JPH11264932A - コンパクトズ―ムレンズ - Google Patents

コンパクトズ―ムレンズ

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JPH11264932A
JPH11264932A JP10378117A JP37811798A JPH11264932A JP H11264932 A JPH11264932 A JP H11264932A JP 10378117 A JP10378117 A JP 10378117A JP 37811798 A JP37811798 A JP 37811798A JP H11264932 A JPH11264932 A JP H11264932A
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JP
Japan
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lens
zoom
zoom lens
lens unit
image plane
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10378117A
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English (en)
Inventor
T Goosy William
ウィリアム・ティー・グーズィ
Kazunaga Shimizu
シミズ・カズナガ
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co filed Critical Eastman Kodak Co
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical 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
    • G02B15/16—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/177—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical 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
    • G02B15/143—Optical 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
    • G02B15/1435—Optical 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 negative
    • G02B15/143503—Optical 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 negative arranged -+-

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三つのズームレンズユニットの形に配置され
ている複数のレンズ素子を備えるズームレンズを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ズームレンズユニットは、軸方向の距離
により相互に間隔を置いて配置されていて、軸方向の距
離はズーム動作中変化する。レンズユニットは、負の倍
率の前部レンズユニットＵ１と、正の倍率の中央レンズ
ユニットＵ２と、負の倍率の後部レンズユニットＵ３と
からなる。レンズユニットの中の少なくとも一つは、ズ
ームレンズ１００が広角位置から望遠位置に向かって移
動すると、画像面から遠ざかる方向に連続的に移動し、
その結果、このレンズユニットから画像面までの距離
は、ズームレンズ１００の焦点距離に対してＳ字形に変
化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】＜関連出願への相互参照＞本出願は、１９
９７年９月９日付けの、リー・エステルの「ズームレン
ズ」という名称の共通に譲渡された同時係属米国出願０
８／９２５，６９２に関連する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトズーム
レンズに関する。本発明は、一般的な用途に使用するこ
ともできるが、３．５Ｘまたはそれ以上のズーム比を持
つズームレンズに特に適している。
【０００３】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】少
数のレンズ素子を持つ、ズーム比の大きいコンパクトズ
ームレンズは、非常に有用のものである。
【０００４】負の倍率の前部レンズユニットと、正の倍
率の中央レンズユニットと、負の倍率の後部レンズユニ
ットを有する（すなわち、「−＋−」構成の）、ズーム
比が２Ｘ〜３Ｘのズームレンズは周知である。「−＋
−」構成のある種のズームレンズは、比較的コンパクト
であり、比較的少ないレンズ素子（７）を有する。米国
特許第５，５３９，５８２号は、上記ズームレンズを開
示している。しかし、上記ズームレンズは、十分なズー
ム比を持たず、より大きなズーム比にしようとしても、
その構造を容易に変更することができない。
【０００５】より大きいズーム比を持つ「−＋−」構成
のズームレンズも、同様に周知である。例えば、米国特
許第５，１５３，７７６号は、ズーム比が３．６Ｘの１
１のレンズ素子を有するズームレンズを開示している。
米国特許第５，２８９，３１７号は、１０および１１の
レンズ素子を有するズームレンズを開示している。上記
ズームレンズの中のあるもののズーム比は、３．６Ｘお
よび４．６Ｘである。上記ズームレンズは、すべて大型
であり、複雑であり、多くのレンズ素子を有し、そのた
め製造コストが高い。
【０００６】本発明の一つの目的は、最少のレンズ素子
で、大きなズーム比（３．５Ｘまたはそれ以上）を持つ
コンパクトズームレンズを製造することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】簡単に説明すると、本発
明のズームレンズは、ズーム動作中焦点距離が変化し、
画像面上に画像を結び、三つのズームレンズユニットの
形に配置されている、複数のレンズ素子を備える。ズー
ムレンズユニットは、軸方向の距離により相互に間隔を
置いて配置されていて、軸方向の距離はズーム動作中変
化する。レンズユニットは、負の倍率の前部レンズユニ
ットと、正の倍率の中央レンズユニットと、負の倍率の
後部レンズユニットとからなる。レンズユニットの中の
少なくとも一つは、ズームレンズが広角位置から望遠位
置に向かって移動すると、画像面から遠ざかる方向に連
続的に移動し、その結果、このレンズユニットから画像
面までの距離は、ズームレンズの焦点距離に対してＳ字
形に変化する。
【０００８】ある実施形態の場合には、少なくとも一つ
のレンズユニットは、ズームレンズが広角位置から第一
の中間位置に向かって移動すると、（１）第一の速度で
画像面から遠ざかる方向に移動し、ズームレンズが、第
一の中間位置から第二の中間位置に移動すると、レンズ
ユニットは、より遅い（２）第二の速度で移動し、ズー
ムレンズが、第二の中間位置から望遠位置に移動する
と、レンズユニットは、第二の速度より速い（３）第三
の速度で移動する。ある実施形態の場合には、レンズユ
ニットは、負の倍率の前部レンズユニットである。
【０００９】本発明のある実施形態の場合には、ズーム
レンズは、下記の不等式を満足させる。 Ｆｔ／Ｆｗ＞３．５、 ＦＶＦＰｔ≦Ｆｔ、 ＦＶＦＰｏ＜ＦＶＦＰｔ 但し、Ｆｔは、前記ズームレンズの望遠位置での焦点距
離であり、Ｆｗは、前記ズームレンズの広角位置での焦
点距離であり、ＦＶＦＰｔは、前記ズームレンズが望遠
位置にある場合の、前部頂点から固像面までの距離であ
り、ＦＶＦＰｏは、ズームレンズが、望遠位置以外の任
意の位置にある場合の、前部頂点から画像面までの距離
である。
【００１０】ある実施形態の場合には、ズームレンズ
は、また下記不等式の一つまたはそれ以上の式を満足さ
せる。
【００１１】０．６＜ＦＶＦＰｔ／Ｆｔ＜０．９ １．７＜Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ＜４．０ ０．１０＜｜ｆ２／Ｆｔ｜＜０．２０ ０．５＜｜ｆ３／ＦＷ｜＜１．０ １．２＜（ｅ１Ｗ−ｅ１Ｔ）／（ｅ２Ｗ−ｅ２Ｔ）＜
３．０およびｅ１Ｗ ＜ｅ１Ｍ 但し、Ｂ３Ｔは、望遠位置における負の倍率の後部レン
ズユニットの倍率であり、Ｂ３Ｗは、広角位置における
レンズユニットの倍率である。
【００１２】ｆ２は、正の倍率の中央レンズユニットの
焦点距離であり、ｆ３は、負の倍率の後部レンズユニッ
トの焦点距離である。
【００１３】ｅ１Ｗ、ｅ１Ｔは、ズームレンズが、それ
ぞれ広角位置および望遠位置に位置している場合の、負
の倍率の前部レンズユニットと、正の倍率の中央レンズ
ユニットとの間の距離である。ｅ２ｗ、ｅ２Ｔは、広角
位置および望遠位置における、正の倍率の中央レンズユ
ニットと、負の倍率後部レンズユニットとの間の距離で
あり、ｅ１Ｍは、ある中間ズーム位置における、負の倍
率後部レンズユニットと、正の倍率の中央レンズユニッ
トとの間の距離である。
【００１４】本発明の上記ズームレンズの一つの利点
は、上記ズームレンズが、コンパクトでレンズ素子の数
が少ないにも拘らず、ズーム比が大きく、画質が優れて
いることである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明およびこの好適ないくつか
の実施形態の上記および他の目的、特徴および利点は、
添付の図面を参照しながら、下記の説明を読めばよりよ
く理解することができるだろう。図１は、第一のズーム
レンズの実施形態のレンズユニット装置の略図；図２
は、第一のズームレンズの実施形態の三つのレンズユニ
ットの運動；図３は、図１のズームレンズが広角位置か
ら望遠位置へ移動する際の、第二のズームレンズの実施
形態の三つのレンズユニットの運動；図４〜図８は、第
一のズームレンズの実施形態の側面図；図９〜図１３
は、第二のズームレンズの実施形態の側面図；図１４〜
図１７は、例示としてのＳ字形曲線；図１８〜図４２
は、図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフォーカス
変調伝達関数（ＭＴＦ）のグラフ；図４３〜図６７は、
図９〜図１３のズームレンズのスルーフォーカス変調伝
達関数（ＭＴＦ）のグラフである。
【００１６】＜ズームレンズ構成＞図１、図４〜図８お
よび図９〜図１３について説明すると、ズームレンズ１
００、１００’は、画像面３００上に対象物２００の画
像を結び、光学軸４００に沿って配置されている三つの
軸方向に移動可能なズームレンズユニットＵ１、Ｕ２お
よびＵ３を備える。前部（すなわち、最も対象物に近
い）レンズユニットＵ１は、負の光学的倍率を持つ。中
央レンズユニットＵ２は、正の光学的倍率を持つ。上記
中央レンズユニットは、前部レンズユニットＵ１と後部
レンズユニットＵ３との間に位置する。後部レンズユニ
ットＵ３は、負の光学的倍率を持つ。
【００１７】ズームレンズ１００、１００’は、Ｆｔか
らＦｗへ変化する焦点距離ｆを持つ。Ｆｔは、望遠位置
におけるズームレンズの焦点距離であり、Ｆｗは、広角
位置におけるズームレンズの焦点距離である。ズームレ
ンズ１００は、約５Ｘ（すなわち、Ｆｔ／Ｆｗ ５）の
ズーム比を持ち、約６８度の（広角）視野をカバーす
る。ズームレンズ１００’は、約３．５Ｘのズーム比を
持ち、約６０度の（広角）視野をカバーする。第二のズ
ームレンズの実施形態１００’は、第一のズームレンズ
の実施形態１００に非常によく似ている。望遠位置にお
いて、ズームレンズ１００’は、上記ズームレンズ１０
０よりコンパクトである。しかし、このようにコンパク
トにできるのは、ズームレンズ１００’の望遠焦点距離
Ｆｔが、ズームレンズ１００の望遠焦点距離Ｆｔより短
いからである。
【００１８】より詳しく説明すると、図４〜図８および
図９〜図１３は、それぞれ、第一および第二のズームレ
ンズの実施形態１００、１００’に対応する。図４およ
び図９は、ズームレンズ１００および１００’が、その
それぞれの広角位置（ｆ＝Ｆｗ）に位置している場合
の、ズームレンズユニットＵ１、Ｕ２およびＵ３の位置
を示す。図７および図１２は、ズームレンズ１００およ
び１００’が、そのそれぞれの望遠位置（ｆ＝Ｆｔ）に
位置している場合の、ズームレンズユニットＵ１、Ｕ
２、Ｕ３の位置を示す。図５、図１０および図６および
図１１は、ズームレンズ１００、１００’が、中間ズー
ム位置に位置している場合の、レンズユニットＵ１、Ｕ
２、Ｕ３の位置を示す。
【００１９】ズームレンズユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３
が、広角位置から望遠位置に向かって移動すると、前部
レンズユニットＵ１と中央レンズユニットＵ２との間の
空間距離１１０は、最初、距離が最大値に達するまでは
増大し、その後は上記ズームレンズ１００、１００’が
望遠位置に達するまで連続的に減少する。前部レンズユ
ニットＵ１と中央レンズユニットＵ２との間の、空間距
離１１０の変化は、大きなズーム比を改善し、画像を固
定位置に維持するのを助ける。図１の矢印４１０、４２
０、４３０は、第一のズームレンズの実施形態１００の
上記三つのレンズユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３の運動を示
す。図２は、第一のズームレンズの実施形態の上記三つ
のズームレンズユニットＵ１、Ｕ２およびＵ３の相対的
な位置、および（各レンズユニットの最も前のレンズ面
から測定した）三つの各ズームレンズユニットから、画
像面３００までの距離を示すグラフである。図３は、第
二のズームレンズの実施形態１００’のズームレンズユ
ニットＵ１、Ｕ２およびＵ３の相対的位置、および（各
レンズユニットの最も前のレンズ面から測定した）三つ
の各ズームレンズユニットから画像面３００までの距離
を示すグラフである。
【００２０】ズームレンズ１００、１００’の負の倍率
の前部レンズユニットＵ１は、画像面３００から、所定
の距離ｄだけ離れている。所定の距離ｄは、ズームレン
ズが、広角位置から望遠位置へ移動すると連続的に増大
する。ズームレンズ１００の焦点距離に対する距離ｄの
グラフは、Ｓ字形の曲線である（図２参照）。Ｓ字形の
曲線は、この曲線上に位置する三つの点を通って引かれ
た直線の両側にいくつかの点を持つ曲線である。図１４
〜図１７は、いくつかのタイプのＳ字形の曲線である。
上記用語、曲線は、上記関係が直線のセグメントにより
形成されている図１７の関係を含むことを理解すること
ができるだろう。上記曲線は、レンズユニットの運動を
例示するためのものであって、本発明を制限するもので
はない。他のＳ字形の曲線も、同様に可能である。上記
共通に譲渡された同時係属出願は、またＳ字形の焦点距
離に対するレンズユニットの変位のグラフを特徴とする
移動ズームレンズを開示している。より詳しく説明する
と、ズームレンズが、広角位置から第一の中間位置に移
動すると、（１）第一の速度Ｒ１で、ズームレンズが第
一の中間位置から第二の中間位置に移動すると、より遅
い（２）第二の速度Ｒ２で移動し、ズームレンズが、第
二の中間位置から望遠位置に向かって移動すると、ズー
ムレンズ１００の前部レンズユニットＵ１は、上記第二
の速度より速い（３）第三の速度Ｒ３で、画像面（１）
から遠ざかる方向に移動する。すなわち、Ｒ２＜Ｒ１で
あり、Ｒ２＜Ｒ３である。本明細書において使用する上
記用語、「速度」は、レンズユニットが、（上記レンズ
ユニットがある位置から他の位置へ移動する際）像面か
ら移動する距離Δｄを、上記二つの位置の間の焦点距離
の変化Δｆで割ったものである。すなわち、速度Ｒ＝Δ
ｄ／Δｆである。上記ズームレンズの焦点距離に対す
る、第二のズームレンズ１００’の実施形態の前部レン
ズユニットＵ１の（画像面からの）軸方向の変位は、
「Ｃ」形の曲線である（図３参照）。上記第二のズーム
レンズの実施形態のレンズユニットＵ１も、ズームレン
ズ１００’が、広角位置から望遠位置の方向へ移動する
と、画像面から遠ざかる方向に連続的に（軸方向に）移
動する。
【００２１】前部レンズユニットＵ１（図４、図９参
照）は、負の倍率の両凹レンズ素子Ｅ１と、正の倍率の
両凸レンズ素子Ｅ２を含む。負の倍率のレンズ素子と一
緒に正の倍率のレンズ素子を有しているので、ズームレ
ンズ１００、１００’のカラー修正が改善される。ズー
ムレンズ１００の場合には、上記二つのレンズ素子Ｅ１
およびＥ２は相互に接着していない（図４参照）。ズー
ムレンズ１００’の場合には、上記二つのレンズ素子Ｅ
１およびＥ２は接着していて、一つのレンズ構成素子を
形成している（図９参照）。
【００２２】好適には、上記中央のレンズユニットＵ２
は、カラー修正を容易に行うことができるように、少な
くとも一つの正の倍率のレンズ素子と、少なくとも一つ
の負の倍率のレンズ素子とを含むことが好ましい。別の
方法としては、負の倍率のレンズ素子の代わりに回折面
を使用することができる。ズームレンズ１００、１０
０’の中央のレンズユニットＵ２は、正の倍率の両凸レ
ンズ素子Ｅ３と、負の倍率のレンズ素子Ｅ４と、正の倍
率のレンズ素子Ｅ５を備える。好適には、中央のレンズ
ユニットＵ２は、第三の、およびそれより高次の球形収
差のような収差をよりよく制御するために、少なくとも
一つの非球形面を持つことが好ましい。より詳しく説明
すると、（ズームレンズ１００、１００’の）レンズユ
ニットＵ２の正の倍率の両凸レンズ素子Ｅ３は、両非球
形をしている。すなわち、正の倍率の両凸レンズ素子
は、二つの非球面を持つ。
【００２３】図３は、上記ズームレンズ１００’が、広
角位置から望遠位置の方向に運動すると、第二のズーム
レンズの実施形態１００’の中央のレンズユニットＵ２
は、ズームレンズの焦点距離に対してＳ字形に、画像面
から遠ざかる方向に、光学軸に沿って連続的に移動する
ことを示す。第一の実施形態１００の場合には、この関
係はほぼ直線的である（図２参照）。
【００２４】後部レンズユニットＵ３は、二つのレンズ
素子Ｅ６およびＥ７を備える。好適には、後部レンズユ
ニットＵ３の少なくとも一つのレンズ素子は、歪、非点
収差および視野湾曲の修正のような、（視野）収差修正
を容易に行うことができるように、少なくとも一つの非
球面を持つことが好ましい。後部レンズユニットＵ３
が、二つの非球面を持つことがさらに好ましい。後部レ
ンズユニットＵ３のレンズ素子Ｅ６は、中央レンズユニ
ットＵ２に面していて、正の光学的倍率を持つ。（両方
のズームレンズ１００および１００’の）このレンズ素
子Ｅ６は、二つの非球形面を持つ。すなわち、レンズ素
子Ｅ６は、両非球面レンズである。レンズ素子Ｅ７は、
一番後のレンズ素子である。レンズ素子Ｅ７は、メニス
カスレンズ素子であり、負の光学的倍率を持つ。その凹
面はレンズ素子Ｅ６に面している。
【００２５】好適には、ズームレンズ１００および１０
０’は、望遠位置において、距離ＦＶＦＰｔより長い
か、ほぼ等しい焦点距離Ｆｔを持つことが好ましい。す
なわち、 Ｆｔ≧ＦＶＦＰｔ （１） 望遠位置において、望遠比ＦＶＦＰｔ／Ｆｔが下記不等
式を満足するものであればさらに好ましい。
【００２６】 ０．６＜ＦＶＦＰｔ／Ｆｔ＜０．９ （２）
【００２７】距離（ＦＶＦＰｔ）は、ズームレンズが望
遠位置に位置している場合の、ズームレンズ１００、１
００’の最も前の頂点Ｖから、画像面３００までの、光
学軸４００に沿って測定した距離であると定義されてい
る。より詳しく説明すると、上記ズームレンズ１００の
場合には、Ｆｔは、１２６．１１ミリであり、ＦＶＦＰ
ｔは１０５．９７ミリである。ズームレンズ１００’の
望遠焦点距離Ｆｔは９６．５ミリであり、その距離ＦＶ
ＦＰｔは８６．６ミリである。さらに、他のすべてのズ
ーム位置においては、画像面への最も前の頂点からの距
離ＦＶＦＰｏは、距離ＦＶＦＰｔより短い。それ故、好
適には、ズームレンズが下記式を満足することが好まし
い。
【００２８】 ＦＶＦＰｏ≦ＦＶＦＰｔ （３）
【００２９】上記条件を満足すれば、ズームレンズは、
望遠位置において、容易にコンパクトな状態を維持する
ことができる。
【００３０】さらに、ズームレンズが、大きなズーム比
を持つことができるように、すなわち、ズーム比Ｆｔ／
Ｆｗが３．５、また好適には、４またはそれ以上になる
ように、好適には、上記ズームレンズは、下記不等式を
満足することが好ましい。
【００３１】 １．７＜Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ＜４．０ （４） 但し、Ｂ３Ｔは、望遠位置における後部レンズユニット
Ｕ３の倍率であり、ＢＷは、広角位置における後部レン
ズユニットの倍率である。好適には、ズームレンズが、
４Ｘまたはそれ以上のズーム比を持つことができるよう
に、Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ比は、３．５〜４であることが好ま
しい。ズームレンズ１００のズーム比は、５Ｘであり、
Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ比は３．５６である。ズームレンズ１０
０’のズーム比は３．５Ｘであり、Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ比は
２．６６である。
【００３２】さらに、ズーム比を大きくし、望遠焦点距
離Ｆｔを長くするために、好適には、ズームレンズは、
下記不等式を満足することが好ましい。
【００３３】 ０．１０＜｜ｆ２／Ｆｔ｜＜０．２０ （５） 但し、ｆ２は、正の倍率の中央レンズユニットＵ２の焦
点距離である。
【００３４】Ｆｔに対する中央のレンズユニットの焦点
距離ｆ２の比は、ズームレンズをコンパクトにするため
に、小さい数値でなければならない。この数値が０．２
より大きいと、最大焦点距離Ｆｔが制限を受け、その結
果、ズーム比を大きくすることができない。下限を越え
た場合、非点収差が大きくなり、非球面を使用しない限
り収差を修正することができない。
【００３５】また好適には、上記ズームレンズは、広角
位置において、下記の条件を満足することが好ましい。
【００３６】 ０．５＜｜ｆ３／ＦＷ｜＜１．０ （６） 但し、ｆ３は、後部レンズユニットＵ３の焦点距離であ
る。上限を越えた場合、ズームレンズのサイズは大きく
なる。下限を越えた場合には、軸外し収差の修正が困難
になる。
【００３７】さらに、好適には、ズームレンズは、二つ
の下記不等式を満足することが好ましい。これら不等式
を満足させれば、ズームレンズを容易にコンパクトにし
ておくことができる。
【００３８】 １．２＜（ｅ１Ｗ−ｅＩＴ）／（ｅ２Ｗ−ｅ２Ｔ）＜３．０ （７） ｅ１Ｗ＜ｅ１Ｍ （８） 但し、ｅ１Ｗ、ｅ１Ｔは、ズームレンズが、それぞれ、
広角位置および望遠位置に位置している場合の、負の倍
率の前部レンズユニットＵ１と、正の倍率の中央レンズ
ユニットＵ２との間の距離である。ｅ２Ｗ、ｅ２Ｔは、
それぞれ、広角位置と望遠位置における、正の倍率の中
央レンズユニットＵ２と、負の倍率の後部レンズユニッ
トＵ３との間の距離である。また、ｅ１Ｍは、ある中間
ズーム位置における、負の倍率の前部レンズユニットＵ
１と、正の倍率の中央レンズユニットＵ２との間の距離
である。
【００３９】ズームレンズ１００、１００’の他の独特
な特徴は、非点収差または視野湾曲が非常に少なく、全
ズーム範囲にわたって非常に優れた応答をする、修正状
態の良好なズームシステムを実現するのに、７の素子し
か必要としないことであり、その結果、焦点深度が最大
になる。変調伝達関数（ＭＴＦ）のグラフ（図１８〜図
４２および図４３〜図６７参照）に示すように、１１サ
イクル／ミリに対する焦点深度が、ほぼ全ズーム範囲を
カバーしている。図１８〜図４２は、ズームレンズ１０
０に対応する。より詳しく説明すると、図１８〜図２２
は、それぞれ、焦点距離２６．８ミリ、３９．５ミリ、
５８．１ミリ、８５．６ミリおよび１２６．１ミリに対
応する、５の各ズーム位置におけるスルーフォーカスＭ
ＴＦグラフである。図２３〜図２７は、５の各ズーム位
置における０．４視野でのスルーフォーカスＭＴＦグラ
フである。図２８〜図３２は、５の各ズーム位置での、
０．６視野でのスルーフォーカスＭＴＦグラフである。
図３３〜図３７は、５つの各ズーム位置での、０．７５
視野でのスルーフォーカスＭＴＦグラフである。図３８
〜図４２は、５つの各ズーム位置での、０．９視野での
スルーフォーカスＭＴＦグラフである。最後に、図４３
〜図６７は、第二のズームレンズの実施形態１００’に
対応し、図１８〜図４２類似の図面である。
【００４０】＜開口絞り＞開口絞りＡＳは、中央の移動
ユニットＵ２（図４参照）の外側に位置する。この素子
は、約３Ｘ以下のズーム比を持つズームレンズに共通な
素子であるが、４Ｘ以上のズーム比を持つズームレンズ
の場合には特異の素子である。（４Ｘまたはそれ以上
の）大きなズーム比を持つ開口絞りＡＳは、中央のレン
ズユニットの内側に位置する。開口絞りが中央のレンズ
ユニットＵ２内に位置している場合には、ズームレンズ
のサイズは大きくなることが分かった。また、ズームレ
ンズが４Ｘ以上の大きなズーム比を持ち、上記第二の不
等式（すなわち、コンパクト要件）を満足させる場合に
は、第二のレンズユニットＵ２もコンパクトになり、絞
りおよびその関連モータのためのスペースが非常に狭く
なることも分かった。
【００４１】より詳しく説明すると、ズームレンズ１０
０、１００’の開口絞りＡＳは、中央レンズユニットＵ
２と後部レンズユニットＵ３との間の空間内に位置し、
望遠位置に位置している場合には、下記条件を満足させ
る。
【００４２】 ０＜ＳＩＩ／ＳＴ＜１ （９） 但し、ＳＩＩは、中央レンズユニットから開口絞りまで
の距離であり、ＳＴは、望遠位置に位置している場合
の、中央のレンズユニットＵ２と、後部レンズユニット
Ｕ３との間の距離（すなわち、前部レンズユニットの後
部レンズ面から、第二のレンズユニットの最も前のレン
ズ面までの距離）である。上記不等式（９）の上限を越
えた場合には、前部レンズユニットＵ１のクリアな開口
部は、不必要なほどに大きくなり、歪および非点収差の
収差制御が困難になる。下限を越えた場合には、空間上
の制限からアイリス絞りを使用することができない。固
定開口絞りは、中央のレンズユニット内に設置すること
ができるが、この方法は好ましくない、何故なら、固定
開口絞りを使用すると、Ｆ番号制御を行うことができな
いからである。
【００４３】以下の表は、本発明の第一および第二のズ
ームレンズの実施形態１００、１００’の数値データを
示す。表１および表２に示すすべてのパラメータは、異
なる焦点距離を持つズームレンズを供給するために調整
することができることを理解されたい。
【００４４】
【表１】
【００４５】非球面式： Ｘ＝ＣＹ２／（１＋（１−
（ｋ＋１）Ｃ２）１／２Ｙ２）＋ＤＹ４＋ＥＹ６＋ＦＹ
８＋ＧＹ１０＋ＨＹ１２
【００４６】
【００４７】
【表２】
【００４８】非球面式： Ｘ＝ＣＹ２／（１＋（１−Ｃ
２）１／２Ｙ２）＋ＤＹ４＋ＥＹ６＋ＦＹ８＋ＧＹ１０
【００４９】
【００５０】＜ズームレンズの性能＞光学システムの品
質は、そのシステムのＭＴＦ応答で表すことができる。
このことは、特許第５，４６６，５６０号および４，７
５８，８５２号、および（例えば、１９７２年５〜６月
の写真サイエンスおよびエンジニアリングの１６巻、３
号）のような主観的品質ファクタに関連する雑誌論文に
記載されている。（本明細書に開示したズームレンズ１
００のような）ズームレンズは、それぞれ、５４６．１
ミリ、４８６．１ミリ、６５６．３ミリの評価波長およ
び０．５：０．１５：０．３５の加重を持つ光学軸（Ｏ
Ａ）の付近の、ＳＱＦ周波数帯の中心で、ＭＴＦ（変調
伝達関数）応答が０．８４より大きい場合には、品質が
非常に良いか、優れていると見なされる。（負のＳＱＦ
帯の中心は、最終的な写真上で１サイクル／ミリを供給
するために、１１サイクル／ミリである。）さらに、光
学軸の付近の２２サイクル／ミリの空間周波数におい
て、ＭＴＦ応答が０．７４より大きい場合には、レンズ
の品質は良いと判断される。ズームレンズ１００は、表
３に示すように、ズーム範囲全体にわたって、光学軸
（Ｏ．Ａ．）の付近で優れた品質を持つ。
【００５１】
【表３】
【００５２】サジタル（Ｓ）視野応答が、タンジェント
（Ｔ）応答に先行する（すなわち、Ｓ／Ｔの）同じ条件
下で７５％傾斜した場合には、ズームレンズ１００は、
下記のＭＴＦ特性を持つ。
【００５３】
【表４】
【００５４】この表を見れば分かるように、（０．７５
視野においてさえも）ズームレンズの品質は、１１サイ
クル／ミリで非常に良いか、優れていて、２２サイクル
／ミリで合格である。
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【００５７】表５および表６は、表３および表４に類似
している。これらの表は、ズームレンズ１００’に対す
るＭＴＦ応答を示す。
【００５８】いくつかの好適な実施形態を特に参照しな
がら、本発明を詳細に説明してきたが、本発明の精神お
よび範囲から逸脱することなしに、種々の変更および修
正を行うことができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第一のズームレンズの実施形態のレンズユニ
ット装置の略図である。
【図２】 第一のズームレンズの実施形態の三つのレン
ズユニットの運動を示す図である。
【図３】 図１のズームレンズが広角位置から望遠位置
へ移動する際の、第二のズームレンズの実施形態の三つ
のレンズユニットの運動である。より詳しく説明する
と、図３は、各レンズユニットから画像面までの距離対
ズームレンズの焦点距離の図である。
【図４】 第一のズームレンズの実施形態の側面図であ
る。
【図５】 第一のズームレンズの実施形態の側面図であ
る。
【図６】 第一のズームレンズの実施形態の側面図であ
る。
【図７】 第一のズームレンズの実施形態の側面図であ
る。
【図８】 第一のズームレンズの実施形態の側面図であ
る。
【図９】 第二のズームレンズの実施形態の側面図であ
る。
【図１０】 第二のズームレンズの実施形態の側面図で
ある。
【図１１】 第二のズームレンズの実施形態の側面図で
ある。
【図１２】 第二のズームレンズの実施形態の側面図で
ある。
【図１３】 第二のズームレンズの実施形態の側面図で
ある。
【図１４】 例示としてのＳ字形曲線を示す図である。
【図１５】 例示としてのＳ字形曲線を示す図である。
【図１６】 例示としてのＳ字形曲線を示す図である。
【図１７】 例示としてのＳ字形曲線を示す図である。
【図１８】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図１９】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２０】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２１】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２２】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２３】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２４】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２５】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２６】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２７】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２８】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図２９】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３０】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３１】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３２】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３３】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３４】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３５】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３６】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３７】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３８】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図３９】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４０】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４１】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４２】 図４〜図８の上記ズームレンズのスルーフ
ォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４３】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４４】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４５】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４６】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４７】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４８】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図４９】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５０】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５１】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５２】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５３】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５４】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５５】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５６】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５７】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５８】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図５９】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６０】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６１】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６２】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６３】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６４】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６５】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６６】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【図６７】 図９〜図１３のズームレンズのスルーフォ
ーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）の図である。
【符号の説明】
１００、１００’ ズームレンズ Ｕ１ 前部レンズユニット Ｕ２ 中央レンズユニット Ｕ３ 後部レンズユニット Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６ レンズ素子 ２００ 対象物 ３００ 画像面 ４００ 光学軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 焦点距離が、あるズーム位置から他のズ
    ーム位置へ変化するズームレンズであって、該ズームレ
    ンズが画像面に画像を生成し、 前記ズームレンズが広角位置から望遠位置に向かって移
    動すると、三つのレンズユニットの中の少なくとも一つ
    が、画像面から遠ざかる方向に連続的に移動し、その結
    果、前記一つのレンズユニットから前記画像面までの距
    離が、前記ズームレンズの焦点距離に対してＳ字形に変
    化する場合に、ズーム動作中に変化する軸方向の距離に
    より、相互に間隔をおいて配置されている三つのズーム
    レンズユニットの形に配置されている複数のレンズ素子
    を備え、 前記ズームレンズユニットが、 （ｉ）負の倍率の前部レンズユニットと、 （ｉｉ）前記負の倍率の前部レンズユニットから光を受
    け取る正の倍率の中央レンズユニットと、 （ｉｉｉ）前記正の倍率の中央レンズユニットから光を
    受け取る負の倍率の後部レンズユニットとからなるズー
    ムレンズ。
  2. 【請求項２】 焦点距離が、あるズーム位置から他のズ
    ーム位置へ変化するズームレンズであって、該ズームレ
    ンズが画像面に画像を生成し、ズーム動作中に変化する
    軸方向の距離により、相互に間隔をおいて配置されてい
    る三つのズームレンズユニットの形に配置されている複
    数のレンズ素子を備え、 （ｉ）負の倍率の前部レンズユニットと、 （ｉｉ）前記負の倍率の前部レンズユニットから光を受
    け取る正の倍率の中央レンズユニットと、 （ｉｉｉ）前記正の倍率の中央レンズユニットから光を
    受け取る負の倍率の後部レンズユニットと、 （ｉｖ）前記ズームレンズが広角位置から第一の中間位
    置に向かって移動すると、（１）第一の速度で、前記ズ
    ームレンズが、前記第一の中間位置から第二の中間位置
    に移動すると、より遅い（２）第二の速度で、また前記
    ズームレンズが、前記第二の中間位置から前記望遠位置
    に移動すると、前記第二の速度より速い（３）第三の速
    度で、前記ズームレンズが広角位置から望遠位置の方向
    へ移動した場合に、前記画像面から遠ざかる方向へ連続
    的に移動する前記レンズユニットの一つとを特徴とする
    ズームレンズ。
  3. 【請求項３】 焦点距離が、あるズーム位置から他のズ
    ーム位置へ変化するズームレンズであって、画像面に画
    像を生成し、ズーム動作中に変化する軸方向の距離によ
    り、相互に間隔をおいて配置されている三つのズームレ
    ンズユニットの形に配置されている複数のレンズ素子を
    備え、 （ｉ）所定の距離だけ、前記画像面から間隔を置いて設
    置されている負の倍率の前部レンズユニットであって、
    前記所定の距離が、前記ズームレンズが広角位置から望
    遠位置に移動するに連れて増大し、前記前部レンズユニ
    ットが、前記ズームレンズが広角位置から第一の中間位
    置に向かって移動すると、（１）第一の速度で、前記ズ
    ームレンズが、前記第一の中間位置から第二の中間位置
    に移動すると、より遅い（２）第二の速度で、前記ズー
    ムレンズが、前記第二の中間位置から前記望遠位置に移
    動すると、前記第二の速度より速い（３）第三の速度
    で、前記前部レンズユニットが、前記画像面から遠ざか
    る方向へ連続的に移動することと、 （ｉｉ）前記負の倍率の前部レンズユニットから光を受
    け取る正の倍率の中央レンズユニットと、 （ｉｉｉ）前記正の倍率の中央レンズユニットから光を
    受け取る負の倍率の後部レンズユニットとを特徴とし、
    前記ズームレンズが下記不等式を満足し、 Ｆｔ／Ｆｗ＞３．５、 ＦＶＦＰｔ≦Ｆｔ、および ＦＶＦＰｏ＜ＦＶＦＰｔ、 但し、 Ｆｔは、前記望遠位置における前記ズームレンズの焦点
    距離であり、 Ｆｗは、前記広角位置における前記ズームレンズの焦点
    距離であり、 ＦＶＦＰｔは、前記ズームレンズが前記望遠位置に位置
    している場合の、前部頂点から画像面までの距離であ
    り、 ＦＶＦＰｏは、前記ズームレンズが前記望遠位置以外の
    任意の位置に位置している場合の、前部頂点から画像面
    までの距離であることを特徴とするズームレンズ。
JP10378117A 1997-12-19 1998-12-18 コンパクトズ―ムレンズ Withdrawn JPH11264932A (ja)

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US994,313 1997-12-19

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