
るシステムを有しているのが好ましい。第１１図はこの
システムの１つの例を示している。プリズム（又はミラ
ー）（１）により分割された光束を用いて焦点検出装置
（４）が焦点検出を行い、検出された信号によって演算
及び制御回路（５）がデフォーカス量に応じた第４レン
ズ成分（ＩＶ）の移動量を算出して、フォーカス群駆動
モーター（３）を駆動させる。第４レンズ成分（ＩＶ）
の玉砕（７）の一部は、ネジ山を刻んだシャフト（８）
と連結しており、ギヤを通じて伝達されたモーター（３
）の回転に応じて光軸上を前後に移動する。尚モーター
（３）の回転はギヤのみによって第４レンズ成分（ＩＶ
）に伝達されてもよい。

裏」Ｌ開 以下、本発明に基づくズームレンズの実施例を示す。

但し、各実施例において、ｒ１〜ｒ３□は曲率半径、ｄ
　ｌ　”　ｄ　３３は軸上面間隔を示し、ＮＩ””’Ｎ
１ｆｆ　、シ、〜ν１７はｄ線に対する屈折率、アラへ
数を示す。尚、各実施例とも第５レンズ成分（Ｖ）の物
体側に配置されている平板は、焦点検出光学系へ光束を
導く光路分割用のプリズムであり、第５レンズ成分（Ｖ
）の像側に配置されている平板は、ダイクロイックプリ
ズム、ローパスフィルタ等に相当する平板である。

〈実施例１〉 Ｆ　、、＝１．９５５〜１．４７２〜１．４７０〜１．
４７０Ｆ　＝６６．３〜３２．０〜１９６０〜８．７５
佛ＪすＬ隆 軸Ｕ隅　　屈」Ｌ寮 Ｌ」 ｒコ４ Σｄ　＝１１３．２８９〜１１３．２８９〜１１３．２
８９〜１１３．２８９〈実施例２〉 Ｆ　、、　＝　１．９２４〜１．５１０〜１．５０７〜
１．４４０Ｆ＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８．７
５５ ９．３．ｌｂｂ Σｄ　＝１１８．５４９〜１１８．５４９〜１１８．５
４９〜１１８．５４９〈実施例４〉 Ｆ　Ｈｏ＝１．９２０〜１．４６２〜１．４６２〜１．
４６０Ｆ　＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８．７５
Σｄ＝１２２．２２７〜１２２．２２７〜１２２．２２
７〜１２２．２２７〈実施例３〉 ＦＮｏ”１．９０７〜１．４４３〜１．４４３〜１．４
４０Ｆ　＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８．７５１
４ ４．２０Ｏ Ｎ。

１．６７１００ ν８ ５１．７３ 自ＪすＬｌ 負」Ｊ酊匪附 屈」１判 −乙ヱ会歎 ｚｚ −りり、す、５４ ｒＦ２　　　　　　ｃ。

Σｄ　＝１１７．００２〜１１７．００２〜１１７．０
０２〜１１７．００２次に第１図〜第４図は前記実施例
１〜４のテレ端における概略構成を示している。第５レ
ンズ成分（Ｖ）の物体側にはプリズム（又はミラー）（
１）及び絞り（１０）が示されており、像側にはグイク
ロイックプリズム、ローパスフィルタ等に相当する平板
（１１）が示されている。

第５図〜第８図は各実施例１〜４に対応する収差図で、
それぞれ＜Ｌ＞はテレ端、＜旧〉及びくＭ２＞は中間焦
点距離（ミドル）、＜ｓ＞はワイド端での収差を表わす
。また、実線（ｄ）はｄ線に対する収差、１点鎖線（ｇ
）はｇ線に対する収差、２点鎖線（ｃ）はＣ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）はメリジオナル面とサジタ
ル面での非点収差をそれぞれ表わしている。

第９図は第２〜４レンズ成分（ｎ）　　（Ｉ［［）　　
（ＩＶ）のテレ端＜Ｔ＞からワイド端＜Ｗ＞にかけての
移動を模式的に示しており、第１０図は第４レンズ成分
（ＩＶ）の無限遠物体フォーカシング状態及び最近接物
体（ＳＬ＝０．５ｍ）フォーカシング状態におけるテレ
端＜Ｔ＞からワイド端＜Ｗ＞にかけての移動を模式的に
示している。尚、第４レンズ成分（ＴＶ）は、近接時に
は矢印で示すように像側へ移動する。

第１１図は本発明のズームレンズを適用したシステムの
一実施例を示す模式図である。

第１２図は従来例のバリエータ−（Ｖ）及びフォーカシ
ングを行うコンペンセーター（Ｃ（Ｆ））のテレ端＜Ｔ
＞からワイド端＜Ｗ＞にかけての移動を示しており、実
線は実際のトラッキングを示しており、点線は正しいト
ラッキングを示している。

光皿至羞来 本発明によれば、ズーミングの全域で高精度で制御の容
易なＡＦを実現することができ、特にＴＴＬパンシブタ
イプのＡＦを可能とする。更に、良好に収差が補正され
ており、高解像力、高画質であり、軽量・コンパクトな
高変倍率ズームレンズ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、第３図及び第４図は本発明の各実施例
に対応するレンズ構成図、第５図、第６図、第７図及び
第８図はその収差図であり、第９図は本発明における第
２〜４レンズ成分（■）（ＩＩ［）　　（ＴＶ）のテレ
端からワイド端にかけての移動を示す模式図、第１０図
は本発明における第４レンズ成分（ＩＶ）のテレ端から
ワイド端にかけての移動を示す模式図であり、第１１図
は本発明のズームレンズを適用したシステムの一実施例
を示す模式図であり、第１２回は従来例のバリエータ−
及びコンペンセーターのテレ端からワイド端にかけての
移動を示す模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を有しズーミング中
   固定の第１レンズ成分、負の屈折力を有しズーミング時
   変倍のために光軸上を前後に可動な第２レンズ成分、負
   の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後に可動な第３
   レンズ成分、正の屈折力を有しフォーカシングを行う第
   ４レンズ成分と、正の屈折力を有しズーミング中固定の
   第５レンズ成分とを備え、上記第４レンズ成分の位置は
   テレ端からワイド端にかけてのズーミングに際し最近接
   物点に対するフォーカシング状態ではほぼ静止しており
   、無限遠物点に対するフォーカシング状態では単調に物
   体側から像側へ移動することを特徴とするズームレンズ
   。 （２）前記第２レンズ成分及び第３レンズ成分は以下の
   条件を満足することを特徴とする第１請求項に記載のズ
   ームレンズ； １．６０＜ψ＿II／ψ＿III＜４．８０ 但し、ψ＿II：第２レンズ成分の屈折力 ψ＿III：第３レンズ成分の屈折力 である。 （３）前記第１レンズ成分乃至第４レンズ成分は以下の
   条件を満足することを特徴とする第１請求項又は第２請
   求項に記載のズームレンズ； ２．１０＜｜ψ＿ I ｜／ψ＿ I ＜６．００、（ψ＿I
   II＜００．８０＜ψ＿IV／ψ＿ I ＜２．００ 但し、ψ＿ I ：第１レンズ成分の屈折力 ψ＿II：第２レンズ成分の屈折力 ψ＿IV：第４レンズ成分の屈折力 である。