JPH0478807A - リヤーフォーカス式のズームレンズ - Google Patents

リヤーフォーカス式のズームレンズ

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JPH0478807A
JPH0478807A JP2192682A JP19268290A JPH0478807A JP H0478807 A JPH0478807 A JP H0478807A JP 2192682 A JP2192682 A JP 2192682A JP 19268290 A JP19268290 A JP 19268290A JP H0478807 A JPH0478807 A JP H0478807A
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昭永 堀内
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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〕 本発明はリヤーフォーカス式のズームレンズに関し、特
にスチルビデオカメラやビデオカメラそして放送用カメ
ラ等に用いられる変倍比6、Fナンバー1.8程度の大
口径比で高変倍比のズームレンズに好適なリヤーフォー
カス式のズームレンズに関するものである。
〔発明の背景〕
従来より写真用カメラやビデオカメラ等のズームレンズ
においては物体側の第1群以外のレンズ群を移動させて
フォーカスを行う、所謂リヤーフォーカス式を採用した
ものが種々と提案されている。
一般にリヤーフォーカス式のズームレンズは第1群を移
動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第1群
の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易に
なり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に
比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているので
、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な焦点合わせが
出来る等の特長がある。
このようなリヤーフォーカス式のズームレンズとして例
えば特開昭63−44614号公報では物体側より順に
正の屈折力の第1群、変倍用の負の屈折力の第2群、変
倍に伴う像面変動を補正する為の負の屈折力の第3群、
そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群より成る所
謂4群ズームレンズにおいて、第3群を移動させてフォ
ーカスを行っている。しかしながらこのズームレンズは
第3群の移動空間を確保しなければならずレンズ全長が
増大する傾向があった。
特開昭58−136012号公報では変倍部を3つ以上
のレンズ群で構成し、このうち一部のレンズ群を移動さ
せてフォーカスを行っている。
特開昭63−247316号公報では物体側より順に正
の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力の
第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を
有し、第2群を移動させて変倍を行い、第4群を移動さ
せて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行っている。
特開昭58−160913号公報では物体側より順に正
の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力の
第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を
有し、第1群と第2群を移動させて変倍を行い、変倍に
伴う像面変動を第4群を移動させて行っている。そして
これらのレンズ群のうちの1つ又は2つ以上のレンズ群
を移動させてフォーカスを行っている。
〔発明が解決しようとしている課題〕
一般にズームレンズにおいてリヤーフォーカス方式を採
用すると前述の如くレンズ系全体が小型化され又迅速な
るフォーカスが可能となり、更に近接撮影が容易となる
等の特長が得られる。
しかしながら反面、フォーカスの際の収差変動が大きく
なり、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般に
わたりレンズ系全体の小型化を図りつつ高い光学性能を
得るのが大変難しくなって(るという問題点が生じてく
る。
特に大口径比で高変倍のズームレンズでは全変倍範囲に
わたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を得るの
が大変難しくなってくるという問題点が生じてくる。
量が異なるため、赤外光等を利用した外測式のオートフ
ォーカスを使うことができない。
そこでビデオカメラ等においては映像信号を用いてオー
トフォーカスを行う方法が一般的である。
このとき撮像素子やレンズの一部を微小駆動してオート
フォーカスのための方向判別信号を得る方法がオートフ
ォーカス精度、速度を向上させる上で非常に有効である
ピエゾ等を用いてCOD等の撮像素子を駆動する方法は
フォーカシングレンズの位置敏感度に関係なく信号が得
られるという点で有利であるが余分に駆動手段が必要と
いう点で構造が複雑となりコスト的に不利である。リヤ
ーフォーカス式のズームレンズ特に最も像面側のレンズ
群を用いてフォーカシングを行う場合、フォーカシング
レンズの敏感度の変化が比較的小さいためフォーカシン
グレンズを微小駆動する、いわゆるウオブリングを行っ
てオートフォーカスの方向判別信号を得るのが構造的に
も簡素でコスト的にも有利である。
フォーカスレンズ群を微小駆動したとき軸外光の結像位
置が動くいわゆる像ニレ現象が生じる。
この現象はレンズ全長をコンパクト化し、各群の屈折力
を大きくしていったときに顕著になって現われて来る。
本発明はリヤーフォーカス方式を採用しつつ大口径比化
及び高変倍化と共にレンズ全長の短縮化を図る際、広角
端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠点か
ら近距離物体に至る物体距離全般にわたり良好なる光学
性能を有すると共にウオブリング時の像ニレの少ない簡
易な構成のリヤーフォーカス式のズームレンズの提供を
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のリヤーフォーカス式のズームレンズは物体側よ
り順に正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の
屈折力の第3群、正の屈折力の第4群の4つのレンズ群
を有し該第2群を像面側へ移動させて広角端から望遠端
への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第4群を移動
させて補正すると共にフォーカスを行い前記第3群の物
体側に絞りを有すると共に 1、05<  (S X−E)/f 、  <1.45
0、59<  f 3/f 4<0. 85ただしE=
E 、/ (1−E l/F 3) +E 2fl :
第1群の焦点距離 fw :全系の広角端での焦点距離 ・・(1) 物体距離無限遠で第4レンズ群が最も物体側へ移動する
ときにおける El :絞り一第3群前側主点の間隔 E2・第3=第4群主点間隔 S、:第4群後側主点−像面間隔 なる条件を満足することを特徴としている。
〔実施例〕
第1図は本発明のリヤーフォーカス式のズームレンズの
近軸屈折力配置を示す一実施例の概略図である。
図中、■は正の屈折力の第1群、■は負の屈折力の第2
群、■は正の屈折力の第3群、■は正の屈折力の第4群
である。SPは開口絞りであり、第3群■の前方に配置
されている。
広角端から望遠端への変倍に際して矢印のように第2群
を像面側へ移動させると共に変倍に伴う像面変動を第4
群を移動させて補正している。
又、第4群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤー
フォーカス式を採用している。同図に示す第4群の実線
の曲線4aと点線の曲線4bは各々無限遠物体と近距離
物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への
変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移動軌跡を示し
ている。
尚、第1群及び第3群は変倍及びフォーカスの際固定で
ある。
本実施例においては第4群を移動させて変倍に伴う像面
変動の補正を行うと共に第4群を移動させてフォーカス
を行うようにしている。特に同図の曲線4a・4bに示
すように広角端から望遠端への変倍に際して物体側へ凸
状の軌跡を有するように移動させている。これにより第
3群と第4群との空間の有効利用を図りレンズ全長の短
縮化を効果的に達成している。
本実施例において、例えば望遠端において無限遠物体か
ら近距離物体へフォーカスを行う場合は同図の直線4c
に示すように第4群を前方へ繰り出すことにより行って
いる。
本実施例では従来の4群ズームレンズにおいて第1群を
繰り出してフォーカスを行う場合に比べて前述のような
リヤーフォーカス方式を採ることにより第1群のレンズ
有効径の増大化を効果的に防止している。
そして前述の条件式(1)〜(2)の如く各レンズ群の
光学的諸元数を特定することによりレンズ系全体の小型
化を図りつつ全変倍範囲、物体距離全般にわたり良好な
る光学性能を有すると共にウオブリング時の像ニレの少
ないズームレンズを得ている。
ここで近軸屈折力配置とウオブリングによる像ニレの関
係について考察する。
第2図のように絞りと像面の間にある1つのレンズをウ
オブリングしたときの像面での絞り中心光線の像ニレに
ついて考える。
絞り4を通過した中心光線2はレンズ1で屈折されて像
面3へ至る。
今絞りとレンズの間隔をEルンズと像面の間隔をSk、
中心光線2の絞りからの出射角をα、ウオブリングレン
ズの屈折力をψとしたときレンズへの入射高りは レンズからの出射角α′及び像面での結像位置yは となる。
レンズが変位してE’ =E+ΔxS’に= Sk−Δ
Xのときの結像位置をy′ とすると像ニレ量Δyは=
αψ((Sk−E)ΔX−Δx”)−(5)となる。
従って像ニレを小さくするには、ウオブリングレンズへ
の人出角α、ウオブリングレンズの屈折力ψあるいは5
k−Eを小さくしてやればよいことが判る。
次に第3図に示すようなウオブリングレンズと絞りの間
に固定のレンズ群5が存在する場合について考える。
絞りからの光線の出射角をα、レンズ群5.1の屈折力
をψ1、ψ2としたとき、レンズ5への光線の入射高り
3、出射角α′、=α2はh 、=−E 、α α2=α1+h1ψ、=(1−E、ψ、)α、・、α、
=α2/(1−E、ψ、)     ・・・(6)h 
、=−E 、α、/(1−E、ψ1)  ・・・(7)
ウオブリングレンズへの入射高h2は h2=h、−E、α2 =−(E 、/ (1−E 、ψ+)+EZ) α2・
・・(8) 従って像ニレ量は(6)式において ■=E1/(1−E、ψl)+E2   ・・・(9)
α=(1−E、ψ1)α とすればよい。
本実施例の光学系ではψ、=1/F、、ψ2=1/F、
となる。
以上のような観点から各条件式の技術的意味について説
明する。
条件式(1)は第3レンズ群による絞りの像と第4レン
ズ群の間隔及び第4レンズ群と像面の間隔に関するもの
であり、絞り以降の矛ンパクト化を達成しつつウオブリ
ングによる像ニレを軽減する為のものである。
一般に絞り以降をコンパクト化していくとEが小さくな
るズーム中間で最も第4レンズ群が物体側へ移動する点
においてウオブリングによる像ニレが大きくなる。
従って(5)式より判るようにl S k−E lを小
さくすればこの点における像ニレが小さくなる。
条件式(1)の下限を越えるとウオブリング時の像ニレ
に対しては有利だが、この条件を満たすためには第3−
第4レンズ群の間隔を大きくあけるかバックフォーカス
を短くとらねばならずコンパクト化に反したり、レンズ
に付着したゴミが見えやすくなるといった問題点が生じ
てくるので良くない。
条件式(1)の上限を越えるとレンズのコンパクト化に
は有利だが(5)式より判るようにウオブリング時の像
ニレが大きくなるので良くない。
条件式(2)は第3レンズ群と第4レンズ群の焦点距離
に関するものであり絞り以降のコンパクト化を達成しつ
つ良好な光学性能を維持すると共にウオブリング時の像
ニレを少なくする為のものである。
条件式(2)の下限を越えて第3レンズ群の焦点距離が
短かくなると変倍に伴うあるいはフォーカシング時の球
面収差の変動の補正が困難となる。
またバックフォーカスの確保が困難となったり第4レン
ズ群の移動量が大きくなるといった問題も生じる。
逆に上限を越えて第4レンズ群の焦点距離が短くなると
レンズ全長の短縮が困難になると共に第4レンズへの軸
外光の入射角も大きくなり(5)式からも判るようにウ
オブリング時の像ニレが大きくなるのでよくない 〔他の実施例〕 以上の条件を満足することで本発明の目的とするズーム
レンズは達成されるが、更に第3レンズ群に少くとも一
面の非球面を導入することにより球面収差やコマ収差が
改善される。
また絞りより物体側のレンズ全長を短縮するためには次
の条件式を満足させるとよい。
0.72<If、/f、I<0.92  ・・・(10
)条件式(10)は第2群の屈折力に関し、変倍に伴う
収差変動を少なくしつつ所定の変倍比を効果的に得る為
のものである。下限値を越えて第2群の屈折力が強くな
りすぎるとレンズ系全体の小型化は容易となるが、ペッ
ツバール和が負の方向に増大し像面湾曲が大きくなると
共に変倍に伴う収差変動が太き(なって(る。又上限値
を越えて第2群の屈折力が弱くなりすぎると変倍に伴う
収差変動は少な(なるが所定の変倍比を得る為の第2群
の移動量が増大し、レンズ全長が長くなってくるので良
くない。
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νlは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラス
の屈折率とアツベ数である。
非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、
光の進行方向を正としRを近軸曲率半径、A、B、C,
D、Eを各々非球面係数としたとき+DH”+EH10 なる式で表わしている。
又表−1に各数値実施例における各条件式との関係を示
す。尚、数値実施例におけるR20・R21はフェース
プレート等のガラス材である。
表 〔発明の効果〕 本発明によれば前述の如く4つのレンズ群の屈折力及び
変倍における第1群と第2群と第4群の枚程度とレンズ
枚数の減少化及びレンズ系全体の小型化を図りつつ変倍
比6程と全変倍範囲にわたり良好なる収差補正を達成し
つつ、かつフォーカスの際の収差変動の少ない高い光学
性能を有しまたウオブリング時の像ニレの少ないFナン
バー2゜0程度と大口径比のリヤーフォーカス式のズー
ムレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の近軸屈折力配置を示す一実施例の概略
図、第2図・第3図はウオブリングによる像ニレを説明
するための概念図、第4図は本発明数値実施例1のレン
ズ断面図、第5図〜第7図は本発明の数値実施例1〜3
の諸収差図である。 収差図において(A)は広角端、(B)は中間、(C)
は望遠端のズーム位置での収差図である。 第1図、第4図において■、■、■、■、SPは順に第
1群、第2群、第3群、第4群、開口絞り、dはd線、
gはg線、ΔMはメリデイオナル像面、ΔSはサジタル
像面である。 口面の浄書(内容に変更なし) FNO/2、O 球面収差 w=27.’/’ 非点収差 W=27.q’ W= z’y、q’ 歪曲(%) 倍率色収差(9線) 球面収差 FNO/Z、8 球面収差 非点収差 W=5,3’ 非点収差 w=(?、’?’ w=q、デ0 歪曲(%) 倍率色収差(9線) W=5.3’ W=S、3a 歪曲(劾 倍率色収差(9線) FNO/2.0 球面収差 FNO/2.4 球面収差 w=zt、q’ 非点収差 w= q、q’ 非点収差 27.7゜ w=27.7゜ 歪曲(%) 倍率色収差(9線) w=q、q” w=q、q’ 歪曲(%) 倍率色収差(9線) 球面収差 FNO/ Z、0 球面収差 非点収差 w= 25.”i3’ 非点収差 wJ、j。 w=5.3゜ 歪曲(%) 倍率色収差(9線) w=25.8’ W=25.δ6 歪曲(%) 倍率色収差(9線) FNO/2.6 球面収差 W=4.8’ 非点収差 w = B、Q。 w=8・q″ 歪曲(%) 倍率色収差(9線) W=4.8’ w=4.8’ 歪曲(%) 倍率色収差(9線) 手 続 ネ甫 正 書(方式) 補正の対象 平成 2年11月20日 7、補正の内容 願書に最初に添付した明細書及び図面の浄書事件の表示 ・別紙のとおり (内容に変更なし) 平成 2年 発明の名称 リヤーフォーカス式のズームレンズ 3、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)物体側より順に正の屈折力の第1群、負の屈折力
    の第2群、正の屈折力の第3群、正の屈折力の第4群の
    4つのレンズ群を有し、該第2群を像面側へ移動させて
    広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動
    を該4群を移動させて補正すると共にフォーカスを行い
    前記第3群の物体側に絞りを有すると共に以下の条件式
    を満足することを特徴とするリヤーフォーカス式のズー
    ムレンズ 1.05<|(S_k−■)/f_w|<1.450.
    59<|f_3/f_4<0.85 ただし■=E_1/(1−E_1/F_3)+E_2f
    _i:第i群の焦点距離 f_w:全系の広角端での焦点距離 物体距離無限遠で第4レンズ群が最も物体側へ移動する
    ときにおける E_1:絞り−第3群前側主点の間隔 E_2:第3−第4群主点間隔 S_k:第4群後側主点−像面間隔 (2)前記第3レンズ群は少なくとも一面の非球面を有
    することを特徴とする前記第1項記載のズームレンズ。 (3)前記第2レンズ群の焦点距離をf_2としたとき 0.72<|f_2/f_w|<0.92 なる条件を満足することを特徴とする前記第1項あるい
    は第2項記載のズームレンズ。
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