JPH036510A

JPH036510A - ５成分ズームレンズ

Info

Publication number: JPH036510A
Application number: JP1141379A
Authority: JP
Inventors: Nami Sakama; 坂真　奈美
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1991-01-14

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バ・７シブタ
イプのＡＦ（オートフォーカス）を有するビデオカメラ
等の小型カメラに応用可能な５成分ズームレンズに関す
る。

従来■技玉近年、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２重量面、大きさ等でカメラ本体に占め
るレン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が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
て第ルンズ成分を繰り出す方式が多く採用されている。

この第ル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量が同一なので、フ
ォーカシング機構が簡単である等の利点があるが、反面
第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、近接時における収差変動
が大きく、特にテレ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画像を得ることが
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
がある。

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で、フォーカ
シングを行うものが知られている。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対して常に合焦しているようにフォ
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）が極値を持つ。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、トラッキングが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、ＡＰの精度を高くすることが
困難である。この様子を第１１図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ
）に示す、同図において、バリエータ−（Ｖ）の動きは
直線的であるが、コンペンセーター（Ｃ（Ｆ））の動き
は極値を有する。そして、コンペンセーター（Ｃ（Ｆ）
）は直線部分では点線で示す正しいトラッキング軌跡に
従うが、極値のところでは実線で示す如く、行き過ぎて
しまい、正しいトラッキングカーブからずれる。

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、これらの例とは別に、特開昭５３−１０７３４
７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。

尚、５成分ズームレンズとしては、特公昭６０−４００
１０号公報、特開昭６０−２４３６２２号公報等に開示
されたものがある。しかしながら、前者の場合には第ル
ンズ成分でフォーカシングを行うように構成されている
ので、前述の如く第ルンズ成分の有効径が大きくなって
しまい、重量面等からみてコンパクト性を欠いている。

後者の場合には絞りよりも像側のレンズを使ってフォー
カシングを行っているので、やはり前述の如＜ＴＴＬパ
ッシブタイプのＡＦを有する小型カメラには用いること
ができない。

日が”決しようとするｉ・跡そこで、本発明の目的は、第２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
、ズーミング時のトラッキングカーブがＡＦに最適な軌
跡を描くことによってズーミングの全域で高精度のＡＦ
を実現することができるズームレンズを提供することに
ある。

特に、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、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・コンパクトな高変倍率
ズームレンズを提供することにある。

課ｎ（”°　るための上記の目的を達成するために、本発明の５成分ズームレ
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２レンズ成分（■）、負の屈折力を有しズーミ
ング時変倍のために光軸上を前後に可動な第２レンズ成
分（■）、負の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後
に可動な第３レンズ成分（■）、正の屈折力を有しズー
ミング時光軸上を前後に可動な第４レンズ成分（ＩＶ）
、及び正の屈折力を有しズーミング中固定の第５レンズ
成分（Ｖ）から成り、前記第３レンズ成分（■）及び第
４レンズ成分（ＩＶ）はズーミング時において、テレ端
からワイド端にかけて単調に物体側へ繰り出され、第２
レンズ成分（■）、第３レンズ成分（Ｉ［［）及び第４
レンズ成分（ＩＶ）は互いに平行とならない移動曲線を
描く構成としている。

また、第３レンズ成分（ＩＩＩ）及び第４レンズ成分（
ｒＶ）のうち、少なくとも１つのレンズ成分がフォーカ
シングを行うのが好ましい。

第２レンズ成分（ＩＩ）は−１倍の結像倍率を含んでい
るが、第４レンズ成分（ＩＶ）を非線型に移動させるこ
とによって、第３レンズ成分（ＩＩＩ）はテレ端からワ
イド端にかけて単調に物体側へ移動するような解をつく
ることができる。また、第３レンズ成分（ＩＩＩ）の移
動量を適当に取ることによって第４レンズ成分（ＴＶ）
もあわせてテレ端がらワイド端にかけて単調に物体側へ
移動する解をつくることができる。そのためには、以下
に示す条件式を満足することが望ましい。

ｆｆｉ工１　　＞０．０１２７　　　　・・・・・・■
３但し、６ｍ１４　：ｆ１４＝　ｆＴ−ｆ″十九時の第３
レンズ成分のテレ端からのくり出し量Ｚ：ズーム比（＝　ｆｙ　／　ｆｗ　）ｒＴ　＝テレ端
における全系の焦点距離ｆい　：ワイド端における全系
の焦点距離第３レンズ成分（ＩＩＩ）の焦点距離ｆ、４
におけるテレ端からのくり出し量が、この弐で規定され
るものよりも小さい量となると、第４レンズ成分（■）
はテレ端からワイド端にかけて像側に凸の軌跡を描いて
移動する。従って、第４レンズ成分（■）と第５レンズ
成分（Ｖ）の間隔を充分大きく取る必要がありレンズ全
長が著しく大きくなり好ましくない。又、入射瞳位置も
像面方向に後退しているので前玉径も大きくなってしま
う。この場合、バリエータ−である第２レンズ成分（■
）の結像倍率が一１倍を含まない解を用いるときとは異
なり、収差を良好に補正しろるパワーバランスを実現す
る二七が可能であり、しかもハリニークーの移動量は４
成分正負負正タイプのズームレンズとほぼ同程度である
。第７図に示すように、第３レンズ成分（１）及び第４
レンズ成分（ＩＶ）のトラッキングカーブがこのような
極値を持たない軌跡を描くことにより、フォーカシング
を第３レンズ成分（ｍ）及び第４レンズ成分（ＩＶ）の
うちのいずれの成分で行っても、ズーミング時における
第３レンズ成分（Ｉ［［）及び第４レンズ成分（■）の
速度は常に同一方向となり、また加速度も常に同一方向
となるため、ＡＦによるレンズ駆動系の制御が容易とな
る。これに伴ってズーミングの全域で高精度のＡＦを実
現することができる。また、第３レンズ成分（ＩＩＩ）
及び第４レンズ成分（■）の両方の成分でフォーカシン
グを行なってもよくオートとマニュアル、マクロ域と通
常域等の使い分けも可能であるという利点もある。

さらに、良好に収差が補正された軽量・コンパクトなズ
ームレンズを得るためには、第ルンズ成分（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。

例えばレンズ構成として、第ルンズ成分（Ｉ）は１枚の
負レンズ及び２枚の正レンズの合計３枚、第２レンズ成
分（ｎ）は２枚の負レンズ及び１枚の正レンズの合計３
枚、第３レンズ、成分（■）は１つの負レンズ成分、並
びに第４レンズ成分（ＩＶ）は１つ又は２つの正レンズ
成分から構成されるのが望ましい。このような簡単なレ
ンズ構成にすることにより、コンパクトで、かつ高性能
なズームレンズが得られる。

またさらに第ルンズ成分（夏）乃至第４レンズ成分（ｒ
Ｖ）は、以下の条件を満足することが望ましい。

２．１０＜　ｌ汽ｌ　／　’／’ｒ　＜６．００．　　
乞く０　　　・・・・・・■１．６０＜９’、／へ＜４
．８０　　　　　　　　　　・・・・・・■０．８０＜
幅／乞＜２．００　　　　　　　　　　・・・・・・■
但し、ψＩＩ：第ルンズ成分（１）の屈折力ψＩＩ：第
２レンズ成分（ＩＩ）の屈折力ψＩＩＩ：第３レンズ成
分（Ｉ［［）の屈折力光：第４レンズ成分（ＩＶ）の屈
折力である。

■の条件は、第２レンズ成分ＣＩ）と第２レンズ成分（
ＩＩ）との屈折力の比に関するものである。

条件■の上限を越えて第２レンズ成分（ＩＩ）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
にワイド端で像面が大きくアンダー側に倒れてしまい、
一方テレ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できない。また、
条件■の下限を越えて第２レンズ成分（ＩＩ）の屈折力
が弱くなると、第２レンズ成分（Ｉｔ）が変倍のために
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。更に、テレ端とワイド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。

■の条件は、第２レンズ成分（ｆｆ）と第３レンズ成分
（Ｉ［［）との屈折力の比に関するものである。

条件■の上限を越えて第３レンズ成分（ＩＩＩ）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
て像面移動を補正するために移動する量が増大し、テレ
端からワイド端にかけての収差変動量が大きくなり、ズ
ーム全域で高性能な画質を得ることができない。また、
条件■の下限を越えて第３レンズ成分（ＩＩＩ）の屈折
力が強くなると、テレ端における像面が大きくアンダー
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。

■の条件は、第ルンズ成分（１）と第４レンズ成分（Ｉ
Ｖ）との屈折力の比に関するものである。

条件■の上限を越えて第４レンズ成分（ＩＶ）の屈折力
が強くなると全体の球面収差がアンダー側に大きく倒れ
てしまい、良好な軸上性能が得られない。また条件■の
下限を越えて第４レンズ成分（■）の屈折力が弱くなる
と像点補正のための移動量が大きくなり、中間焦点距離
（ミドル）付近の収差が大きくくずれてズーム全域で高
性能な画質を得ることができな（なる、また第４レンズ
成分でフォーカシングを行なう場合には、フォーカシン
グのための移動量も大きくなり、近接時の性能も低下し
てしまう。

また、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（Ｖ）は物体側より順に正レンズ。

負レンズ、大きな空気間隔をあけて１枚または２枚の正
レンズ、負レンズ、及び１枚または２枚の正レンズで構
成され、以下の条件を満足することが望ましい。

−０，１５０＜ψｓＡ／ψｓ＋＜０．３２０　　　　・
旧・・■但し、ψｓＡ：第５レンズ成分（Ｖ）の物体側
より２枚のレンズの合底屈折力？５８：第５レンズ成分（Ｖ）の物体側より３枚目以降のレンズの合成屈折力である。

■の条件は第５レンズ成分（Ｖ）の前群と後群との屈折
力の比に関するものである０条件■の上限を越えて前群
の屈折力の方が強くなると、全体の球面収差が大きくア
ンダー側へ倒れてしまう。

一方条件■の下限を越えて前群の屈折力の方が弱くなる
と、球面収差がオーバー側へ倒れてしまう。

いずれの場合にも高性能のズームレンズを実現するのは
困難となる。

また、本発明のズームレンズに第５レンズ成分（Ｖ）の
物体側末端に光路分割用のプリズム又はミラーが挿入さ
れているのが好ましい。更にプリズム又はミラーと共に
絞りが設けられていてもよく、この場合フォーカシング
レンズ群である第３レンズ成分（Ｉｌｌ）及び第４レン
ズ成分（ＩＶ）のうち、少なくとも１つの成分は、絞り
よりも物体側に配置されることとなり、また絞りの物体
側に光路分割用のプリズムが配置されると、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Ａ
Ｆ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、本発明では主レンズの途中に設けた光路分割手段
により得られた光束によって自動焦点検出を行ってもよ
く、この場合これらによって得られた測距信号又はフォ
ーカス信号に従って第３レンズ成分（Ｉ［Ｉ）又は第４
レンズ成分（■）を移動させるシステムを有しているの
が好ましい。第１０図はこのシステムの１つの例を示し
ている。プリズム（又はミラー）（１）により分割され
た光束を用いて焦点検出装置（４）が焦点検出を行い、
検出された信号によって演算及び制御回路（５）がデフ
ォーカス量に応じた第３レンズ成分（ＩＩ［）又は第４
レンズ成分（■）（第１０図については第３レンズ成分
（■）、以下同様）の移動量を算出して、フォーカス群
駆動モーター（３）を駆動させる。第３レンズ成分（［
［）又は第４レンズ成分（ＩＶ）の玉砕（７）の一部は
、ネジ山を刻んだシャフト（８）と連結しており、ギヤ
を通じて伝達されたモーター（３）の回転に応じて光軸
上を前後に移動する。

尚モーター（３）の回転はギヤのみによって第３レンズ
成分（Ｉｆｆ）又は第４レンズ成分（ＩＶ）に伝達され
てもよい。

叉」Ｌ貫以下、本発明に基づく５成分ズームレンズの実施例を示
す。

但し、各実施例において、ｒ１〜ｒ３□は曲率半径、ｄ
＋−ｄ３＋　は軸上面間隔を示し、Ｎ１〜Ｎ１８．ν１
〜ν、６はｄ線に対する屈折率、アツベ数を示す。尚、
各実施例とも第５レンズ成分（Ｖ）の物体側に配置され
ている平板は、焦点検出光学系へ光束を導く光路分割用
のプリズムであり、第５レンズ成分（Ｖ）の像側に配置
されている平板は、ダイクロイックプリズム、ローパス
フィルタ等に相当する平板である。

〈実施例１〉Ｆ、、＝１．８６５〜１．４８３〜１．４８１〜１．４
８０Ｆ　＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８．７５ｄ
ｚｅ　　１．０００ｔ９２２．００ＯＮ盲５ ■。８０５００ ν ４０．９７７１Ｚ、’１４Ｕ Σｄ　＝１２４．３６５〜１２４．３６５〜１２４．３
６５〈実施例２〉ＦＮＯ＝１．８２０〜１．４５２〜１．４４８〜１．４
４０Ｆ＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８．７５Σｄ
　＝１１９．２１４〜１１９．２１４〜１１９．２１４
〈実施例３〉Ｆｓｏ＝１．８７０〜１．４５５〜１．４４９〜１．４
６０Ｆ　＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８．７５ｄ
。

１．８０Ｏ１１，８４６６６シ１２３．８２ Σｄ　＝１１７．１９４〜１１７．１９４〜１１７．１
９４次に第１図〜第３図は前記実施例１〜３のテレ端に
おける概略構成を示している。第５レンズ成分（Ｖ）の
物体側にはプリズム（又はミラー）（１）及び絞り（１
０）が示されており、像側にはグイクロイックプリズム
、ローパスフィルタ等に相当する平板（１１）が示され
ている。

第４図〜第６図は各実施例１〜３に対応する収差図で、
それぞれ＜Ｌ＞はテレ端、＜旧〉及び〈Ｍ２＞は中間焦
点距離（ミドル）、＜Ｓ＞はワイド端での収差を表わす
。また、実線（ｄ）はｄ線に対する収差、１点鎖線（ｇ
）はｇ線に対する収差、２点鎖線（ｃ）はＣ線に対する
収差を表わし、点線（ＳＣ）は正弦条件を表わす。更に
点線（ＤＭ）と実線（ＤＳ）はメリジオナル面とサジタ
ル面での非点収差をそれぞれ表わしている。

第７図は第２〜４レンズ成分（ＩＩ）　　（［［）　　
（ＩＶ）のテレ端＜Ｔ＞からワイド端＜Ｗ＞にかけての
移動を模式的に示しており、第８図及び第９図はそれぞ
れ第３レンズ成分（Ｉ［［）及び第４レンズ成分（ＩＶ
）の無限遠物体フォーカシング状態及び最近接物体（Ｓ
Ｌ＝１．５ｍ）フォーカシング状態におけるテレ端＜Ｔ
＞からワイド端＜Ｗ＞にかけての移動を模式的に示して
いる。尚、第３レンズ成分（■）及び第４レンズ成分（
ＩＶ）は、近接時には矢印で示すように物体側及び像側
へそれぞれ移動し、第３レンズ成分（ＩＩＩ）でフォー
カシングする場合には第４レンズ成分（ｒＶ）が５１＝
ωの軌跡（第９図）に沿って移動し、第４レンズ成分（
ＴＶ）でフォーカシングする場合には第３レンズ成分（
１）が５１＝ωの軌跡の軌跡（第８図）に沿って移動す
る。

第１０図は本発明のズームレンズを適用したシステムの
一実施例を示す模式図である。

第１１図は従来例のバリエータ−（Ｖ）及びフォーカシ
ングを行うコンペンセーター（Ｃ（Ｆ））のテレ端＜Ｔ
＞からワイド端＜Ｗ＞にかけての移動を示しており、実
線は実際のトラッキングを示しており、点線は正しいト
ラッキングを示している。

生匪互塾来本発明によれば、ズーミングの全域で高精度で制御の容
易なＡＦを実現することができ、特にＴＴＬパッシブタ
イプのＡＦを可能とする。更に、良好に収差が補正され
ており、高解像力、高画質であり、軽量・コンパクトな
高変倍率ズームレンズを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明の各実施例に対応す
るレンズ構成図、第４図、第５図及び第６図はその収差
図であり、第７図は本発明における第２〜４レンズ成分
（Ｉ［）　（ＩＩＩ）　　（ＴＶ）のテレ端からワイド
端にかけての移動を示す模式図、第８図及び第９図はそ
れぞれ本発明における第３レンズ成分（ＩＩＩ）及び第
４レンズ成分（ＴＶ）のテレ端からワイド端にかけての
移動を示す模式図であり、第１０図は本発明のズームレ
ンズを適用したシステムの一実施例を示す模式図であり
、第１１図は従来例のバリエータ−及びコンペンセータ
ーのテレ端からワイド端にかけての移動を示す模式図で
ある。

Claims

【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、負の屈折力を有しズーミング時
変倍のために光軸上を前後に可動な第２レンズ成分、負
の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後に可動な第３
レンズ成分、正の屈折力を有しズーミング時光軸上を前
後に可動な第４レンズ成分、及び正の屈折力を有しズー
ミング中固定の第５レンズ成分から成り、前記第３レン
ズ成分及び第４レンズ成分はズーミング時において、テ
レ端からワイド端にかけて単調に物体側へ繰り出され、
第２レンズ成分、第３レンズ成分及び第４レンズ成分は
互いに平行とならない移動曲線を描くことを特徴とする
ズームレンズ。（２）前記第３レンズ成分及び第４レンズ成分のうち、
少なくとも１つのレンズ成分がフォーカシングを行うこ
とを特徴とする第１請求項に記載のズームレンズ。（３）前記第１レンズ成分乃至第４レンズ成分は以下の
条件を満足することを特徴とする第１請求項又は第２請
求項に記載のズームレンズ；２．１０＜｜ψ＿II｜／ψ＿ I ＜ψ＿II＜６．００、
ψ＿II＜０１．６０＜ψ＿II／ψ＿III＜４．８００．８０＜ψ＿IV／ψ＿ I ＜２．００但し、ψ＿ I ：第１レンズ成分の屈折力 ψ＿II：第２レンズ成分の屈折力 ψ＿III：第３レンズ成分の屈折力 ψ＿IV：第４レンズ成分の屈折力である。