JPH04140704A - インナーフォーカス式ズームレンズ - 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、インナーフォーカス式ズームレンズでズーミ
ングのために光学素子を移動するズームカムと物体距離
を変化させるフォーカスカムを共用し、カムリングに加
工するカムの本数を削減した全画角約６５°の広角を含
みズーム比が約４倍程度のインナーフォーカス式ズーム
レンズに関する。

［従来の技術と課題］ 周知のように機械補正式ズームレンズはズーミングのた
めに光学系を光軸方向に移動させるためにカムリング＆
ｉけている。カムリングは移動する光学系の群数だけカ
ム溝を有している。多数のカム溝をカムリングに加工す
ると、カムリングが変形したりする問題が有り、カム溝
の本数を削減することが望まれている。

ところで、全画角約６５°の広角を含みズーム比が約４
倍程度のズームレンズは特開昭６３−２２１３１２３号
公報、特開昭６１−６９０１６号公報等で知られている
。特開昭６３−２２１３１２３号は物体側より順に正、
負、正、正、負の５つの群で構成し、ワイドからテレへ
のズーミングに際し第１．第３、第４．第５群は物体側
へ第２群は像面側へ移動させたズームレンズを開示して
いる。このズームレンズはワイド端におけるレンズ全長
りとテレ端の焦点距Ｊｉｌ　ｆ　Ｔの比であるＬ／ｆ丁
が１未満とコンパクトであるが、バックフォーカスは３
２．８〜３４ミリであるため、レンズ交換が可能な３６
ミリ判−眼レルックスカメラ用のズームレンズには使用
できない。また、５群ズームであるため機構的に複雑に
なる問題が有フた。

一方、特開昭６１−６９０１６号は、物体側より順に正
、負、正、正または負の４つの群で構成し、ワイドから
テレへのズーミングに際し、第１、第３群は一体で物体
側へ移動し、第２群は第１、第３群の移動に対し非線形
に移動させたズームレンズを開示している。このズーム
レンズは第１、第３群を一体で移動させているため機構
的にシンプルにみえるが、第３群と固定の第４群の間に
移動するンレアーストッパーを設けているため実質的に
は５群構成のズームレンズであり、機構的に複雑になっ
ている。更に、全実施例から明らかなように、性能を良
くするためには非球面光学素子が必要である。また、ワ
イド端におけるレンズ全長りとテレ端の焦点距離ｆｔの
比であるＬ　／　ｆ　丁が１．０５と大きい問題点があ
る。

従来のズームレンズでのフォーカシングはＭｉ＋玉繰り
出し方式が用いられてきた。ズーミングによる全長変化
がないズームレンズにおいてはフォーカシングによるピ
ント移動がないため、フォーカシング機構は極めてシン
プルである。しかし、広角域を含むズームレンズの場合
、萌玉繰り出し方式だと、物体距離が近くなるほどノイ
ルター径及び前玉径を充分大きくしておかなければ周辺
光量の確保ができなくなる。このため、広角側の最短撮
影倍率は１／４０倍近辺で止まっていた。この問題点に
対して、特開昭５７−４０１８号は任意のレンズ詳記移
動させてフォーカシングし、同一物体距離でズーミング
した時の繰り出し量の違いを、カムにより補正する事で
、近接能力を高めたフォーカシング方法を開示している
。実施例では第１．第２レンズ群をフォーカシング群と
することによりフォーカシング群の合成焦点距離を短く
し、Ｍり出し量を減少させてノイルター径及びＭｉ＋玉
径の増大を防いでいる。しかし、繰り出し量の補正を一
本のカムで行なうため、カムリングに加工するカムの本
数は、レンズ系を構成する群数にズーミングによる繰り
出し量の違いを補正する力ムを足した数となるため多群
ズームでは機構が複雑になる問題が有った。

本発明は、インナーフォーカス式ズームレンズで変倍の
ために光学素子を移動するズームカムと物体距離を変化
させるフォーカスカムを共用し。

カムリングに加工するカムの本数を削減し、従来の広角
域を含むズームレンズに比べ全長が極めて短く、ワイド
端におけるレンズ全長しとテレ端の焦点距′ｆｆ１ｆ丁
の比であるＬ／ｆ丁が１未満とコンパクトで、レンズ交
換が可能な一眼レフレックスカメラ用のズームレンズと
してのバラフンオーカスが十分確保された近接能力の高
いインナーフォーカス式ズームレンズを提供するもので
ある。

［Ｂ題を解決するための手段］ 本発明のインナーフォーカス式ズームレンズは、第２レ
ンズ群り、のフォーカスカムをズームカムと共用するこ
とでカムの本数を削減し、第２レンズ群Ｌ２のワイド端
最短時の繰り出し量とズーミング時の移動量の比を以下
の条件とすることでシンプルなインナーフォーカス＆！
Ａｋ構を可能にした。

０．５（Ａ／Ｉｔ＜２．５　　　　　　（１）更に、物
体側から順に正パワーの第１レンズ群Ｌ１と負パワーの
第２レンズ群Ｌ２と正パワーの第３レンズ群Ｌ３と正パ
ワーの第４レンズ群Ｌ４の４群で構成し、ワイドからテ
レにズーミングする際、第３レンズ＃Ｌｔ　、第３レン
ズ＃Ｌ１、第４レンズ群Ｌ４は、物体側に移動し、第２
レンズ群Ｌ２は、第１．第３、第４レンズ群に比較して
少量、物体側に移動し、物体距離が無限遠から近距離パ
ノオーカシングする際、第２レンズ群り。

が物体方向へ移動することで、近距離時にノイルター径
及び前玉径を大きくすることなく周辺光址を確保した。

また、第３レンズ＃Ｌｔの焦点距離を ０．５８＜ｆ　、／ｆ丁＜０．８５　　　（２）とする
ことでコンパクト化を実現した。第２レンズ群Ｌ！は物
体側から順に負の単レンズ、負の単レンズ、正の単レン
ズで構成し、結像倍率β２１と第２レンズ群Ｌ２の焦点
距離を ０．６＜ｌ　β２Ｔ　ｌ　＜０．９　　　　　＜３）０
．１１＜ｌｆｚ　　／ｆｒ　　ｌ＜０．２１　　　　（
４）とすることで、ズーミングによる収差変動の少ない
インナーンオーカスを可能にし、コンパクト化を実現し
た。

但し、　Ａ：ワイド端最短時の繰り出し承Ｂ：第２レン
ズ群Ｌ２のズーミング時の移動量 ｆ：全系の焦点距離 ｆＴ：第１レンズ群の焦点距離 ｆＴ：テレ端の焦点距離 βツ丁：第２レンズ群テレ端の結像倍率ｆｔ＝第２レン
ズ群の焦点距離 ［作用］ 本発明のンオーカシングカムを多項式で近似すると次の
ようになる。

Ｙ＝＾ｒ　＋　（ＡｚＸ　Ｘ）＋　（Ａ３　Ｘ　ＸｃＬ
）＋　　（Ａ４　Ｘ　Ｘ’）＋　（人ｓ　Ｘ　　Ｘ’）
＋　　（Ａ＋；　Ｘ　　Ｘ’）＋　　＜Ａ７　Ｘ　　Ｘ
ｃ）但し、Ｙ・移動量 Ｘ・回転角 Ａ＝多項式係数 ＾＋”０．ＯＯ Ａ芝＝−０，７８７２９６９１０８６３９４７４Ａｚｚ
　Ｏ，９７９２Ｃ１４３５７０９８４３９（１福＝−２
，３６４７２２７２５９０６７６９０Ａｓ”　１．７１
５８０８４０４３９９６３８０＾ｇ；−０，９４４９７
２７２３０３１６６８２＾７”　０．１９６８８７５３
４５００７８５２この近似多項式によるフォーカスカム
の各物体距離における回転角のスタート位置Ｘは表１に
示す通りである。

表１ また、物体距離が無限遠時のズームカムにおける各焦点
距離における回転角のスタート位［Ｘは表２に示すよう
になる。

表 これらよりフォーカスカム、ズームカムを上記の多項式
で解いた時と近似式を使用しない計算値との差は表３に
示す通りである。また、表４はｆＢのズレ量であるが、
一般に許容焦点進度δはδ＝ｓＸＦＮ。

で表わされ。

ε＝　　１／３０　　（ミリ） である事から許容深度は±０．１３ミリ以下である０表
４に示すようにｆｂの最大ズレ量は許容深度の１／２と
小さく、これよりンオーカスカムとズームカムが略一致
し、ンオーカスカムがズームカムと共用されている。

（以下余白） 表 表 吹に、各条件式について述べる１条件式（１）はワイド
端ａ短時の繰り出し量と第２群の移動量を規制し、ノオ
ーカスカムをズームカムと共用するための条件である。

力１、Ｉｇカムリングに加工する場合、偏心を少なく光
軸上を移動させるためには、カムは６０″以下の回転角
が理想であると一般的に言われており、限界回転角は１
２０６とも言われている。これは、円筒系のカムリング
にカム溝を切る場合、回転角が大きすぎるとカムリング
自身がたわみ、光学系の偏心のもとになるためである。

したがって１回転角登支配する移動量は適正な範囲が必
要である１条件式（１）の下限を越えると第２群の移動
量が大きくなるため、第２群の変倍負担を確保しようと
すると第１群の移動量を大きくしなければならず、この
結果、レンズ全長が長くなりコンパクト化が阻害される
。上限な越えてフォーカスカムをズームカムとして使う
割合が小さくなると、ズームカムの回転角を理想回転角
６０°とする場合のフォーカスカｔ１の回転角は、限界
回転角をオーバーするため、上述した偏心が大きくなり
生産性に支障を来たす。

条件式（２）は、第１レンズ群のパワーに関し。

第２レンズ群に適切な倍率を与えるものである。

条件式（２）の下限を越えると、第２レンズ群以降の倍
率負担量が増大するため、第１レンズ群で発生する縦収
差が第２レンズ群以降の倍率で自乗倍され、これを補正
するため第２レンズ群以降は逆の収差を発生させなけれ
ばならず、そのため各群の収差は増大する傾向になり、
変倍に伴う収差変動も増大する。上限を越えると第２レ
ンズ群以降の倍率が低倍で使われるため、各群の移動量
が大きくなるためコンパクト化できない、また、テレ側
での周辺光量の低下を生しる。

条件式（３）はテレ端での第２レンズ群単独の結像倍率
に関する１本発明のレンズ系はインナーフォーカスであ
るため、インナーフォーカス部の結像倍率は適切な範囲
が必要である。条件式（３）の上限を越えて結像倍率が
１倍に近づくと、インナーフォーカスのための移動量が
大きくなりコンパクト化できない、下限を越えるとワイ
ド側の結像倍率を小さくせねばズーム比が確保できず、
結像倍率を小さくすると、第２レンズ群のパワーを強く
しなければワイド端でのズームスペースの確保が困難に
なる。これは、条件式（３）の下限を越えた場合と同じ
状態になり、望遠側の球面収差が補正過剰になり、コマ
収差、非点収差のズーム変動登補正するのが困難になる
。

条件式（４）は第２レンズ群のパワーに関する。

下限を越えてパワーが強くなると、本発明のように第２
レンズ群を３枚で構成しようとすると望遠側の球面収差
が補正過剰となり、またコマ収差、非点収差のズーム変
動を補正するのが困難になる。

上限を越えると第１群と第２群のスペースをズーミング
時に大きく変化させなければ、ズーム比が確保できない
ため、第１群の移動量が大きくなりテレ側での周辺光量
の低下を生じる。また、第２群のフォーカシングによる
移動量が大きくなるため、特にワイド端でのインナーノ
オーカスのためのスペースを大きく取らなければならな
いので、コンパクト化が阻害される。

［実施例］ 以下、実施例により本発明のインナーフォーカス式ズー
ムレンズを説明する。

第１図は本発明を適用した交換レンズを示す半裁縦断面
図である。

１がズーミング操作を行なうズームリングである。ズー
ムリング１はとズームカムを有するカムリング２を回転
させ、直進溝筒３及び１群ｆＮ７にに設けた直進溝とカ
ムリング２及び１群簡７に設けたカム溝により各レンズ
群Ｌ＋　、Ｌｘ　、Ｌ４を移動する。

一方、４が合焦操作を行なうフォーカスリングで、フォ
ーカスレバー５を介して、レンズ群り。

のカムビス６に接続している。カムリング２の外側にあ
り、第１レンズ群ＬＬを保持する１群簡７とカムリング
２及び直進筒３は第２レンズ群Ｌ２がフォーカスとズー
ミングを共用したカムを有する２群簡１０の回転により
移動する部分だけの開口が設けである。

８が絞り口径を調節する絞りリング、９が不図示のカメ
ラ本体に取り付けるマウントである。

第２図は２郡部のフォーカスとズーミングを共用したカ
ムの部分を示す辰開図である。

（Ａ）が広角時、（ｎ）が望遠時な示している。

１０がカム溝１０ａを有する２郡部、５がフォーカスリ
ングの回転操作で連動するフォーカスレバー、６が第２
レンズ群Ｌ２に接続し、カム溝１０ａに嵌合して移動す
るカムビスである。

第２図（Ａ）において、実線で示ずフォーカスレバー５
とカムビス６は無限遠時を示しており、フォーカスリン
グの回転操作によりフォーカスレバ−５が移動するとカ
ムリングのカムｔｆｉ　１０　ａに嵌合している力ｔ１
ビス６は点線で示す位置に移動し、カムビス６に固定さ
れているレンズ群は無限遠から至近距離に被写体距離を
変化させる。

次に、ズームリングの回転操作により２郡部１０ｔｒ回
転させると第２図（Ｂ）に示す状態になる。

第２図（Ｂ）も実線で示すフォーカスレバー５とカムビ
ス６は無限遠時を示しており、フォーカスリングの回転
操作によりフォーカスレバー５を移動するとカムビス６
により固定されているレンズ群は点線で示す位置に移動
し、無限遠がら至近距離に被写体距離を変化させる。

以上により、フォーカスカムとズームカムを共用するこ
とで、カムリングに加工するズームカムの本数を削減す
ることができる。

次に、本発明のインナーフォーカス式ズームレンズの光
学系の数値実施例を記載する。

ｆは焦点距離、ｆｂはパックノオーカス、ＦＮｏはＦナ
ンバー、２ωは物体距離が無限遠時の全画角、物体距離
は物体から第１面までの距離、ｉは面数、ｒはレンズ各
面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔。

ｎｄは各レンズのｄ−１ｉｎｅの屈折率、νｄは各レン
ズのアツベ数である。

（以下余白） Ｃ数値実施例コ ｆ　＝３５．８２〜１３０．３３ Ｆ　Ｎｏ＝４．１３〜５．８６ ２ω＝６５．０−１８．０ １８、５０ ｆ　　　　　３５．８０　　　７９．３０　　　１３０
．３３ｆｂ　　　　　４２．２４　　　５８．６６　　
　　６７．４８ｄ５　　　　３．６４　　　２４．６０
　　　　３６．４５ｄｌｌ　　　　１９．８０　　　８
，４２　　　　１．９８ｄ１７　　　８，３６　　　３
，５５　　　　１．９２近距離０．７５ｍ　　（但し、
物体面から像面まで）ｄ５　　　２．１７　　２１．３
４　　３０．３２ｄｌｌ　　　２１．２７　　１１．６
５　　　８．１．１撮影倍率　　１／１９　　１／９．
５　　１／６．７＾／Ｂ＝１．２　　　（１） ｆ＋／ｆｙ＝Ｏ１７１（２） βｔ↑１＝−０．６９　　（３） ｈ／ｆｔｌ；０．６１．　　（４） ［効果］ 本発明はインナーンオーカス式ズームレンズでズーミン
グのために光学素子を移動するズームカムとフォーカス
カム用カムを共用し、カムリングに加工するカムの本数
を削減し、各条件を満足する事により約４倍のズーム比
を有しながら、Ｌ／ｆ、が０．９７とコンパクトでしか
も高性能な、また広角側の最短撮影倍率は１７１９倍と
近接能力の高いズームレンズが得られる。

【図面の簡単な説明】

第り図は本発明を適用した交換レンズを示す半裁縦断面
図、第２図はフォーカスとズーミングを共用したカムの
部分に示す展開図、第３図は本発明の光学系を示す断面
図、第４１ｉｉｉ１′ＰＦ至第９図は光学系の無限遠時
と至近時のワイド・ノーマル・テレの各収差図である。 １・・・・・・ズームリング、２・・・・・・カムリン
グ、３・・・・・・直進筒、４・・・・・・フォーカス
リング、５・・・・・・フォーカスレバー、７・・・・
・１群筒、１０・・・・・・２群筒。 第 図 峯１社 ネ２群 駕１１が４め　ワイド′ 抹面枳左 非点収笈 歪めセｔ ！、ｙｉ連好ρノーマＪし 休←（ 非点収差 １曲株差 琳面収崖 非点、枳１ １めセ羞 エネ必セ先 非月桃 １曲枳五

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ズームカムにより光学系を光軸方向に移動させ焦
   点距離を変化させる方式のズームレンズにおいて物体距
   離を変化させるフォーカスカムを前記ズームカムと共用
   したことを特徴とするインナーフォーカス式ズームレン
   ズ。 （２）前記ズームレンズの第２レンズ群Ｌ＿２をフォー
   カス用レンズ群とし、フォーカスカムをズームカムと共
   用し、第２レンズ群Ｌ＿２のフォーカシング時の繰り出
   し量とズーミング時の移動量の比が以下の条件を満足す
   ることを特徴とする特許請求範囲第１項記載のインナー
   フォーカス式ズームレンズ。 ０．５＜Ａ／Ｂ＜２．５（１） （３）前記ズームレンズの物体側から順に正パワーの第
   １レンズ群Ｌ＿１と負パワーの第２レンズ群Ｌ＿２と正
   パワーの第３レンズ群Ｌ＿３と正パワーの第４レンズ群
   Ｌ＿４の４群で構成し、ワイドからテレにズーミングす
   る際、第１レンズ群Ｌ＿１、第３レンズ群Ｌ＿３、第４
   レンズ群Ｌ＿４は、物体側に移動し、第２レンズ群Ｌ＿
   ２は、第１、第３、第４レンズ群に比較して少量、物体
   側に移動し、物体距離を無限遠から近距離へフォーカシ
   ングする際、第２レンズ群Ｌ＿２は物体方向へ移動し、
   第１レンズ群Ｌ＿１が以下の条件式を満足することを特
   徴とする特許請求範囲第１項記載のインナーフォーカス
   式ズームレンズ。 ０．５８＜ｆ＿１／ｆ＿Ｔ＜０．８５（２）（４）前記
   ズームレンズの第２レンズ群Ｌ＿２の結像倍率β＿２＿
   Ｔが以下の条件式を満足することを特徴とする特許請求
   範囲第１項記載のインナーフォーカス式ズームレンズ。 ０．６＜｜β＿２＿Ｔ｜＜０．９（３） （５）前記ズームレンズの第２レンズ群Ｌ＿２は、物体
   側から順に負の単レンズ、負の単レンズ、正の単レンズ
   よりなり、以下の条件式を満足することを特徴とする特
   許請求範囲第１項記載のインナーフォーカス式ズームレ
   ンズ。 ０．１１＜｜ｆ＿２／ｆ＿Ｔ｜＜０．２１（４）但し、
   Ａ：ワイド端最短時の繰り出し量 Ｂ：第２レンズ群Ｌ＿２のズーミング時の移動量 ｆ：全系の焦点距離 ｆ＿１：第１レンズ群の焦点距離 ｆ＿Ｔ：テレ端の焦点距離 β＿２＿Ｔ：第２レンズ群テレ端の結像倍率ｆ＿２：第
   ２レンズ群の焦点距離