JP2004317867A

JP2004317867A - Zoom lens

Info

Publication number: JP2004317867A
Application number: JP2003112967A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Endo; 宏志遠藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a super-compact telephotographic zoom lens (70-300/4.5-5.6). <P>SOLUTION: A tele start cam focus is used in a rear focus zoom lens where a focus group moves to an object side at the time of variable power W→T and it is moved to an image surface side at the time of focusing infinity→ close range. The zoom lens has six groups which are positive, negative, positive, negative, positive and negative from the object side, and the variable power is performed by changing space between the groups, and focusing is performed by a 6th lens group. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に、インナーフォーカスを用い機械的に変倍によるピント移動を補正した、コンパクトで良好な光学性能および良好な操作性を備えたスティルカメラやビデオカメラ等の撮影系として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりビデオカメラやスティルカメラ等におけるズームレンズのフォーカス方式としては物体側第１群でフォーカシングを行う、所謂前玉フォーカス方式が一般的である。この方式は、同一物体距離に対するフォーカスレンズの繰り出し量がズーム位置によらず一定であるため鏡筒構造を簡単にできるという利点がある。しかしながら、前玉フォーカス方式を、高変倍のズームレンズに用いたときには、近距離撮影時の周辺光量を確保するために前玉のレンズ外径を大きくする必要がありレンズ系全体が大型化してくる傾向があった。また、他のフォーカス方式として、リヤーフォーカス方式やインナーフォーカス方式の撮影レンズが種々提案されている。これらの方式はフォーカスレンズを比較的小型軽量に構成することができるため、オートフォーカスカメラに用いると迅速なフォーカシングが可能となる等の利点があり、またレンズ系全体を小型化出来るといった利点がある。しかしながら、このフォーカス方式は特定の物体にフォーカスしても多くの場合ズーミングを行うと各ズーム位置毎にピントの合うフォーカスレンズの光軸上の位置が異なるために、ピント移動を起こすという問題点があった。このためズーミングに応じてフォーカスレンズの位置を移動させてフォーカス調整しなければならない。
【０００３】
これに対して、特開昭５８−２０２４１６号公報では光学的にフォーカスレンズの移動量が全ズーム範囲にわたり一定となるように近軸屈折力配置を設定してズーミングに伴うピント移動を補正したズームレンズを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この方式は近軸屈折力配置の制約が厳しいため、レンズ系全体の大型化を招く傾向があった。又、特開平３−２３５９０８号公報ではフォーカスレンズ群の移動に関しフォーカスカムと補正カムの２つのカムを用意し、任意の距離物体に合焦している状態からズーミングする際には前記フォーカスカムと補正カムとを用いて設定した曲線上を移動することでピント移動の発生を実用上問題のない大きさに押さえることを可能としたフォーカス方式が提案されている。この方式は、メカ的にズーミングによるピント移動を補正しているため、光学的には近軸屈折力配置の自由度が増しレンズ系の小型化が達成可能であったが、撮影レンズの近軸屈折力配置、ズームタイプ、フォーカスタイプによっては前記補正カムの光軸方向の長さが長くなり、補正カム筒の移動スペースを確保するために、レンズ全長が長くなるか、レンズ外径が増大してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、ズームレンズのコンパクト化及び良好な操作性、迅速なオートフォーカスを達成するために、フォーカス方式としてリアフォーカスを用い、前述のフォーカスカムと補正カムの関係を適切にすることで、簡単な鏡筒構造のコンパクトなズームレンズの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、変倍によって移動する複数のレンズ群とフォーカスの際に移動するフォーカスレンズ群とを有するズームレンズにおいて、前記フォーカスレンズ群の無限遠物体から至近物体への焦点合わせのための移動を所定の関数ｇで定義された曲線を利用して行い以下の条件式を満足することを特徴としている。
【０００７】

ここで、ＬＷ、ＬＴは各々広角端、望遠端での物体無限遠におけるフォーカスレンズ群から像面までの距離、ＤＸＷ、ＤＸＴはフォーカスレンズ群の物体無限遠から物体至近への焦点合わせの際の移動量であり光の進行方向を正としており、ΘＴｉｎｆ、ΘＴｍｏｄ、ΘＷｉｎｆ、ΘＷｍｏｄは各々前期曲線上の望遠端物体無限遠、望遠端物体至近、広角端物体無限遠、広角端物体至近での使用位置を示している。
【０００８】
特に前記フォーカスレンズ群の無限遠物体から至近距離物体までの撮影に関する焦点合わせに関する移動を全変倍範囲にわたり所定の関数ｇで定義された１つの曲線を利用して行い、このとき任意のズーム位置での該フォーカスレンズ群の移動量Δは全物体距離をフォーカスパラメータｘ、全ズーム範囲をズームパラメータｚで表わしたとき
Δ＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇ（ｚ）
なる式を利用して行い、該関数ｇに対して全変倍範囲に対応させて曲線の関数ｇｚを定義し任意の物体距離にフォーカスしている状態において変倍を行う際に該フォーカスレンズ群を移動させるために用いる曲線の関数をＦ（ｚ）としたとき該関数Ｆ（ｚ）を
Ｆ（ｚ）＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇｚ（ｚ）
なる式で表わされることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の数値実施例１の光学系を用いて従来例の説明をする。図１は本発明の後述する数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図、図２は図１の数値実施例１の近軸屈折力配置を表す図である。図中、Ｌ１〜Ｌ７は各々第１群〜第７群である。Ｓは絞りである。図２中実線は広角端から望遠端へズーミングする際の各レンズ群の移動軌跡示し、点線は第６群即ちフォーカスレンズ群の至近（物体距離１．５ｍ）での移動軌跡を示している。数値実施例１では、広角端から望遠端へのズーミングに際し第１群Ｌ１、第３群Ｌ３、第６群Ｌ６が各々物体側へ移動し、第２群Ｌ２、第５群Ｌ５、第７群Ｌ７は固定である。物体距離無限から至近へのフォーカシングは前記第６群Ｌ６を像面側へ移動させて行っている。そして、該第６群Ｌ６のズーミングまたは、焦点合わせの際の移動を異なる２つの曲線を用いて形成される軌跡で表される曲線に沿って行うことで、同一物体距離に合焦した状態でズーミングした場合の焦点はずれ量を許容範囲内に収めることを可能としている。
【００１０】
図３は従来のフォーカスカム、補正カムによる各ズーム位置でのフォーカシングのための第６群Ｌ６の繰り出し量Δ６を表した説明図である。横軸はフォーカスパラメータ（物体距離に相当）ＯＤ、縦軸は第６群の繰り出し量Δ６である。第６群の同一物体距離への繰り出し量Δ６はワイド（広角端）Ｗからテレ（望遠端）Ｔに行くに従って増大している。
【００１１】
ここで、フォーカスパラメータとは、物体距離に対応した数値であり、本実施形態では０は無限遠、１．０は至近１．５メーターとしている。また本実施形態においてはズームパラメータはフォーカスキーの回転量に比例した値を用いている。
【００１２】
次に、従来形態において、第６群のフォーカス移動、ズーム移動の具体的な移動方法を説明する。図４は第６群Ｌ６のフォーカスカム曲線の説明図である。横軸はズームパラメータとフォーカスパラメータとを加えたものである。縦軸は繰り出し量Δ６である。図４の曲線ｇは図３で示した繰り出し曲線をフォーカスパラメータ方向、繰り出し方向に、各々ズーム位置ごとにシフトして重ね合わせた後、一つの曲線で近似することで実現している。
【００１３】
具体的には、フォーカスレンズ群としての第６群Ｌ６の無限遠物体から至近距離物体までの撮影に関する焦点合わせに関する移動軌跡を全変倍範囲にわたり所定の関数ｇ（図４参照）で定義された１つの曲線（図１１のフォーカスカム７７）を利用して行う。このとき任意のズーム位置での該第６群Ｌ６の移動量Δ６は全物体距離をフォーカスパラメータｘ、全ズーム範囲をズームパラメータｚで表したとき
Δ＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇ（ｚ）
なる式を利用して行っている。そして、前記関数ｇに対して全変倍範囲に対応させて曲線の関数ｇｚ（図１１の補正カム７９）を定義し、任意の物体距離にフォーカスしている状態において変倍を行う際に、該第６群Ｌ６を移動させるために用いる曲線の関数をＦ（ｚ）としたとき、該関数Ｆ（ｚ）を２つの曲線ｇ、ｇｚを用いて設定している。例えば
Ｆ（ｚ）＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇｚ（ｚ）
なる式で表している。
【００１４】
第６群でフォーカスするときに１つの曲線で近似して移動させているが、この近似の誤差を少なくする為に、フォーカスパラメータと物体距離の関係、ズームパラメータと焦点距離の関係を変化させている。ここで、ズームパラメータとは、広角端から望遠端までの各焦点距離に対応した数値であり、従来例では０は広角端、１は望遠端としている。
【００１５】
図４は曲線ｇを表しており、図４において範囲Ｚ１は広角端での無限遠物体から至近物体までのフォーカスカムの使用範囲、範囲Ｚ２は中間焦点距離での無限遠物体から至近物体までのフォーカスカムの使用範囲、範囲Ｚ３は望遠端での無限遠物体から至近物体までのフォーカスカムの使用範囲を示している。このようにフォーカスカムの使用範囲をズーム位置によって変えることで同一物体距離にたいしてズーム位置に応じて繰り出し量を変化させている。
【００１６】
図５は補正カム（図１０の補正カム７９）の曲線を示した説明図である。横軸はズームパラメータ、縦軸は補正移動量である。補正移動の説明は図９、図１０の説明の中でする。
【００１７】
図９は従来例及び本発明のフォーカス方式を実現するための鏡筒構造を模式的に示した断面図である。図１０は従来例のフォーカス方式を実現するための鏡筒の展開図を模式的に示した説明図である。図９においてＬ６は第６群である。
【００１８】
第６群Ｌ６の動きについて説明する。任意のズーム位置においてフォーカシングを行う場合は、図１０に示したフォーカスカム（関数ｇ）７７に沿ってフォーカスキー８２の回転に伴いフォーカスキー８２が光軸方向に移動するとフォーカスピン７８に連結した第６群Ｌ６が光軸方向に移動する。このときフォーカスカム筒７６は固定されている。
【００１９】
次に任意の距離物体に合焦した状態からズーミングする場合を順を追って説明する。図１０のズームカム筒７１を回転することでズームカム筒７１に植設した連結ピン７２にて連結されたフォーカスカム筒７６を回転させながら補正カム（関数ｇｚ）７９に沿って光軸方向にくりだす。このとき連結ピン７２はフォーカスカム筒７６に固定されており、固定ピン８０は固定筒８１に固定されている。そしてフォーカスカム筒７６の移動にともなってフォーカスピン７８に連結された第６群Ｌ６がフォーカスカム７７の曲線（関数ｇ）と補正カム７９の曲線（関数ｇｚ）を用いて設定される曲線（関数Ｆ（ｚ））上を光軸方向に移動する。このときフォーカスキー８２は固定されている。
【００２０】
前記ズーミングによるピント移動は実用上許容できる大きさになるように前記フォーカスカム７７の曲線（関数ｇ）と前記補正カム７９の曲線（関数ｇｚ）が計算されている。
【００２１】
表１は従来例の各ズーム位置及び各物体距離における無限遠物体からのフォーカス繰り出し量を計算した表であり、ＤＸは近軸計算による繰り出し量、ＤＸＣはフォーカスカムＡで近似された繰り出し量である。
【００２２】
以上より分かるように、広角端から望遠端への変倍時、フォーカスレンズ群が物体側へ移動し、無限物体から至近物体への焦点合わせ時、フォーカスレンズ群が像面側へ移動するタイプのリアフォーカスズームレンズに於いては、従来の構成のごとく、フォーカスカム曲線ｇの形状をフォーカスパラメータ０を広角端・無限遠とし、フォーカスパラメータ１．０を望遠端・無限遠とし、無限遠物体から至近物体への焦点合わせ時、フォーカスパラメータがプラス方向へ変化する構成で決定した場合、補正カムｇｚの光軸と平行方向の長さは、第６群Ｌ６の物体距離無限での広角端から望遠端への変倍時の移動量と前記フォーカスカムｇのパラメータ０から１．０までの繰り出し量をたし合わせたものとなる。従って、フォーカスカム筒の繰り出し量が大きくなり、この移動を満足するために、大きなスペースが必要となっている。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【実施例】
次に、前述と同様に本発明の数値実施例１の光学系を用いて本発明の実施形態の説明をする。図１は本発明の後述する数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図、図２は図１の数値実施例１の近軸屈折力配置を表す図である。図中、Ｌ１〜Ｌ７は各々第１群〜第７群である。Ｓは絞りである。図２中実線は広角端から望遠端へズーミングする際の各レンズ群の移動軌跡示し、点線は第６群即ちフォーカスレンズ群の至近（物体距離１．５ｍ）での移動軌跡を示している。数値実施例１では、広角端から望遠端へのズーミングに際し第１群Ｌ１、第３群Ｌ３、第６群Ｌ６が各々物体側へ移動し、第２群Ｌ２、第５群Ｌ５、第７群Ｌ７は固定である。物体距離無限から至近へのフォーカシングは前記第６群Ｌ６を像面側へ移動させて行っている。そして、該第６群Ｌ６のズーミングまたは、焦点合わせの際の移動を異なる２つの曲線を用いて形成される軌跡で表される曲線に沿って行うことで、同一物体距離に合焦した状態でズーミングした場合の焦点はずれ量を許容範囲内に収めることを可能としている。
【００２５】
図６は本発明のフォーカスカム、補正カムによる各ズーム位置でのフォーカシングのための第６群Ｌ６の繰り出し量Δ６を表した説明図である。横軸はフォーカスパラメータ（物体距離に相当）ＯＤ、縦軸は第６群の繰り出し量Δ６である。第６群の同一物体距離への繰り出し量Δ６はワイド（広角端）Ｗからテレ（望遠端）Ｔに行くに従って増大している。
【００２６】
ここで、フォーカスパラメータとは、物体距離に対応した数値であり、本実施形態では０は無限遠、１．０は至近１．５メーターとしている。また本実施形態においてはズームパラメータはフォーカスキーの回転量に比例した値を用いている。
【００２７】
次に、従来形態において、第６群のフォーカス移動、ズーム移動の具体的な移動方法を説明する。図７は第６群Ｌ６のフォーカスカム曲線の説明図である。横軸はズームパラメータとフォーカスパラメータとを加えたものである。縦軸は繰り出し量Δ６である。図７の曲線ｇは図６で示した繰り出し曲線をフォーカスパラメータ方向、繰り出し方向に、各々ズーム位置ごとにシフトして重ね合わせた後、一つの曲線で近似することで実現している。
【００２８】
具体的には、フォーカスレンズ群としての第６群Ｌ６の無限遠物体から至近距離物体までの撮影に関する焦点合わせに関する移動軌跡を全変倍範囲にわたり所定の関数ｇ（図７参照）で定義された１つの曲線（図１１のフォーカスカム７７）を利用して行う。このとき任意のズーム位置での該第６群Ｌ６の移動量Δ６は全物体距離をフォーカスパラメータｘ、全ズーム範囲をズームパラメータｚで表したとき
Δ＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇ（ｚ）
なる式を利用して行っている。そして、前記関数ｇに対して全変倍範囲に対応させて曲線の関数ｇｚ（図１１の補正カム７９）を定義し、任意の物体距離にフォーカスしている状態において変倍を行う際に、該第６群Ｌ６を移動させるために用いる曲線の関数をＦ（ｚ）としたとき、該関数Ｆ（ｚ）を２つの曲線ｇ、ｇｚを用いて設定している。例えば
Ｆ（ｚ）＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇｚ（ｚ）
なる式で表している。
【００２９】
第６群でフォーカスするときに１つの曲線で近似して移動させているが、この近似の誤差を少なくする為に、フォーカスパラメータと物体距離の関係、ズームパラメータと焦点距離の関係を変化させている。ここで、ズームパラメータとは、広角端から望遠端までの各焦点距離に対応した数値であり、本発明では０は広角端、１は望遠端としている。
【００３０】
図７は曲線ｇを表しており、図７において範囲Ｚ１は広角端での無限遠物体から至近物体までのフォーカスカムの使用範囲、範囲Ｚ２は中間焦点距離での無限遠物体から至近物体までのフォーカスカムの使用範囲、範囲Ｚ３は望遠端での無限遠物体から至近物体までのフォーカスカムの使用範囲を示している。このようにフォーカスカムの使用範囲をズーム位置によって変えることで同一物体距離にたいしてズーム位置に応じて繰り出し量を変化させている。
【００３１】
図８は補正カム（図１１の補正カム７９）の曲線を示した説明図である。横軸はズームパラメータ、縦軸は補正移動量である。補正移動の説明は図９、図１１の説明の中でする。
【００３２】
図９は従来例及び本発明のフォーカス方式を実現するための鏡筒構造を模式的に示した断面図である。図１１は本発明のフォーカス方式を実現するための鏡筒の展開図を模式的に示した説明図である。図９においてＬ６は第６群である。
【００３３】
第６群Ｌ６の動きについて説明する。任意のズーム位置においてフォーカシングを行う場合は、図１１に示したフォーカスカム（関数ｇ）７７に沿ってフォーカスキー８２の回転に伴いフォーカスキー８２が光軸方向に移動するとフォーカスピン７８に連結した第６群Ｌ６が光軸方向に移動する。このときフォーカスカム筒７６は固定されている。
【００３４】
次に任意の距離物体に合焦した状態からズーミングする場合を順を追って説明する。図１１のズームカム筒７１を回転することでズームカム筒７１に植設した連結ピン７２にて連結されたフォーカスカム筒７６を回転させながら補正カム（関数ｇｚ）７９に沿って光軸方向にくりだす。このとき連結ピン７２はフォーカスカム筒７６に固定されており、固定ピン８０は固定筒８１に固定されている。そしてフォーカスカム筒７６の移動にともなってフォーカスピン７８に連結された第６群Ｌ６がフォーカスカム７７の曲線（関数ｇ）と補正カム７９の曲線（関数ｇｚ）を用いて設定される曲線（関数Ｆ（ｚ））上を光軸方向に移動する。このときフォーカスキー８２は固定されている。
【００３５】
前記ズーミングによるピント移動は実用上許容できる大きさになるように前記フォーカスカム７７の曲線（関数ｇ）と前記補正カム７９の曲線（関数ｇｚ）が計算されている。
【００３６】
表２は本発明の各ズーム位置及び各物体距離における無限遠物体からのフォーカス繰り出し量を計算した表であり、ＤＸは近軸計算による繰り出し量、ＤＸＣはフォーカスカムＡで近似された繰り出し量である。
【００３７】
以上より分かるように、広角端から望遠端への変倍時、フォーカスレンズ群が物体側へ移動し、無限物体から至近物体への焦点合わせ時、フォーカスレンズ群が像面側へ移動するタイプのリアフォーカとスズームレンズに於いては、本発明の構成のごとく、フォーカスカム曲線ｇの形状をフォーカスパラメータ０を広角端・無限遠とし、フォーカスパラメータ −１．０を望遠端・無限遠とし、無限遠物体から至近物体への焦点合わせ時、フォーカスパラメータがプラス方向へ変化する構成で決定した場合、補正カムｇｚの光軸と平行方向の長さは、第６群Ｌ６の物体距離無限での広角端から望遠端への変倍時の移動量から前記フォーカスカムｇのパラメータ０から−１．０までの繰り出し量を引いたものとなる。従って、フォーカスカム筒の繰り出し量が従来例で説明した構成に比べ小さくなり、鏡筒内のスーペースが少なくて済むためレンズ系を小型化できる。
【００３８】
【表２】

【００３９】
さらに本発明の実施形態について詳しく述べる。
【００４０】
前期ズームレンズは手動による焦点合わせのために回転するフォーカス操作環をそなえており、前期フォーカス操作環の無限遠物体から至近物体への焦点合わせのための回転位相をθＦｍａｘ、前記フォーカスレンズ群の無限遠物体から至近距離物体までの焦点合わせのための前記関数ｇで表された曲線上の回転方向の位相をθｍａｘとしたとき、
｜θＦｍａｘ｜＞２．０ × ｜θｍａｘ｜・・・（９）
なる条件式を満足するようにしている。具体的には、図１０及び図１２に図示していないフォーカス回転量減速機構を介して図１２のフォーカスキー８２と図示していないフォーカス操作環が連結されており、フォーカスキーの回転量に対し、フォーカス操作環の回転量が大きくなるように構成されている。これは、図８の曲線ｇで示すとおり、フォーカスカム及び補正カムを本発明の構成とすると、望遠端・物体距離無限遠付近の曲線ｇ、図１２に示すフォーカスカム７７の傾きが大きくなり、フォーカスキー８２の回転操作量に対する本実施例のごとき望遠ズームレンズのテレ端・無限遠物体付近でのフォーカス敏感度の大きい第６群Ｌ６の光軸方向の移動量が大きくなるため、ピントの変動も大きくなり、直接フォーカスキーを回転させて手動による焦点合わせを行うと操作性が良くないためである。
【００４１】
前記フォーカスレンズ群の広角端、望遠端の物体無限遠での位置敏感度を各々ＥＳＷ、ＥＳＴとしたとき、
２＜｜ＥＳＷ｜＜６・・・（１０）
３＜｜ＥＳＴ｜＜１０・・・（１１）
を満足させている。これは、焦点合わせのためのフォーカスレンズ群の移動量を比較的小さくするとともに、前記曲線ｇを形成した際、同一物体距離に合焦した状態でズーミングを行った際の焦点はずれ量を小さくするためのものである。条件式（１０）、（１１）の下限値を超えてフォーカスレンズ群の敏感度が小さくなると焦点合わせのためのフォーカスレンズ群の移動量が増大しレンズ系が大型化し、条件式（１０）、（１１）の上限値を超えてフォーカスレンズ群の敏感度が大きくなるとフォーカスレンズの移動を制御し焦点はずれ量が許容範囲内となるように焦点合わせを行うことが困難となる。
さらに、物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とフォーカスレンズ群を含む複数のレンズ群より構成された全体として正の屈折力を有する後群よりなり、前期フォーカスレンズ群は負の屈折力を有する構成とし、以下の条件式を満足させている。
【００４２】

ここで、ｆＦはフォーカスレンズ群の焦点距離、ｆＷ、ｆＴは各々広角端、望遠端での全系の焦点距離、ＭＦは広角端から望遠端への変倍の際の物体距離無限時の移動量、ＤＸＷ、ＤＸＴは各々広角端、望遠端の物体距離無限から物体距離至近へのフォーカスレンズの移動量である。条件式（１２）は広角端と望遠端の焦点距離の積の平方根に対するフォーカスレンズ群の焦点距離の絶対値を規定したものであり、下限値を超えるとフォーカスレンズ群の敏感度が大きくなりメカ的に制御が困難となり、上限値を超えるとフォーカスレンズ群の敏感度が小さくなり、物体距離無限から至近までの焦点合わせのための移動量が大きくないり好ましくない。条件式（１３）、（１４）は各々広角端から望遠端への変倍の際の物体距離無限時のフォーカスレンズ群の移動量に対する広角端、望遠端での物体距離無限から物体距離至近への焦点合わせのためのフォーカスレンズ群の移動量の比を規定したものであり、下限値を超えてＭＦの絶対値が大きくなると補正カムの光軸方向の長さが長くなりレンズ系の大型化につながり、上限値を超えてフォーカスレンズ群の焦点合わせのための繰り出し量が大きくなるとフォーカスカムの光軸方向の長さが長くなりレンズ系の大型化につながる。
【００４３】
また本実施例では、前記後群は物体側より正の屈折力を有する第３レンズ群と負の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群と負の屈折力を有するフォーカスレンズ群である第６レンズ群とを有し、ＤｉＷ、ＤｉＴを各々広角端、望遠端の第ｉレンズ群と第ｉ＋１レンズ群の間隔としたとき、広角端から望遠端への変倍時、
Ｄ１Ｗ＜Ｄ１Ｔ・・・（１５）
Ｄ２Ｗ＞Ｄ２Ｔ・・・（１６）
Ｄ３Ｗ＜Ｄ３Ｔ・・・（１７）
Ｄ４Ｗ＞Ｄ４Ｔ・・・（１８）
Ｄ５Ｗ＞Ｄ５Ｔ・・・（１９）
なる条件式を満足するように各々の相対間隔を変化させつつ、前記第１レンズ群と前記第６レンズ群を物体側へ移動させている。このように、レンズ系を多群構成とし上記の条件式（１５）から（１９）を満足するように各レンズ群の間隔を変化させることで、コンパクトなズームレンズを達成している。
さらに、広角端から望遠端への変倍に際し前記第１レンズ群を物体側へ移動させ、広角端から望遠端への変倍の際の前記第１レンズ群の移動量をＭ１、広角端での前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの長さをＯＴＬＷとしたとき、
０．４＜｜Ｍ１｜／ＯＴＬＷ＜０．５５・・・（２０）
なる条件式を満足させている。
【００４４】
条件式（２０）は、広角端での第１群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離即ち光学全長に対して第１レンズ群の変倍のための移動量を規定したものであり、下限値をこえて第１レンズ群の移動量の絶対値が少なくなると広角端での光学全長が長くなりレンズ系のコンパクト化に反し、上限値を超えて第１レンズ群の移動量が大きくなるとこの移動を達成するために、鏡筒構造が複雑になり、コストアップ等につながるため好ましくない。
【００４５】
さらに、以下の条件式を満足させている。
【００４６】

ここで、ｆｉは第ｉレンズ群の焦点距離、ｆＷ、ｆＴは各々広角端および望遠端での全系の焦点距離である。
【００４７】
条件式（２１）から（２６）は各々、広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離の積の平方根に対する各レンズ群の焦点距離の絶対値の比を規定したものであり、いずれも下限値を超えて各レンズ群の屈折力が強くなるとレンズ系のコンパクト化には有利だが、収差補正が困難となり、上限値を超えて各レンズ群の屈折力が強くなると収差補正には有利だがレンズ系が大型化してくる。
【００４８】
また、本実施例では、第２レンズ群を光軸と略垂直方向に変位させて手ぶれ等による像ぶれを補正すること可能である。望遠端での前記第２レンズ群の光軸と垂直な方向の敏感度をＴＳ２Ｔ、望遠端での全系の焦点距離をｆＴ、角度の単位はｄｅｇｒｅｅとしたとき、
０．４＜｜ａｔａｎ（ＴＳ２Ｔ／ｆＴ）｜＜１・・・（２７）
なる条件式を満足させている。
【００４９】
条件式（２７）は前記第２レンズ群の光軸と垂直な方向の変位と手ぶれ等のぶれ補正角度の比を定めたものであり、下限値を超えて第２レンズ群の変位に対するぶれ補正角度が小さくなると必要なぶれ補正量を得るための第２レンズ群の変位量が大きくなり、該移動を達成するためのアクチュエーターが大型化し、上限値を超えて第２レンズ群の変位に対するぶれ補正角度が大きくなると、手ぶれ等のぶれ補正の制御が困難となり良好な手ぶれ補正ができなくなってくる。
【００５０】
図１３は本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。数値実施例２は物体側より負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、負の屈折力の第５群の５つのレンズ群より構成され、無限から至近物体へのフォーカシングに際し、第５レンズ群を像面側へ移動させている。
【００５１】
図１４は本発明の数値実施例２の近軸屈折力配置を表す図である。
【００５２】
（数値実施例）
数値実施例においてｒｉは物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚または空気間隔、ｎｉとｖｉは第ｉ番目のレンズの屈折率とアッベ数である。各群移動係数、フォーカスカム、補正カムの係数は各々移動曲線の係数をａ１〜ａ６とし、移動量をｍ、パラメータをｐ（ズームパラメータまたは、ズームパラメータ＋フォーカスパラメータ）としたとき、
ｍ＝ａ１＊ｐ＋ａ２＊ｐ＾２＋ａ３＊ｐ＾３＋ａ４＊ｐ＾４＋ａ５＊ｐ＾５＋ａ６＊ｐ＾６
なる式で表される。
【００５３】
また、ｂ，ｃ，ｄ，ｅ・・は非球面係数であり、非球面形状は、非球面上での任意の点の光軸から垂直方向の高さをｈ、非球面の面頂点を通り光軸に垂直な平面との距離をｘとしたとき、
【外１】

なる式であらわされる。
【００５４】
また、回折光学素子の形状は、基準波長（ｄ線）をλｏ、光軸からの距離をｈ、位相をΦ（ｈ）としたとき、
Φ（ｈ）＝２πλｏ（Ｃｌ・ａ^２＋Ｃ２・ｈ^４＋Ｃ３・ｈ^６＋・・・）
なる式で表される。
【００５５】

【００５６】
【表３】

【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広角端から望遠端への変倍時、フォーカスレンズ群が物体側へ移動し、無限物体から至近物体への焦点合わせ時、フォーカスレンズ群が像面側へ移動するタイプのリアフォーカスズームレンズに於いて、本発明の構成のごとく、フォーカスレンズ群の変倍、焦点合わせの移動を複数のカム曲線の合成で行うことで、該移動を達成するための鏡筒内スペースを小さくすることが可能となり、レンズ系の小型化が達成できる。
【００５８】
この他、本発明によれば、防振機能を備え、良好な光学性能を有した望遠ズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図。
【図２】本発明の数値実施例１の近軸配置を表す図。
【図３】従来例の各ズーム位置における第６群のフォーカス繰り出し量を表した説明図。
【図４】従来例に係る第６群のフォーカスカムの曲線の説明図。
【図５】従来例に係る補正カム曲線の説明図。
【図６】本発明の各ズーム位置における第６群のフォーカス繰り出し量を表した説明図。
【図７】本発明に係る第６群のフォーカスカムの曲線の説明図。
【図８】本発明に係る補正カム曲線の説明図。
【図９】本発明及び従来例のフォーカス方式を実現するための鏡筒構造を模式的に示した断面図。
【図１０】従来例のフォーカス方式を実現するための鏡筒の展開図を模式的に示した図。
【図１１】本発明のフォーカス方式を実現するための鏡筒の展開図を模式的に示した図。
【図１２】本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図。
【図１３】本発明の数値実施例３の広角端におけるレンズ断面図。
【図１４】本発明の数値実施例３の近軸配置を表す図。
【符号の説明】
Ｌ１第１群
Ｌ２第２群
Ｌ３第３群
Ｌ４第４群
Ｌ５第５群
Ｌ６第６群
ＳＰ絞り
７１ズームカム筒
７２連結ピン
７４，７７フォーカスカム
７３フォーカスカム筒
７６フォーカスカム筒
７９補正カム
８０固定ピン
８２フォーカスキー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens, and is particularly suitable as a shooting system for a still camera, a video camera, or the like having a compact and good optical performance and a good operability, in which an inner focus is used to mechanically correct focus movement due to zooming. It is something.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a focus method of a zoom lens in a video camera, a still camera, or the like, a so-called front lens focus method in which focusing is performed by a first lens unit on the object side is common. This method has an advantage that the lens barrel structure can be simplified because the amount of extension of the focus lens for the same object distance is constant regardless of the zoom position. However, when the front lens focus method is used for a high-magnification zoom lens, it is necessary to increase the outer diameter of the front lens in order to secure the peripheral light amount at the time of close-up shooting, and the entire lens system becomes larger. There was a tendency to come. Also, as other focus methods, various types of photographing lenses of a rear focus method and an inner focus method have been proposed. These methods have the advantage that the focusing lens can be made relatively small and lightweight, so that when used in an autofocus camera, rapid focusing becomes possible, and that the entire lens system can be downsized. . However, this focusing method has a problem in that, even if focusing is performed on a specific object, in many cases zooming will cause a focus movement because the position on the optical axis of a focus lens that is in focus differs for each zoom position. there were. Therefore, it is necessary to adjust the focus by moving the position of the focus lens in accordance with zooming.
[0003]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-202416 discloses a zoom system in which the paraxial refractive power arrangement is set so that the movement amount of the focus lens is optically constant over the entire zoom range, and the focus movement accompanying zooming is corrected. Suggest a lens.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this system, since the restriction on the paraxial refractive power arrangement is severe, there is a tendency that the entire lens system becomes large. In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-235908, two cams, a focus cam and a correction cam, are prepared for the movement of the focus lens group, and when zooming from an in-focus state to an object at an arbitrary distance, the focus cam and the correction cam are used. A focus method has been proposed which enables a focus movement to be suppressed to a size having no practical problem by moving on a set curve using a correction cam. This method mechanically corrects the focus movement due to zooming, so optically, the degree of freedom of the paraxial refractive power arrangement was increased, and the lens system could be made smaller. Depending on the refractive power arrangement, the zoom type and the focus type, the length of the correction cam in the optical axis direction becomes longer, and in order to secure a space for moving the correction cam barrel, the entire lens length becomes longer or the lens outer diameter increases. There was a case.
[0005]
The present invention uses a rear focus as a focus method and achieves an appropriate relationship between the focus cam and the correction cam in order to achieve a compact zoom lens, good operability, and quick autofocus. It is intended to provide a compact zoom lens having a simple lens barrel structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A zoom lens according to the present invention is a zoom lens having a plurality of lens groups that move by zooming and a focus lens group that moves at the time of focusing, wherein the focus lens group focuses from an object at infinity to a close object. Is performed using a curve defined by a predetermined function g, and the following conditional expression is satisfied.
[0007]

Here, LW and LT are the distance from the focus lens group to the image plane at the object infinity at the wide angle end and the telephoto end, respectively, and DXW and DXT are the movements of the focus lens group when focusing from the object infinity to the object closest. ΘTinf, ΘTmod, ΘWinf, ΘWmod are the use positions at the telephoto end object at infinity, at the telephoto end object, at the wide-angle end object at infinity, and at the wide-angle end object, respectively, on the above curve. Is shown.
[0008]
In particular, the focus lens group is moved by focusing using a single curve defined by a predetermined function g over the entire zooming range with respect to imaging from an object at infinity to an object at a close distance. Is the amount of movement Δ of the focus lens group at the time when the entire object distance is represented by the focus parameter x and the entire zoom range is represented by the zoom parameter z.
Δ = g (z + x) −g (z)
The following formula is used to define a function gz of a curve corresponding to the entire variable power range with respect to the function g. When performing variable power while focusing on an arbitrary object distance, the focus lens group Let F (z) be the function of the curve used to move
F (z) = g (z + x) -gz (z)
It is characterized by being represented by the following formula.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, a conventional example will be described using the optical system according to Numerical Example 1 of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a lens at a wide-angle end in a numerical example 1 of the present invention described later, and FIG. 2 is a diagram showing a paraxial refractive power arrangement of the numerical example 1 in FIG. In the figure, L1 to L7 are first to seventh groups, respectively. S is an aperture. In FIG. 2, the solid line indicates the movement locus of each lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the dotted line indicates the movement locus of the sixth group, that is, the focus lens group, at a close distance (object distance 1.5 m). In Numerical Embodiment 1, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first unit L1, the third unit L3, and the sixth unit L6 move toward the object side, respectively, and the second unit L2, the fifth unit L5, and the seventh unit. L7 is fixed. Focusing from an infinite object distance to a close distance is performed by moving the sixth lens unit L6 toward the image plane. Then, by moving the sixth unit L6 during zooming or focusing along a curve represented by a locus formed by using two different curves, the sixth group L6 is focused on the same object distance. The focus shift amount during zooming can be kept within an allowable range.
[0010]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the extension amount Δ6 of the sixth lens unit L6 for focusing at each zoom position by the conventional focus cam and correction cam. The horizontal axis is the focus parameter (corresponding to the object distance) OD, and the vertical axis is the extension amount Δ6 of the sixth lens unit. The extension amount Δ6 of the sixth lens unit to the same object distance increases from the wide (wide-angle end) W to the telephoto (telephoto end) T.
[0011]
Here, the focus parameter is a numerical value corresponding to the object distance. In the present embodiment, 0 is infinity, and 1.0 is 1.5 meters close. In this embodiment, the zoom parameter uses a value proportional to the amount of rotation of the focus key.
[0012]
Next, a description will be given of a specific moving method of the focus movement and the zoom movement of the sixth lens group in the conventional embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram of the focus cam curve of the sixth lens unit L6. The horizontal axis is obtained by adding the zoom parameter and the focus parameter. The vertical axis is the feeding amount Δ6. The curve g in FIG. 4 is realized by shifting the payout curve shown in FIG. 3 in the focus parameter direction and the payout direction for each zoom position, superimposing them, and then approximating the curve with one curve.
[0013]
More specifically, the movement trajectory of the sixth lens unit L6 as a focus lens group regarding focusing for shooting from an object at infinity to a close object is defined by a predetermined function g (see FIG. 4) over the entire zoom range. This is performed using one curve (the focus cam 77 in FIG. 11). At this time, the movement amount Δ6 of the sixth unit L6 at an arbitrary zoom position is obtained by expressing the entire object distance by the focus parameter x and the entire zoom range by the zoom parameter z.
Δ = g (z + x) −g (z)
This is done using the following formula. Then, a curve function gz (correction cam 79 in FIG. 11) is defined for the function g in correspondence with the entire zoom range, and when zooming is performed while focusing on an arbitrary object distance, When the function of the curve used to move the sixth unit L6 is F (z), the function F (z) is set using two curves g and gz. For example
F (z) = g (z + x) -gz (z)
It is represented by the following equation.
[0014]
When focusing in the sixth group, the lens is moved by approximation by one curve. To reduce the error of this approximation, the relationship between the focus parameter and the object distance and the relationship between the zoom parameter and the focal length are changed. I have. Here, the zoom parameter is a numerical value corresponding to each focal length from the wide-angle end to the telephoto end. In the conventional example, 0 is the wide-angle end and 1 is the telephoto end.
[0015]
FIG. 4 shows a curve g. In FIG. 4, the range Z1 is the range of use of the focus cam from the object at infinity to the close object at the wide angle end, and the range Z2 is the range from the object at infinity to the close object at the intermediate focal length. The range of use of the focus cam, range Z3, indicates the range of use of the focus cam from an object at infinity to a close object at the telephoto end. By changing the range of use of the focus cam depending on the zoom position in this manner, the amount of extension is changed according to the zoom position for the same object distance.
[0016]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a curve of the correction cam (the correction cam 79 in FIG. 10). The horizontal axis is the zoom parameter, and the vertical axis is the correction movement amount. The correction movement will be described in the description of FIGS.
[0017]
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a lens barrel structure for realizing the focus method of the conventional example and the present invention. FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a development view of a lens barrel for realizing a conventional focusing method. In FIG. 9, L6 is a sixth unit.
[0018]
The movement of the sixth unit L6 will be described. When focusing is performed at an arbitrary zoom position, when the focus key 82 moves in the optical axis direction with the rotation of the focus key 82 along the focus cam (function g) 77 shown in FIG. The sixth lens unit L6 moves in the optical axis direction. At this time, the focus cam cylinder 76 is fixed.
[0019]
Next, a case in which zooming is performed from a state in which an object at an arbitrary distance is focused will be described step by step. By rotating the zoom cam barrel 71 of FIG. 10, the focus cam barrel 76 connected by the connecting pin 72 embedded in the zoom cam barrel 71 is rotated and cut out along the correction cam (function gz) 79 in the optical axis direction. At this time, the connecting pin 72 is fixed to the focus cam barrel 76, and the fixing pin 80 is fixed to the fixed barrel 81. The sixth lens group L6 connected to the focus pin 78 with the movement of the focus cam cylinder 76 sets a curve (function g) using the curve (function g) of the focus cam 77 and the curve (function gz) of the correction cam 79. F (z)) in the optical axis direction. At this time, the focus key 82 is fixed.
[0020]
The curve (function g) of the focus cam 77 and the curve (function gz) of the correction cam 79 are calculated so that the focus movement due to the zooming has a practically allowable size.
[0021]
Table 1 is a table in which the focus extension amount from an object at infinity at each zoom position and each object distance in the conventional example is calculated. DX is the extension amount by paraxial calculation, and DXC is the extension amount approximated by the focus cam A. is there.
[0022]
As can be seen from the above description, the focusing lens group moves to the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the focusing lens group moves to the image plane side when focusing from an infinite object to a close object. In the rear focus zoom lens, as in the conventional configuration, the shape of the focus cam curve g is such that the focus parameter 0 is the wide-angle end / infinity, the focus parameter 1.0 is the telephoto end / infinity, and the shape of the focus cam curve g is from the object at infinity. When the focus parameter is determined to change in the plus direction at the time of focusing on the closest object, the length of the correction cam gz in the direction parallel to the optical axis is from the wide-angle end at the infinite object distance of the sixth lens unit L6 to the telephoto end. The sum of the amount of movement at the time of zooming to the end and the amount of extension of the focus cam g from the parameter 0 to 1.0 is obtained. Therefore, the amount of extension of the focus cam barrel increases, and a large space is required to satisfy this movement.
[0023]
[Table 1]

[0024]
【Example】
Next, an embodiment of the present invention will be described using the optical system of Numerical Example 1 of the present invention as described above. FIG. 1 is a sectional view of a lens at a wide-angle end in a numerical example 1 of the present invention described later, and FIG. 2 is a diagram showing a paraxial refractive power arrangement of the numerical example 1 in FIG. In the figure, L1 to L7 are first to seventh groups, respectively. S is an aperture. In FIG. 2, the solid line indicates the movement locus of each lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the dotted line indicates the movement locus of the sixth group, that is, the focus lens group, at a close distance (object distance 1.5 m). In Numerical Embodiment 1, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first unit L1, the third unit L3, and the sixth unit L6 move toward the object side, respectively, and the second unit L2, the fifth unit L5, and the seventh unit. L7 is fixed. Focusing from an infinite object distance to a close distance is performed by moving the sixth lens unit L6 toward the image plane. Then, by moving the sixth unit L6 during zooming or focusing along a curve represented by a locus formed by using two different curves, the sixth group L6 is focused on the same object distance. The focus shift amount during zooming can be kept within an allowable range.
[0025]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the extension amount Δ6 of the sixth lens unit L6 for focusing at each zoom position by the focus cam and the correction cam of the present invention. The horizontal axis is the focus parameter (corresponding to the object distance) OD, and the vertical axis is the extension amount Δ6 of the sixth lens unit. The extension amount Δ6 of the sixth lens unit to the same object distance increases from the wide (wide-angle end) W to the telephoto (telephoto end) T.
[0026]
Here, the focus parameter is a numerical value corresponding to the object distance. In the present embodiment, 0 is infinity, and 1.0 is 1.5 meters close. In this embodiment, the zoom parameter uses a value proportional to the amount of rotation of the focus key.
[0027]
Next, a description will be given of a specific moving method of the focus movement and the zoom movement of the sixth lens group in the conventional embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram of the focus cam curve of the sixth lens unit L6. The horizontal axis is obtained by adding the zoom parameter and the focus parameter. The vertical axis is the feeding amount Δ6. The curve g in FIG. 7 is realized by shifting and overlapping the payout curve shown in FIG. 6 in the focus parameter direction and the payout direction for each zoom position, and then approximating one curve.
[0028]
Specifically, the movement trajectory of the sixth lens unit L6 as a focus lens group relating to focusing for shooting from an object at infinity to an object at a close distance is defined by a predetermined function g (see FIG. 7) over the entire zoom range. This is performed using one curve (the focus cam 77 in FIG. 11). At this time, the movement amount Δ6 of the sixth unit L6 at an arbitrary zoom position is obtained by expressing the entire object distance by the focus parameter x and the entire zoom range by the zoom parameter z.
Δ = g (z + x) −g (z)
This is done using the following formula. Then, a curve function gz (correction cam 79 in FIG. 11) is defined for the function g in correspondence with the entire zoom range, and when zooming is performed while focusing on an arbitrary object distance, When the function of the curve used to move the sixth unit L6 is F (z), the function F (z) is set using two curves g and gz. For example
F (z) = g (z + x) -gz (z)
It is represented by the following equation.
[0029]
When focusing in the sixth group, the lens is moved by approximation by one curve. To reduce the error of this approximation, the relationship between the focus parameter and the object distance and the relationship between the zoom parameter and the focal length are changed. I have. Here, the zoom parameter is a numerical value corresponding to each focal length from the wide-angle end to the telephoto end. In the present invention, 0 is the wide-angle end and 1 is the telephoto end.
[0030]
FIG. 7 shows a curve g. In FIG. 7, a range Z1 is a range of use of a focus cam from an object at infinity to a close object at a wide angle end, and a range Z2 is a range from an object at infinity to a close object at an intermediate focal length. The range of use of the focus cam, range Z3, indicates the range of use of the focus cam from an object at infinity to a close object at the telephoto end. By changing the range of use of the focus cam depending on the zoom position in this manner, the amount of extension is changed according to the zoom position for the same object distance.
[0031]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a curve of the correction cam (the correction cam 79 in FIG. 11). The horizontal axis is the zoom parameter, and the vertical axis is the correction movement amount. The correction movement will be described in the description of FIGS.
[0032]
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a lens barrel structure for realizing the focus method of the conventional example and the present invention. FIG. 11 is an explanatory view schematically showing a development view of a lens barrel for realizing the focus method of the present invention. In FIG. 9, L6 is a sixth unit.
[0033]
The movement of the sixth unit L6 will be described. When performing focusing at an arbitrary zoom position, when the focus key 82 moves in the optical axis direction along with the rotation of the focus key 82 along the focus cam (function g) 77 shown in FIG. The sixth lens unit L6 moves in the optical axis direction. At this time, the focus cam cylinder 76 is fixed.
[0034]
Next, a case in which zooming is performed from a state in which an object at an arbitrary distance is focused will be described step by step. By rotating the zoom cam barrel 71 of FIG. 11, the focus cam barrel 76 connected by the connecting pin 72 embedded in the zoom cam barrel 71 is rotated, and the focus cam barrel 76 is rotated along the correction cam (function gz) 79 in the optical axis direction. At this time, the connecting pin 72 is fixed to the focus cam barrel 76, and the fixing pin 80 is fixed to the fixed barrel 81. The sixth lens group L6 connected to the focus pin 78 with the movement of the focus cam cylinder 76 sets a curve (function g) using the curve (function g) of the focus cam 77 and the curve (function gz) of the correction cam 79. F (z)) in the optical axis direction. At this time, the focus key 82 is fixed.
[0035]
The curve (function g) of the focus cam 77 and the curve (function gz) of the correction cam 79 are calculated so that the focus movement due to the zooming has a practically allowable size.
[0036]
Table 2 is a table in which the focus extension amount from an object at infinity at each zoom position and each object distance according to the present invention is calculated. DX is the extension amount by paraxial calculation, and DXC is the extension amount approximated by the focus cam A. is there.
[0037]
As can be seen from the above description, the focusing lens group moves to the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the focusing lens group moves to the image plane side when focusing from an infinite object to a close object. In the rear focus and the zoom lens, as in the configuration of the present invention, the shape of the focus cam curve g is such that the focus parameter 0 is the wide-angle end / infinity, the focus parameter −1.0 is the telephoto end / infinity, When the focus parameter is changed in the plus direction at the time of focusing from a distant object to a close object, the length of the correction cam gz in the direction parallel to the optical axis is the wide angle at the infinite object distance of the sixth lens unit L6. The amount of movement of the focus cam g from the parameter 0 to -1.0 is subtracted from the movement amount during zooming from the end to the telephoto end. Therefore, the extension amount of the focus cam barrel is smaller than that of the configuration described in the conventional example, and the space in the lens barrel can be reduced, so that the lens system can be downsized.
[0038]
[Table 2]

[0039]
Further, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0040]
The zoom lens has a focus operation ring that rotates for manual focusing. The rotation phase of the focus operation ring for focusing from an object at infinity to a close object is θFmax, and the infinity of the focus lens group is When the phase in the rotational direction on the curve represented by the function g for focusing from a distant object to a close object is θmax,
| ΘFmax |> 2.0 × | θmax | (9)
The following conditional expression is satisfied. Specifically, the focus key 82 in FIG. 12 and a focus operation ring (not shown) are connected via a focus rotation amount reduction mechanism (not shown in FIGS. 10 and 12). , The rotation amount of the focus operation ring is configured to be large. This is because, as shown by the curve g in FIG. 8, when the focus cam and the correction cam are configured according to the present invention, the curve g near the infinity at the telephoto end and the object distance, and the inclination of the focus cam 77 shown in FIG. The amount of movement in the optical axis direction of the sixth lens unit L6 having a large focus sensitivity near the telephoto end / infinity object of the telephoto zoom lens according to the present embodiment with respect to the rotation operation amount of the focus key 82 increases, and thus the focus varies. This is because operability is not good if manual focusing is performed by directly rotating the focus key.
[0041]
When the position sensitivities of the focus lens group at the object at infinity at the wide-angle end and at the telephoto end are ESW and EST, respectively.
2 <| ESW | <6 (10)
3 <| EST | <10 (11)
Are satisfied. This makes the movement amount of the focus lens group for focusing relatively small, and also reduces the amount of defocus when zooming is performed in the state of focusing on the same object distance when the curve g is formed. It is for. When the sensitivity of the focus lens group becomes smaller than the lower limit value of the conditional expressions (10) and (11), the amount of movement of the focus lens group for focusing increases, the lens system becomes large, and the conditional expressions (10) and (10) If the sensitivity of the focus lens group increases beyond the upper limit of (11), it becomes difficult to control the movement of the focus lens and perform focusing so that the amount of defocus falls within an allowable range.
Further, after the first lens group having a positive refractive power, the second lens group having a negative refractive power, and a plurality of lens groups including a focus lens group, each having a positive refractive power as a whole, from the object side. The focus lens group has a negative refractive power, and satisfies the following conditional expression.
[0042]

Here, fF is the focal length of the focus lens group, fW and fT are the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end, respectively, and MF is the movement when the object distance is infinite at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The amount, DXW, and DXT are the amounts of movement of the focus lens from infinity to the object distance at the wide-angle end and the telephoto end, respectively. Conditional expression (12) defines the absolute value of the focal length of the focus lens group with respect to the square root of the product of the focal length at the wide-angle end and the telephoto end. If the control value exceeds the upper limit, the sensitivity of the focus lens group decreases, and the moving amount for focusing from infinity to a close object distance is not large or unfavorable. The conditional expressions (13) and (14) are respectively from the infinite object distance at the wide-angle end and the telephoto end to the object distance at the wide-angle end and the telephoto end with respect to the movement amount of the focus lens group at the infinite object distance at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Specifies the ratio of the amount of movement of the focus lens group for focusing. If the absolute value of the MF exceeds the lower limit, the length of the correction cam in the optical axis direction increases, and the lens system becomes larger. When the amount of extension of the focus lens group for focusing exceeds the upper limit, the length of the focus cam in the optical axis direction increases, leading to an increase in the size of the lens system.
[0043]
In this embodiment, the rear unit includes a third lens unit having a positive refractive power, a fourth lens unit having a negative refractive power, a fifth lens unit having a positive refractive power, and a negative refractive power. When DiW and DiT are the distances between the i-th lens unit and the (i + 1) -th lens unit at the wide-angle end and the telephoto end, respectively, the change from the wide-angle end to the telephoto end is provided. Double time,
D1W <D1T (15)
D2W> D2T (16)
D3W <D3T (17)
D4W> D4T (18)
D5W> D5T (19)
The first lens group and the sixth lens group are moved to the object side while changing the relative distances so as to satisfy the following conditional expression. As described above, a compact zoom lens is achieved by changing the distance between the lens groups so as to satisfy the above conditional expressions (15) to (19) with a multi-lens configuration of the lens system.
Further, the first lens group is moved to the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end is M1. When the length from the most object side lens surface to the image surface of the first lens group is OTLW,
0.4 <| M1 | / OTLW <0.55 (20)
The following conditional expression is satisfied.
[0044]
Conditional expression (20) defines the amount of movement for zooming the first lens unit with respect to the distance from the lens surface closest to the object side of the first unit at the wide-angle end to the image plane, that is, the total optical length. If the absolute value of the movement amount of the first lens unit is smaller than the lower limit value, the total optical length at the wide-angle end becomes longer, and contrary to the compactness of the lens system, the movement amount of the first lens unit exceeds the upper limit value. If the size is increased, this movement is not preferable because the structure of the lens barrel is complicated and the cost is increased.
[0045]
Further, the following conditional expression is satisfied.
[0046]

Here, fi is the focal length of the i-th lens unit, and fW and fT are the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.
[0047]
Each of the conditional expressions (21) to (26) defines the ratio of the absolute value of the focal length of each lens unit to the square root of the product of the focal length at the wide-angle end and the focal length at the telephoto end. If the refractive power of each lens group exceeds the above, it is advantageous for downsizing of the lens system, but it becomes difficult to correct aberrations. Is getting bigger.
[0048]
Further, in the present embodiment, it is possible to correct image blur due to camera shake or the like by displacing the second lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. When the sensitivity in the direction perpendicular to the optical axis of the second lens group at the telephoto end is TS2T, the focal length of the entire system at the telephoto end is fT, and the unit of angle is degree,
0.4 <| atan (TS2T / fT) | <1 ... (27)
The following conditional expression is satisfied.
[0049]
Conditional expression (27) defines the ratio between the displacement of the second lens group in the direction perpendicular to the optical axis and the blur correction angle such as camera shake. When the angle is reduced, the displacement of the second lens group for obtaining the required blur correction amount increases, and the actuator for achieving the movement increases in size. When the angle is large, it becomes difficult to control shake correction such as camera shake, and good shake correction cannot be performed.
[0050]
FIG. 13 is a lens cross-sectional view at a wide angle end according to Numerical Example 2 of the present invention. Numerical Embodiment 2 has a first lens unit having a negative refractive power, a second lens unit having a positive refractive power, a third lens unit having a negative refractive power, a fourth lens unit having a positive refractive power, and a fourth lens unit having a negative refractive power. The fifth lens unit includes five lens units, and moves the fifth lens unit toward the image plane when focusing from an infinity to a close object.
[0051]
FIG. 14 is a diagram illustrating a paraxial refractive power arrangement according to Numerical Example 2 of the present invention.
[0052]
(Numerical example)
In the numerical examples, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the object side, di is the i-th lens thickness or air gap from the object side, and ni and vi are the refractive index and Abbe number of the i-th lens. is there. Assuming that the coefficients of each group movement coefficient, focus cam, and correction cam are a1 to a6 of the movement curve, m is the movement amount, and p is the parameter (zoom parameter or zoom parameter + focus parameter),
m = a1 * p + a2 * p ＾ 2 + a3 * p ＾ 3 + a4 * p ＾ 4 + a5 * p ＾ 5 + a6 * p ＾ 6
It is represented by the following formula.
[0053]
B, c, d, e,... Are aspherical coefficients, and the aspherical shape has a height h in the vertical direction from the optical axis of an arbitrary point on the aspherical surface, and passes through a vertex of the aspherical surface. When the distance from a plane perpendicular to the optical axis is x,
[Outside 1]

It is expressed by the following formula.
[0054]
Further, the shape of the diffractive optical element is as follows, where λo is the reference wavelength (d-line), h is the distance from the optical axis, and Φ (h) is the phase.
Φ (h) = 2πλo (Cl · a ² + C2 · h ⁴ + C3 · h ⁶ ＋・・・)
It is represented by the following formula.
[0055]

[0056]
[Table 3]

[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the focus lens group moves to the object side, and when focusing from an infinite object to a close object, the focus lens group moves to the image plane. In the rear focus zoom lens of the type that moves to the side, as in the configuration of the present invention, the movement of zooming and focusing of the focus lens group is performed by combining a plurality of cam curves to achieve the movement. Can be reduced in space in the lens barrel, and downsizing of the lens system can be achieved.
[0058]
In addition, according to the present invention, a telephoto zoom lens having an image stabilizing function and excellent optical performance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a lens at a wide angle end according to Numerical Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a paraxial arrangement according to Numerical Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a focus extension amount of a sixth lens group at each zoom position in a conventional example.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a curve of a focus cam of a sixth group according to a conventional example.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a correction cam curve according to a conventional example.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a focus extension amount of a sixth lens group at each zoom position according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a curve of a sixth group focus cam according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a correction cam curve according to the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a lens barrel structure for realizing the focus method of the present invention and the conventional example.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a development view of a lens barrel for realizing a conventional focus method.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a development view of a lens barrel for realizing the focus method of the present invention.
FIG. 12 is a lens cross-sectional view at a wide angle end according to Numerical Example 2 of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view of a lens at a wide angle end according to Numerical Example 3 of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a paraxial arrangement according to Numerical Example 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
L1 First group
L2 2nd group
L3 3rd group
L4 4th group
L5 5th group
L6 6th group
SP aperture
71 Zoom cam barrel
72 Connecting pin
74,77 Focus cam
73 focus cam barrel
76 focus cam barrel
79 Compensation cam
80 Fixing pin
82 Focus key

Claims

変倍によって移動する複数のレンズ群とフォーカスの際に移動するフォーカスレンズ群とを有するズームレンズにおいて、前記フォーカスレンズ群の無限遠物体から至近物体への焦点合わせのための移動を所定の関数ｇで定義された曲線を利用して行い以下の条件式を満足することを特徴としたズームレンズ。

ここで、ＬＷ、ＬＴは各々広角端、望遠端での物体無限遠におけるフォーカスレンズ群から像面までの距離、ＤＸＷ、ＤＸＴはフォーカスレンズ群の物体無限遠から物体至近への焦点合わせの際の移動量であり光の進行方向を正としており、ΘＴｉｎｆ、ΘＴｍｏｄ、ΘＷｉｎｆ、ΘＷｍｏｄは各々前期曲線上の望遠端物体無限遠、望遠端物体至近、広角端物体無限遠、広角端物体至近での使用位置を示している。In a zoom lens having a plurality of lens groups that move by zooming and a focus lens group that moves at the time of focusing, the movement of the focus lens group for focusing from an object at infinity to a close object is determined by a predetermined function g. A zoom lens characterized by satisfying the following conditional expression by using the curve defined in (1).

Here, LW and LT are the distance from the focus lens group to the image plane at the object infinity at the wide angle end and the telephoto end, respectively, and DXW and DXT are the movements of the focus lens group when focusing from the object infinity to the object closest. ΘTinf, ΘTmod, ΘWinf, ΘWmod are the use positions at the telephoto end object at infinity, at the telephoto end object, at the wide-angle end object at infinity, and at the wide-angle end object, respectively, on the above curve. Is shown.

前記フォーカスレンズ群の無限遠物体から至近距離物体までの撮影に関する焦点合わせに関する移動を全変倍範囲にわたり所定の関数ｇで定義された１つの曲線を利用して行い、このとき任意のズーム位置での該フォーカスレンズ群の移動量Δは全物体距離をフォーカスパラメータｘ、全ズーム範囲をズームパラメータｚで表わしたとき
Δ＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇ（ｚ）
なる式を利用して行い、該関数ｇに対して全変倍範囲に対応させて曲線の関数ｇｚを定義し任意の物体距離にフォーカスしている状態において変倍を行う際に該フォーカスレンズ群を移動させるために用いる曲線の関数をＦ（ｚ）としたとき該関数Ｆ（ｚ）を
Ｆ（ｚ）＝ｇ（ｚ＋ｘ）−ｇｚ（ｚ）
なる式で表わされることを特徴とする請求項１のズームレンズ。The focus lens group is moved by focusing using a single curve defined by a predetermined function g over the entire zoom range, with respect to imaging from an object at infinity to an object at a close distance. When the entire object distance is represented by a focus parameter x and the entire zoom range is represented by a zoom parameter z, the amount of movement Δ of the focus lens group is Δ = g (z + x) −g (z)
The following formula is used to define a function gz of a curve corresponding to the entire variable power range with respect to the function g. When performing variable power while focusing on an arbitrary object distance, the focus lens group Let F (z) be the function of the curve used to move the function F (z) = F (z) = g (z + x) −gz (z)
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens is represented by the following expression.

前期ズームレンズは手動による焦点合わせのために回転するフォーカス操作環をそなえており、前期フォーカス操作環の無限遠物体から至近物体への焦点合わせのための回転位相をθＦｍａｘ、前記フォーカスレンズ群の無限遠物体から至近距離物体までの焦点合わせのための前記関数ｇで表された曲線上の回転方向の位相をθｍａｘとしたとき、
｜θＦｍａｘ｜＞２．０ × ｜θｍａｘ｜
なる条件式を満足することを特徴とした特許請求の範囲第１項記載のズームレンズ。The zoom lens has a focus operation ring that rotates for manual focusing. The rotation phase of the focus operation ring for focusing from an object at infinity to a close object is θFmax, and the infinity of the focus lens group is When the phase in the rotational direction on the curve represented by the function g for focusing from a distant object to a close object is θmax,
| ΘFmax |> 2.0 × | θmax |
2. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.

前記フォーカスレンズ群の広角端、望遠端の物体無限遠での位置敏感度を各々ＥＳＷ、ＥＳＴとしたとき、
２＜｜ＥＳＷ｜＜６
３＜｜ＥＳＴ｜＜１０
なる条件式を満足することを特徴とした特許請求の範囲第１項記載のズームレンズ。When the position sensitivities of the focus lens group at the object at infinity at the wide-angle end and at the telephoto end are ESW and EST, respectively.
2 <| ESW | <6
3 <| EST | <10
2. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.

物体側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とフォーカスレンズ群を含む複数のレンズ群より構成された全体として正の屈折力を有する後群よりなり、前期フォーカスレンズ群は負の屈折力を有し、以下の条件式を満足することを特徴とした特許請求の範囲第１項記載のズームレンズ。

ここで、ｆＦはフォーカスレンズ群の焦点距離、ｆＷ、ｆＴは各々広角端、望遠端での全系の焦点距離、ＭＦは広角端から望遠端への変倍の際の物体距離無限時の移動量、ＤＸＷ、ＤＸＴは各々広角端、望遠端の物体距離無限から物体距離至近へのフォーカスレンズの移動量である。From a rear group having a positive refractive power as a whole, the first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a plurality of lens groups including a focus lens group in order from the object side. 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the focus lens group has a negative refractive power and satisfies the following conditional expression.

Here, fF is the focal length of the focus lens group, fW and fT are the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end, respectively, and MF is the movement when the object distance is infinite at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The amount, DXW, and DXT are the amounts of movement of the focus lens from infinity to the object distance at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.

前記後群は物体側より正の屈折力を有する第３レンズ群と負の屈折力を有する第４レンズ群と正の屈折力を有する第５レンズ群と負の屈折力を有するフォーカスレンズ群である第６レンズ群とを有し、ＤｉＷ、ＤｉＴを各々広角端、望遠端の第ｉレンズ群と第ｉ＋１レンズ群の間隔としたとき、広角端から望遠端への変倍時、
Ｄ１Ｗ＜Ｄ１Ｔ
Ｄ２Ｗ＞Ｄ２Ｔ
Ｄ３Ｗ＜Ｄ３Ｔ
Ｄ４Ｗ＞Ｄ４Ｔ
Ｄ５Ｗ＞Ｄ５Ｔ
なる条件式を満足するように各々の相対間隔を変化させつつ、前記第１レンズ群と前記第６レンズ群を物体側へ移動させたことを特徴とした特許請求の範囲第５項記載のズームレンズ。The rear group includes a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, a fifth lens group having a positive refractive power, and a focus lens group having a negative refractive power from the object side. When there is a certain sixth lens group, and DiW and DiT are the distances between the i-th lens group and the (i + 1) -th lens group at the wide-angle end and the telephoto end respectively, at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end,
D1W <D1T
D2W> D2T
D3W <D3T
D4W> D4T
D5W> D5T
6. The zoom according to claim 5, wherein the first lens group and the sixth lens group are moved to the object side while changing the relative intervals so as to satisfy the following conditional expression. lens.

広角端から望遠端への変倍に際し前記第１レンズ群を物体側へ移動させ、広角端から望遠端への変倍の際の前記第１レンズ群の移動量をＭ１、広角端での前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの長さをＯＴＬＷとしたとき、
０．４＜｜Ｍ１｜／ＯＴＬＷ＜０．５５
なる条件式を満足させたことを特徴とした特許請求の範囲第５項記載のズームレンズ。The first lens group is moved toward the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end is M1, and the distance at the wide-angle end is M1. When the length from the lens surface closest to the object side of the first lens group to the image surface is OTLW,
0.4 <| M1 | / OTLW <0.55
6. The zoom lens according to claim 5, wherein the following conditional expression is satisfied.

以下の条件式を満足することを特徴とした特許請求の範囲第６項記載のズームレンズ。

ここで、ｆｉは第ｉレンズ群の焦点距離、ｆＷ、ｆＴは各々広角端および望遠端での全系の焦点距離である。7. The zoom lens according to claim 6, wherein the following conditional expression is satisfied.

Here, fi is the focal length of the i-th lens unit, and fW and fT are the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.

前記第２レンズ群を光軸と略垂直に変位させて結像位置を変化させ、望遠端での前記第２レンズ群の光軸と垂直な方向の敏感度をＴＳ２Ｔ、望遠端での全系の焦点距離をｆＴとしたとき、
０．４＜｜ａｔａｎ（ＴＳ２Ｔ／ｆＴ）｜＜１
ここで、角度の単位はｄｅｇｒｅｅとする。The imaging position is changed by displacing the second lens group substantially perpendicular to the optical axis, and the sensitivity of the second lens group in the direction perpendicular to the optical axis at the telephoto end is represented by TS2T. Where fT is the focal length of
0.4 <| atan (TS2T / fT) | <1
Here, the unit of the angle is degree.