JP4844809B2 - Zoom lens and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、リアフォーカス式のズームレンズにおいて、通常の変倍である第1の変倍の他に簡単な操作によって第1の変倍とは異なる変倍範囲(焦点距離範囲)、特に、超望遠までの変倍範囲を有する第2の変倍を得る技術に関する。 The present invention relates to a novel zoom lens and an imaging apparatus. More specifically, in a rear focus type zoom lens, in addition to the first variable magnification which is a normal variable magnification, a variable magnification range (focal length range) different from the first variable magnification by a simple operation, particularly super telephoto The present invention relates to a technique for obtaining a second variable magnification having a variable magnification range up to.
インナーフォーカスレンズを備えたビデオカメラが知られている。例えば、図1に示すような、インナーフォーカスレンズLNSでは、最も物体側に第1レンズ群101が配設され、以下像側へと、第2レンズ群102、第3レンズ群103、第4レンズ群104が順に配設される。第1レンズ群101と第3レンズ群103は固定レンズであり、第2レンズ群102はバリエータ、第4レンズ群104はコンペンゼータ及びフォーカスレンズである。第2レンズ群102と第3レンズ群103との間に、露光制御用のアイリス105が設けられる。インナーフォーカスレンズLNSを介された光は、撮像素子の受光面107に結像される。
A video camera having an inner focus lens is known. For example, in the inner focus lens LNS as shown in FIG. 1, the
上記撮像素子107は、一般民生用としては、対角長4mm程度の1/4インチサイズと称するもの、あるいは対角長3mm程度の1/6インチサイズと称するものが多く用いられている。また、これらの撮像素子の画素数は年々増加傾向にあり80〜300万画素のものが一般的である。
As the
このように、撮像装置のイメージサイズはいわゆる135フィルムの銀塩カメラの対角43mmと比較すると小さいので、同じ画角のレンズではフィルムカメラのレンズに対して大幅な小型化が可能である。同時に、ズーム比も高倍率化させることが一般的には可能であり、10倍〜30倍のズーム比も持つものが知られている。 As described above, the image size of the image pickup apparatus is small compared to the diagonal 43 mm of the so-called 135 film silver salt camera, so that a lens having the same angle of view can be significantly reduced in size as compared with the lens of the film camera. At the same time, it is generally possible to increase the zoom ratio, and those having a zoom ratio of 10 to 30 times are known.
また、前述したように、高倍率化が可能であることと共にユーザーのより望遠側で利用したいとの要求に答えることが望まれている。 Further, as described above, it is desired to respond to the user's demand for use on the telephoto side as well as being capable of high magnification.
従来から、ズームレンズの変倍範囲の変位方法は種々提案されている。例えば、ズームレンズの最終レンズ面と像面との間に正又は負の屈折力を有するリアコンバーターレンズ群やエクステンダーレンズ群を挿入して全系の焦点距離範囲を変位させる所謂リアコンバーター方式や、ズームレンズの前方に焦点距離が無限大のアフォーカルコンバーターレンズ群を装着して全系の焦点距離範囲を拡大若しくは縮少させるアフォーカルコンバーター方式等が提案されている。この他、単にズームレンズの変倍率を変えて変倍範囲を拡大する方法がある。例えば、変倍用のレンズ群の移動量を増加させたり変倍用のレンズ群の屈折力を強めたり、又は変倍用のレンズ群の数を増加させたりする方法等がある。 Conventionally, various methods for displacing the zoom lens zoom range have been proposed. For example, a so-called rear converter system that displaces the focal length range of the entire system by inserting a rear converter lens group or an extender lens group having positive or negative refractive power between the final lens surface and the image plane of the zoom lens, There has been proposed an afocal converter system in which an afocal converter lens group having an infinite focal length is mounted in front of a zoom lens to expand or reduce the focal length range of the entire system. In addition, there is a method of simply enlarging the zooming range by changing the zooming magnification of the zoom lens. For example, there is a method of increasing the amount of movement of the zoom lens unit, increasing the refractive power of the zoom lens unit, or increasing the number of zoom lens units.
ズームレンズの変倍範囲を変位させる方法のうち、リアコンバーター方式はテレ比を比較的小さくすることはできるがリアコンバーターレンズ群単独で諸収差を良好に補正しておく必要がある為、どうしてもレンズ構成が複雑化及び大型化してくる。 Among the methods of displacing the zoom range of the zoom lens, the rear converter method can make the tele ratio relatively small, but it is necessary to correct various aberrations with the rear converter lens group alone. The configuration becomes complicated and large.
一方、アフォーカルコンバーター方式はズームレンズ全系の広角化及び望遠化の双方を比較的容易に行うことができるが、レンズ前方にレンズ群を装着する為にレンズ群が大型化してくる傾向がある。 On the other hand, the afocal converter system can relatively easily widen the angle and telephoto of the entire zoom lens system, but the lens group tends to become larger because the lens group is mounted in front of the lens. .
また、上記した何れのコンバーター方式にあっては、何れもズームレンズの本体以外にコンバーター用のレンズ群を常備しておかねばならないず、かつ、コンバーターレンズを常用レンズと本体との間に介挿したり常用レンズの前に装着したりする手間がかかり、携帯性及び速写性に適していない。 In any of the converter systems described above, a converter lens group must be provided in addition to the zoom lens main body, and the converter lens is inserted between the normal lens and the main body. It takes time and effort to attach it in front of a regular lens, and is not suitable for portability and rapid shooting.
特許文献1や特許文献2に示されたズームレンズのようにカメラ内部でコンバータレンズに切り替える、もしくは挿入するような構成とすれば、少なくとも速写性には適してきて、かつ、携帯時の荷数は減らすことができるが、レンズ構成が複雑化且つ大型化してきて、それほどの携帯性の改善にはならない。
If it is configured such that the zoom lens shown in
また、ズームレンズの変倍率を変える方法はレンズ全長が長くなったり、変倍範囲全般にわたり収差発生量が多くなったり、変倍における収差変動を良好に補正するのが困難になったりする等の問題点がある。 In addition, the method of changing the zooming magnification of the zoom lens increases the total lens length, increases the amount of aberration generated over the entire zooming range, makes it difficult to correct aberration fluctuations at zooming, etc. There is a problem.
これらの解決案として、特許文献3に示されたズームレンズのように、第3レンズ群を光軸上で所定量移動させて目的を達成するものがある。このようなものであれば、携帯性及び速写性共に改善することができる。
As these solutions, there is one that achieves the object by moving the third lens group by a predetermined amount on the optical axis as in the zoom lens disclosed in
ところで、通常、第3レンズ群はアイリス近傍にあるため、第3レンズ群を移動させる移動機構とアイリス機構とが干渉するおそれがあるため、鏡筒構造が複雑化且つ大型化することが予想される。 By the way, since the third lens group is usually in the vicinity of the iris, there is a possibility that the moving mechanism for moving the third lens group and the iris mechanism may interfere with each other, so that the lens barrel structure is expected to be complicated and enlarged. The
本発明は、上記した問題点に鑑みて、リアフォーカス式のズームレンズにおいて、通常の変倍の他に簡単な操作によって第1の変倍とは異なる変倍範囲(焦点距離範囲)、特に、超望遠までの変倍範囲を有する第2の変倍を得ることを課題とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a zooming lens of a rear focus type that has a zooming range (focal length range) different from the first zooming by a simple operation in addition to the normal zooming. It is an object to obtain a second variable magnification having a variable magnification range up to super telephoto.
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第2レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第3レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、上記第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第1の変倍と、上記第1レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第2の変倍とを有している。 In order to solve the above-described problem, the zoom lens according to the present invention includes a first lens group having a positive refractive power and a second lens group having a negative refractive power, which are arranged in order from the object side. And a third lens group having a positive refractive power as a fixed lens and a fourth lens group having a positive refractive power for focusing, and having an iris for reducing the amount of light from the imaging target to an appropriate amount. And correcting the image plane variation due to the zooming caused by the movement of the second lens group by moving the fourth lens group, and moving the fourth lens group to perform focusing, After moving the first lens group by a predetermined amount in the optical axis direction, the fourth lens group is corrected by moving the fourth lens group to correct the image plane variation due to zooming caused by the movement of the second lens group, and the fourth lens group is moved. And have a second zooming to focus .
従って、本発明ズームレンズにあっては、第1レンズ群を第1の変倍における位置から移動させることによって第1の変倍とは異なる変倍範囲(焦点距離範囲)を有する第2の変倍に変位する。 Therefore, in the zoom lens according to the present invention, the second variable having a variable magnification range (focal length range) different from the first variable magnification is obtained by moving the first lens group from the position in the first variable magnification. Displaced twice.
また、本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを備える。 The imaging device of the present invention includes the zoom lens of the present invention.
本発明ズームレンズは、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第2レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第3レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、上記第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第1の変倍と、上記第1レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第2の変倍とを有していることを特徴とする。 The zoom lens according to the present invention has a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power by a variable power lens, and a positive refractive power by a fixed lens, which are arranged in order from the object side. And a third lens group having a positive refracting power for focusing, and an iris for reducing the amount of light from the imaging object to an appropriate amount, and moving the second lens group The first lens unit that corrects the image plane variation caused by the zooming by moving the fourth lens unit and moves the fourth lens unit to focus, and the first lens unit in the optical axis direction. Then, after the predetermined amount of movement, the second lens group is corrected by moving the fourth lens group to correct the image plane variation due to the magnification change due to the movement of the second lens group, and at the same time, the second lens group is moved for focusing. It is characterized by having a double.
従って、本発明ズームレンズにあっては、第1レンズ群を第1の変倍における位置から移動させることによって、第1の変倍とは異なる変倍範囲(焦点距離範囲)を有する第2の変倍へと遷移させることができる。従って、後付のコンバーターレンズを持ち歩かなくとも、第1レンズ群を第1の変倍における位置から移動させるだけの簡単な操作によって、コンバーターレンズを装着したの同様の変倍範囲を得ることができ、携帯性及び速写性共に高めることができる。さらに、第2の変倍を有しない通常のズームレンズとして設計されたズームレンズを単に第1レンズ群を移動可能に変更するだけで、コンバーターレンズを装着したと同様あるいはそれ以上の画質を有する第2の変倍を使用することが可能になる。 Accordingly, in the zoom lens of the present invention, the second lens having a variable magnification range (focal length range) different from the first variable magnification is obtained by moving the first lens group from the position in the first variable magnification. Transition to magnification can be made. Therefore, the same zooming range as when the converter lens is mounted can be obtained by a simple operation of moving the first lens unit from the first zooming position without carrying the retrofitted converter lens. In addition, both portability and quickness can be improved. Furthermore, a zoom lens designed as a normal zoom lens having no second variable magnification is simply changed so that the first lens group can be moved, and a second image having an image quality equivalent to or higher than that of the converter lens is mounted. It is possible to use a scaling factor of 2.
本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された被写体像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第2レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第3レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、上記第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第1の変倍と、上記第1レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第2の変倍とを有していることを特徴とする。 The imaging apparatus of the present invention is an imaging apparatus that includes a zoom lens and an imaging element that converts an object image formed by the zoom lens into an electric signal, and the zoom lens is arranged in order from the object side. A first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a negative refractive power by a variable power lens, a third lens group having a positive refractive power by a fixed lens, and a positive refractive power for focusing. A fourth lens group, and an iris for reducing the amount of light from the object to be imaged to an appropriate amount, and the fourth lens group is subject to image plane fluctuations due to zooming caused by movement of the second lens group. The first zooming is performed by moving and correcting the fourth lens group, and the first lens group is moved by a predetermined amount in the optical axis direction, and then the second lens group is moved. 4th image field fluctuation Is corrected by moving the's group, characterized in that it has a second zooming by moving the fourth lens group performs focusing.
従って、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズの第1レンズ群を第1の変倍における位置から移動させることによって、第1の変倍とは異なる変倍範囲(焦点距離範囲)を有する第2の変倍へと遷移させることができる。従って、後付のコンバーターレンズを持ち歩かなくとも、第1レンズ群を第1の変倍における位置から移動させるだけの簡単な操作によって、コンバーターレンズを装着したの同様の変倍範囲での撮影をすることができ、携帯性及び速写性共に高めることができる。しかも、コンバーターレンズを装着したと同様あるいはそれ以上の画質を有する第2の変倍を使用することが可能になる。 Therefore, in the imaging apparatus of the present invention, the zoom lens has a zooming range (focal length range) different from the first zooming by moving the first lens group of the zoom lens from the position in the first zooming. Transition to the second magnification can be made. Therefore, even if the converter lens attached later is not carried, shooting is performed in the same zooming range where the converter lens is mounted by a simple operation of moving the first lens unit from the position of the first zooming. It is possible to improve both portability and quickness. In addition, it is possible to use the second variable magnification having the same or higher image quality as that provided with the converter lens.
請求項2及び請求項5に記載した発明にあっては、上記第2の変倍は上記第1の変倍における望遠端の状態から第1レンズ群を物体側に移動させることによって切り替わるので、第1の変倍における望遠端での撮影中に、さらに長焦点距離での撮影を必要とする場合に、テレコンバーターレンズの装着という煩わしい作業を要せずして、目的を達成することができる。しかも、第1の変倍における望遠端にある状態から第1レンズ群を物体側に移動させるだけであるので、中間焦点域におけるコンペンゼートやフォーカシングが必要でなく、制御機構や制御方法を簡略にすることができ、その結果、安価なズームレンズとすることが可能になる。
In the invention described in
請求項3に記載した発明にあっては、上記第1レンズ群の移動量は、ftを第1の変倍における望遠端の焦点距離、fttを第2の変倍における望遠端の焦点距離、f1を第1レンズ群の合成焦点距離、f123を第1の変倍における望遠端での第1レンズ群から第3レンズ群までの合成焦点距離、d4を第1の変倍から第2の変倍への切替時における第4レンズ群の変位量として、以下の条件式
(1)0.1 <(1-ft 2 /f123 2 )/(ft/f1 )2・d4・ft /ftt < 0.4
を満足するので、第2の変倍における望遠端での焦点距離を第1の変倍における望遠端での焦点距離の1.2倍以上とすることができ、且つ、第4レンズ群の移動距離を適正な範囲に保つことができる。
According to a third aspect of the present invention, the amount of movement of the first lens group is as follows: ft is the focal length of the telephoto end at the first variable magnification, ftt is the focal length of the telephoto end at the second variable magnification, f1 is the combined focal length of the first lens unit, f123 is the combined focal length from the first lens unit to the third lens unit at the telephoto end at the first variable magnification, and d4 is the first variable to the second variable. As the amount of displacement of the fourth lens group at the time of switching to the magnification, the following conditional expression (1) 0.1 <(1-ft 2 / f123 2 ) / (ft / f1) 2 · d4 · ft / ftt <0.4
Therefore, the focal length at the telephoto end in the second variable magnification can be 1.2 times or more of the focal length at the telephoto end in the first variable magnification, and the fourth lens group is moved. The distance can be kept in an appropriate range.
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the zoom lens and the imaging apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2を参照して本発明ズームレンズの概要を説明する。この図2に示されたズームレンズZLは、4群構成のインナーフォーカス式ズームレンズであり、中心線(光軸)x−xの上側に第1の変倍における望遠端の状態を示し、下側に、第1の変倍の望遠端における第1レンズ群G1の位置から第1レンズ群G1を物体側にd1移動させた第2の変倍を示す。第2の変倍では、第1レンズ群G1の物体側へのd1の移動に伴う像面位置の変動を補償して、像面IMGに合焦させるためのフォーカス群である第4レンズ群G4を像面側にd4だけ変位させてある。 The outline of the zoom lens of the present invention will be described with reference to FIG. The zoom lens ZL shown in FIG. 2 is a four-group inner focus type zoom lens, and shows the telephoto end state at the first variable magnification above the center line (optical axis) xx. On the side, a second zoom is shown in which the first lens group G1 is moved d1 from the position of the first lens group G1 to the object side at the telephoto end of the first zoom. In the second variable magnification, the fourth lens group G4 which is a focus group for compensating for the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of d1 of the first lens group G1 toward the object side and focusing on the image plane IMG. Is displaced by d4 toward the image plane side.
第1レンズ群G1がd1だけ物体側に変位すると、第1レンズ群G1の焦点位置P1tがd1と同量変位し、P1ttの位置になる。フォーカス群である第4レンズ群G4が元の位置のままだと、第2レンズ群G2から第4レンズ群G4までの合成の倍率に伴って合焦位置が(1-β12)・β2342・d1だけ物体側となってしまう。また、同様にフォーカスレンズ群G4をd4だけ変位させた場合の合焦位置の移動は(1-β42)・βFL2・d4であるから第1レンズ群G1をd1変位させたときに元の焦点位置IMGに合焦させるためのフォーカスレンズ群G4の移動量d4は次式
d4=(1-β12)・β2342/(1-β42)・βFL2 ・d1・ K
=(ft/f1 )2 /(1-ft 2 /f123 2 )・ d1・ K
となる。
When the first lens group G1 is displaced toward the object side by d1, the focal position P1t of the first lens group G1 is displaced by the same amount as d1, and becomes the position of P1tt. If the fourth lens group G4, which is the focus group, remains in its original position, the in-focus position becomes (1-β1 2 ) · β234 2 according to the combination magnification from the second lens group G2 to the fourth lens group G4. -Only d1 is on the object side. Similarly, when the focus lens group G4 is displaced by d4, the movement of the in-focus position is (1-β4 2 ) · βFL 2 · d4. Therefore, when the first lens group G1 is displaced by d1, the original position is moved. The moving amount d4 of the focus lens group G4 for focusing on the focal position IMG is given by
d4 = (1-β1 2 ) ・ β234 2 / (1-β4 2 ) ・ βFL 2・ d1 ・ K
= (Ft / f1) 2 / (1-
It becomes.
なお、Kは実際のレンズでの収差バランスであり、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4の変位に伴う倍率の変化から決まる係数である。また、f4は第4レンズ群G4の合成焦点距離、f234は第1レンズ群のシフト前(第1の変倍)の望遠端における第2、3、4レンズ群G2、G3、G4の合成焦点距離、fFLは光学フィルタFLの合成焦点距離、β1は第1レンズ群G1の合成倍率、β4は第4レンズ群G4の合成倍率、β123は第1レンズ群G1のシフト前(第1の変倍)の望遠端における第1、2、3レンズ群G1、G2、G3の合成倍率、β234は第1レンズ群G1のシフト前(第1の変倍)の望遠端における第2、3、4レンズ群G2、G3、G4の合成倍率、
βFLは光学フィルタFLの合成倍率である。
Note that K is an aberration balance in an actual lens, and is a coefficient determined from a change in magnification accompanying displacement of the first lens group G1 and the fourth lens group G4. Also, f4 is the combined focal length of the fourth lens group G4, f234 is the combined focal length of the second, third, and fourth lens groups G2, G3, and G4 at the telephoto end before the first lens group is shifted (first variable magnification). The distance, fFL is the combined focal length of the optical filter FL, β1 is the combined magnification of the first lens group G1, β4 is the combined magnification of the fourth lens group G4, and β123 is before the shift of the first lens group G1 (first variable magnification). ) Is the combined magnification of the first, second, and third lens groups G1, G2, and G3 at the telephoto end, and β234 is the second, third, and fourth lenses at the telephoto end before the first lens group G1 is shifted (first variable magnification). Synthesis magnification of groups G2, G3, G4,
βFL is a composite magnification of the optical filter FL.
第4レンズ群G4とそれより像面側の光学部材(ここでは光学フィルタFL)との間の物理空間(制御範囲、制御誤差、機械的誤差を考慮した場合も含む)により第1レンズ群G1の変位可能な最大量は自明である。また、当然のことながら、変位可能な量は第1レンズ群G1、第4レンズ群G4の変位による収差バランスから許容できる限界もある。目安としては、同じ画角が得られる電子ズーム等により劣化する画質と同等以上の画質が考えられる。このように、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4を変位させた場合、図2から分かるように、焦点距離が元のftからさらに長い焦点距離fttとなり、より望遠のレンズが得られることがわかる。 The first lens group G1 is formed by a physical space (including a case where a control range, a control error, and a mechanical error are taken into consideration) between the fourth lens group G4 and an optical member (here, the optical filter FL) on the image plane side. The maximum amount of displacement is self-evident. As a matter of course, the displaceable amount has an allowable limit from the aberration balance caused by the displacement of the first lens group G1 and the fourth lens group G4. As a standard, an image quality equivalent to or better than an image quality deteriorated by an electronic zoom or the like that can obtain the same angle of view can be considered. In this way, when the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are displaced, as shown in FIG. 2, the focal length becomes longer from the original ft, and a telephoto lens can be obtained. I understand.
上記したズームレンズZLにおいて、第1レンズ群G1の物体側への移動をどのタイミングで行うかは、どのような利便性を求めるかによって決まる。第1の変倍において第2レンズ群G2がいずれの位置にある場合でも、第1レンズ群G1を物体側に変位させて第2の変倍へ遷移させるとした場合、第1の変倍における変倍領域内の焦点距離を含む変倍領域でのズーミングも可能になり、ズーミングだけを考えれば、広い範囲での画角変化による撮影を行うことができ、便利である。画質より、より広い変倍範囲での撮影を必要とする場合には、始めから、第1レンズ群G1を第2の変倍における位置へと移動させておいて撮影を行うのが便利である。 In the zoom lens ZL described above, the timing at which the first lens group G1 is moved toward the object side is determined depending on what convenience is desired. Regardless of the position of the second lens group G2 in the first zooming, if the first lens group G1 is displaced toward the object side and transitioned to the second zooming, the first zooming Zooming in the zooming region including the focal length in the zooming region is also possible, and taking only zooming allows shooting with a wide range of field angles, which is convenient. When shooting in a wider zooming range than image quality is necessary, it is convenient to start shooting by moving the first lens group G1 to the second zooming position from the beginning. .
第1レンズ群G1を第2の変倍における位置へと移動させたときに、第4レンズ群G4を移動させる(像面位置の変動の補償)だけでは、各種収差を良好に補正した第1の変倍における画質と変わらない画質を得ることは困難である。より大きなズーム倍率を確保するために、望遠側に変位するに従って第1レンズ群が物体側へ繰り出していき、それに伴って、第2レンズ群以降の全レンズ群も移動させてより大きな変倍率と高い画質を確保するズームレンズがあるが、可動レンズ群が多いこと等の要因によって高価にならざるを得ない。 When the first lens group G1 is moved to the second zoom position, the first lens group G4 is corrected only by moving the fourth lens group G4 (compensation for variations in image plane position). It is difficult to obtain an image quality that is the same as the image quality at the zoom ratio. In order to secure a larger zoom magnification, the first lens group is advanced toward the object side as it is displaced toward the telephoto side, and accordingly, all the lens groups subsequent to the second lens group are moved to increase the magnification ratio. There is a zoom lens that ensures high image quality, but it must be expensive due to factors such as the large number of movable lens groups.
ところが、通常の撮影では、それほど大きな変倍率を必要とせず、むしろ高い画質を望むが、非常の場合に通常の望遠端よりさらに高い倍率での撮影が必要になる場合があるというような使い方をするユーザーにとって、コンバーターレンズを装着する煩わしさを解消しながら、最低でもコンバーターレンズを装着した場合とほぼ同等の画質が得られて、より利便性を高めることを考慮すれば、移動させるレンズ群を2群に限定しすることによって、構造が簡単な、従って、それほど高価にならない、ズームレンズとしては、第1の変倍で望遠端に達したところから、第2の変倍へと遷移させるようにすることが実用的である。このように構成すると、第1の変倍での変倍範囲ではより高い画質が得られ、非常の場合に、第1の変倍では得られない倍率へと即座に変位でき、コンバーターレンズの携行とその装脱の煩わしさから解放される。 However, normal shooting does not require a very large zoom ratio, but rather high image quality is desired, but in extreme cases, shooting at a higher magnification than the normal telephoto end may be required. For users who want to move, the lens group to be moved can be reduced by considering the fact that, while eliminating the hassle of wearing a converter lens, it is possible to obtain at least the same image quality as when using a converter lens, By limiting to two groups, the zoom lens has a simple structure, and therefore does not become so expensive. As a zoom lens, the zoom lens is shifted from the point at which the telephoto end is reached by the first zooming to the second zooming. Is practical. With this configuration, a higher image quality can be obtained in the zooming range in the first zooming, and in an emergency, it can be instantly displaced to a magnification that cannot be obtained by the first zooming, and the converter lens can be carried. And you are freed from the hassle of wearing it.
本発明ズームレンズにおいて、ftを第1の変倍における望遠端の焦点距離、fttを第2の変倍における望遠端の焦点距離、f1を第1レンズ群の合成焦点距離、f123を第1の変倍における望遠端での第1レンズ群から第3レンズ群までの合成焦点距離、d4を第1の変倍から第2の変倍への切替時における第4レンズ群の変位量として、第1レンズ群の移動量が以下の条件式(1)を満足することが好ましい。
(1)0.1 <(1-ft 2 /f123 2 )/(ft/f1 )2・d4・ft /ftt < 0.4
この条件式(1)の上限値を超えると、第4レンズ群G4の移動量が大きくなり、像面側の光学フィルタとの間の空間がなくなったり、収差バランス上、球面収差と像面湾曲がアンダーとなり像性能が劣化する。また、下限値を下回ると、第2の変倍での超望縁側の倍率(ftt/ft)が1.2以下となり、本発明を適用することの効果が少なくなる。
In the zoom lens of the present invention, ft is the focal length of the telephoto end at the first zooming, ftt is the focal length of the telephoto end at the second zooming, f1 is the combined focal length of the first lens group, and f123 is the first focal length. The combined focal length from the first lens group to the third lens group at the telephoto end in zooming, and d4 as the amount of displacement of the fourth lens group at the time of switching from the first zooming to the second zooming, It is preferable that the movement amount of one lens group satisfies the following conditional expression (1).
(1) 0.1 <(1-ft 2 / f123 2 ) / (ft / f1) 2 · d4 · ft / ftt <0.4
If the upper limit value of conditional expression (1) is exceeded, the amount of movement of the fourth lens group G4 increases, and there is no space between the optical filter on the image plane side, and spherical aberration and field curvature are considered due to aberration balance. Becomes under and image performance deteriorates. On the other hand, if the lower limit value is not reached, the magnification (ftt / ft) on the super telescopic side at the second variable magnification becomes 1.2 or less, and the effect of applying the present invention is reduced.
第1レンズ群G1を移動させる構造としては、図3及び図4に示すものが考えられる。 As a structure for moving the first lens group G1, those shown in FIGS. 3 and 4 are conceivable.
固定鏡筒10の前端に回転枠20が回転可能に取り付けられている。第1レンズ群G1は上記回転枠20と共に回転するように固定鏡筒10に支持されたレンズ保持枠30に保持されている。レンズ保持枠30の周辺寄りの部分の周方向にほぼ等間隔に離れた3箇所に前方へ突出した連結突起31、31、31(図3ではこの連結突起31及びこれに関連した部材や部分は1個のみ示してある)が形成されている。そして、上記連結突起31、31、31は回転枠20のフランジ部21に形成された取付孔22、22、22に前後方向に摺動可能に挿通され、回転枠20のフランジ部21とレンズ保持枠30との間には圧縮コイルバネ32、32、32が上記連結突起31、31、31に外嵌状に介挿されている。また、レンズ保持枠30の外周部からは周方向にほぼ等間隔に離間した位置に摺動ピン33、33、33(図3では1個のみ示してある)が突設されており、該摺動ピン33、33、33の先端部は上記固定鏡筒10の前端部内周面に形成されたカム溝11、11、11に摺動自在に係合されている。上記カム溝11は、図4に示すように、周方向に延びる第1の部分11a、上記第1の部分11aより前方(物体側)の位置で且つ第1の部分11aとは周方向に隔たった位置で周方向に延びる第2の部分11b及び第1の部分11aと第2の部分11bとの間を連結している傾斜部分11cとが一連に連結して形成されている。なお、カム溝11の第1の部分11aの傾斜部11cと連結された端部と反対側の端部からは前方に向かって導入部11dが延びており、該導入部11dは固定鏡筒10の前端12に開口している。レンズ保持枠30を固定鏡筒10の前端部に支持させる場合に、レンズ保持枠30の摺動ピン33、33、33をカム溝11、11、11の導入部11d、11d、11dの前端からカム溝11、11、11に係合させ、その状態で、レンズ保持枠30を後方へ移動させていき、摺動ピン33、33、33が導入部11d、11d、11dの後端に衝突したところで、レンズ保持枠30を時計回り方向(図4の矢印CWで示す方向)へ僅かに回転させると、摺動ピン33、33、33がカム溝11、11、11の第1の部分11a、11a、11aに係合した状態となる。
A
図3はレンズ保持枠30の摺動ピン33、33、33がカム溝11の第1の部分11a、11a、11aと係合している状態であり、この状態でレンズ保持枠30は移動範囲の後端、すなわち、最も像面側に位置した状態にあり、この状態でレンズ保持枠30に保持された第1レンズ群G1は第1の変倍における位置にある。この図3及び図4の実線で示す状態から、回転枠20を物体側に向いた状態で時計回り方向へ回転させると、回転枠20と連結突起31、31、31で連結されているレンズ保持枠30も同じ方向へと回転され、レンズ保持枠30の摺動ピン33、33、33はカム溝11、11、11の第1の部分11a、11a、11aから傾斜部11c、11c、11cに入り、やがて、第2の部分11b、11b、11bと係合した状態となる(図4の2点鎖線参照)。そして、摺動ピン33、33、33が傾斜部11c、11c、11cを進む間に圧縮コイルバネ32、32、32がさらに圧縮されて、摺動ピン33、33、33、従って、レンズ保持枠30が前方へと変位されて行き、摺動ピン33、33、33が第2の部分11b、11b、11bに位置すると、レンズ保持枠30に保持されている第1レンズ群G1は第2の変倍における位置に達する。そして、第2の変倍から第1の変倍へと変更するときは、回転枠20を上記と逆の方向すなわち図4の矢印CWと反対の方向へと回転させれば、摺動ピン33、33、33がカム溝11、11、11を上記とは逆に摺動して行って、第1の変倍における位置に達する。
FIG. 3 shows a state in which the sliding
さらに、第1レンズ群G1を移動させる構造としては、図5に示すものも考えられる。 Furthermore, as a structure for moving the first lens group G1, the structure shown in FIG. 5 is also conceivable.
固定鏡筒40の前端部、すなわち、物体側の端部に周方向にほぼ等間隔に間隔を置いて2本のガイド軸41、41(図4では1つのみ示してある)と一本のリードスクリュー42が光軸方向に延びるように配置されている。そして、固定鏡筒40に支持されたモータ50によって上記リードスクリュー42が回転されるように構成されている。
Two
そして、第1レンズ群G1を保持したレンズ保持枠60が、リードスクリュー42と螺合され、且つ、2本のガイド軸41、41に摺動自在に支持されている。
The
従って、上記モータ50が回転すると、リードスクリュー42が回転され、該リードスクリュー42と螺合しているレンズ保持枠60がリードスクリュー42によって送られて前方へ又は後方へ移動する。
Therefore, when the
図6に本発明撮像装置をビデオカメラに適用した実施の形態を示す。 FIG. 6 shows an embodiment in which the imaging apparatus of the present invention is applied to a video camera.
撮像装置100はズームレンズ110を備える。該ズームレンズ110は図2に示したズームレンズZL同様の構成を有するものであり、第1の変倍と第2変倍を切替できるように構成されている。撮像素子110がその受光面を上記ズームレンズ110の結像面に位置するように配置され、ズームレンズ110によって結像された画像を電気的な画像データとして出力する。この撮像素子120としては、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を使用したものが適用可能である。
The
撮像素子120から出力された画像データは、信号処理回路130を介してフレームメモリ131に一時的に記憶される。
Image data output from the
そして、カメラ信号処理後の画像データから画像再生部132に供給するためのアナログ画像信号を形成し、これを画像再生部132に供給することにより、被写体の画像を画像再生部132を通じてLCD等から成る画面表示部133に表示するようになっている。
Then, an analog image signal to be supplied to the
また、信号処理回路130は、カメラ信号処理が行われた画像データを、予め決められた圧縮方式でデータ圧縮し、これをシステムコントロール回路140からの制御に応じて画像記録部134に記録する。ここで、画像記録部134は、ハードディスク或いはDVD(Digital Versatile Disc)−RAM、DVD−RW/R等の着脱可能なディスク型記録媒体に記録するディスクドライブ、カセットに収納された磁気テープに記録するテープドライブ、個体メモリを収納して成るメモリカードが着脱自在に装着されるカードスロット等種々の形態を取り得る。或いは、形態の異なる複数の記録手段、例えば、ディスクドライブとカードスロットを備えても良い。
Further, the
システムコントロール回路140はこの撮像装置100の全体の制御を行うもので、例えば、詳細の図示は省略するが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrical Erasable and Programmable ROM)がシステムバスを通じて接続されたマイクロコンピュータの構成とされたものである。そして、このシステムコントロール回路140には、レリーズスイッチ141、ズーミング及びその方向を指示するズームスイッチ142、各種の撮影モードを選択するモードスイッチ143の操作信号が入力されるようになっている。
The
また、システムコントロール回路140にはズーム動作に関する各種情報が記憶されたズーム情報メモリ144が接続されている。
The
そして、レリーズスイッチ141が操作された時には、撮像素子120に結像している画像が静止画として取り込まれ、静止画データとして、例えば、カードスロットに装着されたメモリカードに記録される。
When the
上記ズームレンズ110の第2レンズ群G2は、例えば、ステッピングモータを駆動源とするズーム駆動部151によって、第4レンズ群G4は、例えば、ステッピングモータを駆動源とするフォーカス駆動部152によって、それぞれ移動される。そして、第2レンズ群G2の位置はズーム位置検出部161によって、また、第4レンズ群G4の位置はフォーカス位置検出部162によって、それぞれ検出され、それぞれの検出値は、焦点距離情報としてシステムコントロール回路140に帰還される。なお、上記各検出部161、162には、例えば、上記駆動部151、152の駆動源にステッピングモータを使用した場合には、初期位置からの送りステップ数を計数するカウンターが、DCモータが駆動源の場合は、エンコーダが、リニアモータを駆動源とした場合には、MRセンサーが、それぞれ使用される。そして、システムコントロール回路140は、ズーム位置検出部161及びフォーカス位置検出部162からの信号によって第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4の位置を参照しながら、ズーム駆動部151及びフォーカス駆動部152を制御して第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。
The second lens group G2 of the
また、被写体から撮像素子120へ到達する光量を調節するアイリスSの開口径はアイリス駆動部153によって変更され、また、アイリスSの開口径はアイリス位置検出部163によって検出されて、該検出信号がシステムコントロール回路140によって参照される。そして、システムコントロール回路140はアイリス位置検出部163の検出信号によってアイリスの開口径を参照しながらアイリス駆動部153を制御してアイリスSの開口径を変更する。
The aperture diameter of the iris S that adjusts the amount of light reaching the
そして、この撮像装置100にあっては、第1レンズ群G1を移動させて第1の変倍と第2の変倍との間で変倍範囲の変更を行うための変倍駆動部154を備える。この変倍駆動部154は、例えば、図5に示した第1レンズ群移動機構によって構成される。そして、現在の変倍モードが第1の変倍であるか第2の変倍であるかは変倍位置検出部164によって検出される。変倍位置検出部164は例えば、レンズ保持枠60によって操作されるリミットスイッチ、レンズ保持枠60に支持されたマグネットと固定鏡筒40に支持されたホール素子とによって構成される近接スイッチ等種々の形態を取りうる。例えば、第1の変倍の望遠端にある状態から、例えば、モードスイッチ143によって第2の変倍へと変更する指令が入力されると、システムコントロール回路140から変倍駆動部154へと指令が出されて、第1レンズ群G1が第2の変倍における位置へと移動して、そのことが変倍位置検出部164によって検出されると、システムコントロール回路140はズームメモリ情報メモリ144を参照して第4レンズ群G4の位置を所定の位置とすべく(例えば、図2の距離d4を移動させるべく)フォーカス位置検出部162を参照しながらフォーカス駆動部152に信号を送る。これによって、ズームレンズ110は第2の変倍状態となる。このような第1の変倍と第2の変倍との間の変更は、例えば、モードスイッチ143の操作による指令を受領したシステムコントロール回路140によって為される。
In the
上記した第1の変倍と第2の変倍との間で変倍範囲の変更を行う方法にはいくつかあるが、それらを図7乃至図12によって説明する。 There are several methods for changing the magnification range between the first magnification and the second magnification described above, and these will be described with reference to FIGS.
図7に示す方法は、第1レンズ群G1の位置の切替を手動で、例えば、図3、図4に示す機構によって行い、第2の変倍ではズーム操作を行わない方法である。 The method shown in FIG. 7 is a method in which the position of the first lens group G1 is switched manually, for example, by the mechanism shown in FIGS. 3 and 4, and the zoom operation is not performed in the second zooming.
先ず、通常のズーム域(第1の変倍)で、ズーム操作が為されたか否かの判断(ステップAS1)の結果、ズーム操作が為された(YES)場合には次のステップAS2へと進み、ズーム操作が為されていなければ(NO)、ステップAS1へと戻る。 First, as a result of determining whether or not the zoom operation has been performed in the normal zoom range (first variable magnification) (step AS1), if the zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step AS2. If the zoom operation is not performed (NO), the process returns to step AS1.
ステップAS2ではズーム位置の検出が行われて、次のステップAS3へ進む。 In step AS2, the zoom position is detected, and the process proceeds to the next step AS3.
ステップAS3では、第1レンズ群G1の位置の切替が行われたか否かの判断がなされ、否(NO)であればステップAS1へ戻り(すなわち、通常のズーム撮影が行われる)、切替が行われた場合(YES)は次のステップAS4へ進む。 In step AS3, it is determined whether or not the position of the first lens group G1 has been switched. If NO (NO), the process returns to step AS1 (that is, normal zoom shooting is performed), and switching is performed. If yes (YES), the process proceeds to the next step AS4.
ステップAS4では、ズーム位置が望遠端であるか否かの判断が行われ、否(NO)であれば警告表示が行われ(AS5)てステップAS1に戻り、望遠端であれば(YES)、次のステップAS6へと進む。ステップAS5で警告表示が出されるのは、第1の変倍の望遠端状態からのみ第2の変倍への変位を行うことができるようにするためである。 In step AS4, it is determined whether or not the zoom position is at the telephoto end. If not (NO), a warning is displayed (AS5), the process returns to step AS1, and if it is in the telephoto end (YES), Proceed to next step AS6. The reason why the warning is displayed in step AS5 is to allow the displacement to the second magnification only from the telephoto end state of the first magnification.
ステップAS6では、第2の変倍状態へと移行する。すなわち、第2の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、図2の例では、第4レンズ群G4を第1の変倍における望遠端の位置からd1だけ像面側に移動させる。そして、次のステップAS7へと進む。 In step AS6, the process proceeds to the second variable power state. That is, the fourth lens group G4 is moved to a predetermined position so as to be the focal length at the telephoto end in the second zooming. That is, in the example of FIG. 2, the fourth lens group G4 is moved to the image plane side by d1 from the telephoto end position in the first zooming. Then, the process proceeds to the next step AS7.
ステップAS7では、広角側へのズーム操作が為されたか否かの判断がされ、否(NO)であればステップAS7へ戻り、広角側へのズーム操作が為された場合(YES)は次のステップAS8へと進む。 In step AS7, it is determined whether or not the zoom operation to the wide angle side has been performed. If NO (NO), the process returns to step AS7, and if the zoom operation to the wide angle side has been performed (YES), Proceed to step AS8.
ステップAS8では、第1レンズ群G1の切替操作が為されたか否かの判断が為され、否(NO)であれば警告表示が為され(ステップAS9)ステップAS7へ戻り、第1レンズ群G1の切替操作が為された場合(YES)は次のステップAS10へと進む。 In step AS8, it is determined whether or not the switching operation of the first lens group G1 has been performed. If NO (NO), a warning is displayed (step AS9) and the process returns to step AS7 to return to the first lens group G1. When the switching operation is performed (YES), the process proceeds to the next step AS10.
ステップAS10では、第1の変倍状態へと移行する。すなわち、第1の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、図2の例では、第4レンズ群G4を第2の変倍における望遠端の位置からd1だけ物体側に移動させる。そして、ステップAS1に戻る。 In step AS10, the process proceeds to the first variable power state. That is, the fourth lens group G4 is moved to a predetermined position so as to be the focal length at the telephoto end in the first zooming. That is, in the example of FIG. 2, the fourth lens group G4 is moved to the object side by d1 from the telephoto end position in the second variable power. Then, the process returns to step AS1.
以上の図7に示した方法では、通常撮影(第1の変倍での撮影)の望遠端で、緊急的にさらに長い焦点距離で撮影したい必要が生じた場合に、テレコンバーターレンズを装着すること無しに、手動で第1レンズ群G1を第2の変倍の位置へと移動させるだけで、テレコンバーターレンズを装着したのと同様の焦点距離、例えば、第1の変倍の望遠端での焦点距離より1.5倍前後あるいはそれ以上の倍率の焦点距離での撮影を可能にするものである。しかも、テレコンバーターレンズの購入やそれの携行及び装脱という煩わしさから解放される。 In the method shown in FIG. 7, the teleconverter lens is attached when it is necessary to shoot at a longer focal length urgently at the telephoto end of normal shooting (shooting at the first variable magnification). Without moving the first lens group G1 to the second variable magnification position manually, the focal length is the same as when the teleconverter lens is mounted, for example, the focal point at the telephoto end of the first variable magnification. This enables photographing at a focal length with a magnification of about 1.5 times or more than the distance. Moreover, it is freed from the hassle of purchasing a teleconverter lens, carrying it, and removing it.
図8に示す方法は、第1レンズ群G1の位置の切替を自動で、例えば、図5に示す機構によって行い、第2の変倍ではズーム操作を行わない方法である。 The method shown in FIG. 8 is a method in which the position of the first lens group G1 is automatically switched by the mechanism shown in FIG. 5, for example, and the zoom operation is not performed in the second zooming.
先ず、通常撮影状態、すなわち、第1の変倍のズーム域での撮影をしているときに、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され(ステップBS1)、否(NO)であればステップBS1へと戻り、ズーム操作が為された場合(YES)は次のステップBS2へと進む。 First, it is determined whether or not the zoom operation has been performed in the normal shooting state, that is, when shooting in the zoom range of the first variable magnification (step BS1), whether or not (NO). If the zoom operation is performed (YES), the process proceeds to the next step BS2.
ステップBS2では、ズーム位置の検出が行われて、ステップBS3へ進む。 In step BS2, the zoom position is detected, and the process proceeds to step BS3.
ステップBS3では、ズーム位置が第1の変倍の望遠端であるか否かの判断が為され、否(NO)であればステップBS1へ戻り(すなわち、通常のズーム撮影が行われる)、第1の変倍の望遠端であった場合(YES)は次のステップBS4へ進む。 In step BS3, it is determined whether or not the zoom position is the telephoto end of the first variable magnification. If NO (NO), the process returns to step BS1 (that is, normal zoom shooting is performed). If it is the telephoto end with a variable magnification of 1 (YES), the process proceeds to the next step BS4.
ステップBS4では、さらなる望遠側へのズーム操作であるか否かの判断が為され、否(NO)であればステップBS1へ戻り(すなわち、通常のズーム撮影が行われる)、さらなる望遠側へのズーム操作が為された場合(YES)は次のステップBS5へ進む。 In step BS4, it is determined whether or not the zoom operation is to the further telephoto side. If NO (NO), the process returns to step BS1 (that is, normal zoom shooting is performed), and further to the telephoto side. If the zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step BS5.
ステップBS5では、第2の変倍状態へと移行する。すなわち、第2の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、図2の例では、第1レンズ群G1を第1の変倍における位置からd1だけ物体側へ移動させ、且つ、第4レンズ群G4を第1の変倍における望遠端の位置からd4だけ像面側に移動させる。そして、次のステップAS6へと進む。 In step BS5, the process proceeds to the second variable power state. That is, the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to be the focal length at the telephoto end in the second zooming. That is, in the example of FIG. 2, the first lens group G1 is moved to the object side by d1 from the position at the first zooming, and the fourth lens group G4 is d4 from the position at the telephoto end at the first zooming. Move only to the image plane side. Then, the process proceeds to the next step AS6.
ステップBS6では、広角側へのズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否(NO)であれば、ステップBS6へと戻り、広角側へのズーム操作が為された場合(YES)は、次のステップBS7へ進む。 In step BS6, it is determined whether or not a zoom operation to the wide angle side has been performed. If NO (NO), the process returns to step BS6 and a zoom operation to the wide angle side has been performed (YES). Advances to the next step BS7.
ステップBS7では、第1の変倍状態へと移行する。すなわち、第1の変倍における望遠端の焦点距離となるように、第1レンズ群G1及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、図2の例では、第4レンズ群G4を第2の変倍における望遠端の位置からd1だけ物体側に移動させる。そして、ステップAS1に戻る。 In step BS7, the process proceeds to the first variable power state. That is, the first lens group G1 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to be the focal length at the telephoto end in the first zooming. That is, in the example of FIG. 2, the fourth lens group G4 is moved to the object side by d1 from the telephoto end position in the second variable power. Then, the process returns to step AS1.
以上の図8に示した方法では、通常撮影(第1の変倍での撮影)の望遠端で、緊急的にさらに長い焦点距離で撮影したい必要が生じた場合に、テレコンバーターレンズを装着すること無しに、望遠側へのさらなるズーム操作を続けるだけで、テレコンバーターレンズを装着したのと同様の焦点距離、例えば、第1の変倍の望遠端での焦点距離より1.5倍前後あるいはそれ以上の倍率の焦点距離での撮影を可能にするものである。しかも、テレコンバーターレンズの購入やそれの携行及び装脱という煩わしさから解放される。また、通常のズーム域での撮影に戻した場合は、第2の変倍において広角側へのズーム操作を行えば、自動的に第1の変倍へと切り替わる。 In the method shown in FIG. 8 described above, a teleconverter lens is attached when it is necessary to shoot at a longer focal length urgently at the telephoto end of normal shooting (shooting at the first variable magnification). Without any further zooming to the telephoto side, the focal length is the same as the teleconverter lens, for example, about 1.5 times or more than the focal length at the telephoto end of the first variable magnification. It is possible to shoot at a focal length of a magnification of. Moreover, it is freed from the hassle of purchasing a teleconverter lens, carrying it, and removing it. Further, when returning to shooting in the normal zoom range, if the zoom operation to the wide angle side is performed in the second zooming, the zooming is automatically switched to the first zooming.
図9に示す方法は、第1レンズ群G1の位置の切替を手動、例えば、図3、図4で示す機構によって行い、第2の変倍においてさらにズーム操作が可能な方法である。 The method shown in FIG. 9 is a method in which the position of the first lens group G1 is switched manually, for example, by the mechanism shown in FIGS. 3 and 4, and a zoom operation can be further performed in the second zooming.
まず、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され(ステップCS1)、否(NO)の場合はステップCS1に戻り、ズーム操作が為された場合(YES)は次のステップCS2に進む。 First, it is determined whether or not a zoom operation has been performed (step CS1). If NO (NO), the process returns to step CS1, and if a zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step CS2.
ステップCS2では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップCS3に進む。 In step CS2, the zoom position is detected, and the process proceeds to the next step CS3.
ステップCS3では、第1レンズ群G1の位置の切替が行われたか否かの判断が行われ、否(NO)であれば、ステップCS1に戻り、第1レンズ群G1の位置が切り替えられた場合(YES)には次のステップCS4に進む。 In step CS3, it is determined whether or not the position of the first lens group G1 has been switched. If NO (NO), the process returns to step CS1 and the position of the first lens group G1 is switched. In (YES), it progresses to following step CS4.
ステップCS4では、ズーム位置が第1の変倍の望遠端であるか否かの判断が行われ、否(NO)であれば警告表示が行われ(ステップCS5)、ステップCS1に戻る。ここ警告表示が為されるのは、第2の変倍への切替は、第1の変倍の望遠端において為されるようにするためである。ズーム位置が第1の変倍の望遠端である場合(YES)は、次のステップCS6へ進む。 In step CS4, it is determined whether or not the zoom position is the first zooming telephoto end. If NO (NO), a warning is displayed (step CS5), and the process returns to step CS1. The reason why the warning is displayed is that switching to the second magnification is performed at the telephoto end of the first magnification. If the zoom position is at the first variable magnification telephoto end (YES), the process proceeds to the next step CS6.
ステップCS6では、第2の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、ここからは超望遠ともいうべき変倍域でのズーム撮影が可能となる。そして、次のステップCS7へ進む。 In step CS6, the shift to the second magnification is performed. That is, the second lens group G2 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. That is, from this point, zoom photographing in a zooming range that can be called super telephoto is possible. Then, the process proceeds to the next step CS7.
ステップCS7では、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否(NO)のであれば、ステップCS7に戻り、ズーム操作が為された場合(YES)は次のステップCS8へ進む。 In step CS7, it is determined whether or not a zoom operation has been performed. If NO (NO), the process returns to step CS7. If a zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step CS8.
ステップCS8では、ズーム位置が検出されて次のステップCS9へ進む。 In step CS8, the zoom position is detected, and the process proceeds to the next step CS9.
ステップCS9では、焦点距離が第1の変倍の望遠端での焦点距離と同じか否かが判断され、否(NO)であれば、ステップCS7に戻り、焦点距離が第1の変倍の望遠端での焦点距離と同じである場合(YES)は、次のステップCS10へ進む。 In step CS9, it is determined whether or not the focal length is the same as the focal length at the telephoto end of the first variable magnification. If NO (NO), the process returns to step CS7, where the focal length is equal to the first variable magnification. When it is the same as the focal length at the telephoto end (YES), the process proceeds to the next step CS10.
ステップCS10では、広角側へのズーム操作であるか否かが判断され、否(NO)であればステップCS7に戻り、広角側へのズーム操作である場合(YES)は次のステップCS11へ進む。 In step CS10, it is determined whether or not the zoom operation is to the wide angle side. If NO (NO), the process returns to step CS7. If the zoom operation is to the wide angle side (YES), the process proceeds to the next step CS11. .
ステップCS11では、第1レンズ群G1の第1の変倍における位置への切替が為されたか否かが判断され、否(NO)であれば警告表示をして(ステップCS12)からステップCS7へ戻り、第1レンズ群G1の第1の変倍における位置への切替が為された場合(YES)にはステップCS13へ進む。 In step CS11, it is determined whether or not the first lens group G1 has been switched to the first zooming position. If not (NO), a warning is displayed (step CS12) to step CS7. Returning to step CS13 when the first lens group G1 is switched to the first zoom position (YES).
ステップCS13では、第1の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。そして、ステップCS1へ戻る。 In step CS13, the shift to the first scaling is performed. That is, the second lens group G2 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. Then, the process returns to step CS1.
この図9に示した方法によると、第2の変倍においても焦点距離の変更ができる。すなわち、第1の変倍の広角端から第2の変倍の望遠端までの任意の焦点距離による撮影が可能になる。 According to the method shown in FIG. 9, the focal length can be changed even in the second zooming. That is, it is possible to take an image with an arbitrary focal length from the wide angle end of the first variable magnification to the telephoto end of the second variable magnification.
図10に示した方法は、第1レンズ群G1の位置の切替を自動で、例えば、図5に示す機構によって行い、第2の変倍においてさらにズーム操作が可能な方法である。 The method shown in FIG. 10 is a method in which the position of the first lens group G1 is automatically switched by, for example, the mechanism shown in FIG.
先ず、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され(ステップDS1)、否(NO)の場合はステップDS1に戻り、ズーム操作が為された場合(YES)は次のステップDS2に進む。 First, it is determined whether or not a zoom operation has been performed (step DS1). If NO (NO), the process returns to step DS1, and if a zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step DS2.
ステップDS2では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップDS3に進む。 In step DS2, the zoom position is detected, and the process proceeds to the next step DS3.
ステップDS3では、ズーム位置が第1の変倍の望遠端であるか否かの判断が行われ、否(NO)であればステップDS1に戻り、ズーム位置が第1の変倍の望遠端である場合(YES)は、次のステップDS4へ進む。 In step DS3, it is determined whether or not the zoom position is at the first zooming telephoto end. If NO (NO), the process returns to step DS1, and the zoom position is at the first zooming telephoto end. If there is (YES), the process proceeds to the next step DS4.
ステップDS4では、望遠端側へのズーム操作であるか否かが判断され、否(NO)であればステップDS1へ戻り、望遠端側へのズーム操作である場合(YES)には次のステップDS5へ進む。 In step DS4, it is determined whether or not the zoom operation is to the telephoto end side. If NO (NO), the process returns to step DS1, and if the zoom operation is to the telephoto end side (YES), the next step is performed. Proceed to DS5.
ステップDS5では、第2の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、ここからは超望遠ともいうべき変倍域でのズーム撮影が可能となる。そして、次のステップDS6へ進む。 In step DS5, a shift to the second magnification is performed. That is, the first lens group G1, the second lens group G2, and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. That is, from this point, zoom photographing in a zooming range that can be called super telephoto is possible. Then, the process proceeds to next Step DS6.
ステップDS6では、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否(NO)の場合はステップDS6に戻り、ズーム操作が為された場合(YES)は次のステップDS7に進む。 In step DS6, it is determined whether or not a zoom operation has been performed. If NO (NO), the process returns to step DS6. If a zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step DS7.
ステップDS7では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップDS8に進む。 In step DS7, the zoom position is detected, and the process proceeds to the next step DS8.
ステップDS8では、焦点距離が第1の変倍の望遠端での焦点距離と同じか否かが判断され、否(NO)であれば、ステップDS6に戻り、焦点距離が第1の変倍の望遠端での焦点距離と同じである場合(YES)は、次のステップDS9へ進む。 In Step DS8, it is determined whether or not the focal length is the same as the focal length at the telephoto end of the first variable magnification. If NO (NO), the process returns to Step DS6 and the focal length is equal to the first variable magnification. When it is the same as the focal length at the telephoto end (YES), the process proceeds to the next step DS9.
ステップDS9では、広角側へのズーム操作であるか否かが判断され、否(NO)であればステップDS6に戻り、広角側へのズーム操作である場合(YES)は次のステップDS10へ進む。 In step DS9, it is determined whether or not the zoom operation is to the wide angle side. If NO (NO), the process returns to step DS6. If the zoom operation is to the wide angle side (YES), the process proceeds to the next step DS10. .
ステップDS10では、第1の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。そして、ステップDS1へ戻る。 In step DS10, the shift to the first zooming is performed. That is, the first lens group G1, the second lens group G2, and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. Then, the process returns to step DS1.
この図10に示した方法によると、第2の変倍においても焦点距離の変更ができる。すなわち、第1の変倍の広角端から第2の変倍の望遠端までの任意の焦点距離による撮影が可能になる。しかも、単にズーム操作を行うだけで第1の変倍と第2の変倍との間の切替を行うことができる。 According to the method shown in FIG. 10, the focal length can be changed even in the second zooming. That is, it is possible to take an image with an arbitrary focal length from the wide angle end of the first variable magnification to the telephoto end of the second variable magnification. In addition, switching between the first magnification and the second magnification can be performed by simply performing a zoom operation.
図11に示した方法は、第1レンズ群の位置を切り替えると直ちに変倍域が変更され、第2の変倍ではズーム操作は行うことができないものである。 In the method shown in FIG. 11, when the position of the first lens group is switched, the zooming area is changed immediately, and zooming cannot be performed with the second zooming.
先ず、第1レンズ群G1の位置が第1の変倍における位置から第2の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される(ステップES1)。そして、否(NO)であればステップES1に戻り、第2の変倍の位置へと第1レンズ群G1が切り替えられた場合(YES)には次のステップES2へ進む。 First, it is determined whether or not the position of the first lens group G1 has been switched from the position at the first magnification to the position at the second magnification (step ES1). If NO (NO), the process returns to step ES1, and if the first lens group G1 is switched to the second zoom position (YES), the process proceeds to the next step ES2.
ステップES2では、第2の変倍への移行が行われる。すなわち、第2の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。そして、次のステップES3へ進む。 In step ES2, a shift to the second zooming is performed. That is, the second lens group G2 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the second zooming telephoto end. Then, the process proceeds to next Step ES3.
ステップES3では、第1レンズ群G1の位置が第2の変倍における位置から第1の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される。そして、否(NO)であればステップES3に戻り、第1の変倍の位置へと第1レンズ群G1が切り替えられた場合(YES)には次のステップES4へ進む。 In step ES3, it is determined whether or not the position of the first lens group G1 has been switched from the position at the second magnification to the position at the first magnification. If NO (NO), the process returns to step ES3, and if the first lens group G1 is switched to the first zoom position (YES), the process proceeds to the next step ES4.
ステップES4では、第1の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。そして、ステップES1へ戻る。 In step ES4, the shift to the first zooming is performed. That is, the fourth lens group G4 is moved to a predetermined position so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. Then, the process returns to step ES1.
この図11に示した方法では、第1の変倍におけるいずれの焦点距離にある場合でも、第1レンズ群G1の位置を第2の変倍における位置へと切り替えれば、直ちに第2の変倍の望遠端へと切り替えられる。そして、第2の変倍ではズーム操作は行えず、第2の変倍において第1レンズ群G1を第1の変倍における位置へと切り替えると、第1の変倍の望遠端へと切り替わる。 In the method shown in FIG. 11, when the position of the first lens group G1 is switched to the position in the second zooming, regardless of the focal length at the first zooming, the second zooming is immediately performed. Can be switched to the telephoto end. The zoom operation cannot be performed in the second zooming, and when the first lens group G1 is switched to the position in the first zooming in the second zooming, the zooming is switched to the telephoto end of the first zooming.
図12に示した方法は、第1レンズ群の位置を切り替えると直ちに変倍域が変更され、第2の変倍でもズーム操作を行うことができるようにしたものである。 In the method shown in FIG. 12, the zooming area is changed immediately when the position of the first lens group is switched, and the zoom operation can be performed even with the second zooming.
先ず、第1レンズ群G1の位置が第1の変倍における位置から第2の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される(ステップFS1)。そして、否(NO)であればステップFS1に戻り、第2の変倍の位置へと第1レンズ群G1が切り替えられた場合(YES)には次のステップFS2へ進む。 First, it is determined whether or not the position of the first lens group G1 has been switched from the position at the first zooming to the position at the second zooming (step FS1). If NO (NO), the process returns to step FS1, and if the first lens group G1 is switched to the second zoom position (YES), the process proceeds to the next step FS2.
ステップFS2では、第2の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。つまり、ここからは超望遠ともいうべき変倍域でのズーム撮影が可能となる。そして、次のステップFS3へ進む。 In step FS2, the shift to the second magnification is performed. That is, the second lens group G2 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. That is, from this point, zoom photographing in a zooming range that can be called super telephoto is possible. Then, the process proceeds to the next step FS3.
ステップFS3では、ズーム操作が為されたか否かの判断が為され、否(NO)の場合はステップFS3に戻り、ズーム操作が為された場合(YES)は次のステップFS4に進む。 In step FS3, it is determined whether or not a zoom operation has been performed. If NO (NO), the process returns to step FS3. If a zoom operation has been performed (YES), the process proceeds to the next step FS4.
ステップFS4では、ズーム位置の検出が行われ、次のステップFS5に進む。 In step FS4, the zoom position is detected, and the process proceeds to next step FS5.
ステップFS5では、第1レンズ群G1の位置が第2の変倍における位置から第1の変倍における位置へと切り替えられたか否かの判断が為される。そして、否(NO)であればステップFS3に戻り、第1の変倍の位置へと第1レンズ群G1が切り替えられた場合(YES)には次のステップFS6へ進む。 In step FS5, it is determined whether or not the position of the first lens group G1 has been switched from the position at the second magnification to the position at the first magnification. If NO (NO), the process returns to step FS3, and if the first lens group G1 is switched to the first zoom position (YES), the process proceeds to the next step FS6.
ステップFS6では、第1の変倍への移行が行われる。すなわち、第1の変倍の望遠端と同じ焦点距離となるように、第2レンズ群G2及び第4レンズ群G4を所定の位置へと移動させる。そして、ステップFS1へ戻る。 In step FS6, the shift to the first zooming is performed. That is, the second lens group G2 and the fourth lens group G4 are moved to predetermined positions so as to have the same focal length as that of the first zooming telephoto end. Then, the process returns to step FS1.
この図12に示した方法では、第1の変倍におけるいずれの焦点距離にある場合でも、第1レンズ群G1の位置を第2の変倍における位置へと切り替えれば、直ちに第2の変倍へと切り替えられる。そして、第2の変倍の変倍域の範囲内においてズーム操作を行うことができる。そして、第2の変倍において第1レンズ群G1を第1の変倍における位置へと切り替えると、第1の変倍の望遠端へと切り替わる。 In the method shown in FIG. 12, when the position of the first lens group G1 is switched to the position in the second zooming, regardless of the focal length at the first zooming, the second zooming is immediately performed. Can be switched to. Then, the zoom operation can be performed within the range of the second variable magnification range. Then, when the first lens group G1 is switched to the first zoom position in the second zooming, the first zooming is switched to the telephoto end.
以下に、本発明ズームレンズを具体化した実施例について図及び表を参照して説明する。 Embodiments of the zoom lens according to the present invention will be described below with reference to the drawings and tables.
先ず、各実施例に共通の事項について説明する。 First, items common to the embodiments will be described.
なお、以下の説明において、「ri」は物体側からi番目のレンズ面の曲率半径、「di」は物体側からi番目の面とi+1番目の面との間の光軸上の面間隔、「ni」は物体側からi番目の面のd線(波長587.6nm)に対する屈折率、「νi」は物体側からi番目の面におけるd線に対するアッベ数、「f」はレンズ全系の焦点距離、「Fno」は開放F値、「ω」は半画角を示すものとする。 In the following description, “ri” is the radius of curvature of the i-th lens surface from the object side, “di” is the surface spacing on the optical axis between the i-th surface and the i + 1-th surface from the object side, “Ni” is the refractive index for the d-line (wavelength 587.6 nm) on the i-th surface from the object side, “ν i” is the Abbe number for the d-line on the i-th surface from the object side, and “f” is the entire lens system It is assumed that the focal length, “Fno” is an open F value, and “ω” is a half angle of view.
また、各実施例のレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものも含まれる。そして、非球面形状は、以下の数1式にて定義されるものとする。 In addition, the lenses of the embodiments include those in which the lens surface is an aspherical surface. The aspheric shape is defined by the following equation (1).
ここで、「Z」は非球面頂点における接平面と球面との光軸からの高さ「H」(=√(X2+Y2))の時における光軸方向の距離、「C」は非球面頂点の曲率(1/r)、「K」は円錐定数、「A2i」は第2i次の非球面係数、をそれぞれ示すものとする。 Here, “Z” is the distance in the optical axis direction when the height from the optical axis between the tangential plane and the spherical surface at the apex of the aspheric surface is “H” (= √ (X 2 + Y 2 )), and “C” is non- It is assumed that the curvature of the spherical vertex (1 / r), “K” represents the conic constant, and “A2i” represents the second i-th aspherical coefficient.
各実施例におけるズームレンズ1、2、3は、図13、図22、図31に示すように、物体側から順に配列された、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4の4つのレンズ群から成り、第4レンズ群G4と像面IMGとの間に配置された光学フィルタFLを有する、所謂リアフォーカスタイプのズームレンズである。
As shown in FIGS. 13, 22, and 31, the
そして、図13、図22、図31に示すように、第1レンズ群G1は、全体として正の屈折力を有するようにされ、第2レンズ群G2は、全体として負の屈折力を有するようにされ、その位置が可動にされているものである。第3レンズ群G3は、正の屈折力を有し、その位置は固定されているものである。そして、第4レンズ群G4は、全体として正の屈折力を有し、その位置は可動にされているものである。 As shown in FIGS. 13, 22, and 31, the first lens group G1 has a positive refractive power as a whole, and the second lens group G2 has a negative refractive power as a whole. The position is made movable. The third lens group G3 has a positive refractive power and its position is fixed. The fourth lens group G4 has a positive refractive power as a whole, and its position is movable.
そしてズームレンズ1、2、3におけるズーミングは、図13乃至図15、図22乃至図24、図31乃至図33に示すように、第1レンズ群G1と第3レンズ群G3との間で、第2レンズ群G2が光軸方向に第1レンズ群G1寄りに又は第3レンズ群G3寄りに移動することによってなされる。また、上記ズーミングに伴う像面の位置の変動を補正するため及び合焦を行うために第4レンズ群G4が、第3レンズ群G3と光学フィルタFLとの間で、光軸方向に第3レンズ群G3寄りに又は光学フィルタFL寄りに移動する。
Zooming in the
第1レンズ群G1を変位させる方法は、機械的な手段または、電気的な手段を併用して変位させる。 As a method of displacing the first lens group G1, mechanical means or electrical means are used in combination.
第2の変倍においては、上記各レンズ群の構成のまま第1レンズ群G1が上記条件式(1)の範囲で物体側へ変位する。 In the second zooming, the first lens group G1 is displaced toward the object side within the range of the conditional expression (1) with the configuration of each lens group.
次に、本発明ズームレンズの各実施例固有の事項について説明する。 Next, items unique to each embodiment of the zoom lens of the present invention will be described.
図13乃至図21は本発明ズームレンズの第1の実施例1を示すものである。
13 to 21 show the
表1にズームレンズ1の各値を示す。
Table 1 shows each value of the
上記表1において、d5、d10、d15及びd17の値はズーミング及びフォーカシングに伴って変化する。従って、第1の変倍において広角端から望遠端にズーミングがなされて焦点距離f(倍率)が1.00、3.16及び10.00へと変化した時のd5、d10、d15及びd17の値を表2に示す。 In Table 1 above, the values of d5, d10, d15 and d17 vary with zooming and focusing. Therefore, in the first zooming, d5, d10, d15 and d17 when zooming is performed from the wide angle end to the telephoto end and the focal length f (magnification) is changed to 1.00, 3.16 and 10.00. Values are shown in Table 2.
第2の変倍では、d5、d10、d15及びd17の値は以下の表3に示すようになる。 In the second scaling, the values of d5, d10, d15 and d17 are as shown in Table 3 below.
また、r11、r12、r16及びr17は非球面によって構成されている。そこで、表4にr11、r12、r16及びr17の第4次、第6次、第8次及び第10次の非球面係数A4、A6、A8及びA10を示す。なお、表4及び以下の非球面係数を示す表において「E−i」は10を底とする指数表現、すなわち、「10−i」を表しており、例えば、「0.26029E-05」は「0.26029×10−5」を表している。 Moreover, r11, r12, r16, and r17 are comprised by the aspherical surface. Therefore, Table 4 shows the fourth, sixth, eighth and tenth aspherical coefficients A4, A6, A8 and A10 of r11, r12, r16 and r17. In Table 4 and the following tables showing aspheric coefficients, “E-i” represents an exponential expression with a base of 10, that is, “10- i ”. For example, “0.26029E-05” represents “ 0.26029 × 10 −5 ”.
表5に第1の変倍でのズームレンズ1のf、Fno、の各値を示す。同様に表6に第2の変倍での各値を示す
Table 5 shows values of f and Fno of the
さらに第1の変倍から第2の変倍へと切り替えたときの条件式(1)対応値は表7に示すとおりである。 Further, the values corresponding to the conditional expression (1) when switching from the first magnification to the second magnification are as shown in Table 7.
図16乃至図18にそれぞれ、ズームレンズ1の広角端、標準及び望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。それぞれ波長d線(波長587.6nm)における値を示し、また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである(以下に示す図19乃至図21、図25乃至図30、図34乃至図39においても同様とする。)。
FIGS. 16 to 18 show respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end, the standard end, and the telephoto end of the
同様に図19乃至21に第2の変倍における各収差図を示す。 Similarly, FIGS. 19 to 21 show aberration diagrams in the second variable magnification.
図22乃至図30は本発明ズームレンズの第2の実施例2を示すものである。
22 to 30 show a
表8にズームレンズ2の各値を示す。
Table 8 shows each value of the
上記表8において、d5、d10、d15及びd17の値はズーミング及びフォーカシングに伴って変化する。そこで、第1の変倍において、広角端から望遠端にズーミングがなされて焦点距離f(倍率)が1.00、3.46及び12.00へと変化した時のd5、d10、d15及びd17の値を表9に示す。 In Table 8 above, the values of d5, d10, d15 and d17 vary with zooming and focusing. Therefore, in the first zooming, d5, d10, d15, and d17 when zooming is performed from the wide-angle end to the telephoto end and the focal length f (magnification) is changed to 1.00, 3.46, and 12.00. Table 9 shows the values.
第2の変倍では、d5、d10、d15及びd17の値は以下の表10のようになる。 In the second scaling, the values of d5, d10, d15, and d17 are as shown in Table 10 below.
r12、r16は非球面によって構成されている。従って、表11にr12、r16の第4次、第6次、第8次及び第10次の非球面係数A4、A6、A8及びA10を示す。 r12 and r16 are constituted by aspheric surfaces. Therefore, Table 11 shows the fourth, sixth, eighth and tenth aspherical coefficients A4, A6, A8 and A10 of r12 and r16.
表12に第1の変倍でのズームレンズ2のf、Fno、の各値を示す。同様に表13に第2の変倍での各値を示す。
Table 12 shows each value of f and Fno of the
さらに第1の変倍から第2の変倍へと切り替えたときの条件式(1)対応値は表14に示すとおりである。 Furthermore, the values corresponding to the conditional expression (1) when switching from the first magnification to the second magnification are as shown in Table 14.
図25乃至図27にそれぞれ、ズームレンズ2の広角端、標準及び望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。
FIG. 25 to FIG. 27 show respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end, the standard end, and the telephoto end of the
同様に図28乃至図30は第2の変倍における各収差図を示す。 Similarly, FIGS. 28 to 30 show aberration diagrams in the second variable magnification.
図31乃至図39は本発明ズームレンズの第3の実施例3を示すものである。
31 to 39 show a
表15にズームレンズ3の各値を示す。
Table 15 shows each value of the
上記表15において、d5、d10、d12及びd16の値はズーミング及びフォーカシングに伴って変化する。そこで、第1の変倍において広角端から望遠端にズーミングがなされて焦点距離f(倍率)が1.00、4.47及び20.00へと変化した時のd5、d10、d12及びd16の値を表16に示す。 In Table 15 above, the values of d5, d10, d12, and d16 change with zooming and focusing. Therefore, when zooming is performed from the wide-angle end to the telephoto end in the first zooming and the focal length f (magnification) is changed to 1.00, 4.47, and 20.00, d5, d10, d12, and d16 Values are shown in Table 16.
第2の変倍では、d5、d10、d12及びd16の値は以下の表17に示すようになる。 In the second variable magnification, values of d5, d10, d12, and d16 are as shown in Table 17 below.
また、r11、r13は非球面によって構成されている。そこで、表18にr11、r13の第4次、第6次、第8次及び第10次の非球面係数A4、A6、A8及びA10を示す。 R11 and r13 are aspherical surfaces. Table 18 shows the fourth, sixth, eighth and tenth aspherical coefficients A4, A6, A8 and A10 of r11 and r13.
表19に第1の変倍でのズームレンズ3のf、Fnoの各値を示す。同様に表20に第2の変倍での各値を示す。
Table 19 shows values of f and Fno of the
さらに第1の変倍から第2の変倍へと切り替えたときの条件式(1)対応値は表21に示すとおりである。 Furthermore, the values corresponding to the conditional expression (1) when switching from the first magnification to the second magnification are as shown in Table 21.
図34乃至図36にそれぞれ、ズームレンズ3の広角端、標準及び望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差の各収差図を示す。
FIGS. 34 to 36 show respective aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide angle end, the standard end, and the telephoto end of the
同様に図37乃至図39に第2の変倍における各収差図を示す。 Similarly, FIGS. 37 to 39 show aberration diagrams in the second variable magnification.
上記した本発明ズームレンズ及び撮像装置によれば、第1の変倍と第1レンズ群を光軸上を所定の位置へと移動させてから変倍を行う第2の変倍の2つの変倍動作を適切に選択することにより、望遠端のズーム位置において、望遠端の焦点距離よりも更に長い焦点距離の超望遠とでもいうべき焦点距離での撮影が可能となる。 According to the zoom lens and the image pickup apparatus of the present invention described above, the first variable magnification and the second variable magnification that changes the magnification after the first lens group is moved to a predetermined position on the optical axis. By appropriately selecting the doubling operation, it is possible to perform photographing at a focal length that should be a super telephoto having a longer focal length than the focal length at the telephoto end at the zoom position at the telephoto end.
さらに、第2の変倍で超望遠での撮影が可能となることから、第1の変倍から第2の変倍へ切り替わるズーム位置を限定することにより、カメラシステムが簡単なものとなる。 Furthermore, since it is possible to perform super-telephoto shooting with the second zooming, the camera system can be simplified by limiting the zoom position at which the first zooming is switched to the second zooming.
また、第2の変倍で第1レンズ群と第4レンズ群の変位する量を限定することにより、電子ズーム等を用いた超望遠撮影よりも像性能が良く、コンバーターレンズ等を用いて超望遠撮影行うよりもレンズ構成を簡素化及び小型化できる。 Further, by limiting the amount of displacement of the first lens group and the fourth lens group by the second zooming, the image performance is better than super telephoto shooting using an electronic zoom or the like, and super high using a converter lens or the like. The lens configuration can be simplified and reduced in size compared to telephoto shooting.
本発明によれば、レンズ設計が第1の変倍に最適とされていても、わずかに第1レンズ群をシフトするだけで、さらに焦点距離の長い超望遠での撮影が可能となる。 According to the present invention, even when the lens design is optimal for the first zooming, it is possible to perform shooting at a super telephoto having a longer focal length by slightly shifting the first lens group.
なお、上記した各実施の形態及び実施例において示された各部の具体的形状及び数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。 It should be noted that the specific shapes and numerical values of the respective parts shown in the respective embodiments and examples described above are merely examples of the implementation performed in carrying out the present invention, and the present invention is thereby limited. This technical scope should not be interpreted in a limited way.
ZL…ズームレンズ、1…ズームレンズ、2…ズームレンズ、3…ズームレンズ、G1…第1レンズ群、G2…第2レンズ群、G3…第3レンズ群、G4…第4レンズ群、S…アイリス、100…撮像装置、110…ズームレンズ、120…撮像素子 ZL ... zoom lens, 1 ... zoom lens, 2 ... zoom lens, 3 ... zoom lens, G1 ... first lens group, G2 ... second lens group, G3 ... third lens group, G4 ... fourth lens group, S ... Iris, 100 ... imaging device, 110 ... zoom lens, 120 ... imaging device
Claims (5)
上記第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第1の変倍と、上記第1レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第2の変倍とを有している
ことを特徴とするズームレンズ。 A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power as a variable power lens, and a third lens group having a positive refractive power as a fixed lens, arranged in order from the object side; A fourth lens group having a positive refractive power for focusing, and an iris for reducing the amount of light from the imaging object to an appropriate amount,
A first zooming for performing focusing by moving the fourth lens group and correcting the image plane variation due to the zooming due to the movement of the second lens group, and moving the fourth lens group; After moving one lens group by a predetermined amount in the optical axis direction, the image plane variation due to zooming due to movement of the second lens group is corrected by moving the fourth lens group, and the fourth lens group is moved. A zoom lens comprising: a second variable power for focusing.
ことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the second zooming is switched by moving the first lens unit toward the object side from a telephoto end state in the first zooming.
(1)0.1 <(1-ft 2 /f123 2 )/(ft/f1 )2・d4・ft /ftt < 0.4
但し、
ft:第1の変倍における望遠端の焦点距離
ftt:第2の変倍における望遠端の焦点距離
f1:第1レンズ群の合成焦点距離
f123:第1の変倍における望遠端での第1レンズ群から第3レンズ群までの合成焦点距離
d4:第1の変倍から第2の変倍への切替時における第4レンズ群の変位量
とする。 The zoom lens according to claim 1 or 2, wherein the moving amount of the first lens group satisfies the following conditional expression (1).
(1) 0.1 <(1-ft 2 / f123 2 ) / (ft / f1) 2 · d4 · ft / ftt <0.4
However,
ft: Focal length at the telephoto end at the first variable magnification
ftt: Focal length at the telephoto end in the second variable magnification
f1: Composite focal length of the first lens group
f123: Composite focal length from the first lens unit to the third lens unit at the telephoto end in the first variable magnification
d4: The amount of displacement of the fourth lens group at the time of switching from the first variable magnification to the second variable magnification.
上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍レンズで負の屈折力を有する第2レンズ群と、固定レンズで正の屈折力を有する第3レンズ群と、フォーカスを行う正の屈折力を有する第4レンズ群とを備えると共に、撮像対象物からの光の光量を適正量に絞るアイリスを有し、
上記第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を上記第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第1の変倍と、上記第1レンズ群を光軸方向に所定量移動させた後に第2レンズ群の移動による変倍に伴う像面変動を第4レンズ群を移動させて補正すると共に、該第4レンズ群を移動させてフォーカスを行う第2の変倍とを有している
ことを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus comprising a zoom lens and an image sensor that converts a subject image formed by the zoom lens into an electrical signal,
The zoom lens has a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power by a variable power lens, and a positive lens having a positive refractive power, which are arranged in order from the object side. A third lens group and a fourth lens group having positive refractive power for focusing, and an iris for reducing the amount of light from the imaging object to an appropriate amount,
A first zooming for performing focusing by moving the fourth lens group and correcting the image plane variation due to the zooming due to the movement of the second lens group, and moving the fourth lens group; After moving one lens group by a predetermined amount in the optical axis direction, the image plane variation due to zooming due to movement of the second lens group is corrected by moving the fourth lens group, and the fourth lens group is moved. An image pickup apparatus comprising: a second zooming unit that performs focusing.
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4, wherein the second zooming is switched by moving the first lens unit toward the object side from a telephoto end state in the first zooming.
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