JPH0567930B2 - - Google Patents

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JPH0567930B2
JPH0567930B2 JP58021930A JP2193083A JPH0567930B2 JP H0567930 B2 JPH0567930 B2 JP H0567930B2 JP 58021930 A JP58021930 A JP 58021930A JP 2193083 A JP2193083 A JP 2193083A JP H0567930 B2 JPH0567930 B2 JP H0567930B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens group
focusing
focal length
focusing lens
change
Prior art date
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Application number
JP58021930A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59147314A (en
Inventor
Sho Tokumaru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP58021930A priority Critical patent/JPS59147314A/en
Publication of JPS59147314A publication Critical patent/JPS59147314A/en
Publication of JPH0567930B2 publication Critical patent/JPH0567930B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1431Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
    • G02B15/143105Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged +-+

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はズームレンズ系に関し、さらに詳しく
はそのフオーカシング方式に関する。 従来、ズームレンズ系のフオーカシング方式と
しては、レンズ系の最も物体側にフオーカシング
用レンズ群を配し、このフオーカシング用レンズ
群を光軸方向に移動させるいわゆる前玉繰出方式
が一般的である。この方式は全焦点距離範囲にお
いて同一撮影距離に対してほぼ同一の繰出量をフ
オーカシング用レンズ群に与えることによつてフ
オーカシングが可能であるため、ほとんどのズー
ムレンズ系はこの方式を採用している。この前玉
繰出方式と異るフオーカシング方式としては、レ
ンズ系全体を繰出すフオーカシング方式や、レン
ズ系内部又は後部にフオーカシング用レンズ群を
配するフオーカシング方式が考えられるが、これ
らのフオーカシング方式においては、焦点距離に
よつて同一撮影距離に対するフオーカシング繰出
量が異り、長焦点側に行く程繰出量を大きくしな
ければならない。例えば全体繰出方式にあつて
は、繰出量のズームの比の2乗程度にもなる。従
つてズーミングに伴つてこの繰出量の差を補正す
るための補正機構が必要となり鏡胴の構成が複雑
となるざるを得ない。なお、オートフオーカス方
式にあつては繰出量の制御は電気的に行われるの
で、焦点距離による繰出量の差を電気的に補正す
ることが可能であるが、この場合も繰出量の差が
あまりに大きいことは、フオーカシング速度や駆
動エネルギー、駆動スペース等の点で望ましくな
い。 本発明の目的は、前玉繰出以外の繰出方式によ
り、最短焦点距離端と最長焦点距離端とのフオー
カシング繰出量の比がきわめて小さい新規なフオ
ーカシング方式を提供することにある。本発明の
他の目的は、前玉繰出以外の繰出方式により、焦
点距離による繰出量の差がきわめて小さく、同一
繰出量を採用したとしても焦点距離による像面位
置のズレが焦点深度内に収まる程度の、前玉繰出
方式に匹敵する新規なフオーカシング方式を提供
することにある。 上記目的を達成するため、本発明の特徴とする
ところは、光軸方向の移動により焦点合わせを行
う負屈折力のフオーカシング用レンズ群F、この
フオーカシング用レンズ群Fよりも物体側に配さ
れ全体として正の屈折力を有する少くとも2群の
前方レンズ群A、及び上記フオーカシング用レン
ズ群Fよりも像側に配される少くとも1群の正屈
折力の後方レンズ群Bを有し、上記フオーカスシ
ング用レンズ群Fの横倍率βFは常にβF<0を満足
しているとともに、ズーミング時において、上記
前方レンズ群Aの合成焦点距離及び上記フオーカ
シング用レンズ群Fの横倍率βFが変化し、かつ短
焦点距離側から長焦点距離側へのズーミングに伴
う上記フオーカシング用レンズ群Fの横倍率βF
変化の方向は無限遠側から近接側へのフオーカシ
ングに伴う上記フオーカシング用レンズ群Fの横
倍率βFの変化の方向に常に一致していることを特
徴とするズームレンズ系にある。更に、無限遠フ
オーカス時における最短焦点距離での上記フオー
カシング用レンズ群Fの横倍率βFWがβFW≒−1
(βFW=−1も含むものとする)に設定されている
と、後述するように有利である。本発明ではフオ
ーカシング用レンズ群Fが負でありかつβF<0で
あるから、前方レンズ群Aは正となり、また正の
後方レンズ群Bを必要としている。 以下、本発明について詳細に説明する。第1図
は本発明によるズームレンズのある焦点距離での
薄肉近似による構成図を示している。fFが負のフ
オーカシング用レンズ群Fの焦点距離、fAがフオ
ーカシング用レンズ群より物体側にある正の前方
レンズ群Aの焦点距離、そしてfBがフオーカシン
グ用レンズ群より像面側にある正の後方レンズ群
Bの焦点距離で、各焦点距離はズーミング時変化
してもかまわないとする。同図の構成から、薄肉
間隔をそれぞれe1、e2、レンズバツグをLB、全
系の焦点距離をf、レンズ群F,Bの横倍率をそ
れぞれβFとβBとすると以下の各式が成立する。 f=fAβFβB (1) e1=fA+(1−1/βF)fF (2) e2=(1−βF)fF+(1−1/βF)fB (3) LB=(1−βB)fB (4) (1)式からズーミング時、fA、βF、βBの内少くと
も1つは変化しなければならない。 第2図は第1図の構成で表わされる焦点距離に
おいて、フオーカシング用レンズ群FをΔX移動
させてA群からS1の位置の合焦できたことを示し
ている。このときA群とF群の横倍率をそれぞれ
β′A、β′Fとすると以下の式が成立する。 S1=(1−1/β′A)fA (5) e1+ΔX=(1−β′A)fA+(1−1/β′F)fF (6) e2−ΔX=(1−β′F)fF+(1−1/βF)fB (7) レンズバツグLBについては第2図についても
(4)式と同じ式が成立する。 ここで(1)〜(7)式の符号について述べておく。(1)
式のfは全系の焦点距離であるから明らかに正で
なければならない。また焦点距離を表わすfA
fF、fBは当然にそれぞれ正、負、正である。さら
に横倍率についてはβF、β′Fが負であることから
β′A、βBも負である。尚、横倍率の正、負は、レ
ンズに対して同方向の位置に物点と像点がある場
合を正、レンズに対して逆方向の位置に物点と像
点がある場合を負としている。薄肉間隔e1、e2
は、主点間隔の関係から負の値もとりうる。フオ
ーカシング用レンズ群Fの移動量ΔXは第2図か
らわかるように、フオーカシング用レンズ群Fが
像側へ移動するとき正、物体側に移動するとき負
である。 上記において、(3)式より(7)式を引いて、 ΔX=(β′F−βF)・fF ここでΔβF=β′F−βFとおくと ΔX=ΔβF・fF (8) 次に(6)式から(2)式を引いて(8)式を用いて、整理
すると βA′=−βF(βF+ΔβF)/βF(βF+ΔβF)・
ΔX/fA(9) が得られる。ここでβA′・fA<0であるから、ΔX
>0のときβFβF′>1、またΔX<0のときβFβF
<1である。よつて、フオーカシング用レンズ群
はFβFβF′>1のとき像側へ、βFβF′<1のとき物
体側へ移動して近接被写体に合焦する。 近接に合焦したときの、撮影距離Dは次式のよ
うに表わされる。 D=S1+e1+e2+LB これに前記各式を代入し整理すると次式にな
る。 (D−Q)ΔX=P (10) ここで P=fA 2・βF(βF+ΔβF)/βF(βF+Δβ
F)−1(11) Q=fA+e1+e2+LB (12) である。 上記(10)式には撮影距離Dとフオーカシング用レ
ンズ群Fの移動量ΔXとの関係である。この(10)式
は、撮影距離Dの変化に対するフオーカシング用
レンズ群Fの移動量ΔXの関係を示す基本式であ
り、この関係はP、Qをパラメータとする双曲線
となる。そしてP、Qがズーミング時変化すれ
ば、同じく撮影距離Dに対するフオーカシング移
動量ΔXが異つた値となつてくる。従つて焦点距
離によるフオーカシング移動量ΔXの差を小さく
するには、ズーミングによるP、Qの変化を小さ
くすることが必要である。 ここで(11)、(12)式に注目すると、Qは各レンズ群
の焦点距離の一乗のオーダーで変化する量である
がPはレンズ群Aの焦点距離の二乗のオーダーで
変化する量であり、焦点距離によるフオーカシン
グ繰出量ΔXの差を生じる要素としては特にズー
ミングによるPの変化の影響が大きいことがわか
る。従つて焦点距離によるフオーカシング繰出量
の差を小さくするには、ズーミング時のPの変化
を抑えることが効果的である。 そこでPの変化を小さくする条件を考える。 (11)式に注目すると、まず、ズーミング時fA、βF
の両者が変化しなければ、Pの値に変化がないこ
とがわかるが、これは、(1)式より明らかなよう
に、ズーミング時βBのみを変化させて焦点距離f
を変化させる場合に該当し、前玉繰出方式に該当
するので採用できない。従つてこれ以外の方法に
よりズーミング時Pの変化を小さくすることを考
えなければならない。この場合、fA、βFのいずれ
かが変化することになるが、いずれの一方が変化
するとしても、これに対応して他方が変化しない
かぎりズーミング時のPの変化を小さくすること
ができない。そこで、ズーミング時のPの変化を
小さくするには、ズーミング時においてフオーカ
シングレンズ群Fの横倍率βFが変化すること及
び、このフオーカシング用レンズ群よりも物体側
に配される前方レンズ群Aの合成焦点距離fAが変
化することが必要であるとの結論が得られる。 このためには、βFの変化については、フオーカ
シング用レンズ群Fをズーミング時移動させるか
又は後方レンズ群Bをズーミング時移動させるこ
と、及びfAの変化については、前方レンズ群Aを
少なくとも2群のレンズ群で構成し、この2群の
レンズ間の空気間隔をズーミング時変化させるこ
とが必要である。従つて、本発明のズームレンズ
系は少くとも4群のレンズ群を有する構成とな
る。 さらに、(11)式の分子fA 2・βF(βF+ΔβF)の値に
ついて考えると、(1)式よりfA・βFの増加によりf
を増加させるのが自然であるから、fが増加する
ときfA 2・βF(βF+ΔβF)は増加する。従つてfの
増加に対しPの値の変化を小さくするにはfの増
加に対し(11)式の分母βF(βF+ΔβF)−1の絶対値

増加する必要がある。このためには、 βF(βF+ΔβF)>1の場合、|βF|はfの増加に従
つて増加する必要があり、βF(βF+ΔβF)<1の場
合|βF|はfの増加に従つて減少する必要があ
る。 また、無限遠側から近接側へのフオーカシング
によるフオーカシング用レンズ群の横倍率の変化
を見てみると、fF<0であるから(8)式よりΔX>
0のときΔβF<0でなければならない。βF、βF
はともに負であるから、このことは|βF′|が近
接側へのフオーカシングに従つて増加することを
意味する。一方ΔX<0のときは(8)式よりΔβF
0であるから|βF′|は近接側へのフオーカシン
グに従つて減少する。 以上のことをまとめると次の結論となる。 (i)βFβF′>1のとき フオーカシング用レンズ群Fの像側に移動
させると近接側へのフオーカシングができ
る。(ΔX>0) ズーミング時fの増加に従つて|βF|を増
加させる。 近接側へのフオーカシングに従つて|βF′|
が増加する。 (ii) βFβF′<1のとき フオーカシング用レンズ群Fを物体側に移
動させると近接側へのフオーカシングができ
る。(ΔX<0) ズーミング時fの増加に従つて|βF|を減
少させる。 近接側へのフオーカシングに従つて|βF
|が減少する。 上記(i)、(ii)のいずれの場合においても、fの増
加の際と、近接側へのフオーカシングの際のフオ
ーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方向は一
致している。 次に|βF|の変化域について検討する。まず上
記(i)の場合、よりfの増加に従つて|βF|が増
加している。このことを(1)式について考えると、
|βF|の変化はfの変化に寄与しており、|βF
の変化率すなわち|βF|の最大値と最小値の比が
大きいほどfの最大値と最小値の比すなわちズー
ム比が大きく取れることを意味している。一方|
βF|の変化は既に述べたように、フオーカシング
用レンズ群F又は後方レンズ群Bを光軸方向に移
動させることによつて実現されるが、この移動量
は|βF|の変化巾に依存している。従つて|βF
の変化巾が小さくしかも|βF|の変化率が大きい
ほど少い移動量で大きいズーム比を効果的に得る
ことができる。例えば、|βF|が1から2に変化
する場合と2から4に変化する場合を考えると、
変化率はともに2倍であつてズーム比への寄与は
同じであるが、変化巾は前者が1で後者が2とな
つており、移動量の少い前者の方が有利なことが
わかる。従つて、βFβF′>1であるこの(i)の場合
は|βF|の最小値であるβFWを−1に近く設定し
てβFの変化域を全体としてできるだけ−1近傍と
するほど有利であり、より近接側へのフオーカ
シングに従つて|βF|が増加するので常にβFβF
>1が満足されることからβFW=−1とするのが
最も有利であるということになる。 一方、βFβF′<1である上記(ii)の場合は、上記
よりfの増加に従つて|βF|が減少している。
従つて(1)式より見れば|βF|の変化そのものはf
の変化に不利な要素となつており、|βF|単独で
その変化域を検討するのは不適当である。そこで
(1)式における|fA・βF|と|βF|との関係を考え
る。この両者は|βF|が1に近いほど|βF|のわ
ずかな減少で|fA・βF|か有効に増加するという
関係にある。すなわち|fA・βF|全体で見たとき
|βF|の減少はfの増加に寄与している。ここで
|βF|変化のためのレンズ群移動量をできるだけ
少くして所望のズーム比を得るのが望ましいこと
は上記(i)の場合と同様であるから、βFβF′<1で
あるこの(ii)の場合は|βF|の最大値であるβFW
−1に近く設定してβFの変化域を全体としてでき
るだけ−1近傍とするほど有利となる。また、
より近接側へのフオーカシングに従つて|βF|が
減少するので常にβFβF′<1が満足されることか
らβFW=−1とするのが最も有利であるというこ
とになる。 上記のように、(i)、(ii)いずれの場合でもβFの変
化域を全体としてできるだけ−1近傍とすべきこ
と、換言すればβFWを−1にできるだけ近く設定
すべきことが結論される。 なお、上記の議論においてはズームレンズ系の
焦点深度は考慮に入つておらず、βFβ・F′と1と
の大小関係とフオーカシング用レンズ群の近接フ
オーカスのための移動方向との関連に由来する制
限のため、βF<−1の場合もβF<−1の場合もそ
の変化域のリミツトは−1であり、βFの変化域が
−1の両側にまたがつている場合は考えられなか
つた。ここで、例えば、上記の(i)の場合におい
て、 βFT<−1<βFW 但し βFW≒−1 としたとする。(但しβFTは無限遠フオーカス時
における最長焦点距離でのフオーカシング用レン
ズ群Fの横倍率である。)上記の場合βF=−1と
なる焦点距離から最長焦点距離までの範囲ではβF
βF′>1であり、(i)の場合の定義どおりの構成と
なる。ところが、最短焦点距離からβF=−1とな
る焦点距離までの範囲では|βF|<1であるから
無限遠近傍においてβFβF′<1となる領域が必ず
存在することになる。従つてこの領域において(i)
の場合の定義に従いフオーカシング用レンズ群F
を像側に移動させることは近接側へのフオーカシ
ングに逆行する作用を生ずる。しかしながら、(i)
の場合においてはフオーカシング用レンズ群Fの
像側への移動により|βF|が増加するので近接側
へのフオーカシングによりβFβF′は1に近づく。
しかもβFW≒−1であるから無限遠側からわずか
に近接側へフオーカシングしたところでβFβF′>
1となる領域に入ることになる。さらに|βF|は
fが大きくなるのであるから長焦点側へ寄るほど
βFWが−1に近くなり、フオーカシングの際には
より無限遠近傍でβFβF′>1となる領域に入る。
従つて上記のフオーカシングに逆行する作用は撮
影倍率が小さくしかも撮影距離も大きい比較的限
られた範囲においてのみ生じることになる。そし
てその範囲は焦点深度が深い領域であり、上記の
フオーカシングに逆行する作用は焦点深度内に収
つて実質上害にならないことがわかる。 上記のようにして焦点深度を考慮に入れれば
βFW≒−1の条件つきでβFの変化域を−1の両側
にまたがるごとく設定することができる。このこ
とは、βFの変化域を全体としてより−1近傍に設
定できることを意味し、より望ましい設計とな
る。 以上の議論は上記の(ii)の場合にもあてはまるも
のであり、 βWFT<−1<βFT 但し、 βFW≒−1 とした場合がこれに該当する。この場合も焦点深
度を考慮に入れれば、実質的にフオーカシングが
可能である。特にこの(ii)の場合は|βF|自体の変
化の方向がfの変化に不利であるので、βFの変化
域を−1の両側にまたがるごとく設定してβFの変
化域を全体として−1近傍に設定することは所望
のズーム比を効果的に得る上で特に意味がある。 次に本発明の実施例を示す。実施例1は上記(i)
の場合に該当し、実施例2は上記(ii)の場合に該当
する。また、これらの実施例はともにβFの変化域
が−1の両側にまたがつたものであるが、本発明
はこのような実施に限らず、例えばβFW≒−1
(βFW=−1も含むものとする)を条件にβFの変化
域がβF=−1の片側のみであるごとき実施も可能
であることは今までの説明から明らかである。
The present invention relates to a zoom lens system, and more particularly to its focusing method. Conventionally, as a focusing method for a zoom lens system, a so-called front lens extension method is generally used, in which a focusing lens group is disposed closest to the object side of the lens system, and this focusing lens group is moved in the optical axis direction. This method enables focusing by giving the focusing lens group almost the same amount of extension for the same shooting distance over the entire focal length range, so most zoom lens systems use this method. . Focusing methods that are different from this front lens extension method include a focusing method in which the entire lens system is extended, and a focusing method in which a focusing lens group is placed inside or at the rear of the lens system, but in these focusing methods, The amount of focusing extension for the same photographing distance differs depending on the focal length, and the longer the focal length is, the larger the extension amount must be. For example, in the case of the entire feeding method, the amount of feeding is approximately the square of the zoom ratio. Therefore, a correction mechanism is required to correct this difference in the amount of extension during zooming, and the structure of the lens barrel becomes complicated. In addition, in the case of the autofocus method, the control of the extension amount is performed electrically, so it is possible to electrically correct the difference in the extension amount due to the focal length, but in this case as well, the difference in the extension amount Too large size is undesirable in terms of focusing speed, driving energy, driving space, etc. An object of the present invention is to provide a new focusing method in which the ratio of the amount of focusing movement between the shortest focal length end and the longest focal length end is extremely small using a feeding method other than front lens feeding. Another object of the present invention is that by using a feeding method other than front lens feeding, the difference in the feeding amount depending on the focal length is extremely small, and even if the same feeding amount is adopted, the deviation in the image plane position due to the focal length is within the depth of focus. The object of the present invention is to provide a new focusing method that is comparable to the front lens feeding method. In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a focusing lens group F having a negative refractive power that performs focusing by movement in the optical axis direction, and a focusing lens group F that is disposed closer to the object side than the focusing lens group F, at least two front lens groups A having positive refractive power, and at least one rear lens group B having positive refractive power disposed on the image side of the focusing lens group F; The lateral magnification β F of the focusing lens group F always satisfies β F <0, and during zooming, the combined focal length of the front lens group A and the lateral magnification β F of the focusing lens group F changes, and the direction of change in the lateral magnification β F of the focusing lens group F due to zooming from the short focal length side to the long focal length side is the same as the direction of the change in the lateral magnification β F of the focusing lens group F when zooming from the short focal length side to the long focal length side. This zoom lens system is characterized in that the lateral magnification β F of the group F always changes in the same direction. Furthermore, the lateral magnification β FW of the focusing lens group F at the shortest focal length during infinity focusing is β FW ≒−1
(Including β FW =−1) is advantageous as will be described later. In the present invention, since the focusing lens group F is negative and β F <0, the front lens group A is positive and a positive rear lens group B is required. The present invention will be explained in detail below. FIG. 1 shows a configuration diagram of a zoom lens according to the present invention based on thin wall approximation at a certain focal length. f F is the focal length of the negative focusing lens group F, f A is the focal length of the positive front lens group A that is closer to the object side than the focusing lens group, and f B is the focal length of the positive front lens group A that is closer to the image plane than the focusing lens group. It is assumed that the focal length of the positive rear lens group B is that each focal length may change during zooming. From the configuration in the same figure, if the thin wall spacing is e 1 and e 2 respectively, the lens bag is LB, the focal length of the entire system is f, and the lateral magnifications of lens groups F and B are β F and β B , respectively, the following equations are obtained. To establish. f=f A β F β B (1) e 1 = f A + (1-1/β F ) f F (2) e 2 = (1-β F ) f F + (1-1/β F ) f B (3) LB = (1-β B ) f B (4) From equation (1), at least one of f A , β F , and β B must change during zooming. FIG. 2 shows that, at the focal length represented by the configuration of FIG. 1, the focusing lens group F was moved by .DELTA.X to achieve focusing at the position S1 from the A group. At this time, if the lateral magnifications of the A group and the F group are β' A and β' F , respectively, the following equation holds true. S 1 = (1-1/β' A )f A (5) e 1 +ΔX = (1-β' A ) f A + (1-1/β' F ) f F (6) e 2 -ΔX= (1-β' F )f F + (1-1/β F )f B (7) Regarding the lens bag LB, see Figure 2.
The same equation as equation (4) holds true. Here, we will discuss the signs in equations (1) to (7). (1)
Since f in the equation is the focal length of the entire system, it must obviously be positive. Also, f A represents the focal length,
Naturally, f F and f B are positive, negative, and positive, respectively. Furthermore, regarding the lateral magnification, since β F and β′ F are negative, β′ A and β B are also negative. Note that the positive and negative lateral magnifications are positive when the object point and image point are in the same direction relative to the lens, and negative when the object point and image point are in opposite directions relative to the lens. There is. Thin wall spacing e 1 , e 2
can also take a negative value due to the relationship between principal points. As can be seen from FIG. 2, the amount of movement ΔX of the focusing lens group F is positive when the focusing lens group F moves toward the image side, and negative when it moves toward the object side. In the above, subtracting equation (7) from equation (3), ΔX = (β′ F −β F )f FHere , if we set Δβ F =β′ F −β F, then ΔX=Δβ F・f F (8) Next, by subtracting equation (2) from equation (6) and using equation (8), we get β A ′=−β FF +Δβ F )/β FF +Δβ F )・
ΔX/f A (9) is obtained. Here, since β A ′・f A <0, ΔX
>0 then β F β F ′>1, and when ΔX<0 then β F β F
<1. Therefore, the focusing lens group moves toward the image side when Fβ F β F ′>1, and moves toward the object side when β F β F ′<1 to focus on a close object. The photographing distance D when focusing at close range is expressed by the following equation. D=S 1 +e 1 +e 2 +LB By substituting each of the above equations into this and rearranging, the following equation is obtained. (D-Q)ΔX=P (10) Here, P=f A 2・β FF +Δβ F )/β FF +Δβ
F )−1(11) Q=f A +e 1 +e 2 +LB (12). Equation (10) above shows the relationship between the photographing distance D and the amount of movement ΔX of the focusing lens group F. This equation (10) is a basic equation showing the relationship between the movement amount ΔX of the focusing lens group F with respect to the change in the photographing distance D, and this relationship is a hyperbola with P and Q as parameters. If P and Q change during zooming, the focusing movement amount ΔX with respect to the photographing distance D will also take on a different value. Therefore, in order to reduce the difference in the focusing movement amount ΔX due to the focal length, it is necessary to reduce the changes in P and Q due to zooming. If we pay attention to equations (11) and (12), Q is an amount that changes on the order of the first power of the focal length of each lens group, but P is an amount that changes on the order of the square of the focal length of lens group A. It can be seen that the change in P due to zooming has a particularly large influence as a factor that causes a difference in the focusing extension amount ΔX depending on the focal length. Therefore, in order to reduce the difference in the focusing amount depending on the focal length, it is effective to suppress the change in P during zooming. Therefore, consider conditions for reducing the change in P. Paying attention to equation (11), first, when zooming, f A , β F
It can be seen that there is no change in the value of P if both of .
This method applies to cases in which the number is changed, and it cannot be adopted because it corresponds to the front ball feeding method. Therefore, it is necessary to consider other methods to reduce the change in P during zooming. In this case, either f A or β F will change, but even if either one changes, the change in P during zooming cannot be reduced unless the other changes accordingly. . Therefore, in order to reduce the change in P during zooming, the lateral magnification β F of the focusing lens group F should change during zooming, and the front lens group should be arranged closer to the object side than this focusing lens group. The conclusion is that it is necessary to change the composite focal length f A of A. To this end, to change β F , move the focusing lens group F or move the rear lens group B during zooming, and to change f A , move the front lens group A at least twice It is necessary to configure the camera with two lens groups, and to change the air distance between the two lens groups during zooming. Therefore, the zoom lens system of the present invention has at least four lens groups. Furthermore, considering the value of the numerator f A 2・β FF +Δβ F ) in equation (11), we can see from equation (1) that as f A・β F increases, f
Since it is natural to increase f A 2 ·β FF +Δβ F ) when f increases. Therefore, in order to reduce the change in the value of P with respect to an increase in f, the absolute value of the denominator β FF +Δβ F )−1 in equation (11) must also increase with respect to an increase in f. To this end, if β FF +Δβ F )>1, |β F | needs to increase as f increases, and if β FF +Δβ F )<1, |β F | needs to decrease as f increases. Also, if we look at the change in the lateral magnification of the focusing lens group due to focusing from the infinity side to the near side, since f F <0, from equation (8), ΔX>
0, then Δβ F <0. β F , β F
Since both are negative, this means that |β F ′| increases with focusing toward the near side. On the other hand, when ΔX<0, Δβ F >
Since it is 0, |β F ′| decreases as the focus moves toward the near side. Summarizing the above, we reach the following conclusion. (i) When β F β F ′>1 If the focusing lens group F is moved to the image side, focusing to the near side can be performed. (ΔX>0) When zooming, |β F | is increased as f increases. Following focusing to the near side |β F ′|
increases. (ii) When β F β F ′<1 By moving the focusing lens group F toward the object side, focusing to the near side can be performed. (ΔX<0) When zooming, |β F | decreases as f increases. Following focusing to the near side |β F
| decreases. In both cases (i) and (ii) above, the direction of change in the lateral magnification of the focusing lens group is the same when f increases and when focusing toward the near side. Next, we will consider the range of variation of |β F |. First, in case (i) above, |β F | increases as f increases. Considering this regarding equation (1), we get
The change in |β F | contributes to the change in f, and |β F |
This means that the larger the rate of change of f, that is, the ratio of the maximum value to the minimum value of |β F |, the larger the ratio of the maximum value to the minimum value of f, that is, the zoom ratio. On the other hand |
As already mentioned, the change in β F | is achieved by moving the focusing lens group F or the rear lens group B in the optical axis direction, but the amount of this movement depends on the range of change in |β F | dependent. Therefore |β F |
The smaller the width of change in |β F | and the larger the rate of change in |β F |, the more effectively a large zoom ratio can be obtained with a small amount of movement. For example, considering the case where |β F | changes from 1 to 2 and from 2 to 4,
Both rates of change are 2x and their contribution to the zoom ratio is the same, but the range of change is 1 for the former and 2 for the latter, indicating that the former, which has a smaller amount of movement, is more advantageous. Therefore, in case (i) where β F β F ′ > 1, β FW , which is the minimum value of |β F The closer the focus is, the more advantageous it is, and since |β F | increases as the focus moves closer, β F β F
>1 is satisfied, it follows that it is most advantageous to set β FW =−1. On the other hand, in the case (ii) above where β F β F ′<1, |β F | decreases as f increases from the above.
Therefore, from equation (1), the change in |β F | itself is f
It is inappropriate to examine the change range of |β F | alone. Therefore
Consider the relationship between |f A · β F | and |β F | in equation (1). The relationship between these two is such that the closer |β F | is to 1, the more effectively |f A ·β F | increases with a slight decrease in |β F |. That is, |f A ·β F | When viewed as a whole, a decrease in |β F | contributes to an increase in f. Here, it is desirable to obtain the desired zoom ratio by minimizing the amount of movement of the lens group for changing |β F |, as in case (i) above, so β F β F ′<1. In the case of (ii), it is more advantageous to set β FW , which is the maximum value of |β F |, close to −1 and to make the range of variation of β F as close to −1 as possible as a whole. Also,
Since |β F | decreases as the focus moves closer, β F β F ′<1 is always satisfied, so it is most advantageous to set β FW =−1. As mentioned above, in both cases (i) and (ii), the conclusion is that the range of variation of β F as a whole should be set as close to -1 as possible, in other words, β FW should be set as close to -1 as possible. be done. Note that the above discussion does not take into account the depth of focus of the zoom lens system, and the relationship between the magnitude of β F β・F ′ and 1 and the direction of movement of the focusing lens group for close focusing is Due to the derived restriction, the limit of the range of variation is -1 both when β F < -1 and when β F < -1, and if the range of variation of β F straddles both sides of -1, then I couldn't think of anything. Here, for example, in the case (i) above, it is assumed that β FW T<−1<β FW where β FW ≈−1. (However, β F T is the lateral magnification of the focusing lens group F at the longest focal length when focusing at infinity.) In the above case, in the range from the focal length where β F = -1 to the longest focal length, β F
β F ′>1, and the configuration is as defined in case (i). However, since |β F |<1 in the range from the shortest focal length to the focal length where β F =−1, there is always a region near infinity where β F β F ′<1. Therefore, in this area (i)
Focusing lens group F according to the definition in the case of
Moving toward the image side produces an effect that is contrary to focusing toward the near side. However, (i)
In this case, |β F | increases due to the movement of the focusing lens group F toward the image side, so β F β F ' approaches 1 due to focusing toward the near side.
Moreover, since β FW ≒-1, when focusing slightly from the infinity side to the near side, β F β F ′>
It will enter the area where it becomes 1. Furthermore, since |β F | becomes larger, β FW becomes closer to −1 as it approaches the long focus side, and during focusing, it enters the region where β F β F ′>1 near infinity. .
Therefore, the above-mentioned effect contrary to focusing occurs only in a relatively limited range where the photographing magnification is small and the photographing distance is large. This range is a region with a deep depth of focus, and it can be seen that the above-mentioned effects that go against focusing are within the depth of focus and are not substantially harmful. If the depth of focus is taken into account as described above, it is possible to set the range of variation of β F to span both sides of −1 with the condition that β FW ≈−1. This means that the range of variation of β F as a whole can be set closer to -1, resulting in a more desirable design. The above discussion also applies to the case (ii) above, and this applies to the case where βW F T<-1<β FT However, β FW ≈-1. In this case as well, focusing is substantially possible if the depth of focus is taken into account. In particular, in case (ii), the direction of change of |β F | itself is disadvantageous to the change of f, so the range of change of β F is set to span both sides of -1, and the range of change of β F is set as a whole. It is particularly meaningful to set the value near -1 to effectively obtain the desired zoom ratio. Next, examples of the present invention will be shown. Example 1 is the above (i)
This applies to the above case, and Example 2 corresponds to the above case (ii). Further, in both of these embodiments, the variation range of β F spans both sides of −1, but the present invention is not limited to such implementation, and for example, when β FW ≒ −1
It is clear from the above explanation that it is also possible to carry out an implementation in which the variation range of β F is only on one side of β F =-1, provided that β FW =-1 is also included.

【表】【table】

【表】 上記実施例1においてr16からr18までがズーミ
ング時可動のフオーカシング用レンズ群Fでその
焦点距離fFは−30.125である。各焦点距離でのフ
オーカシング用レンズ群の横倍率βFと前方レンズ
群の焦点距離fAは以下の様になつている。
[Table] In the first embodiment, r16 to r18 are the focusing lens group F that is movable during zooming, and its focal length f F is -30.125. The lateral magnification β F of the focusing lens group and the focal length f A of the front lens group at each focal length are as follows.

【表】 実施例1の構成図と収差図を第3図と第4図に
それぞれ示す。また、実施例1においてフオーカ
シング用レンズ群Fを像面側に移動させたとき、
長焦点側の移動量を基準にして、短焦点側と中間
焦点での像点移動量を表1に示す。
[Table] The configuration diagram and aberration diagram of Example 1 are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. Moreover, when the focusing lens group F is moved to the image plane side in Example 1,
Table 1 shows the amount of image point movement on the short focus side and intermediate focus, based on the amount of movement on the long focus side.

【表】【table】

【表】 表1より明らかなように、許容錯乱円径を0.04
程度と考えると、焦点深度巾はf=12.8で0.12、
f=25.5で0.13程度となり上表の値はすべてこの
範囲に収つているので従来の前玉繰出し方式と同
等と考えられる。
[Table] As is clear from Table 1, the allowable circle of confusion diameter is 0.04
Considering the degree, the depth of focus is 0.12 at f=12.8,
When f=25.5, it is about 0.13, and all the values in the table above are within this range, so it is considered to be equivalent to the conventional front ball feeding method.

【表】【table】

【表】 上記実施例2においてr15からr17までズーミン
グ時固定のフオーカシング用レンズ群Fで、その
焦点距離fFは−26.667である。各焦点距離でのフ
オーカシング用レンズ群の横倍率βFと前方レンズ
群の焦点距離fAは以下の様になつている。
[Table] In the second embodiment, r15 to r17 are the focusing lens group F that is fixed during zooming, and the focal length f F is -26.667. The lateral magnification β F of the focusing lens group and the focal length f A of the front lens group at each focal length are as follows.

【表】 本実施の例構成図と収差図を第5図と第6図に
それぞれ示す。実施例2においてフオーカシング
用レンズ群Fを物体側に移動させたとき、長焦点
側の移動量を基準にして、短焦点側と中間焦点で
像点移動量を表2に示す。
[Table] A configuration diagram and an aberration diagram of this example are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. When the focusing lens group F is moved toward the object side in Example 2, Table 2 shows the amount of image point movement on the short focus side and the intermediate focus, based on the movement amount on the long focus side.

【表】【table】

【表】 表2から許容錯乱円径を0.033とすると焦点深
度巾はf=28.8で0.24、f=35.0で0.26となり、
像点移動量はf=28.8で少々大きいがやはり焦点
深度内と考えられる。 上記実施例においてからも明らかなように本発
明は前玉繰出しと同様な効果を有しているが、バ
リフオーカル用ズームレンズやオートフオーカス
用ズームレンズの場合ではフオーカシング移動量
に差があること自体が余り大きな問題でないので
(11)式をズーミング時ほぼ一定にする制約を緩め、
フオーカシング移動量のズーミングによる差を若
干許容することができる。これは収差補正上有利
な要素となるが、短焦点側での横倍率βFWがβFW
−1.0であることにより短焦点側から長焦点側ま
での移動量の比を容易に設定できる。 以上から明らかなように、本発明は前玉繰出し
方式によらず、焦点距離変化によるフオーカシン
グ移動量の差のきわめて小さな新規なズームレン
ズ系のフオーカシング方式を提供するものであ
る。すなわち、本発明はフオーシング用レンズ群
を負としかつその横倍率βFを常に負としたことに
よりその前後に正の前方レンズ群及び正の後方レ
ンズ群を要するものであり、ズーミング時におい
て前方レンズ群の合成焦点距離fA及びフオーカシ
ング用レンズ群の横倍率βFをともに変化させるこ
とによりズーミングによるフオーカシング移動量
の差の減少を計るとともに、ズーミング時の焦点
距離の増加に伴うフオーシング用レンズ群の横倍
率の変化の方向を近接側へのフオーカシングに伴
うフオーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方
向に一致せしめたものである。上記横倍率変化の
方向の一致はフオーカシング移動量の差を効果的
に減少させる意味があり、また上記横倍率変化の
方向の一致に加え、更にβFW≒−1とすることに
よつて所望のズーム比を効果的に得ることができ
る。
[Table] From Table 2, if the allowable circle of confusion diameter is 0.033, the depth of focus is 0.24 at f=28.8, 0.26 at f=35.0,
The amount of image point movement is f=28.8, which is a little large, but it is still considered to be within the depth of focus. As is clear from the above embodiments, the present invention has the same effect as the front lens extension, but there is a difference in the amount of focusing movement between varifocal zoom lenses and autofocus zoom lenses. is not a big problem, so
Relaxing the constraint that equation (11) remains almost constant during zooming,
A slight difference in focusing movement amount due to zooming can be tolerated. This is an advantageous factor for aberration correction, but the lateral magnification β FW on the short focus side is β FW
By setting -1.0, the ratio of the amount of movement from the short focus side to the long focus side can be easily set. As is clear from the above, the present invention provides a new focusing method for a zoom lens system in which the difference in focusing movement amount due to a change in focal length is extremely small, regardless of the front lens extension method. That is, the present invention requires a positive front lens group and a positive rear lens group in front and behind the focusing lens group by making the focusing lens group negative and its lateral magnification β F always negative. By changing both the composite focal length f A of the group and the lateral magnification β F of the focusing lens group, the difference in focusing movement due to zooming can be reduced, and the focusing lens group can be adjusted as the focal length increases during zooming. The direction of change in the lateral magnification is made to match the direction of change in the lateral magnification of the focusing lens group accompanying focusing toward the near side. Matching the directions of the lateral magnification changes described above has the meaning of effectively reducing the difference in focusing movement, and in addition to matching the directions of the lateral magnification changes described above, by further setting β FW ≈-1, it is possible to achieve the desired result. A zoom ratio can be effectively obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のズームレンズ系のある焦点距
離での薄肉近似による構成図、第2図は第1図で
のズームレンズ系によるフオーカシング時の構成
図、第3図、第5図は厚肉化して構成した本発明
の各実施例のレンズ構成図、第4図、第6図はそ
の収差図である。 F……負のフオーカシング用レンズ群、A……
フオーカシング用レンズ群よりも物体側の少くと
も2群の前方レンズ群、B……フオーカシング用
レンズ群よりも像側の少くとも1群の後方レンズ
群。
Figure 1 is a configuration diagram of the zoom lens system of the present invention at a certain focal length using thin-wall approximation, Figure 2 is a configuration diagram of the zoom lens system in Figure 1 during focusing, and Figures 3 and 5 are thick-wall approximations. FIGS. 4 and 6 are diagrams showing the aberrations of the lenses of each embodiment of the present invention, which are constructed in a compact manner. F...Negative focusing lens group, A...
At least two front lens groups closer to the object side than the focusing lens group, B...at least one rear lens group closer to the image side than the focusing lens group.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光軸方向の移動により焦点合わせを行う負屈
折力のフオーカシング用レンズ群、 このフオーカシング用レンズ群よりも物体側に
配され全体として正の屈折力を有する少なくとも
2群の前方レンズ群、 及び上記フオーカシング用レンズ群よりも像側
に配される少なくとも1群の正屈折力の後方レン
ズ群を有し、 上記フオーカシング用レンズ群の横倍βFは常に
βF<0を満足しているとともに、 ズーミング時において上記前方レンズ群の合成
焦点距離及び上記フオーカシング用レンズ群の横
倍率が変化し、 かつ短焦点距離側から長焦点距離側へのズーミ
ングに伴う上記フオーカシング用レンズ群の横倍
率の変化の方向は無限遠側から近接側へのフオー
カシングに伴う上記フオーカシング用レンズ群の
横倍率の変化の方向に常に一致していることを特
徴とするズームレンズ系。 2 上記フオーカシング用レンズ群の無限遠フオ
ーカス時の横倍率βFは、焦点距離の増加に従つ
て、最短焦点距離での−1近傍から−1に向い−
1を通り越して最長焦点距離での値に向かうごと
く変化するよう設定されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ系。 3 更に無限遠フオーカス時における最短焦点距
離での上記フオーカシング用レンズ群の横倍率
βFWがβFW≒−1に設定されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ系。
[Claims] 1. A focusing lens group with a negative refractive power that performs focusing by movement in the optical axis direction; at least two groups arranged on the object side of the focusing lens group and having a positive refractive power as a whole; It has a front lens group and at least one rear lens group with positive refractive power disposed on the image side of the focusing lens group, and the lateral magnification β F of the focusing lens group always satisfies β F <0. In addition, the combined focal length of the front lens group and the lateral magnification of the focusing lens group change during zooming, and the focusing lens group changes as zooming from the short focal length side to the long focal length side. A zoom lens system characterized in that the direction of change in lateral magnification always coincides with the direction of change in lateral magnification of the focusing lens group accompanying focusing from an infinity side to a near side. 2 The lateral magnification β F of the above focusing lens group when focusing at infinity changes from near -1 at the shortest focal length to -1 as the focal length increases.
2. The zoom lens system according to claim 1, wherein the zoom lens system is set to change so as to pass through 1 and move toward the value at the longest focal length. 3. The zoom lens system according to claim 1, further characterized in that the lateral magnification β FW of the focusing lens group at the shortest focal length during infinity focusing is set to β FW ≈-1. .
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