JPS6398616A - ２焦点対物レンズ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はビデオカメラ、電子スチルカメラ、写真用カメ
ラ等に好適な２つの焦点距離を有する２焦点対物レンズ
に関し、特に１つのレンズ群を光軸上移動させることに
より全系の焦点距離を容易に変化させることのできる小
型でしかも高性能の２焦点対物レンズに関するものであ
る。

（従来の技術） 従来より主レンズ系の物体側若しくは像界側に装着し全
系の焦点面を一定位置に保持した状態で全系の焦点ｇＰ
！離を変化させる補助レンズ系、所謂コンバーターレン
ズを利用した２焦点対物レンズは種々提案されている。

このうちコンバーターレンズを主レンズ系の物体側に装
着する所謂フロントコンバータ一方法はコンバーターレ
ンズのレンズ系が大型化する傾向があり全系の小型化を
図るのが困難であった。

１方コンバーターレンズを主レンズ系の像界側に装着す
る所謂リヤーコンバータ一方法は前記フロントコンバー
タ一方法に比ベレンズ系の縮少には有利であるが収差補
正が難しくなり、レンズ枚数を増加させねばならなくレ
ンズ全長が長くなる傾向があった。

又特開昭５４−９７４２３号公報や特開昭５８−１９５
８１７号公報では、主レンズ系を繰り出した後の空間に
コンバーターレンズを装着して全系の焦点距離を変化さ
せたリヤーコンバータ一方法を提案しているが、焦点距
離の変倍率が約１．２５と低く、しかも主レンズ系とコ
ンバーターレンズ系との間に絞り機構やシャッター機構
を配置する場合が多く、機構上複雑になる傾向があった
。

特に画面サイズが比較的小さい所謂％吋１局吋といった
撮像体を使用したビデオカメラや電子スチルカメラに適
用させる場合には、主レンズ系とコンバーターレンズ系
の各々の焦点距離が極端に短くなる為、主レンズ系を縁
り出した空間に、コンバーターレンズ系を挿入する方法
では、各レンズ群の組立上の平行偏心や傾きに高い精度
が要求され、これらの精度を満足して組立るのが大変困
難となってくる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は簡易な構成により全系の焦点距離を容易に変化
させることのできる小型、大口径でしかも良好なる光学
性能を有した２焦点対物レンズの提供を目的とする。

本発明の更なる目的は全系の大口径比を図りつつ、焦点
距離の変化面後の収差変動、特に球面収差の変動を良好
に補正しつつ、かつ絞りをレンズ系中の適切な位置に配
置することによりレンズ系全体の小型化を図った２焦点
対物レンズの提供にある。

（問題点を解決する為の手段） 物体側より順に固定の負の屈折力の第１レンズ群、絞り
、光軸上移動可能な正の屈折力の第２レンズ群そして固
定の第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、前記第２レ
ンズ群を物体側方向に移動させることにより全系の焦点
距離を変化させたことである。

この他本発明の特徴は実施例において記載されている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。

同図において工は固定の負の屈折力の第１レンズ群、ｎ
は光軸上移動可能な正の屈折力の第２レンズ群、■は固
定の正又は負の屈折力の第３レンズ群、Ｓは第１レンズ
群工と第２レンズ群との間に配置した固定若しくは可動
の絞りである。

同図（Ａ）は焦点距離変化前、即ち広角側のレンズ配置
図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）において第２レンズ群■を
矢印の方向へ、即ち物体側へ光軸上移動させることによ
り焦点距離を拡大させて望遠化を図ったときの望遠側の
レンズ配置図である。

本実施例では第１図に示すように所定の屈折力の３つの
レンズ群のうち第２レンズ群のみを物体側へ単に移動さ
せることにより全系の焦点距離を長い方に変化させてい
る。

そして絞りＳを第１レンズ群と第２レンズ群の間のなる
べく物体側に配置することにより第１レンズ群のレンズ
径の縮少化を図りつつ、レンズ系全体の小型化を図って
いる。

次に本実施例における光学的近軸配置について説明する
。今、広角側のレンズ全系の焦点距離をｆｗ、第１レン
ズ群と第２レンズ群の合成の焦点距離なｆｗ“、前記第
１レンズ群の焦点距離をｆｌ、変倍比をＺとし、前記第
２レンズ群及び第３レンズ群の近軸横倍率（近軸射出角
度α′と近軸入射角度αの比）を、広角側でＷ、望遠側
でＴなるサフィックスをつけてβ２１．β２「、β３Ｗ
。

β３丁と表わすと、前記第３レンズ群は固定であり、変
倍に寄与しない為、単に全系の焦点距離を長い方又は短
い方ヘシフトするだけであり、これを式で表わすと β３１１＝β３Ｔ　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・　（１）ｆｗ＝ｆｗ’ｘβ３ｗ　　　　　　・・・
・・・・・・・　（２）となる。

又第１レンズ群と第２レンズ群は β２Ｗ＝−□　　　　　・・・・・・・・・・（３）、
／Ｔ β２Ｔ＝　−、／Ｔ　　　　　　　・・・・・・・・・
・（４）なる関係が有り、第１レンズ群と第２レンズ群
の合成の焦点距離範囲が決定されれば（ｆ　ｗ’とＺが
決定されれば）前記第１レンズ群の焦点距蹟は一意的に
求まる。そして第２レンズ群についても近軸横倍率が決
まっているので、望遠端の焦点距離時に第１レンズ群と
第２レンズ群のメカニカルな干渉を防ぐ条件より、はぼ
決定している。

同様に第３レンズ群も近軸横倍率が決まっているので、
広角端の焦点距離時に、第２レンズ群と第３レンズ群の
メカニカルな干渉を防ぐ条件より、決定される。

以上のように本実施例においては３つのレンズ群の近情
屈折力配置を設定している。

本発明においては、絞りを前記第１群と第２群の間に可
動若しくは固設している。可動の場合は第２群の中に配
設し、第２群と一体的に移動させるのが良い。

この場合、絞りは変倍レンズ群の中間にある為焦点距離
切り換え時に絞り径を一定とすれば広角端時のＦナンバ
ーを望遠端の焦点距離時よりも明るくすることが出来る
。

尚絞り径を焦点距離切り換え時に変化させ、Ｆナンバー
を変倍前後で同一となるようにしても良い。

又本実施例においてフォーカスは第１レンズ群を移動さ
せて行っても良く、又第２レンズ群のみを移動させて行
っても良い。

第２レンズ群を移動させてフォーカスを行う場合には、
本実施例では第２レンズ群の近軸横倍率が変倍に際して
等倍を中間に挟んで広角側では縮少系、望遠側では拡大
系となるように構成している為に、繰り出し方向及び繰
り出し量が異なってくる。

この為、本実施例において第２レンズ群を移動させてフ
ォーカスを行う場合には、全系の焦点距離が広角側か望
遠側かをポジションセンサー等の電気的手段により判断
し、縁り出し機構を機械的に切り換えるか電気的に駆動
することにより行っている。又レンズ全系の焦点距離と
開放Ｆナンバーを適切に設定することにより広角側では
、パンフォーカス状態で使用し、繰り出し機構は望遠側
の焦点距離時のみに限るようにして行っても良い。

第２．第３．第４図は各々第１図に示した本発明に係る
２焦点対物レンズの具体的な後述する数値実施例１，２
．３のレンズ断面図である。

図中Ｉ、ｎ、ＩＩＩは各々第１．第２．第３レンズ群で
ある。

第２〜第４図では各々広角側での光学配置を示し、第２
レンズ群■を矢印の方向に移動させて焦点距離を長い方
向に変化させている。

本実施例では第３レンズ群を像面側に凸面を向けた負の
屈折力のメニスカス形状の単一レンズより構成し、レン
ズ系全体の簡素化を図りっつ変倍前後における収差変動
、特に球面収差の変動を良好に補正している。

即ち焦点距離を切り換えると、軸上光線の第１レンズ群
を通過する光軸上の高さは変化し、このときの高さの差
によって球面収差が変動する。

本実施例におけるレンズ構成においては第１レンズ群で
発生した補正過剰の球面収差は第２レンズ群である程度
打ち消すことが可能である。しかしながら本実施例では
前記第２レンズ群は焦点距離を切り換えの為に、望遠時
では物体側に移動させている。この為、第１レンズ群に
よって発散され、第２レンズ群を通過する際の軸上光線
高さの変化は第１レンズ群はど著しくはない。

従って正の屈折力の第２レンズ群中の強い収斂レンズ面
の作用により逆に広角側では補正不足の球面収差が残っ
てしまうことになる。

一方、通常は絞り径は一定の為に広角側ではＦナンバー
が明るくなる。そこで第２レンズ群の後方に、強い発散
面を有する第３レンズ群を配置することにより、広角側
において軸上光線が該第３レンズ群の光軸上高い位置を
通過するようにしている。そしてこのときの軸上光線の
第３レンズ群を通過する光軸上の高さの変化を利用する
ことにより補正不足の球面収差を良好に補正している。

このように第３レンズ群によって変倍前後の球面収差を
良好に補正すると共に本実施例においては第３レンズ群
を負の屈折力て構成することにより第１レンズ群と第２
レンズ群との合成屈折力を強め、変倍の際の第２レンズ
群の移動量を少なくし、レンズ系全体の小型化を図って
いる。

尚本実施例においては第３レンズ群は強い発散面を有し
ていれば全体として正の屈折力より構成しても良い。

正の屈折力で構成すれば第１．第２レンズ群の合成の正
の屈折力を弱めることができ、各群のパワーがゆるくな
る為、変倍による収差変動を補正しやすくなる。

本実施例においては第２レンズ群を物体側より順に両レ
ンズ面が凸面の第２ルンズ、同じく両レンズ面が凸面の
第２２レンズ、両レンズ面が凹面の第２３レンズそして
両レンズ面が凸面の第２４レンズの４つのレンズより構
成し、変倍前後の収差変動を良好に補正している。

更に第１レンズ群を像面側に凸面を向けた正の屈折力の
メニスカス状の第１ルンズ、物体側に凸面を向けた負の
屈折力のメニスカス状の第１２レンズそして負の屈折力
の第１３レンズの３つのレンズより構成するか、若しく
は物体側に凸面を向けた負の屈折力のメニスカス状の第
１１ルンズ、像面側に凸面を向けた正の屈折力のメニス
カス状の第１２ルンズそして負の屈折力の第１３ルンズ
の３つのレンズより構成することにより画面全体の収差
を良好に補正している。

尚本実施例において第１．第２．第３レンズ群の焦点距
離を各々Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３としたとき０．０００５　＜
　ｌ　Ｆｌ　／　Ｆ３　ｌ　＜　０．’０３−−−−−
　（ａ）０．０００４　＜　ｌ　Ｆ２　／Ｆ３　ｌ　＜
　０．０３・・・・・（ｂ）なる条件を満足させるのが
、変倍前後の収差変動を少なくするのに好ましい。

条件式（ａ）　、　（ｂ）の上限値を越えて第３レンズ
群の屈折力が強くなりすぎると、第３レンズ群を少ない
枚数で構成した場合、各面の屈折力が強くなる為、軸外
収差の補正が困難となる。

又条件式（ａ）　、　（ｂ）の下限値を越えて第１レン
ズ群及び第２レンズ群の屈折力に比べて第３レンズ群の
屈折力が弱くなりすぎると、第３レンズ群を少ない枚数
で構成し、かつ強い発散面を有することが困難となる為
、球面収差の変動を補正しきれなくなる。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲ
ｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄ
ｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉ
とνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラス
の屈折率とアツベ数である。但し最終の２つのレンズ面
はフェースプレート等の平行平面板である。

数値実施例Ｉ　　　Ｆ−１〜１．６７９　　ＦＮｏ−１
：２．０〜２．４２ω−４９，３０〜２７．７’ Ｒ７−絞り　Ｄ　７−０．０１ Ｒ１８＝　　　ｏｏ　　　Ｄ１８＝０．１７　　Ｎ９＝
１．５１６３３　　ν９−６４．１ＲＩ９−　　　　（
１） 数値実施例２　　　Ｆ−１〜１．６７９　　ＦＮｏ＝ｌ
：１．９〜２，３２ω−４９，３’〜２７．７’ Ｒ７・　　絞り　Ｄ７−可変 ＲｌＢ−ｃｏ　　　Ｄ１８−０．５７　　Ｎ９＝１．５
１６３３　　ｖ　９＝６４．１Ｒ１９諺　　　　ω 数値実施例３　　　Ｆ−１〜１．６７９　　ＦＮｏ−１
：１．８〜２．２２ω−４９，３’〜２７．．７’ ＬＲ６−７１，９４８０６−可変 Ｒ７−絞り　Ｄ７−可変 ＲｌＢ−ｏｏ　　　０１８−０．５７　　Ｎ９−１．５
１６３３　　ｖ　９−６４．ｌＲ１９雪　　ω （発明の効果） 本発明によれば３つのレンズ群のうち正の屈折力の第２
レンズ群を単に光軸上移動させるという極めて簡単な構
造で容易に変倍を行うことができしかも高錆度にレンズ
系を構成することが出来、更に良好な光学性能が容易に
得られる小型の２焦点対物レンズを達成することができ
る。

又本発明に右いては、面記第２レンズ群は焦点距離の切
り換えの為に不連続に位置を変化すれば良いので、メカ
ニカルなカムを必須要件とせず機構上の簡素化を図って
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第２．第
３．第４図は各々本発明に係る２焦点対物レンズの数値
実施例１，２．３のレンズ断面図、第５．第６．第７図
は各々本発明に係る数値実施例１，２．３の無限遠物体
のときの諸収差図である。 図中工、■、■は各々第１．第２．第３レンズ群、収差
図において（八）は広角端、（Ｂ）は望遠端での収差で
ある。ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリディオナル像面
である。 特許出願人　　キャノン株式会社 気　　２　　　図 劣　　３　　肥 第　　４　　固

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側より順に固定の負の屈折力の第１レンズ群
   、絞り、光軸上移動可能な正の屈折力の第２レンズ群そ
   して固定の第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、前記
   第２レンズ群を物体側方向に移動させることにより全系
   の焦点距離を変化させたことを特徴とする２焦点対物レ
   ンズ。
2. （２）前記第２レンズ群を物体側方向へ移動させること
   により全系の焦点距離を拡大させたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の２焦点対物レンズ。
3. （３）前記第３レンズ群を負の屈折力の像面側に凸面を
   向けたメニスカス形状の単一レンズより構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の２焦点対物レン
   ズ。
4. （４）前記第２レンズ群を物体側方向へ移動させる際、
   該第２レンズ群の近軸横倍率が等倍を挟んで縮少から拡
   大へと変化するように各レンズ群の屈折力を設定したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の２焦点対物
   レンズ。
5. （５）前記第２レンズ群を光軸上移動させてフォーカス
   を行ったことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ４項記載の２焦点対物レンズ。