JPS6055310A - 可変焦点距離レンズ光学系における焦点調節方法 - Google Patents

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】

本発明は可変焦点距離レンズ光学系、特に広角域を含む
可変焦点距離レンズ光学系における焦点調節方法に関す
る。 近年、いわゆるズームレンズの普及は目覚ましく、特に
標準画角を中間に広角から望遠までを含むスタンダード
・ズームレンズは、手頃な大きさも相俟って最もポピユ
ラーなレンズの−っとしての地位を固めつつある。一方
、コンパクトカメラにその普及の端緒を持つレンズのオ
ートフォーカス（以後ＡＦと呼ぶ）化も、その便利さが
認識されて数多くのカメラに採用されていることは衆知
の通りである。 しかし、前述のごときズームレンズとＡＦ化を有機的に
組合せた例は極めて数が少ない。これは、ズームレンズ
の場合、必然的にサイズが大きくなる為に、コンパクト
カメラに採用した場合には最早コンパクトでなくなり、
その存在意義を失なってしまう点に理由がある。また−
眼レフカメラ用のズームレンズにＡＦ機構を採用した例
もわずかに見られるが、ＡＦ駆動用のモーター、電源、
測距装置等を新たに必要とする為１通常の一眼レフとズ
ームレンズの組合せに比べ、大きく重く、しかも高価で
あるという欠点を持っている。特に、全ての例が焦点調
節に前玉フォーカスと呼ばれる前群移動方式を採用して
いるが、一般に前群は径が大きいこともあって重量が大
きく、その駆動により大パワーのモーターを必要とする
為、必然的に大電力を必要とし、電池等の電力部も大型
なものが必要とされ、大型化に拍車がかかるという点で
、この前群移動方式は大きな欠点を持っている。 本発明は、この点に着目し、少ない消費電力で作動し、
従って小型のモーター、電源部しか必要としない焦点調
節方法を提供し、もってコンパクトな、そしてローコス
トのＡＦ用可変焦点距離レンズ光学系を実現せんとする
ものである。 本発明は、物体側より順に、負の屈折力を持つ第１レン
ズ群と、正の屈折力を持つ第■レンズ群とから成り、主
に前記両レンズ群間の空気間隔を変化させることによっ
て変倍を行う可変焦点距離レンズ光学系において、前記
第■レンズ群をさらに２群以上の複数のレンズ群に分割
し、その内の１つの群または２つ以上の群を同時に移動
させることによって焦点調節を行い、かつ焦点調節の為
に移動するレンズ群の結像倍率は変倍中、焦点調節中を
問わず一１倍の状態にならないことを特徴−とする可変
焦点距離レンズ光学系における焦点調節方法である。 一般に、いわゆる２群タイプの可変黒点距離レンズ光学
系における後群（すなわち第■レンズ群）は、前群（す
なわち第１レンズ群）よりも径が小さく重量も極めて軽
い。従って第１Ｉレンズ群を用いて焦点調節を行うこと
は、焦点調節の為の駆動レンズの重量が軽いという点か
ら、全体の小型軽量化にも有用である。しかしながら次
の様な点で問題である。 ２群タイプの可変焦点距離レンズ光学系の場合、第■レ
ンズ群の結像倍率が焦点Ｆ１ｊ離範囲の中途で−１とな
ることが多い。その状態で第■レンズ群の移動による焦
点調節が可能かどうかを考えてみる。 第１図に示すごとく、２群タイプの場合、負レンズの作
用をする第ルンズ群Ｌ１の像■１力１、正レンズの作用
をする第■レンズｔＴＹＬｎの物体ＯＩＩとなり、その
ｏｎが第■レンズ群し■で結像されて最終的な像ｘｉが
得られる。このとき第■レンズ群ＬＩＩの結像倍率をｍ
とし、第■レンズ群Ｌｎを微小に動かしたときの移動量
をδ、そのときの像点１．の移動量をΔとすると、 Δ＝（１−ｍ２）　・δの関係がある。 従って第■レンズ群ＬＩ［の結像倍率がｍ　＝　−１の
状態を考えると、第２レンズ群Ｌユを移動してもΔ＝　
（１−（−１）　２）　・δ＝０となり、像点は移動し
ない。換言すれば、この状態では焦点調節が不可能とな
るのである。 また前述の様に焦点距離範囲の中途で第■レンズ群の倍
率が一１倍となることが無くても、一般に第■レンズ群
自身の焦点距離は焦点調節を行うには大きすぎる為に、
焦点調節の為の移動量が大きくなり過ぎるという欠点が
ある。正の屈折力を持つ第■レンズ群を用いて遠距離か
ら近距離に焦点調節を行うには物体側へ繰り出す必要が
あるが、この繰り出し量が大きいと、長焦点距離側で第
■レンズ群と第■レンズ群がぶつかるか、あるいはぶつ
からない為には予め十分な空気間隔を確保しておく必要
があり、小型化の点で問題かある。また、前述のごとく
、第■レンズ群と第■レンズ群の空気間隔を大きくとる
と、第１レンズ群で発生した補正過剰の球面収差２色収
差を、もはや第１ルンズ群で良好に補正することが困難
となり、光学性能上１も問題がある。 以上の様に第■レンズ群を移動して焦点調節を行う方法
は、いくつかの欠点を有するものであり、理論的には可
能ではあるが、実際への適用は困難である。 本発明においては、新たに第■レンズ群を複数のレンズ
群に分割し、その内の１つの群または２つ以上の群を同
時に移動させると共に、その移動するレンズ群の結像倍
率が変倍中、焦点調節中を問わず一１倍の状態にならな
いという方式とすることによって、軽量なレンズ群の少
量の移動で遠距離から近距離までの焦点調節を可能にし
、特に−眼レフカメラのＡＦ用可変焦点距離レンストシ
て全系の小型、軽量化、低コスト化を実現させたもので
ある。 以下、実施例に沿って説明する。 実施例１　（第２図）はＦナンバー１：４で約２倍の変
倍比を持つ可変焦点距離レンズ光学系の例であり、第■
レンズ群し■を物体側より順に、正の屈折力を持つ第１
ルンズ群Ｌ　Ｉ＋’　１と負の屈折力を持つ第■２レン
ズ群Ｌ］１２とに分割し、前記第１ルンズ群Ｌｌｌｌを
物体側へ移動することによって、遠距離から近距離への
焦点調節を行うものである。物体距離無限遠の状態から
第■ルンズ群ＬＩ＋１を約１．７ミリ移動することによ
り、短焦点距離側で約０．３ｍ、長焦点距離側で約０．
６ｍの近距離まで焦点調節を行うことができる。従来の
前群繰出方式による焦点調節の場合、近距離における周
辺光量の確保の為に前玉径が増大し小型化が損われると
いう欠点があったが、本発明による焦点調節の場合、そ
のような欠点も無く、コンパクトな状態を保ったまま、
近距離まで十分な周辺光量を確保することが可能である
。 また遠距離から近距離まで十分な光学性能を得る為には
、色収差の変動に注意する必要があり、本実施例１のご
とく、移動する各群単位にて色収差の除去を考慮してお
くことが望ましい。 実施例２　（第３図）はＦナンバー１：４で約２倍の変
倍比を持つ可変焦点比ＩＷｆＩレンズ光学系の例であり
、第■レンズ群し■を物体側より順に、正の屈折力を持
つ第■ルンズ群Ｔ−＋ン＋と負の屈折力を持つ第■２レ
ンズ群ＬＩｆ２とに分割し、前記第■２レンズ群ＬＩ［
２を像側へ移動することによって遠距離から近距離への
焦点調節を行うものである。物体距離無限遠の状態から
第Ｈ２レンズ群ＬＩＩ２を約２．５ミリ移動することに
より、短焦点距離側で約０　、３　ｍ、長焦点距離側で
約０．６ｒｎの近距離まで焦点調節を行うことができる
。 実施例３（第４図）は１７ナンバー１＝４で約３倍の変
倍比を持つ可変焦点Ｉ［［レンズ光学系の例である。実
施例２と同様に第１Ｉレンス群Ｌ　ＩＩを物体側より順
に、正の屈折力を持つ第■ルンス群ＬＩ１１と負の屈折
力を持つ第■２レンス群ＬＩＩ２とに分割し、前記第■
２レンズ群し、ＩＩ　２を像側に移動することによって
遠距離がら近距離への焦点調節を行うものである。物体
距離無限遠の状態がら第■２レンズ群Ｌ■２を約１ミリ
移動することにより、短焦点距離側で約０．４ｍ、長焦
点距離側で約１．２ｍの近距離まで焦点調節を行うこと
ができる。 実施例４（第５図）はＦナンバー１：４で約２倍の変倍
比を持つ可変焦点距離レンズ光学系の例であり、第■レ
ンズ群し■を物体側より順に、正の屈折力を持つ第１ル
ンズ群ＬＩ［Ｉと負の屈折力を持つ第■２レンズ群ｒ−
ｎ　２と正の屈折力を持つ第■３レンズ群Ｌ１１３とに
分割し、前記第■２レンズ群Ｌｎ２を像側へ移動するこ
とによって遠距離から近距離への焦点調節を行うもので
ある。 物体距離無限遠の状態から第■２レンズ群ＬＩ［２を約
２．２ミリ移動することにより、短焦点距離側で約０．
３ｍ、長焦点距離側で約０．６ｍの近距離まで焦点調節
を行うことができる。 実施例５（第６図）はＦナンバー１：４で約３倍の変倍
比を持つ可変焦点距離レンズ光学系の例であり、第■レ
ンズ群Ｌｔ＋を物体側より順に、正の屈折力を持つ第１
ルンズ群１−　ｕ　ｌと負の屈折力を持つ第■２レンズ
群Ｌ１１７と正の屈折力を持つ第■３レンズ群ｒ−ｕ　
ａとに分割し、前記第１Ｉ　２レンズ群Ｌ　、ｘ□２を
像側へ移動することによって遠距離から近距離への焦点
調節を行うものである。 物体距離無限遠の状態から第■２レンズ群り、、！を約
２．４ミリ移動することにより、短焦点距離側で約０．
３ｍ、長焦点距離側で約１．５ｒｎの近距離まて焦点調
節を行うことができる。なお、本実施例の場合、変倍中
に、焦点調節による移動とは別に第１１１、ＩＩ２．Ｉ
’［３レンズ群が各々独立に移動するが、暴本的には負
の屈折力を持つ第１ンズ群Ｌ　、Ｉと、第１１１．ＩＩ
２．、［Ｉ３レンズ群を一体と考えた正の屈折力を持つ
第■レンズ群［、ｎとの空気間隔を変化させることが主
な変倍作用を受け持っており、本発明の趣旨に含まれる
ものである。 実施例６（第７図）はＦナンバー１：４で約３倍の変倍
比を持つ可変焦点距離レンズ光学系の例であり、第１ル
ンズ群り、を物体側より順に、正の屈折力を持つ第■ル
ンズ群ＬＩＩＩと負の屈折力を持つ第■２レンズ群Ｌ−
ｔｒ２と正の屈折力を持つ第■３レンズ群ＬＵ３とに分
割し、前記第１２レンズ群１−　ｎ　３を物体側へ移動
することによって遠距離から近距離への焦点調節を行う
ものである。 物体距離無限遠の状態から第■３レンズ群ＬＩ＋３を約
５．３ミリ移動することにより、短焦点距離側で約０．
３ｍ、長焦点距離側で約１．５ｍの近距離まで焦点調節
を行うことができる。本実施例６の場合、実施例５と同
様、変倍中に、焦点調節による移動とは別に、第■１．
■２．■３レンズ群が各々独立に移動するが、前述の如
く本発明の趣旨に含まれるものである。 実施例７　（第８図）はＦすシバ−１：４で約２倍の変
倍比を持つ可変焦点距離レンズ光学系の例であり、第■
レンズ群し■を物体側より順に、正の屈折力を持つ第■
ルンズ群ＬＩ＋１と負の屈折力を持つ第１ｆ　２レンズ
群ＬＩＩ２と正の屈折力を持つ第■３レンズ群Ｌ１１３
１とに分割し、前記第１１１レンズ群ＬＩ＋＋と第■３
レンズ群Ｌｎ３を同時に同量物体側へ移動することによ
って遠距離から近距離への焦点調節を行うものである。 物体距離無限遠の状態から前記２つのレンズ群を約１．
５ミリ移動することにより、短焦点距離側で約０．３ｍ
、長焦点距離側で約０．６ｍの近距離まで焦点調節を行
うことができる。なお、第１Ｉ　ルンズ群Ｌｌ１１と第
■３レンズ群Ｌｎ’３の移動爪を同量とせず、異なる量
にして、より良好な収差状態を保つことも可能であ、る
。 実施例８（第９図）はＦナンバー１＝４で約２倍の変倍
比を持つ可変焦点距離レンズ光学系の例であり、第１ル
ンズ群Ｌ■を物体側より順に、正の屈折力を持つ第１ル
ンズ群Ｌ　ＩＩ　１と負の屈折力を持つ第■２レンズ群
Ｌｎ２と正の屈折力を持フ第■３レンズ群Ｌ　Ｌ＋　３
と負の屈折力を持つ第１１４レンズ群ＬＩ［４とに分割
し、前記第１２レンズＭｆ’　Ｉ−ｎ　２を像側へ移動
することによって遠距離から近距離への焦点調節を行う
ものである。物体距離無限遠の状態から第１２レンズ群
ＬＩ＋２を約２ミリ移動することにより、短焦点距離側
で約０．３ｍ、長焦点距離側で約０，６ｍの近距離まで
焦点調節を行うことができる。なお、本実施例８の場合
。 第■４レンズ群Ｌ］Ｉ４は変倍中も焦点調節中も常に不
動であるが、基本的には負の屈折力を持つ第ルンズ群Ｌ
１と、第１１１．Ｍ２．ｕ３．［４レンズ群を一体と考
えた正の屈折力を持つ第１Ｉレンズ群Ｌ■との空気間隔
を変化させることが主な変倍作用を受け持っており、本
発明の趣旨に含まれるものである。 以上の各実施例から明らかなように、本発明によれば、
焦点調節の為に移動するレンズ群は軽量である為、極め
て出力の小さいモーターで駆動することが可能であり、
従って消費電力も極めて少く、電源、モーター等を含め
てＡＦレンズ付−眼レフカメラを小型軽量かつ低コスト
にて実現することができる。また、従来の前玉繰出し方
式と異なり、前玉径を増大させることなく、近距、離ま
で周辺光量を十分に確保することが可能である為、光学
系全体も小型となり二重のメリットとなる。 さらに、前述した如く焦点調節の為に移動するレンズ群
の結像倍率は変倍中、焦点調節中のどの状態においても
−１とならないことが、特しニＡ７Ｆの作動を適確とす
る為には必要な条件であり、Ａζ発明の何れの実施例も
焦点調節の為に移動するレンズ群の倍率が−１となって
いないことＬま以下しこ示す各実施例の数値に見られる
通りてあイ）。なお、ｆは焦点距離、ｒはレンズ各面の
曲率半径、ｔＮま各レンズの肉厚又はレンズ間隔、ｒｒ
　ｔｉ各レンズのｄ　−１ｉｎｅに対する屈折率、νは
各レンズのアツベ数であり、また＊印は焦点調節時にレ
ンズ間隔力１可変する箇所を示す。

【実施例１１ ＦＮＯ１：　４　ｆ　＝３６．０〜６８．５ｒ　ｄ　ｎ
　ヤ 【実施例２】 ＦＮｏｌ　：　４　ｆ　＝３６．０〜６８．５ｒ　ｄ　
ｎ　ヤ

【実施例３】 ＦＮＯ１：　３．５〜４．５　１　＝２８．９〜７７．
５ｒ　ｄ、　ｎ　ヤ

【実施例４】 Ｆｌｉｏ　１　：　４　ｆ　＝３６．０〜６８．５ｄ　
ｎ 第■２レンズ群の結像倍率

【実施例５１ ＦＮＯ１：　４　ｆ　＝２８．８〜８２．０ｒ　ｄ　ｎ 【実施例６】 Ｆ）ｔｏ　ｌ　：　４　ｆ　＝２８．８〜８２．０ｒ　
ｄ　ｎ 第１Ｉ　３レンズ群の結像倍率 【実施例７］ Ｆｕｏ　１　：　４　ｆ　＝３６．０〜６８．５ｒ　ｄ
　ｎ 【実施例８１　ＦＮＯ１：　４　ｆ　＝３６．０〜６８
．５ｒ　ｄ　ｎ　シ 第■２レンズ群′の結像倍率

【図面の簡単な説明】

第１図は焦点調節の原理を表わす説明図、第２図は実施
例１のレンズ断面図、第３図は実施例２のレンズ断面図
、第４図は実施例３のレンズ断面図、第５図は実施例４
のレンズ断面図、第６図は実施例５のレンズ断面図、第
７図は実施例６のレンズ断面図、第８図は実施例７のレ
ンズ断面図、第９図は実施例８のレンズ断面図である。 第１図 Ｌ□　ＬＴＬ △＝（１−ｍ　）・６ 第２図 第３図 ＬＩＩＩ　ＬＩＩ２ 第４　図 第５図 第６図 ＬＩ［＋　ＬＩｒ２ＬＩＬ３ 第７図 第８図 し■Ｉ　ＬＩＩ２　ＬＵｓ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体側より順に、負の屈折力を持つ第■レンズ群と、正
   の屈折力を持つ第■レンズ群とから成り、主に前記両レ
   ンズ群間の空気間隔を変化させることによって変倍を行
   う可変焦点距離レンズ光学系において、前記第■レンズ
   群をさらに２群以上の複数のレンズ群に分割し、その内
   の１つの群または２つ以上の群を同時に移動させること
   によって焦点調節を行い、かつ焦点調節の為に移動する
   レンズ群の結像倍率は変倍中、焦点調節中を問わず一１
   倍の状態にならないことを特徴とする可変焦点距離レン
   ズ光学系における焦点調節方法。