JPH0625826B2 - コンパクトな高倍率ズ−ムレンズ - Google Patents

コンパクトな高倍率ズ−ムレンズ

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JPH0625826B2
JPH0625826B2 JP59029542A JP2954284A JPH0625826B2 JP H0625826 B2 JPH0625826 B2 JP H0625826B2 JP 59029542 A JP59029542 A JP 59029542A JP 2954284 A JP2954284 A JP 2954284A JP H0625826 B2 JPH0625826 B2 JP H0625826B2
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical 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
    • G02B15/145Optical 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 five groups only
    • G02B15/1451Optical 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 five groups only the first group being positive
    • G02B15/145109Optical 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 five groups only the first group being positive arranged +--+-

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来最も一般的な4群ズーム方式の改良発展に
関している。即ち従来方式は第1図に示す如くフオーカ
シング用第1レンズ群g,変倍用第2レンズ群g
補正用第3レンズ群g3及びリレーレンズとしての第4
レンズ群gよりなりg,g,gの合成レンズ系
をアフオーカルズーム系にするか收斂或は発散のズーム
系とし、これに固定のgを加えて所要の焦点距離とな
して結像へ導くようになつている。
以下説明を簡単にするためにg,g,gをもつて
アフオーカルズーム系となつているものについて考察す
る。
従来方法の長所としては前部アフオーカル系の残存收差
をバランスさせておけばgにそれを打消す方向の收差
をもたせることにより比較的容易に收差補正が行えるこ
と、又ズーミングに際して移動群がg,gのみで加
工上、組立上極めて有利なことである。反面全変倍域で
の光学全長が不変で且比較的パワーの強いgの位置が
大きく変わるため、全域でのレンズ群のパワー配置の変
化が大きくテイストーシヨンの補正には特に不利とな
る。
この方式のコンパクト化の手法としては、g2のパワー
を強め変倍のための移動空間を小さくすること、g
望遠率を高めること、各群のレンズタイプをえらんでそ
の主点位置がレンズ群移動の障害にならないようにする
こと等が一般的に用いられているが、これらは必然的に
各レンズのパワーを上げることにつながり、收差補正上
困難をまねくことになる。いづれにせよ従来の方式では
コンパクト化、高倍率化、高機能化には限界がある。
本発明は従来の4群ズーム方式に新たに1群を加えて5
群とし、従来の形式の有利性を残したまゝ可動群を増加
してその欠点を補なおうとするものである。
すなわち本発明は、物体側より順に正レンズ群G,負
レンズ群G,正又は負のレンズ群G,正レンズ群G
,負レンズ群Gの各レンズ群より成り、各レンズ群
間の空気間隔を変えてズーミングする際にG,G
,Gを同方向に移動させ、GとG及びG
の空気間隔を広角端のとき夫々D1W,D4W、望遠端
のとき夫々D1T,D4Tとし、G,G,G,G
焦点距離を夫々F,F,F,Fとするとき i)D1W<D1T,F>-2F ii)D4T<D4W,F<-F となるように構成したことを特徴とするもので、コンパ
クトな高倍率ズームレンズを提供しようとするものであ
る。
以下図面に従い本発明の構成を説明するが、図面中第3
図及び第5図が本発明の構成を示すもので、第3図はレ
ンズ群Gが正の場合、第5図はレンズ群Gが負の場
合を示し、第1図は4群構成の従来方式の図、第2図,
第4図は本発明が従来方式からどのような思考過程をと
つて発展したかを跡付けるための説明図であり、その思
考過程をたどりながら本発明の構成を明らかにする。
第1図は4群より成る従来方式の一例であるが、その中
の従来固定されていたリレーレンズgを第2図に示す
如く正レンズ群g41と負レンズ群g42の2群に分割し、
前群のアフオーカル群でズーミングを行う際には同時に
41,g42の間隔を変更することによつてそれ自体が一
つの変倍系を構成する如く改変する。このリレーレンズ
系gの全体の焦点距離をf,g41,g42の焦点距離
を夫々f41,f42とし可変な両者の主点間間隔をd
すると f=f41×f42/(f41+f42−d) (1) f41は正、f42は負だから、fを常に正とするために
は上式からf41−d<-f42となるがdを過大にとる
ことは全系の構成を過大にするので、 f41<-f42 (2) を条件とする。
一方バツク焦点距離をP′とすると1/P′=1/
(f41−d)+1/f42だからP′を常に正にする
ためには少なくともf41>dであることが必要であ
る。この条件と(1)式からdの変化にかかわらず、f
>f41となる。
又焦点位置からG41迄の長さをfの函数で示すと >f41だからfが大きくなるとd+P′も大
きくなることが知れる。
(1)式ではdが小さくなる程fは大きくなるから、
結局dが小さくなるに従つてd+P′は大きくな
る。この様子は第2図の(イ)と(ロ)の図をくらべてみれば
よくわかる。g41,g42の間隔を広角端の開いた位置か
ら望遠側へ小さくして行くとこの間にgの焦点距離は
次第に大きくなるが、ズームレンズとして最終的な焦点
位置を固定するためにはg41は物体側に移動することに
なる。そしてg42はg41の移動より大きな移動量で物体
側に移動することによつて間隔dを次第に小さくする
ことが出来る。すなわちg41とg42の間隔は広角端より
も望遠端の方が小さいということが一つの条件となる。
次にこのリレー系gに第2図(イ)のようなg
,g,を夫々正レンズ群,負レンズ群,正レンズ
群で構成するアフオーカルズーム系を前置することを考
える。
この際凹レンズ群での像倍率を主として−1倍以下の範
囲で使うようにするとgを固定した通常の形式で変倍
用第2レンズ群gが像側に大きく移動する間に補正用
第3レンズ群gはそれより小さな移動量で同じく像側
に移動する。この間アフオーカルズーム系の倍率は増加
する。第2図の如くこの両者を結合して考えるとアフオ
ーカルズーム系の倍率の低いときにはリレーレンズg
の焦点距離は短かく、アフオーカルズーム系の倍率の高
いときにはリレーレンズgの焦点距離は長くなり、全
系としては両者の相乗効果として従来より高い倍率比の
ズームレンズ系が得られることになる。
さて第2図においてgとg41の空間を経過する近軸光
線は光軸に平行なのでこの間隔をかえても全系の焦点距
離は変化しないし焦点位置も変わらない。そこでg
41の間隔を常に必要最小限にとどめる如くg41の移動
に従つてgの位置をきめ、このgの位置に従つてズ
ーミングの際に占めるべきg,gの位置をスライド
させたのが第3図の形式で、g,g,g,g41
びg42の夫々をG,G,G,G及びGと置き
かえてある。これが本発明の構成の一つの場合で、レン
ズ群Gが正の場合を示すものである。
第3図を見て解るように焦点距離の短かい時(広角端)
には構造長が短かく焦点距離が長い時(望遠端)には構
造長が長くなつており、全系をコンパクトに収納する構
造が可能である。
今までの説明からすると、この形式は5群共可動とする
必要があるが、アフオーカル系とかgの倍率が-1倍
を超えないという制約をはずして、全系を一つの新しい
ズーミング方式として見直すならば今までの説明に忠実
に従つて角群を移動させる必要はない。ズーミング過程
における両端又は適当な2点をおさえて途中の過程では
收差の補正状況等を勘案して曲線的な移動は1群乃至2
群にとどめ他の群の移動は互いにリニアに比例するよう
に動かせば機構は単純化出来る。その際Gの倍率は−
1倍を超えても位置的な支障はおきない。
次にG3を負のレンズ群とした場合について説明する。
第2図における正レンズ群,負レンズ群,正レンズ群か
らなる3群ズームアフオーカル系のgのレンズ群を更
に第4図のように負レンズ群g31と正レンズ群g32とに
分割する。g31とg32を一体して動かせば全く前述の形
式と同じことになるが、そうせずに両者の間隔を変化出
来るようにしておき、その代りにg32は全くg41と同じ
移動をするように構成する。前述の場合と同様にg
−1倍以下で使うようにすれば第3図と同様に焦点距離
が長くなると構造長がのびてg1は物体側に突出する。
又g32とg41は全く同じ移動をするのだからこれを第5
図のように一体化してGとし、g31をG、G42をG
と書き直すとここに新しい5群形式が考えられる。こ
れが本発明のGが負レンズ群である場合の構成であ
る。この場合も前の場合と同様にズーミングの途中過程
では前側アフオーカル系の動きと後側2群ズームの動き
を忠実に守る必要はない。例えばGの前進に対してG
を固定することも可能であり、1つか2つの群を曲線
的に移動させ、他の群は互いに比例移動するようにすれ
ば機構は単純化される。この際分離したg31は焦点距離
を大きくとつても有効にきく。
以上第3図及び第5図に示した本発明のズームレンズ方
式は、考え方として3群のズームアフオーカル系に前側
正レンズ群,後側負レンズ群の2群より成るズームリレ
ー系を付加し、前部のアフオーカル系全体をリレーレン
ズの前側正レンズの移動に合わせて移動するようにした
上で全体を再構成したものである。その結果正レンズ群
,負レンズ群G,正又は負レンズ群G正レンズ
群G,負レンズ群Gの5群で形成され、広角側より
望遠側へズーミングする際にはGをのぞいて各群物体
側に移動し、GとGの移動量はG,Gの移動量
より大きくなるように、すなわちD1W<D1T,D4T<D
4Wの条件の下に構成された新しいズームシステムが得ら
れた。リレーレンズ自体をズームレンズ化することは新
しいことではないが、従来は前方に配置された通常のズ
ームレンズの移動空間とリレーレンズ内のズームレンズ
の移動空間とを夫々独立にとつたために、全体の構造長
が長くなる上構成が複雑で大きくなりコンパクト化には
逆行する形となつた。本発明においてはリレーズーム系
を2群で形成し、その前側のレンズ群の移動に合せて前
方の通常のズームレンズ系全体を動かすことと前述の
(2)式を本発明の場合に置きかえたF<-Fの条件に
よつて構造長の増大をふせぎ全体的に比較的単純な構成
ですぐれたズームシステムとすることが出来た。
なお、広角側より望遠側にズーミングするさいにG
とりのこされた形になるが、前述の如くGはアフアー
カルズームの変倍用レンズに相当し-1倍乃至はそれを
こえて使えるようにするため、Gの焦点距離をF
の焦点距離をFとすれば F>-2F を条件とする。
本発明のズームレンズ方式は従来の方式に比べ次のよう
な利点がある。
i)リレーレンズ自体に変倍作用があるので同じ倍率比の
従来の方式に比べるとGのパワー負担が軽減出来る
か、又はGの移動量が少くなるのでズームレンズの高
性能化又はコンパクト化に有利である。又パワー負担も
移動量も同じようにすれば当然高倍率化がはかれる。
ii)従来の方式では望遠端で正レンズの第1群が離れて
存在する形になるので糸巻型のテストーシヨンを発生し
易く、これを他のレンズで補うと広角端で樽型のテスト
ーシヨンが残ることになる。ところが本方式では広角端
で最後部の負レンズの第5群が離れて存在する形になる
ので望遠端と同様の糸巻型のテストーシヨンが発生しや
すくなる。従つて全体的に糸巻型のテストーシヨンの発
生をおさえるように配慮すればよいことになる。結局ズ
ームレンズの最大の離点であるテストーシヨンの補正に
有利に働くことになる。
iii)広角端ではリレーレンズは正レンズ群と負レンズ群
の間隔が開くことによつて望遠レンズ的構成となるので
通常のレンズよりGから焦点面までの距離が小さくな
り、更にアフオーカル系自体も像倍率の低い時は全長が
短くなる。従つて広角端では全系の全長が非常に短かく
なり収納時のコンパクト化に有利である。
iv)ズームレンズの最後部にマイナスレンズ群を置くこ
とはそれのない場合に比して同じ射出瞳に対する入射瞳
の位置が物体側に寄りG1に近づくのでGの径を大き
くしないですむようになる。このことはビクネツテイン
グに有効なるのみならず、Gのヘリ部を主光線が通過
することによる画面周辺像の劣化を防止することが出来
る。本発明にあつては広角端の構造長が短かいのみなら
ずマイナスレンズ群が後部に離れて置かれているので入
射瞳はGの近くにあり、上述の利点が特に有効に生か
されている。
本発明の実施例を次に示す。
P′,P′は夫々広角端望遠端のバツクフオーカ
ス,D1W,D1Tは第1群と第2群の広角端及び望遠端の
空気間隔,L,Lは夫々広角端、望遠端の焦点より
レンズ系前端までの全長。D4W,D4Tは第4群と第5群
の広角端及び望遠端の空気間隔。
実施例1及び2は第3群が負レンズ系、実施例3は第3
群が正レンズ系の例である。
実施例1の広角端のF=72に対してL=140.40 ,
実施例2の広角端のF=86に対してL=162.30 ,
実施例3の広角端のF=61.36に対してL=132.65。
広角端のコンパクトなことが知れる。
実施例夫々についての收差曲線は第6図,第8図,第1
0図に示されておりすぐれた性能が示されている。
実施例1 焦点距離72.1〜114.9〜204.2 Fナンバー3.6〜4.1〜4.6 実施例2 焦点距離86.0〜137.2〜243.5 Fナンバー4.4〜5.0〜5.6 実施例3 焦点距離58.4〜77.4〜110.4 Fナンバー2.05〜2.30〜2.56
【図面の簡単な説明】
第1図(イ),(ロ)は従来の4群ズーム方式のレンズ系の構
成を示す図、第3図(イ),(ロ)及び第5図(イ),(ロ)が本発
明の構成を示す図、第2図(イ),(ロ)及び第4図(イ),(ロ)
は本発明の思考過程を示す説明図で、それぞれの図の
(イ)が広角端、(ロ)が望遠端におけるレンズ配置を示す。
第6、8、10図はそれぞれ実施例1,2,3の収差
図、第7、9、11図の各(イ)はそれぞれ実施例1,
2,3の構成図、第7、、9、11図の各(ロ)はそれぞ
れ実施例1,2,3の広角端と望遠端のレンズ位置の動
きを説明する図である。 G……第1レンズ群、G……第2レンズ群 G……第3レンズ群、G……第4レンズ群 G……第5レンズ群 D1W,D2W,D3W,D4W……広角端の空気間隔 D1T,D2T,D3T,D4T……望遠端の空気間隔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に正レンズ群G,負レンズ
    群G,正又は負のレンズ群G,正レンズ群G,負
    レンズ群Gの各レンズ群より成り、各レンズ群間の空
    気間隔を変えてズーミングする際にG,G3,G,G
    を同方向に移動させ、GとG及びG4とGの空
    気間隔を広角端のとき夫々D1W,D4W,望遠端のとき夫
    々D1T,D4Tとし、G,G,G,Gの焦点距離
    を夫々F,F,F,Fとするとき i)D1W<D1T,F>-2F ii)D4T<D4W,F<-F となるように構成したことを特徴とするコンパクトな高
    倍率ズームレンズ。
JP59029542A 1984-02-21 1984-02-21 コンパクトな高倍率ズ−ムレンズ Expired - Lifetime JPH0625826B2 (ja)

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