JPH0250120A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はズームレンズに関し、特にＴＴＬパッシブタイ
プのＡＦを有するビデオカメラ等の小型カメラに応用可
能なズームレンズに関する。

（従来の技術） 近年、ビデオカメラ等の小型カメラでは、電子部品のコ
ストダウン・コンパクト化が相当なスピードで達成され
ているが、これに応するレンズ系としては電子部品はど
コストダウン・コンパクト化が進展しているとは言い難
く、コスト面、重量面、大きさ等でカメラ本体に占める
し／ズ系の割合は年々増加している、また、最近では非
常に高解像度の撮像素子か用いられるようになり、レン
ズ系の光学性能は従来よりも高いものが要求されるよう
になっている。このため、一部にはコンパクト化、軽量
化と逆行するズームレンズも見られる。

従来のレンズでは、近接物体へのフォーカシングに際し
て第１レンズ成分を繰り出す方式が多く採用されている
。この第１レンズ成分繰り出し方式では、ズーム全域で
一定距離の物体に対するレンズ繰り出し世が同一なので
、フォーカシング機構が簡単であるという利点を有する
が、反面下ルンズ成分の有効径を大きくする必要が生じ
、十分に軽量化が達成できない。また、近接時における
ズーミング中の収差変動が大きく、特に望遠端では球面
収差がアンダー側へ像面がオーバー側へ倒れてしまい良
好な：面像を得ることが難しく、さらに、フォーカシン
グレンズの電動繰り出し機構を有するものでは消費電力
が大きくなる等の問題があった。

上記問題を解決するために、ズーミングによる像点移動
を補正するコンペンセーターでフォーカシングを行うも
のや、結像を行うマスターレンズ系の後群によりフォー
カシングを行う方式のものも知られている。例えば、特
開昭５５−４０４４７号公報には、コンペンセーターに
よりフォーカシングを行うズームレンズが開示されてい
る。しかしながら、上記公報に示されているものは、ズ
ーミング中一定距離の物体に付して常に合焦している、
ヨウにフォーカシング成分（コンペンセーター）を追従
させる（以下、トラッキングという）時の軌跡（以下、
トラッキングカーブという）か極値ヲ持つ、従って、こ
の極値の付近ではコンペンセーターの移動方向が変化す
るために、トラッキングか行きすぎてしまったり、また
この付近でズーミングを中止して再びズーミングを行う
時には、ズーミングの方向によりコンペンセーターの移
動方向が異なる等の理由により、コンペンセーターの制
御がかなり困難となりＡＦの精度を高くすることが困難
である、この様子を第１３図に示す。

また、特開昭５９−２８１２０号公報、特開昭５９−２
８１２１号公報には、マスターレンズ系の後群を使って
フォーカシングを行うものが開示されている。これらの
例では、トラッキングカーブが極値を持たないという利
点があるが、絞りよりも像側のレンズによりフォーカシ
ングを行っているため、絞りの前方に光路分割用の分光
プリズムあるいはミラーを配置してＡＦを行うＴＴＬパ
ッシブタイプのカメラには用いることが不可能であった
。

さらに、これらの例とはまた別に、特開昭５３−１０７
３４７号公報には、トラッキングカーブが極値を持たな
いように、ズーミング時に変倍を行うバリエータ−の倍
率が一１倍を含まないズーム解を用いるものが開示され
ている。しかしながら、このようなズーム解を有するも
のは、各レンズ成分間の屈折カバランスが悪くなり、ズ
ーム全域にわたって諸収差を良好に補正することが困難
な上、バリエータ−の移動量が増大してズームレンズが
大型化してしまう。

（発明が解決しよりとする課題） 従って、本発明の目的は、第３レンズ成分以外のレンズ
成分によりフォーカシングを行うズームレンズにおいて
、ズーミングの全域で高精度のＡＦを実現することので
きるズームレンズを提供することにある。

さらに本発明の目的は、ＴＴＬパッシブタイプのＡＦを
可能とするズームレンズを提供することにある。

さらにまた本発明の目的は、上記した目的を達成し、か
つ、良好に収差が補正された軽量コン／ＮＩＬクトな高
変倍率ズームレンズを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、
物体側より順に、正の屈折力を有しズーミング中固定の
第１レンズ成分（１）と、負の屈折力を負しズーミング
時光軸上を前後に移動して変ング中固定の第５レンズ成
分（マ）とを備え、上記第４レンズ成分（ｆｆ）、の位
置は広角端から望遠端へのズーミングに際し無限遠物体
に対するフォーカシング状態では単調に像側から物体側
へ移動し、近接物体に対するフォーカシング状態では単
調に物体側から像側へ移動することを特徴とする。

つまり、フォーカシング動作をコンペンセーターである
第３レンズ成分（Ｉｌ＋）ではなく、それとは別の第４
レンズ成分（ｆｆ）で行わせることにより、極値を有す
ることのないトラッキングカーブを描かせることかでき
る、トラッキングカーブが極値を持たないことにより、
ズーミング時における第４レンズ成分の速度及び加速度
は常に同一方向となる。

一般に、第１レンズ成分（１）以外のレンズ成分でフォ
ーカシングを行う場合には、同一撮影距離に対するフォ
ーカシング繰り出し量は望遠端はど大きく広角端はど小
さい。第１２図はズーミングにおけるフォーカシングレ
ンズ成分（第４レンズ成分（■））の、物体距離（Ｓｌ
）　　が無限遠の場合と最近接の場合の移動軸跡を示す
ものである、第１２図（ｂ）に示すように、無限遠物体
に対するフォーカシングレンズ成分の位置をズーミング
状態にかかわらず一定となる（すなわち、無限遺物体に
対するトラッキングカーブがほぼ静止している）ように
すると、例えば、広角端において最近接物体にフォーカ
シングをしたまま望遠端、への・ズ→ミングを行うと、
望遠端付近でのフォーカシング成分の移動量は急激に大
きくなる。つまり、最近接物体に対するトラッキングカ
ーブの傾きが望遠端付近で急に増すこととなる。

また逆に、第１２図（Ｃ）に示すように、最近接物体に
対するフォーカシングレンズ成分の位置をズーミング状
態にかかわらず一定となる（すなわち、最近接物体に対
するトラッキングカーブがほぼ静止している）ようにす
ると、無限遠物体に対するトラッキングカーブの傾きが
望遠端付近で急に増すこととなる。

これに対して、本発明のズームレンズのように、望遠端
における無限遺物体から最近接物体へのフォーカシング
レンズ成分の繰り出し量の中間点に相当する位置（Ｍ）
にある物体（最近接距離が０．５ｍ〜０．７ｍなら中間
点の距離はほぼ１．３５　ｍ　）に対するトラッキング
カーブが、はぼ静止するような解を用いると、第１２図
（ａ）に示すような無限遠物体及び最近接物体に対する
トラッキングカーブが得られる。

フォーカシングレンズ成分たる第４レンズ成分（ｆｆ）
が、第１２図（ａ）のようなトラッキングカーブを描く
ことにより、ズーミング時における第４しンズ成分（ｆ
ｆ）の望遠端付近での移動量が、無限遠物体と、最近接
物体に対して均等に振り分けられる。従って、ズーミン
グ時における第４レンズ成分＝ｅ（ｆｆ）の移動量及び
那速度が、第１２図（ｂ）ある（いは（Ｃ）に示したも
のに比べて少量となるので、ＡＦによるレンズ駆動系の
制御が容易となりズーム全域で高精度のＡＦを達成する
ことが可能となる。

また、本発明のズームレンズは、上記第４レンズ成分（
ｆｆ）と第５レンズ成分（マ）の間には、物体側から順
に光路分割用のプリズムまたはミラーと絞りとを備えて
いることを特徴とする。従って、フォーカシングレンズ
群たる第４レンズｌ１ｉｌ１２’１（ｆｆ）は絞りより
も物体側に配置されることとなり、また、第４レンズ成
分（ｆｆ）の像側には光路元側用のプリズムが配置され
るので、分割された光束を用いて焦点検出を行うＴＴＬ
パッシブタイプのＡＦを行うカメラに最適なズームレン
ズを実現することが可能となる。

また、本発明のズームレンズは、広角端から望遠端への
ズーミングに際し、上記第２レンズ成分（■）が像側か
ら物体側へ移動し、上記第３レンズ成分（［１）は物体
側に凸状の軌跡を描いて移動することを特徴とする。つ
まり、第２レンズ成分（［＋）と第３レンズ成分（［ｆ
ｆ）との相対的な位置関係は物***置に関らず常に定っ
ているため、第１レンズ成分（１）でフォーカシングを
行う従来のズームレ行えるという利点赤有する。

ＩＣ示ｔ。コンペンセーターである第２レンス成分（０
）が、第１１図（ｂ）に示すように広角端からワイド端
へのズーミングに際して非直線的に移動するよう構成す
ることによって、第２レンズ成分（ロ）が第１１図（ａ
）に示すようにズーミング時直線的に移動するものに比
ベ　フォーカシングレンズ群りる第４レンズ成分（ｆｆ
）のトラッキングカーブの傾きを十分小さくすることが
可能となる。このように第２レンズ成分（１１）の移動
軌跡を非直線にすることにより、さらにＡＦの制御が容
易となり安定した性能をｆ辱ることが可能となる。

さらに、良好に収差が補正された軽量・コンパクトズー
ムレンズを得るためには、第１レンズ成分（１）乃至第
４レンズ成分（ＩＶ）が以下のように構成されているこ
とが望ましい。

すなわち、第１レンズ成分（Ｉ）を１枚の負レンズ及び
２枚の正レンズとし、第２レンズ成分（ｎ）、を２枚の
負レンズ及び１枚の正レンズきし、第３レンズｌ１ｌＷ
分（１）を１個の負レンズ成分、第４レンズ成分を１個
あるいは２個の正レンズ成分とする。

第１１図に示すように、本発明において第４レンズ成分
（ｆｆ）は、近接物体にフォーカシングする際には無限
遠物体の場合よりも像側へ移動するので、第４レンズ成
分（ｆｆ）の像側には十分な空気間隔が必要である。し
かしながら、＠ルンズ成分（１）乃至第４レンズ成分（
ｆｆ）を上記したような簡単な構成とすることにより、
第４レンズ成分（ｌｖ）と第５レンズ成分（マ）の間に
十分な空気間隔を設けても、軽量・コンパクトなズーム
レンズヲ得ルことが可能となる。

さらに、第１レンズ成分（Ｉ）乃至＄４４レンス成（Ｉ
Ｖ）は、以下の条件を満足することが望ましい。

（１）　　２．１　＜ｌψｎｌ／ψＩ　＜　６．０（２
）　　　１．６　＜９口　７９ｍ＜４．８（３）　　ｏ
、　ｓ　＜ψＩｆ／ψＩ　＜　２．０但し、ψＩ！第１
レンズ成分（Ｉ）の屈折力ψＩＩ：第２レンズ成分（１
１）の屈折力ψＩＵ：ｉ３レンズ成分（ＩＩＩ）の屈折
力ψ■：第４レンズ成分（ｆｆ）の屈折力である。

条件（１）は、第１レンズ成分（ｒ）に対する下２レン
ズ成分（■）の屈折力を規定するものである。

条件（１）の上限を越えて第２レンズ成分（ロ）の屈折
力が強くなると、ペッツバール和が大きな負の値となり
、特に広角端で像面が大きくアンダー側に倒れてしまい
、また一方、望遠端ではコマ収差が発生してしまうので
、高性能な画質を全画面にわたって得ることが不可能と
なる。これとは逆に、条件（１）の下限を越えて第２レ
ンズ成分（Ｉ＋）の屈折力が弱くなると、第２レンズ成
分（ロ）が゛変倍のため必要とする移動量が増大し、レ
ンズ全長が著しく長くなってしまいコンパクトなズーム
レンズを得ることが困難になる。さらに、広角端と望遠
端における球面収差の差が大きくなり、ズーム全域で高
性能な画質を得ることができなくなる。

条件（２）は第２レンズ成分（［＋）と第３レンズ成分
（［［Ｉ）の屈折力の関係を適切り規定するものである
。゛条件Ｃ）の上限を越えて第３レンズ成分（１１１）
の屈折力が弱くなると、ズーミングの際にコンペンセー
ターとして移動する量が増大し、広角端から望遠端にか
けての収差変動２が大きくなり、ズーム全域で高性能な
画質を得ることが不可能となる。また、条件（２の下限
を越えて第３レンズ成分（Ｉｌｌ）の屈折力が強くなる
と、望遠端における像面か大きくアンダー側に倒れてし
まい、全画面にわたって高性能な画質を得ることができ
ない。

条件（３）は第２レンズ成分（Ｉ）に対する第４レンズ
成分（ｆｆ）の屈折力を規定するものである。条件（３
）の上限を越えて第４レンズ成分（Ｉｆ）の屈折力が強
くなると、全画面にわたって球面収差が大きくアンダー
側に倒れてしまい良好な軸上性能が得られない。一方、
条件（３）の下限を越えて第４レンズ成分（ｆｆ）の屈
折力が弱くなると、近接物体に対するフォーカシング移
動量が増大し、近接時の収差が極端に悪くなる。

さらに、諸収差を良好に補正するためには、第５レンズ
成分（マ）を物体側より順に、正レンズ、負レンズ、１
枚あるいは２枚の正レンズ、負レンズ、１枚あるいは２
枚の正レンズで構成し、かつ下記の条件を満足すること
が望ましい。

（４）　　−０，１５＜ψ５Ａ／ψ５Ｂ（０，３２但し
、ψ５Ａ：第５レンズ成分（マ）の物体側より２枚のレ
ンズの合成屈折力、 ψ５Ｂ：第５レンズ成分（マ）の物体側より３枚目以降
のレンズの合成屈折力、 である。

条件（４）は、第５レンズ成分（マ）の前群と後群の屈
折力の関係を適切に規定するものである。条件（４）の
上限を越えて前群の屈折力が強くなると、全画面で球面
収差が大きくアンダー側へ倒れてしまう。一方、条件（
４）の下限を越えて前群の屈折力が負に大きくなると、
球面収差がオーバー側へ倒れてしまい、いずれの場合も
高性能なズームレンズを得ることが困難になる。

（実施例） 以下に、本発明を適用したズームレンズの無限遠物体に
フォーカシングした際の構成を示す。各実施例において
、ｒｔ　　は物体側から第１番目のレンズ面を示す面番
号であり、Ｎｄ、νｄはそれぞれズ成分（ｆｆ）が光軸
上を像側へ移動することを示している。ズーミングによ
り第４レンズ成分（ＩＶ）が移動しない物体距離は各実
施例とも５Ｉ＝１．３５ｍである。

（以　下　余　白） スフイルター等に相当する平板である。また各実施例に
おける、無限遠物体フォーカシング状態から最近接物体
（５Ｉ＝０．７ｍ、但し、実施例２では５Ｉ＝Ｑ、５ｍ
）にフォーカシングするまでに必要な第４レンズ成分Ｏ
１）の繰り出し量を、各焦点距離ごとに第１表に示す。

但し、負の守号は第４レン実施例１ ＜Ｌ＞　　＜Ｍｌ＞　＜Ｍ２＞　　＜Ｓ＞ｆ＝６６．３
〜３２．０〜１９．０〜８．７５ｒｉ　　曲率半径軸上
面間隔 ｄ νｄ 実施例２ ＜Ｌ＞　　＜Ｍｌ＞＜Ｍ２＞　　＜Ｓ＞ｆ＝６ａ３〜３
２．０〜１９．０〜８．７５ｒｉ　　　曲率半径　軸上
面間隔 ｄ νｄ ＳＵＭＴ＝１１８．４０９〜１１８．４０９〜１１８．
４０９〜１１８．４０９ＳＵＭＴ＝１１３．４８４〜１
１３．４８４〜１１３．４８４〜１１３．４．８４実施
例３ く、←＞　　＜Ｍｌ＞　　＜Ｍ２＞　　＜Ｓ＞ｆ＝６６
．３〜３２．０〜１９．０〜８７５ｒｉ　　　曲率半径
　軸上面間隔 ｄ νｄ 実施例４ ＜Ｌ＞　＜Ｍｌ＞＜Ｍ２＞　　＜Ｓ＞ Ｅ＝６６．３〜３２．０〜１９０〜８．７５ｒｉ　　　
曲率半径　軸上面間隔 ｄ νｄ ＵＭＴ １２２．２８４〜１２２．２８４〜１２２．２８４〜１
２２．２８４ＳＵＭＴ＝１１８．８９５〜１１８．８９
５〜１１８．８９５〜１１８．８９５実施例５ ＜Ｌ＞　　＜Ｍｌ＞＜Ｍ２＞　　＜Ｓ＞ｆ＝６６．３〜
３２．０〜１９．０〜８７５ｒｉ　　曲率半径　軸上面
間隔 Ｓ　ＵＭＴ＝　１１６．８７４〜１１６．８７４〜１１
６．８７４〜１１６．８７４

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、それぞれ本発明の実施例１乃至実
施例５に示すズームレンズの望遠端＜Ｌ＞におけるレン
ズ配置を示す断面図、第６図乃至第１０図は上記実施例
１乃至実施例５のズームレンズの望遠端＜Ｌ＞、中間焦
点距離＜Ｍｌ＞、＜Ｍ２＞、広角端＜Ｓ＞の無限遠物体
に対する諸収差を示す収差図、第１１図は本発明のズー
ムレンズのズーミングによる第２レンズ成分乃至第４レ
ンズ成分の移動曲線を示す図、第１２図は第４レンズ成
分のトラッキングカーブを示す図、第１３図はコンペン
セーターでフォーカシングを行う従来のズームレンズの
バリエータ−とコンペンセーターの移動曲線を示す図で
ある。 以上 出願人　　ミノルタカメラ株式会社 ＷＩｊ 図 第３ 図 第２ 図 第４ 図 第６ 図 （δ） 球面収差正弦条件 非点収差 歪　曲　０／。 球面収差正弦条件 非点収差 歪曲″ｌ。 図 （ａ） 球面収差ＸＩ弦条イ牛 井点収差 蛋白 ”／ｅ 第６ 図（ｂ） 第８ 図 （ａン −０，１０，１ 球面１１ん菩正弦条件 −ｏ、ｉ　　　ｏ、ｉ 非７点ＩＩＫ差 −５，０５，０ 歪曲０１０ ＦＮＯ１，４７３ Ｙ；４コ Ｙ二４．１ 王字面収差正弦条傅 ブト７白、収差 歪曲０ＩＯ 第９ 図 ＦＮＯ１４９４ Ｙ茎４１ Ｙ；４１ β面収差正弦斎件 井原収差 歪曲０／。 Ｉ８ 図 Ｃｂ） ＦＮＯ１，４７２ Ｙ呂４．１ Ｙ二４１ ＦＮＯｌ、４４０ Ｙ；４１ Ｙ；４．１ 球σｆヌ差２弦条イ牛 Ｉｇ点収笈 歪曲６７゜ 第９ 図 （ｂ） ＦＮＯ１４９１ Ｙ′：４１ Ｙ′：４１ −０．１　　０１ 球面収差正弦条イ↑ −０，１０，１ ＃点収差 −５，０５０ 歪曲　０ん ＦＮＯ１，４４０ Ｙ；４．１ Ｙ；４１ 球面収差正弦条傳 非、砦、収差 歪曲６／。 １１．１０＠ （ａン ＦＮＯ１，４８７ ｖ；４１ 球面ｉＩＸ差正弦多件 非点収差 歪曲０１゜ 球面ＬＩＺ差正弦条件 ダ「点収差 １日 ′ＩＯ 第２し一ス゛ｈて分（ＩＩ） 葛４し〉ス・・成分（■） 第３Ｌ−、ス・・万℃７分（［Ｉ）　　　Ｓｌ：ＯＱ　
　５１＝４シ１刊シ＜Ｌ＞ −２０６＝ （ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を有しズーミング中
   固定の第１レンズ成分と、負の屈折力を有しズーミング
   時光軸上を前後に移動して変倍を行う第２レンズ成分と
   、負の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後に移動し
   像点移動の補正を行う第３レンズ成分と、正の屈折力を
   有しフォーカシングを行う第４レンズ成分と、正の屈折
   力を有しズーミング中固定の第５レンズ成分とを備え、
   上記第４レンズ成分の位置は広角端から望遠端へのズー
   ミングに際し無限遠物体に対するフォーカシング状態で
   は単調に像側から物体側へ移動し、近接物体に対するフ
   ォーカシング状態では単調に物体側から像側へ移動する
   ことを特徴とするズームレンズ。 （２）上記第４レンズ成分と第５レンズ成分の間には物
   体側から順に光路分割用のプリズムまたはミラーと絞り
   とを備えていることを特徴とする請求項（１）記載のズ
   ームレンズ。 （３）広角端から望遠端へのズーミングに際し、上記第
   ２レンズ成分は像側から物体側へ移動し、上記第３レン
   ズ成分は物体側に凸状の軸跡を描いて移動することを特
   徴とする請求項（１）記載のズームレンズ。 （４）上記第１レンズ成分は１枚の負レンズ及び２枚の
   正レンズよりなり、第２レンズ成分は２枚の負レンズ及
   び１枚の正レンズよりなり、第３レンズ成分は１個の負
   レンズ成分よりなり、第４レンズ成分は１個あるいは２
   個の正レンズ成分よりなることを特徴とする請求項（３
   ）記載のズームレンズ。 （５）上記条件に加えてかつ以下の条件を満足すること
   を特徴とする請求項（４）記載のズームレンズ； ２．１＜｜＾ψII｜／＾ψ I ＜６．０ １．６＜＾ψII／＾ψIII＜４．８ ０．８＜＾ψIV／＾ψ I ＜２．０ 但し、＾ψ I ：第１レンズ成分の屈折力 ＾ψII：第２レンズ成分の屈折力 ＾ψIII：第３レンズ成分の屈折力 ＾ψIV：第４レンズ成分の屈折力 である。 （６）上記第５レンズ成分は物体側より順に正レンズ、
   負レンズ、１枚あるいは２枚の正レンズ、負レンズ、１
   枚あるいは２枚の正レンズで構成され、かつ、下記の条
   件を満足することを特徴とする請求項（５）記載のズー
   ムレンズ； ０．１５＜＾ψ５Ａ／＾ψ５Ｂ＜０．３２ 但し、＾ψ５Ａ：第５レンズ成分の物体側より２枚のレ
   ンズの合成屈折力 ＾ψ５Ｂ：第５レンズ成分の物体側より３ 枚目以降のレンズの合成屈折力 である。