JPH0329912A - 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系内の一部のレンズ群の移動によ
る所謂インナーフォーカス方式あるいはリアフォーカス
方式を採用したズームレンズに関するものである。

〔従来の技術〕

従来におけるズームレンズのフォーカシング方式は、最
も物体側に位置する第ｌレンズ群を繰り出す所謂前玉繰
り出し方式、ズームレンズ系内の一部のレンズ群の移動
によるインナーフォーカス方式、リアフォーカス方式、
全体繰り出し方式が公知である。

一般に、インナーフォーカス方式、リアフォーカス方式
、全体繰り出し方式は、同一の撮影距離（被写体から像
面までの距離）に対して必要な繰り出し量が全系の焦点
距離の変化に伴って異なってしまうと言う問題を抱えて
いるため、任意の焦点距離である撮影距離に対して合焦
していても変倍を行い焦点距離を変えてしまうと結像位
置が大きく変動してその都度、合焦をやり直す必要があ
った。したがって、マニュアル・フォーカスには不向き
である。

以上の事から、一般に、任意の撮影倍率状態においても
常に移動量が一定であるため、マニュアル操作（マニュ
アル・フォーカス）に好都合である前玉繰り出し方式が
主流であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、一般的に、第１レンズ群のレンズ径は大きく
重くなる傾向にある。例えば、正・負・正の３群以上の
多群構戊で高変倍比のズームレンズでは、近距離合焦時
に広角側で口径蝕が起こり易いため、これを軽減しよう
とすると第１レンズ群の大型化を招く、さらには近距離
合焦時に正の方向に像面湾曲が甚大に発生し結像性能の
劣化を招く問題がある。

近年、オート・フォーカス方式の一眼レフカメラが主流
となっており、前玉繰り出し方式によりオート・フォー
カスを行うと、フォーカス用の駆動モータに大きな負荷
がかかり、合焦速度が遅くなるため、迅速なフォーカス
が出来なくなる問題がある。

そこで、本発明は上記の問題を全て解決し、迅速かつ容
易にマニュアル・フォーカス及びオート・フォーカスを
可能として格段の操作性の向上を図り、無限遠は勿論の
こと近距離に至るまで全変倍域にわたり優れた結像性能
を有するズームレンズを提供することを目的としている
。

３ ４ 〔課題を解決するための手段〕 以上の如き課題を解決するために、本発明においては、
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、正の屈折力を有する第３レンズ群と
、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、広角端か
ら望遠端へのズーミングに際し、少なくとも前記第３レ
ンズ群と第４レンズ群とが光軸に沿って移動するズーム
レンズにおいて、 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が相対的
に変化しながら該両群が共に像側へ移動させたものであ
る。

このように、本発明は、フォーカシングに際し、変倍機
能を有する第３レンズ群と前記第４レンズ群との２つの
群間隔を相対的に変化させる、所謂フローティング方式
を採用することにより、広角端から望遠端にわたり極め
て良好なる近距離結像性能を引き出している。

そして、広角端の無限遠合焦状態における前記？３レン
ズ群と前記第４レンズ群との横倍率をそれぞれβ３Ｗ％
　β４Ｗとし、望遠端の無限遠合焦状態における前記第
３レンズ群と前記第４レンズ群との横倍率をそれぞれβ
３■、β４１とするとき、β３Ｔ・β，１〈β３ｗ・β
ｔＷ　　　（ｌ）β３ｗ・β４Ｗ＜　　１．３　　　　
　　（２）を満足することを特徴とするように構成する
ことが望ましい。

さらに、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、前記
第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、 １．４＜ｆ４／ｆｓ　＜４　　　　（３）を満足するよ
うに構成することがより好ましい。

〔作　用〕

本発明は、本件と同一出願人による特願昭６３３Ｔ１４
９４号で提案したズームカムとフォーカスカムとの変換
操作によって、ズームレンズを構成している各レンズ群
がズーミングに際して移動し、フォーカシングに際して
変倍機能と合焦機能とを兼ね備えた第３レンズ群と第４
レンズとを移動させても、ある距離の被写体に対して１
度フォーカシングを行えば、倍率を任意に変化させても
常にピントが合っている状態を確保することができる。

具体的には、後に詳述する第５Ａ図及び第５Ｂ図に示す
如く、変倍のために第３レンズ群と第４レンズ群との各
変倍用移動軌跡に対応する２つの変倍用案内溝（ＣＺ．
、ＣＺ４）を有する第ｌ鏡筒部材１０と、合焦のために
第３レンズ群と第４レンズ群とをそれぞれ光軸方向に沿
って移動させるための２つの合焦用案内溝（ＣＦ．、Ｃ
Ｆ４）を有する第２鏡筒部材２０を有するように構成さ
れいる。

そして、第５Ｂ図に示す如く、ズームレンズ系の光軸を
回転中心としてこの第１鏡筒部材１ｏと第２鏡筒部材２
０とを相対的にΔφ回転させて第３レンズ群と第４レン
ズ群とを変倍用案内溝（ＣＺ，、Ｃｚ．）と合焦用案内
溝（ＣＦ．、ＣＦ．）との各交点により定まる量（ΔＸ
Ｚ３、ΔＸ　Ｚ　４　）だけ光軸上をそれぞれ移動させ
ることによって所望の変倍がなされ、また第５Ａ図に示
す如く、第１鏡筒部材ｌＯと第２鏡筒部材２０とを光軸
方向において相対的にΔＦ移動させて第３レンズ群と第
４レンズ群とを変倍用案内溝（ＣＺ．、ＣＺ．．）と合
焦用案内溝（ＣＦ．、Ｃ　Ｆ　４　）との各交点の変移
量により定まる量（ΔＸＦ．、ΔＸＦ４）だけ光軸上を
それそれ移動させることによって所望の物体に対する合
焦がなされる。そして、所定の物体に対する合焦に必要
な第１鏡筒部材１０と第２鏡筒部材２０との光軸方向で
の相対的な移動量ΔＦを変倍状態の如何によらずほぼ一
定に維持しつつ、第３レンズ群と第４レンズ群との合焦
における光軸上での移動量（ΔＸ　Ｆ　ｓ、ΔＸ　Ｆ　
４　）が変倍状態に応して変化し得るように、合焦用案
内溝が光軸に対して傾斜した領域を有する非線型に形成
されている。

そこで、変倍用案内溝（ズームレンズカム）と合焦用案
内溝との非線型な曲線形状を求める手順について説明す
る。

先ず、変倍のために移動する変倍移動軌跡を光軸方向の
移動量とそれに直交する所謂回転鏡筒の７ ８ 回転角θとを変数として表現する時に、任意の変倍状態
で合焦のために光軸方向に移動する合焦レンズ群の移動
量ΔＸを変倍移動軌跡における回転鏡筒の回転量φに換
算した時に、ΔＸとφとを変数とするように、従来にお
いては光軸と平行な直線状であった案内溝を光軸と角度
を成すように非線型な曲線状の合焦用案内溝（フォーカ
スカム）に変数変換する。

同時に、合焦レンズ群の移動軌跡と変換前の案内溝の直
線軌道との関係に対応すへく、変換後の合焦用案内溝（
フォーカスカム）に基づいて合焦レンズ群の変倍のため
の移動軌跡、即ち変倍用案内溝（ズームカム）を回転鏡
筒の回転角θ方向に変数変換する。

このような変換操作によって、変倍用案内溝（ズームカ
ム）と合焦用案内溝（フォーカスカム）とが決定される
。

これらの変換の結果、合焦の際には、合焦レンズ群が変
倍の時に移動する移動軌跡（ズームカム）に沿って移動
することになる。そして、変倍の際には、変換後のフォ
ーカスカムとズームカム゛とを光軸を中心にして相対的
に回転することによって、即ち、変換後のフォーカスカ
ムあるいはズームカムの一方を光軸と直交するθ方向に
移動することによって、変倍機能を有するレンズ群の光
軸上の位置を変化せしめて変倍を行う。合焦時には、同
一撮影距離の物体に対して各レンズ群の光軸方向の移動
量が異なっていても、変換後のフォーカスカムを光軸方
向へほぼ同一移動量ΔＦだけ移動することで合焦が達成
される。

次に、変倍機能と合焦機能とを兼ね備えた第３レンズ群
と第４レンズ群とを有する本発明のズームレンズについ
て詳述する。

本発明の如き正・負・正・正の４群ズームレンズにおい
ては、広角端Ｗと望遠端Ｔでの焦点距離を一般に次式の
如く表現することができる。

ｆｗ−Ｌ２，　・β３Ｗ・βｔｗ　　””　（ａ　＋）
ｆＴ”ｆｌ２７”βＩＴ’βｔＴ　　’−’−　（　ａ
　２）但し、 ｆｗ　：広角端におけるズームレンズの焦点距離。

ｆＴ　：望遠端におけるズームレンズの焦点距離。

Ｌ２ｗ：広角端における第１レンズ群と第２レンズ群と
の合成焦点距離。

ｆＩ２Ｔ＝望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群
との合成焦点距離。

β３Ｗ，広角端での第３レンズ群の結像倍率（横倍率）
。

β３Ｔ＝望遠端での第３レンズ群の結像倍率（横倍率）
。

β４Ｗ：広角端での第４レンズ群の結像倍率（横倍率）
。

β，ｒ：望遠端での第４レンズ群の結像倍率（横倍率）
。

である。尚、以下において、横倍率を結像倍率と称する
。

また、ズームレンズの各焦点距離状態において無限遠物
体と近距離物体との合焦では、ズームレンズの位置に対
する結像位置がそれぞれ異なる。

具体的には、ある焦点距離ｆを有する薄肉レンズが無限
遠物体を合焦しているとすると、像面はこのレンズより
距離ｆだけ離れた位置に形成される。次に、このレンズ
が物体距離Ｄ（レンズ位置から物体までの距離）の物体
に合焦する際には、レンズはδ，だけ物体側へ移動する
ものとする。

すると、 Ｄ　　　　　　　ｆ＋δＦｆ の結像の関係式より、 ｆ２ δｐ　　一””　（ｂ） Ｄ−ｆ を導出できる。

ここで、物体距離Ｄがレンズの焦点距離ｆと比べて十分
に大きいとすると、近似的にはＤ−ｆを定数として扱え
るため、上式（ｂ）より、一般的には、合焦に際する移
動量δ，は焦点距離の２乗に比例することになる。

このことをズームレンズの広角端と望遠端とにそれぞれ
置き換えて考えると、ズームレンズの広角端での焦点距
離をｆｗ、広角端における無限遠からある物体距離Ｄへ
の合焦に際してのズームレ１１ １２ ンズの移動量をδ，、望遠端における焦点距離をｆＴＦ
ｓ望遠端における無限遠からある有限物体距離Ｄへの合
焦に際してのズームレンズの移動量をδＴＦとするとき
、 （ｆＷ）２　　（ｆＩ２Ｗ　・β３ｗ・β，ｗ）２（ｆ
Ｔ）２　　（ｆｌ２Ｔ　・β３ｏ・β４丁）２ズーム比
をＺ（＝ｆ１／ｆＷ）とするとき、上式は、 が与えられる。

ここで、（ｆＴ　　ｆＷ）＜＜Ｄとすると、Ｄｆｗ＃Ｄ
−ｆＴと近似でき、さらにズーム比をＺ（一ｆＴ／ｆｗ
）とすると、（ｃ１）式、（ｃ２）式より以下の如くな
る。

この式（ｄ）は、無限遠から有限物体距離Ｄへの合焦に
際してレンズ系を固定した場合では、合焦による望遠端
と広角端での像面位置変動の比を示している。

そして、（ｄ）式に（ａ１）式及び（ａ２）式を代入す
ると次式が求められる。

？なる。

そして、無限遠から有限物体距離Ｄへの合焦により、第
１及び第２レンズ群により形成される広角端での像点位
置の変位量を６１。３とし、無限遠から有限物体距離Ｄ
への合焦により、第１及び第２レンズ群により形成され
る望遠端での像点位置の変位量を６１■１するとき、上
式（ｅ１）は、となる。

ここで、（β３ｗ・β．Ｗ）２／　（β３Ｔ・βＩＴ）
２〉１の関係が成立しているとすると、上式（ｅ，）は
、δ１２ｏ／δｌ　２ｖ　＞　Ｚ　２−−−−−−｛ｆ
）となる。

？の（ｆｊ式から無限遠から有限物体距離Ｄへの合焦に
より、第１及び第２レンズ群により形成される像点位置
の変位量の広角端と望遠端とでの比は、ズーム比の２乗
より大きくなる。

これにより、望遠端と広角端とにおける合魚群の第３レ
ンズ群と第４レンズ群の合焦に要する移動量の比もズー
ム比の２乗より大きくなるため、広角端において機械的
に制御可能な合焦のための移動量を確保しようとすると
、望遠端での合焦のための移動量が過大となり、結果的
に合焦機構の大型化を招くので好ましくない。これに加
え、第１レンズ群及び第２レンズ群における変倍に対す
る負担が過大となるため、これらの群の焦点距離を小さ
くせねばならず、収差補正が極めて困難となる。

一方、（β３Ｗ・β４ｗ）２／（β３ｏ・βＩＴ）２＜
１の関係が成立しているとすると、（ｅ２）式よりδ１
■７／δ，　２ｗ　＜　Ｚ　２−゛・゛（ｇ）となる。

この式から無限遠から有限物体距離Ｄへの合焦により、
第１及び第２レンズ群により形或される像点位置の変位
量の広角端と望遠端とでの比は、ズーム比の２乗より小
さくなる。このため、望遠端と広角端とにおける合焦群
の第３レンズ群と第４レンズ群の合焦に要する移動量の
比も、ズーム比の２乗より小さく抑えられるため、合焦
による合魚群の移動量を小さく抑えることが可能となり
、合焦機構のコンパクト化を達成できる。

以上の事から、第３レンズ群と第４レンズ群との合成結
像倍率（合成横倍率）における広角端と望遠端との比率
が （β３Ｗ・β４ｗ）２／（β３Ｔ・β４Ｔ）２＜１の関
係を満足するように構成することが必要である。

ここで、β３ｗ・β４ｗく０、β３丁・β４Ｔく０であ
るため、故に β３Ｗ・βＩＷ＞β，Ｔ・βＩＴ　　−（Ｄの関係を満
足する必要がある。

さて、変倍機能と合焦機能とを兼ね備えた第３レンズ群
と第４レンズ群とが、フォーカシングに−１５ 際して一体的に移動すると仮定して、この両群を１つの
合焦群Ｇ３４とみなした場合に、ある焦点距離状態で無
限遠物体を合焦している時の本発明のズームレンズの骨
組みの模式図を第ｌ図に示している。

図示の如く、無限遠からの平行光線が第１レンズ群Ｇ，
を通過すると収斂作用を受けて像点０が作られる。そし
て、この像点ＯＩは第２レンズ群Ｇ２に対する物点とな
り、この第２レンズ群Ｇ２による発散作用を受けると、
像点ｏ２が作られる。今度はこの像点０２は第３レンズ
群Ｇ，と第４レンズＧ４よりなる合焦群Ｇ　３Ｔに対す
る物点となり、この合焦群Ｇ　３Ｔにより収斂作用を受
けて像点０３で結像される。

以上の結像関係のもとで、合焦群Ｇ　３Ｔの焦点距離（
第３レンズＧ３と第４レンズ群Ｇ４の合成焦点距離）を
ｆ　！４とし、合焦群Ｇｌ１から物点０２までの距離を
Ｓ２、合焦群Ｇ　３Ｔから像点Ｏ，までの距離を８３と
するとき、 １６ Ｓ２　　　Ｓ．　　　　ｆ３． の結像の関係から、次式が与えられる。

ここで、合焦群Ｇ　３Ｔのコンパクト化を図るためにＳ
ｇ　＋３３の最小値を求めると、Ｓ２＝Ｓ３２ｆ３４の
とき最小値が４ｆ３４となる。

このとき、ある焦点距離状態での合焦群Ｇ　ｌｔの横倍
率β３４（ある焦点距離状態における第３レンズＧｓの
結像倍率β３と第４レンズ群Ｇ，の結像倍率β４との合
成結像倍率）は、 となる。

このような結像関係のもとで、近距離の物体に対して合
焦を行おうとすると、合焦群Ｇ　３Ｔの物点０２は像側
へ移動するため、物点距離はより近くなる。これに応じ
て像点Ｏ，もより後方へ移動すところが、像点０３の位
置はレンズ系全体の像面に当たるため、不動でなければ
ならない。

以上の理由から、無限遠撮影状態における合焦群Ｇ　Ｌ
ｌの結像倍率β３４が−１倍の時には、近距離合焦が不
可能となることが理解できる。

したがって、変倍領域の全てにわたって、無限遠撮影状
態における合焦群Ｇ　３Ｔの結像倍率β３，が以下の条
件（１）に示す如＜−１倍とならないようにしなければ
ならない。

β３．≠−１　　−｛ｉ） また、レンズ系のバックフォーカスを十分に確保するに
は、第１図に示した如く、Ｓ２＜８３の関係を変倍領域
の全てにわたって満足せねばならず、言い換えれば、合
焦群Ｇ３Ｔの結像倍率が少なくとも以下の条件を満足せ
ねばならない。

β３Ｔ＜　　１　　・−｛ｊ） 以上にて述べた条件（ｉ）及び条件（ｊ）を踏まえて無
限遠物体から近距離物体までのフォーカシングを可能と
するには、ある倍率で無限遠に合焦した状態における合
焦群Ｇ，４の倍率をβ３４、この無限遠合焦状態から最
至近への合焦した状態における合焦群Ｇ　３＋の倍率を
β３／とするとき、β，４〈β３／≦−１゜゛−｛ｋ＋ を満足するように構成しなければならない。

すなわち、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うと
、無限遠物体に合焦している合焦群Ｇｊイの結像倍率β
３４が大きくなり、近距離合焦倍率β′が−１倍となっ
た時がフォーカス限界となるためである。

そこで、条件（１）で示した如く、広角端での第３レン
ズ群と第４レンズ群との合成結像倍率は、望遠端よりも
大きくなるため、広角端での第３レンズ群と第４レンズ
群との合成結像倍率が最適となる範囲を以下の条件（２
）にて見出したものである。

β３ｗ・β＋ｗ＜　　１．３　　　　　　　（２）この
条件（２）の範囲を越えると、近距離物体に対して十分
なるフォーカシングが不可能となる。

また、広角端でのバックフォーカスを十分に確保するこ
とが困難となり、さらには、フォーカシンクの際に、合
焦群である第３レンズ群と第４レンズ群とが像面方向に
移動するため、一眼レフ用カメラに適用すると、クイッ
クリターンミラーを配置すべきスペースを確保すること
が困難なるため好ましくない。

尚、後述する本発明の実施例ｌの如く、撮影距離Ｒ　＝
　８５０ｍｍ程度の近距離物体へ合焦した時に、広角端
で３７ｍｍ以上のバックフォーカスを確保するには、無
限遠合焦状態における第３及び第４レンズ群の合成倍率
が以下の範囲を満足することが望ましい。

β３　・β，＜−１．３５ また、ズームレンズ系の小型化を達成するには、さらに
第３及び第４レンズ群の合成倍率が以下の条件を満足す
ることがより好ましい。

β，・β４〉−２ この条件の範囲を越えると、広角端でのバックフォーカ
スが大きくなり過ぎ、レンズ系の小型化を図ることが難
しくなる。

さて、本発明の如きズームレンズにおいて、さらにコン
パクトで十分なる収差補正を果たしつつ確実に実現する
には、以下の条件を満足することが望ましい。

１．４＜ｆ．／ｆ，＜４　　　　　（３）但し、 ｆ３　．前記第３レンズ群の焦点距離。

ｆ．：前記第４レンズ群の焦点距離。

条件（３）の上限を越えると、第３レンズ群のパワー（
屈折力）が過大となり、良好なる収差補正を果たすには
、第３レンズ群のレンズ構成枚数を増加させる必要があ
る。このため、レンズ系の大型化を招くことは勿論のこ
と、合焦兼変倍機能を有する第３レンズ群の重量増加に
伴い、フォーカシング及びズーミングに関する操作性が
劣化してしまう。また、第４レンズ群のパワー（屈折力
）が小さくなるため、フローティングの効果を十分に得
ることが困難となる。

反対に、条件（３）の下限を越えると、第４レンズ群の
パワー（屈折力）が過大となり、フローティングの効果
を十分に得ることが困難となる。

さらに、広角端から望遠端にわたる各変倍状態における
像面弯曲を始めとして、諸収差を十分に補正するには、 １．５５　＜ｆ．　／ｆ３　＜２．５ の範囲を満足するように構成することがより好ましい。

以上においては、合焦群Ｇｌ１を構成している第３レン
ズ群と第４レンズ群とを一体的に移動させてフォーカス
を行うことについて述べたが、フォーカシングにおいて
、このように一体的に合焦群Ｇ３Ｔを像側へ移動させる
と、像面湾曲が甚大に発生する。

広角端と望遠端とでは、この像面湾曲が発生する大きさ
、発生する方向が異なることが多く、広角端から望遠端
までのあらゆる変倍状態において、無限遠から最至近距
離まで良好に像面湾曲を補正することが極めて困難とな
る。

そこで、本発明は、一般に、広角レンズ、マクロレンズ
等に適用されている近距離補正機構、所謂フローティン
グを、ズームレンズのインナーフォーカス方式あるいは
リアフォーカス方式に応用して、あらゆる変倍状態にお
いても無限遠から近距離に至るまで優れた結像性能を引
き出すことを可能としている。

本発明の如き正・負・正・正の４群構成のズームレンズ
において、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシン
グに際して、変倍機能と合焦機能とを兼ね備えた第３レ
ンズ群と第４レンズ群との群間隔を拡大すると、球面収
差は殆ど変化しないが、像面湾曲は正の方向に発生し、
これに伴いコマ収差も大きく変化する。

これに対し、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシ
ングに際して、逆に第３レンズ群と第４レンズ群との群
間隔を縮小すると、球面収差は殆ど変動しないが、像面
弯曲は負の方向に大きく変化する。

このように本発明は、フォーカシングに際して、フロー
ティングによる効果を積極的に利用することにより、あ
らゆる変倍状態において無限遠物体から近距離物体にわ
たり優れた結像性能を引き出すことを可能としたもので
ある。

具体的には、本発明の如き正・負・正・正の４群構成の
ズームレンズでは、第３レンズ群と第４レンズ群とを一
体的に像側へ移動させることにより無限遠物体から近距
離物体へのフォーカシングを行うと、いずれも広角端で
は像面弯曲が負の方向に甚大に発生する傾向にある。こ
のため、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング
に際して、少なくとも広角端では第３レンズ群に対し第
４レンズ群の像側への移動量を大きくし、第３レンズ群
と第４レンズ群との群間隔を拡大することにより像面弯
曲をバランス良く補正している。

中間焦点距離及び望遠端では、無限遠物体から近距離物
体へのフォーカシングに際する像面弯曲の発生方向及び
大きさに応じて、第３レンズ群と第４レンズ群とを像側
へ移動させつつ、この群間隔をバランス良く変化させる
ことにより、像面弯曲を極めて良好に補正している。

以上の如きフローティングの効果を確実に引き出すには
、以下の条件を満足することが望ましい。

但し、 ＤＸ．ｗ（Ｒ）：広角端における無限遠から任意の撮影
距離Ｒへ゛の合焦に要する第３ レンズ群の移動量。

ＤＸ４Ｗ（Ｒ）：広角端における無限遠から任意の撮影
距離Ｒへの合焦に要する第４ レンズ群の移動量。

ＤＸ３Ｔ（Ｒ）：望遠端における無限遠から任意の撮影
距離Ｒへの合焦に要する第３ レンズ群の移動量。

ＤＸＩＴ（Ｒ）：望遠端における無限遠から任意の撮影
距離Ｒへの合焦に要する第４ レンズ群の移動量。

条件（４）の下限を越えると、近距離合焦に際して、負
の方向に像面弯曲が甚大に発生し、反対に条件（４）の
上限を越えると、近距離合焦に際して、正の方向に像面
弯曲が甚大に発生するため好ましくない。しかも、第４
レンズ群の合焦に際する移動量が大きくなるため、近距
離合焦時においては、バックフォーカスが極端に短くな
り過ぎ、一眼レフカメラ用としての必要なクイックリタ
ーンミラーのスペースを確保することが困難となる。

また、条件（５）の下限を越えると、近距離合焦に際し
て、負の方向に像面弯曲が甚大に発生し、反対に条件（
５）の上限を越えると、近距離合焦に際して、正の方向
に像面弯曲が甚大に発生するため好ましくない。

〔実施例〕

以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳しく説明する
。

実施例ｌ 実施例１のズームレンズは、第２図に示す如く、物体側
から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第
２レンズ群Ｇ２、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３及び正屈
折力の第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群からなり、広
角側から望遠側への変倍に際して全レンズ群が光軸に沿
って物体側に移動し、無限遠物体から近距離物体への合
焦の際には第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが光
軸上を像側へ移動する構成である。

各レンズ群の構成について説明すれば、正屈折力の第１
レンズ群Ｇ１は物体側から順に、物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ　Ｉ１とこれに接合された両凸正
レンズＬｌ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズレンズＬｌ，からなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ
２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１
と、物体側により曲率２７ ？強い面を向けた両凹負レンズＬ２■と、両凸正レンズ
Ｌ２３とこれに接合された両凹負レンズＬ２＋とよりな
り、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ　
３Ｔ、両凸正レンズＬ３■とこれに接合された両凹負レ
ンズＬ　１８とからなり、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４
は像側により曲率の強い面を向けた正レンズＬｌｌ、両
凸正レンズＬ４■、物体側により強い曲率の凹面を向け
た負レンズＬ　１３とから構成されている。

このズームレンズの諸元を大土に示す。Ｆは焦点距離を
、ＦＮはＦナンバーを表わす。紅の上段において、ｒは
各レンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎは各レン
ズの屈折率、Ａｂｂｅはアッベ数をそれぞれ表し、添数
字は物体側からの順序を示す。表土の中段は広角端から
望遠端に至る６つの変倍状態に対応する６ポジション（
Ｆ＝３６．０、５０．０、６０．０、７０．０、８５．
０、１０３．０）における各レンズ群の間隔を示してい
る。

また、表土の下段は、負メニスカスレンズＬ　２１の物
体側レンズ面（ｒ６）に形成された非球面の形状２８ を表す各係数の値を示している。

非球面は、光軸からの高さをｈとし、そのｈにおける非
球面の頂点の接平面からの距離をＸ、円錐定数をｋ、第
２次、第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数
をそれぞれ順にＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａｇｏとし、
近軸の曲率半径をｒとするとき、以下のような非球面方
程式で表現されている。

紅のレンズ系の諸元表の下段において、左から順に、円
錐定数ｋ、第２次、第４次、第６次、第８次、第１０次
の各非球面係数Ａ２、Ａ．，Ａ．、Ａ８、Ａ　１　ｏの
値が順次記載されている。尚、非球面係数の値における
Ｅ−ｎはＩＯ−゜を表している。

そして、第２図には変倍時の各レンズ群の移動軌跡を併
記した。ここでは第１レンズ群Ｇ１の変倍時の移動軌跡
が光軸に対し４５°の角度を威す直線となるように横軸
（光軸方向）と縦軸（θ方向）を選んである。

本発明による実施例■のズームレンズにおいて、撮影距
離Ｒ　＝　１０００ｍｍ　（　１　ｍ）で近距離収差変
動を抑え、高い結像性能を保つために第３レンズ群Ｇ３
と第４レンズ群Ｇ，とて所謂フローティングを行ないな
がら合焦するための光軸方向への移動量ΔＸと、この値
ΔＸを第２図に示した移動軌跡において光軸を中心とす
る回転方向θに換算した値φの各値を塞茎に示した。表
１において、Ｆは全系の焦点距離を示し、（１）〜（４
）は第ｌレンズ群０１〜第４レンズ群Ｇ，を表し、Ｒは
物体距離を表している。

表１に示されるとおり、合焦時においては第３レンズ群
Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４のみが光軸上を移動し、第１レ
ンズ群Ｇ，と第２レンズ群Ｇ２とは固定されている。

次にΔＸ、φを変数として光軸と平行な案内溝を含めた
移動軌跡をθ方向に変数変換する方法について述べる。

変換されたフォーカスカムとズームカムは実際には換算
値φ、換算前のΔＸ、そして新たな値ΔＦの３つの変数
から決まる。

尚、ここで導入されたフォーカスカムとズームカムとの
光軸方向での合焦のための相対的移動量ΔＦの値は、同
一撮影距離に対しては変倍の状態にかかわらず一定の値
であり、合焦のために移動する合焦レンズ群の合焦時の
移動量を規定することになる。言い換えると合焦の時に
各合焦レンズ群の移動量が異なっても、また変倍の状態
が異なっても、同一の値ΔＦだけフォーカスカムとズー
ムカムとを光軸方向で相対的に動かすことで合焦が可能
となる。

第３図は、第２図及び表土に示した実施例ｌのズームレ
ンズについて、本発明に基づく移動軌跡の変換により求
められたフォーカスカムＣＦＩ，　ＣＦ２，ＣＦ３．　
ＣＦ４とズームカムＣＺＩ，　ＣＺ２，　ＣＺ３，　Ｃ
Ｚ４との形状の概要を示す図であり、ここでは、変換前
の移動軌跡との比較を示すために、図の下方に変換前の
従来方式における各レンズ群の移動軌跡ＣＩ，　Ｃ２，
　Ｃ３，Ｃ４を対比して示した。

また、第４Ａ図及び第４Ｂ図は、変換前の移動軌跡を、
回転鏡筒の回転角φ、合焦のために移動するレンズ群の
光軸上での移動量ΔＸ、フォーカ３Ｔ スカムとズームカムとの光軸方向での相対的移動量ΔＦ
を変数として変数変換することを示す図である。

第３図の如き変換後のフォーカスカムとズームカムとを
求めるための操作について、第４Ａ図及び第４Ｂ図を用
いて説明する。尚、変換前の移動軌跡とは、図示のとお
り、変倍レンズ群の変倍用移動軌跡を規定するために回
転鏡筒に形成された変倍用案内溝に相当する変換前軌跡
と、レンズ群の移動を光軸方向に規制するための光軸に
平行な案内溝とからなっているものである。

変換の前後におけるそれぞれの変数の関係は一般に合焦
レンズ群の変倍時の移動方向、合焦時の移動方向、ΔＦ
の符号の取り方、そしてΔＦとΔＸの大小関係など様々
な要因により変化するが、ここでは具体例とした第２図
の移動軌跡、８２に示した移動量に則した変換関係図で
ある。つまり広角から望遠への変倍に従って合焦機能を
有する変倍レンズ群は物体側へ移動し、合焦時には像側
へ移動すべく変倍用の移動軌跡上を望遠側から広＝３２ 角側へ移動し、更にΔＦをΔＸと同符号にとった時の変
換関係図である。尚、ΔＦとΔＸの大小関係で第４Ａ図
の場合と第４Ｂ図の場合とに場合分けされる。図中「変
換前軌跡」として示される一点鎖線は任意の変倍状態に
おいて、変倍兼合焦レンズ群が合焦のために必要な光軸
方向の移動量をθ方向に変換した値φに相当する変換前
の変倍兼合焦レンズ群の変倍の際の移動軌跡である。ま
た、「案内溝」として示される一点鎖線は鏡筒構造上、
光軸に平行な直線軌跡である。これら２つの軌跡を図に
示されるφ、ΔＸ１ΔＦの関係のもとで変換すると、図
中実線にて示されるようにフォーカスカムとズームカム
の軌道が得られる。

ここで変換の前後における変倍と合焦の対応関係につい
て述べる。

ある変倍状態で撮影距離無限遠における変倍兼合焦レン
ズ群の位置が点Ｏで示される位置にあるとする。この状
態から変倍のために案内溝を縦軸方向（回転鏡筒の回転
角θ方向）にφだけ平行移動すると変換前軌跡と案内溝
が点Ａで交わり、変倍兼合焦レンズ群が光軸方向では点
Ｏから点Ｃに相当する量ΔＸだけ移動することになる。

同様に、変換後のフォーカスカムを変倍のために同じく
縦軸方向にφだけ移動すると、フォーカスカムはズーム
カムと点Ｂで交わり、変倍兼合焦レンズ群が光軸方向で
は変換前と同様に点Ｏから点Ｃに相当する量ΔＸだけ移
動することになる。

従って、変倍時には変換の前後で光軸方向の位置関係は
保たれることになる。

一方、合焦の際は変換後のフォーカスヵムを光軸方向に
ΔＦだけ移動するとズームヵムと点Ｂで交わり、変倍兼
合焦レンズ群が光軸方向では点０から点Ｃに相当する量
ΔＸだけ移動し変換前の合焦のために必要な移動量と等
しくなる。

従って、第４Ａ図や第４Ｂ図に示した関係のもとに変換
を行なうことで変倍、合焦の両方に関して変換の前後で
対応関係が満足される。

尚、第４Ａ図及び第４Ｂ図の説明において、変倍時の移
動量を合焦時の移動量と同じ値ΔＸとしたが、これは説
明の便宜上こうしたに過ぎず、両者の移動量は一般には
異なる値となる。

上述の如き変換操作は、ある変倍状態で撮影距離無限遠
における変倍兼合焦レンズ群の位置を基準として所望の
近距離合焦を行う場合であり、異なる変倍状態において
もその状態における変換前の移動軌跡を同様に変換して
フォーカスカムの軌跡とズームカムの軌跡とを決定する
ことができる。

このようにして移動軌跡の変換を全変倍域にわたって実
行することで、最終的なフォーカスカムとズームカムが
、第３図のように決定される。ここで、所定の撮影距離
物体に対するΔＦの値を一定として、第４Ａ図や第４Ｂ
図の如き変換操作を、移動軌跡に沿って順次行っていく
ことによって、フォーカスカムは光軸に対して傾斜した
領域を有する非線型に形成される。

上記実施例１において、変倍兼合焦レンズ群としての第
３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ，について、物体距
離Ｒ　＝　１０００ｍｍ　（　１　ｍ）の物体に対する
合焦に必要なフォーカスカムとズームカムとの光軸方向
での相対的移動量ΔＦの値をΔＦ−−３．５一３５ ｍｍに設定したとき、！２のΔＸ、φから決定される最
終的な移動軌跡の様子を示したのが第３図である。第３
図においては、各レンズ群の移動軌跡を与えるためのフ
ォーカスヵムＣＦＩ，　ＣＦ２，　ＣＦ３，　ＣＦ４と
ズームカムＣＺＩ，　ＣＺ２，　ＣＺ３，　ＣＺ４　（
７）変換の関係ヲ広角端（Ｗ）の変倍状態を基準として
示し、望遠端（Ｔ）への変倍のために、フォーカスヵム
ＣＦＩ，　ＣＦ２，　ＣＦ３，　ＣＦ４とズームカムＣ
ＺＬ　ＣＺ２，　ＣＺ３，　ＣＺ４とが光軸に垂直な方
向（第３図中上下方向）に相対移動することによって両
カムの交点の移動に応じて各レンズ群が光軸上で移動さ
れて変倍がなされる。

図示のとおり、合焦機能を持たない変倍専用群である第
１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡は、本
発明の構成においてもそれらの移動軌跡は変換前と同一
であり、フォーカスヵムＣＦＩ，　ＣＦ２は光軸に平行
な案内溝になっている。

ここで、変倍兼合焦レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４との移動について、第５Ａ図及び第５
Ｂ図を用いて説明する。

第５Ａ図及び第５Ｂ図は、ズームヵムＣＺ３，　ＣＺ４
３６ ？有する第ｌ鏡筒１０とフォーカスヵムＣＦ３，　ＣＦ
４を有する第２鏡筒２０との展開図を示しており、第５
Ａ図は両鏡筒の光軸方向での移動にょる合焦状態の変化
を示し、第５Ｂ図は両鏡筒の相対的回転による変倍状態
の変化を示している。

合焦の際には、第５Ａ図に示される如く、ズームカムＣ
Ｚ３．　ＣＺ４を有する第ｌ鏡筒１ｏに対してフォーカ
スカムＣＦ３．　ＣＦ４を有する第２鏡筒２ｏが光軸に
沿って像側（図中右側）にΔＦだけ移動される。

このため、無限遠合焦状態におけるズームヵムｃＺ３と
フォーカスカムＣＦ３．との交点ｇ．は、ズームカムＣ
ｚ３に沿って相対変位後のフォーカスヵムＣＦ３ｔとの
交点ｇａ２に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸方向にお
いてΔＸＰ３だけ像側に移動することになる。また、無
限遠合焦状態におけるズームヵムｃＺ４とフォーカスカ
ムＣＦ４　，との交点ｇ４Ｉ　は、ズームカムＣＺ４に
沿って相対変位後のフォーカスヵムＣＦ４■との交点ｇ
＜ａに移動し、第４レンズ群Ｇ，は光軸方向においてΔ
ＸＦ．だけ像側に移動することになる。このように、第
２鏡筒２ｏを第ｌ鏡筒１ｏに対し？ΔＦだけ光軸方向に
移動させることによって、変倍兼合焦群としての第３レ
ンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４をそれぞれΔＸＦ＋，
　　ΔＸＦ．だけ光軸上を移動させることができ、これ
によって所望の物体距離への合焦がなされる。

一方、変倍の際には、第５Ｂ図に示される如く、フォー
カスカムＣＦ３，　ＣＦ４を有する第２鏡筒２０に対し
てズームカムＣＺ３，　ＣＺ４を有する第１鏡筒１０が
光軸に直交方向に（図中上側に）Δφだけ回転移動され
る。このため、或る変倍状態においてフォーカスカムＣ
Ｆ３とズームカムＣＺ３，との交点ｇ３Ｉ　によって定
められる第３レンズ群Ｇ３の位置は、相対的な回転変位
の後には、フォーカスカムＣＦ３と破線で示したズーム
カムＣｚ３２との交点ｇｓ＋によって定められる位置に
移動し、光軸上での移動量はΔＸｚ３となる。また、第
４レンズ群Ｇ４においては、フォーカスカムＣＦ４とズ
ームカムＣＺ４■との交点ｇ４によって定められる位置
は、相対的な回転変位の後には、フォーカスカムＣＦ４
と破線で示したズームカムＣＺ４２との交点ｇ４３によ
って定められる位置に移動し、光軸上での移動量はΔＸ
ｚ，となる。このように、第ｌ鏡筒ｌＯを第２鏡筒２０
に対してΔφだけ光軸と直交方向に回転移動させること
によって、変倍兼合焦群としての第３レンズ群Ｇ３及び
第４レンズ群Ｇ４をそれぞれΔＸＺ３，　　ΔＸＺ．た
け光軸上で移動することができ、これによって所望の変
倍状態への移行がなされる。

以上のように、変換後の移動軌跡を利用することによっ
て、合焦の際に変倍兼合焦レンズ群が変倍時に移動する
移動軌跡（ズームカム）に沿って移動することにより合
焦を可能にすることができる。つまり変倍時にはフォー
カスカム（第１、第２レンズ群については案内用の直線
軌跡）あるいはズームカムの一方を光軸と直交するθ方
向に移動することで各レンズ群の光軸上の位置を変化せ
しめて変倍を行ない、合焦時には同一撮影距離に対して
は合焦レンズ群個々の光軸方向の移動量が異なっていて
もフォーカスカムをΔＦ（実施例ｌではＲ　＝　１００
０ｍｍでΔＦ＝−３．５ｍｍ）だけ移動する３　９− ことで合焦がなされる。

表１は第３図に示した変換後の移動軌跡から算出した焦
点距離Ｆ−３６、５０、６０、７０、８５、１０３　ｍ
ｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　８５０、１０
００、１５００、２０００、３０００、５０００ｍｍの
時の合焦のためのフォーカスカムを有する第２鏡簡の繰
出量ΔＦ　（ＤＦ）　、及びΔＦに対応する各レンズ群
の実際の繰出量ΔＸ（ＤＸ）、更に各レンズ群に光軸上
の変位量ΔＸを与えた時の結像点の変位量（ＢＰ）を示
したものである。

表１の上段が各変倍状態における種々の撮影距離Ｒにつ
いての結像点の変位量（ＢＦ）を示し、中段は各撮影距
離Ｒに対して最適合焦がなされるに必要なフォーカスカ
ムの移動量ΔＦ　（ＤＦ）を示している。尚、このフォ
ーカスカムの移動量ΔＦ　（ＤＰ）は、望遠端において
結像点の変位が無くなるような値を選定したものである
。また、下段は各ΔＦに対応する各レンズ群の実際の繰
出量ΔＸ（ＤＸ）の値を、焦点距離Ｆ−３６、５０、６
０、７０、８５、１０３　ｍｍの各変倍状態における撮
影距離Ｒ　＝　８５０ｄ０００、１５００、２０００、
３０００、５０００ｍｍの各場合について示している。

４０ 下段においては左端の数字は全系の焦点距離Ｆを示し、
右端は撮影距離Ｒを示し、これらの中間の数字は順に第
ｉ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についての実際の繰出量ΔＸ（Ｄ
Ｘ）の値である。尚、何れの値についても、物体側へ移
動する場合を正の値として示している。

この表１からそれぞれの焦点距離、撮影距離で結像点の
変位量が小さく、最大でも０．　１３８ｍｍ程度であり
、いかなる変倍状態においても、またあらゆる物体距離
に対しても十分焦点深度内に収まっている。従って、フ
ォーカスカムを有する第２鏡筒とズームカムを有する第
１鏡筒との光軸方向での相対的移動という極めて簡単な
機構により、全変倍域にわたって常に良好な合焦がなさ
れることがわかる。

以上のことから、各変倍状態、撮影距離、更には合焦群
により合焦時の繰出量が異なっても、合焦のためにフォ
ーカ不カムＣＦＩ，　ＣＦ２，　ＣＦ３，　ＣＦ４とズ
ームカムＣＺＩ，　ＣＺ２，　ＣＺ３，　Ｃ２４との光
軸方向テノ相対的な移動量としての新たな変数ΔＦを設
定することによって、合焦のために必要な移動部材の移
動量が変倍状態によって変化することなく一定の量ΔＦ
で達成され、所謂マニュアルフォーカスに対応できるこ
とが明らかである。尚、物体距離に応じて両カムの光軸
方向での相対移動量ΔＦが変化することは表主の中段に
示したとおりである。

次に、紅は合焦に伴う結像点の変位量を完全に零に最適
化するために必要なΔＦの値を、それぞれの変倍状態、
撮影距離Ｒについて、変換後の移動軌跡から求めたもの
である。，９４の上段は焦点距離Ｆ−３６、５０、６０
、７０、８５、１０３　ｍｍの各変倍状態における撮影
距離Ｒ−８５０、ｌ０００、ｌ５００、２０００、３０
００、５０００ｍｍの時の合焦のためのフォーカスカム
を有する第２鏡筒の最適繰出量ΔＦ　（ＤＦ）を示して
おり、中段は各撮影距離Ｒに対して望遠端において最適
合焦がなされるに必要なフォーカスカムの移動量を示し
ている。また、下段は各ΔＦに対応する各レンズ群の実
際の繰出量ΔＸ　（ＤＸ）の値を、焦点距離Ｆ−３６、
５０、６０、７０、８５、１０３　ｍｍの各変倍状態に
おける撮影距離Ｒ　＝　８５０、１０００、１５００、
２０００、３０００、５０００ｍｍの各場合について示
している。

この表土の上段の各値から、ΔＦの値は同一撮影距離Ｒ
については値が極めて接近しており、変倍に伴う変化量
が極めて小さくなっていることが分かる。従って、オー
トフォーカスを用いてズームカムを有する第１鏡筒とフ
ォーカスカムを有する第２鏡筒とを光軸方向で相対的に
変位させる場合においても、その補正量が極わずかであ
るため、合焦の速応性が良くなることが明らかである。

さて、表出にはｆｉ３に対応する各レンズ群のフォーカ
スカム、ズームカム上でのＸ（光軸）方向及びＸ（光軸
）方向と直交するθ方向との座標を示すカムデータを掲
げる。

表迦の左端から、φｆ（ｎ）は第ｎレンズ群のフォーカ
スカム上でのＸ（光軸）方向と直交するθ方向の座標を
表し、Ｘｆ（ｎ）は第ｎレンズ群のフォーカスカム上で
のＸ（光軸）方向の座標を表し、φｚ（ｎ）は第ｎレン
ズ群のズームカム上でのＸ（光−４３ 軸）方向と直交するθ方向の座標を表し、Ｘｚ（ｎ）は
第ｎレンズ群のズームカム上でのＸ（光軸）方向の座標
を表し、Ｆは焦点距離、Ｒは撮影距離を表している。

そして、表１７−（１）には第１レンズ群と第２レンズ
群とのカムデータを示しており、第ｌ及び第２レンズ群
のフォーカスカムは光軸と平行な直線状の案内溝であり
、撮影距離Ｒによらずズームカム上の座標が不変である
ため、撮影距離Ｒの欄は省いている。

表１７−（２）には各焦点距離Ｆ及び各撮影距離Ｒにお
ける第３レンズ群のフォーカスカムとズームカムのカム
データを示しており、表１７　−　（３）には各焦点距
離Ｆ及び各撮影距離Ｒにおける第４レンズ群のフォーカ
スカムとズームカムのカムデータを示している。

衆坦は、各レンズ群ともＦ　＝　３６．　０２３、Ｒ＝
のでの座標を原点とし、第３図に示す変換後のフォーカ
スカムＣＦ３，　ＣＦ４上での第３、第４レンズ群のθ
方向の移動量にそれぞれ対応するφｆ（３）．φｆ（４
）４４ ？ついては図中下側の移動を正とし、ズームカムＣＺ３
，　ＣＺ４上での第３、第４レンズ群のθ方向の移動量
にそれぞれ対応するφｚ（３），φｚ（４）については
図中下側の移動を正として表している。また、フォーカ
スカムＣＦ３，　ＣＦ４上での第３、第４レンズ群のＸ
（光軸）方向の移動量にそれぞれ対応するＸ　ｆ（３）
，　Ｘ　ｆ（４）については図中左側（物体側）の移動
を正とし、ズームカムＣＺ３，　ＣＺ４上での第３、第
４レンズ群のＸ（光軸）方向の移動量にそれぞれ対応す
るＸ　ｚ（３）．　Ｘ　ｚ（４）については図中左側（
物体側）の移動を正として表している。

次に、第２０図を参照しながら、表迦のカムデータ表中
の焦点距離Ｆ　＝　３６．　０２３の状態で撮影距離が
Ｒ一■からＲ　＝　３０００へのフォー力シングする時
の第３レンズ群の動きを例にとって、本表について詳述
する。

第２０図に示す如く、ＣＺ３は第３レンズ群のズームカ
ム、ＣＦ３　，はＲ−■の状態でのフォーカスカムの位
置、ＣＦ３■はＲ　＝　３０００の状態でのフォーカス
カムの位置をそれぞれ示している。そして、撮影距離が
Ｒ一のからＲ　＝　３０００へフォーカシングに際し、
図示の如く、フォーカスカムはＣＦ３．からＣＦ３２へ
Ｘ（光軸）方向へΔＦ（表３によれば、ΔＦ＝−１．０
２８５）だけ移動し、フォーカスカムとズームカムとの
交点により決定される第３レンズ群の位置は、ｇ３＋か
らｇ３。へ移動する。

このとき、表１７　−　（２）に示す如く、ズームカム
ＣＺ３に上に沿って移動する第３レンズ群の光軸方向の
移動量は、Ｘ　ｚ（３）一−０．　６３２１であり、先
に示した表ユと一致することが理解できる。これと同時
に、このフォーカスカム上に沿って移動する第３レンズ
群の光軸方向の移動量は、Ｘ　ｆ（３）＝　０．　３９
４となる。すると、撮影距離がＲ−■からＲ＝３０００
へフォーカシングによるフォーカスカムの光軸方向での
実際の移動量ΔＦ（破線で示すフォーカスカムＣＦ３．
から実線で示すフォーカスカムＣＦ３ｔへの光軸方向の
移動量）は、Ｘ　ｚ（３）一−０．　６３２１とＸｆ（
３）＝０．３９４との絶対値の和、即ち１．　０２８５
となり、この値は表１に示したΔＦ　＝　−１．　０２
８５と対応した値となることが理解できる。

？方、同表の表１７−（２）に示す如く、フォーカスカ
ムがＣＦ３　，からＣＦ３■の位置へ移動した際に、ズ
ームカムＣＺ３に上に沿って移動する第３レンズ群のφ θ方向の移動量はｘｚ（３）＝　−ｏ．　３７２９であ
り、これと同時に、フォーカスカム上に沿って移動する
第３レンズ群のθ方向の移動量はｉｆ（３）ニ−０．　
３７２９となる。すなわち、第２０図及び表１７−（２
）に示した数値からも両カムについてのθ方向での移動
量が一致していることが理解できる。

このように、表Ｈに示したズームカムとフォーカスカム
により、フォーカスの際に、表３に示した第３、第４レ
ンズ群の光軸方向での光学的な移動量が得られることが
分かる。

さて、第６Ａ図〜第６Ｆ図には、本発明の上記実施例１
について、撮影距離無限遠の時における焦点距離Ｆ−３
６、５０、６０、７０、８５、１０３　ｍｍの各変倍状
態での諸収差図を示した。また、第７Ａ図〜第７Ｆ図に
は、同じく焦点距離Ｆ−３６、５０、６０、７０、８５
、１０３　ｍｍの各変倍状態において、撮影距離４７ Ｒ　＝　８５０　ｍｍに対して、本発明によって得られ
た変換後の移動軌跡から算出された第１鏡筒と第２鏡筒
との光軸上での相対変位量ΔＦを与えて合焦した場合（
各レンズ群の軸上変位量ΔＸは表３に示した）の諸収差
図を示した。

移動軌跡は撮影距離Ｒ　＝　１０００ｍｍのΔＸ１φ、
ΔＦから決められたものであり、Ｒ　＝　８５０　ｍｍ
に対応する繰出量は移動軌跡から従属的に決定されるに
もかかわらず、各諸収差図の比較から、近距離収差変動
が極めて小さく抑えられており、本発明の有効性がうか
がえる。

尚、第３図に示した変換後のフォーカスカムとズームカ
ムとの関係について、変換後の全ての軌跡をθ方向に比
例拡大または比例縮小することによって、変倍及び合焦
のための操作に影響を与えることなく両カムの交差角度
だけを変えることも可能である。また、予め交差角度を
考慮してΔＦを設定することも可能である。

４８ 実施例２ 次に本発明の実施例２について説明する。

第８図に示す如く、実施例２も実施例ｌと同様に、物体
側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の
第２レンズ群Ｇ２、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３及び正
屈折力の第４レンズ群Ｇ４の５４つのレンズ群からなり
、第９図の下段の変換前の移動軌跡に示す如く、広角側
から望遠側への変倍に際して各レンズ群がともに光軸に
沿って物体側に移動し、無限遠物体から近距離物体への
合焦の際には、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と
の群間隔が相対的に変化してフローティングを行いなが
ら、光軸上を像側へ移動する構成である。

各レンズ群の構成について説明すれば、物体側から順に
、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬｌｌとこれに接合された両凸正
レンズＬｌ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズＬｌ３とからなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２は
、像側に凹面を向けた負レンズＬ２＋と、両凹負レンズ
Ｌ２２と、両凸正レン？Ｌ２３と、両凹負レンズＬ　２
ｔとこれに接合された両凸正レンズＬ　２Ｋよりなって
おり、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ
　３Ｔと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３
■と、物体側により強い曲率の面を向けた正レンズＬ　
１８とからなり、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４は、物体
側に凸面を向けたメニスカスレンズＬｌ＋と、像側によ
り強い曲率の面を向けた正レンズＬ４。と、両凸正レン
ズＬｔ３と、物体側により強い曲率の凹面を向けた負レ
ンズＬ　１１よりなっている。

本実施例のズームレンズにおける諸元を表Σに示し、こ
のズームレンズにおいて撮影距離１４００ｍｍで近距離
収差変動を抑えて高性能を保つために、第３レンズ及び
第４レンズ群をフローテイングを行いながら移動するこ
とによって合焦した場合の、光軸方向への△Ｘとθ方向
への換算値φを、表２と同様に、８６に示した。

そして、第９図には、第４Ａ図に示した変換関係図の如
き変換操作において、３６に示したΔＸ、φにおいて、
撮影距離Ｒ　＝　１４００ｍｍに対してΔＦ２．０とし
て変換した変換後の移動軌跡を示した。

去工は、表３と同様に、第９図に示した移動軌跡から算
出した焦点距離Ｆ−３６、５０、７０、８５、１　０３
＋ｎｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　１４００
、ｌ６００、２０００、３０００、５０００、１０００
０ｍｍの時のフォーカスカムの移動量ΔＦ（ＤＦ）、及
びΔＦに対応する各レンズ群の実際の移動量ΔＸ（ＤＸ
）、さらに各レンズ群に光軸上の変位量ΔＸを与えた時
の結像点の変位量（Ｂ　Ｆ）を示したものである。

表１は、表４と同様に、合焦に伴う結像点の変位量を完
全に零とするのに必要なΔＦの値を、それぞれの変倍状
態、撮影距離Ｒについて、変換後の移動軌跡から求めた
ものである。

また、表旦には、先に述べた表１７と同様に、表７に対
応する各レンズ群のフォーカスカム及びズームカム上に
おける各撮影距離Ｒ及び各焦点距離での座標を示すカム
データを示した。表ＩＬ−（１）には第１レンズ群及び
第２レンズ群のフォーカスカムとズームカムのカムデー
タを示し、表１８一Ｆ２）には第３レンズ群のフォーカ
スカムとズームカムのカムデータを示し、表１８−（３
）には第４レンズ群のフォーカスカムとズームカムのカ
ムデータを示した。

第１０Ａ図〜第１０Ｃ図には、本実施例の焦点距離Ｆ−
３６、７０、１０３ｍｍの各変倍状態における撮影距離
無限遠での諸収差図を示し、第１１Ａ図〜第１１ｃ図に
は、本実施例の焦点距離Ｆ−３６、７０、１０３ｍｍの
各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　１４００ｍｍに対
して、変換後の移動軌跡から算出されたフォーカスカム
の光軸方向の変位量ΔＦを与えて合焦した場合（各レン
ズ群の軸上変位量は表７に示したΔＸ）の諸収差図を示
した。

表ユから、結像点の変位量は小さく焦点深度内に十分収
まっていることが分かる。また、諸収差図から無限遠は
勿論のこと、近距離撮影時においても、全変倍領域にわ
たって極めて優れた結像性能が維持されていることが明
らかである。

実施例３ 次に本発明の実施例３について説明する。

第ｌ２図に示す如く、実施例３も先に述べた実施例と同
様に、物体側から順に、正屈折力の第ｌレンズ群Ｇ１、
負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正屈折力の第３レンズ群
Ｇ３及び正屈折力の第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群
からなり、第１３図の下段の変換前の移動軌跡に示す如
く、広角側から望遠側への変倍に際して各レンズ群がと
もに光軸に沿って物体側に移動し、無限遠物体から近距
離物体への合焦の際には、第３レンズ群Ｇ３と第４レン
ズ群Ｇ４との群間隔が相対的に変化してフローティング
を行いながら、光軸上を像側へ移動する構成である。

各レンズ群の構成について説明すれば、物体側から順に
、正屈折力の第ｌレンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ　ＩＩと、両凸正レンズＬ　１
２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ　１
３とからなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２は、像側に
凹面を向けた負レンズＬ　２＋と、像側により強い曲率
の面を向けた正Ｌ／ンズＬ　２２とこれに接合されて像
側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ　２８と、両凹
負レンズＬｚ４とこれに接合されて物体側により強い曲
率の面を向けた正レンズＬ２５よりなっており、正屈折
力の第３レンズ群Ｇ３は、像側により強い曲率の面を向
けた正レンズＬ３Ｔと、像側に凸面を向けた負メニスカ
スレンズＬ３。と、物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズＬ３．ｌとからなり、正屈折力の第４レンズ群Ｇ
，は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ　（
１とこれに接合されて物体側に凸面を向けた負メニスカ
スレンズＬｔ２と、両凸正レンズＬｔ３と、像側に凸面
を向けた正メニスカスレンズＬ　＋１とこれに接合され
て像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｉよりな
っている。

本実施例のズームレンズにおける諸元を表１に示し、こ
のズームレンズにおいて撮影距離１４００ｍｍで近距離
収差変動を抑えて高性能を保つために、第３レンズ及び
第４レンズ群をフローティングを行いながら移動するこ
とによって合焦した場合の、光軸方向へのΔＸとθ方向
への換算値φを、表２と同様に、ｆｉｌＯに示した。

そして、第１３図には、第４Ａ図に示した変換関係図の
如き変換操作において、表ＩＯに示したΔＸ、φにおい
，て、撮影距離Ｒ　＝　．１４００ｍｍに対してΔＦ２
．０として変換した変換後の移動軌跡を示した。

表旦は、表３と同様に、第１３図に示した移動軌跡から
算出した焦点距離Ｆ−３６、５０、７０、８５、１０３
ｍｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　１４００、
１６００、２０００、３０００、５０００、１００００
ｍｍの時のフォーカスカムの移動量ΔＦ　（ＤＦ）　、
及びΔＦに対応する各レンズ群の実際の移動量ΔＸ（Ｄ
Ｘ）、さらに各レンズ群に光軸上の変位量ΔＸを与えた
時の結像点の変位量（Ｂ　Ｆ）を示したものである。

表婬は、表４と同様に、合焦に伴う結像点の変位量を完
全に零とするのに必要なΔＦの値を、それぞれの変倍状
態、撮影距離Ｒについて、変換後の移動軌跡から求めた
ものである。

また、Ｆｔｌ９には、先に述べた表１７と同様に、表１
１に対応する各レンズ群のフォーカスカム及びズームカ
ム上における各撮影距離Ｒ及び各焦点距離での座標を示
すカムデータを示した。表１！ｌ］−（１）には第１レ
ンズ群及び第２レンズ群のフォーカスカムとズームカム
のカムデータを示し、表１９−（２）には第３レンズ群
のフォーカスカムとズームカムのカムデータを示し、表
１９−（３）には第４レンズ群のフォーカスカムとズー
ムカムのカムデータを示した。

第１４Ａ図〜第１４Ｃ図には、本実施例の焦点距離Ｆ−
３６、７０、１０３ｍｍの各変倍状態における撮影距離
無限遠での諸収差図を示し、第１５Ａ図〜第１５Ｃ図に
は、本実施例の焦点距離Ｆ−３６、７０、１０３ｍｍの
各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　１４００ｍｍに対
して、変換後の移動軌跡から算出されたフォーカスカム
の光軸方向の変位量ΔＦを与えて合焦した場合（各レン
ズ群の軸上変位量は表１１に示したΔＸ）の諸収差図を
示した。

表旦から、結像点の変位量は小さく焦点深度内に十分収
まっていることが分かる。また、諸収差図から無限遠は
勿論のこと、近距離撮影時においても、全変倍領域にわ
たって極めて優れた結像性能が維持されていることが明
らかである。

実奥旦工 次に本発明の実施例４について説明する。

第１６図に示す如く、実施例４も先に述べた実施例と同
様に、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ．、
負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正屈折力の第３レンズ群
Ｇ３及び正屈折力の第４レンズ群Ｇ，の４つのレンズ群
からなり、第１７図の下段の変換前の移動軌跡に示す如
く、広角側から望遠側への変倍に際して各レンズ群がと
もに光軸に沿って物体側に移動し、無限遠物体から近距
離物体への合焦の際には、第３レンズ群Ｇ３と第４レン
ズ群Ｇ４との群間隔が相対的に変化してフローティング
を行いながら、光軸上を像側へ移動する構成である。

各レンズ群の構成について説明すれば、物体側から順に
、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ　Ｉ＋と、両凸正レンズＬ１。

と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ　１３
とからなり、負屈折力の第２レン？群Ｇ２は、物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、像側により
強い曲率の面を向けた正レンズＬ２。とこれに接合され
て物体側により強い凹面を向けた負レンズＬ２３と、両
凹負レンズＬ２＋とこれに接合されて物体側により強い
曲率の面を向けた正レンズＬｔ＋よりなっており、正屈
折力の第３レンズ群Ｇ３は、像側により強い曲率の面を
向けた正レンズＬ　３Ｔと、像側に凸面を向けた負メニ
スカスレンズＬ３■と、物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズＬｌ３とからなり、正屈折力の第４レンズ群
Ｇ４は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズＬ　Ｉ
１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４■と
、像側により強い曲率の面を向けた正レンズＬ　（３と
これに接合されて物体側により強い曲率の面を向けた負
レンズＬ　＋＋よりなっている。

本実施例のズームレンズにおける諸元を表旦に示し、こ
のズームレンズにおいて撮影距離１５００ｍｍで近距離
収差変動を抑えて高性能を保つために、第３レンズ及び
第４レンズ群をフローティングを行いながら移動するこ
とによって合焦した場合の、光軸方向へのΔＸとθ方向
への換算値φを、表２と同様に、表Ｈに示した。

そして、第１７図には、第４Ａ図に示した変換関係図の
如き変換操作において、表１４に示したΔＸ、φにおい
て、撮影距離Ｒ　＝　１５００ｍｍに対してΔＦ３．５
として変換した変換後の移動軌跡を示した。

表耳は、表３と同様に、第ｌ７図に示した移動軌跡から
算出した焦点距離Ｆ−３６、５０、７０、１００、１３
Ｔｍｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　１５００
、１７００、２０００、３０００、５０００、１０００
０ｍｍの時のフォーカスカムの移動量ΔＦ　（ＤＦ）　
、及びΔＦに対応する各レンズ群の実際の移動量ΔＸ（
ＤＸ）、さらに各レンズ群に光軸上の変位量ΔＸを与え
た時の結像点の変位量（Ｂ　Ｆ）を示したものである。

表耳は、表４と同様に、合焦に伴う結像点の変位量を完
全に零とするのに必要なΔＦの値を、それぞれの変倍状
態、撮影距離Ｒについて、変換後の移動軌跡から求めた
ものである。

また、，３２０には、先に述べた表ｌ７と同様に、表１
１に対応する各レンズ群のフォーカスカム及びズームカ
ム上における各撮影距離Ｒ及び各焦点距離での座標を示
すカムデータを示した。そして、表２０　−　（１）に
は第１レンズ群及び第２レンズ群のズームカムとフォー
カスカムのカムデータを示し、表２０−（２）には第３
レンズ群のフォーカスカムとズームカムのカムデータを
示し、表２０−（３）には第４レンズ群のフォーカスカ
ムとズームカムのカムデータを示した。

第１８Ａ図〜第１８Ｃ図には、本実施例の焦点距離Ｆ＝
３６、７０、１３Ｔｍｍの各変倍状態における撮影距離
無限遠での諸収差図を示し、第１９Ａ図〜第１９Ｃ図に
は、本実施例の焦点距離Ｆ−３６、７０、１３Ｔ＋ｒ＋
ｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ　＝　１５００ｍｍ
に対して、変換後の移動軌跡から算出されたフォーカス
カムの光軸方向の変位量ΔＦを与えて合焦した場合（各
レンズ群の軸上変位量は表１５に示したΔＸ）の諸収差
図を示した。

８１５から、結像点の変位量は小さく焦点深度内に十分
収まっていることが分かる。また、諸収差図から無限遠
は勿論のこと、近距離撮影時においても、全変倍領域に
わたって極めて優れた結像性能が維持されていることが
明らかである。

以上の如く各実施例とも各変倍状態、撮影距離、更に合
焦レンズ群ごとに繰り出し量が異なっても一定のΔＦを
設定することができ、所謂マニュアル・フォーカスにも
十分対応することができる。

尚、表旦において各実施例について条件対応数値表を掲
げる。

一１０５ 〔発明の効果〕 以上の如く、本発明によれば、変倍兼合焦機能を有する
第３及び第４レンズ群を、フオーカシングに際して、フ
ローティングを行っているため、近距離での収差変動補
正が可能となり、無限遠は勿論のこと、近距離撮影時に
おいても、全変倍領域にわたって極めて優れた結像性能
を引き出すことが可能となる。

また、焦点距離変化にもかかわらず、所定撮影距離の物
体に対する合焦のためのフォーカス用鏡筒の移動量をほ
ぼ一定にすることができるため、簡単なマニュアル・フ
ォーカス操作が可能となる。

しかも、小型かつ軽量な合焦群を用いてフオーカシング
を行っているため、オート・フォーカスを行う際での、
合焦群による駆動装置の負荷を軽減でき、駆動装置の小
型化、コストの低減等が図れるのみならず、オート・フ
ォーカスの速応性を飛躍的に高めることができる。

さらに、前玉繰り出し方式によるフオーカシングと比べ
て、第ｌレンズ群のレンズ径を比較的小さく構威できる
ため、ズームレンズの小型化に対して極めて有効となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のズームレンズの骨組みを模式的に示す
図、第２図は本発明の実施例１のレンズ構戊図と各レン
ズ群の変倍のための移動軌跡とを示す図、第３図は第１
図に示したズームレンズにおいて第３レンズ群と第４レ
ンズ群とによる合焦方式について移動軌跡の変換を行っ
た前後のズームカムとフォーカスカムとの概要を示すカ
ム軌跡の展開図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は第３図の移動
軌跡の変換に用いた変換操作の変換関係を示す図、第５
Ａ図及び第５Ｂ図は変換された移動軌跡の対応するズー
ムカムとフォーカスカムとにより合焦と変倍とがそれぞ
れ達成されることを示す説明図、第６Ａ図〜第６Ｆ図は
実施例１の無限遠合焦時の各変倍状態における諸収差図
、第７Ａ図〜第７Ｆ図は実施例１の近距離合焦時の各変
倍状態における諸収差図、第８図は本発明の実施例２の
レンズ構成図、第９図は第８図に示したズームレンズに
おいて第３レンズ群と第４レンズ群とによる合焦方式に
ついて移動軌跡の変換を行った前後のズムカムとフォー
カスカムとの概要を示すカム軌跡の展開図、第１０Ａ図
〜第１０Ｃ図は実施例２の無限遠合焦時の各変倍状態に
おける諸収差図、第１１Ａ図〜第１１Ｃ図は実施例２の
近距離合焦時の各変倍状態における諸収差図、第１２図
は本発明の実施例３のレンズ構成図、第１３図は第１２
図に示したズームレンズにおいて第３レンズ群と第４レ
ンズ群とによる合焦方式について移動軌跡の変換を行っ
た前後のズームカムとフォーカスカムとの概要を示すカ
ム軌跡の展開図、第１４Ａ図〜第１４Ｃ図は実施例３の
無限遠合焦時の各変倍状態における諸収差図、第１５Ａ
図〜第１５Ｃ図は実施例３の近距離合焦時の各変倍状態
における諸収差図、第ｌ６図は本発明の実施例４のレン
ズ構成図、第１７図は第１６図に示したズームレンズに
おいて第３レンズ群と第４レンズ群とによる合焦方式に
ついて移動軌跡の変換を行った前後のズームカムとフォ
ーカスカムとの概要を示すカム軌跡の展開図、第１８Ａ
図〜第１８Ｃ図は実施例４の無限遠合焦時の各変倍状態
における諸収差図、第１９Ａ図〜第１９Ｃ図は実施例４
の近距離合焦時の各変倍状態における諸収差ｆｉ２ｏ図
はフォーカスに際してフォーカスカムとズームカムとの
定量的な動きの様子を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｇ１・・・第ｌ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 ｌＯ・・・第ｌ鏡筒 ２０・・・第２鏡筒 Ｃｌ，　Ｃ２，　Ｃ３，　Ｃ４・・・変換前の移動軌跡
ＣＦＩ，　ＣＦ２，　ＣＦ３，　ＣＦ４・・・変換後の
フォーカスカムの軌跡 ＣＺＩ，　ＣＺ２，　ＣＺ３，　ＣＺ４・・・変換後の
ズームカムの軌跡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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、正の屈折力を有する第３レンズ
   群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、広角
   端から望遠端へのズーミングに際し、少なくとも前記第
   ３レンズ群と第４レンズ群とが光軸に沿って移動するズ
   ームレンズにおいて、 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際し、
   前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が相対的
   に変化しながら該両群が共に像側へ移動し、 広角端の無限遠合焦状態における前記第３レンズ群と前
   記第４レンズ群との横倍率をそれぞれβ＿３＿Ｗ、β＿
   ４＿Ｗとし、望遠端の無限遠合焦状態における前記第３
   レンズ群と前記第４レンズ群との横倍率をそれぞれβ＿
   ３＿Ｔ、β＿４＿Ｔとするとき、β＿３＿Ｔ・β＿４＿
   Ｔ＜β＿３＿Ｗ・β＿４＿Ｗ（１）β＿３＿Ｗ・β＿４
   ＿Ｗ＜−１．３（２）を満足することを特徴とするズー
   ムレンズ。 ２）前記第３レンズ群の焦点距離をｆ＿３とし、前記第
   ４レンズ群の焦点距離をｆ＿４とするとき、１．４＜ｆ
   ＿４／ｆ＿３＜４（３） を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のズームレンズ。