JPS5952215A - オ−トフオ−カス用ズ−ムレンズ系 - 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フォーカシング方式の最近、オ
ートフォーカスカメラが多く発売されているが、オート
フォーカスカメラにズームレンズを採用する場合を考え
ると、たとえばレンズが無限遠にフォーカシングされて
いる状態にある場合、ある有限距離の物体に対する長焦
点側のデフォーカス量は短焦点側のそれより大きくなる
。即ち、ズーミングによって、ボケ量すなわち、デフォ
ーカス量が異なる。オートフォーカス方式は各種あり得
るが、今、このデフォーカス量を測定して、フォーカシ
ングを行う方式を考えると、この場合のデフォーカス量
とフォーカシング移動量の関係が問題となる。

従来多くのズームレンズで採用されている第１群繰出し
方式の場合は、同一撮影距離に対するフォーカシング移
動量が一定であるが、デフォーカス量がそのズーム比の
自乗で変化するため、広角側ではわずかのデフォーカス
量に対しレンズ移動量を多くする必要があり、望遠側で
は逆の状態を示す。特に高倍率ズームレンズに於いては
、その変化が大きくなり、機械的構成が複雑になったり
、合焦までの時間が多くかかる等の問題が生じる。

また、第１群繰出しは、繰出されるレンズ群がカメラ本
体から離れている理由によっても機械的構成が複雑にな
る。

一方多くの単焦点距離レンズで採用されている全体繰出
し方式を考えると、フォーカシング移動量とデフォーカ
ス量は１対１に対応するが、この場合は全体を移動させ
る大きな駆動パワーが必要になり、カメラ本体が大きく
重くなる他、合焦までの時間がかかる等の問題が生じる
。また、この場合は、前記とは逆にフォーカシング移動
量がズーム比の自乗で変化するため、やはり機械的構成
が複雑になる。

　５− 一般にズームレンズ系を構成する各レンズ群のうち、任
意のレンズ群にズーミング時とは異なった動きを与える
ことによって、特殊な場合（等倍状態）を除き、フォー
カシングは可能である。しかし、所望の倍率の確保や機
械的構成上ｌ有利なフォーカシング移動、またフォーカ
シングのために必要な空気間隔の確保等の条件を満足す
るものは、前玉繰出し方式のみである。また任意のレン
ズ群を移動させる方法としては、マクロ撮影可能なズー
ムレンズ系と称して多くの出願が見られるが、これらは
通常フォーカシングのためのものではないため、全ズー
ミング領域にわたって、フォーカシング可能でない場合
が多い。また本発明の目的とするところのオートフォー
カス用レンズとして配慮がなされていない。

本発明は、デフォーカス量を測定してフォーカシングを
行う方式のオートフォーカス用ズームレンズ系における
デフォーカス量とフォーカシング移動量の関係に着目し
てなされたものであり、上記の問題点を緩和し、オート
フォーカスに適した　６− フォーカシング方式を有するズームレンズ系を提供する
ことを目的とする。

すなわち、本発明の構成は、物体側より順に正の屈折力
を有する第ルンズ群（Ｉｌ、負の屈折力を有する第２レ
ンズ群叫、正の屈折力を有する第３レンズ群（２）及び
それに続く少なくとも１つのレンズ群を有し、望遠端か
ら広角端までのズーミングに際して、第ルンズ群と第２
レンズ群の間の空気間隔が一様に減少し、かつ第２レン
ズ群と第３レンズ群の間の空気間隔が一様に増加し、ま
た第３レンズ群とそれに続くレンズ群との間の空気間隔
は望遠端から広角近傍まで一様に減少するよう第１、第
２、第３群をそれぞれ独立に制御するとともに、無限遠
から１／ｉｏ倍近辺までの通常フォーカシングに際し、
第３レンズ群をフォーカシング用レンズ群としてこれを
像側へ移動させ、その移動のために必要な空気間隔を全
ズーミング領域にわたって確保し、かつ以下の条件を満
足することを特徴とするオートフォーカス用ズームレン
ズ系である。

７− （Ｉｔ　　１．１（二↓＜　０．９２２ΔＷ （２）００４ｆｗ＜ｄＭｌＮ〈０６ｆｗ（３）１　　β
　１〉１ 但し、ΔＴは望遠端での無限遠から最近接までのフォー
カシングレンズ群の移動量、 ΔＷは広角端での無限遠から最近接までのフォーカシン
グレンズ群の移動量、 Ｚはズーム比、 Ｊ□、８　は無限遠におけるフォーカシング用レンズ群
とその像側のレンズ群の間の最短空気間隔、 ｆＷは広角端での無限遠における全系の焦点距離、 βはズーミング及びフォーカシングにおいてとりうるす
べての状態でのフォーカシング用レンズ群の横倍率であ
る。

本発明についてさらに詳細に説明すると、前記の如く、
オートフォーカス用ズームレンズとして　８− の必要条件は、フォーカシングのための移動量とデフォ
ーカス量の関係が、望遠側と広角側で著しく異ならない
ことであり、また、一方でフォーカシング繰出量が望遠
側と広角側で著しく異ならないことも必要な条件である
。しかし、残念ながら繰出量の望遠側と広角側の比と、
デフォーカス量の繰出量に対する値の望遠側と広角側の
比は一方を縮少しようとすると他方が増加するという相
反金 する関係にあり、たとえば、前玉繰出あるいは合体繰出
し等は一方の比が１であるが他方の比がズーム比の自乗
になる解である。本発明は、上記両条件を略満足させ得
たものであり、そのために最も有利なズーム型式として
、物体側より正屈折力の第ルンズ群（Ｉｌ、負屈折力の
第２レンズ群叫、正屈折力の第３レンズ群（４）と続く
型式を採用し、望遠端から広角端までのズーミングに際
し、第ルンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔が一様に
減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔を
一様に増加するタイプとするとともに、第３レンズ群［
）にフォーカシング機能を持たせたも　９− のである。この場合、上記関係による制約のため必ず望
遠側の繰出量が広角側のそれに比べ大きくなるが、その
ために必要な空気間隔を確保するため、第３レンズ群（
６）とそれに続くレンズ群との空気間隔は、望遠側から
広角端近傍まで一様に減少する解とした。また、従来の
ズームレンズでは第３レンズ群とそれに続くレンズ群と
の間の空気間隔はレンズ全長、周辺光量等の関係で機械
的に構成可能な範囲で最少にしている。しかし、本発明
のズームレンズ系は第３レンズ群を後方に移動させて無
限遠からｖ１０倍程変型での通常フォーカシングを行う
構成としているのでこの移動のための空気間隔が必要で
あり、従来のレンズに比べてより大きな最小間隔を確保
している。

次に本発明の条件について説明する。条件（１）は、フ
ォーカシング繰出量が望遠側と広角側で著しく異ならな
いようにするとともに、フォーカシング移動量に対する
デフォーカス量についても、これが望遠側と広角側で著
しく異ならないようにするための条件であり、下限を越
えるとデフォーカス１０− 量が望遠側と広角側で違いすぎることになり、合焦検出
と繰出量制御の関係を全ズーミング範囲にわたって良好
にすることが困難となる。一方、上限を越えるとフォー
カシング繰出量が望遠側と広角側で違いすぎることにな
り、全ズーミング領域におけるフォーカシング繰出を制
御する上で好ましくない。

条件（２）は、フォーカシング用レンズ群を無限遠フォ
ーカスの状態から像側に移動させることによりＶ１０倍
近倍近でのフォーカシングを可能とするための条件で、
その下限を越えると任意の焦点距離において所望の最近
接距離を得ることが困難となり、上限を越えると、レン
ズ系が大型化し、実用的な解とは言えなくなる。

さらに、条件（３）はズーミング及びフォーカシンクニ
オいてとりうるすべての状態でフォーカシング用レンズ
群の横倍率βの絶対値が１より大きいことを要求するも
のであり、１βＩが１に等しくなる状態が生じうる構成
をとると、すべてのズーミング領域で所望の最近接距離
までフォーカシングすることは不可能となる。また、１
βｉが１より小さい場合はフォーカシング用レンズ群を
像側に移動させることにより近接側ヘフォーカシングす
ることは不可能である。

さらに、本発明の実施にあたっては第１、第２レンズ群
の焦点距離及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞ
れｆｌ、　ｆ２．　ｆ−ｒ　とすれば、を満足すること
が望ましい。上記条件（４１，＋５１は、全系をコンパ
クトに保ちながら全系の収差補正が可能な範囲を設定し
たものでそれぞれ左辺の条件外の場合はｆｌ、　ｈ　　
が短かくなりすぎ、収差補正が困難になる。また、それ
ぞれ右辺の条件外の場合は逆に収差補正は可能であるが
、全系が大きくなりすぎる。

次に具体的な実施例について説明する。従来から多くの
ズームレンズに採用されているズーム型式として、正、
負、正、正のいわゆる３成分機械補正式ズームレンズ系
がある。このズーム型式で第３群をフォーカシングレン
ズ群に設定した場合を実施例１に示す。本実施例のズー
ム型式でこれを満たすためには、第２レンズ群の等倍状
態を広角近辺に設定する必要があり、従来のレンズに比
べ第ルンズ群の焦点距離を短かくする必要がある。なお
、相対的に第２レンズ群の焦点距離を長くすることも考
えられるが、所望のズーム比、周辺光量等が得がたくな
る。

また、本発明の実施例としては、３成分機械補正式ズー
ムレンズの変型として第１．２．３レンズ群の移動型式
を変更したものが可能であり、その例を実施例２，３に
示す。ズーム型式は、第１゜３レンズ群がズーミングの
ために移動する。

このズーム型式においては、広角端での第１，２レンズ
群の合成焦点距離の絶対値を全系の最短焦点距離より短
かくすれば、第２レンズ群が像面に対し固定可能であり
、第１，３レンズ群は、ズーミング時一方向に移動する
。実施例２はフォーカー　１３− レンズ移動量とデフォーカス量の関係を圧縮した例であ
り、実施例３は繰出量の変化を圧縮した例である。

以上の実施例はレンズ系におけるフォーカシング用レン
ズ群の後方の部分が移動せず従ってその横倍率β８　も
変化しないタイプの実施例であるが、次に実施例４，５
として上記横倍率βＢが変化するタイプの実施例を示す
。これらの実施例４，５も実施例３と同様に広角側での
第３レンズ群の結像倍率を等倍返くに設定し、繰出量の
変化を圧縮した解であり、実施例４は３５ｍｍ判用高倍
率標準ズームレンズを実現したものであり、実施例５は
ＴＶ用レンズでの実施型である。

なお、各実施例のレンズ構成を示す第１．４゜７．１０
．１３図において図示の状態は望遠端での無限遠フォー
カスの構成を示し、各図下の実線は広角端へのレンズ群
移動型式を示す。また、破線はレンズ群がズーミング中
移動しないことを示す。さらに、各間第３群上方の矢印
は、フォーカシングのための移動方向を示している。

−１４− さらに、実施例について説明すると、上記第１゜第２実
施例は、フォーカシング用レンズ群の像側のレンズ群が
固定であるとともに、ズーミング及びフォーカシングに
おいてとりうるすべての状態において次の条件を満足す
るよう構成されている。

（６）１β１〉２０ 条件（６）はフォーカシング用レンズ群の像側で光束が
実質的にアフォーカルとなるようにすることを意味して
いる。すなわち、上記第１．第２実施例は上記の構成に
より無限遠近傍では同一撮影距離に対するフォーカシン
グ移動量がズーム比の２乗で変化するようにし、望遠側
と広角側とでデフォーカス量に実質的に差が出ないよう
にしている。

ところで、本発明のレンズ系は第３レンズ群を移動させ
ることにより第１．第２．第３群より成るズーム系自体
の構成を変化させつつ、フォーカシングする型式をとる
ので、上記の構成の場合、近接側へのフォーカシングに
より全系の焦点距離が無限遠の値から若干減少する。そ
してその減少の度合は望遠側の方が広角側よりも大きい
。また、上記の構成では同一撮影距離に対するフォーカ
シング用レンズ群の移動量は全系の焦点距離に依存する
。従って望遠側と広角側のフォーカシング移動量の比は
、無限遠近傍に較べ近接近傍では、望遠側における全系
の焦点距離の減少の度合が大きい分だけ縮小されること
になる。従って上記の構成においては、デフォーカス量
の差をきわめて小さくしつつ、フォーカシング繰出量の
差が著しく大きくなるのを防止することができる。以上
から明らかなように」−記の構成は特に条件（１）にお
ける上限寄りの実施例を構成するのに適したものである
。

本発明の実施は、また、以下の条件（力を満足すること
によっても可能であり、実施例３，４．５はこのタイプ
の実施例である。

但し、β、は望遠端におけるフォーカシング用レンズ群
の年限遠での横倍率、 β７は広角端におけるフォーカシング用レンズ群の無限
遠での横倍率である。

条件（３）を満足するという前提のもとてフォーカシン
グ用レンズ群に条件（７）の結像関係があるとフォーカ
シング用レンズ群の像点を同量だけ移動させるためのフ
ォーカシング用レンズ群の移動量は望遠端よりも広角端
の方が大きくなるという要素がある。また、一方で、同
一撮影距離に対するフォーカシング用レンズ群の移動量
は望遠側でより大きくなるという要素がある。従って上
記の構成ではこれら相反する要素が相殺し合うことによ
りデフォーカス量の差を著しく大きくしない範囲で同一
撮影距離に対するフォーカシング繰出量の焦点距離によ
る差をきわめて小さくすることができる。以上から明ら
かなように、条件（７）は条件（１）の範囲内で任意の
レンズ系を構成することを可能とする。実施例３，４．
５は特に条件（１）の下限寄りの実施例を示したもので
ある。

一１７＝ 実施例１ ｆ＝２ｏ５．１−１２５．０−７２．ＯＦＮＯ，−４，
５曲率半径　　　軸上面間隔　　　屈折率（Ｎｄ）　　
　分散（νｄ）Σｄ＝１７５．９６４ 撮影距離１．５ｍで　ΔＴ＝２９．１９　　ΔＷ＝４．
４１１８− 実施例２ ｆ＝２０５．１−１２５−７２　　　　　ＦＮＯ，＝４
．１曲率半径　　軸上面間隔　　　屈折率（Ｎｄ）　　
　分散（νｄ）Σｄ＝　１８０．７３１ 撮影距離１．５ｍで　ΔＴ＝１．４．８３　　ΔＷ＝２
．２実施例３ ｆ＝２０５．０−１．２５．０−７２．０　　　’　　
　ＦＮｏ、＝４．６曲率半径　　　軸上面間隔　　屈折
率（Ｎｄ）　　分散（νｄ）Σｄ＝　　１４７．３３３
−１２６．５３８−９５．７４９撮影距離２．０ｍで　
ΔＴ＝８．２８　　ΔＷ＝７．３０実施例４ ｆ＝１３１．．５−６０．０−２８．８　　　ＦＮｏ−
４，６３−４，２−３，６曲率半径　　　軸上面間隔　
　屈折率（Ｎｄ）　　分散（νｄ）Σｄ−１１７．５１
６１０９．１５９−１００．６６６−２１　一 実施例５ ｆ＝３６．８５−１８．０５−９．６５　　ＦＮｏ＝２
．−１．．７−１．４２２−

【図面の簡単な説明】

第１．、　４．　７．　１０．１３図はそれぞれ本発明
の実施例１，２，３，４．５のレンズの構成図、第２．
。 ５．８，１１．１４及び第３．　６．　９，１２．１５
図はそれぞれ実施例１．　２．　３．　４．　５の無限
遠撮影時及び近距離撮影時の収差曲線図を示す。 ■・・・第ルンズ群 ■・・・第２レンズ群 ■・・・第３レンズ群 出願人　　ミノルタカメラ株式会社 −２３− 第１図 第３図 球１＋叔差正弦条件　　　　非点収差 法 一１０５− 笥　　　　　　　　　　　　　　　　メ球面帳正弦条件
　非１色収差 球面収差正弦条件　　非点収差 歪曲 歪曲 歪曲 第９図 棟制媛正弦条件　非点収差 球面収差正弦に件　　非点収差 歪画 丑ｋＩｆｌｌｌｌ又差、正弦紐　　　非潰Ｊ又差球面収
差正弦条件　非点収差 １０９− 玉　山 歪　的 第１５図 球面収差正弦条件　非１菅、収左 王　白 歪　曲 一１１〇−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体側より順に正の屈折力を有する第ルンズ群、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レンズ群及びそれに続く少なくとも１つのレンズ群を
   有し、望遠端から広角端までのズーミングに際して、第
   ルンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔が一様に減少し
   、かつ第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔が一
   様に増加し、また、第３レンズ群とそれに続くレンズ群
   との間の空気間隔は望遠端から広角近傍まで一様に減少
   するよう第１、第２、第３群をそれぞれ独立に制御する
   とともに、無限遠からＩＡｏ倍近辺までの通常フォーカ
   シングに際し、第３レンズ群をフォーカシング用レンズ
   群としてこれを像側へ移動させ、その移動のために必要
   な空気間隔を全ズーミング領域にわたって確保し、かつ
   以下の条件を満足することを特徴と（るオートフォーカ
   ス用ズームレンズ糸： １．１　（７−；＜　０．９２２ ０．０４　ｆＷ　（ｄ　ＭＩＮ　＜　０．６１ｗ１β１
   〉１ 但し、ΔＴは望遠端での無限遠から最近接までのフォー
   カシングレンズ群の移動量、 ΔＷは広角端での無限遠から最近接までのフォーカシン
   グレンズ群の移動量、 ２はズーム比、 ｄ　ＭＩＮは無限遠におけるフォーカシング用レンズ群
   とその像側のレンズ群の間］最短空気間隔、 ｆＷは広角端での無限遠における全系の焦点距離、 βはズーミング及びフォーカシングにおいてとりつるす
   へての状態でのフォーカシング用レンズ群の横倍率・ ２、　さらに以下の条件を満足することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のオートフォーカス用ズームレ
   ンズ系： 但し、ｆｌ、　ｈはそれぞれ第ルンズ群、第２レンズ群
   の焦点距離、 ｆＴは広角端での無限遠における全系の焦点距離。 ６、さらに以下の条件を満足することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載のオートフォーカス用
   ズームレンズ系： ＩβＴ１〉１２ｗ１ 但し、β、は望遠端におけるフォーカシング用レンズ群
   の無限遠での横倍率、 βッは広角端におけるフォーカシング用レンズ群の無限
   遠での横倍率。 ４、　フォーカシング用レンズ群よりも像側のレンズ群
   が固定であるとともに、さらに以下の条件を満足するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   オートフォーカス用ズームレンズ系： １β１〉２０