JPH0363614A - 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】 に関する。

通常、ズームレンズの各レンズ群の駆動はカムによって
行われる。しかしながら、パワーズームの実現のために
カムを用いたズームレンズをモーターにより駆動しよう
とすると大きなトルクが必要なために、駆動部の大型化
やズーミングスピードの低下を招く。

この発明の目的は、上記の欠点を解消し、軽量コンパク
トで高速度のパワーズームを行うのに敵したズームレン
ズを提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明によるズームレンズ
は、ズーミングに際し三群以上が移動し、これら移動レ
ンズ群のうちの一群をフォーカシングに兼用するととも
に、他の移動レンズ群の全てを以下の条件を満足するよ
うにズーミングの全領域で互いに線形に移動させること
を特徴としている： （１）　　−１，５＜ａ≦ま ただし、 Ｘ、は線形移動レンズ群のうち広角端から望遠端へのズ
ーミングに際し物体側へ最も大きく移動するレンズ群の
任意の焦点距離ｆでの広角端からの移動量； Ｙ、はフォーカシング大きく移動レンズ群の任意の焦点
距離ｆでの広角端からの移動量：らの移動量： を示しＸ、・Ｙ、共に像面方向の移動を正、物体方向の
移動を負とする。

上記のように、この発明では、フォーカシングに兼用さ
れるレンズ群以外のレンズ群をすべて条件（１）を満足
する形でズーミングの全領域において互いに線形に移動
させるので、これら線形移動レンズ群の　　　　　゛　
　駆動はカムでなく送りネジによって行うことができる
。この場合、各レンズ群の移動速度比は送りネジのピッ
チで決まり、またそのピッチはズーミングの全領域で一
定である。このように本発明では送りネジによる簡単か
つ軽量コンパクトな機構で、レンズの駆動を行う。

また、駆動トルクを小さくできるので駆動系のコンパク
ト化、駆動速度の高速化が達成できる。

一方、７オーカシングに兼用されるレンズ群についても
カムでなくネジによる駆動を行い、その制御は、焦点検
出装置によるピント検出に基づきピントズレのなくなる
方向に自動的にネジを回転させることによって行う。ピ
ントズレは被写体の動き、又はパワーズームによる線形
移動レンズ群の動きによって生じるが、いずれの場合も
フォーカシングに兼用されるレンズ群の移動により、そ
のピントズレの補正が行われ、結果として像面位置は一
定に保たれる。

なお、条件（１）は全長が最も短くなる状態（広角端）
での全長を短くするとともに、所望の線形移動を全線形
移動レンズ群に対し実現するための条件である。条件（
１）の下限はＹｆが正（像面側への移動）の場合で、そ
の移動量を１ｘ、１の１．５倍以内とするためのもので
ある。もし下限を越えるとズーミングのために必要な空
気間隔を大きくとらなければならず、全長が大きくなる
。

上限はＹ、が負（物体側への移動）の場合で、移動量Ｘ
、のレンズ群と移動量Ｙｌのレンズ群が同一方向へ移動
する場合である。

α＝１となるのはＹｌの移動を行うレンズ群がＸ、の移
動を行うレンズ群とリンクして一体に動くとともに、こ
れらのレンズ群の間に別のレンズ群が介在している場合
に該当する。両レンズ群間に別のレンズ群が介在しない
場合でａ−１ということは、両レンズ群はもはや二つの
レンズ群とは言い難く全体として一つのレンズ群を威す
ということを意味するので、このような場合は存在しな
い。

さらに本発明によるズームレンズは、物体側力ら順に正
屈折力を有する第１レンズ群、負加、折力を有する第２
レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群、負屈折力を
有する第４レンズ群より構成され、そのうち−群をズー
ミング及びフォーカシングに兼用するととも群から構成
され、そのうちの一群をズーミングの全領域で互いに線
形に移動させることが望ましい。

さらに本発明によるズームレンズは、広角端力ら望遠端
へのズーミングに際して少なくとも第１レンズ群と第２
レンズ群との間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ
群との間隔が減少するとともに以下の条件を満足するこ
とが望ましい。

ただし、 φｌは第１レンズ群の屈折力、 φ２は第２レンズ群の屈折力、 φ３は第３レンズ群の屈折力、 φ４は第４レンズ群の屈折力である。

条件（２）の上限を越えると、充分なズーム比を確保す
るのに必要な、第１レンズ群、第２レンズ群の相対的移
動量が大きくなって不利である。また、下限を越えると
、第３レンズ群のレンズ径が大きくなり径のコンパクト
化にとって不利である。

条件（３）の上限を越えると、十分なバックフォーカス
の確保が困難となってくる。また、下限を越えると、十
分なズーム比を確保するのに必要な第３レンズ群、第４
レンズ群の相対的移動量が大きくなって不利である。

条件（４）の上限を越えると十分なズーム比を確保する
のに必要な第３レンズ群、第４レンズ群の相対的移動量
が大きくなって不利である。また、下限を越えると望遠
タイプの屈折力配置が過剰となり、全体に正の歪曲収差
が増大し、特に望遠端付近での歪曲収差が許容できなく
なっている。

なお、このようなズーム型式をとった場合、移動量の絶
対値が最小のレンズ群のＹ、の値をＹ　、ｍｉｎとした
とき、 を満足することが望ましい。条件（５）の下限を越える
と、広角端でズーミングのためにより大きな空気間隔を
必要とし、全長が長くなる。

また、本発明によるズームレンズでは、第１レンズ群が
ズーミング及びフォーカシングに兼用されることが望ま
しい。この場合、第２・ＷＩ３・第４群の広角端から望
遠端までの移動量を像面方向を正としてそれぞれＸ、、
Ｘ３．Ｘ、で表した時、の条件を満足することが望まし
い。

条件（６）は第２レンズ群と第４レンズ群の移動量の比
を規定し、条件（７）は第３レンズ群と第４レンズ群の
移動量の比を規定するものである。条件（６）、（７）
は共にレンズ全長が最短となる広角端におけるレンズ全
長と、 ズー ミングに伴う第１レンズ群の移動量とを適切にバランス
させるための条件である。もし条件（６）又は条件（７
）の上限を越えると、広角端におけるレンズ全長は短く
なるが、ズーミングに伴う第１レンズ群の移動量が大き
くなり、鏡胴の構成が困難となる。また、条件（６）又
は（７）の下限を越えると、ズーミングに伴う第１レン
ズ群の移動量は小さくなり鏡胴の構成上有利であるが、
広角端におけるレンズ全長が長くなって、コンパクトな
ズームレンズを得ることができない。

ところで本発明に基づくズームレンズでは、無限遠合焦
状態でズーミングを行うと、７オ一カシングレンズ群は
、他の線型移動レンズ群に対して非線型な動きをする。

従って、ズーミングをしても合焦状態を保つようにする
には、フォーカシングレンズ群に非線型な動きを与える
ための機構が必要となる。ところが従来どおりカムを用
いるのでは、本発明の目的に反し、適当でない。一方、
昨今のカメラには、焦点検出装置による焦点検出に基づ
きピントズレのなくなる方向に自動的にレンズ群を駆動
する自動焦点調節機構を内蔵したものが多く、その調節
速度も高速化されているので、ズーミングを行うと同時
に自動焦点調節を行い、フォーカシングレンズ群の位置
を制御することは十分に可能である。こうした事情を考
慮すると、本発明に基づくズームレンズを実際に使用す
る場合には、自動焦点調節機構が、フォーカシングレン
ズ群を非線型に移動させる機構の代用になると考えて良
い。

そこで本発明に基づくズームレンズにおいては、次の条
件を満足することが望ましい。

ここで、 ＳＬ、Ｓ、はそれぞれ無限遠合焦状態でズーミングを行
った時、最も大きく物体側へ移動する線型移動レンズ群
の単位移動量と、これに対するフォーカシングレンズ群
の移動量、 ｌｓｐ／ＳＬ１ｗは広角端におけるＳ、とＳＬの比、ｌ
ｓｐ／５ｔｌｔは望遠端におけるＳ、とＳＬの比である
。

条件（８）は、自動焦点距離調節機構によってズーミン
グ時の７オ一カシングレンズ群の位置制御を行うのに好
適な構成とするためのものである。

一般に、ズームレンズでは、広角端よりも望遠端の方が
被写界深度が浅いため、フォーカシングレンズ群の位置
精度は望遠側で、より高精度が要求される。そこで、ズ
ーミング−−４を行うと同時に、自動焦点調節機構を働
かせて７オ一カシングレンズ群の位置を制御する場合、
条件（８）に示す如く、線型移動レンズ群の単位移動量
に対するフォーカシングレンズ群の移動量が、望遠側に
行くほど小さくなるように構成しておけば、望遠側でズ
ーミングを行った時、フォーカシングレンズ群の位置修
正量は小さくてすむので、それだけ高精度が得やすくな
る。逆に、条件（８）に反して、線型移動レンズ群の単
位移動量に対するフォーカシングレンズ群の移動量が望
遠側に行くほど太きくなるように構成すると、望遠側で
ズーミングを行った時、７オ一カシングレンズ群の位置
修正量が大きくなり、精度の低化や、制御時間の増加を
招く。

また、ズーム倍率を大きくとるためには、第２レンズ群
、第３レンズ群の少なくとも一方が移動することが望ま
しい。さらには広角側から望遠側へのズーミングに際し
、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少するより
構成することが望ましい。

表 （実施例１） 以下、 本発明の実施例１〜７をそれぞれ表１〜７に示す。

ここで、 ：全系の焦点距離、 ：開放Ｆナンバー ｒ　ｉ　（ｉ＝　１．２．３・・・）：物体側から第１
番目のレンズ面の曲率半径、 ｄ　ｉ　（ｉ＝　１．２．３・・・）：物体側から第１
番目の軸上面間隔、 Ｎ　ｉ　（ｉ−１，２，３・・・）：物体側から第１番
目のレンズのｄ線に対する屈折率、 νｉ　（ｉ＝　１．２−３・・・）：物体側から第１番
目のレンズのアツベ数、 である。

各実施例と各条件（２）〜（７）との関係を表８に示す
。

ｆ−訟５〜１４０．０　〜１９５．０ Ｆ−４，６〜５．５　〜５．８ ｄｌｌ串半径 軸上面間隔 屈折率（Ｎｄ） アツベ数（νｄ） 第４レンズ群の移動量をＸ、とし Ｙ、：第２レンズ群の移動量とすると Ｙ、：第３レンズ群の移動量とすると σ−〇 α−ｏ、５今 第４レンズ群の移動量をＳＬ、第１レンズ群の移動量を
ＳＰとして表 ２（実施例２） ｆ−８２，５〜１４０．０　〜１９５．０血率半径 軸上面間隔 Ｆ−４，６〜５．５　〜翫８ 屈折率（Ｎｄ） アツベ数（νｄ） 表 ３（実施例３） ｆ−１０１５〜１４（ＬＯ〜１９５．０曲率半径 軸上面間隔 Ｆ−４，６ 屈折率（Ｎｄ） アツベ数（νｄ） 第４レンズ群の移動量をＸＩとし Ｙｌ：第２レンズ群の移動量とすると Ｙｌ：第３レンズ群の移動ｍとすると α−−０，２３ α−０，５３ 第４レンズ群の移動量をＸ、とし Ｙ、：第２レンズ群の移動量とすると Ｙ、二第３レンズ群の移ｉＪＩ量とするとミニ−１，１
３ ａ自０ 第４レンズ群の移動量をＳＬ、第１レンズ群の移動量を
Ｓｒとして表 ４（実施例４） 表 ５（実施例５） ｆ−私５〜１４０．０　〜１９５．０ 曲率半径 紬上面間隔 Ｆ−４，６〜５．５　〜５．８ 屈折串（Ｎｄ） アツベ数（νｄ） ｆ−用２５〜１４０．０　〜１９５．０曲率半径 袖上面間隔 Ｆ鱒４．６ 屈折率（Ｎｄ） アツベ数（しｄ） 第４レンズ群の移動量をＸ、とし Ｙｌ：第２レンズ群の移動量とすると　α−０，３１Ｙ
ｌ：第３レンズ群の移動量とすると　ａ−０，６４第４
レンズ群の移動量をＸｌとし Ｙ、：第２レンズ群の移動量とすると　α−−１，１１
Ｙ、：第３レンズ群の移動量とすると　α−−０，１６
第４レンズ群の移動量をＳＬ、第１レンズ群の移動量を
Ｓ、として表 ６（実施例６） ｆ−８Ｌ５−１４０．０　−１９５．０曲率半径 輪上面間隔 Ｆ−４，６〜＆５〜５．８ 屈折率（Ｎｄ） アツベ数（νｄ） 表 ７（実施例７） ｆ−凋、０−　５０．０　−　６２−０曲率半径 ◆−上面間隔 Ｆ−４，５〜５．５　〜５．８ 屈折率（Ｎｄ） アツベ数（νｄ） Ｙｌ：第３レンズ群の移動量とすると α−０，５ Ｙ、：第１レンズ群の移動量とすると ａ−０，７７ なお、第１．３．５．７．９．１１．１３図はそれぞれ
本発明の実施例１〜７の広角端における各レンズ群の配
置及び望遠端への移動を示すレンズ断面図である。但し
、ここで、（Ｉ）は第１レンズ群、（■）は第２レンズ
群、（■）は第３レンズ群、（ＩＶ）は第４レンズ群で
ある。レンズ群下方の直線及び曲線はレンズ群の移動、
点線はレンズ群が移動しないことを示す。

第２．４．６．８．１０．１２．１４図はそれぞれ本発
明実施例１〜７の広角端くＳ〉、中間焦点距離状態＜Ｍ
＞及び望遠端（Ｌ＞の各収差を示す収差図である。但し
、ここで、Ｆは開放ＦナンバーＹ′は像高である。

第１５図は、本発明によるズームレンズの各レンズ群を
移動させる送りネジ及び自動焦点調節機構を示す断面図
である。第１５図に８いて、第１レンズ（Ｌｌ）、第２
レンズ（Ｌり、第３レンズ（Ｌ、）及び第４レンズ（Ｌ
４）のレンズ移動はそれぞれ第１図に示す実施例１によ
るズームレンズの第１レンズ群（■）、第２レンズ群（
川）、第３レンズ群１）及び第４レンズ群のレンズ移動
に対応する。つまり第１レンズ（Ｌｌ）をズーミング及
び７オーカシングに兼用し、第３レンズ（Ｌ、）と第４
レンズ（Ｌ、）が互いに線形に移動する。

ここで第２レンズ（Ｌ２）は移動しない。

ズーミングのために第３レンズ（Ｌ、）及び第４レンズ
（Ｌ、）を線形移動させるには、まずズームモーター（
ＺＭ）が回転しこれに伴ってギア（６）及びズームギア
筒（５）が回転する。ズームギア筒（５）の回転を受け
てギア（７）及び送りネジ（８）が回転すると、送りネ
ジ（８）にネ回転を受けてギア（９）及び送りネジ（１
０）が回転すると、送りネジ（１０）にネジ結合された
レンズ保持枠（４）が、つまり第４レンズ（Ｌ、）が光
軸上を前後移動する。この時、第３レンズ（Ｌ、）と第
４（Ｌ４）のレンズ移動速度比は、送りネジ（８）及び
（１０）のピッチ、又はギア（７）及び（９）の歯数に
より所定の値とすることができ、その値はズーミングの
全領域で一定である。

一方、フォーカシングに兼用される第１レンズ（Ｌｌ）
は第３レンズ（Ｌ、）及び第４レンズ（Ｌ、）に対し、
非線型な移動をするが、その駆動はネジ、その制御は自
動焦点調節機構で行う。具体的には、焦点検出装置（Ｐ
Ｔ）においてズーミング後のＴＴＬ光を利用してデイ７
オーカス量を検出しマイクロコンピュータ（ＣＰ　Ｕ）
に入力すると、マイクロコンピュータ（Ｃ：　Ｐ　Ｕ）
は入力されたデイフォーカス量に対応するモーター回転
量を算出し、それをモーター制御回路（ＭＣ）に入力す
る。モーター制御回路（ＭＣ）は入力されたモーター回
転量に基づいてフォーカスモーター（ＦＭ）を駆動し、
これに伴ってギア（１２）が回転する。レンズ保持枠（
２）は固定鏡筒（１）とネジ結合しており、ギア（１２
）を介して７オーカスモーター（ＦＭ）によって回転さ
せられ光軸上を前後移動する。よって第１レンズ（Ｌｌ
）も光軸上を前後移動する。ここでは焦点検出装置（Ｄ
Ｔ）、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、モーター制御
回路（ＭＣ）、及びフォーカスモーター（ＦＭ）が一体
となって自動焦点調節機構の働きをしている。なお、第
１５図でＣＭ）は焦点検出用のミラーを示す。

なお、本発明によるズームレンズのいずれかの群と群の
間もしくは、全系の物体側あるいは像側に、簡単な構成
からなる屈折力の弱い可動もしくは固定のレンズ群を配
置しても、それは本発明と同じ目的・手段・効果を有す
るものであって、本発明の思想から外れるものではなく
、本発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１．３．５．７，９．１１．１３図はそれぞれ本発明
実施例１〜７の広角端における各レンズ群の配置及び望
遠端への移動を示すレンズ断面図、第２、４．６．８．
１０．１２．１４図はそれぞれ本発明実施例１〜７の広
角端、中間焦点距離状態、望遠端の各収差を表す収差図
、第１５図は本発明実施例１によるズームレンズの各群
を駆動する送りネジ及び自動焦点調節機構を示す断面図
である。 （１） （ｎ） （ＩＩ［） （ＩＶ） ：第１レンズ群、 ：第２レンズ群、 ：第３レンズ群、 ：第４レンズ群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ズーミングに際し三群以上が移動するズームレン
   ズにおいて、これら移動レンズ群のうちの一群をフォー
   カシングに兼用するとともに、他の移動レンズ群の全て
   を以下の条件を満足するようにズーミングの全領域で互
   いに線形に移動させることを特徴とするズームレンズ： −１．５＜α≦１ α＝Ｙ＿ｆ／Ｘ＿ｆ＝ｃｏｎｓｔａｎｔ，Ｘ＿ｆ＜０た
   だし、 Ｘ＿ｆは線形移動レンズ群のうち広角端から望遠端への
   ズーミングに際し物体側へ最も大きく移動するレンズ群
   の任意の焦点距離ｆでの広角端からの移動量；Ｙ＿ｆは
   フォーカシングに兼用されない他の移動レンズ群におけ
   る上記焦点距離ｆでの広角端からの移動量である。 （２）物体側から順に正屈折力を有する第１レンズ群、
   負屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３
   レンズ群、負屈折力を有する第４レンズ群から構成され
   、そのうちの一群をズーミング及びフォーカシングに兼
   用するとともに、少なくとも他の二群をズーミングの全
   領域で互いに線形に移動させ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。 （３）広角端から望遠端へのズーミングに際して、少な
   くとも第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、
   第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少するととも
   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２項記載のズームレンズ： −３．５＜φ＿２／φ＿１＜−０．８ １．５＜φ＿３／φ＿１＜４．０ −４．０＜φ＿４／φ＿１＜−１．２ ただし、 φ１は第１レンズ群の屈折力、 φ２は第２レンズ群の屈折力、 φ３は第３レンズ群の屈折力、 φ４は第４レンズ群の屈折力である。 （４）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３項記載のズームレンズ：−０．７＜Ｙ
   ＿ｆｍｉｎ／Ｘ＿ｆ≦１ ただし、 Ｙ＿ｆｍｉｎは移動量の絶対値が最小のレンズ群のＹ＿
   ｆの値である。 （５）第１レンズ群がズーミング及びフォーカシングに
   兼用される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。 （６）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５項記載のズームレンズ： −１．５＜Ｘ＿２／Ｘ＿４＜０．５ −０．４＜Ｘ＿３／＿Ｘ＿４＜０．９，Ｘ＿４＜０ただ
   し、 Ｘ＿２，Ｘ＿３，Ｘ＿４はそれぞれ広角端から望遠端ま
   での第２、第３、第４レンズ群の移動量である。 （７）フォーカシングに兼用されるレンズ群は焦点検出
   装置による焦点検出に基づきピントズレのなくなる方向
   に自動的に駆動され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。