JPH0882741A - フレアー絞りを有したズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高変倍タイプのズームレンズが広角側からＦ
ドロップが始まるまでの間に発生しがちな軸外光束によ
るフレアー成分を除去すること。 【構成】 ４群構成のズームレンズにおけるバリエータ
ーレンズとコンペンセーターレンズの間に軸外光束をカ
ットするフレアーカット絞りをバリエーターレンズやコ
ンペンセーターレンズの移動とは異なる移動軌跡で移動
させたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＴＶカメラや写真用カメ
ラ、そしてビデオカメラ等に好適なフレアー絞りを有し
たズームレンズに関し、特に変倍に際してフレアーやハ
ロー等の原因となる軸外光束の一部を遮光するフレアー
絞り（移動絞り）をレンズ系中に配置し、変倍に伴い適
切に移動させることにより全変倍範囲にわたり良好なる
光学性能を得るようにしたフレアー絞りを有したズーム
レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より高変倍のズームレンズとして、
物体側より順に、正のパワー（屈折力）を有し、焦点調
節を行う第１群、負のパワーを有し、変倍作用のために
光軸方向に移動する第２群（バリエーター）、正のパワ
ーを有し変倍作用と像面補償のために光軸方向に移動す
る第３群（コンペンセーター）、そして正のパワーを有
し固定され結像を行う第４群の４つのレンズ群を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、該バリエーターと
コンペンセーターとが同時に−１倍の結像倍率を有する
ように設定した所謂４群タイプのズームレンズが種々と
提案されている。

【０００３】この４群タイプのズームレンズは広角端か
ら望遠端への変倍に際し、広角端よりやや望遠側のズー
ムポジションから中間のズームポジションにかけて、軸
外光線にコマフレアーが多く発生し結像性能が低下する
という性質がある。

【０００４】図８は前述の４群タイプのズームレンズに
おいてコマフレアーが多く発生し易い、ワイド側のズー
ムポジションでの各光学要素と光路状態とを示した概略
図である。

【０００５】同図では軸上Ｆナンバー光線と画面最大像
高に至る軸外光線とを光線追跡している。

【０００６】今、軸外光線の光束中心を主光線とし、そ
の下側の光線を下線と呼ぶことにすると、該主光線はＦ
ナンバーを決める絞り面Ｊ上でレンズの光軸より、かな
り下側を通っており、第１群及びコンペンセーター（第
３群）内で、下線は光軸からの高さが高い位置を通過す
ることになる。このため、強い正屈折力を受け、上方に
跳ね上げられることになり、この結果コマフレアの収差
が多く発生していた。

【０００７】この問題を解決する手段を有したズームレ
ンズが例えば、特公昭５１−２１７９４号公報、特公昭
５６−５２２９１号公報で提案されている。

【０００８】特公昭５１−２１７９４号公報ではバリエ
ーターとコンペンセーターとの間に鏡筒に固定された、
径可変の絞りを設定し、ズーミングに応じて径の大きさ
を変えることにより下線のフレア成分をカットしてい
る。

【０００９】特公昭５６−５２２９１号公報では、バリ
エーターとコンペンセーターとの間に径不変の移動絞り
を設け、バリエーターに関連して移動させることによ
り、ズーム全域にて画面中間部での下線の一部をカット
したズームレンズが提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】一般に変倍に伴う
収差変動、特にフレアーの変動を効果的に除去するには
フレアー絞りをレンズ群中に配置する際、軸上光束を遮
光せずフレアーのみを効果的に除去することができる位
置に移動可能に配置する必要がある。

【００１１】前述の特公昭５１−２１７９４号公報で提
案されているズームレンズでは、ズーミングに応じてメ
カ的に絞り径を制御しなければならず機構的に複雑化、
大型化し、また、テレ端にて絞り機構とバリエーター及
びコンペンセーターが干渉しないようにメカ的なスペー
スを確保する必要があり、ズームレンズが大型化し、コ
スト的にも高いものになってしまうという問題点があっ
た。

【００１２】また、特公昭５６−５２２９１号公報で提
案されているズームレンズでは、収差の変化に応じて収
差の悪化する部分の光線のみをカットするための必要な
条件及び手段が開示されておらず、同公報で示されてい
る実施例では、移動絞りにてズーム全域にわたり下線の
一部をカットしているために、収差が良好に補正された
有用な光線までもカットしてしまう場合が生じてくると
いう問題点があった。

【００１３】本発明は、４群タイプのズームレンズにお
いて、変倍に際して移動するバリエーターとコンペンセ
ーターとの間に設けたフレアー絞り（移動絞り）を適切
な位置及び開口径に設定し、変倍の際に所定の条件を満
たすように光軸上を移動させることにより、機械的干渉
を避け、フレアーを効果的に除去して、全変倍範囲にわ
たり高い光学性能が容易に得られ、全体として小型で簡
易な構成のフレアー絞りを有したズームレンズの提供を
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のフレアー絞りを
有したズームレンズは、物体側より順に正の屈折力の第
１レンズ群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ
群、開口径不変の移動絞り、変倍作用及び変倍により変
動する像面を補正する正の屈折力の第３レンズ群、結像
作用を有する正の屈折力の第４レンズ群を有し、該移動
絞りは該第２、３群とは別の独立した移動機構手段を利
用して移動することを特徴としている。

【００１５】特に、前記移動絞りは開口径をＤ、前記第
２レンズ群の最終レンズ面の有効径をＤ_V 、前記第３レ
ンズ群の物体側の第１レンズ面の有効径をＤ_C 、Ｆドロ
ップ開始点での該第２レンズ群の最終レンズ面と該第３
レンズ群の物体側の第１レンズ面との距離をＳ、Ｆドロ
ップ開始点での該移動絞りと該第２レンズ群の最終面と
の距離をＸ_O とするとき、 Ｄ_V ＜Ｄ＜Ｄ_C ０．２５＊Ｓ≧Ｘ_O を満足し、また、ズーム比をＺとした場合、広角端の焦
点距離の

【００１６】

【外２】 倍の焦点距離範囲の任意の焦点距離における該第２レン
ズ群の最終レンズ面と該第３レンズ群の物体側の第１レ
ンズ面との距離をｓ′、該第２レンズ群の最終レンズ面
と該移動絞りとの距離をｘ′としたとき、 ０．４＊ｓ′≦ｘ′ としていることを特徴としている。

【００１７】特にまた、このズームレンズは第２、第３
レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して、結像倍
率が同時に−１倍（等倍）を通るようになっている。

【００１８】

【実施例】図１は本発明をＴＶカメラに適用したときの
実施例１の光学系の要部断面図、図９、図１０は本発明
の光学作用を示すための図１の一部分のレンズ断面図で
あり、図９はワイド側、図１０はＦドロップ開始点（広
角端から望遠端への変倍を行う際にＦナンバーが大きく
なるズーム位置）を示している。

【００１９】図中、Ｌ１は正のパワーを有する第１レン
ズ群で、被写体へのフォーカシングに際し光軸方向に移
動し、ズーミングに際しては固定である。Ｌ２は負のパ
ワーを有する第２レンズ群（バリエーター）で、ズーミ
ングに際して光軸方向に移動する。

【００２０】Ｌ３は正のパワーを有する第３レンズ群
（コンペンセーター）で、変倍作用及び像面補償をする
ためにズーミングに際して光軸方向に移動する。Ｌ４は
正のパワーを有する第４レンズ群（リレーレンズ）で結
像作用をする。Ｐは色分解光学系としての３Ｐプリズム
であり、光学ブロックとして示している。

【００２１】ここで、ＪはズームレンズのＦナンバーを
決める開口径可変の絞りであり、Ｉは本発明に係る開口
径一定のフレアー絞り（移動絞り）である。

【００２２】先ず、本発明のズームレンズの光学作用に
ついて説明する。本発明は図１に示すような４群タイプ
のズームレンズであって広角端から望遠端までの変倍範
囲の内、特に中間のズーム域（ワイド端よりややテレ側
にズームしたポジションからＦドロップ開始点にかけて
のズーム域）において、下線の収差の増大する部分のみ
を変倍動作に伴い移動するフレアー絞りにてカットする
ことを特徴としている。

【００２３】具体的にはズーム比をＺとすると、広角端
の焦点距離の

【００２４】

【外３】 倍の焦点距離範囲における軸外光束の一部分のみを遮光
し、広角端から望遠端までの全焦点距離範囲における開
放Ｆナンバー光束はカットしないようにしている。

【００２５】このためには、フレアー絞りＩの径をＦド
ロップ開始点でのＦナンバー光線を遮光しない径とし、
下線の収差の増大する中間のズーム域では、このフレア
ー絞りＩにより有害となる下線のみを効果的に遮光でき
る位置に移動せしめている。

【００２６】即ち、本実施例では図１に示す様にフレア
ー絞りＩを第２、３レンズ群とは別の独立した移動機構
手段を用い移動させている。尚、Ｆドロップ開始点から
望遠端にかけては、第２レンズ群との機械的干渉を避け
るように像面側へ移動するようにしている。

【００２７】次に図９、図１０により、更に本実施例の
特徴について説明する。

【００２８】図１０において、バリエーターＬ２とコン
ペンセーターＬ３間では軸上Ｆナンバー光線１０ａは、
ほぼ軸外光線の下線１０ｂの外側を通っており、一方図
９においては、逆に軸外光線の下線１０ｂが軸上Ｆナン
バー光線１０ａの外側を通っている。

【００２９】本発明ではこの差異を利用し、Ｆドロップ
開始点では軸上Ｆナンバー光線１０ａをカットすること
なく、前述した範囲でのワイド側では軸外光線のうちの
下線１０ｂを効果的にカットするようにフレアー絞りＩ
の位置を設定している。図９に示す斜線部分は軸外光線
のうちフレアー絞りＩによりカットしている部分であ
る。

【００３０】フレアー絞りＩを配置する位置は図９より
推察される如く、軸上Ｆナンバー光線１０ａをカットし
ないという条件のもとに、コンペンセーターＬ３から前
方に配置するほどフレアー絞りＩの径は小さくでき下線
のカットする効果も大きくできる。しかし、フレアー絞
りＩの径には、図１０における軸上Ｆナンバー光線１０
ａをカットしないための制限が生ずる。

【００３１】そして、Ｆドロップ開始点での軸上Ｆナン
バー光線（図１０の光線１０ａ）が、バリエーターＬ２
の最終レンズ面とコンペンセーターＬ３の第１レンズ面
の有効径を決めている。そこでワイド側の軸上Ｆナンバ
ー光線（図９の光線１０ａ）は軸外光線１０ｂの内側を
通っているので、フレアー絞りＩの径をＤ、バリエータ
ーＬ２の最終レンズ面の有効径をＤ_V 、そして、コンペ
ンセーターＬ３の第１レンズ面の有効径をＤ_C としたと
き Ｄ_V ＜Ｄ＜Ｄ_C …（１） としている。

【００３２】該条件値を外れてＤ＜Ｄ_V となると、フレ
アー絞りＩは軸上Ｆナンバー光線１０ａをカットしてし
まう、またＤ＞Ｄ_C では、下線１０ｂをカットすること
ができなくなってしまう。そこで、Ｆドロップ開始点で
の軸上Ｆナンバー光線１０ａに基づいてフレアー絞りの
径Ｄを決めるのが良い。

【００３３】今、Ｆドロップ開始点でのバリエーターＬ
２の最終レンズ面とコンペンセーターＬ３の第１レンズ
面との距離をＳ、Ｆドロップ開始点でのフレアー絞りと
バリエーターＬ２の最終レンズ面との距離をＸ_O とした
とき、 Ｄ＝（Ｄ_V −Ｄ_C ）／Ｓ＊Ｘ_O ＋Ｄ_C である。また、Ｆドロップ開始点でのフレアー絞りの位
置については、 ０．２５＊Ｓ≧Ｘ_O …（２） とするのが望ましく、Ｘ_O ＞０．２５＊ＳではＦドロッ
プ開始点での軸上Ｆナンバー光線１０ａと、中間の焦点
距離における下線との高さの差が小さくなってしまうた
め下線を効果的に遮光することができなくなる。

【００３４】そこで、効果的に下線を遮光するために、
中間のズーム域でのバリエーターＬ２の最終レンズ面か
らフレアー絞りＩまでの距離ｘ′を、バリエーターＬ２
の最終レンズ面とコンペンセーターＬ３の第１レンズ面
との距離をｓ′としたとき、 ０．４＊ｓ′≦ｘ′…（３） としている。Ｘ_O を一定とした場合、該条件を外れて
ｘ′＜０．４＊ｓ′とすると、開口径と比較して下線の
光軸からの高さが低くなってしまうため下線を遮光する
効果が小さくなってしまう。

【００３５】以上の様に、本実施例ではフレア成分のみ
を遮光するためにフレアー絞りの開口径及び移動条件を
適切に設定している。これにより高い光学性能のズーム
レンズを得ている。

【００３６】次に本実施例について具体的な数値をあげ
て説明する。

【００３７】第１数値実施例では、広角端からＦドロッ
プ開始点までは、バリエーターとフレアー絞りとの距離
（ｘ′）をｘ′＝０．４＊ｓ′の関係を保つように、フ
レアー絞りを曲線的に移動している。

【００３８】また、第２数値実施例では、広角端から広
角端焦点距離の

【００３９】

【外４】 倍（Ｚ：ズーム比）の焦点距離範囲までフレアー絞りの
位置は不変とし、

【００４０】

【外５】 倍の焦点距離においてｘ′＝０．３３ｓ′の関係となる
ように配置するとともに、

【００４１】

【外６】 倍の焦点距離からＦドロップ開始点にかけて物体側へ移
動している。

【００４２】両数値実施例とも、Ｆドロップ開始点以降
望遠端まではバリエーターＬ２と一定間隔ｘ′＝２．８
７ｍｍを保ってコンペンセーターＬ３との距離を狭める
ように像面側へ移動している。

【００４３】尚、第１、２実施例ともに、Ｓ＝３４．８
７ｍｍである。

【００４４】また、バリエーターＬ２の最終レンズ面と
フレアー絞りＩとの間隔はそれぞれ、 第１実施例…Ｘ_O ＝０．２５＊Ｓ＝８．７２ｍｍ 第２実施例…Ｘ_O ＝０．２０＊Ｓ＝６．９７ｍｍ とした。

【００４５】一方、バリエーターＬ２の最終レンズ面ｒ
１５とコンペンセーターＬ３の第１レンズ面ｒ１７の有
効径はそれぞれ、Ｄ_V ＝３４．３６ｍｍ、Ｄ_C ＝５５．
３ｍｍであり、これらはＦドロップ開始点における軸上
Ｆナンバー光線１５ａにて決定している。フレアー絞り
Ｉの径Ｄは、このＦドロップ開始点における軸上Ｆナン
バー光線径より小さくできないので、バリエーターＬ２
とコンペンセーターＬ３の間のどの位置にフレアー絞り
Ｉを配置するかによって決定される。

【００４６】前述の式（１）、（２）、（３）より、 第１実施例…Ｄ＝３９．０８ｍｍ 第２実施例…Ｄ＝３８．００ｍｍ なる開口径を有するフレアー絞りを配置している。これ
らの構成によりフレアーを効果的に除去している。

【００４７】次に変倍を行う際の移動機構について説明
する。本発明にかかるズームレンズでは変倍に際し、フ
レアー絞りＩをバリエーター及びコンペンセーターとは
別の軌跡を描くよう独立の移動機構手段によって構成し
ている。

【００４８】図７は本発明に係るズームレンズにおける
フレアー絞りＩの移動機構を表した作動図である。

【００４９】図中、１、２はそれぞれバリエーターＬ
２、コンペンセーターＬ３の保持枠である。その一端
は、円筒カム３に光学関係に基づいて設けられたカム溝
３ａ及びカム溝３ｂと係合する部材１ａ、２ａを有し、
また、他端にはレンズ本体（不図示）に設けられた直線
溝４と係合する部材１ｂ、２ｂが取り付けられ、円筒カ
ム３の回転に伴い直線溝４に沿って各レンズＬ２とＬ３
が光軸方向へ移動するようになっている。フレアー絞り
Ｉは、円筒部材５によって保持され、任意の焦点距離に
おいてバリエーターＬ２とコンペンセーターＬ３の間で
適切な位置を保つように、円筒カム３に設けられたカム
溝３ｃと係合する部材５ａを有し、他端には、レンズ本
体（不図示）に設けられた直線溝４と係合する部材５ｂ
が取り付けられ、円筒カム３の回転に伴い直線溝４に沿
って光軸方向へ移動する。

【００５０】以上のように、本実施例ではバリエーター
Ｌ２とコンペンセーターＬ３との間に、ズームレンズの
Ｆナンバーを決める絞りとは別に、開口径が一定のフレ
アー絞りＩを設定したズームレンズにおいて、広角端よ
りやや望遠側の焦点距離からＦドロップ開始点近傍の焦
点距離にかけて効果的に下線を遮光するように、また、
Ｆドロップ開始点から望遠端にかけてバリエーターＬ２
との機械的干渉を避けるように上記フレアー絞りＩとコ
ンペンセーターＬ３の間隔を狭めるための移動機構手段
を設けることにより、簡易な機構で低コストで、しか
も、性能改善の効果の大きなズームレンズを得ている。

【００５１】次に、本発明の数値実施例を示す。数値実
施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚
及び空気間隔、Ｎｉとνｉ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ッベ数である。

【００５２】尚、表１、２は該数値実施例における焦点
距離と可変間隔との関係を示しており、表１ではＦドロ
ップ開始点でのフレアー絞りの位置をＸ_O ＝８．７２
と、表２ではＸ_O ＝６．９７とした場合を示している。
また、該数値実施例のズームレンズの収差図を図２（ｆ
＝１０ｍｍ、広角端）、図３（ｆ＝１８．９３ｍｍ、

【００５３】

【外７】 図４（ｆ＝６４．８２ｍｍ、

【００５４】

【外８】 図５（ｆ＝２００．２３ｍｍ、Ｆドロップ開始点）、図
６（ｆ＝４４０ｍｍ、望遠端）に示す。

【００５５】収差図において、斜線部分から左側がフレ
アー絞り（移動絞り）によって遮光されている部分で、
斜線部の上に付した数値は、数値１が表１の場合に相当
し、数値２が表２に相当する。該収差図よりｆ＝１８．
９３ｍｍからｆ＝６４．８２ｍｍにかけての焦点距離範
囲においてコマ・フレアー成分を効果的に遮光している
ことが分かる。また、第２数値実施例に示したように、
フレアー絞りの開口径を小さく設定するとともに、中間
の焦点距離範囲において軸上Ｆナンバー光線をカットし
ないという条件のもと、フレアー絞りをできるだけコン
ペンセーターに近づけるような軌跡を描かせることによ
り、コマ・フレアー成分をより効果的に除去することが
できる。

【００５６】

【外９】

【００５７】

【外１０】

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば変倍に際して移動する２
つのレンズ群の間に設けたフレアー絞り（移動絞り）を
変倍に際して、所定の条件を満たすように光軸上を移動
させることにより、機械的干渉を避け、フレアーを効果
的に除去して、全変倍範囲にわたり高い光学性能が容易
に得られる、全体として小型で簡易な構成のフレアー絞
りを有した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】

【図１】本発明の実施例１のレンズ断面図。

【図２】本発明の数値実施例の広角端の諸収差図。

【図３】本発明の数値実施例の中間（ｆ＝１８．９３ｍ
ｍ）の諸収差図。

【図４】本発明の数値実施例の中間（ｆ＝６４．８２ｍ
ｍ）の諸収差図。

【図５】本発明の数値実施例のＦドロップ開始点での諸
収差図。

【図６】本発明の数値実施例の望遠端の諸収差図。

【図７】本発明の実施例の移動機構の作動図。

【図８】従来のズームレンズのレンズ断面図。

【図９】本発明の光学作用を示すための中間の焦点距離
におけるレンズ断面図。

【図１０】本発明の光学作用を示すためのＦドロップ開
始点におけるレンズ断面図。

【符号の説明】

１ バリエーターＬ２の保持枠 ２ コンペンセーターＬ３の保持枠 ３ 円筒カム ４ 直線溝 ５ 円筒部材 Ｉ フレアー絞り（移動絞り） Ｐ プリズムブロック Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群（バリエーターＬ２） Ｌ３ 第３レンズ群（コンペンセーターＬ３） Ｌ４ 第４レンズ群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細矢 淳 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１レンズ
   群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群、開口
   径不変の移動絞り、変倍作用及び変倍により変動する像
   面を補正する正の屈折力の第３レンズ群、結像作用を有
   する正の屈折力の第４レンズ群を有し、該移動絞りは該
   第２、３レンズ群とは別の独立した移動機構手段を利用
   して移動させ、該移動絞りの開口径をＤ、前記第２レン
   ズ群の最終レンズ面の有効径をＤ_V 、前記第３レンズ群
   の物体側の第１レンズ面の有効径をＤ_C 、Ｆドロップ開
   始点での該第２レンズ群の最終レンズ面と該第３レンズ
   群の物体側の第１レンズ面との距離をＳ、Ｆドロップ開
   始点での該移動絞りと該第２レンズ群の最終面との距離
   をＸ_O とするとき、 Ｄ_V ＜Ｄ＜Ｄ_C ０．２５＊Ｓ≧Ｘ_O なる関係を満足し、更に、ズーム比をＺとした場合、広
   角端の焦点距離の 【外１】 倍の焦点距離範囲の任意の焦点距離における該第２群の
   最終レンズ面と該第３レンズ群の物体側の第１レンズ面
   との距離をｓ′、該第２レンズ群の最終レンズ面と該移
   動絞りとの距離をｘ′としたとき、 ０．４＊ｓ′≦ｘ′ としていることを特徴とするフレアー絞りを有したズー
   ムレンズ。
2. 【請求項２】 前記第２レンズ群と第３レンズ群は広角
   端から望遠端への変倍に際して結像倍率が同時に−１倍
   を通ることを特徴とする請求項１のフレアー絞りを有し
   たズームレンズ。