JPS58136012A - ズ−ムレンズの合焦方法 - 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】 本発明はズームレンズの合焦方法に関し、特に３つのレ
ンズ群を変動させてズーミングを行うズームレンズの合
焦方法に関するものである。

従来のズームレンズの合焦方法は最も物体側り− のレンズ群を繰りＢＩ　Ｌで行う、いわゆる前玉フォー
カス方法が多かった。例えば、物体側より順に合焦の為
の第ルンズ群、ズーミング用の第２レンズ群、像面補正
用の第３レンズ粗そして結像用の第４レンズ群から７．
ｒるいわゆる４？ｎ。

ズームレンズがあり、この４許ズームレンズの場合はズ
ーミングを行っても全く合焦状態が変化しない為に従来
より各機種のズームレンズに多用されている。又、物体
側より順に負の屈折力の第１１２１群と正の屈折力の第
２レンズ群よりなり、両レンズ群の間隔を変えてズーミ
ングを行い第１１２１群を繰り出して合焦を行ういわゆ
る２群ズームレンズでは、有限距離の被写体に合焦した
後ズーミングを行うと、多少合焦状態か変動するが、こ
の変動は非１偶に小さく実用上問題かない為前述の４群
ズームレンズと共に用１在多用されている。

一方前玉フオーカス方法のズームレンズにも次のような
欠点がある。

１）至近物体に合焦する場合、前玉レンズを前方へ大き
く繰り出さなければならず、この為にレンズ外径を大き
くする必要があり、レンズ糸全体の重かが大きくなる。

２）至近物体に合焦した場合、最外角光線がレンズ面に
入射する高さか広角側で和に高くなる為、急激に収差変
動が発生する。

３）上述の］）　、　２）の理由から、物体距離をあま
り短く設定することができず、クローズアップ撮影には
マクロ機構等の他の補助手段が必要になる。

４）合焦用のレンズ移動ブロックか鏡筒の最前部にある
為に、外部からの圧力に対して、合焦用のレンズが変動
しやすい。

５）　自動合焦機能を備えたカメラのレンズとして用い
た場合、合焦移動レンズ及び鏡筒が重く操作上困傭とな
る。

６）合焦の為のレンズ移動距離が大きく、自動合焦機能
を備えたカメラでは駆動系への負荷が大きくなりすぎる
。

上述の欠点を解決するには前玉フォーカス方法以外のレ
ンズ組を用いた合焦方法を採用ずれば良いわけで鉋在種
々な方法が提案されている。

第１図は前述の４群ズームレンズにおける像面補正用の
第３図レンズ群ｆ、を変動させて合焦を行うズームレン
ズの光学系の説明図であり、図中ム＋　ｆ２＋　ｆｓ　
！　ｆ４は各々前述の４１トズームレンズにおける第１
．第２．第３．そして第４レンズ群を示す。そして第１
．第２．第３レンズ群の焦点距離を各々’ｌ　＋　”４
　＋　Ｆ３又各レンズのレンズ間隔を各々１．　、１．
　　とし、これらの数値を仮りにＦ、＝　１００　、　
ｔ、　＝　１０ ｐ、＝　−３４，ｔ２＝　４０ Ｆ、＝７９．７ とし、第３レンズ群を変動させて合焦を行ったとき、そ
の第３レンズ群の縁り出し量を求めてみると同一距離の
物体に対してもズーム位置により異なってくる。

第２図は横−ＩＩに第３レンズ群の繰り田し量、−距Ｗ
の吻へに対する第３レンズ肝の繰り出し　− 量のグラフ図である。この図より明らかのように第ルン
ズ群以外のレンズ群で合焦を行い、これよりズーミング
を行うと合焦用のレンズ群の繰り出し量かズーム位置に
より異なる為に合焦状態がくずれピント移動を起すこと
になる。

このときのピント移動を補正しつつズーミングを行う為
には、ズーミングと合焦の為の第３レンズ群の変動を考
慮しなければならず極めて複雑な栴成のカムを必要とし
、これらのカムをレンズ鏡筒上に刻設するのは非常に困
楚となる。

本発明は、削土しンズ群以外のレンズ群で合焦するにも
かかわらず同一物体距離に対するズーミングによる合焦
状態の変動を簡単にしピント移動を簡単な方法によって
良好に補正することのできるズームレンズの合焦方法の
提供を目的とする。

本発明の目的を達成する為のズームレンズの合焦方法の
特徴は少なくとも３つのレンズ群を有するズームレンズ
であって、前記ズームレンズのうちの３つのレンズ群を
変動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前
記ズームレンズのうちの２つのレンズ群を一体的に変動
させて異なる距離の被写体に対して合焦を行う事であり
、機栴上好ましくは前記合焦を行う２つのレンズ群は互
いに隣り合っているレンズ群とする事である。

本発明のズームレンズの合焦方法は以上のレンズ構成を
もって達成することができるものであるが、更に良好に
ズーミングによるヒント移動を簡易な方法で補止する為
には前記ズームレンズのレンズ構成を物体側より順に正
の屈折力を有する第ルンズ群、角の屈折力を有する第２
レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群。

そして負の屈折力を有する第４レンズ群を配置し、前記
第２レンズ群を像面側方向へ移動させ、前記第３レンズ
群と前記第４レンズ群をその間隔を拡大しつつ両レンズ
群を変動させてズーミングを行い、前記第３レン交群と
前記第４レンズ群を変動させて合焦を行う事であり、更
に好ましくは、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の
ズーミングによるズーム移動軌跡を被写体距離の変動に
対応して異ならしめ第３レンズ群と第４レンズ群を一体
的に変動させていることである。

次に前述の本発明に係るズームレンズの合焦方法につい
て説明する。

第３レンズ群及び第、４レンズ群の屈折力をも。

φ４２両レンズ群の間隔変化量を△ｅとすると、両レン
ズ群の合成屈折力φは △φ＝−△・・φ３・φ。

たけ変化する。φ３〉０．φ４〈０の場合は△ｏ）０で
あるから１φ３１〉１φ４１である光学系では合成屈折
力が大きくなり、この結果両レンズ群を用いて合焦する
場合、両レンズ群の望遠端での繰り出し量を減少させる
ことができる。

又、第３レンズ絹と第４レンズ群の屈折力が同符号のと
きは両レンズ群の間隔を狭めることにより同様の効果を
得ることができる。更に第３レンズ群と第４レンズ群の
屈折力が興和号のときで１ψ、１〈１ψ、１のときでも
同様に望遠端での繰り出し用を減少させることができる
屈折力配置を設定する事が司能である。

第３図と第５図は本発明の実施例のズームレンズの合焦
方法の光学系の説明図であり、図中の各符号は第１図と
同様のレンズ群を示している。ムは別のレンズ桐であり
、第４レンズ群ｆ４の後方に付加すること（Ｊより収差
補止を更に良好に行う為のものであるが本発明の本質か
らすれば必ずしも必要なものでない。第３図と第５Δφ
十φ 図は□の値か１３８と２０５の場合である。図φ 中の矢印はズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡と
フォーカシングによる変動方向を示している。

第４図は第３図に示す光学配置のズームレンズを用いた
ときの、各ズーム位置におけるフォーカシング用レンズ
群の移動量を示すグラフ図第６図は第５図に示す光字配
地のズームレンズを用いたときの各ズーム位置における
フォーカシング用レンズ群の移動量を示すグラフ図であ
る。

第４図、第６図より明らかのように物体距離２ｍにおい
てフォーカシング用のレンズ群の移動量は第２図に比べ
て減少させることができる。

これは他の物体距離においても同様である０又移動軌跡
も簡単な曲線若しくは直線的となり機構的に容易と４「
る。特にフォーカシング用のレンズ群の移動軌跡が簡単
でしかも機構的に容易なことは、自動焦点核部を有する
一眼し７レツクスカメラに用いた場合、駆動系の負荷を
減少させると共に粕＃９良く合焦することができ極めて
有利となる。

又、前玉フォーカス方式の場合、物体距離が変わると球
面収差と非点収差の変動を同時に補正することが困難と
なるが、本発明の合焦方法に於ては、像層の高い部分で
の像の彎曲収差か物体距離の変化に対してあまり変動し
ない為、球面収差の変動を十分に補正することができる
。

特に望遠側での諸収差の補正が容易になる為、至近撮影
距離を短くできる利点がある。

尚、ズーミング中に移動するレンズ群のうち、隣り合う
２つの群を一体に移動させることにすれば構造上簡単と
なり極めて有効な方法となる。

また、自動合焦装部を備える場合には、駆動系への貴石
が従来の方式に比べてきわめて小さくなる為に、合焦ま
での時間を短縮できるといった効果がある。

次に本発明の実施例のズームレンズの各焦点距離に対し
て、ズーミングによるピント移動を無視出来る程度に微
小にすることのできるズーミング方式を示す。第２図、
第４図、第６図は別の見方をすれば例えばズーム環のよ
うな、ズーム位置を指定する部側の変化量を細軸にとっ
たものとして考えることができる。そこで例えばズーム
環の回転量に対して変倍速度を大きくすると、ある相定
の物体距離に対する合焦用のレンズ群の繰出し量を直線
に近似することができる。この方法に加えて前記の合焦
用のレンズ群の屈折力をズーミングによって変える方法
を併用することによ−、て、すべての物体距離にわたっ
て十分に精度良く合焦用のレンズ群の繰出し量を面線に
近似することができる。すなわちズーム位制指定部祠の
移動量と、合焦用のレンズ群の繰出し量を比例関係にす
ることができ乞のである。第７図は上記の比例関係を満
足するズームレンズの光学系の一実施例の概略図であり
、図中の符号は第１図で用いたのと同じ光学要素を示す
。

第ルンズ群Ａから第４レンズＤ　ｆ、の焦点距離を各々
ＰＩ　Ｉ　Ｆ２１　’Ｓ　Ｉ　Ｆ４　＋各しンズ群の間
隔を各々１．　、１２．１．とし、仮りに Ｆ、　＝　１００　　１．　＝　１７．９Ｆ、　＝−２
８，５７ｔ、　＝＝　４１．９Ｆ３　”　’ＯＬ、　＝
　１５．９ Ｆ４＝−５９，９ としたときの各レンズ群のズーミングによる移動軌跡の
数値例を表１に示す。

第８図は第７図に示すズームレンズを用いたときのズー
ム環の回転量に対する合焦用のシン群の繰出し量を示す
説明図である。

第７図に示す光学配置における各レンズ群のズーミング
による移動値 表１　　（広角側からの移動量） 光線進行方向を正とする（　ｍｍ） 第７図に示すズームレンズでは合焦の為の機構を機械的
に構成するときはすべての被写体距離に対して直線カム
一本でズーミングによるピント移動の補正が可能となる
。これに比べ従来のズームレンズで同様の事を行うとす
ると非直線的なカムをレンズ鏡筒上に刻設せねばならな
いので非常に困鮒となる。これに比べ本発明に係るズー
ムレンズが極めて有利な合焦方法であることがわかる。

尚、本発明に係るズームレンズの合焦方法は近似を用い
ているが、近似精度は実用上問題のない程十分微小にす
ることができるものである。

の各ズーム位置での各物体距離におけるピント移動の計
算値である。

表２　直線近似によるピント移動の数（］１１に面での
ｄｅｆｏｃｕａ　旭を光軸方向にとった。

単位は〔ｍｍ〕 一／／ −１５ 同表は像面でのｄｅｆｏｃｕａ　ｌｉを光軸方向にとり
単位はｍｍである。同表から明らかのように最小錯乱円
径を０．０３５ｍｍ　とした場合の光軸方向の深度は０
．１５８ｍｍであるから合焦に際して直線的近似が可能
となることがわかる。

以上のように本発明によれば前玉フォーカス方法以外の
フオ・−カス方法を採用Ｉ、でも、前玉フォーカス方法
の欠点をなくし従来とほぼ同様のレンズ鏡筒構造でズー
ムレンズを製作することかできる特長を看するものであ
る。

尚、本発明の技術的思想を害さない範囲での他の実施、
例えば５群、６群といった構成のズームレンズにおいて
も同様に本発明の合焦方法が適用されるのはいうまでも
ない。

おいてＲ１は物体側より順に第１査目のレンズ面の曲率
半径、Ｄｌは物体側より順に第ｉ査目のレンズ厚及び空
気間隔、Ｎｌとνｉは夫々物体側より順に第１査目のレ
ンズのガラスの屈折率とア６ ツベ数である。

又、数値実施例１のレンズ断面図と諸収差図を第９図、
第１０図に、数値実施例２のレンズ断面図と諸収差図を
第１１図、第１２図に示す。

数値実施例Ｉ Ｆ＝　　７０−２１０　　　　ＦＮＯ４，００４Ｒｌ）
＝　　２０６．９６６　Ｄ　６＝１．７５　Ｎ４＝１．
７１３ν、＝５３．８第　　　’Ｉｔ　７　＝　　　３
９．２０７　Ｄ　７＝６．４６＞　０１４Ｒ２３＝　−
１９，６２７Ｄ２３＝１．８０　Ｎ、４＝１．８００　
シ、４＝４２．２ズ　　　　Ｒ２４＝　　　−４４，７
４３Ｄ２４＝１．５５

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４群ズームレンズの光学系の説明図。 第２図は第１図に示す４群ズーム１／ンズによる合焦用
のレンズ群の繰り出し量のグラフ図。 第３図、第５図、第７図は本発明のズームレンズの一実
施例の光ｑ系の説明図。 第４図、第６図は本発明のズームレンズによる合焦用レ
ンズ群の繰り出し型のグラフ図。 第８図は第７図に示すズームレンズを用いたときのズー
ム環の回転量に対する合焦用レンズ群の繰り出し部の説
明図。 第９図、第】１図は各々本発明のズームレンズの数値実
施例１と数値実施例２のレンズ断面図。 第１０図、第１２図は本発明のズームレンズの数値実施
例１と数値実施例２の諸収差図であ尤 る。図中８はサジタル像面９ＭはメリデイオＹル像面、
Ｆは合焦用レンズ群である。 娼１ｍ 而 合焦繰出し量 第３図 ８４図 フォー刀シンワ°′ｌ壊〜の葭士し量 第５図 躬６図 フォーカシングめ為の走東とし号 ｏｃｕｓ 珪ＩＴＤ　群又差　　　　　　　　　　　　　　　　　
叶、ｆ、」又に歪曲Ｍヌ差。 １曲収五 法面ｅ差　　　　　　　非島椴先　　　　　　　五曲収
差手続補正書（自発） 昭和５７４Ｆ゛６月３０８ 昭和５７年　持ｔ１願　第　１８４１０Ｓ３２、発明の
名称 ズームレンズの合焦方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　特バ′１出願人イ］　所　
東京都大ＴＲ１区下九了３−３０−２名称　（＋００）
キャノン株式会社 ギャノ／株式会（１内（電話７５８−２１１１）次１１
〜謁　　　　　１ ５、補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）（イ）明細書第１１ＵＡ下から６行目からス行目
にかけて１大きくすると」を「変化さぜると」と補正す
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも３つのレンズ群を冶するズームレンズ
   であって前記ズームレンズのうちの３つのレンズ群を変
   動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記
   ズームレンズのうちの２つのレンズ群を一体的に変動さ
   せて異なる距離の被写体に苅して合焦を行う事を特徴と
   するズームレンズの合焦方法。 （２）前記合焦を行う２つのレンズ群は互いに隣り合っ
   ているレンズ群である事を特徴とする％　Ｆｌ−請求の
   範囲第１項記載のズームレンズの合焦方法。 （８）前記ズームレンズは物体側より順に正の局折力を
   翁する第ルンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、
   正の屈折力を有する第３レンズ群、そして負の屈折力を
   有する第４レンズ群を有しており、前記第２レンズ群を
   像一仄 面側方向へ変動させ、前記、第３レンズ群と前記第４レ
   ンズ群をその間隔を拡大しつつ両レンズ群を変動させて
   ズーミングを行い、前記第３レンズ群と前記第４レンズ
   群を一体的に変動させて合焦を杓う事を特徴とする特１
   ＦｒｔＩ！ｉ求の範り第１項記載のズームレンズの合焦
   方法。 （４）前記第３レンズ群と前記第４レンス群のズーミン
   グによるズーム移動軌跡は被与体距離の変動に対応して
   異ｔ「っでいる事を特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載のズームレンズの合焦方法。 （５）前記第２レンズ群を非直線的に変動させることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のズームレンズの
   合焦方法。