JPS594687B2 - 近距離合焦性能の良好なズ−ムレンズ - Google Patents

近距離合焦性能の良好なズ−ムレンズ

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JPS594687B2
JPS594687B2 JP51008096A JP809676A JPS594687B2 JP S594687 B2 JPS594687 B2 JP S594687B2 JP 51008096 A JP51008096 A JP 51008096A JP 809676 A JP809676 A JP 809676A JP S594687 B2 JPS594687 B2 JP S594687B2
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JP
Japan
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lens group
sub
lens
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positive
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JP51008096A
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JPS5291449A (en
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一夫 田中
邦雄 武士
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • G02B7/105Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens with movable lens means specially adapted for focusing at close distances
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/22Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with movable lens means specially adapted for focusing at close distances

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は写真撮影、テレビカメラなどに使用すゞ0 る
可変焦点距離レンズ、いわゆるズーム・レンズに関し、
更には広画角のレンズに適した合焦用可動群を具えた可
変焦点距離レンズに関する。
そして特に、任意の物体に対して像画の位置を一定に保
つたまま、全レンズ系の焦点距離が一定15範囲を連続
的に変化するための、複数の可動レンズ群からなるズー
ム部と、ズーム部より前方(物体側)に設け、且つ物体
距離の変化にかかわらずズーム部に対して定まつた物点
(撮影物体の像点)を供給すべく作用するフオーカシン
グ部、そしてズーム部以降(像側)に置かれる固定レン
ズ群(リレーレンズ)の3部分から構成し、各物体距離
および各ズーム・ポジシヨンに於いて良好な収差補正の
行われる可変焦点距離レンズに適用する。最近のズーム
・レンズは可変焦点距離範囲の短焦点側をより短かくし
、画角をより広くすること及び撮影至近距離の短縮化が
求められている。このため、フオーカシング部のレンズ
ロ径が大きくなるのみならず、そのレンズ構成は複雑に
なる。すなわち、必要な有効径を確保するためにレンズ
外径は大きくなり、また変倍範囲のみならず、無限遠か
ら近距離までの焦点合わせ全域に渡つて収差補正しなけ
ればならないため繁雑なレンズ構成となつてしまう。こ
のためレンズ系全体に対してフオーカシング部のレンズ
の重量が占める割合いが多大なものになるのみならず、
焦点合わせのためのレンズ群を動かす機構部分の重量も
従来のものに比べてずつと重くなる。この様にレンズの
小型、−軽量化がし難い事情があるため、従来より前玉
レンズ部全体を繰り出して焦点合わせを行う代りに、可
動な部分と殊に収差補正に関与する固定部分から構成さ
れたものがある。英国特許第975160号に記載され
た、前玉レンズ部を負レンズと正レ ニンズ群とで構成
し、この内で負レンズ群のみを光軸上移動する方式、米
国特許第3682534号に記載された、前玉レンズ部
を2つの負レンズ群で構成し、後方の負レンズ群のみを
光軸上移動する方式、米国特許第3598476号に記
載され6た、前玉レンズ部を負レンズ群、正レンズ群そ
して負レンズ群で構成し、この内で中央の正レンズ群の
みを物体距離の短縮につれて物体側へ移動する方式など
が知られている。本発明の目的は焦点合わせのために移
動される 3部分の重量、大きさおよび複雑性を低減し
た、焦点合わせのためのレンズ部を有し、特に従来は設
計困難とされていた短焦点側で画角の広い可変焦点レン
ズを提供して良好な画像性能を得ることにある。
4そして本発明の構成としては、前置レンズ群と本ズ
ームレンズの焦点距離を変えるために移動可能なレンズ
群(バリエータ、コンペンセータ)そして結像のための
固定レンズ群(リレーレンズ)から成るズームレンズに
於いて、前置レンズ群は、物体(被写体)へ焦点合わせ
をするために互いに逆方向へ移動する2つの副レンズ群
の後方に、収差補正および前記2つの副レンズ群の直径
を小さくするために、固定の副レンズ群を設けて成るも
のである。
そして上記構成を詳説すれば、前置レンズ群は物体側か
ら順に負の焦点距離を持つた移動可能な第1副レンズ群
と正の焦点距離を持つた移動可能な第2副レンズ群そし
て正の焦点距離を持つた固定の第3副レンズ群より成り
、かつ前置レンズ群は正の合成焦点距離を持つ、そして
遠い物体から近い物体へ焦点合わせをする際に第1副レ
ンズ群を物体側へ移動し、第2副レンズ群を像側へ移動
する構成である。
この様子を後述する実施例に対する第1図に示す。図中
で10は前置レンズ群、11は第1副レンズ群、12は
第2副レンズ群、13は第3副レンズ群である。また1
4はズーム部で、15はバリエータ、16はコンペンセ
ータ、17は結像レンズ群である。更に、第1副レンズ
群の焦点距離をFl,第2副レンズ群の焦点距離をF2
、全系を無限遠に焦点合わせした状態に於ける第1副レ
ンズ群の後側主点と第2副レンズ群の前側主点との間隔
をd、全系を有限距離の物体に焦点合わせした状態に於
ける第1副レンズ群の前側主点から測つた物体までの距
離をa’、無限遠に焦点合わせした状態から物体距離a
’の物体へ焦点合わせをするために移動した第1副レン
ズ群の移動量をsまた第2副レンズ群の移動量をtとす
るとき、を満足する。
ここで第1副レンズ群の移動量(いわゆる繰出し量)S
と第2副レンズ群の移動量tとの間には次の関係がある
ただし またaは有限距離の物体と無限遠に焦点合わせをした状
態に於ける第1副レンズ群前側主点との距離で、dは前
述の通り。
次に第2図と第3図を参照して上述した式の誘導につい
て説明するが、前置レンズ群のうちで第3副レンズ群の
作用は後に述べる様に収差補正のためおよび第1副レン
ズ群および第2副レンズ群の直径をズームレンズとして
実現可能な寸法に押えるために設けたもので、実際にフ
オーカシングに寄与しているのは第1副レンズ群と第2
副レンズ群とであること。
ここではこの2群のみを取り}出して考える。また以下
の式で用いる記号は次の通りである。e;物体有限状態
の2群間の主点間隔 S’F 〜;物体無限状態に於ける第2副レンズ群後側
主点から第1・第2副レンズ群による像点までの距離S
’F;物体有限状態に於ける第2副レンズ群後側主点か
ら第1・第2副レンズ群による像点までの距離そして第
2図は物体無限状態を示し、第3図は物体有限状態を示
している。
なおsとtはともに無限遠状態から像側に測る値である
ためsは負値、tは正値となる。まず物体距離の変化に
対し、像点が変化しないためにの条件はである。
ここでS’F 〜およびS’FをHerzberger
の「GaussianOpticsandGaursi
anBrackets」(JOurnalOfOpti
calSOcietyOfAmerica33(194
3)651〜 655ページ記載)に従つて記すと、 但し、 また これらの式(2)(3)を(1)に代入し、tについて
整理するとt=一子丁(1− /1−1研±)が得られ
る。
但し、X,.Yそしてzは前述の通りである。このよう
な構成における物体距離aと繰出し量sとtの具体的な
量の一例を後述する実施例について求めた結果を表1に
示す。一方、前置レンズ群内の第3副レンズを設けた理
由の一つは第1副レンズ群と第2副レンズ群がともに移
動するためおよび前置レンズ群につづくレンズ群が変倍
のために移動するので、もし第2副レンズ群から変倍の
ためのレンズ群へ直接光線が入線するとレンズ面への入
射傾角はレンズ群の占める位置に従つて種々に変化し、
収差補正は極めて困難となる。
そこで第3副レンズ群を設けて光線の曲り具合を調整し
、変倍のために移動するレンズ群へ入射する光線の傾角
の変動を小さくして収差補正に役立てる。また別の理由
としては、ズーミングを行つた際にズーミングのどの位
置でもケラレなく光束を取り入れなければならないが、
もし第3副レンズ群を設けないとすれば、第1および第
2副レンズ群の直径はきわめて大きな寸法となつて実用
に供さない場合が起きるためである。
従つて本発明では以上の点を考慮して、前置レンズ群内
で第2副レンズ群の後方に固定の正レンズを設けるもの
とし、更に次の条件を与えるのが良い。
ただし、F3は第3副レンズ群の焦点距離であり、fl
は無限遠に焦点合わせした状態における前置レンズ群
の合成焦点距離で、Fsは最短距離に焦点合わせした状
態における前置レンズ群の合成焦点距離である。
この式の下限条件の理由はフオーカシング効率の悪化に
関係し、第3副レンズ群のパワーが強まると(焦点距離
が短かくなると)相対的に第1副レンズ群と第2副レン
ズ群のパワーが弱まるからフオーカシングのための副レ
ンズ群の移動量が大きくなり、全系を大型化させてしま
い、収差補正にも不利である。上限値の決定は前玉径の
増大および収差変動が許容できなくなることに関係する
すなわち、前置レンズ群のパワーに対し第3副レンズ群
のパワーが弱いと第1副レンズ群と第2副レンズ群のパ
ワーが強まるから、前玉径が大きくなるのみならず、フ
オーカシングの際に第1副レンズ群への入射光線の光軸
からの入射高および第2副レンズ群への入射光線の入射
高の変動が大きくなり、その結果収差変動が大きくなる
から、上限値を越えないことが望ましい。後述する実施
例について第1、第2、第3副レンズ群の焦点距離およ
び前置レンズ群の焦点距離を表2に示す。
次に第1図のレンズと対応する実施例を記載する。
この実施例の至近距離305.7m7nに対する広角側
性能を第4図(球面収差)第5図(非点収船第6図(歪
曲)に示し、また望遠側性能を第7図(球面収差)第8
図(非点収差)第9図(歪曲)に示す。またrはレンズ
の曲率半径、dは軸上レンズ肉厚または面間隔、nはレ
ンズの屈折率、νはァツベ数である。以上1〜14が前
置レンズ群である。
すなわち、第1副レンズ群は凸面を物体に向けた負メニ
スカスレンズ、両凹レンズ、凸面を物体に向けた正メニ
スカスレンズ、第2副レンズ群は凹面を物体に向けた正
メニスカスレンズ、第3副レンズ群は凸面を物体に向け
た負メニスカスレンズと2枚の両凸レンズから成る。4
3と44は例えばカラーテレビ光学系の色分解プリズム
の等価系である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に対応するレンズ断面図。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 前置レンズ群と全系の焦点距離を変えるために移動
    可能な複数のレンズ群と結像のための固定レンズ群から
    成るズームレンズに於いて、前置レンズ群は正の合成焦
    点距離を持ち、かつ物体側から順に負の焦点距離を持つ
    た移動可能な第1副レンズ群と正の焦点距離を持つた移
    動可能な第2副レンズ群そしてその背後に正の焦点距離
    を持つた第3副レンズ群を固設して成り、フォーカシン
    グの際は第1副レンズ群と第2副レンズ群を互いに逆方
    向へ移動するものとし、第1副レンズ群の焦点距離をf
    _1、第2副レンズ群の焦点距離をf_2、全系を無限
    遠に焦点合わせした状態における第1副レンズ群の後側
    主点と第2副レンズ群の前側主点との間隔をd、全系を
    有限距離の物体に焦点合わせした状態における第1副レ
    ンズ群の前側主点から測つた物体までの距離をa′、無
    限遠に焦点合わせをした状態から物体距離a′の物体へ
    焦点合わせをするために移動した第1副レンズ群の移動
    量をSまた第2副レンズ群の移動量ををとするとき、0
    <|f_1|+d<2f_20<|a′f_1/a′+
    f_1|+d+|S|+|t|<2f_2を満足する近
    距離合焦性能の良好なズームレンズ。 2 前置レンズ群の固定の第3副レンズ群の焦点距離を
    fとし、全系を無限遠に焦点合わせした状態における前
    置レンズ群の合成焦点距離をfl最短距離に焦点合わせ
    した状態における前置レンズ群の合成焦点距離をf_s
    とすると、0.8f_s<f_3<1.7fl を満たす特許請求の範囲第1項記載の近距離性能の良好
    なズームレンズ。 3 前置レンズ群の第1副レンズ群は物体へ凸を向けた
    正メニスカスレンズと両凹レンズそして物体へ凸を向け
    た正メニスカスレンズから成り、第2副レンズ群は物体
    へ凹を向けた正メニスカスレンズから成り、第3レンズ
    群は物体の凸を向けた負メニスカスレンズと2枚の両凸
    レンズから成る特許請求の範囲第1項記載の近距離合焦
    性能の良好なズームレンズ。
JP51008096A 1976-01-28 1976-01-28 近距離合焦性能の良好なズ−ムレンズ Expired JPS594687B2 (ja)

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JP51008096A JPS594687B2 (ja) 1976-01-28 1976-01-28 近距離合焦性能の良好なズ−ムレンズ
US05/761,960 US4124274A (en) 1976-01-28 1977-01-24 Zoom lens having closeup focusing control

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JPS5291449A JPS5291449A (en) 1977-08-01
JPS594687B2 true JPS594687B2 (ja) 1984-01-31

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