JPH1144847A - リヤーフォーカス式のズームレンズ及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents
リヤーフォーカス式のズームレンズ及びそれを用いた撮像装置Info
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Abstract
ズーム域・全物体距離にわたって良好な性能を有するリ
ヤーフォーカス式のズームレンズ及びそれを用いた撮像
装置を得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第1群、負
の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈
折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2群と第3
群を互いに逆方向に単調移動させて変倍を行い、該第4
群の一部又は全部を移動させてフォーカスを行うこと。
Description
のズームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関し、特に
ビデオカメラ、そして放送用カメラ等の撮像装置に用い
られる像面側に色分解プリズムを設けることができる程
度に長いバックフォーカスを有し、かつ大口径比で高変
倍比のレンズ全長の短い小型のリヤーフォーカス式のズ
ームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関するものであ
る。
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚まし
い進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小
型化、構成の簡略化に力が注がれている。
て、物体側の第1群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが
知られている。
は第1群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに
比べて第1群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小
型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易
となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行
っているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な
焦点合わせができる等の特長がある。
ンズとして、特開平3−158813号公報では、物体
側より順に正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、
正の屈折力の第3群、そして正の屈折力の第4群の4つ
のレンズ群を有し、第2群と第3群の間隔を変化させて
変倍を行い、該第4群の一部のレンズ群を移動させてフ
ォーカスを行うズームレンズを開示している。
開昭61−296318号公報等では、物体側より順に
正の屈折力の第1群、負の屈折力の第2群、正の屈折力
の第3群、そして正の屈折力の第4群の4つのレンズ群
を有し、第2群と第3群の間隔を変化させて変倍を行
い、該第2群と第3群との間に開口絞りを配置し、第1
群を移動させてフォーカスを行うズームレンズを開示し
ている。
ジタル化)に伴い、ビデオカメラの高画質化が種々とな
されている。その1つとして色分解光学系による画像の
色分解がある。このようなビデオカメラ用のズームレン
ズが、例えば特開平5−72474号公報,特開平6−
51199号公報,特開平7−199069号公報,特
開平7−270684号公報等で提案されている。
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となり、更に
近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
できる程度の長いバックフォーカスを確保しつつ、フォ
ーカスの際の収差変動を少なくし、無限遠物体から近距
離物体に至る物体距離全般にわたり高い光学性能を得よ
うとすると、そのレンズ構成が大変難しくなってくる。
レンズでは長いバックフォーカスを確保しつつ全変倍範
囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を得
るのが大変難しくなってくる。
は、リヤーフォーカス式を利用してレンズ系全体の小型
化を図っているが、絞りを第3群と一体的に移動させる
為に絞りを駆動制御するIGメータも変倍に伴い移動さ
せていた為に、機構が複雑化する傾向があった。
屈折力を強めれば、所定の変倍比を得る為の各レンズ群
の移動量が少なくなり、レンズ全長の短縮化を図りつつ
高変倍化が可能となる。しかしながら単に各レンズ群の
屈折力を強めると変倍に伴う収差変動が大きくなり、特
に高変倍化を図る際には全変倍範囲にわたり良好なる光
学性能を得るのが難しくなってくる。
つ、像面側に色分解プリズムや光学フィルター等を配置
することができる程度の長いバックフォーカスを有し、
かつ大口径比で、変倍比14〜16倍と高変倍比を有
し、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無
限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、
良好なる光学性能を有したリヤーフォーカス式のズーム
レンズ及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。
ス式のズームレンズは、 (1-1) 物体側より順に正の屈折力の第1群、負の屈折力
の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈折力の第
4群の4つのレンズ群を有し、該第2群と第3群を互い
に逆方向に単調移動させて変倍を行い、該第4群の一部
又は全部を移動させてフォーカスを行うことを特徴とし
ている。
群、負の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして
正の屈折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2群
と第3群を互いに逆方向に単調移動させて変倍を行い、
該第4群は負の屈折力の第41群と正の屈折力の第42
群の2つのレンズ群を有し、該第41群又は第42群の
いずれか一方又は双方を移動させてフォーカスを行うこ
とを特徴としている。
レンズと、その像面側に色分解光学系を有していること
を特徴としている。
式のズームレンズを有した撮像装置の実施形態1の要部
断面図、図2,図3,図4は実施形態1の広角端,中
間,望遠端のズーム位置における収差図である。
ムレンズを有した撮像装置の実施形態2の要部断面図、
図6,図7,図8は実施形態2の広角端,中間,望遠端
のズーム位置における収差図である。
ムレンズを有した撮像装置の実施形態3の要部断面図、
図10,図11,図12は実施形態3の広角端,中間,
望遠端のズーム位置における収差図である。
ームレンズを有した撮像装置の実施形態4の要部断面
図、図14,図15,図16は実施形態4の広角端,中
間,望遠端のズーム位置における収差図である。
の屈折力の第2群、L3は正の屈折力の第3群、L4は
正の屈折力の第4群であり、負の屈折力の第41群と性
の屈折力の第42群とを有している。SPは開口絞りで
あり、第3群L3の前方に配置している。GAはズーム
レンズの保護を目的とした必要に応じて設けられる保護
ガラス、GBは色分解プリズムやフェースプレートやフ
ィルター等のガラスブロックである。IPは像面であ
り、CCD等の撮像素子が配置されている。
(ズームレンズ部)ZLの一要素を構成している。ガラ
スブロックGBと撮像素子はカメラ本体CB内に収納さ
れている。ズームレンズ部ZLはマウント部材Cを介し
てカメラ本体CBに着脱可能に装着されている。
に際して矢印のように第2群を像面側へ単調移動させる
と共に、変倍に伴う像面変動を第3群をそれとは逆の物
体側に単調移動させて補正している。
は第41群L41)を光軸上移動させてフォーカスを行
うリヤーフォーカス式を採用している。
面が凹面の負レンズより構成し、該負レンズを矢印4a
のように像面側へ移動させて無限遠物体から近距離物体
へのフォーカスを行っている。尚、本実施形態では第4
2群L42はフォーカスの際に固定としているが、第4
1群L41と共に又は独立に異なった速度で移動させて
も良い。
なくとも上記ズームレンズと、色分解用素子と該色分解
素子によって分割された各色対応の撮像素子と、撮像信
号処理回路等から構成されている。
と第3群を変倍の際、互いに逆方向へ単調移動させ、第
2群に変倍効果を持たせるとともに第3群にも変倍効果
を持たせることにより高変倍化を達成している。また、
第2群と第3群との間の空間を有効利用し、更に第2群
と第3群の光軸上の移動量を全体的に少なくしてレンズ
全長の短縮化を図っている。
量のうち5〜8割を第1群が占めている。そのためズー
ムレンズの軽量化を図るには、第1群のレンズの材料を
軽くするか第1群のレンズ径を小さくして体積を減少さ
せることが有効である。そこで本実施形態では、第1群
のレンズ径を小さくしてズームレンズ全体の軽量化を図
っている。
配置したズームレンズに比べて絞りを第1群に近い第2
群と第3群との間である光学系の略中間位置に配置する
ことにより第1群のレンズ径の小型化を達成している。
そして本実施形態では広角端側で射光線で決定される第
1群のレンズ径と望遠端の軸上光線(Fナンバー光線)
により決定される第1群のレンズ径の両方においてレン
ズ有効径が小さくなるように絞りとレンズ群を配置して
いる。
4群を負の屈折力の第41群と正の屈折力の第42群の
2つのレンズ群で構成している。これにより、該第4群
をレトロフォーカスタイプにして長いバックフォーカス
を確保している。尚、第1群は変倍及びフォーカスの際
固定である。
全体として4つのレンズ群より構成し、変倍及びフォー
カスの際の各レンズ群の移動条件や第4群のレンズ構成
等を適切に設定することにより所定のバックフォーカス
を確保しつつ全変倍範囲にわたり、又物体距離全体にわ
たり高い光学性能を得ている。
レンズのこの他のレンズ構成の特徴について説明する。
2群と第3群の間隔、該第2群と開口絞りの間隔を各々
D23W,D2SWとしたとき 0.3<D2SW/D23W<0.65 ‥‥(1) なる条件を満足している。
レンズ全長の短縮化と良好な収差補正を効果的に達成し
ている。
と第3群及び絞りを配置することにより、それぞれが機
械的な干渉を起こさずに高変倍化を図りつつレンズ全長
の短縮化及び第1群のレンズ径の小型化を達成してい
る。
径は小さくなるが、逆に絞りから遠くなる最終レンズ群
は大きくなってくる。この条件式(1)は主に第1群の
レンズ径と最終レンズ群のレンズ径の大きさをバランス
良く維持しつつレンズ径全体の小型化を図るためのもの
である。
レンズ径は小さくなるが、逆に最終レンズ群のレンズ径
が増大する。そして、第3群が変倍で移動することによ
り第4群に入射する軸外光線の位置が大きく変化するた
めに、収差変動を良好に補正するのが困難になってく
る。また、上限値を越えて絞りの位置が第1群から遠く
なると第1群のレンズ径が大きくなり好ましくない。
角端における全系のFナンバーと焦点距離を各々FN
W,fW、望遠端における全系の焦点距離をfTとし、
収差の変動を効果的に補正している。この条件式(2)
は、第2群の焦点距離を規制するもので広角端のFナン
バーFNWと大きく関係している。第2群は主に変倍機
能を有するためズーミングで光軸上を移動する。そのた
めに発生する収差変動を良好に補正しなければならな
い。特に変倍に伴いコマ収差が大きく変動する。条件式
(2)はこれを良好に補正するためのものである。
NWを明るくしたり、第2群の焦点距離f2を短くする
と高次のコマフレアーが大きく発生して補正が困難にな
る。逆に、上限値を越えて第2群の焦点距離をむやみに
長くしたり、広角端のFNWを暗くすると、光学性能は
上がるもののレンズ全長が長くなり小型化が達成できな
くなる。
したときの前記第4群から像面までの空気換算量をBF
W、広角端における全系の焦点距離、Fナンバー、そし
て半画角を順にfW,FNW,ωwとしたとき
を確保している。条件式(3)の下限値を越えて広角端
のFナンバーを明るくすると高次の球面収差、コマ収差
が多く発生し、これを良好に補正するのが困難になる。
逆に、上限値を越えてFナンバーが暗くなると軸上光線
束が細くなり、第4群の最終レンズ面と像面との間に配
置される色分解プリズムを小型化することができるが、
バックフォーカスを長くする必要がないにもかかわら
ず、長くしなければならず、該レンズ全長の長大化をま
ねき好ましくない。
ズームレンズを得ることにある。このため変倍に伴って
発生する色収差は主に第1群及び第2群においてキャン
セルすることが望ましい。
しかたは第1群と第2群のそれとでは大きく異なり、広
角端では過剰補正の傾向となりやすい。従って第4群の
倍率の色収差を補正不足とする事により全体としての色
収差のバランスを保っている。
は大きくバランスを崩すことなく補正が可能であるが、
本発明の如く高変倍、大口径をねらう場合、軸上の色収
差が全体として補正不足となり高い光学性能を維持する
ことが困難となる。
アッベ数を持つ正レンズと物体側に強い凹面を向けた負
のメニスカスレンズの接合レンズを有することで、全変
倍範囲にわたり最適に色収差を補正し、簡単なレンズ構
成でありながら変倍比14以上と高変倍でFナンバーF
NW1.6程度と大口径でしかも高い光学性能を維持し
ている。
を接合する構成をとると、群内偏心を効果的に抑制可能
であり、製品性能の安定化を図ることが可能であるが、
設計の自由度が1つ減り、大口径、小型ズームという仕
様を満足しつつ、充分な初期性能を達成することが難し
くなってくる。
を有し、更に第3群に非球面を採用する事により数値実
施例2〜3で示される様に群内偏心等の抑制を効果的に
行って、より光学性能の高い大口径ズームレンズを得て
いる。
側での球面収差の高次のフレアー成分を補正するために
用いられており、そのためにはより強い凸面に施すのが
効果的である。従って第3群の正の屈折力が一番大きい
正レンズに非球面を採用するのが最も良い。
り数値実施例3で示される様に大口径、超高倍ズームレ
ンズでありながらも光学性能の高いズームレンズを達成
している。
差の高次のフレアー成分と非点収差を補正するために用
いられており、そのためには、より強い凸面に施すのが
効果的である。従って第4群の正の屈折力が一番大きい
正レンズに非球面を採用するのが最も良い。
のレンズ面が凸面の正の第421レンズ、物体側に凸面
を向けたメニスカス状の負の第422レンズ、両レンズ
面が凸面の正の第423レンズより構成し、該第422
レンズの像面側のレンズ面と第423レンズの物体側の
レンズ面の曲率半径を各々Ra,Rb、全系の広角端の
焦点距離をfWとしたとき 0≦|1/Ra−1/Rb|・fW<0.11 ‥‥(4) を満足している。
高次の非点収差および球面収差成分が正レンズと負レン
ズの間で発生しており、それを抑制するためのものであ
る。下限値は接合レンズ又はそれと同等の効果をもち、
非常に安定した状態となる。上限値を越えると高次のフ
レアー成分の補正が第4群に設ける非球面の高次の項に
集中するため製造誤差を考慮すると非常に不安定となり
やすい。
に球面収差の補正を目的としているため、レンズの周辺
部にいくに従って正の屈折力が弱くなる形状となること
が望ましい。
例においてRiは物体側より順に第i番目のレンズ面の
曲率半径、Diは物体側より順に第i番目のレンズ厚及
び空気間隔、Niとνiは各々物体側より順に第i番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、非球
面形状はレンズ面の中心部の曲率半径Rとし、光軸方向
(光の進行方向)をX軸とし、光軸と垂直方向をY軸、
B,C,D,Eを各々非球面係数としたとき
意味している。また前述の各条件式と数値実施例におけ
る諸数値との関係を表−1に示す。
R28及び数値実施例4におけるR28〜R31は色分
解プリズム、光学フィルター、フェースプレート等のガ
ラスブロックを示す。
設定することにより、リヤーフォーカス方式を採用しつ
つ、像面側に色分解プリズムや光学フィルター等を配置
することができる程度の長いバックフォーカスを有し、
かつ大口径比で、変倍比14〜16倍と高変倍比を有
し、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無
限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、
良好なる光学性能を有したリヤーフォーカス式のズーム
レンズ及びそれを用いた撮像装置を達成することができ
る。
有した撮像装置の実施形態1の要部断面図
有した撮像装置の実施形態1の広角端の収差図
有した撮像装置の実施形態1の中間の収差図
有した撮像装置の実施形態1の望遠端の収差図
有した撮像装置の実施形態2の要部断面図
有した撮像装置の実施形態2の広角端の収差図
有した撮像装置の実施形態2の中間の収差図
有した撮像装置の実施形態2の望遠端の収差図
有した撮像装置の実施形態3の要部断面図
を有した撮像装置の実施形態3の広角端の収差図
を有した撮像装置の実施形態3の中間の収差図
を有した撮像装置の実施形態3の望遠端の収差図
を有した撮像装置の実施形態4の要部断面図
を有した撮像装置の実施形態4の広角端の収差図
を有した撮像装置の実施形態4の中間の収差図
を有した撮像装置の実施形態4の望遠端の収差図
Claims (8)
- 【請求項1】 物体側より順に正の屈折力の第1群、負
の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈
折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2群と第3
群を互いに逆方向に単調移動させて変倍を行い、該第4
群の一部又は全部を移動させてフォーカスを行うことを
特徴とするリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項2】 物体側より順に正の屈折力の第1群、負
の屈折力の第2群、正の屈折力の第3群、そして正の屈
折力の第4群の4つのレンズ群を有し、該第2群と第3
群を互いに逆方向に単調移動させて変倍を行い、該第4
群は負の屈折力の第41群と正の屈折力の第42群の2
つのレンズ群を有し、該第41群又は第42群のいずれ
か一方又は双方を移動させてフォーカスを行うことを特
徴とするリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項3】 広角端のズーム位置における該第2群と
第3群の間隔、該第2群と開口絞りの間隔を各々D23
W,D2SWとしたとき 0.3<D2SW/D23W<0.65 なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2の
リヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項4】 前記第2群の焦点距離をf2、広角端に
おける全系のFナンバーと焦点距離を各々FNW,f
W、望遠端における全系の焦点距離をfTとし、 【数1】 とおいたとき 0.53<|f2|×FNW/fM<0.84 なる条件を満足することを特徴とする請求項1,2又は
3のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項5】 広角端で無限遠物体にフォーカスしたと
きの前記第4群から像面までの空気換算量をBFW、広
角端における全系の焦点距離、Fナンバー、そして半画
角を順にfW,FNW,ωwとしたとき 【数2】 なる条件を満足することを特徴とする請求項1,2又は
3のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項6】 前記第41群は両レンズ面が凹面の負レ
ンズより成り、該第41群を移動させてフォーカスを行
っていることを特徴とする請求項2から5のいずれか1
項記載のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項7】 前記第41群は両レンズ面が凹面の負レ
ンズより成り、前記第42群は像面側のレンズ面が凸面
の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レ
ンズ、そして両レンズ面が凸面の正レンズの3つのレン
ズより成り、該第41群を移動させてフォーカスを行っ
ていることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項
記載のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項記載のリ
ヤーフォーカス式のズームレンズとその像面側に色分解
光学系を有していることを特徴とする撮像装置。
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---|---|---|---|
JP21419797A JP3919301B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | リヤーフォーカス式のズームレンズ及びそれを用いた撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP21419797A JP3919301B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | リヤーフォーカス式のズームレンズ及びそれを用いた撮像装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1144847A true JPH1144847A (ja) | 1999-02-16 |
JP3919301B2 JP3919301B2 (ja) | 2007-05-23 |
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ID=16651845
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007264032A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Pentax Corp | 集光光学系、共焦点光学システムおよび走査型共焦点内視鏡 |
JP2009251115A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、交換レンズ装置、及びカメラシステム |
JP2009251117A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、交換レンズ装置、及びカメラシステム |
JP2009251118A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、交換レンズ装置、及びカメラシステム |
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-
1997
- 1997-07-24 JP JP21419797A patent/JP3919301B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8472123B2 (en) | 2008-04-02 | 2013-06-25 | Panasonic Corporation | Zoom lens system, interchangeable lens apparatus and camera system |
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---|---|
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