JPS6248810B2 - - Google Patents
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- JPS6248810B2 JPS6248810B2 JP55077124A JP7712480A JPS6248810B2 JP S6248810 B2 JPS6248810 B2 JP S6248810B2 JP 55077124 A JP55077124 A JP 55077124A JP 7712480 A JP7712480 A JP 7712480A JP S6248810 B2 JPS6248810 B2 JP S6248810B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
- G02B7/10—Mountings, 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
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical 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
- G02B15/142—Optical 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 having two groups only
- G02B15/1425—Optical 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 having two groups only the first group being negative
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- G02B15/14—Optical 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
- G02B15/145—Optical 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 having five groups only
- G02B15/1451—Optical 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 having five groups only the first group being positive
- G02B15/145121—Optical 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 having five groups only the first group being positive arranged +-+-+
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Description
この発明はズームレンズにおいて、ズームレン
ズを構成する任意のレンズ成分を移動させてフオ
ーカシングを行う際、レンズ全系の焦点距離の変
化にかかわらず、ただ一つのカムによつてフオー
カシングを可能ならしめるズームレンズのフオー
カシング方式に関する。 従来一般に、ズームレンズのフオーカシング
は、最前方のレンズ群を移動することで行なわれ
ている。しかし、正群先行型であるか負群先行型
であるかを問わず、広角ズームレンズにおいて
は、最前方群のみの移動でフオーカシングを行う
と、最前方群のレンズ外径を非常に大きくしない
限り、比較的近距離の物体に対するフオーカシン
グを行つた際は、周辺画角におけるビネツテイン
グが非常に大きくなる。また、比較的画角の小さ
な高変倍比ズームレンズにおいては、最前方群を
いくつかの部分に分割して、それらの１部を移動
するようにしてフオーカシングが行なわれること
があるが、最前方群をいくつかに分割するため、
レンズの構成枚数が増加する。 このような欠点を除くため、最前方群のみの移
動によつてフオーカシングを行うのではなく、最
前方群ではない１つのレンズ群、または最前方群
を含みあるいは含まない複数のレンズ群あるいは
これらのレンズ群の１部のレンズを移動してフオ
ーカシングを行うことが考えられる。しかし、こ
のようにすると、同一の物体距離に対しても、ズ
ーミングによりレンズ系の焦点距離が変化するに
伴いピント面の移動を生ずる。従つて、ズーミン
グに伴いフオーカシング用レンズの移動量をそれ
に応じて変化させなければならない。このような
移動量の変化をカム機構で実現しようとすれば複
雑な二次元カムを必要とし、事実上、実施不可能
となつていた。 この発明は、上述のようなフオーカシングレン
ズの必要移動量を１つの函数で近似させることに
より、物体距離に応じてこの函数の使用範囲を変
えるだけで、ズーミングの全範囲にわたつてズー
ミングとフオーカシングを連動出来るようにした
ものである。 一般に第１図で示すようなｍ群で構成されるズ
ームレンズにおいて、第ｉ群から第ｊ群までのレ
ンズ群がフオーカシング用レンズであるとき、あ
る物体距離Ｕに対して、フオーカシング用レンズ
の物体距離∞に対する位置からの移動量Ｓは次の
ように表わすことが出来る。 Ｓ＝１／２｛ｌu−ｌ∞±√（2i、j＋f−u）２−4２ ｉ、ｊ〓√2i、j＋f−∞）２−4２ ｉ、ｊ…
……(1) 但し、 ｆi、j：ズームレンズの任意のズーム位置での第
ｉ群から第ｊ群までのフオーカシング平部分系
の焦点距離 ｈf：同じくフオーカシング用部分系の主点間隔 ｌ∞：無限遠物体に対する第１群から第ｉ−１群
までの部分系の物体の共役点O1と、第ｊ＋１
群から第ｍ群までの部分系の全レンズ系の焦点
に対する共役点I1との距離 ｌu：物体距離Ｕの物体に対する第１群から第ｉ
−１群までの部分系の物体の共役点O2と、第
ｊ＋１群から第ｍ群までの部分系の全レンズ系
の焦点に対する共役点I2との距離、レンズ全系
の焦点位置を不変に保つという条件の下ではI2
はI1に一致する。 (1)式からわかるように、フオーカシング用レン
ズの移動量Ｓは、ｌ∞、ｌu、ｆi、j、ｈfの関数
であり、ｌ∞とｌuは物体距離Ｕとレンズ全系の
焦点距離ｆとによつて定まり、ｆi、jもｈfレンズ
全形の焦点距離ｆのみの函数である。従つて、一
定の物体距離Ｕに焦点を合せた場合、フオーカシ
ング用レンズの移動量Ｓはレンズ全系の焦点距離
ｆだけで決定される。 この式から移動量Ｓを焦点距離ｆの関数として
フオーカシング機構に組込みうるような１つの移
動曲線関数を導き出すことは難しい。しかし、 Ｕ≫｜2fi、j｜、Ｕ≫｜ｈfとすれば、近似的に
ｉ＝１のときには Ｓ＝（ｆi、j）２／Ｕ となり、ｉ≧２のときには、第１群から第ｉ−１
群までの部分系の焦点距離をｆ1、i-1とし、Ｕ＝
∞の時の第ｉ群から第ｊ群までのフオーカシング
用レンズ群の横倍率をＭとすれば、 Ｓ＝M2（ｆ1、i-1）２／Ｕ（１−M2） となる。今、ｆi、j ２をｉ＝１のとき（ｆ1、j）
２とし、ｉ≧２のとき ｆ２ ｉ、ｊ＝M2（ｆ1、i-1）２／（１−M2） とすれば、Ｓは次式で表わされる。 Ｓ＝ｆ２ ｆ／Ｕ ………(2) 上記の物体距離Ｕは、フオーカシング用レンズ
に第１群を含む場合は、レンズから物体までの距
離であるが、第１群を含まない場合には、フオー
カシング用レンズの前のレンズまでのレンズ系に
よつて生じた像位置からフオーカシング用レンズ
までの距離について成り立つ。即ち、フオーカシ
ング用レンズにとつてそれがフオーカスすべき距
離を意味している。 この近似式においても、ｆfはズーミングに伴
なつて変化する。このフオーカシング用レンズの
移動量Ｓを焦点距離ｆをパラメータとして図示す
れば、第２図ａに示すように、一定の焦点距離ｆ
に対して移動量Ｓは物体距離の逆数１／Ｕに対し
て直線関係となる。図中ｆTは望遠端、ｆwは広
角端を示し、ｆTからｆwまで焦点距離が変化す
る間のそれぞれの焦点距離に応じてf1、f2……等
の多数の直線が分布する。従つてこのままの形で
は二次元カムが必要となり、フオーカシング機構
が複雑になりすぎ、実用化は極めて難しい。 ところで、適当な正の実数Ｒ（Ｒ＝１を除く）
を底として(2)式の対数をとれば、次の様になる。 logRS＝２ logRff−logRU ………(3) このように変形して、logRSとlogRUの関係を
図示すれば第２図ｂのようになり、パラメータｆ
の変化は、同じ傾斜を持つ並行線群として表示さ
れる。従つて、この直線に沿うフオーカシング用
レンズ群の移動機構を設ければ、ズーミングに伴
う焦点距離ｆの変化に伴う移動量Ｓの変化が、こ
の移動機構を利用する部分をαあるいはβだけず
らすことにより実現されることとなる。 すなわち、(3)式は Ｓ＝Ｒ(2logRff-logRu) ………(4) となり、フオーカシング用レンズ群の焦点距離ｆ
fが望遠端でｆfT、広角端でｆfwとすれば、物体距
離Ｕに対しては、フオーカシング用レンズ群の移
動量Ｓuは Ｓu＝Ｒ(2logRffT-logRu) から Ｓu＝Ｒ(2logRffw-logRu) まで変化する。 また、ある焦点距離ｆに対しては合焦可能な最
至近物体距離をＵoとすれば、Ｕは∞からＵoまで
すなわち Ｓf＝Ｒ2logRff-logR∞)＝０ から Ｓf＝Ｒ(2logRff-logRuu) まで変化する。すなわち、すべての物体距離変
化、焦点距離変化に対してフオーカシングに必要
なフオーカシング用レンズ群の移動は(4)式によつ
て表現されるので、この式によつてズーミングと
連動させて移動させることでフオーカシング機構
を簡単にすることが出来る。 (2)式の近似式はフオーカシング用レンズ群が最
前方群を含む場合によい近似となるので、これを
具体化した場合の実施例を示す。 第３図は負レンズ群先行のいわゆる２群ズーム
レンズの断面図を示し、レンズ系構成データは表
１に示す。周知のように全系の焦点距離の変化、
いわゆるズーミングは物体側から第８番目の面間
隔D8の変更でのみ行われる。焦点距離とD8の関
係は表２に示す。 このズームレンズに於て、フオーカシングを第
１レンズ群と第２レンズ群、すなわち、レンズ系
全体の移動で行う場合のレンズ群の移動量Ｓを(4)
式からレンズ全系の焦点距離と物体距離との関係
で求めたものを表３に示す。ここで式中のＲとし
て自然対数の底ｅを選んでいる。 また Ｘ＝2logff−logU と置いた場合、このＸとレンズ系の焦点距離との
関係を第４表および第４図に示す。例えば物体距
離Ｕ＝２ｍに対しては、第４図においてＸ＝
0.871からＸ＝−0.471の位置までの範囲が移動曲
線となり、レンズ系は2.390mmから0.624mmまでフ
オーカシングのための繰出量が変化する。この繰
出量の変化をカム機構等の適宜の手段でズーミン
グに連動させれば、ズーミング中焦点面を不変に
保つことが出来る。 前述のように、(4)式は近似式であるので、上述
のフオーカシング方法の精度を検討するため、近
似なしのレンズの移動量Ｓを表５に示す。表３と
比較すれば、焦点距離の50倍程度以上の物体距離
であれば近似精度として0.1mm以内にあることが
わかる。誤差をどの程度に許容するかは種々の条
件によつて変化するが、Ｆナンバーの大きいズー
ムレンズの場合は許容度は大きくなる。 粗い近似においては、フオーカシング用レンズ
の移動曲線は、上述のように指数函数で近似する
ことが出来たが、Ｆナンバーの小さなズームレン
ズにおいて近距離までフオーカシングを可能にし
ようとすれば、さらに近似の精度を高める必要が
生ずる。 第５図ａは物体距離Ｕをパラメータとして、焦
点距離ｆに対するフオーカシング用レンズの移動
量Ｓを図示したものである。同図ｂは各物体距離
毎の移動量曲線を原点を移動して一本の移動量曲
線ＤTに統合し、この移動量曲線を、各物体距離
毎の移動量曲線からの離れの自乗和が最小になる
ように求めたものである。 しかし、これだけの方法によつては、図で見ら
れるように、望遠端側の移動量曲線の立上りが急
なため、よい近似を与える移動曲線ＤTを得るこ
とが出来ない。そこで、第６図ａに示すように、
横座標に対する焦点距離ｆの変化の割合を変化さ
せることによつて、各物体距離毎の移動曲線の形
状を変化させる。これは具体的には、例えばズー
ミングのための操作量をパラメータとし、このパ
ラメータｇに対する焦点距離の変化の割合をカム
等によつて変化させるようにし、横座標としてこ
のパラメータｇをとることによつて容易に実現出
来る。このような変換を適当に行うことにより、
第６図ｂに見るように、各物体距離毎の移動曲線
とよく一致する統合移動曲線ＤTを得ることが出
来る。 例えば第３図に示す２群ズームレンズにおい
て、正の第２レンズ群の一部である第８レンズと
第９レンズを一体として移動することによつてフ
オーカシングを行う場合のフオーカシング用レン
ズの移動量を焦点距離と物体距離との関係で表６
に示す。表中ｇは焦点距離ｆの変化の割合を定め
るパラメータであり、望遠端で０、広角端で100
としてある。パラメータｇと焦点距離との関係ｆ
(g)を表６の関係を保つてズーミングを行わせれ
ば、各物体距離に対して唯１つの移動量曲線ＤT
によつてフオーカシング用レンズの移動とズーミ
ングをうまく連動させることが可能となる。 第７図は表６を図にしたもので、幾つかの物体
距離に対するそれぞれの移動量曲線群ａと、それ
を原点移動して、それぞれの移動量曲線との離れ
の自乗和が最小となるように求めた１つの移動量
曲線ＤTとの関係をｂに示している。移動曲線群
ａとＤTとはよく一致しており、特定の物体距離
Ｕiに焦点合せを行なつた後ズーミングを行う場
合には、第７図ｂの曲線ＤT上のＵiに対応する部
分によつてフオーカシング用レンズをズーミング
と連動させて移動することによつて、ズーミング
中のフオーカシングが保持される。 また、先に近似式(4)を用いてレンズ系全体を移
動させてフオーカシングを行う実施例を示した
が、この方法に対しても、パラメータｇを導入す
ることによつてフオーカシングの精度を向上させ
ることが出来る。表７はこのような場合のレンズ
の移動量を焦点距離ｆ、パラメータｇ、物体距離
Ｕとの関係で示したものであり、第８図は各物体
距離でのレンズ系移動量曲線群ａと統合した移動
量曲線ＤTとの関係ｂを示す。表３と比べてフオ
ーカシングの精度が向上しているのが明らかであ
る。 第３図に示すような負群先行の２群構成のズム
レンズにおいては、一般にはフオーカシングは第
１群の移動によつて行なわれるが、第１群レンズ
のレンズ外径を大きくしない限り、物体距離が小
さくなるにつれて周辺画角でのビネツテイングが
大きくなる。しかし、上述のように第２群レンズ
の１部のレンズの移動やレンズ系全体の移動でフ
オーカシングを行えば、第１群のレンズ外径を大
きくしないで、周辺画角での大きなビネツテイン
グなしに、小さい物体距離までフオーカシングが
可能となる。 さらに他の実施例として、第９図に示すレンズ
断面をもつ５群構成のズームレンズのフオーカシ
ングについて説明する。 レンズ構成データは表８に示され、ズーミング
は物体側から第５番目の面間隔D5、第12番目の
面間隔D12、第17番目の面間隔D17および第22番目
の面間隔D22の変更で行なわれる。レンズ全系の
焦点距離とD5、D12、D17、D22との関係を表９に
示す。 このようなズームレンズ系において、第１レン
ズ群と第２レンズ群を移動させてフオーカシング
を行う場合のフオーカシング用レンズの移動量
は、全レンズ系の焦点距離と物体距離との関係に
おいて表10のようになる。この表10を図として第
１０図に示す。この実施例においても、各物体距
離におけるフオーカシング用レンズの移動量曲線
群ａはｂの移動量曲線ＤTの一部とよく一致す
る。 第９図に示すような正群先行のズームレンズで
広角までをズーム範囲に含ませ、第１レンズ群の
みの移動でフオーカシングを行うと、第１レンズ
群の外径を非常に大きくしない限り、物体距離が
小さくなると、広角端付近で周辺画角でのビネツ
テイングが非常に大きくなつて実用に耐えないも
のとなる。しかし、第１レンズ群と第２レンズ群
との移動によつてフオーカシングを行うと、第１
レンズ群の外径を大きくしないで、小さい物体距
離までビネツテイングが小さい状態でフオーカシ
ングが可能となる。 この方法によるフオーカシングの誤差は第７
図、第８図、第１０図に見られるように非常に小
さく、せいぜい0.01mm〜0.02mm以内であり、Ｆナ
ンバーの小さいズームレンズまで充分に使用出来
るものとなる。
ズを構成する任意のレンズ成分を移動させてフオ
ーカシングを行う際、レンズ全系の焦点距離の変
化にかかわらず、ただ一つのカムによつてフオー
カシングを可能ならしめるズームレンズのフオー
カシング方式に関する。 従来一般に、ズームレンズのフオーカシング
は、最前方のレンズ群を移動することで行なわれ
ている。しかし、正群先行型であるか負群先行型
であるかを問わず、広角ズームレンズにおいて
は、最前方群のみの移動でフオーカシングを行う
と、最前方群のレンズ外径を非常に大きくしない
限り、比較的近距離の物体に対するフオーカシン
グを行つた際は、周辺画角におけるビネツテイン
グが非常に大きくなる。また、比較的画角の小さ
な高変倍比ズームレンズにおいては、最前方群を
いくつかの部分に分割して、それらの１部を移動
するようにしてフオーカシングが行なわれること
があるが、最前方群をいくつかに分割するため、
レンズの構成枚数が増加する。 このような欠点を除くため、最前方群のみの移
動によつてフオーカシングを行うのではなく、最
前方群ではない１つのレンズ群、または最前方群
を含みあるいは含まない複数のレンズ群あるいは
これらのレンズ群の１部のレンズを移動してフオ
ーカシングを行うことが考えられる。しかし、こ
のようにすると、同一の物体距離に対しても、ズ
ーミングによりレンズ系の焦点距離が変化するに
伴いピント面の移動を生ずる。従つて、ズーミン
グに伴いフオーカシング用レンズの移動量をそれ
に応じて変化させなければならない。このような
移動量の変化をカム機構で実現しようとすれば複
雑な二次元カムを必要とし、事実上、実施不可能
となつていた。 この発明は、上述のようなフオーカシングレン
ズの必要移動量を１つの函数で近似させることに
より、物体距離に応じてこの函数の使用範囲を変
えるだけで、ズーミングの全範囲にわたつてズー
ミングとフオーカシングを連動出来るようにした
ものである。 一般に第１図で示すようなｍ群で構成されるズ
ームレンズにおいて、第ｉ群から第ｊ群までのレ
ンズ群がフオーカシング用レンズであるとき、あ
る物体距離Ｕに対して、フオーカシング用レンズ
の物体距離∞に対する位置からの移動量Ｓは次の
ように表わすことが出来る。 Ｓ＝１／２｛ｌu−ｌ∞±√（2i、j＋f−u）２−4２ ｉ、ｊ〓√2i、j＋f−∞）２−4２ ｉ、ｊ…
……(1) 但し、 ｆi、j：ズームレンズの任意のズーム位置での第
ｉ群から第ｊ群までのフオーカシング平部分系
の焦点距離 ｈf：同じくフオーカシング用部分系の主点間隔 ｌ∞：無限遠物体に対する第１群から第ｉ−１群
までの部分系の物体の共役点O1と、第ｊ＋１
群から第ｍ群までの部分系の全レンズ系の焦点
に対する共役点I1との距離 ｌu：物体距離Ｕの物体に対する第１群から第ｉ
−１群までの部分系の物体の共役点O2と、第
ｊ＋１群から第ｍ群までの部分系の全レンズ系
の焦点に対する共役点I2との距離、レンズ全系
の焦点位置を不変に保つという条件の下ではI2
はI1に一致する。 (1)式からわかるように、フオーカシング用レン
ズの移動量Ｓは、ｌ∞、ｌu、ｆi、j、ｈfの関数
であり、ｌ∞とｌuは物体距離Ｕとレンズ全系の
焦点距離ｆとによつて定まり、ｆi、jもｈfレンズ
全形の焦点距離ｆのみの函数である。従つて、一
定の物体距離Ｕに焦点を合せた場合、フオーカシ
ング用レンズの移動量Ｓはレンズ全系の焦点距離
ｆだけで決定される。 この式から移動量Ｓを焦点距離ｆの関数として
フオーカシング機構に組込みうるような１つの移
動曲線関数を導き出すことは難しい。しかし、 Ｕ≫｜2fi、j｜、Ｕ≫｜ｈfとすれば、近似的に
ｉ＝１のときには Ｓ＝（ｆi、j）２／Ｕ となり、ｉ≧２のときには、第１群から第ｉ−１
群までの部分系の焦点距離をｆ1、i-1とし、Ｕ＝
∞の時の第ｉ群から第ｊ群までのフオーカシング
用レンズ群の横倍率をＭとすれば、 Ｓ＝M2（ｆ1、i-1）２／Ｕ（１−M2） となる。今、ｆi、j ２をｉ＝１のとき（ｆ1、j）
２とし、ｉ≧２のとき ｆ２ ｉ、ｊ＝M2（ｆ1、i-1）２／（１−M2） とすれば、Ｓは次式で表わされる。 Ｓ＝ｆ２ ｆ／Ｕ ………(2) 上記の物体距離Ｕは、フオーカシング用レンズ
に第１群を含む場合は、レンズから物体までの距
離であるが、第１群を含まない場合には、フオー
カシング用レンズの前のレンズまでのレンズ系に
よつて生じた像位置からフオーカシング用レンズ
までの距離について成り立つ。即ち、フオーカシ
ング用レンズにとつてそれがフオーカスすべき距
離を意味している。 この近似式においても、ｆfはズーミングに伴
なつて変化する。このフオーカシング用レンズの
移動量Ｓを焦点距離ｆをパラメータとして図示す
れば、第２図ａに示すように、一定の焦点距離ｆ
に対して移動量Ｓは物体距離の逆数１／Ｕに対し
て直線関係となる。図中ｆTは望遠端、ｆwは広
角端を示し、ｆTからｆwまで焦点距離が変化す
る間のそれぞれの焦点距離に応じてf1、f2……等
の多数の直線が分布する。従つてこのままの形で
は二次元カムが必要となり、フオーカシング機構
が複雑になりすぎ、実用化は極めて難しい。 ところで、適当な正の実数Ｒ（Ｒ＝１を除く）
を底として(2)式の対数をとれば、次の様になる。 logRS＝２ logRff−logRU ………(3) このように変形して、logRSとlogRUの関係を
図示すれば第２図ｂのようになり、パラメータｆ
の変化は、同じ傾斜を持つ並行線群として表示さ
れる。従つて、この直線に沿うフオーカシング用
レンズ群の移動機構を設ければ、ズーミングに伴
う焦点距離ｆの変化に伴う移動量Ｓの変化が、こ
の移動機構を利用する部分をαあるいはβだけず
らすことにより実現されることとなる。 すなわち、(3)式は Ｓ＝Ｒ(2logRff-logRu) ………(4) となり、フオーカシング用レンズ群の焦点距離ｆ
fが望遠端でｆfT、広角端でｆfwとすれば、物体距
離Ｕに対しては、フオーカシング用レンズ群の移
動量Ｓuは Ｓu＝Ｒ(2logRffT-logRu) から Ｓu＝Ｒ(2logRffw-logRu) まで変化する。 また、ある焦点距離ｆに対しては合焦可能な最
至近物体距離をＵoとすれば、Ｕは∞からＵoまで
すなわち Ｓf＝Ｒ2logRff-logR∞)＝０ から Ｓf＝Ｒ(2logRff-logRuu) まで変化する。すなわち、すべての物体距離変
化、焦点距離変化に対してフオーカシングに必要
なフオーカシング用レンズ群の移動は(4)式によつ
て表現されるので、この式によつてズーミングと
連動させて移動させることでフオーカシング機構
を簡単にすることが出来る。 (2)式の近似式はフオーカシング用レンズ群が最
前方群を含む場合によい近似となるので、これを
具体化した場合の実施例を示す。 第３図は負レンズ群先行のいわゆる２群ズーム
レンズの断面図を示し、レンズ系構成データは表
１に示す。周知のように全系の焦点距離の変化、
いわゆるズーミングは物体側から第８番目の面間
隔D8の変更でのみ行われる。焦点距離とD8の関
係は表２に示す。 このズームレンズに於て、フオーカシングを第
１レンズ群と第２レンズ群、すなわち、レンズ系
全体の移動で行う場合のレンズ群の移動量Ｓを(4)
式からレンズ全系の焦点距離と物体距離との関係
で求めたものを表３に示す。ここで式中のＲとし
て自然対数の底ｅを選んでいる。 また Ｘ＝2logff−logU と置いた場合、このＸとレンズ系の焦点距離との
関係を第４表および第４図に示す。例えば物体距
離Ｕ＝２ｍに対しては、第４図においてＸ＝
0.871からＸ＝−0.471の位置までの範囲が移動曲
線となり、レンズ系は2.390mmから0.624mmまでフ
オーカシングのための繰出量が変化する。この繰
出量の変化をカム機構等の適宜の手段でズーミン
グに連動させれば、ズーミング中焦点面を不変に
保つことが出来る。 前述のように、(4)式は近似式であるので、上述
のフオーカシング方法の精度を検討するため、近
似なしのレンズの移動量Ｓを表５に示す。表３と
比較すれば、焦点距離の50倍程度以上の物体距離
であれば近似精度として0.1mm以内にあることが
わかる。誤差をどの程度に許容するかは種々の条
件によつて変化するが、Ｆナンバーの大きいズー
ムレンズの場合は許容度は大きくなる。 粗い近似においては、フオーカシング用レンズ
の移動曲線は、上述のように指数函数で近似する
ことが出来たが、Ｆナンバーの小さなズームレン
ズにおいて近距離までフオーカシングを可能にし
ようとすれば、さらに近似の精度を高める必要が
生ずる。 第５図ａは物体距離Ｕをパラメータとして、焦
点距離ｆに対するフオーカシング用レンズの移動
量Ｓを図示したものである。同図ｂは各物体距離
毎の移動量曲線を原点を移動して一本の移動量曲
線ＤTに統合し、この移動量曲線を、各物体距離
毎の移動量曲線からの離れの自乗和が最小になる
ように求めたものである。 しかし、これだけの方法によつては、図で見ら
れるように、望遠端側の移動量曲線の立上りが急
なため、よい近似を与える移動曲線ＤTを得るこ
とが出来ない。そこで、第６図ａに示すように、
横座標に対する焦点距離ｆの変化の割合を変化さ
せることによつて、各物体距離毎の移動曲線の形
状を変化させる。これは具体的には、例えばズー
ミングのための操作量をパラメータとし、このパ
ラメータｇに対する焦点距離の変化の割合をカム
等によつて変化させるようにし、横座標としてこ
のパラメータｇをとることによつて容易に実現出
来る。このような変換を適当に行うことにより、
第６図ｂに見るように、各物体距離毎の移動曲線
とよく一致する統合移動曲線ＤTを得ることが出
来る。 例えば第３図に示す２群ズームレンズにおい
て、正の第２レンズ群の一部である第８レンズと
第９レンズを一体として移動することによつてフ
オーカシングを行う場合のフオーカシング用レン
ズの移動量を焦点距離と物体距離との関係で表６
に示す。表中ｇは焦点距離ｆの変化の割合を定め
るパラメータであり、望遠端で０、広角端で100
としてある。パラメータｇと焦点距離との関係ｆ
(g)を表６の関係を保つてズーミングを行わせれ
ば、各物体距離に対して唯１つの移動量曲線ＤT
によつてフオーカシング用レンズの移動とズーミ
ングをうまく連動させることが可能となる。 第７図は表６を図にしたもので、幾つかの物体
距離に対するそれぞれの移動量曲線群ａと、それ
を原点移動して、それぞれの移動量曲線との離れ
の自乗和が最小となるように求めた１つの移動量
曲線ＤTとの関係をｂに示している。移動曲線群
ａとＤTとはよく一致しており、特定の物体距離
Ｕiに焦点合せを行なつた後ズーミングを行う場
合には、第７図ｂの曲線ＤT上のＵiに対応する部
分によつてフオーカシング用レンズをズーミング
と連動させて移動することによつて、ズーミング
中のフオーカシングが保持される。 また、先に近似式(4)を用いてレンズ系全体を移
動させてフオーカシングを行う実施例を示した
が、この方法に対しても、パラメータｇを導入す
ることによつてフオーカシングの精度を向上させ
ることが出来る。表７はこのような場合のレンズ
の移動量を焦点距離ｆ、パラメータｇ、物体距離
Ｕとの関係で示したものであり、第８図は各物体
距離でのレンズ系移動量曲線群ａと統合した移動
量曲線ＤTとの関係ｂを示す。表３と比べてフオ
ーカシングの精度が向上しているのが明らかであ
る。 第３図に示すような負群先行の２群構成のズム
レンズにおいては、一般にはフオーカシングは第
１群の移動によつて行なわれるが、第１群レンズ
のレンズ外径を大きくしない限り、物体距離が小
さくなるにつれて周辺画角でのビネツテイングが
大きくなる。しかし、上述のように第２群レンズ
の１部のレンズの移動やレンズ系全体の移動でフ
オーカシングを行えば、第１群のレンズ外径を大
きくしないで、周辺画角での大きなビネツテイン
グなしに、小さい物体距離までフオーカシングが
可能となる。 さらに他の実施例として、第９図に示すレンズ
断面をもつ５群構成のズームレンズのフオーカシ
ングについて説明する。 レンズ構成データは表８に示され、ズーミング
は物体側から第５番目の面間隔D5、第12番目の
面間隔D12、第17番目の面間隔D17および第22番目
の面間隔D22の変更で行なわれる。レンズ全系の
焦点距離とD5、D12、D17、D22との関係を表９に
示す。 このようなズームレンズ系において、第１レン
ズ群と第２レンズ群を移動させてフオーカシング
を行う場合のフオーカシング用レンズの移動量
は、全レンズ系の焦点距離と物体距離との関係に
おいて表10のようになる。この表10を図として第
１０図に示す。この実施例においても、各物体距
離におけるフオーカシング用レンズの移動量曲線
群ａはｂの移動量曲線ＤTの一部とよく一致す
る。 第９図に示すような正群先行のズームレンズで
広角までをズーム範囲に含ませ、第１レンズ群の
みの移動でフオーカシングを行うと、第１レンズ
群の外径を非常に大きくしない限り、物体距離が
小さくなると、広角端付近で周辺画角でのビネツ
テイングが非常に大きくなつて実用に耐えないも
のとなる。しかし、第１レンズ群と第２レンズ群
との移動によつてフオーカシングを行うと、第１
レンズ群の外径を大きくしないで、小さい物体距
離までビネツテイングが小さい状態でフオーカシ
ングが可能となる。 この方法によるフオーカシングの誤差は第７
図、第８図、第１０図に見られるように非常に小
さく、せいぜい0.01mm〜0.02mm以内であり、Ｆナ
ンバーの小さいズームレンズまで充分に使用出来
るものとなる。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第１図はこの発明のフオーカシング方法による
フオーカシング用レンズの移動量を求めるための
説明図、第２図はこの発明の実施例の原理の説明
図、第３図、第９図は実施例に使用されるズーム
レンズの断面図、第４図はフオーカシング用レン
ズの移動量曲線の１実施例、第５図はパラメータ
ｇを導入しない場合の移動量曲線、第６図、第７
図、第８図、第１０図はそれぞれ第３図、第９図
に示すズームレンズの移動量曲線の他の実施例で
ある。
フオーカシング用レンズの移動量を求めるための
説明図、第２図はこの発明の実施例の原理の説明
図、第３図、第９図は実施例に使用されるズーム
レンズの断面図、第４図はフオーカシング用レン
ズの移動量曲線の１実施例、第５図はパラメータ
ｇを導入しない場合の移動量曲線、第６図、第７
図、第８図、第１０図はそれぞれ第３図、第９図
に示すズームレンズの移動量曲線の他の実施例で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数のレンズ群で構成されるズームレンズの
フオーカシング方法において、 フオーカシングのために移動されるレンズ群
が、最前方群を構成するレンズ以外のレンズを少
なくとも１つ含み、 該フオーカシングのためのレンズ群は、各物体
を距離に対するズーミングに伴うピント面のずれ
を防止するためのフオーカシング用レンズ群の補
正移動量Ｓが、物体距離をＵ、ズームレンズの任
意のズーム位置でのフオーカシング用部分レンズ
系の焦点距離をｆfとしたとき、一次近似的とし
て Ｓ＝ｆf ２／Ｕ の関係にあり、 この移動量曲線を原点移動して重畳したときに
得られる１つの移動量曲線ＤTに沿つて移動を実
現するようにし、 特定の物体距離に対しては、前記移動量曲線Ｄ
Tのその物体距離に対応した部分を用いて、ズー
ミング走査に伴つてフオーカシング用レンズ群の
補正移動を行うようにしたことを特徴とするズー
ムレンズのフオーカシング方法。 ２ 前記移動量曲線ＤTは、前記各物体距離ごと
の移動量曲線の離れの自乗和が最小となるような
曲線であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のズームレンズのフオーカシング方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7712480A JPS574018A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Focusing system for zoom lens |
| EP81302521A EP0042687B1 (en) | 1980-06-10 | 1981-06-05 | A focusing means for a zoom lens system |
| DE8181302521T DE3172497D1 (en) | 1980-06-10 | 1981-06-05 | A focusing means for a zoom lens system |
| US07/131,266 US4830475A (en) | 1980-06-10 | 1987-12-09 | Focusing means for a zoom lens group |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7712480A JPS574018A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Focusing system for zoom lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS574018A JPS574018A (en) | 1982-01-09 |
| JPS6248810B2 true JPS6248810B2 (ja) | 1987-10-15 |
Family
ID=13625039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7712480A Granted JPS574018A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Focusing system for zoom lens |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4830475A (ja) |
| EP (1) | EP0042687B1 (ja) |
| JP (1) | JPS574018A (ja) |
| DE (1) | DE3172497D1 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58202416A (ja) * | 1982-05-19 | 1983-11-25 | Minolta Camera Co Ltd | 広角域を含む高変倍比ズ−ムレンズ系 |
| US4636040A (en) * | 1982-02-19 | 1987-01-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Zoom lens system |
| JPS6039613A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Minolta Camera Co Ltd | 広角域を含む高変倍率ズ−ムレンズ系 |
| DE3736001C2 (de) * | 1986-10-24 | 1995-04-13 | Asahi Optical Co Ltd | Varioobjektiv mit Makrofokussierung |
| US4963006A (en) * | 1986-12-26 | 1990-10-16 | Nikon Corporation | Zoom lens with inner or rear focusing system |
| JP2956053B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1999-10-04 | 松下電器産業株式会社 | ズーム駆動装置 |
| US5018843A (en) * | 1988-12-08 | 1991-05-28 | Nikon Corporation | Zoom lens apparatus with lens units for zooming and focusing |
| US5200905A (en) * | 1989-08-09 | 1993-04-06 | Mitsubishi Denki K.K. | Electric discharge machining control apparatus |
| US5576893A (en) * | 1990-11-20 | 1996-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens barrel |
| JPH05173070A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Nikon Corp | ズームレンズ |
| US5748387A (en) * | 1994-02-23 | 1998-05-05 | Nikon Corporation | Zoom lens system |
| JP3464719B2 (ja) * | 1994-10-18 | 2003-11-10 | 富士写真光機株式会社 | ズームレンズのフォーカシング方式 |
| JPH09145987A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-06 | Nikon Corp | ズームレンズ系 |
| US5790317A (en) * | 1995-12-13 | 1998-08-04 | Nikon Corporation | Zoom lens system |
| JPH09211295A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Nikon Corp | ズームレンズ系 |
| JPH09236749A (ja) * | 1996-03-01 | 1997-09-09 | Nikon Corp | ズームレンズ系 |
| JP3604823B2 (ja) * | 1996-07-23 | 2004-12-22 | キヤノン株式会社 | レンズ鏡筒およびこれを備えた光学機器 |
| JPH10274736A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Minolta Co Ltd | ズームレンズ鏡胴 |
| JP2011022566A (ja) * | 2009-06-15 | 2011-02-03 | Panasonic Corp | ズームレンズおよび撮像装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2908199A (en) * | 1957-05-03 | 1959-10-13 | Edward K Kaprelian | Variable focal length lens system |
| NL255490A (ja) * | 1959-09-03 | |||
| US3752565A (en) * | 1972-02-18 | 1973-08-14 | Shima Kogaku Kk | Zoom lens apparatus |
| JPS5119983B2 (ja) * | 1972-09-20 | 1976-06-22 | ||
| GB1523492A (en) * | 1974-12-28 | 1978-09-06 | Nippon Kogaku Kk | Zoom lens system |
| US4309076A (en) * | 1974-12-28 | 1982-01-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photographic lens assembly |
| JPS594682B2 (ja) * | 1976-05-10 | 1984-01-31 | 旭光学工業株式会社 | ズ−ムレンズ系 |
| JPS6035649B2 (ja) * | 1977-05-18 | 1985-08-15 | キヤノン株式会社 | 光学補正型ズ−ムレンズ |
-
1980
- 1980-06-10 JP JP7712480A patent/JPS574018A/ja active Granted
-
1981
- 1981-06-05 EP EP81302521A patent/EP0042687B1/en not_active Expired
- 1981-06-05 DE DE8181302521T patent/DE3172497D1/de not_active Expired
-
1987
- 1987-12-09 US US07/131,266 patent/US4830475A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS574018A (en) | 1982-01-09 |
| US4830475A (en) | 1989-05-16 |
| EP0042687A1 (en) | 1981-12-30 |
| DE3172497D1 (en) | 1985-11-07 |
| EP0042687B1 (en) | 1985-10-02 |
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