JPH0567930B2 - - Google Patents
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- JPH0567930B2 JPH0567930B2 JP58021930A JP2193083A JPH0567930B2 JP H0567930 B2 JPH0567930 B2 JP H0567930B2 JP 58021930 A JP58021930 A JP 58021930A JP 2193083 A JP2193083 A JP 2193083A JP H0567930 B2 JPH0567930 B2 JP H0567930B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02B15/143—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 three groups only
- G02B15/1431—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 three groups only the first group being positive
- G02B15/143105—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 three groups only the first group being positive arranged +-+
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
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Description
本発明はズームレンズ系に関し、さらに詳しく
はそのフオーカシング方式に関する。 従来、ズームレンズ系のフオーカシング方式と
しては、レンズ系の最も物体側にフオーカシング
用レンズ群を配し、このフオーカシング用レンズ
群を光軸方向に移動させるいわゆる前玉繰出方式
が一般的である。この方式は全焦点距離範囲にお
いて同一撮影距離に対してほぼ同一の繰出量をフ
オーカシング用レンズ群に与えることによつてフ
オーカシングが可能であるため、ほとんどのズー
ムレンズ系はこの方式を採用している。この前玉
繰出方式と異るフオーカシング方式としては、レ
ンズ系全体を繰出すフオーカシング方式や、レン
ズ系内部又は後部にフオーカシング用レンズ群を
配するフオーカシング方式が考えられるが、これ
らのフオーカシング方式においては、焦点距離に
よつて同一撮影距離に対するフオーカシング繰出
量が異り、長焦点側に行く程繰出量を大きくしな
ければならない。例えば全体繰出方式にあつて
は、繰出量のズームの比の２乗程度にもなる。従
つてズーミングに伴つてこの繰出量の差を補正す
るための補正機構が必要となり鏡胴の構成が複雑
となるざるを得ない。なお、オートフオーカス方
式にあつては繰出量の制御は電気的に行われるの
で、焦点距離による繰出量の差を電気的に補正す
ることが可能であるが、この場合も繰出量の差が
あまりに大きいことは、フオーカシング速度や駆
動エネルギー、駆動スペース等の点で望ましくな
い。 本発明の目的は、前玉繰出以外の繰出方式によ
り、最短焦点距離端と最長焦点距離端とのフオー
カシング繰出量の比がきわめて小さい新規なフオ
ーカシング方式を提供することにある。本発明の
他の目的は、前玉繰出以外の繰出方式により、焦
点距離による繰出量の差がきわめて小さく、同一
繰出量を採用したとしても焦点距離による像面位
置のズレが焦点深度内に収まる程度の、前玉繰出
方式に匹敵する新規なフオーカシング方式を提供
することにある。 上記目的を達成するため、本発明の特徴とする
ところは、光軸方向の移動により焦点合わせを行
う負屈折力のフオーカシング用レンズ群Ｆ、この
フオーカシング用レンズ群Ｆよりも物体側に配さ
れ全体として正の屈折力を有する少くとも２群の
前方レンズ群Ａ、及び上記フオーカシング用レン
ズ群Ｆよりも像側に配される少くとも１群の正屈
折力の後方レンズ群Ｂを有し、上記フオーカスシ
ング用レンズ群Ｆの横倍率βFは常にβF＜０を満足
しているとともに、ズーミング時において、上記
前方レンズ群Ａの合成焦点距離及び上記フオーカ
シング用レンズ群Ｆの横倍率βFが変化し、かつ短
焦点距離側から長焦点距離側へのズーミングに伴
う上記フオーカシング用レンズ群Ｆの横倍率βFの
変化の方向は無限遠側から近接側へのフオーカシ
ングに伴う上記フオーカシング用レンズ群Ｆの横
倍率βFの変化の方向に常に一致していることを特
徴とするズームレンズ系にある。更に、無限遠フ
オーカス時における最短焦点距離での上記フオー
カシング用レンズ群Ｆの横倍率βFWがβFW≒−１
（βFW＝−１も含むものとする）に設定されている
と、後述するように有利である。本発明ではフオ
ーカシング用レンズ群Ｆが負でありかつβF＜０で
あるから、前方レンズ群Ａは正となり、また正の
後方レンズ群Ｂを必要としている。 以下、本発明について詳細に説明する。第１図
は本発明によるズームレンズのある焦点距離での
薄肉近似による構成図を示している。fFが負のフ
オーカシング用レンズ群Ｆの焦点距離、fAがフオ
ーカシング用レンズ群より物体側にある正の前方
レンズ群Ａの焦点距離、そしてfBがフオーカシン
グ用レンズ群より像面側にある正の後方レンズ群
Ｂの焦点距離で、各焦点距離はズーミング時変化
してもかまわないとする。同図の構成から、薄肉
間隔をそれぞれe1、e2、レンズバツグをLB、全
系の焦点距離をｆ、レンズ群Ｆ，Ｂの横倍率をそ
れぞれβFとβBとすると以下の各式が成立する。 ｆ＝fAβFβB (1) e1＝fA＋（１−１／βF）fF (2) e2＝（１−βF）fF＋（１−１／βF）fB (3) LB＝（１−βB）fB (4) (1)式からズーミング時、fA、βF、βBの内少くと
も１つは変化しなければならない。 第２図は第１図の構成で表わされる焦点距離に
おいて、フオーカシング用レンズ群ＦをΔX移動
させてＡ群からS1の位置の合焦できたことを示し
ている。このときＡ群とＦ群の横倍率をそれぞれ
β′A、β′Fとすると以下の式が成立する。 S1＝（１−１／β′A）fA (5) e1＋ΔX＝（１−β′A）fA＋（１−１／β′F）fF (6) e2−ΔX＝（１−β′F）fF＋（１−１／βF）fB (7) レンズバツグLBについては第２図についても
(4)式と同じ式が成立する。 ここで(1)〜(7)式の符号について述べておく。(1)
式のｆは全系の焦点距離であるから明らかに正で
なければならない。また焦点距離を表わすfA、
fF、fBは当然にそれぞれ正、負、正である。さら
に横倍率についてはβF、β′Fが負であることから
β′A、βBも負である。尚、横倍率の正、負は、レ
ンズに対して同方向の位置に物点と像点がある場
合を正、レンズに対して逆方向の位置に物点と像
点がある場合を負としている。薄肉間隔e1、e2
は、主点間隔の関係から負の値もとりうる。フオ
ーカシング用レンズ群Ｆの移動量ΔXは第２図か
らわかるように、フオーカシング用レンズ群Ｆが
像側へ移動するとき正、物体側に移動するとき負
である。 上記において、(3)式より(7)式を引いて、 ΔX＝（β′F−βF）・fF ここでΔβF＝β′F−βFとおくと ΔX＝ΔβF・fF (8) 次に(6)式から(2)式を引いて(8)式を用いて、整理
すると βA′＝−βF（βF＋ΔβF）／βF（βF＋ΔβF）・
ΔX／fA(9) が得られる。ここでβA′・fA＜０であるから、ΔX
＞０のときβFβF′＞１、またΔX＜０のときβFβF′
＜１である。よつて、フオーカシング用レンズ群
はFβFβF′＞１のとき像側へ、βFβF′＜１のとき物
体側へ移動して近接被写体に合焦する。 近接に合焦したときの、撮影距離Ｄは次式のよ
うに表わされる。 Ｄ＝S1＋e1＋e2＋LB これに前記各式を代入し整理すると次式にな
る。 （Ｄ−Ｑ）ΔX＝Ｐ (10) ここで Ｐ＝fA 2・βF（βF＋ΔβF）／βF（βF＋Δβ
F）−１(11) Ｑ＝fA＋e1＋e2＋LB (12) である。 上記(10)式には撮影距離Ｄとフオーカシング用レ
ンズ群Ｆの移動量ΔXとの関係である。この(10)式
は、撮影距離Ｄの変化に対するフオーカシング用
レンズ群Ｆの移動量ΔXの関係を示す基本式であ
り、この関係はＰ、Ｑをパラメータとする双曲線
となる。そしてＰ、Ｑがズーミング時変化すれ
ば、同じく撮影距離Ｄに対するフオーカシング移
動量ΔXが異つた値となつてくる。従つて焦点距
離によるフオーカシング移動量ΔXの差を小さく
するには、ズーミングによるＰ、Ｑの変化を小さ
くすることが必要である。 ここで(11)、(12)式に注目すると、Ｑは各レンズ群
の焦点距離の一乗のオーダーで変化する量である
がＰはレンズ群Ａの焦点距離の二乗のオーダーで
変化する量であり、焦点距離によるフオーカシン
グ繰出量ΔXの差を生じる要素としては特にズー
ミングによるＰの変化の影響が大きいことがわか
る。従つて焦点距離によるフオーカシング繰出量
の差を小さくするには、ズーミング時のＰの変化
を抑えることが効果的である。 そこでＰの変化を小さくする条件を考える。 (11)式に注目すると、まず、ズーミング時fA、βF
の両者が変化しなければ、Ｐの値に変化がないこ
とがわかるが、これは、(1)式より明らかなよう
に、ズーミング時βBのみを変化させて焦点距離ｆ
を変化させる場合に該当し、前玉繰出方式に該当
するので採用できない。従つてこれ以外の方法に
よりズーミング時Ｐの変化を小さくすることを考
えなければならない。この場合、fA、βFのいずれ
かが変化することになるが、いずれの一方が変化
するとしても、これに対応して他方が変化しない
かぎりズーミング時のＰの変化を小さくすること
ができない。そこで、ズーミング時のＰの変化を
小さくするには、ズーミング時においてフオーカ
シングレンズ群Ｆの横倍率βFが変化すること及
び、このフオーカシング用レンズ群よりも物体側
に配される前方レンズ群Ａの合成焦点距離fAが変
化することが必要であるとの結論が得られる。 このためには、βFの変化については、フオーカ
シング用レンズ群Ｆをズーミング時移動させるか
又は後方レンズ群Ｂをズーミング時移動させるこ
と、及びfAの変化については、前方レンズ群Ａを
少なくとも２群のレンズ群で構成し、この２群の
レンズ間の空気間隔をズーミング時変化させるこ
とが必要である。従つて、本発明のズームレンズ
系は少くとも４群のレンズ群を有する構成とな
る。 さらに、(11)式の分子fA 2・βF（βF＋ΔβF）の値に
ついて考えると、(1)式よりfA・βFの増加によりｆ
を増加させるのが自然であるから、ｆが増加する
ときfA 2・βF（βF＋ΔβF）は増加する。従つてｆの
増加に対しＰの値の変化を小さくするにはｆの増
加に対し(11)式の分母βF（βF＋ΔβF）−１の絶対値
も
増加する必要がある。このためには、 βF（βF＋ΔβF）＞１の場合、｜βF｜はｆの増加に従
つて増加する必要があり、βF（βF＋ΔβF）＜１の場
合｜βF｜はｆの増加に従つて減少する必要があ
る。 また、無限遠側から近接側へのフオーカシング
によるフオーカシング用レンズ群の横倍率の変化
を見てみると、fF＜０であるから(8)式よりΔX＞
０のときΔβF＜０でなければならない。βF、βF′
はともに負であるから、このことは｜βF′｜が近
接側へのフオーカシングに従つて増加することを
意味する。一方ΔX＜０のときは(8)式よりΔβF＞
０であるから｜βF′｜は近接側へのフオーカシン
グに従つて減少する。 以上のことをまとめると次の結論となる。 (i)βFβF′＞１のとき フオーカシング用レンズ群Ｆの像側に移動
させると近接側へのフオーカシングができ
る。（ΔX＞０） ズーミング時ｆの増加に従つて｜βF｜を増
加させる。 近接側へのフオーカシングに従つて｜βF′｜
が増加する。 (ii) βFβF′＜１のとき フオーカシング用レンズ群Ｆを物体側に移
動させると近接側へのフオーカシングができ
る。（ΔX＜０） ズーミング時ｆの増加に従つて｜βF｜を減
少させる。 近接側へのフオーカシングに従つて｜βF′
｜が減少する。 上記(i)、(ii)のいずれの場合においても、ｆの増
加の際と、近接側へのフオーカシングの際のフオ
ーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方向は一
致している。 次に｜βF｜の変化域について検討する。まず上
記(i)の場合、よりｆの増加に従つて｜βF｜が増
加している。このことを(1)式について考えると、
｜βF｜の変化はｆの変化に寄与しており、｜βF｜
の変化率すなわち｜βF｜の最大値と最小値の比が
大きいほどｆの最大値と最小値の比すなわちズー
ム比が大きく取れることを意味している。一方｜
βF｜の変化は既に述べたように、フオーカシング
用レンズ群Ｆ又は後方レンズ群Ｂを光軸方向に移
動させることによつて実現されるが、この移動量
は｜βF｜の変化巾に依存している。従つて｜βF｜
の変化巾が小さくしかも｜βF｜の変化率が大きい
ほど少い移動量で大きいズーム比を効果的に得る
ことができる。例えば、｜βF｜が１から２に変化
する場合と２から４に変化する場合を考えると、
変化率はともに２倍であつてズーム比への寄与は
同じであるが、変化巾は前者が１で後者が２とな
つており、移動量の少い前者の方が有利なことが
わかる。従つて、βFβF′＞１であるこの(i)の場合
は｜βF｜の最小値であるβFWを−１に近く設定し
てβFの変化域を全体としてできるだけ−１近傍と
するほど有利であり、より近接側へのフオーカ
シングに従つて｜βF｜が増加するので常にβFβF′
＞１が満足されることからβFW＝−１とするのが
最も有利であるということになる。 一方、βFβF′＜１である上記(ii)の場合は、上記
よりｆの増加に従つて｜βF｜が減少している。
従つて(1)式より見れば｜βF｜の変化そのものはｆ
の変化に不利な要素となつており、｜βF｜単独で
その変化域を検討するのは不適当である。そこで
(1)式における｜fA・βF｜と｜βF｜との関係を考え
る。この両者は｜βF｜が１に近いほど｜βF｜のわ
ずかな減少で｜fA・βF｜か有効に増加するという
関係にある。すなわち｜fA・βF｜全体で見たとき
｜βF｜の減少はｆの増加に寄与している。ここで
｜βF｜変化のためのレンズ群移動量をできるだけ
少くして所望のズーム比を得るのが望ましいこと
は上記(i)の場合と同様であるから、βFβF′＜１で
あるこの(ii)の場合は｜βF｜の最大値であるβFWを
−１に近く設定してβFの変化域を全体としてでき
るだけ−１近傍とするほど有利となる。また、
より近接側へのフオーカシングに従つて｜βF｜が
減少するので常にβFβF′＜１が満足されることか
らβFW＝−１とするのが最も有利であるというこ
とになる。 上記のように、(i)、(ii)いずれの場合でもβFの変
化域を全体としてできるだけ−１近傍とすべきこ
と、換言すればβFWを−１にできるだけ近く設定
すべきことが結論される。 なお、上記の議論においてはズームレンズ系の
焦点深度は考慮に入つておらず、βFβ・F′と１と
の大小関係とフオーカシング用レンズ群の近接フ
オーカスのための移動方向との関連に由来する制
限のため、βF＜−１の場合もβF＜−１の場合もそ
の変化域のリミツトは−１であり、βFの変化域が
−１の両側にまたがつている場合は考えられなか
つた。ここで、例えば、上記の(i)の場合におい
て、 βFＴ＜−１＜βFW 但し βFW≒−１ としたとする。（但しβFＴは無限遠フオーカス時
における最長焦点距離でのフオーカシング用レン
ズ群Ｆの横倍率である。）上記の場合βF＝−１と
なる焦点距離から最長焦点距離までの範囲ではβF
βF′＞１であり、(i)の場合の定義どおりの構成と
なる。ところが、最短焦点距離からβF＝−１とな
る焦点距離までの範囲では｜βF｜＜１であるから
無限遠近傍においてβFβF′＜１となる領域が必ず
存在することになる。従つてこの領域において(i)
の場合の定義に従いフオーカシング用レンズ群Ｆ
を像側に移動させることは近接側へのフオーカシ
ングに逆行する作用を生ずる。しかしながら、(i)
の場合においてはフオーカシング用レンズ群Ｆの
像側への移動により｜βF｜が増加するので近接側
へのフオーカシングによりβFβF′は１に近づく。
しかもβFW≒−１であるから無限遠側からわずか
に近接側へフオーカシングしたところでβFβF′＞
１となる領域に入ることになる。さらに｜βF｜は
ｆが大きくなるのであるから長焦点側へ寄るほど
βFWが−１に近くなり、フオーカシングの際には
より無限遠近傍でβFβF′＞１となる領域に入る。
従つて上記のフオーカシングに逆行する作用は撮
影倍率が小さくしかも撮影距離も大きい比較的限
られた範囲においてのみ生じることになる。そし
てその範囲は焦点深度が深い領域であり、上記の
フオーカシングに逆行する作用は焦点深度内に収
つて実質上害にならないことがわかる。 上記のようにして焦点深度を考慮に入れれば
βFW≒−１の条件つきでβFの変化域を−１の両側
にまたがるごとく設定することができる。このこ
とは、βFの変化域を全体としてより−１近傍に設
定できることを意味し、より望ましい設計とな
る。 以上の議論は上記の(ii)の場合にもあてはまるも
のであり、 βWFＴ＜−１＜βFT 但し、 βFW≒−１ とした場合がこれに該当する。この場合も焦点深
度を考慮に入れれば、実質的にフオーカシングが
可能である。特にこの(ii)の場合は｜βF｜自体の変
化の方向がｆの変化に不利であるので、βFの変化
域を−１の両側にまたがるごとく設定してβFの変
化域を全体として−１近傍に設定することは所望
のズーム比を効果的に得る上で特に意味がある。 次に本発明の実施例を示す。実施例１は上記(i)
の場合に該当し、実施例２は上記(ii)の場合に該当
する。また、これらの実施例はともにβFの変化域
が−１の両側にまたがつたものであるが、本発明
はこのような実施に限らず、例えばβFW≒−１
（βFW＝−１も含むものとする）を条件にβFの変化
域がβF＝−１の片側のみであるごとき実施も可能
であることは今までの説明から明らかである。
はそのフオーカシング方式に関する。 従来、ズームレンズ系のフオーカシング方式と
しては、レンズ系の最も物体側にフオーカシング
用レンズ群を配し、このフオーカシング用レンズ
群を光軸方向に移動させるいわゆる前玉繰出方式
が一般的である。この方式は全焦点距離範囲にお
いて同一撮影距離に対してほぼ同一の繰出量をフ
オーカシング用レンズ群に与えることによつてフ
オーカシングが可能であるため、ほとんどのズー
ムレンズ系はこの方式を採用している。この前玉
繰出方式と異るフオーカシング方式としては、レ
ンズ系全体を繰出すフオーカシング方式や、レン
ズ系内部又は後部にフオーカシング用レンズ群を
配するフオーカシング方式が考えられるが、これ
らのフオーカシング方式においては、焦点距離に
よつて同一撮影距離に対するフオーカシング繰出
量が異り、長焦点側に行く程繰出量を大きくしな
ければならない。例えば全体繰出方式にあつて
は、繰出量のズームの比の２乗程度にもなる。従
つてズーミングに伴つてこの繰出量の差を補正す
るための補正機構が必要となり鏡胴の構成が複雑
となるざるを得ない。なお、オートフオーカス方
式にあつては繰出量の制御は電気的に行われるの
で、焦点距離による繰出量の差を電気的に補正す
ることが可能であるが、この場合も繰出量の差が
あまりに大きいことは、フオーカシング速度や駆
動エネルギー、駆動スペース等の点で望ましくな
い。 本発明の目的は、前玉繰出以外の繰出方式によ
り、最短焦点距離端と最長焦点距離端とのフオー
カシング繰出量の比がきわめて小さい新規なフオ
ーカシング方式を提供することにある。本発明の
他の目的は、前玉繰出以外の繰出方式により、焦
点距離による繰出量の差がきわめて小さく、同一
繰出量を採用したとしても焦点距離による像面位
置のズレが焦点深度内に収まる程度の、前玉繰出
方式に匹敵する新規なフオーカシング方式を提供
することにある。 上記目的を達成するため、本発明の特徴とする
ところは、光軸方向の移動により焦点合わせを行
う負屈折力のフオーカシング用レンズ群Ｆ、この
フオーカシング用レンズ群Ｆよりも物体側に配さ
れ全体として正の屈折力を有する少くとも２群の
前方レンズ群Ａ、及び上記フオーカシング用レン
ズ群Ｆよりも像側に配される少くとも１群の正屈
折力の後方レンズ群Ｂを有し、上記フオーカスシ
ング用レンズ群Ｆの横倍率βFは常にβF＜０を満足
しているとともに、ズーミング時において、上記
前方レンズ群Ａの合成焦点距離及び上記フオーカ
シング用レンズ群Ｆの横倍率βFが変化し、かつ短
焦点距離側から長焦点距離側へのズーミングに伴
う上記フオーカシング用レンズ群Ｆの横倍率βFの
変化の方向は無限遠側から近接側へのフオーカシ
ングに伴う上記フオーカシング用レンズ群Ｆの横
倍率βFの変化の方向に常に一致していることを特
徴とするズームレンズ系にある。更に、無限遠フ
オーカス時における最短焦点距離での上記フオー
カシング用レンズ群Ｆの横倍率βFWがβFW≒−１
（βFW＝−１も含むものとする）に設定されている
と、後述するように有利である。本発明ではフオ
ーカシング用レンズ群Ｆが負でありかつβF＜０で
あるから、前方レンズ群Ａは正となり、また正の
後方レンズ群Ｂを必要としている。 以下、本発明について詳細に説明する。第１図
は本発明によるズームレンズのある焦点距離での
薄肉近似による構成図を示している。fFが負のフ
オーカシング用レンズ群Ｆの焦点距離、fAがフオ
ーカシング用レンズ群より物体側にある正の前方
レンズ群Ａの焦点距離、そしてfBがフオーカシン
グ用レンズ群より像面側にある正の後方レンズ群
Ｂの焦点距離で、各焦点距離はズーミング時変化
してもかまわないとする。同図の構成から、薄肉
間隔をそれぞれe1、e2、レンズバツグをLB、全
系の焦点距離をｆ、レンズ群Ｆ，Ｂの横倍率をそ
れぞれβFとβBとすると以下の各式が成立する。 ｆ＝fAβFβB (1) e1＝fA＋（１−１／βF）fF (2) e2＝（１−βF）fF＋（１−１／βF）fB (3) LB＝（１−βB）fB (4) (1)式からズーミング時、fA、βF、βBの内少くと
も１つは変化しなければならない。 第２図は第１図の構成で表わされる焦点距離に
おいて、フオーカシング用レンズ群ＦをΔX移動
させてＡ群からS1の位置の合焦できたことを示し
ている。このときＡ群とＦ群の横倍率をそれぞれ
β′A、β′Fとすると以下の式が成立する。 S1＝（１−１／β′A）fA (5) e1＋ΔX＝（１−β′A）fA＋（１−１／β′F）fF (6) e2−ΔX＝（１−β′F）fF＋（１−１／βF）fB (7) レンズバツグLBについては第２図についても
(4)式と同じ式が成立する。 ここで(1)〜(7)式の符号について述べておく。(1)
式のｆは全系の焦点距離であるから明らかに正で
なければならない。また焦点距離を表わすfA、
fF、fBは当然にそれぞれ正、負、正である。さら
に横倍率についてはβF、β′Fが負であることから
β′A、βBも負である。尚、横倍率の正、負は、レ
ンズに対して同方向の位置に物点と像点がある場
合を正、レンズに対して逆方向の位置に物点と像
点がある場合を負としている。薄肉間隔e1、e2
は、主点間隔の関係から負の値もとりうる。フオ
ーカシング用レンズ群Ｆの移動量ΔXは第２図か
らわかるように、フオーカシング用レンズ群Ｆが
像側へ移動するとき正、物体側に移動するとき負
である。 上記において、(3)式より(7)式を引いて、 ΔX＝（β′F−βF）・fF ここでΔβF＝β′F−βFとおくと ΔX＝ΔβF・fF (8) 次に(6)式から(2)式を引いて(8)式を用いて、整理
すると βA′＝−βF（βF＋ΔβF）／βF（βF＋ΔβF）・
ΔX／fA(9) が得られる。ここでβA′・fA＜０であるから、ΔX
＞０のときβFβF′＞１、またΔX＜０のときβFβF′
＜１である。よつて、フオーカシング用レンズ群
はFβFβF′＞１のとき像側へ、βFβF′＜１のとき物
体側へ移動して近接被写体に合焦する。 近接に合焦したときの、撮影距離Ｄは次式のよ
うに表わされる。 Ｄ＝S1＋e1＋e2＋LB これに前記各式を代入し整理すると次式にな
る。 （Ｄ−Ｑ）ΔX＝Ｐ (10) ここで Ｐ＝fA 2・βF（βF＋ΔβF）／βF（βF＋Δβ
F）−１(11) Ｑ＝fA＋e1＋e2＋LB (12) である。 上記(10)式には撮影距離Ｄとフオーカシング用レ
ンズ群Ｆの移動量ΔXとの関係である。この(10)式
は、撮影距離Ｄの変化に対するフオーカシング用
レンズ群Ｆの移動量ΔXの関係を示す基本式であ
り、この関係はＰ、Ｑをパラメータとする双曲線
となる。そしてＰ、Ｑがズーミング時変化すれ
ば、同じく撮影距離Ｄに対するフオーカシング移
動量ΔXが異つた値となつてくる。従つて焦点距
離によるフオーカシング移動量ΔXの差を小さく
するには、ズーミングによるＰ、Ｑの変化を小さ
くすることが必要である。 ここで(11)、(12)式に注目すると、Ｑは各レンズ群
の焦点距離の一乗のオーダーで変化する量である
がＰはレンズ群Ａの焦点距離の二乗のオーダーで
変化する量であり、焦点距離によるフオーカシン
グ繰出量ΔXの差を生じる要素としては特にズー
ミングによるＰの変化の影響が大きいことがわか
る。従つて焦点距離によるフオーカシング繰出量
の差を小さくするには、ズーミング時のＰの変化
を抑えることが効果的である。 そこでＰの変化を小さくする条件を考える。 (11)式に注目すると、まず、ズーミング時fA、βF
の両者が変化しなければ、Ｐの値に変化がないこ
とがわかるが、これは、(1)式より明らかなよう
に、ズーミング時βBのみを変化させて焦点距離ｆ
を変化させる場合に該当し、前玉繰出方式に該当
するので採用できない。従つてこれ以外の方法に
よりズーミング時Ｐの変化を小さくすることを考
えなければならない。この場合、fA、βFのいずれ
かが変化することになるが、いずれの一方が変化
するとしても、これに対応して他方が変化しない
かぎりズーミング時のＰの変化を小さくすること
ができない。そこで、ズーミング時のＰの変化を
小さくするには、ズーミング時においてフオーカ
シングレンズ群Ｆの横倍率βFが変化すること及
び、このフオーカシング用レンズ群よりも物体側
に配される前方レンズ群Ａの合成焦点距離fAが変
化することが必要であるとの結論が得られる。 このためには、βFの変化については、フオーカ
シング用レンズ群Ｆをズーミング時移動させるか
又は後方レンズ群Ｂをズーミング時移動させるこ
と、及びfAの変化については、前方レンズ群Ａを
少なくとも２群のレンズ群で構成し、この２群の
レンズ間の空気間隔をズーミング時変化させるこ
とが必要である。従つて、本発明のズームレンズ
系は少くとも４群のレンズ群を有する構成とな
る。 さらに、(11)式の分子fA 2・βF（βF＋ΔβF）の値に
ついて考えると、(1)式よりfA・βFの増加によりｆ
を増加させるのが自然であるから、ｆが増加する
ときfA 2・βF（βF＋ΔβF）は増加する。従つてｆの
増加に対しＰの値の変化を小さくするにはｆの増
加に対し(11)式の分母βF（βF＋ΔβF）−１の絶対値
も
増加する必要がある。このためには、 βF（βF＋ΔβF）＞１の場合、｜βF｜はｆの増加に従
つて増加する必要があり、βF（βF＋ΔβF）＜１の場
合｜βF｜はｆの増加に従つて減少する必要があ
る。 また、無限遠側から近接側へのフオーカシング
によるフオーカシング用レンズ群の横倍率の変化
を見てみると、fF＜０であるから(8)式よりΔX＞
０のときΔβF＜０でなければならない。βF、βF′
はともに負であるから、このことは｜βF′｜が近
接側へのフオーカシングに従つて増加することを
意味する。一方ΔX＜０のときは(8)式よりΔβF＞
０であるから｜βF′｜は近接側へのフオーカシン
グに従つて減少する。 以上のことをまとめると次の結論となる。 (i)βFβF′＞１のとき フオーカシング用レンズ群Ｆの像側に移動
させると近接側へのフオーカシングができ
る。（ΔX＞０） ズーミング時ｆの増加に従つて｜βF｜を増
加させる。 近接側へのフオーカシングに従つて｜βF′｜
が増加する。 (ii) βFβF′＜１のとき フオーカシング用レンズ群Ｆを物体側に移
動させると近接側へのフオーカシングができ
る。（ΔX＜０） ズーミング時ｆの増加に従つて｜βF｜を減
少させる。 近接側へのフオーカシングに従つて｜βF′
｜が減少する。 上記(i)、(ii)のいずれの場合においても、ｆの増
加の際と、近接側へのフオーカシングの際のフオ
ーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方向は一
致している。 次に｜βF｜の変化域について検討する。まず上
記(i)の場合、よりｆの増加に従つて｜βF｜が増
加している。このことを(1)式について考えると、
｜βF｜の変化はｆの変化に寄与しており、｜βF｜
の変化率すなわち｜βF｜の最大値と最小値の比が
大きいほどｆの最大値と最小値の比すなわちズー
ム比が大きく取れることを意味している。一方｜
βF｜の変化は既に述べたように、フオーカシング
用レンズ群Ｆ又は後方レンズ群Ｂを光軸方向に移
動させることによつて実現されるが、この移動量
は｜βF｜の変化巾に依存している。従つて｜βF｜
の変化巾が小さくしかも｜βF｜の変化率が大きい
ほど少い移動量で大きいズーム比を効果的に得る
ことができる。例えば、｜βF｜が１から２に変化
する場合と２から４に変化する場合を考えると、
変化率はともに２倍であつてズーム比への寄与は
同じであるが、変化巾は前者が１で後者が２とな
つており、移動量の少い前者の方が有利なことが
わかる。従つて、βFβF′＞１であるこの(i)の場合
は｜βF｜の最小値であるβFWを−１に近く設定し
てβFの変化域を全体としてできるだけ−１近傍と
するほど有利であり、より近接側へのフオーカ
シングに従つて｜βF｜が増加するので常にβFβF′
＞１が満足されることからβFW＝−１とするのが
最も有利であるということになる。 一方、βFβF′＜１である上記(ii)の場合は、上記
よりｆの増加に従つて｜βF｜が減少している。
従つて(1)式より見れば｜βF｜の変化そのものはｆ
の変化に不利な要素となつており、｜βF｜単独で
その変化域を検討するのは不適当である。そこで
(1)式における｜fA・βF｜と｜βF｜との関係を考え
る。この両者は｜βF｜が１に近いほど｜βF｜のわ
ずかな減少で｜fA・βF｜か有効に増加するという
関係にある。すなわち｜fA・βF｜全体で見たとき
｜βF｜の減少はｆの増加に寄与している。ここで
｜βF｜変化のためのレンズ群移動量をできるだけ
少くして所望のズーム比を得るのが望ましいこと
は上記(i)の場合と同様であるから、βFβF′＜１で
あるこの(ii)の場合は｜βF｜の最大値であるβFWを
−１に近く設定してβFの変化域を全体としてでき
るだけ−１近傍とするほど有利となる。また、
より近接側へのフオーカシングに従つて｜βF｜が
減少するので常にβFβF′＜１が満足されることか
らβFW＝−１とするのが最も有利であるというこ
とになる。 上記のように、(i)、(ii)いずれの場合でもβFの変
化域を全体としてできるだけ−１近傍とすべきこ
と、換言すればβFWを−１にできるだけ近く設定
すべきことが結論される。 なお、上記の議論においてはズームレンズ系の
焦点深度は考慮に入つておらず、βFβ・F′と１と
の大小関係とフオーカシング用レンズ群の近接フ
オーカスのための移動方向との関連に由来する制
限のため、βF＜−１の場合もβF＜−１の場合もそ
の変化域のリミツトは−１であり、βFの変化域が
−１の両側にまたがつている場合は考えられなか
つた。ここで、例えば、上記の(i)の場合におい
て、 βFＴ＜−１＜βFW 但し βFW≒−１ としたとする。（但しβFＴは無限遠フオーカス時
における最長焦点距離でのフオーカシング用レン
ズ群Ｆの横倍率である。）上記の場合βF＝−１と
なる焦点距離から最長焦点距離までの範囲ではβF
βF′＞１であり、(i)の場合の定義どおりの構成と
なる。ところが、最短焦点距離からβF＝−１とな
る焦点距離までの範囲では｜βF｜＜１であるから
無限遠近傍においてβFβF′＜１となる領域が必ず
存在することになる。従つてこの領域において(i)
の場合の定義に従いフオーカシング用レンズ群Ｆ
を像側に移動させることは近接側へのフオーカシ
ングに逆行する作用を生ずる。しかしながら、(i)
の場合においてはフオーカシング用レンズ群Ｆの
像側への移動により｜βF｜が増加するので近接側
へのフオーカシングによりβFβF′は１に近づく。
しかもβFW≒−１であるから無限遠側からわずか
に近接側へフオーカシングしたところでβFβF′＞
１となる領域に入ることになる。さらに｜βF｜は
ｆが大きくなるのであるから長焦点側へ寄るほど
βFWが−１に近くなり、フオーカシングの際には
より無限遠近傍でβFβF′＞１となる領域に入る。
従つて上記のフオーカシングに逆行する作用は撮
影倍率が小さくしかも撮影距離も大きい比較的限
られた範囲においてのみ生じることになる。そし
てその範囲は焦点深度が深い領域であり、上記の
フオーカシングに逆行する作用は焦点深度内に収
つて実質上害にならないことがわかる。 上記のようにして焦点深度を考慮に入れれば
βFW≒−１の条件つきでβFの変化域を−１の両側
にまたがるごとく設定することができる。このこ
とは、βFの変化域を全体としてより−１近傍に設
定できることを意味し、より望ましい設計とな
る。 以上の議論は上記の(ii)の場合にもあてはまるも
のであり、 βWFＴ＜−１＜βFT 但し、 βFW≒−１ とした場合がこれに該当する。この場合も焦点深
度を考慮に入れれば、実質的にフオーカシングが
可能である。特にこの(ii)の場合は｜βF｜自体の変
化の方向がｆの変化に不利であるので、βFの変化
域を−１の両側にまたがるごとく設定してβFの変
化域を全体として−１近傍に設定することは所望
のズーム比を効果的に得る上で特に意味がある。 次に本発明の実施例を示す。実施例１は上記(i)
の場合に該当し、実施例２は上記(ii)の場合に該当
する。また、これらの実施例はともにβFの変化域
が−１の両側にまたがつたものであるが、本発明
はこのような実施に限らず、例えばβFW≒−１
（βFW＝−１も含むものとする）を条件にβFの変化
域がβF＝−１の片側のみであるごとき実施も可能
であることは今までの説明から明らかである。
【表】
【表】
上記実施例１においてr16からr18までがズーミ
ング時可動のフオーカシング用レンズ群Ｆでその
焦点距離fFは−30.125である。各焦点距離でのフ
オーカシング用レンズ群の横倍率βFと前方レンズ
群の焦点距離fAは以下の様になつている。
ング時可動のフオーカシング用レンズ群Ｆでその
焦点距離fFは−30.125である。各焦点距離でのフ
オーカシング用レンズ群の横倍率βFと前方レンズ
群の焦点距離fAは以下の様になつている。
【表】
実施例１の構成図と収差図を第３図と第４図に
それぞれ示す。また、実施例１においてフオーカ
シング用レンズ群Ｆを像面側に移動させたとき、
長焦点側の移動量を基準にして、短焦点側と中間
焦点での像点移動量を表１に示す。
それぞれ示す。また、実施例１においてフオーカ
シング用レンズ群Ｆを像面側に移動させたとき、
長焦点側の移動量を基準にして、短焦点側と中間
焦点での像点移動量を表１に示す。
【表】
【表】
表１より明らかなように、許容錯乱円径を0.04
程度と考えると、焦点深度巾はｆ＝12.8で0.12、
ｆ＝25.5で0.13程度となり上表の値はすべてこの
範囲に収つているので従来の前玉繰出し方式と同
等と考えられる。
程度と考えると、焦点深度巾はｆ＝12.8で0.12、
ｆ＝25.5で0.13程度となり上表の値はすべてこの
範囲に収つているので従来の前玉繰出し方式と同
等と考えられる。
【表】
【表】
上記実施例２においてr15からr17までズーミン
グ時固定のフオーカシング用レンズ群Ｆで、その
焦点距離fFは−26.667である。各焦点距離でのフ
オーカシング用レンズ群の横倍率βFと前方レンズ
群の焦点距離fAは以下の様になつている。
グ時固定のフオーカシング用レンズ群Ｆで、その
焦点距離fFは−26.667である。各焦点距離でのフ
オーカシング用レンズ群の横倍率βFと前方レンズ
群の焦点距離fAは以下の様になつている。
【表】
本実施の例構成図と収差図を第５図と第６図に
それぞれ示す。実施例２においてフオーカシング
用レンズ群Ｆを物体側に移動させたとき、長焦点
側の移動量を基準にして、短焦点側と中間焦点で
像点移動量を表２に示す。
それぞれ示す。実施例２においてフオーカシング
用レンズ群Ｆを物体側に移動させたとき、長焦点
側の移動量を基準にして、短焦点側と中間焦点で
像点移動量を表２に示す。
【表】
【表】
表２から許容錯乱円径を0.033とすると焦点深
度巾はｆ＝28.8で0.24、ｆ＝35.0で0.26となり、
像点移動量はｆ＝28.8で少々大きいがやはり焦点
深度内と考えられる。 上記実施例においてからも明らかなように本発
明は前玉繰出しと同様な効果を有しているが、バ
リフオーカル用ズームレンズやオートフオーカス
用ズームレンズの場合ではフオーカシング移動量
に差があること自体が余り大きな問題でないので
(11)式をズーミング時ほぼ一定にする制約を緩め、
フオーカシング移動量のズーミングによる差を若
干許容することができる。これは収差補正上有利
な要素となるが、短焦点側での横倍率βFWがβFW≒
−1.0であることにより短焦点側から長焦点側ま
での移動量の比を容易に設定できる。 以上から明らかなように、本発明は前玉繰出し
方式によらず、焦点距離変化によるフオーカシン
グ移動量の差のきわめて小さな新規なズームレン
ズ系のフオーカシング方式を提供するものであ
る。すなわち、本発明はフオーシング用レンズ群
を負としかつその横倍率βFを常に負としたことに
よりその前後に正の前方レンズ群及び正の後方レ
ンズ群を要するものであり、ズーミング時におい
て前方レンズ群の合成焦点距離fA及びフオーカシ
ング用レンズ群の横倍率βFをともに変化させるこ
とによりズーミングによるフオーカシング移動量
の差の減少を計るとともに、ズーミング時の焦点
距離の増加に伴うフオーシング用レンズ群の横倍
率の変化の方向を近接側へのフオーカシングに伴
うフオーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方
向に一致せしめたものである。上記横倍率変化の
方向の一致はフオーカシング移動量の差を効果的
に減少させる意味があり、また上記横倍率変化の
方向の一致に加え、更にβFW≒−１とすることに
よつて所望のズーム比を効果的に得ることができ
る。
度巾はｆ＝28.8で0.24、ｆ＝35.0で0.26となり、
像点移動量はｆ＝28.8で少々大きいがやはり焦点
深度内と考えられる。 上記実施例においてからも明らかなように本発
明は前玉繰出しと同様な効果を有しているが、バ
リフオーカル用ズームレンズやオートフオーカス
用ズームレンズの場合ではフオーカシング移動量
に差があること自体が余り大きな問題でないので
(11)式をズーミング時ほぼ一定にする制約を緩め、
フオーカシング移動量のズーミングによる差を若
干許容することができる。これは収差補正上有利
な要素となるが、短焦点側での横倍率βFWがβFW≒
−1.0であることにより短焦点側から長焦点側ま
での移動量の比を容易に設定できる。 以上から明らかなように、本発明は前玉繰出し
方式によらず、焦点距離変化によるフオーカシン
グ移動量の差のきわめて小さな新規なズームレン
ズ系のフオーカシング方式を提供するものであ
る。すなわち、本発明はフオーシング用レンズ群
を負としかつその横倍率βFを常に負としたことに
よりその前後に正の前方レンズ群及び正の後方レ
ンズ群を要するものであり、ズーミング時におい
て前方レンズ群の合成焦点距離fA及びフオーカシ
ング用レンズ群の横倍率βFをともに変化させるこ
とによりズーミングによるフオーカシング移動量
の差の減少を計るとともに、ズーミング時の焦点
距離の増加に伴うフオーシング用レンズ群の横倍
率の変化の方向を近接側へのフオーカシングに伴
うフオーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方
向に一致せしめたものである。上記横倍率変化の
方向の一致はフオーカシング移動量の差を効果的
に減少させる意味があり、また上記横倍率変化の
方向の一致に加え、更にβFW≒−１とすることに
よつて所望のズーム比を効果的に得ることができ
る。
第１図は本発明のズームレンズ系のある焦点距
離での薄肉近似による構成図、第２図は第１図で
のズームレンズ系によるフオーカシング時の構成
図、第３図、第５図は厚肉化して構成した本発明
の各実施例のレンズ構成図、第４図、第６図はそ
の収差図である。 Ｆ……負のフオーカシング用レンズ群、Ａ……
フオーカシング用レンズ群よりも物体側の少くと
も２群の前方レンズ群、Ｂ……フオーカシング用
レンズ群よりも像側の少くとも１群の後方レンズ
群。
離での薄肉近似による構成図、第２図は第１図で
のズームレンズ系によるフオーカシング時の構成
図、第３図、第５図は厚肉化して構成した本発明
の各実施例のレンズ構成図、第４図、第６図はそ
の収差図である。 Ｆ……負のフオーカシング用レンズ群、Ａ……
フオーカシング用レンズ群よりも物体側の少くと
も２群の前方レンズ群、Ｂ……フオーカシング用
レンズ群よりも像側の少くとも１群の後方レンズ
群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光軸方向の移動により焦点合わせを行う負屈
折力のフオーカシング用レンズ群、 このフオーカシング用レンズ群よりも物体側に
配され全体として正の屈折力を有する少なくとも
２群の前方レンズ群、 及び上記フオーカシング用レンズ群よりも像側
に配される少なくとも１群の正屈折力の後方レン
ズ群を有し、 上記フオーカシング用レンズ群の横倍βFは常に
βF＜０を満足しているとともに、 ズーミング時において上記前方レンズ群の合成
焦点距離及び上記フオーカシング用レンズ群の横
倍率が変化し、 かつ短焦点距離側から長焦点距離側へのズーミ
ングに伴う上記フオーカシング用レンズ群の横倍
率の変化の方向は無限遠側から近接側へのフオー
カシングに伴う上記フオーカシング用レンズ群の
横倍率の変化の方向に常に一致していることを特
徴とするズームレンズ系。 ２ 上記フオーカシング用レンズ群の無限遠フオ
ーカス時の横倍率βFは、焦点距離の増加に従つ
て、最短焦点距離での−１近傍から−１に向い−
１を通り越して最長焦点距離での値に向かうごと
く変化するよう設定されてい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系。 ３ 更に無限遠フオーカス時における最短焦点距
離での上記フオーカシング用レンズ群の横倍率
βFWがβFW≒−１に設定されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のズームレンズ系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58021930A JPS59147314A (ja) | 1983-02-12 | 1983-02-12 | ズ−ムレンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58021930A JPS59147314A (ja) | 1983-02-12 | 1983-02-12 | ズ−ムレンズ系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59147314A JPS59147314A (ja) | 1984-08-23 |
| JPH0567930B2 true JPH0567930B2 (ja) | 1993-09-27 |
Family
ID=12068770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58021930A Granted JPS59147314A (ja) | 1983-02-12 | 1983-02-12 | ズ−ムレンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59147314A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4525039B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2010-08-18 | 株式会社ニコン | ズームレンズ |
| JP6146020B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2017-06-14 | 株式会社ニコン | 変倍光学系、光学装置、及び、変倍光学系の製造方法 |
| JP6108075B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2017-04-05 | 株式会社ニコン | 変倍光学系、光学装置、及び、変倍光学系の製造方法 |
| JP6146021B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2017-06-14 | 株式会社ニコン | 変倍光学系、光学装置、及び、変倍光学系の製造方法 |
| CN104956248B (zh) | 2013-01-28 | 2018-04-24 | 株式会社尼康 | 变倍光学系统、光学装置和变倍光学系统的制造方法 |
| JP6609412B2 (ja) * | 2015-02-17 | 2019-11-20 | 株式会社タムロン | 光学系及び撮像装置 |
| US11175485B2 (en) | 2016-11-21 | 2021-11-16 | Nikon Corporation | Zoom optical system, optical apparatus, imaging apparatus and method for manufacturing the zoom optical system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5178326A (en) * | 1974-12-28 | 1976-07-07 | Nippon Kogaku Kk | Boenrenzu |
-
1983
- 1983-02-12 JP JP58021930A patent/JPS59147314A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59147314A (ja) | 1984-08-23 |
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