JP2004317867A - ズームレンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】超コンパクトな望遠ズームレンズ(70−300/4.5−5.6)を達成する。
【解決手段】フォーカス群がW→Tへの変倍時物体側へ移動、無限→至近への焦点合わせ時像面側へ移動するリアフォーカスズームレンズにおいてテレスタートのカムフォーカスを用いる。物体側より、正、負、正、負、正、負の6群を有し、各群の間隔を変化させて変倍をおこない、第6レンズ群で焦点合わせを行う。
【選択図】 図1

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】
Figure 2004317867
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】
Figure 2004317867
【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】
Figure 2004317867
【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】
Figure 2004317867
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】
Figure 2004317867
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】
Figure 2004317867
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+C2・h+C3・h+・・・)
なる式で表される。
【0055】
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
Figure 2004317867
【0056】
【表3】
Figure 2004317867
【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

Claims (9)

  1. 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。
    Figure 2004317867
    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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
    Figure 2004317867
    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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
    Figure 2004317867
    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。
  9. 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。
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