JPS63163808A - Zoom lens system - Google Patents
Zoom lens systemInfo
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- JPS63163808A JPS63163808A JP61312978A JP31297886A JPS63163808A JP S63163808 A JPS63163808 A JP S63163808A JP 61312978 A JP61312978 A JP 61312978A JP 31297886 A JP31297886 A JP 31297886A JP S63163808 A JPS63163808 A JP S63163808A
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はズームレンズ、特にその合焦方式に関し、レン
ズ系内の一部のレンズ群の移動による所謂インナーフォ
ーカス又はリアフォーカス方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a zoom lens, and particularly to a focusing method thereof, and more particularly, to a so-called inner focus or rear focus method by moving some lens groups within a lens system.
近年ズームレンズの高性能化、高変倍化を計るために、
最も物体側の前群を移動させて合焦を行う所謂前群繰出
し方式以外の様々な方式が提案されている。In recent years, in order to improve the performance and zoom ratio of zoom lenses,
Various methods have been proposed other than the so-called front group extension method in which focusing is achieved by moving the front group closest to the object.
前群繰出し合焦方式においては、合焦のために移動する
レンズ群が最も物体側であるため、合焦レンズ群の有効
口径が極めて大きくなる傾向にあり、又自動合焦を行う
ための合焦群の移動機構が大型化するために自動合焦用
には不利であるという欠点があったのである。これに対
し、一般に前群繰出し方式以外の合焦方式を採用する場
合には、焦点距離の変化に応じて合焦のための移動量が
変化してしまうため、合焦機構が極めて複雑となり構造
的に困難になるという間Jがあった。In the front group focusing method, the lens group that moves for focusing is the closest to the object, so the effective aperture of the focusing lens group tends to be extremely large. The drawback was that the focusing group moving mechanism was large, making it unsuitable for automatic focusing. On the other hand, when a focusing method other than the front group extension method is generally used, the amount of movement for focusing changes as the focal length changes, making the focusing mechanism extremely complicated and the structure There was a time when it became difficult.
これを解決する方法として、特開昭57−4018号公
報等に開示される如く、ズーミング機構とフォーカシン
グ機構とを連動させるようなフォーカシング用の新たな
カムを設けることによって、焦点距離の変化に応じて繰
出し量が変化しても構造的に焦点合せが可能とする構成
が提案されている。As a method to solve this problem, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-4018, etc., by providing a new focusing cam that links the zooming mechanism and the focusing mechanism, it is possible to respond to changes in focal length. A structure has been proposed that structurally allows focusing even when the amount of extension changes.
一方、全く別の解決方法として、合焦群の繰出量が焦点
距離にかかわらずほぼ一定となるように合焦群の横倍率
がズーミングに伴って変化するような構成をとったもの
もある。この例として、特開昭58−202416号公
報に開示された構成の如く、3つの合焦群をズーミング
のときとは別に一体的に、且つどの焦点距離でもほぼ同
一量移動させることで合焦を可能とした構成があり、ま
た特開昭58−211117号公報や特開昭58−21
1118号公報に開示される如く、2つの合焦群をズー
ミングとは別に、異なる比率で移動させることで合焦を
可能にする構成がある。On the other hand, as a completely different solution, there is also a configuration in which the lateral magnification of the focusing group changes with zooming so that the amount of extension of the focusing group is approximately constant regardless of the focal length. As an example of this, as in the configuration disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-202416, focusing is achieved by moving the three focusing groups integrally and by approximately the same amount at all focal lengths, apart from zooming. There is a configuration that enables
As disclosed in Japanese Patent No. 1118, there is a configuration that enables focusing by moving two focusing groups at different ratios, apart from zooming.
上記の合焦方式はいずれもズームレンズの前群繰出し以
外の方式として、前群繰出しによる合焦の諸問題点の解
決を計った実現性の高い方式であると言い得る。しかし
ながら、いずれの方式においてもフォーカシングに際し
ては合焦群の移動がズーミングの際の移動とは異なるた
めに、フォーカシングを可能にするための全く別の機構
を設けることが必要であり、依然として複雑な構成にな
らざるを得なかった。All of the above-mentioned focusing methods can be said to be highly practicable methods that solve various focusing problems by extending the front group of a zoom lens as a method other than extending the front group. However, in either method, the movement of the focusing group during focusing is different from the movement during zooming, so it is necessary to provide a completely different mechanism to enable focusing, and the configuration is still complex. I had no choice but to become
そこで、本発明の目的は、前群繰出し以外による合焦で
あって、しかもより間車な構成によって合焦を可能とす
るズームレンズ系を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a zoom lens system that enables focusing by means other than extending the front group, and also by a more compact configuration.
本発明は、変倍と合焦との両方の機能を持つレンズ群を
有するズームレンズ系において、第1図に示す如く、合
焦のために光軸上を移動する合焦群G、がズーミングの
際とフォーカシングの際とで共通の軌跡上を移動するよ
うに設定し、フォーカシング時には合焦群CFがその群
の変倍のための移動軌跡上を移動することによって合焦
を可能にするものである。As shown in FIG. 1, in a zoom lens system having a lens group having both magnification and focusing functions, the present invention provides a zoom lens system in which a focusing group G that moves on the optical axis for focusing is used for zooming. It is set so that it moves on a common trajectory both during focusing and when focusing, and during focusing, the focusing group CF moves on the movement trajectory for changing the magnification of that group, thereby enabling focusing. It is.
具体的には、ズーミングに際して変倍に寄与する少なく
とも3つのレンズ群を有し、合焦群G。Specifically, the focusing group G includes at least three lens groups that contribute to variable magnification during zooming.
は最も物体側のレンズ群以外のレンズ群G、、G、。are lens groups G, , G, other than the lens group closest to the object side.
、からなり、該合焦レンズ群G H、G I* 1の変
倍のための移動軌跡Gf(θ)、G1゜l(θ)上をそ
れぞれ移動させることによって近距離物体への合焦を行
うものである。そして、変倍に寄与する少なくとも3つ
のレンズ群の変倍のための所定の移動軌跡を、該各レン
ズ群の光軸方向の移動量を規定するための回転鏡筒の回
転角θを変数として表現するとき、変倍のための移動軌
跡上における合焦レンズ群の合焦のための回転移動量φ
は、任意の変倍状B(任意の焦点距jli)において一
定物体距離に対して等しく構成することが望ましい。, and by moving the focusing lens groups GH and GI*1 on movement trajectories Gf(θ) and G1゜l(θ) for zooming, respectively, focusing on a short-distance object is achieved. It is something to do. Then, a predetermined movement locus for zooming of at least three lens groups that contribute to zooming is determined using the rotation angle θ of the rotating lens barrel as a variable to define the amount of movement of each lens group in the optical axis direction. When expressed, the rotational movement amount φ for focusing of the focusing lens group on the movement trajectory for zooming
is desirably configured to be equal for a constant object distance in any variable magnification shape B (any focal length jli).
このような第1図に示した構成について詳述するに、レ
ンズ系を構成するm個のレンズ群からなるものとし、最
も物体側に位置する第ルンズ群G1と、合焦群GFとし
のレンズ系の内部のレンズ群Gi、Gi、、 、最終群
として第m群G−のみを示している。そして、これらの
各群は、任意の焦点距離状態fAにおける無限遠合焦状
態においては、それぞれ光軸上の位置がA + + A
t 、A i * + + A mにあり、この変倍
状態において撮影距離Rの物体に合焦するために、合焦
群G、としてのレンズ群Gi、Gi、Iがそれぞれの変
倍のための移動軌跡G、(θ) 、Gt−+(θ)に沿
って移動し、A、i、 A88.1の位置に移動する
。このとき、第ルンズ群G1は光軸上の位置が固定され
、図中ではA R1の位置(光軸上での位置がA、に−
敗)として示され、また同様に第mレンズ群G+mも光
軸上の位置が固定され、図中ではA1.の位置(光軸上
での位置がA、に−敗)として示されている。To explain in detail the configuration shown in FIG. 1, it is assumed that the lens system is composed of m lens groups, and the lens group G1 located closest to the object side and the lens group GF as the focusing group. The lens groups Gi, Gi, . . . , inside the system, and only the m-th group G- are shown as the final group. Each of these groups is at a position on the optical axis in a focused state at infinity at an arbitrary focal length state fA.
t, A i * + + A m, and in order to focus on the object at the shooting distance R in this variable magnification state, the lens groups Gi, Gi, and I, which are the focusing group G, are adjusted for each magnification change. It moves along the movement locus G,(θ), Gt-+(θ), and moves to the position A,i,A88.1. At this time, the position of the lens group G1 on the optical axis is fixed, and in the figure, the position of A R1 (the position on the optical axis is A, -
Similarly, the position of the m-th lens group G+m on the optical axis is fixed, and in the figure, the position of the m-th lens group G+m is fixed. (The position on the optical axis is A, and the position is A.).
他方、成る焦点距離fBの焦点距離状態における無限遠
合焦状態においては、図示した全てのレンズ群がそれぞ
れの移動軌跡に沿って移動し、それぞれ、光軸上の位置
がB、、Bi、Bi。+ + B mになる。このとき
、合焦群CFとしてのレンズ群G、。On the other hand, in the infinity focusing state in the focal length state of focal length fB, all the lens groups shown move along their respective movement trajectories, and the positions on the optical axis are B, , Bi, Bi. . + + B becomes m. At this time, lens group G serves as focusing group CF.
G8.、の光軸上の位置は、前記の焦点距離fAにおい
て撮影距離Rの物体に合焦した場合の軸上位置に合致す
ることになる。このような焦点距離fBにおける変倍状
態において、さらに近距離物体に合焦するためには、合
焦群GF としてのレンズ群Gi、Gi、、をそれぞれ
の移動軌跡に沿って移動させ、他のレンズ群の軸上位置
を固定するようにすればよいのである。G8. The position on the optical axis of , coincides with the position on the axis when an object at photographing distance R is focused at the focal length fA. In such a zooming state at the focal length fB, in order to focus on an object at a closer distance, the lens groups Gi, Gi, as the focusing group GF are moved along their respective movement trajectories, and the other lens groups are moved. What is necessary is to fix the axial position of the lens group.
尚、合焦群CFとしては、図示したレンズ群G、、C,
、、に限らず、最も物体側レンズ群以外のその他のレン
ズ群、例えば最終レンズ群としての第m群G−を加えて
構成することも可能である。In addition, as the focusing group CF, the illustrated lens groups G, C,
, , etc., but it is also possible to add other lens groups other than the closest lens group to the object side, for example, the m-th group G- as the final lens group.
上記の如く、合焦のために光軸上を移動する合焦群がズ
ーミングの際とフォーカシングの際とで共通の軌跡上を
移動するため、変倍のための移動軌跡を規定する回転鏡
筒としての所謂カム筒を、合焦のための移動を規制する
部材として共用することができるため、鏡筒の構造が極
めて簡単になる。しかも、ズームレンズ系中の最も物体
側に位置するレンズ群以外の、レンズ系内部或いは後方
のレンズ群によって合焦がなされるため、レンズ系全体
を小型に構成し得ると共に、自動合焦のための機構も簡
単なものにできる。As mentioned above, since the focusing group that moves on the optical axis for focusing moves on a common trajectory during zooming and focusing, the rotating lens barrel that defines the movement trajectory for zooming Since the so-called cam barrel can also be used as a member for regulating movement for focusing, the structure of the lens barrel becomes extremely simple. Moreover, since focusing is performed by a lens group inside or at the rear of the zoom lens system, other than the lens group located closest to the object side, the entire lens system can be made compact, and automatic focusing The mechanism can also be made simple.
以下に、このような本発明によるズームレンズ系の基本
構成について詳述する。The basic configuration of the zoom lens system according to the present invention will be described in detail below.
まず、−C的なズームレンズとして、合焦群がm個のレ
ンズ群から成る場合について考える。First, consider the case where the focusing group is composed of m lens groups as a -C zoom lens.
第2図のように物体距離無限遠の状態から各群をそれぞ
れΔX1、・・・ΔXt、・・・、ΔXいだけ移動させ
ることによって、撮影距離R(物体から所定像面までの
距離)の物体に合焦させるものとする。As shown in Fig. 2, by moving each group by ΔX1, ... ΔXt, ..., ΔX from the state where the object distance is infinite, the shooting distance R (distance from the object to the predetermined image plane) can be changed. The object shall be in focus.
ここで、第3図の如く、第m群Gmの物点がΔS6だけ
像側へ移動した時、第m群Gmを物体側にΔX1だけ移
動させて合焦させた場合、次の関係式が成り立つ。Here, as shown in Fig. 3, when the object point of the m-th group Gm moves to the image side by ΔS6, and when the m-th group Gm is moved to the object side by ΔX1 to focus, the following relational expression is obtained. It works.
・・・・・・・・・・・・・・・ (1)ただし β
、:第m群の物体距離無限遠の際の横倍率
rl :第m群の焦点距離
次に、第4図を参考に第(m−1)群から第2群までに
ついて考える。これらの群中の任意の第iDG+につい
て、この群に対する物点がΔS。・・・・・・・・・・・・・・・ (1) However, β
, : Lateral magnification rl of the m-th group when the object distance is infinite. : Focal length of the m-th group.Next, with reference to FIG. 4, the (m-1) to second groups will be considered. For any iDG+ in these groups, the object point for this group is ΔS.
だけ像側へ移動したときに像点がΔS°、たけ移動する
ように第i群G、がΔX8だけ物体側へ移動したとする
と、次の関係式が成り立つ。Assuming that the i-th group G moves toward the object side by ΔX8 so that the image point moves by ΔS° when the image point moves by ΔX8 toward the image side, the following relational expression holds true.
ただし 2≦i≦m−1
次に、第5図を参考に最も物体側に位置する第1群G1
について考える。However, 2≦i≦m−1 Next, referring to Fig. 5, the first group G1 located closest to the object side
think about.
ここで、第1群G1の前側焦点から物点までの距離をX
、第1群G、の後側焦点から像点までの距離をX゛とす
るとき、
x1′=Δ3 、 l+ΔX+=ΔS2+ΔX1x、=
−(R−T−ΔX、)
但し、R;撮影距離
T:第1群の前側焦点から最終群によ
る像点までの距離
が成り立つ。これらの値を所謂ニュートンの弐x’x=
−r”
に代入し、物体が極端に近くないことを仮定し、R−T
−ΔX、=R−T
とおくと、次の関係式を得る。Here, the distance from the front focus of the first group G1 to the object point is
, when the distance from the rear focus of the first group G to the image point is X', x1'=Δ3, l+ΔX+=ΔS2+ΔX1x,=
-(R-T-ΔX,) However, R: photographing distance T: the distance from the front focus of the first group to the image point of the final group. These values are called Newton's x'x=
−r” and assuming that the object is not extremely close, R−T
-ΔX,=R−T, we obtain the following relational expression.
βzrt
=f1′・・・・・・・・・(3)
一方、第i群G、の横倍率の変化量がこの群の横倍率β
、に比べて微小の場合、即ち
の場合、上記り2)式は次式のように近似できる(2≦
i:5m−1)
同様に、最終群としての第m 9 G mの横倍率の変
化量がこの群自体による横倍率β、に比べて微小の場合
、即ち、
の場合に、(11式は次式のように近似できる。βzrt = f1' (3) On the other hand, the amount of change in the lateral magnification of the i-th group G is the lateral magnification β of this group.
In the case where , is small compared to , that is, the above equation 2) can be approximated as the following equation (2≦
i:5m-1) Similarly, when the amount of change in the lateral magnification of the m 9 G m as the final group is minute compared to the lateral magnification β due to this group itself, that is, when (Equation 11 is It can be approximated as follows.
Δ511−△X1(−□〜1) ・・・・・
・・・・(5)β、2
ここで、光線追跡式の定義から、
S t’ ” S r−+
であり、また(4)式、(5)式を使うと、(3)式は
以下の(6)弐のようになる。Δ511−ΔX1(−□〜1)・・・・・・
...(5) β, 2 Here, from the definition of the ray tracing formula, S t' ” S r-+ , and using formulas (4) and (5), formula (3) becomes It will look like (6) 2 below.
(17−T) IβzJ?、”AX、+(1−βz”)
β、2ΔX2+ (1−β3′)ΔX3+ΔS、゛)−
〔,2β2′β、′ ・・・・・・・・・(6)上記
の如き関係式に基づいて、順次筒(m −1)群までを
計算してまとめると(7)式が得られる。(17-T) IβzJ? ,”AX,+(1-βz”)
β, 2ΔX2+ (1-β3')ΔX3+ΔS,゛)-
[,2β2′β,′ ・・・・・・・・・(6) Based on the above relational expression, calculate and summarize up to the group of cylinders (m −1) sequentially to obtain equation (7). .
ただしβ、=0
また、特定の群のフォーカシングの際の繰出量をAXと
すると次の(8)弐のように変形できる。However, β, = 0 Further, if the amount of movement during focusing of a specific group is AX, it can be modified as shown in (8) 2 below.
(R−T) ・ΔX=
□ ・・・・・・・・・(8)
ただし、
K、:特定の移動群に対する繰出量の比β8=0
上記の(7)式、(8)式がフォーカシング群がm個の
レンズ群から成る場合の合焦のための関係式である。(RT) ・ΔX= □ ・・・・・・・・・(8) However, K: Ratio of feed amount for a specific moving group β8=0 Equations (7) and (8) above are This is a relational expression for focusing when the focusing group consists of m lens groups.
次に本発明となるフォーカシングの際に、移動する合焦
群を、それらの群自体の変倍のための移動軌跡に沿って
移動させるという本発明の場合について述べる。Next, a case will be described of the present invention in which, during focusing, the moving focusing groups are moved along movement trajectories for changing the magnification of these groups themselves.
いま、第1図のようにズームレンズ系中の任意のレンズ
群Gi (第1群とする)がズーミングの際に移動す
る軌跡を、このレンズ群の光軸方向の移動量を規定する
ための回転鏡筒の回転角θを変数として、Gi(θ)と
定義する。Now, as shown in Fig. 1, the locus that an arbitrary lens group Gi (referred to as the first group) in the zoom lens system moves during zooming is defined as the amount of movement of this lens group in the optical axis direction. The rotation angle θ of the rotating lens barrel is defined as Gi(θ).
そして、この軌跡について以下の(9)式を定義する。Then, the following equation (9) is defined for this trajectory.
上記(7)式におけるΔX、は(9)弐を使って(10
1弐に変換できる。ΔX in the above equation (7) is (10
It can be converted to 12.
θ′
ΔXJ=f gJ(θ)dθ ・・・・旧・・・・・
(101θ
αω弐を使って(7)式を書き直すと以下の0111式
に変換できる。θ' ΔXJ=f gJ(θ)dθ ・・・Old・・・・・・
(By rewriting equation (7) using 101θ αω2, it can be converted to the following equation 0111.
本発明の如く、フォーカシングをズーミングにおける移
動曲線、即ち所謂ズームカムを利用して行なう場合、変
倍のための移動群が全てフォーカス群として移動すると
、任意の焦点路^「で物点距離無限遠と有限距離Rの両
方において結像位置が同じにならなくてはならないとい
う矛盾を生しる。As in the present invention, when focusing is performed using a moving curve during zooming, that is, a so-called zoom cam, if the moving group for zooming all moves as a focusing group, the object point distance can be set to infinity at any focal path ^. This creates a contradiction in that the imaging position must be the same for both finite distances R.
従って、フォーカシングに寄与しないズーミング専用の
レンズ群を設定する必要がある。また一方、前述の如く
、ズームレンズの高倍率化あるいは自動合焦化を計る場
合、従来の前群繰出し方式ではレンズ系の大型化を招く
だけでなく、フォーカシングの際に駆動系にかかる負荷
が太き(なってしまう。Therefore, it is necessary to set up a lens group dedicated to zooming that does not contribute to focusing. On the other hand, as mentioned above, when increasing the magnification of a zoom lens or achieving automatic focusing, the conventional front group extension method not only leads to an increase in the size of the lens system, but also increases the load placed on the drive system during focusing. (become)
従って、フォーカシングに寄与しない変倍専用レンズ群
として、少なくとも物体側第ルンズ群を設定しなくては
ならない。以上のことから本発明によるズームレンズの
フォーカシングを特徴ずける間係式として、
θ1
工g+(θ)dθ−0
θ
とおくことによって、以下の(2)式が得られる。Therefore, at least the object-side lens group must be set as a variable-power lens group that does not contribute to focusing. From the above, the following equation (2) can be obtained by setting θ1 g+(θ)dθ−0 θ as an equation that characterizes the focusing of the zoom lens according to the present invention.
ただし、 θ゛−θ+φ(θ)
ここで、φ(θ)はフォーカシングによる繰出量に依存
する回転方向の変化量であり、一般にθの関数とみなせ
る。However, θ゛−θ+φ(θ) Here, φ(θ) is the amount of change in the rotational direction depending on the amount of delivery due to focusing, and can generally be regarded as a function of θ.
上記のごとく開式がフォーカシングをズームカムを利用
して行なう本発明の基本式であるが、一般にφがθに依
存するために焦点距離によってそれぞれのφ (θ)の
値を変えるような特別な機械的機構を設けない限り、あ
る焦点距離で有限距離物体に合焦している状態からズー
ミングして焦点距離を変えると、結像位置が変化してし
まうことになる。従がって。As mentioned above, the open method is the basic method of the present invention in which focusing is performed using a zoom cam, but since φ generally depends on θ, a special machine that changes the value of each φ (θ) depending on the focal length is generally used. Unless an objective mechanism is provided, the imaging position will change if the focal length is changed by zooming from a state where the lens is focused on a finite distance object at a certain focal length. Follow.
φ=一定
となるように変倍に寄与する各レンズ群の移動軌跡(移
動曲線)を選ばねばならない。従って、上記の側式は
と書ける。ズーミングによるレンズ全長の変化、即ち、
Tの値の変化が盪影距i!IRに比べて小さければ
R−T=一定
とおける。The movement locus (movement curve) of each lens group that contributes to magnification must be selected so that φ=constant. Therefore, the above side equation can be written as. Changes in the total lens length due to zooming, i.e.
The change in the value of T is the shadow distance i! If it is smaller than IR, it can be assumed that RT=constant.
つまり、合焦群のズーミングの際の移動軌跡がθの一次
関数である場合を考える。In other words, consider a case where the movement locus of the focusing group during zooming is a linear function of θ.
このとき、01式は次式のようになる。At this time, the formula 01 becomes as follows.
これを変形して
LJ一定数と仮定しであるから一般にはj拳g
K:定数
ここで、R−T=一定 を仮定しであるから、(、zの
値がズーミングに伴って変化しなくてはならない。つま
りフォーカシングに寄与しない物体側レンズ群は少なく
とも2群より構成されズーミングに伴ってその合成焦点
距離が変化するこ七が必要である。Transforming this, we assume that LJ is a constant number, so in general, j fist g K: constant Here, we assume that RT = constant, so (, the value of z does not change with zooming) In other words, the object-side lens group that does not contribute to focusing must be composed of at least two groups, and their combined focal length must change with zooming.
検討するに、この場合、f、z =一定 でもR−T=
=一定
非常に限定されてしまいズーミングの自由度を小さくし
てしまう。従って、この場合においても、(,1がズー
ミングによって変化するように設定することが望ましい
、Hち、合焦群より物体側に位置する変倍専用群の合成
焦点距離が、変倍と共に変化することが望ましい。In this case, even if f, z = constant, RT = constant is extremely limited, reducing the degree of freedom in zooming. Therefore, in this case as well, it is desirable to set (,1 so that it changes with zooming. This is desirable.
以上のようにフォーカシングに寄与しない物体側レンズ
群の合成焦点距離がズーミングに伴なって変化すれば、
フォーカシングにおける合焦群のf多動量を規定するφ
を一定にするような移動曲線を選ぶことができる。この
場合には任意の焦点距乱で有@物体に合焦している状態
からズーミングしても結像位置が変化しないし、このよ
うな各レンズ群の移動を規定するためには、変倍のため
の移動軌跡を設定した所謂カム筒としての回転鏡筒があ
ればよいため、特別な機構を設ける必要性もなくなる。As described above, if the composite focal length of the object-side lens group that does not contribute to focusing changes with zooming,
φ that defines the amount of f hyperactivity of the focusing group during focusing
We can choose a movement curve that keeps . In this case, the imaging position will not change even if you zoom from a state in focus on an object due to arbitrary focal length disturbance, and in order to specify the movement of each lens group, it is necessary to Since it is sufficient to have a rotating lens barrel as a so-called cam barrel with a movement locus set for the purpose, there is no need to provide a special mechanism.
従って、θ1式は最終的に以下の如き(ロ)式に書き換
えられる。Therefore, the equation θ1 is finally rewritten into the following equation (b).
以上より、合焦レンズ群よりも物体側に少なくとも2群
の変倍レンズ群を存し、ズーミングに伴って合成焦点距
離が変化し、合焦レンズ群においてOa式を満足するよ
うなズーミングの移動曲線を採用することで、合焦レン
ズ群それぞれの繰出し量が独立でかつズーミングに伴な
って変化しても特別な機構を設けることなく、ズームカ
ムをそのまま利用して合焦させることができる。From the above, there are at least two variable magnification lens groups closer to the object than the focusing lens group, the composite focal length changes with zooming, and the zooming movement is such that the focusing lens group satisfies the Oa equation. By adopting a curved line, the amount of extension of each focusing lens group is independent, and even if it changes with zooming, it is possible to use the zoom cam as is to achieve focusing without installing a special mechanism.
なお(2)式は近位を含む関係式であるから、実際には
数値処理をして更に厳密な移動曲線を得ることが可能で
ありまた理想的である。Note that since equation (2) is a relational equation that includes the proximal region, it is actually possible and ideal to obtain a more precise movement curve by performing numerical processing.
〔実施例〕
以下に本発明によるズームレンズ系の実施例としての近
軸領域の解について説明する。[Example] Below, a solution of the paraxial region as an example of the zoom lens system according to the present invention will be explained.
この実施例は焦点距離範囲が28.7w〜131 as
で、第6図に示す如く、物体側から順に、正負正負正の
5つのレンズ群から成るズームレンズ系である。This example has a focal length range of 28.7w to 131 as
As shown in FIG. 6, this is a zoom lens system consisting of five lens groups: positive, negative, positive, negative, and positive, in order from the object side.
正屈折力の第1171群G1と負屈折力の第2レンズ群
Glとはズーミング時にのみ移動しフォーカシング時に
は固定され、合焦には関与しないレンズ群であり、変倍
に際してその相対的位置が変化し合成焦点距離を変える
。正屈折力の第3レンズ群G、と負屈折力の第4レンズ
群64及び正屈折力の第5レンズ群G、は合焦レンズ群
であり、ズーミングに際してはそれぞれ独立に移動し、
フォーカシングに際してはそのズーミング移動曲線上を
移動することで合焦がなされる。The 1171st lens group G1 with positive refractive power and the second lens group Gl with negative refractive power are lens groups that move only during zooming and are fixed during focusing, and do not participate in focusing, and their relative positions change when changing the magnification. and change the composite focal length. The third lens group G with positive refractive power, the fourth lens group 64 with negative refractive power, and the fifth lens group G with positive refractive power are focusing lens groups, and each moves independently during zooming.
During focusing, focusing is achieved by moving on the zooming movement curve.
本実施例の具体的移動形態について、第6図を用いて詳
述する。この第6図は、ズーミングの際の各レンズ群の
移動量を規定するための回転鏡筒の回転角θを縦軸に、
光軸上の位置を横軸にとって、各レンズ群の移動軌跡を
示したものである。A specific movement mode of this embodiment will be explained in detail using FIG. 6. In this figure, the vertical axis is the rotation angle θ of the rotating lens barrel, which defines the amount of movement of each lens group during zooming.
The movement locus of each lens group is shown with the horizontal axis representing the position on the optical axis.
ズーミングの際には全レンズ群が光軸上を移動するもの
であり、最も物体側に位置する第ルンズ群Glとその次
に位置する第2レンズ群G2とがズーミングのためにの
み移動し、第3レンズ群G2.第4レンズ群G4及び第
5レンズ群G、が合焦群G、としてフォーカシングの際
に移動する。そして、5つの各レンズ群は、任意の焦点
距離状態fAにおける無限遠合焦状態においては、それ
ぞれ光軸上の位置がAl−A t、 A s、A a、
A sにあり、この変倍状態において撮影距WsRの物
体に合焦するために、合焦群Grとしての第3レンズ群
G1、第4レンズ群G4及び第5レンズ群GSがそれぞ
れの変倍のための移動軌跡に沿って移動し、A11l
Al14. All5の位置に移動する。このとき
、第ルンズ群GIは光軸上の位置が固定され、図中では
八□の位置(光軸上での位置がA、に−敗)として示さ
れ、また同様に第2レンズ群G、も光軸上の位置が固定
され、図中ではAll!の位r!L(光軸上での位置が
A、に−敗)として示されている。During zooming, all lens groups move on the optical axis, and the lens group Gl located closest to the object side and the second lens group G2 located next move only for zooming. Third lens group G2. The fourth lens group G4 and the fifth lens group G serve as a focusing group G and move during focusing. Each of the five lens groups has a position on the optical axis of Al-A t, As, A a, respectively in the infinity focus state at an arbitrary focal length state fA.
A s, and in order to focus on the object at the shooting distance WsR in this variable magnification state, the third lens group G1, fourth lens group G4, and fifth lens group GS as the focusing group Gr change their respective magnifications. A11l moves along the movement trajectory for
Al14. Move to position All5. At this time, the position of the second lens group GI on the optical axis is fixed, and is shown as a position 8□ in the figure (position A on the optical axis), and similarly the second lens group GI , the position on the optical axis is fixed, and in the figure All! No place r! It is shown as L (position on the optical axis is A, - defeat).
ここで、第3レンズ群G5、第4レンズaG、及び第5
レンズ群G、の近距離合焦状態におけるそれぞれの位置
^13+ A□、Al15は、成る焦点距翻f8の変
倍状態での無限遠合焦杖熊においける光軸上の位rLB
!+ 84+ B sに一致することとなり、この時
には、第ルンズ群G、の光軸上の位置は、その移動軌跡
上のB、となり、また第2レンズ群G2の光軸上の位置
もその移動軌跡上のBzとなる。このような焦点距離f
Bにおける変倍状態において、合焦群G、としての第3
レンズ群G3、第4レンズ群G4及び第5レンズ群G、
をそれぞれの移動軌跡に沿って移動させ、第ルンズ群G
、及び第2レンズ群Gtの軸上位置を固定することによ
って、さらに近距離物体に合焦することが可能となる。Here, the third lens group G5, the fourth lens aG, and the fifth lens group
The respective positions ^13+ A□ and Al15 of the lens group G in the close focus state are the positions rLB on the optical axis in the infinity focus cane in the variable power state of the focal length f8.
! +84+ B s, and at this time, the position of the second lens group G on the optical axis becomes B on its movement locus, and the position of the second lens group G2 on the optical axis also becomes B on its movement locus. This becomes Bz on the trajectory. Such a focal length f
In the variable power state at B, the third focusing group G,
lens group G3, fourth lens group G4, and fifth lens group G,
are moved along their respective movement trajectories, and the lun group G
By fixing the axial positions of , and the second lens group Gt, it becomes possible to focus on a closer object.
同様に、全系の合成焦点距離が最長の焦点距離ft
(望遠端)にある場合には、各レンズ群の位置は、図示
したTl、Tz、T s 、 T a 、T sにあり
、この変倍状態において撮影距AIRの物体に合焦する
ためには、合焦群G、としての第3レンズ群G1、第4
レンズ群G4及び第5レンズ群G、がそれぞれの変倍の
ための移動軌跡に沿って移動し、T□、TR4+ T
ll5の位置に移動すればよい。Similarly, the combined focal length of the entire system is the longest focal length ft
(telephoto end), the positions of each lens group are at Tl, Tz, Ts, Ta, and Ts shown in the figure, and in this variable magnification state, in order to focus on an object at the shooting distance AIR, are the focusing group G, the third lens group G1, and the fourth lens group G1.
The lens group G4 and the fifth lens group G move along their respective movement trajectories for zooming, and T□, TR4+T
All you have to do is move to the ll5 position.
ここで、任意の変倍状態における無限遠合焦状態から所
定の近距離物体への合焦状態に移行するために、合焦群
としての第3レンズ群G1、第4レンズ群G4及び第5
レンズ群G、にそれぞれ必要な移動を与えるための回転
鏡筒の回転量Φは、一定の撮影距if、f[Rに対して
は全変倍域にわたって常に一定となるように構成されて
いる。この値を第6図中では、撮影距AIR=1.5m
に対する必要移動量の意味で、定数φ8..として示し
た。Here, in order to shift from an infinity focusing state in an arbitrary zooming state to a focusing state on a predetermined short distance object, the third lens group G1, the fourth lens group G4, and the fifth lens group as focusing groups are used.
The amount of rotation Φ of the rotating lens barrel to give the necessary movement to each lens group G is configured to be constant over the entire magnification range for fixed shooting distances if and f[R. . This value is shown in Fig. 6 as shooting distance AIR=1.5m.
The constant φ8. .. It was shown as
尚、図中第3レンズ群G1、第4レンズ群G4及び第5
レンズ群G、の各移動軌跡に関しては広角端(全系の合
成焦点距離「。)でフォーカシングに必要な移動軌跡を
確保するために、変倍のための各移動軌跡に沿って合焦
用の軌跡を延長したが、この部分軌跡は、他の変倍状態
においてフォーカシングの際に必要な合焦群の移動量φ
と等しくなるように決定されているものであり、この延
長部分のみが合焦専用の移動軌跡となる。In addition, in the figure, the third lens group G1, the fourth lens group G4, and the fifth lens group
Regarding each movement trajectory of lens group G, in order to secure the movement trajectory necessary for focusing at the wide-angle end (combined focal length of the entire system "."), the focusing movement is performed along each movement trajectory for zooming. Although the trajectory has been extended, this partial trajectory is equivalent to the amount of movement φ of the focusing group required for focusing in other zooming states.
This is determined to be equal to , and only this extended portion becomes the movement locus dedicated to focusing.
以上の如き第6図に示した実施際の移動軌跡を示す数値
を表1に示した。この移動軌跡は、撮影距離R=1.5
−について解いた本発明の近軸解を表わしており、[)
+gは第ルンズ群GIと第2レンズ群G2との主点間隔
、Dt3は第2レンズ群G2と第3レンズ群G、との主
点間隔、D34は第3レン、+[G。Table 1 shows numerical values showing the movement locus during the implementation shown in FIG. 6 as described above. This movement trajectory is based on the shooting distance R = 1.5
- represents the paraxial solution of the present invention solved for [)
+g is the principal point distance between the lens group GI and the second lens group G2, Dt3 is the principal point distance between the second lens group G2 and the third lens group G, D34 is the third lens, and +[G.
と第4レンズ群G4との主点間隔、Dasは第4レンズ
群G4と第5レンズ群G、との主点間隔をそれぞれ表し
、Bfはバンクフォーカスを表し、TLは第ルンズ群G
1から像面までの主点間隔の和を表し、焦点距離r =
28.7〜131.Os+m マチ0) 8 ツ(D;
H’、; ジョンにおける各値を示した。and the fourth lens group G4, Das represents the principal point distance between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G, Bf represents the bank focus, and TL represents the principal point distance between the fourth lens group G4 and the fifth lens group G.
1 to the image plane, and the focal length r =
28.7-131. Os+m gusset 0) 8 tsu(D;
H',; Each value in John is shown.
また、この近軸解によるta影距1R=1.5m、2.
0m、3.0m、5.0m、3.0m、10.0mにお
ける各レンズ群に必要な繰出し量を表2に示した。Also, ta shadow distance 1R = 1.5 m according to this paraxial solution, 2.
Table 2 shows the amount of extension required for each lens group at 0 m, 3.0 m, 5.0 m, 3.0 m, and 10.0 m.
なお、それぞれの撮影距離における繰出量は、色点距離
にかかわらず撮影距、&IRにのみ依存する共通の値φ
3により移動軌跡から決定される。表2には、各撮影距
離Rごとの移動量を規定する回転鏡筒の回転角に対応す
る量φ、を、広角端から望遠端への変倍に必要な回転鏡
筒の全回転量θに対する値として示した。ここでは、合
焦のための移動が物体側である場合を正として示した。Note that the feed amount at each shooting distance is a common value φ that depends only on the shooting distance and &IR regardless of the color point distance.
3 from the movement trajectory. Table 2 shows the amount φ corresponding to the rotation angle of the rotating lens barrel that defines the amount of movement for each shooting distance R, and the total rotation amount θ of the rotating lens barrel required for zooming from the wide-angle end to the telephoto end. It is shown as a value for Here, the case where the movement for focusing is on the object side is shown as positive.
尚、本実施例は条件式〇船を満足する近軸解ではなく、
より厳密な方法から得られた近軸解である。Note that this example is not a paraxial solution that satisfies the conditional expression 〇ship, but
This is the paraxial solution obtained from a more rigorous method.
このような本発明による実施例について、上記の各撮影
距離にそれぞれ合焦するために、各レンズ群に対し所定
の繰出量を与えた際の結像点の変位量を表3に示した。Table 3 shows the amount of displacement of the imaging point when a predetermined extension amount is given to each lens group in order to focus on each of the above-mentioned photographing distances in this embodiment according to the present invention.
この表3からそれぞれの焦点距離、撮影距離で結像点で
の変位量が極めて小さく、充分に焦点深度内に収まって
いることがわかる。From Table 3, it can be seen that the amount of displacement at the imaging point is extremely small at each focal length and photographing distance, and is well within the depth of focus.
ml(移動軌跡)tt1位二N
各レンズ群の瘍点距離
第ルンズ群Gl : f l = 92.000第2
し7スn(:n : f t =−16,700’1
43 レンズRGs : f 3− 26.000第4
レンズ群G4: r、 −−39,500第5レンズ群
G5: r、 = 60.00072−(合気のため
の各レンズ群の繰出し量) 単位:閤表呈(続きl)
衣又(続き2)
戎ユ(結像点の変位量)
単位:m+w
上記の実施例では、第3レンズ群G、のフォーカシング
における移動量は、同一1最影距離Rに対してはどの焦
点距離fにおいても、フォーカシングのための移動量を
規定する回転鏡筒の回転量φいと同様に、一定であるが
、本発明においては、前述した如く、φえが一定であり
さえすれば良く、フォーカシングの際の各レンズ群の移
動量は焦点距離の変化に伴って変わるように構成するこ
とも可能である。また、上記の実施例では、任意の焦点
距離状態において無限遠から近距離に合焦するために、
合焦レンズ群は全て移動軌跡上を広角端の方向に向かっ
て移動する構成であったが、合焦のための移動方向は、
合焦レンズ群の合成ブハ点距離rr、及び合焦レンズ群
の担う倍率β、によってきまり、移動軌跡上を望遠端に
向かって移動する解も存在し得る。ml (trajectory of movement) tt 1st 2N Tumor point distance of each lens group 1st lens group Gl: f l = 92.000 2nd
7sn(:n: f t =-16,700'1
43 Lens RGs: f 3-26.000 4th
Lens group G4: r, --39,500 5th lens group G5: r, = 60.00072- (extension amount of each lens group for Aiki) Units: Kyoumyo (Continued 1) Iromata (Continued) 2) Displacement (displacement amount of the imaging point) Unit: m+w In the above example, the amount of movement of the third lens group G during focusing is the same at any focal length f for the same closest shadow distance R. , is constant like the rotation amount φ of the rotating lens barrel that defines the movement amount for focusing, but in the present invention, as described above, it is only necessary that φ is constant, and the rotation amount φ during focusing is fixed. It is also possible to configure the lens group so that the amount of movement of each lens group changes as the focal length changes. In addition, in the above embodiment, in order to focus from infinity to a short distance in any focal length state,
All of the focusing lens groups were configured to move along movement trajectories toward the wide-angle end, but the direction of movement for focusing was
It is determined by the composite Bucha point distance rr of the focusing lens group and the magnification β carried by the focusing lens group, and there may also be a solution in which the lens moves toward the telephoto end on the movement trajectory.
以上の如く本発明によれば、前群繰出し以外による合焦
であって、フォーカシングに際して合焦群の移動軌跡が
ズーミングの際の移動軌跡と同一であるために、フォー
カシングのための移動量を規定するための特別の機構を
設ける必要がなく、より暦車な構成によって合焦を可能
とするズームレンズ系が達成される。そして、このよう
なズームレンズ系を自動合焦装置用のレンズとして用い
る場合には、ズーミング及びフォーカシングを簡単な機
構によって実現することが可能となる。As described above, according to the present invention, since the movement trajectory of the focusing group during focusing is the same as the movement trajectory during zooming, the movement amount for focusing is specified when focusing is performed by other than by extending the front group. There is no need to provide a special mechanism for focusing, and a zoom lens system that enables focusing is achieved with a more calendar-like configuration. When such a zoom lens system is used as a lens for an automatic focusing device, zooming and focusing can be realized with a simple mechanism.
第1図は本発明によるズームレンズ系の基本原理を説明
する図、第2図乃至第5図は本発明におけるズームレン
ズ系の合焦状態の説明図であり、第2図はm群からなる
レンズ系の合焦の様子を示す図、第3図は最終レンズ群
としての第mレンズ群における合焦の様子を示す図、第
4U!Jは第2レンズ群から第(m−1)レンズ群の中
の任意のレンズ群における合焦の様子を示す図、第5図
は最も物体側に位置する第ルンズ群における合焦の様子
を示す図、第6図は本発明による実施例の移動軌跡を示
す図である。
〔主要部分の符号の説明〕
G1・・・・・・第ルンズ群
G、・・・・・・第iレンズ群
G3.1・・・第(i+1)レンズ群
G、・・・・・・第mレンズ群
G、・・・・・・合焦レンズ群Figure 1 is a diagram explaining the basic principle of the zoom lens system according to the present invention, Figures 2 to 5 are diagrams explaining the focusing state of the zoom lens system according to the present invention, and Figure 2 is composed of m groups. A diagram showing the focusing state of the lens system, FIG. 3 is a diagram showing the focusing state in the m-th lens group as the final lens group, 4th U! J is a diagram showing the state of focusing in any lens group from the second lens group to the (m-1)th lens group, and FIG. 5 is a diagram showing the state of focusing in the lens group located closest to the object side. The figure shown in FIG. 6 is a diagram showing a movement locus of an embodiment according to the present invention. [Explanation of symbols of main parts] G1...... th lens group G,... ith lens group G3.1... (i+1)th lens group G,... mth lens group G,...Focusing lens group
Claims (1)
ズームレンズ系において、合焦のために光軸上を移動す
る合焦レンズ群は、該合焦レンズ群が変倍のときに移動
する軌跡に沿って移動することによって合焦を可能とす
ることを特徴とするズームレンズ系。 2)前記ズームレンズ系は、ズーミングに際して変倍に
寄与する少なくとも3つのレンズ群を有し、前記合焦レ
ンズ群は最も物体側のレンズ群以外のレンズ群からなり
、該合焦レンズ群の変倍のための移動軌跡に沿って移動
させることによって近距離物体への合焦を行うことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ系。 3)前記変倍に寄与する少なくとも3つのレンズ群の変
倍のための所定の移動軌跡を、該各レンズ群の光軸方向
の移動量を規定するための回転鏡筒の回転角を変数とし
て表現するとき、変倍のための移動軌跡上における該合
焦レンズ群の合焦のための回転移動量は、任意の変倍状
態において一定物体距離に対して等しいことを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載のズームレンズ系。 4)前記ズームレンズ系は、合焦のために移動する前記
合焦レンズ群より物体側に、変倍の際に互いに相対的に
移動して合成焦点距離を変え得る少なくとも2つのレン
ズ群を有してい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系。 5)前記合焦のために移動する前記合焦レンズ群は少な
くとも2つのレンズ群から構成され、変倍に際してはそ
の合成焦点距離が変化す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系。[Claims] 1) In a zoom lens system having a lens group having both magnification and focusing functions, the focusing lens group that moves on the optical axis for focusing is A zoom lens system that enables focusing by moving a group along a locus that moves when changing magnification. 2) The zoom lens system has at least three lens groups that contribute to variable magnification during zooming, and the focusing lens group is composed of lens groups other than the lens group closest to the object, and the focusing lens group 2. The zoom lens system according to claim 1, wherein the zoom lens system focuses on a close object by moving it along a movement locus for magnification. 3) A predetermined movement locus for zooming of at least three lens groups contributing to the zooming is set using a rotation angle of a rotating lens barrel for defining the amount of movement of each lens group in the optical axis direction as a variable. When expressed, the amount of rotational movement of the focusing lens group for focusing on the movement trajectory for zooming is equal for a constant object distance in any zooming state. A zoom lens system according to scope 2. 4) The zoom lens system includes at least two lens groups that can move relative to each other during zooming to change the combined focal length, on the object side of the focusing lens group that moves for focusing. Claim 3 is characterized in that
Zoom lens system described in section. 5) The focusing lens group that moves for the purpose of focusing is composed of at least two lens groups, and the combined focal length thereof changes during zooming. Zoom lens system.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61312978A JP2702914B2 (en) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | Zoom lens system |
US07/203,639 US4963006A (en) | 1986-12-26 | 1988-06-03 | Zoom lens with inner or rear focusing system |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS63163808A true JPS63163808A (en) | 1988-07-07 |
JP2702914B2 JP2702914B2 (en) | 1998-01-26 |
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