JPH06180423A

JPH06180423A - ズームレンズ系

Info

Publication number: JPH06180423A
Application number: JP4334196A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Inatome; 清隆稲留; Masahiro Nakatsuji; 雅裕中辻; Haruo Sato; 治夫佐藤; Hideo Sugano; 英夫菅野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-12-15
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1994-06-28

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造でありながら、複数のレンズ群の移
動による、インナーフォーカス、又はリア・フォーカス
が可能なズームレンズを提供する。【構成】変倍と合焦の両方の機能を持ち、変倍あるいは
合焦のいずれかの際に、異なる移動をする複数の合焦レ
ンズ群を有すズームレンズ系において、各合焦レンズ群
の移動軌跡は、各合焦用移動カムと対応する変倍補正用
移動カムとの合成により形成され、同時に合焦に関与し
ない非合焦レンズ群の移動軌跡は、各非合焦レンズ群に
対応する変倍用移動カムにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はズームレンズ鏡筒、特に
その合焦方式に関し、レンズ系内の複数のレンズ群の移
動による、所謂インナーフォーカス、又はリア・フォー
カス方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラレンズのオートフォーカス
化に伴って、ズームレンズの小型化、高性能化のため
に、前玉繰り出し方式以外の様々な合焦方式が検討され
ている。特に高性能化のために、レンズ系内の複数のレ
ンズ群の移動による、所謂フローティング的なインナー
フォーカス、又はリア・フォーカス方式が有効なことが
知られている。実際に光学設計的には、様々な方式が提
案されているが、機械設計的にこれを簡単な構造で、し
かも所謂マニュアルフォーカスを実現することは困難で
あった。この原因としては、所謂フローティングを行な
うために、複数のレンズ群が合焦のために、それぞれ独
立に移動するばかりでなく、変倍の状態によってその合
焦ための移動量が変化してしまうためであった。このた
めに、合焦と変倍の状態による、各合焦レンズ群に必要
な移動量を機械構造的に達成することを極めて困難なも
のにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、レンズ系内の複数のレンズ群の移動による、所謂フ
ローティング的なインナーフォーカス、又はリア・フォ
ーカス方式を簡単な構造で構成し、オートフォーカスの
みならず、所謂マニュアルフォーカスの可能な、小型軽
量で、しかも操作性の良い高性能なズームレンズを提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、ズームレンズ系内の複数のレンズ群の移動による、
インナーフォーカス、又はリア・フォーカス方式の所謂
マニュアルフォーカスを可能にするために、以下のよう
な構造で構成したものである。つまり、変倍と合焦の両
方の機能を持ち、変倍あるいは合焦のいずれかの際に、
共に異なる移動をする合焦レンズ群を少なくとも２つ含
む複数のレンズ群を有するズームレンズ系において、変
倍のための所定の移動軌跡をレンズ群の光軸方向の移動
量を規定するための回転鏡筒の回転角を変数として表現
するときに、第１合焦レンズ群の移動軌跡は、第１合焦
用移動カムと第１変倍補正用移動カムとの合成により形
成され、第ｎ合焦レンズ群の移動軌跡は、第ｎ合焦用移
動カムと第ｎ変倍補正用移動カムとの合成により形成さ
れ、同時に合焦に関与しない可動の非合焦レンズ群の移
動軌跡は、前記変倍補正用移動カムと合成されず、該非
合焦レンズ群に対応する変倍用移動カムにより決定され
る構造である。

【０００５】具体的には、最初に各合焦レンズ群が、そ
れぞれの合焦用移動カムを用いて合焦を行なうときに、
特定の撮影距離に関しては同一回転角で変倍の状態に応
じた合焦のための繰り出し量が確保され、同時に任意の
焦点距離、任意の撮影距離において結像点の変位量が充
分に小さくなるように、各合焦用移動カムの形状を決定
する。

【０００６】そして次に各合焦用移動カムにしたがっ
て、対応する各変倍補正用移動カムとの合成が、変倍の
際の各合焦レンズ群の移動軌跡となるように、各変倍補
正用移動カムを決定する。また、可動の非合焦レンズ群
に関しては、変倍の際の移動軌跡をその変倍用移動カム
として決定する。

【０００７】従って、各合焦レンズ群の移動軌跡は、各
合焦用移動カムと対応する各変倍補正用移動カムとの合
成により形成され、一方、合焦に関与しない可動の各非
合焦レンズ群の移動軌跡は、該非合焦レンズ群の変倍用
移動カムにより形成される。前記カム構造を採用するこ
とで従来の固定筒とカム筒に新たに別のカム筒を付加す
るだけの簡単な構成で、複数のレンズ群が合焦のため
に、それぞれ独立に移動するズームレンズのマニュアル
フォーカスを実現することができる。

【０００８】そして合焦の際には、各合焦レンズ群が各
合焦用移動カム上をそれぞれ同じ回転角だけ移動するこ
とにより、光軸方向に所望の繰り出し量だけ動いて合焦
がなされる。一方、変倍の際には、回転鏡筒の回転によ
り各合焦レンズ群は、前記合焦用移動カム上を移動しな
がら、対応する各変倍補正用移動カムの回転移動と合成
され、光軸方向に所望の量だけ動く。また同時に、合焦
に関与しない可動の各非合焦レンズ群は、回転鏡筒の回
転により各変倍用移動カム上を移動して光軸方向に所望
の量だけ動いて変倍がなされる。

【０００９】

【作用】前述した如く、本発明の構造によれば、前記カ
ム構造を採用することで従来の固定筒とカム筒に新たに
別のカム筒を付加するだけの簡単な構成で、複数のレン
ズ群が合焦のために独立に移動するばかりでなく、変倍
の状態により、合焦のための繰り出し量が変化するフロ
ーティング方式内焦ズームレンズのマニュアルフォーカ
スを実現することができる。

【００１０】つまり各合焦レンズ群は、それぞれの合焦
用移動カムを用いて合焦を行なうときに、特定の撮影距
離に関しては同一回転角で変倍の状態に応じた合焦のた
めの繰り出し量が確保されるように、各合焦用移動カム
の形状を決定してあるので、合焦の際には、各合焦レン
ズ群は、各合焦用移動カム上をそれぞれ同じ回転角だけ
移動することにより、マニュアルフォーカスを含めた合
焦を実現することができる。

【００１１】一方、変倍の際には、回転鏡筒の回転によ
り各合焦レンズ群は、前記合焦用移動カム上を移動しな
がら、対応する各変倍補正用移動カムの回転移動と合成
され、光軸方向に所望の量だけ動く。また同時に、合焦
に関与しない可動の各非合焦レンズ群は、回転鏡筒の回
転により各変倍用移動カム上を移動して光軸方向に所望
の量だけ動いて変倍がなされることになる。

【００１２】

【実施例】以下に，実施例に基づいて本発明を具体的に
説明する。〔実施例１〕実施例１のズームレンズは、図１に示した
如く物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負
屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正屈折力の第３レンズ群Ｇ
３、及び正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角か
ら望遠への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２の空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３
レンズ群Ｇ３の空気間隔、及び第３レンズ群Ｇ３と第４
レンズ群Ｇ４の空気間隔が減少するように、全てのレン
ズ群が光軸に沿って移動し、合焦に際しては第２レンズ
群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が光軸上をそれぞれ独立に物
体側に移動する構成である。

【００１３】各レンズ群の構成について説明すれば、正
屈折力の第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₁とこれに接合された両凸レンズ
Ｌ₂、更に物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
₃からなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２は像側により
曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズＬ₄、両凹負
レンズＬ₅とこれに接合された正メニスカスレンズ
Ｌ₆、そして両凸レンズＬ₇、更に物体側により曲率の
強い面を向けた負メニスカスレンズＬ₈からなり、正屈
折力の第３レンズ群Ｇ３は両凸正レンズＬ₉とこれと接
合された負メニスカスレンズＬ₁₀、更に両凸正レンズＬ
₁₁、及びこれと接合された負メニスカスレンズＬ ₁₂から
なり、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４は正レンズＬ₁₃とこ
れと接合された負メニスカスレンズＬ₁₄、物体側により
曲率の強い面を向けた正メニスカスレンズＬ₁₅、そして
両凹負レンズＬ₁₆、更に両凸レンズＬ₁₇から構成されて
いる。尚、絞りＳは第３レンズ群Ｇ３の物体側において
第３レンズ群Ｇ３と一体的に配置されている。

【００１４】実施例１のズームレンズの諸元を表１に示
す。実施例の諸元表中のｆは焦点距離(mm)、FNはＦナン
バーを表す。表１において、ｒは各レンズ面の曲率半径
(mm)、ｄはレンズ面間隔(mm)、ｎ及びνは各レンズの屈
折率及びアッベ数をそれぞれ表し、添数字は物体側から
の順序を表す。表１の中段は、第２レンズ群Ｇ２中の物
体側レンズ面ｒ₆と第４レンズ群Ｇ１７中の物体側レン
ズ面ｒ₃₀に形成された非球面の形状を表す各係数の値を
示している。

【００１５】非球面は光軸からの高さをｈとし、そのｈ
における非球面の頂点の接平面からの距離をｘ、円錐定
数をｋ、第２次、第４次、第６次、第８次、第１０次の
非球面係数をそれぞれ順にＡ₂、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ
₁₀とし、近軸の曲率半径をｒとするとき、以下のような
非球面式で表現されている。

【００１６】

【数１】

【００１７】表１のレンズ系の諸元表の中段において、
左から順に、円錐定数ｋ、第２次、第４次、第６次、第
８次、第１０次の非球面係数Ａ₂、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、
Ａ₁₀の値が順次記載されている。尚、非球面係数の値に
おけるＥ_-nは10^-nを表している。また、表１の下段は広
角端から望遠端に至る３つの変倍状態（ｆ＝36.0、60.
0、102.0mm ）において、撮影距離無限遠と890.0mm に
対応する各レンズ群の間隔と合焦のための繰り出し量を
示している。合焦のための繰り出し量は、合焦レンズ群
で異なるばかりか、変倍の状態により、その移動比も異
なっている。

【００１８】そして、図１の中段には変倍の際の各レン
ズ群の移動軌跡( ｇ₁、ｇ₂、ｇ₃、ｇ₄)を回転鏡筒の
回転角を変数として示した。そして、その移動軌跡を表
す数値を表２に示した。表中、左端は回転鏡筒の回転角
θ (ANGLE)を、右側４列は各レンズ群の光軸方向の移動
量、そして右端は対応する焦点距離 (F)を表している。
尚、本実施例では表に示されるごとく広角から望遠への
変倍のための回転角θは 55°に設定されている。

【００１９】また、図１の下段には本発明ズームレンズ
の回転鏡筒に実際に設けられるカム形状を示した。図中
ｇ_2F、ｇ_3Fはそれぞれ合焦レンズ群である第２レンズ
群、及び第３レンズ群の合焦用移動カムを、ｇ_1Z、
ｇ_4Z、はそれぞれ、第１レンズ群、第４レンズ群の変倍
用移動カムを示す。そしてｇ_2Hは、第２レンズ群の変倍
補正用移動カムを、ｇ_3Hは第３レンズ群の変倍補正用移
動カムを示す。

【００２０】尚、実際の変倍に際しては、合焦レンズ群
である第２レンズ群及び第３レンズ群の移動軌跡ｇ₂、
ｇ₃は、それぞれ合焦用移動カムｇ_2F、ｇ_3Fと変倍補正
用移動カムｇ_2H、ｇ_3Hとの合成により形成される。一
方、合焦に関与しない第１レンズ群と第４レンズ群の移
動軌跡ｇ₁、ｇ₄は、そのまま第１レンズ群、第４レン
ズ群の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_4Zにより形成される。

【００２１】表３には、合焦用移動カムｇ_2F、ｇ_3Fのカ
ム軌跡を表す数値をに示した。表中、左端と５列目は回
転鏡筒の回転角θ (ANGLE)を、２列目と３列目及び６列
目と７列目はそれぞれ第２レンズ群と第３レンズ群の光
軸方向の移動量、そして４列目と８列目は対応する焦点
距離 (F)を表している。表中、合焦用移動カムｇ_2F、ｇ
_3Fの回転鏡筒の回転角θは、変倍のための回転角 55°
の２倍の 110°に設定されている。これは合焦のための
回転角が、変倍のための回転角と同じ 55°に設定され
ているためである。従って、合焦用移動カムｇ_2F、ｇ_3F
の回転鏡筒の回転角θは、変倍と合焦のための回転角が
合成されて 110°となっている。

【００２２】次に、この合焦用移動カムの決定の方法に
ついて図２を用いて説明する。合焦のための回転角は、
変倍のための回転角と同じ 55°に設定されているため
に、合焦用移動カムｇ_2F、ｇ_3Fの形状は具体的には、表
１に示される広角端での合焦のための繰り出し量を規定
する合焦用カム軌跡に、望遠端での合焦のための繰り出
し量を規定する合焦用カム軌跡を結合した形状になる。
従っていま、図２中で合焦のための第２レンズ群と第３
レンズ群の繰り出し量を広角端と望遠端でそれぞれ、Δ
Ｘ_{2 f=36.R=890}、ΔＸ_{3 f=36.R=890}、ΔＸ
_{2 f=102.R=890}、ΔＸ_{3 f=10} _2.R=890としたときに、広
角端無限遠に対応する座標をそれぞれ、（Ｘ₂；θ）＝
（ 0；0 ）、（Ｘ₃；θ）＝（ 0；0 ）、広角端撮影距
離Ｒ＝890.0mm に対応する座標を、それぞれ（Ｘ₂；
θ）＝（ΔＸ_{2 f=36.R=890}；55 ）＝（ 1.724；55
）、（Ｘ₃；θ）＝（ΔＸ_{3 f=36.R=890}；55 ）＝（
0.345； 55 ）とすると、望遠端無限遠に対応する座標
は、それぞれ（Ｘ₂；θ）＝（ 1.724； 55 ）、
（Ｘ₃；θ）＝（ 0.345； 55 ）、望遠端撮影距離Ｒ＝
890.0mm に対応する座標は、それぞれ、（Ｘ₂；θ）＝
（ΔＸ_{2 f=36.R=890}＋ΔＸ_{2 f=102.R=890}；110 ）＝
（10.338；110 ）、（Ｘ₃；θ）＝（ΔＸ_{3 f=36.R=890}
＋ΔＸ_{3 f=102.R=} ₈₉₀；110 ）＝（ 3.016；110 ）とな
る。ただし図中、Ｒ＝ｕｎは撮影距離が無限遠(unendli
ch) であることを表している。更に、前記３点以外の合
焦用移動カムｇ_2F、ｇ_3Fの形状は、任意の変倍状態、撮
影距離（例えばｆ＝60.0mm、Ｒ＝890.0mm ）で必要な合
焦のための繰り出し量が得られるように最適化の方法等
を利用して、表３の如く決定される。

【００２３】表４には、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ
群Ｇ４の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_4Zのカム軌跡を表す数
値を示した。表中、左端は回転鏡筒の回転角θ (ANGLE)
を、２列目と３列目はそれぞれ第１レンズ群と第４レン
ズ群の光軸方向の移動量、そして右端は対応する焦点距
離 (F)を表している。合焦に関与しない第１レンズ群と
第４レンズ群の移動軌跡ｇ₁、ｇ₄は、それぞれ、第１
レンズ群、第４レンズ群の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_4Zと
一致するので、表４における光軸方向の移動量は、表２
における光軸方向の移動量に一致することになる。ただ
し、本実施例においては、第１レンズ群Ｇ１、第４レン
ズ群Ｇ４は一体移動をしているので、これらのカム軌跡
は同じ数値を示している。

【００２４】表５には、第２レンズ群の変倍補正用移動
カムｇ_2Hと、第３レンズ群の変倍補正用移動カムｇ_3Hの
カム軌跡を表す数値を示した。表中、左端は回転鏡筒の
回転角θ (ANGLE)を、２列目と３列目はそれぞれ第２レ
ンズ群と第３レンズ群の光軸方向の移動量を、そして右
端は対応する焦点距離 (F)を表している。本実施例で
は、変倍の際に合焦レンズ群である第２レンズ群及び第
３レンズ群の移動軌跡ｇ₂、ｇ₃は、それぞれ合焦用移
動カムｇ_2F、ｇ_3Fと変倍補正用移動カムｇ_2H、ｇ_3Hとの
合成により形成されるので、表３の光軸方向の移動量を
それぞれ対応する表５の光軸方向の移動量に加算する
と、表２における光軸方向の移動量に一致することにな
る。

【００２５】また、合焦の際には、合焦レンズ群である
第２レンズ群及び第３レンズ群が、合焦用移動カム
ｇ_2F、ｇ_3F上をそれぞれ同じ回転角だけ移動することに
より、合焦がなされるので、実際に、表３の合焦用移動
カムを用いて合焦した際の焦点距離ｆ＝36, 50, 60, 7
0, 85, 102 mmの各変倍状態における撮影距離Ｒ＝0.89,
1.2, 1.5, 2.0, 3.0 mのときの合焦のための回転鏡筒
の回転角、及びこの回転角に対応する合焦レンズ群の実
際の繰り出し量 (DX) 、更に繰り出し量 (DX) を与えた
ときの結像点の変位量 (BF) を表６に示した。

【００２６】表６の上段が各変倍状態における前記撮影
距離Ｒについての結像点の変位量 (BF) を示し、中段は
各撮影距離Ｒに対応する回転鏡筒の回転角を示してい
る。また、下段は各合焦用回転角に対応する各合焦レン
ズ群の実際の繰り出し量 (DX)の値を、焦点距離ｆ＝36,
50, 60, 70, 85, 102 mmの各変倍状態における撮影距
離Ｒ＝0.89, 1.2, 1.5, 2.0, 3.0 mの各場合について示
している。下段において、左端の数字は全系の焦点距離
Ｆを、右端は撮影距離Ｒを示し、これらの中間の数字は
順に第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、及び
第４レンズ群についての実際の繰り出し量 (DX) の値で
ある。尚、いずれの値についても、物体側へ移動する場
合を正の値としている。

【００２７】この表６から、それぞれの焦点距離、撮影
距離で結像点の変位量が小さく、どの変倍状態において
も、またいずれの撮影距離に対しても結像点の変位量は
焦点深度内に収まっていることがわかる。つまり、第２
レンズ群と第３レンズ群によるフローティング方式内焦
ズームレンズのマニュアルフォーカスが可能となる。次
に、図３は、実施例１の広角端（ｆ＝36.0mm）と中間焦
点距離（ｆ＝60.0mm）の撮影距離無限遠状態での諸収差
図、図４は、望遠端（ｆ＝102.0mm ）の撮影距離無限遠
状態と広角端（ｆ＝36.0mm）の撮影距離Ｒ＝890.0mm の
状態での諸収差図、そして図５は、中間焦点距離（ｆ＝
60.0mm）と望遠端（ｆ＝102.0mm ）の撮影距離Ｒ＝890.
0mm の状態での諸収差図を示す。各収差図において、Ｈ
は入射高、FNはＦナンバー、Ｙは像高、Ａは主光線の入
射角を示し、各収差図はｄ線（λ=587.6nm）に対応する
ものである。

【００２８】これらの諸収差図から、本実施例は無限遠
撮影時の全ての変倍域において良好な性能を維持してい
ることは勿論、至近距離撮影状態においても近距離収差
変動の少ない優れた結像性能を有していることが明らか
である。次に、実施例１光学系に対応するズームレンズ
鏡筒の実施例を図６で説明する。１は固定筒でカメラボ
ディ側端部には、カメラボディ（図示せず）に装着する
ためのマウント部１a が一体に設けられている。固定筒
１の大径部１b の外周部には、ズームリング２及び絞り
リング３がそれぞれ所定角度回転可能に嵌合している。
また、固定筒１の小径部１c の外周部には距離リング４
が所定角度回転可能に嵌合している。

【００２９】固定筒１の小径部１c の内周部には、光軸
方向には移動不可で光軸を中心に回転のみ可能なカムリ
ング７が所定角度回転可能に、そのカムリング７の内周
部には、カムリング５とカムリング５’が所定角度回転
可能でかつ光軸方向に所定量移動可能に嵌合している。
カムリング７には第１レンズ群と第４レンズ群を保持し
ている第１レンズ群保持筒８を変倍移動させる変倍用移
動カム溝７a が設けられている。カムリング５には前述
の第３レンズ群Ｇ３の合焦用移動カムに相当するカム溝
５a が設けられていて、カムリング５’には第２レンズ
群Ｇ２の合焦用移動カムに相当するカム溝５a'が設けら
れている。カム溝５a には第３レンズ群保持枠１１の外
周面に植設されたカムピン１４が、カム溝５a'には第２
レンズ群保持枠１０の外周面に植設されたカムピン１３
がそれぞれ嵌入している。また、カムリング５にはカム
ピン５b が外周外方に植設されていて、カムリング７の
光軸と平行な案内溝７b を貫通して、固定筒１の小径部
１c に設けられている変倍補正用移動カム溝１e に嵌入
している。カムリング５’には、カムピン５b'が外周外
方に植設されていて、カムリング７の光軸と平行な案内
溝７b'を貫通して、固定筒１の小径部１c に設けられて
いる変倍補正用移動カム溝１d に嵌入している。カムリ
ング７の右方端には溝７c が設けられていて、ズームリ
ング２の内周方向に伸張しているレバー部２a と係合し
ている。従って、ズームリング２とカムリング７は回転
方向には一体的に回転し、更に、案内溝７b 、７b'の作
用でカムリング７とカムリング５、５’も回転方向には
一体的に回転する。

【００３０】カムリング５、カムリング５’の内周部に
は、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４を保持する第
１レンズ群保持枠８が嵌合している。第１レンズ群保持
枠８の外周部にはカムピン８b が植設されていて、カム
リング７のカム溝７a を貫通して固定筒１の小径部１c
に設けられた案内溝１f にその先端部が嵌入しているた
め、第１レンズ群保持枠８は光軸方向に所定量直進可能
になっている。

【００３１】第１レンズ群保持枠８の内周部には、第２
レンズ群保持枠１０と第３レンズ群保持枠１１がそれぞ
れ嵌合し、第２レンズ群保持筒１０の外周部にはカムピ
ン１３が植設されていて、第１レンズ群保持枠８を貫通
して、カムリング５’に設けられた第２レンズ群Ｇ２の
合焦用移動カムに相当するカム溝５a'に嵌入し、更にカ
ムリング７の逃げ溝と固定筒１の小径部１c に設けられ
た逃げ溝を貫通して、距離リング４の内筒部に設けられ
た光軸と平行な案内溝４a に嵌入している。また同様
に、第３レンズ群保持筒１１の外周部にはカムピン１４
が植設されていて、第１レンズ群保持枠８を貫通して、
カムリング５に設けられた第３レンズ群Ｇ３の合焦用移
動カムに相当するカム溝５a に嵌入し、更にカムリング
７の逃げ溝と固定筒１の小径部１c に設けられた逃げ溝
を貫通して、距離リング４の内筒部に設けられた光軸と
平行な案内溝４a に嵌入している。（レンズ鏡筒の動作説明）次に、上述の構成を有するレ
ンズ鏡筒の動作を説明する。

【００３２】まず、変倍動作について説明する。ズーム
リング２を回転させると、レバー部２a と溝７c を介し
てカムリング７が回転する。カムリング７が回転する
と、案内溝７b 、７b'の作用でカムリング５、５' が同
じ角度だけ回転する。この時、カムリング５は、固定筒
１の小径部１c に設けられた変倍補正用移動カム溝１e
に従って、回転しながら光軸方向に移動する。カムリン
グ５' は、回転方向にはカムリング７と一体的になって
いるので、カムリング５' も同時に回転する。カムリン
グ５' が回転すると、固定筒１の小径部１c に設けられ
た第２の変倍補正用移動カム溝１d に従って、回転しな
がら光軸方向に移動する。カムリング７が回転すると、
第１レンズ群保持筒８は外周部に植設されたカムピン８
b により、カムリング７に設けられたカム溝７a の変倍
用移動カムに従って、固定筒１の案内溝１f に案内され
て、光軸方向に直進する。カムリング５が回転しながら
移動すると、第３レンズ群保持筒１１も、植設されてい
るカムピン１４がカムリング５に設けられたカム溝５a
の合焦用移動カムに従って、静止している距離リング４
の内筒部に設けられた光軸と平行な案内溝４b に案内さ
れることにより、光軸方向に直進する。同様に第２レン
ズ群保持筒１０も、植設されているカムピン１３がカム
リング５' に設けられたカム溝５a'の合焦用移動カムに
従って、静止している距離リング４の内筒部に設けられ
た光軸と平行な案内溝４a に案内されることにより、光
軸方向に直進する。

【００３３】第１レンズ群保持枠８の光軸方向の移動量
は、カムリング７のカム溝７a の変倍用移動カムのみに
より決定される。第３レンズ群保持枠１１の移動量はカ
ムリング５のカム溝５a の合焦用移動カムに、固定筒１
に設けられたカム溝１e の変倍補正用移動カムを合算し
た値になる。第２レンズ群保持枠１０の移動量はカムリ
ング５' のカム溝５a'の合焦用移動カムに、固定筒１に
設けられたカム溝１dの変倍補正用移動カムを合算した
値になる。

【００３４】次に、合焦動作について説明する。距離リ
ング４を回転させると、内筒部の光軸と平行な案内溝４
a には第２レンズ群保持枠１０に植設されているカムピ
ン１３が、案内溝４b には第３レンズ群保持枠１１の外
周部に植設されているカムピン１４がそれぞれ嵌入し、
更にカムピン１３、１４はそれぞれ静止しているカムリ
ング５' のカム溝５a'とカムリング５のカム溝５a に嵌
入しているので、第３レンズ群保持枠１１はカム溝５a
、第２レンズ群保持枠１０はカム溝５a'の合焦用移動
カムに従って、回転しながら光軸方向に移動する。

【００３５】以上の動作により、前述の図に示した第２
レンズ群、第３レンズ群の合焦の際の移動軌跡が達成さ
れる。尚、本実施例では、合焦レンズ群である第２レン
ズ群と第３レンズ群の変倍補正用移動カムを固定筒１
に、合焦用移動カムをカムリング５' とカムリング５に
設ける構成としたが、第２レンズ群の変倍補正用移動カ
ムと合焦用移動カムを共にカムリング５' に、第３レン
ズ群の変倍補正用移動カムと合焦用移動カムを共にカム
リング５に設ける構成とすることも可能である。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】〔実施例２〕実施例２のズームレンズは、
図７に示した如く物体側から順に、負屈折力の第１レン
ズ群Ｇ１、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負屈折力の第
３レンズ群Ｇ３、及び正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から
なり、広角から望遠への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ
１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が減少し、第２レンズ
群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔が増加し、第３レ
ンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が減少するよ
うに、全てのレンズ群が光軸に沿って移動し、合焦に際
しては第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４が光軸上を
それぞれ独立に物体側に移動する構成である。

【００４３】各レンズ群の構成について説明すれば、負
屈折力の第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₁、同じく物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₂、更に物体側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ₃からなり、正屈折力の第２レンズ群Ｇ
２は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₄、こ
れに接合された正レンズＬ₅、更に両凸正レンズＬ₆か
らなり、負屈折力の第３レンズ群Ｇ３は像側に凸面を向
けた正メニスカスレンズレンズＬ₇、及びこれと接合さ
れた負レンズＬ₈からなり、正屈折力の第４レンズ群Ｇ
４は両凸正レンズＬ₉、物体側に凸面を向けた負メニス
カスレンズＬ₁₀、そして像側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズレンズＬ₁₁、更に像側により曲率の強い面を向
けた正レンズＬ₁₂、及びこれと接合された負メニスカス
レンズＬ₁₃から構成されている。尚、絞りＳは第３レン
ズ群Ｇ３の物体側において第３レンズ群Ｇ３と一体的に
配置されている。実施例２のズームレンズの諸元を表７
に示す。実施例の諸元表中のｆは焦点距離(mm)、FNはＦ
ナンバーを表す。表７において、ｒは各レンズ面の曲率
半径(mm)、ｄはレンズ面間隔(mm)、ｎ及びνは各レンズ
の屈折率及びアッベ数をそれぞれ表し、添数字は物体側
からの順序を表す。表７の中段は、第１レンズ群Ｇ１中
の物体側レンズ面ｒ₁に形成された非球面の形状を表す
各係数の値を示している。そして左から順に、非球面の
円錐定数ｋ、第２次、第４次、第６次、第８次、第１０
次の非球面係数Ａ₂、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀の値が順
次記載されている。尚、非球面係数の値におけるＥ_-nは
10^-nを表している。また、表７の下段は広角端から望遠
端に至る３つの変倍状態（ｆ＝16.4、24.0、27.3mm）に
おいて、撮影距離無限遠と500.0mm に対応する各レンズ
群の間隔と合焦のための繰り出し量を示している。合焦
のための繰り出し量は、実施例１と同じように、合焦レ
ンズ群で異なるばかりか、変倍の状態により、その移動
比も異なっている。そして、図７の中段には変倍の際の
各レンズ群の移動軌跡( ｇ₁、ｇ₂、ｇ₃、ｇ₄)を回転
鏡筒の回転角を変数として示した。そして、その移動軌
跡を表す数値を表８に示した。表中、左端は回転鏡筒の
回転角θ (ANGLE)を、右側４列は各レンズ群の光軸方向
の移動量、そして右端は対応する焦点距離 (F)を表して
いる。尚、本実施例では表に示されるごとく広角から望
遠への変倍のための回転角θは実施例１と同様に 55°
に設定されている。

【００４４】また、図７の下段には本発明ズームレンズ
の回転鏡筒に実際に設けられるカム形状を示した。図
中、ｇ_3F、ｇ_4Fはそれぞれ合焦レンズ群である第３レン
ズ群、及び第４レンズ群の合焦用移動カムを、ｇ_1Z、ｇ
_2Zはそれぞれ、第１レンズ群、第２レンズ群の変倍用移
動カムを示す。そして、ｇ_3Hは第３レンズ群の変倍補正
用移動カムを、ｇ_4Hは第４レンズ群の変倍補正用移動カ
ムを示す。

【００４５】尚、実際の変倍に際しては、合焦レンズ群
である第３レンズ群及び第４レンズ群の移動軌跡ｇ₃、
ｇ₄は、それぞれ合焦用移動カムｇ_3F、ｇ_4Fと変倍補正
用移動カムｇ_3H、ｇ_4Hとの合成により形成される。一
方、合焦に関与しない第１レンズ群と第２レンズ群の移
動軌跡ｇ₁、ｇ₂は、そのまま、第１レンズ群、第２レ
ンズ群の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_2Zにより形成される。

【００４６】表９には、合焦用移動カムｇ_3F、ｇ_4Fのカ
ム軌跡を表す数値を示した。表中、左端と５列目は回転
鏡筒の回転角θ (ANGLE)を、２列目と３列目及び６列目
と７列目はそれぞれ第３レンズ群と第４レンズ群の光軸
方向の移動量、そして４列目と８列目は対応する焦点距
離 (F)を表している。表中、合焦用移動カムｇ_3F、ｇ _4F
の回転鏡筒の回転角θは、実施例１と同様に変倍のため
の回転角 55°の２倍の 110°に設定されている。

【００４７】表１０には、第１レンズ群Ｇ１、第２レン
ズ群Ｇ２の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ _2Zのカム軌跡を表す
数値を示した。表中、左端は回転鏡筒の回転角θ (ANGL
E)を、２列目と３列目はそれぞれ第１レンズ群と第２レ
ンズ群の光軸方向の移動量、そして右端は対応する焦点
距離 (F)を表している。合焦に関与しない第１レンズ群
と第２レンズ群の移動軌跡ｇ₁、ｇ₂は、それぞれ、第
１レンズ群と第２レンズ群の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_2Z
と一致するので、表１０における光軸方向の移動量は、
表８における光軸方向の移動量に一致することになる。

【００４８】表１１には、第３レンズ群の変倍補正用移
動カムｇ_3Hと、第４レンズ群の変倍補正用移動カムｇ_4H
のカム軌跡を表す数値を示した。表中、左端は回転鏡筒
の回転角θ (ANGLE)を、２列目と３列目はそれぞれ第３
レンズ群と第４レンズ群の光軸方向の移動量を、そして
右端は対応する焦点距離 (F)を表している。実施例２で
も、変倍の際に合焦レンズ群である第３レンズ群及び第
４レンズ群の移動軌跡ｇ₃、ｇ₄は、それぞれ合焦用移
動カムｇ_3F、ｇ_4Fと変倍補正用移動カムｇ_3H、ｇ_4Hとの
合成により形成されるので、表９の光軸方向の移動量を
それぞれ対応する表１１の光軸方向の移動量に加算する
と、表８における光軸方向の移動量に一致することにな
る。

【００４９】また、合焦の際には、合焦レンズ群である
第３レンズ群及び第４レンズ群が、合焦用移動カム
ｇ_3F、ｇ_4F上をそれぞれ同じ回転角だけ移動することに
より、合焦がなされるので、実際に、表９の合焦用移動
カムを用いて合焦した際の焦点距離ｆ＝16.4, 18.0, 2
0.0, 22.0, 24.0, 27.3 mm の各変倍状態における撮影
距離Ｒ＝0.5, 0.8, 1.2, 2.0, 3.0 m のときの合焦のた
めの回転鏡筒の回転角、及びこの回転角に対応する合焦
レンズ群の実際の繰り出し量（DX）、更に繰り出し量
（DX）を与えたときの結像点の変位量（BF）を表１２に
示した。

【００５０】表１２の上段が各変倍状態における前記撮
影距離Ｒについての結像点の変位量（BF）を示し、中段
は各撮影距離Ｒに対応する回転鏡筒の回転角を示してい
る。また、下段は各合焦用回転角に対応する各合焦レン
ズ群の実際の繰り出し量（DX）の値を、焦点距離ｆ＝1
6.4, 18.0, 20.0, 22.0, 24.0, 27.3 mm の各変倍状態
における撮影距離Ｒ＝0.5, 0.8, 1.2, 2.0, 3.0 m の各
場合について示している。下段において、左端の数字は
全系の焦点距離Ｆを、右端は撮影距離Ｒを示し、これら
の中間の数字は順に第１レンズ群、第２レンズ群、第３
レンズ群、及び第４レンズ群についての実際の繰り出し
量（DX）の値である。尚、いずれの値についても物体側
へ移動する場合を正の値としている。

【００５１】この表１２から、それぞれの焦点距離、撮
影距離で結像点の変位量が小さく、どの変倍状態におい
ても、またいずれの撮影距離に対しても結像点の変位量
は焦点深度内に収まっていることがわかる。つまり、第
３レンズ群と第４レンズ群によるフローティング方式リ
ア・フォーカスズームレンズのマニュアルフォーカスが
可能となる。

【００５２】次に、図８は、実施例２の広角端（ｆ＝1
6.4mm）と中間焦点距離（ｆ＝24.0mm）の撮影距離無限
遠状態での諸収差図、図９は、望遠端（ｆ＝27.3mm）の
撮影距離無限遠状態と広角端（ｆ＝16.4mm）の撮影距離
Ｒ＝500.0mm の状態での諸収差図、そして図１０は、中
間焦点距離（ｆ＝24.0mm）と望遠端（ｆ＝27.3mm）の撮
影距離Ｒ＝500.0mm の状態での諸収差図を示す。各収差
図において、Ｈは入射高、FNはＦナンバー、Ｙは像高、
Ａは主光線の入射角を示し、各収差図はｄ線（λ=587.6
nm）に対応するものである。

【００５３】これらの諸収差図から、本実施例は無限遠
撮影時の全ての変倍域において良好な性能を維持してい
ることは勿論、至近距離撮影状態においても近距離収差
変動の少ない優れた結像性能を有していることが明らか
である。尚、本実施例では合焦に関与しない第１レンズ
群と第２レンズ群の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_2Zは、変倍
補正用移動カムｇ_3H、ｇ_4Hと合成されることなく、第１
レンズ群、第２レンズ群の移動軌跡ｇ₁、ｇ₂と一致す
る構成としたが、いずれか一方のレンズ群の変倍用移動
カム（ｇ_1Zあるいはｇ_2Z）が変倍補正用移動カム（ｇ_3H
あるいはｇ_4H）と合成される構成としてもよい。ただし
この場合、変倍補正用移動カムとの合成が、該非合焦レ
ンズ群の変倍の際の移動軌跡となるように、その変倍用
移動カムの形状を変えなければならない。そこで、実施
例２において第２レンズ群の変倍用移動カムｇ_2Zが、第
３レンズ群の変倍補正用移動カムｇ _3Hと合成される構成
としたときの、第２レンズ群の変倍用移動カムｇ_2Zのカ
ム軌跡を表す数値を表１３に示した。ただし、第１レン
ズ群の変倍用移動カムｇ_1Zは変倍補正用移動カムとは合
成されないので、表１０と同じように第１レンズ群の移
動軌跡ｇ₁と一致している。

【００５４】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、レンズ系
内の複数のレンズ群の移動による、所謂フローティング
的なインナーフォーカス、又はリア・フォーカスを簡単
な構造で構成し、しかも所謂マニュアルフォーカスが可
能なズームレンズを提供することができる。

【００５５】つまり本発明によれば、合焦に際しては合
焦用移動カムのみを利用することになるため、機械設計
的には実施例の中で説明したように、例えば、非合焦レ
ンズ群の変倍用移動カムをカム筒に、合焦レンズ群の変
倍補正用移動カムを固定筒に、そして合焦レンズ群の合
焦用移動カムは、新たに付加した複数のカム筒に設ける
だけで済むことになる。（前述した如く、新たに付加し
たカム筒に、合焦レンズ群の変倍補正用移動カムと合焦
用移動カムを同時に設けることも可能である。）以上の
ことから、ズームレンズの複数のレンズ群の移動によ
る、本来は複雑な合焦方式を機械設計的には、所謂前玉
繰り出し方式の従来知られているズームレンズと同じ二
重構造（固定筒とカム筒）に、新たに合焦レンズ群に応
じた数のカム筒を付加するだけで構成できることにな
る。

【００５６】尚、実施例２でも説明したように、機械設
計的に前記カム筒に全ての非合焦レンズ群の変倍用移動
カムを切る必要はなく、場合によってはその中の一部を
前記合焦用カム筒に設けてもよい。ただしこの場合、実
施例２で述べた如く、該合焦用カム筒に対応する合焦レ
ンズ群の変倍補正用移動カムとの合成が、該非合焦レン
ズ群の変倍の際の移動軌跡となるように、その変倍用移
動カムの形状を変えなければならない。

【００５７】さらに、変倍の際に像面に対して固定の合
焦レンズ群が存在する場合は、その合焦レンズ群の合焦
用移動カムと変倍補正用移動カムのカム形状は、変倍の
領域に関しては回転鏡筒の回転方向に関して対称にな
る。しかしながら、この場合、光学設計的には固定で
も、機械設計的には可動の合成となるので、変倍の際に
像面に対して固定の合焦レンズ群とするよりも、積極的
に可動群として利用した方が光学設計的に有利である。

【００５８】また、変倍の際に像面に対して固定で、合
焦にも関与しないレンズ群が存在する場合には、固定筒
に該固定レンズ群を保持する保持筒を直結する構造にす
ればよい。

【００５９】

【表７】

【００６０】

【表８】

【００６１】

【表９】

【００６２】

【表１０】

【００６３】

【表１１】

【００６４】

【表１２】

【００６５】

【表１３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１のズームレンズのレンズ
構成を示す構成図と各レンズ群の変倍のための移動軌
跡、そして変倍と合焦を規定する合焦用移動カム、変倍
用移動カムと変倍補正用移動カムの形状を示す図。

【図２】本発明による実施例１のズームレンズの合焦用
移動カムを決定するための説明図。

【図３】実施例１の広角端（ｆ＝36.0mm）と中間焦点距
離（ｆ＝60.0mm）の撮影距離無限遠状態での諸収差図。

【図４】実施例１の望遠端（ｆ＝102.0mm ）の撮影距離
無限遠状態と広角端（ｆ＝36.0mm）の撮影距離Ｒ＝890.
0mm の状態での諸収差図。

【図５】実施例１の中間焦点距離（ｆ＝60.0mm）と望遠
端（ｆ＝102.0mm ）の撮影距離Ｒ＝890.0mm の状態での
諸収差図。

【図６】本発明によるズームレンズ鏡筒の実施例の縦断
面図。

【図７】本発明による実施例２のズームレンズのレンズ
構成を示す構成図と各レンズ群の変倍のための移動軌
跡、そして変倍と合焦を規定する合焦用移動カム、変倍
用移動カムと変倍補正用移動カムの形状を示す図。

【図８】実施例２の広角端（ｆ＝16.4mm）と中間焦点距
離（ｆ＝24.0mm）の撮影距離無限遠状態での諸収差図。

【図９】実施例２の望遠端（ｆ＝27.3mm）の撮影距離無
限遠状態と広角端（ｆ＝16.4mm）の撮影距離Ｒ＝500.0m
m の状態での諸収差図。

【図１０】実施例２の中間焦点距離（ｆ＝24.0mm）と望
遠端（ｆ＝27.3mm）の撮影距離Ｒ＝500.0mm の状態での
諸収差図。

【主要部分の符号の説明】

Ｇ₁・・・第１レンズ群Ｇ₂・・・第２レンズ群Ｇ₃・・・第３レンズ群Ｇ₄・・・第４レンズ群ｇ₁・・・第１レンズ群の変倍移動軌跡ｇ₂・・・第２レンズ群の変倍移動軌跡ｇ₃・・・第３レンズ群の変倍移動軌跡ｇ₄・・・第４レンズ群の変倍移動軌跡ｇ_1Z・・・第１レンズ群の変倍用移動カムｇ_2Z・・・第２レンズ群の変倍用移動カムｇ_4Z・・・第４レンズ群の変倍用移動カムｇ_2F・・・第２レンズ群の合焦用移動カムｇ_3F・・・第３レンズ群の合焦用移動カムｇ_4F・・・第４レンズ群の合焦用移動カムｇ_2H・・・第２レンズ群の変倍補正用移動カムｇ_3H・・・第３レンズ群の変倍補正用移動カムｇ_4H・・・第４レンズ群の変倍補正用移動カム１・・・固定筒１ａ・・・マウント部１ｂ・・・固定筒１の大径部１ｃ・・・固定筒１の小径部１ｄ、１ｅ、５ａ、５ａ’、７ａ・・・カム溝１ｆ、４ａ、４ｂ、７ｂ、７ｂ’・・・案内溝２・・・ズームリング２ａ・・・ズームリング２のレバー部３・・・絞りリング４・・・距離リング５、５’、７・・・カムリング５ｂ、５ｂ’、８ｂ、１３、１４・・・カムピン７ｃ・・・カムリング７の溝８・・・第１レンズ群（第４レンズ群）保持筒１０・・・第２レンズ群保持筒１１・・・第３レンズ群保持筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅野英夫東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍と合焦の両方の機能を持ち、変倍ある
いは合焦のいずれかの際に、共に異なる移動をする合焦
レンズ群を少なくとも２つ含む複数のレンズ群を有する
ズームレンズ系において、変倍のための所定の移動軌跡
をレンズ群の光軸方向の移動量を規定するための回転鏡
筒の回転角を変数として表現するときに、第１合焦レン
ズ群の移動軌跡は、第１合焦用移動カムと第１変倍補正
用移動カムとの合成により形成され、第ｎ合焦レンズ群
の移動軌跡は、第ｎ合焦用移動カムと第ｎ変倍補正用移
動カムとの合成により形成され、同時に少なくとも一つ
の合焦に関与しない可動の非合焦レンズ群の移動軌跡
は、前記第１変倍補正用移動カムから第ｎ変倍補正用移
動カムのいずれとも合成されず、該非合焦レンズ群に対
応する変倍用移動カムだけにより決定されることを特徴
とするズームレンズ系。
【請求項２】合焦の際には、各合焦レンズ群は、各合焦
用移動カム上をそれぞれ同じ回転角だけ移動することに
より合焦を実現することを特徴とする、特許請求の範囲
第１項に記載のズームレンズ系。
【請求項３】全ての変倍補正用移動カムのいずれとも合
成されない、変倍の際に固定で合焦にも関与しない非合
焦レンズ群を有することを特徴とする、特許請求の範囲
第２項に記載のズームレンズ系。