JPH0248624A - ズームレンズ - 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） 本発明はズームレンズに関し、特にＴＴＬパッシブタイ
プのＡＦを有するビデオカメラ等の小型カメラに応用可
能なズームレンズに関する。

（従来の技術） 近年、ビデオカメラ等の小型カメラでは、電子部品のコ
ストダウン−コンパクト化が相当なスピードで達成され
ているが、これに応するレンズ系としては、電子部品は
どコストダウン・コンパクト化が進展しているとは言い
難く、コスト面、重量面、大きさ等でカメラ本体に占め
るレンズ系の割合は年々増加している。また、最近では
非常に高解像度の撮像素子が用いられるようになり、レ
ンズ系の光学性能は従来よりも高いものが要求されるよ
うになっている。このため、一部にはコンパクト化、軽
量化と逆行するズームレンズも見られる。

従来のレンズでは、近接物体へのフォーカシングに際し
て１！ルンズ成分を繰り出す方式が多く採用されている
。この第５レンズ成分繰り出し方式では、ズーム全域で
一定距離の物体に対するレンズ繰り出し量が同一なので
、フォーカシング機構が簡単であるという利点を有する
が、反面束ルンズ成分の有効径を大きくする必要が生じ
、十分に軽量化が達成できない。また、近接時における
ズーミング中の収差変動が大きく、特に望遠端では球面
収差がアンダー側へ、像面がオーバー側へ倒れてしまい
良好な画像を得ることが難しく、さらに、フォーカシン
グレンズの電動繰り出し機構を有するものでは、消費電
力が大きくなる等の問題があった。

上記問題を解決するために、ズーミングによる像点移動
を補正するコンペンセーターでフォーカシングを行うも
のや、結像を行うマスターレンズ系の後群で、フォーカ
シングを行う方式のものが知られている。例えば、特開
昭５５−４０４４７号公報には、コンペンセーターによ
りフォーカシングを行うズームレンズが開示されている
。しかしながら、上記公報に示されているものは、ズー
ミング中一定距離の物体に対して常に合焦しているよう
にフォーカシング成分（コンペンセーター）を追従させ
る（以下、トラッキングという）時の軌跡（以下、トラ
ッキングカーブという）が極値を持つ。従って、この極
値の付近ではコンペンセーターの移動方向が変化するた
めに、トラッキングが行きすぎてしまったり、また、こ
の付近でズーミングを中止して再びズーミングを行う時
には、ズーミングの方向によりコンペンセーターの移動
方向が異なる等の理由により、コンペンセーターの制御
が、かなり困難となり、ＡＦの精度を高くすることが困
難である。この様子を第１２図に示す。

また、特開昭５９−２８１２０号公報、特開昭５９−２
８１２１号公報には、マスターレンズ系の後群を使って
フォーカシングを行うものが開示されている。

これらの例では、トラッキングカーブが極値を持たない
という利点があるが、絞りよりも像側のレンズによりフ
ォーカシングを行っているため、絞りの前方に光路分割
用の分光プリズムあるいはミラーを配置してＡＦを行う
ＴＴＬパッシブタイプのカメラには用いることが不可能
であった。

さらに、これらの例とは別に、特開昭５３−１０７３４
７号公報には、トラッキングカーブが極値を持たないよ
うに、ズーミング時に変倍を行うＩ〈リエーターの倍率
が一１倍を含まないズーム解を用いるものが開示されて
いる。しかしながら、このようなズーム解を有するもの
は、各レンズ成分間の屈折カバランスが悪くなり、ズー
ム全域にわたって諸収差を良好に補正することが困難な
上、バリエータ−の移動量が増大してズームレンズが大
型化してしまう。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、第２レンズ成分以外のレンズ
成分によりフォーカシングを行うズームレンズにおいて
、ズーミングの全域で高精度のＡＦを実現することので
きるズームレンズを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、ＴＴＬパッシブタイプのＡＦ
を可能とするズームレンズを提供することにある。

さらに、また本発明の目的は、上記した目的を達成し、
かつ、良好に収差が補正された軽量・コンパクトな高変
倍率ズームレンズを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、
物体側より順に、正の屈折力を有しズーミング中固定の
第１レンズ成分（１）と、負の屈折力を有しズーミング
時光軸上を前後に移動して変倍を行う第２レンズ成分（
ＩＩ）と、負の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後
に移動し、像点移動の補正を行う第３レンズ成分（ＩＩ
Ｉ）と、正のとを備え、上記第４レンズ成分（ＩＶ）の
位置は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、無限
遠物体に対するフォーカシング状態では、はぼ一定であ
り、近接物体に対するフォーカシング状態では、単調に
物体側から像側へ移動することを特徴とする。

つまり、フォーカシング動作をコンペンセーターである
第３レンズ成分（ＩＩＩ）ではなく、それとは別の第４
レンズ成分（■）で行わせることにより、極値を有する
ことのないトラッキングカーブを描かせることができる
。この様子を第１１図に示す。このように、！Ｊ４レン
ズ成分（ｆＶ）のトラッキングカーブが極値を持たない
ように構成することにより、ズーミング時における第４
レンズ成（ＩＶ）の速度は常に同一方向となり、また、
加速度も常に同一方向となるため、ＡＦによるレンズ駆
動系の制御が容易となり、ズーム全域で高精度のＡＦを
達成することが可能となる。

また、本発明のズームレンズは、と把束４レンズ成分（
■）と第５レンズ成分（Ｖ２Ｏ間には、物体側から順に
光路分割用のプリズムまたはミラーと絞りとを備えてい
ることを特徴とする。従って、フォーカシングレンズ群
たる第４レンズ成分（ＩＶ）は、絞りよりも物体側に配
置されることとなり、また、第４レンズ成分（■）の像
側には光路先割用のプリズムが配置されるので、分割さ
れた光束を用いて焦点検出を行うＴ　Ｔ　Ｌ　ノ＜　、
ンシブタイプのＡＦを行うカメラに最適なズームレンズ
を実現することが可能となる。

また、本発明のズームレンズは、広角端から望遠端への
ズーミングに際し、上記第２レンス成分（ＩＩ）が像側
から物体側へ移動し、上記第３レンズ成分（Ｉｌｌ）は
物体側に凸状の軌跡を描いて移動することを特徴とする
。つまり、第２レンズ成分（ｎ）と第３レンズ成分（１
）との相対的な位置関係は、物体位置に関らず常に定っ
ているため、第１レンズ成分（１）でフォーカシングを
行う従来のズームレンズと同様に簡単なカム機構でズー
ミング制御が行えるという利点を有する。

さらに、良好に収差が補正された軽量・コンパクトなズ
ームレンズを得るためには、第１レンズ成分（１）乃至
第４レンズ成分（ＩＶ）が以下のように構成されている
ことが望ましい。

すなわち、第１レンズ成分（１）を１枚の負レンズ及び
２枚の正レンズとし、第２レンズ成分ズ成分（ＩＶ）を
、１個あるいは２個の正レンズ成分とする。

第１１図に示すように、本発明において第４レンズ成分
（ＩＶ）は、近接物体にフォーカシングする際には無限
遠物体の場合よりも像側へ移動するので、第４レンズ成
分の像側には十分な空気間隔が必要である。しかしなが
ら、第１レンズ（１）成分乃至第４レンズ成分（ｒ／）
を、上記したような簡単な構成とすることにより、第４
レンズ成分（ＩＶ）と第５レンズ成分（’／）の間に十
分な空気間隔を設けても、軽量・コンパクトなズームレ
ンズを得ることが可能となる。

さらに、第１レンズ成分（１）乃至第４レンズ成分（ｆ
’／）は、以下の条件を満足することが望ましい。

（１）２．１（ｌ　　ψ　■　　１　／ψ　Ｉ　　　＜
　　　６．０（２）　　１．６（ψ■　／ψ１［１＜４
．８（３）　　　　　０．８　　（ψ　■　　　／ψ　
Ｉ　　　＜　　　２．０但し、ψＩ：第１レンズ成分（
１）の屈折力ψＩＩ：第２レンズ成分（Ｉ［）の屈折力
ψ■：第３レンズ成分（ＩＶ）の屈折力ψＩＶ：第４レ
ンズ成分（Ｖ）の屈折力である。

条件（１）は、第１レンズ成分（１）に対する第、２レ
ンズ成分（Ｉｆ）の屈折から規定するものである。

条件（１）の上限を越えて第２レンズ成分（Ｉｆ）の屈
折力が強くなると、ペッツバール和が大きな負の値とな
り、特に広角端で像面が大きくアンダー側に倒れてしま
い、また一方、望遠端ではコマ収差が発生してしまうの
で、高性能な画質を全画面にわたって得ることが不可能
となる。これとは逆に、条件（１）の下限を越えて第２
レンズ成分（■）の屈折力が弱くなると、第２レンズ成
分（ロ）が変倍のために必要とする移動量が増大し、レ
ンズ全長が著しく長くなってしまい、コンパクトなズー
ムレンズを得ることが困難になる。さらに、広角端と望
遠端における球面収差の差が大きくなり、ズーム全域で
高性能な画質を得ることができなくなる。

条件（２）は、第２レンズ成分（ＩＩ）と第３レンズ成
分（ｎｌ）の屈折力の関係を適切に規定するものである
。条件（２）の上限を越えて第３レンズ成分（［）の屈
°折力が弱くなると、ズーミングの際にコンペンセータ
ーとして移動する量が増大し、広角端から望遠端にかけ
ての収差変動量が大きくなり、ズーム全域で高性能な画
質を得ることが不可能となる。また、条件（２）の下限
を越えて第３レンズ成分（ＩＩＩ）の屈折力が強くなる
と、望遠端における像面が大きくアンダー側に倒れてし
まい、全画面にわたって高性能な画質を得ることができ
ない。

条件（３）は、第１レンズ成分（１）に対する第４レン
ズ（ＩＶ）成分の屈折力を規定するものである。

条件（３）の上限を越えてｇＪ４レンズ成分（■）の屈
折力が強くなると、全画面にわたって球面収差が大きく
アンダー側に倒れてしまい、良好な軸上性。

能が得られない。一方、条件（３）の下限を越えて第４
レンズ成分（Ｉ’ｌｌ’）の屈折力が弱くなると、近接
物体に対するフォーカシング移動量が増大し、近接時の
収差が極端に悪くなる。

さらに、諸収差を良好に補正するためには、第５レンズ
成分（Ｖ）を物体側より順に、正レンズ、負レンズ、１
枚あるいは２枚の正レンズ、負しンズズ、１枚あるいは
２枚の正レンズで構成し、かつ、下記の条件を満足する
ことが望ましい。

（４）　　−０，１５（ψ５Ａ／ψ５Ｂ　＜　０．３２
但し、ψ５Ａ：第５レンズ成分（Ｖ）の物体側より２枚
のレンズの合成屈折力 ψ５Ｂ：第５レンズ成分（Ｖ）の物体側より３枚目以降
のレンズの合成屈折力 である。

条件（４）は、第５レンズ成分（Ｖ）の前群と後群の屈
折力の関係を適切に規定するものである。条件（４）の
上限を越えて前群の屈折力が強くなると、全画面で球面
収差が太き（アンダー側へ倒れてしまう。−方、条件（
４）の下限を越えて前群へ屈折力が負に大きくなると、
球面収差がオーバー側へ倒ｎてしまい、いずれの場合も
高性能なズームレンズを得ることが困難になる。

（実施例） 以下に、本発明を適用したズームレンズの無限遠物体に
フォーカシングした際の諸元を示す。各実施例において
、ｒｉは物体側から第１番目のレンス酊を示す面番号で
あり、Ｎｄ、νｄそれぞｎｄ線に対する屈折率およびア
ツベ数である。第４レンズ成分の像側に配置さｎている
平板は、焦点検出光学系へ光束を導く光路分割用のプリ
ズムであり、第５レンズ成分の像側に配置されている平
板は、ダイク 苧ロイツクプリズムやローパスフィルター等に相当する
平板である。また、各実施例における、無限遠物体フォ
ーカシング状態から、最近接物体（ＳＩ＝０．７ｍ）に
フォーカシングするまでに必要な第４レンズ成分１）の
繰り出し量を、各焦点距離ごとに第１表に示す。但し、
負の符号は第４レンズ成分（ＩＶ）が光軸上を像側へ移
動することを示している。

尚、各実施例の第１レンズ成分乃至第５レンズ成分の屈
折力を第２表に、また、各実施例の各条件に対する値を
第３表に示す。

（以下余白） 実施例工 ＜Ｌ＞◇１〉◇匂〉〈Ｓ〉 ｆ＝６６．３〜３２．０〜１９．０〜８７ｓｒｉ　　曲
率半径　軸上面間隔 ＳＵＭｒ−１２２，３９１〜１２２．３９１〜１２２．
３９１〜１２２．３９１実施例２ ＜Ｌ＞　　＜Ｍｌ＞　＜Ｍ２＞　　〈Ｓ＞ｆ＝６６．３
〜３２．０〜１９．０〜８．７５ｒｉ　　　曲率半径　
軸上面間隔 Ｎｄ νｄ 実施例３ ＜Ｌ＞　◇１〉◇匂〉〈Ｓ〉 ｆ＝６６．３〜３２．０〜１９０〜８．７５ｒｉ　　　
曲率半径　軸上面間隔 Ｓ　ＵＭＴ−１１６，８８０〜１１６．８８０〜１１６
．８８０〜１１６．８８０ＳＵＭＴ＝　１２４．５９４
〜１２４．５９４〜１２４．５９４〜１２４．５９４実
施例４ ＜Ｌ＞　孕１〉◇２＞　＜Ｓ＞ ｆ＝６６．３〜３２．０〜１９０〜８．７５ｒｉ　　　
曲率半径　軸上面間隔 ｄ νｄ 実施例５ くＬ〉　〈￥１＞　＜Ｉ’ｉ’１２＞　　＜Ｓ＞ｆ＝６
６．３〜３２．０〜１９，０〜８７５ｒｉ　　曲率半径
　軸上面間隔 ｄ νｄ ＳＵＭＴ＝１１８．５１０〜１１８．５１０〜１１８．
５１０〜１１８．５１０ＳＵＭＴ−１１９，００６〜１
１９．００６〜１１９．００６〜１１９．００６

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、それぞれ本発明の実施例１乃至実
施例５に示すズームレンズの望遠端＜Ｌ＞におけるレン
ズ配置を示す断面図、第６図乃至第１０図は上記実施例
１乃至実施例５のズームレンズの望遠端＜Ｌ＞、中間焦
点距離＜Ｍｌ＞、＜Ｍ２＞、広角端＜Ｓ＞の無限遠物体
に対する諸収差を示す収差因、第１１図は本発明のズー
ムレンズのズーミングによる第２レンズ成分乃至第４成
分の移動曲線を示す図、第１２図はコンペンセーターで
フォーカシングを行う従来のズームレンズのバリエータ
−とコンペンセーターの移動曲線を示す図である。 第２ 以上 出願人　　ミノルタカメラ株式会社 ｊ＄３ 図 第６ 図 （δ） 第６ 図（！０） ＦＮＯｌ、８８５ Ｙ；４．１ ｖ４４．１ −０．１　　０．１ 球面収差正弦条件 −Ｃ１ｌ　　　Ｏ，１ 非点収差 −５，０５，０ 歪　曲　ｏｌ。 −０，１０，１ 珪’ｆｌＴ］ワ差Ｊ弦条伸 −０，１０，１ 芹点躯葱 −５，０５，０ 歪曲ｏ／。 ＦＮＯＩＡ７２ ｖ４ｔ、、１ ｙ；４．を 球面収差正弦条件 非、を収娘 歪　曲　０ム 球面収差Ｊ弦斎件 ノＪｌ−Ａ本５ζ、句を 歪曲０１・ ｊｌ’７ 図 （ａ） 第７ 図（ｂ） 球面収差正弦条件 非点収差 歪曲０１゜ 速面収葭正弦藻待 非点収差 歪曲０／。 緬収差正弦粂併 非点収差 歪曲０ム 抹面収差正弦条イ牛 非点収差 歪曲０ム 第８ 図 （Ｑ） 第８ 図 （ｂ） 球面ηＸ差正弦条件 非点収差 歪　曲　０１０ 採亘収斧正弦条侍 非油、収差 歪　曲０１゜ 球面群正弦条件 ジＦＡ月×うさ 歪曲’／・ ＲＪ収差正弦条件 プを点収差 １曲″ｌ。 ＦＮＯＩＢ６４ ｖ；　４．１ Ｙ；４．１ ＦＮＯ１，４４１ Ｙ≦４，１ ｖ、ｔ、、１ 球面収差正弦条作 非点収差 歪曲’／。 工菅ｉ収差工弓玄条イｒ ＃点収差 歪曲 −０．１　　０．１ 球ｄ口収差正弓（茶イヰ −０，１０，１ 非点収差 −５．０ ５．０ 歪曲０１・ 卦面賦差正弦条件 非点ボ差 歪曲 ０／。 第１Ｏ＠ （ａ） 球面収差正弦条件 非Ａ、収差 歪曲＠１ｍ 球面収差正弦条件 非点ｑＫ差 歪　曲　０ム 揮ｌ収差正ぢ玄条件 非点ＭＫ差 盃　曲　０ム Ｉ求ｆ１ｉ］軟差正弦条件 沖点枢差 歪曲″ｌ。 第２じχ・へ分（ＩＩ） 第３じＺ−！Ｅ分（ＩＩＩ） ′第４Ｌ＞ス・ガノテ（Ｗ） Ｓｔ＝ｏ。 ５ｔ＝０．７ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体側より順に、正の屈折力を有しズーミング中
   固定の第１レンズ成分と、負の屈折力を有しズーミング
   時光軸上を前後に移動して変倍を行う第２レンズ成分と
   、負の屈折力を有しズーミング時光軸上を前後に移動し
   、像点移動の補正を行う第３レンズ成分と、正の屈折力
   を有しフォーカシングを行う第４レンズ成分と、正の屈
   折力を有しズーミング中固定の第５レンズ成分とを備え
   、上記第４レンズ成分の位置は、広角端から望遠端への
   ズーミングに際し、無限遠物体に対するフォーカシング
   状態では、ほぼ一定であり、近接物体に対するフォーカ
   シング状態では、単調に物体側から像側へ移動すること
   を特徴とするズームレンズ。 （２）上記第４レンズ成分と第５レンズ成分の間には、
   物体側から順に光路分割用のプリズムまたはミラーと絞
   りとを備えていることを特徴とする請求項（１）記載の
   ズームレンズ。 （３）広角端から望遠端へのズーミングに際し、上記第
   ２レンズ成分は像側から物体側へ移動し、上記第３レン
   ズ成分は物体側に凸状の軌跡を描いて移動することを特
   徴とする請求項（１）記載のズームレンズ。 （４）上記第１レンズ成分は１枚の負レンズ及び２枚の
   正レンズよりなり、第２レンズ成分は２枚の負レンズ及
   び１枚の正レンズよりなり、第３レンズ成分は１個の負
   レンズ成分よりなり、第４レンズ成分は１個あるいは２
   個の正レンズ成分よりなることを特徴とする請求項（３
   ）記載のズームレンズ。 （５）上記条件に加えて、かつ以下の条件を満足するこ
   とを特徴とする請求項（４）記載のズームレンズ； ２．１＜｜ψII｜／ψ I ＜６．０ １．６＜ψII／ψIII＜４．８ ０．８＜ψIV／ψ I ＜２．０ 但し、ψ＿ I ：第１レンズ成分の屈折力 ψ＿II：第２レンズ成分の屈折力 ψ＿III：第３レンズ成分の屈折力 ψ＿IV：第４レンズ成分の屈折力 である。 （６）上記第５レンズ成分は物体側より順に正レンズ、
   負レンズ、１枚あるいは２枚の正レンズ、負レンズ、１
   枚あるいは２枚の正レンズで構成され、かつ、下記の条
   件を満足することを特徴とする請求項（５）記載のズー
   ムレンズ； −０．１５＜ψ＿５Ａ／ψ＿５Ｂ＜０．３２但し、ψ＿
   ５Ａ：第５レンズ成分の物体側より２枚レンズの合成屈
   折力 ψ＿５Ｂ：第５レンズ成分の物体側より３枚目以降のレ
   ンズの合成屈折力 である。