JPH0727115B2 - 2焦点距離光学系 - Google Patents

2焦点距離光学系

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JPH0727115B2
JPH0727115B2 JP61314592A JP31459286A JPH0727115B2 JP H0727115 B2 JPH0727115 B2 JP H0727115B2 JP 61314592 A JP61314592 A JP 61314592A JP 31459286 A JP31459286 A JP 31459286A JP H0727115 B2 JPH0727115 B2 JP H0727115B2
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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、シネカメラ等に用いられる小型
で明るく、しかも操作の簡単な2焦点距離光学系に関す
る。
〔従来の技術〕
従来普通のスチールカメラではズームレンズが多くしか
も自動焦点調節化されたものが用いられている。又カメ
ラ一体型VTRや電子スチールカメラ等の開発発展には近
年目覚ましいものである。特にカメラ一体型のVTRでは
小型軽量化に向かって研究されている現況である。
しかして従来の2焦点距離光学系としては古くから周知
の撮影レンズの前面に着脱付加して用いるフロントコン
バーター型式のものか或は又カメラに内臓されたレンズ
を撮影レンズの後方に付加して用いるか或は又2つの撮
影レンズを内臓してこれを切換えて用いるかつまり撮影
レンズそのものの焦点と、他のレンズの切換え乃至は付
加による焦点との2焦点をもたせたものであった。
例えばスチルカメラ用ズームレンズとしては特公昭61−
39649号公報の如き 第1群は焦点調節のために光軸方向へ移動可能で、凸面
を物体側へ向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズおよ
び凸面を物体側へ向けた正メニカスレンズを順に具える
正屈折力のレンズ群、第2群は凸面を物体側へ向けた負
メニスカスレンズ、および負と正レンズを貼合わせた負
レンズを具え、変倍のために移動可能で、負屈折力のレ
ンズ群、第3群は負と正レンズを貼合わせた負レンズか
ら成り、像面移動を補償するために第2群と同時に移動
する負屈折力のレンズ群、そして該第3群の像面側には
順に2枚の正レンズから成る第4レンズ群と結像レンズ
群から成るズームレンズ。
リアコンバーター型式のものでは特公昭58−32681号公
報の如き 物体側より順次、第1レンズは前方物体側に凹面を向け
たメニスカス負レンズ、第2レンズは両凸レンズ、第3
レンズは両凹レンズ、第4レンズは両凸レンズ、第5レ
ンズは物体側に凹面を向けたメニスカス負レンズで、第
4レンズと第5レンズは接合されており、合成で正屈折
力を有し、第6レンズは物体側に凹面を向けたメニスカ
ス負レンズより成る5群6枚構成の補助レンズ系。
フロントコンバーター型式のものでは特公昭41−71号公
報の如き 物体空間に面して物体に凸面を向けた散光性接合レンズ
よりなる第1ブロックと、物体に対して凸面を向けたメ
ニスカス接合レンズによりなる第2ブロックと、像空間
に凸面を向けた集光性メニスカス単レンズよりなる第3
ブロックとを、たがいに空気間隔をへだてて写真対物レ
ンズの前方に配置することにより構成されたもの。
レンズ切換型式のカメラとしては特開昭61−138930号公
報の如き フィルム巻取り室とパトローネ収納室との間に露光位置
が形成されており、フィルム巻取り室側又はパトローネ
収納室側の上方の側部に開口が形成これたカメラボディ
と、この開口を覆うように回動自在にカメラボディに取
り付けた可動鏡筒と、この可動鏡筒内に保持された焦点
距離が非常に長い第1望遠レンズと、前記第1望遠レン
ズを通って光を前記開口に向けて反射させるために可動
鏡筒内に取り付けた第1ミラーと、この第1ミラーの反
射光路上に配置された第2ミラーと、前記可動鏡筒がカ
メラボディに整合した状態になっている時に前記第2ミ
ラーを第1ミラーの反射光路上に挿入し、前記可動鏡筒
がカメラボディと垂直になるように引き起こされた時に
第2ミラーを第1ミラーの反射光路から退避させる連動
機構と、この第2ミラーの前方に配置されており比較的
焦点距離が長い第2望遠レンズと、前記露光位置の上方
に配置され前記第1ミラー又は第2ミラーで反射された
光をカメラボディの前方に反射させる第3ミラーと、カ
メラボディの前方に配置され第3ミラーからの光を下方
に反射する第4ミラーと、前記露光位置の前方に配置さ
れ、第4ミラーからの光を露光位置に向けて反射する第
5ミラーとからなることを特徴とする望遠レンズ内臓カ
メラ。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記従来のコンバーター型式のものでは取扱いに面倒さ
があった。又ズームレンズ型式ではレンズが長大となっ
て重くビデオカメラに更に重量を増すことになる。特に
ビデオカメラの場合には一般に写真カメラと比較して、
撮像面のサイズが小さく、従って使われるレンズの焦点
距離も写真カメラ用レンズと比較してかなり短くなって
いる事、また撮像部がCCD等の固体撮像素子を使う場合
には、レンズと素子との間に比較的厚い光学的ローパス
フィルター、カバー硝子等が入る為に写真カメラの如く
レンズと撮像部との間にリヤーコンバーターを挿入する
事は困難である。またフロントコンバーター方式或いは
2個のレンズを切換える方式も構造的に大型化複雑化し
て、デザイン的にも好ましくない。
尚前記周知例は全て光学系の一部を光軸上に挿脱する事
により変倍効果を得ている方法であって、ズームレンズ
型式のものとは相違している。
また最近カメラを小型化する為に低倍率ズームレンズを
採用する例も多くなって来ているが、ズームレンズの場
合は変倍に於ける像面変動を補正する光学系及び機構が
加わり、変倍の全域にわたり性能を良くする必要が有る
等、光学系のレンズ枚数も多く、どうしても光学系の全
長が長く、大きくなり易い。
更にズームレンズは当然ながら変倍操作とヘリコイドに
よる被写体への焦点調節操作が各々独立して行われる為
に、手動では操作が面倒になる為にオートフォーカス等
自動化せざるを得ない場合が多く、従ってどうしても多
機能になり、大型化し、高価になり易い欠点があった。
本発明は、従来の変倍光学系では成し得なかった小型で
低価格、軽量、しかも、操作の簡単なビデオカメラやシ
ネカメラ等に用いられる2焦点距離光学系を提供するこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のかかる目的は、物体側より第1群が正、第2群
が負、第3群が正のレンズ群からなる複数のレンズ群に
より構成された光学系であって、第1群および第3群は
固定され、第2群を光軸方向に移動させて、その両端お
よびその近傍で、広角系および望遠系として撮影可能に
するとともに、第2群の移動に伴う焦点移動による被写
体の焦点調節を行なう2焦点距離光学系であって、前記
第1群の焦点距離をf1、前記第2群の焦点距離をf2、お
よび、前記第3群の像点距離をb3とし、広角端における
合成焦点距離をfwとしたときに、 0.1< fw/f1 <0.5 0.3<|fw/f2|<1.2 0.3< fw/b3 <1.2 の条件を満足するように構成された2焦点距離光学系に
より達成され、従来の2焦点距離光学系としての光軸上
にリヤコンバーター方式やフロントコンバーター方式に
よる切換え或は着脱する方式を用いることなく、これと
ズームレンズ方式との中間方式を採用したものであると
もいえる。
〔作用〕
本発明光学系の作用を説明するに当って、添付図面の第
1図、第2図及び第3図を参照して説明する。
本発明の2焦点距離光学系の構成は、第1図に示す様に
物体側より正、負、正のレンズ群より成る3群構成とし
た。各レンズ群の焦点距離をf1、f2、f3とし第1群と第
2群との主点間隔をl1、第2群と第3群との主点間隔を
l2とした時、物点をAとすると像点がBにできる事を示
す。
次に第2図に第1群と第3群を固定して第2群を移動さ
せて、変倍した時の焦点位置(像点位置)が変動する事
を示す。従ってこの変倍方法では物点A第1レンズ群よ
り一定の距離に有る場合に於ては広角端、望遠端とその
近傍を除いてはピントがボケてしまいズームレンズとし
て使う事は適当ではないが、両端の近傍を使う2焦点距
離光学系として使えば、構造も簡単になり、性能につい
ても問題なく使える。
更に第2図では、物点Aは変倍に際し第1レンズ群より
一定の距離a1に有ったが、今度は逆に像点Bを第3群よ
り一定の距離にして変倍した時物点Aの位置a1がどの様
に変化するかを示したのが、第3図である。
広角端、望遠端に於ける物点距離a1の取り方にもよる
が、第2群を広角端より移動させて変倍するのに従っ
て、物点距離a1は次第に大きくなり、遂には無限遠に至
り、そして発散してしまう。更に変倍を続けて行くと、
物点Aは再び無限遠を通って次第に小さくなり望遠端に
おいては、広角端での物点距離に等しくなる。
従って第3図に於て、広角端より物点距離a1が無限遠に
なる点P1までの範囲と、物点距離a1が再び無限遠になっ
た点P2より望遠端との範囲内では第2群の移動により変
倍作用と焦点調節作用を兼ねて行う事が可能であり従来
不可能であった変倍操作と焦点調節操作を同一操作にま
とめる事ができたという点で誠に意義の有る発明と言え
る。
次に、光学系を小型化してしかも高性能を得る為には各
レンズ群の焦点距離のバランスが取れていなくてはなら
ず、いくつかの条件式を満足する必要が有るが、それら
を説明する。
条件(1)は第1群の焦点距離f1を決める為の条件式で
あり、f1の大小は光学系の大小と、特に望遠側の性能に
関係してくる。光学系の広角端に於ける合成焦点距離を
fwとすると、f1が小さくなって、fw/f1の値が上限を越
えてしまうと、望遠側の球面収差、非点収差、等が大き
くなって補正が困難となる。下限を越えた場合には、収
差補正は有利となるものの、光学系が大型化してしま
う。
条件(2)は第2群の焦点距離f2を決める為の条件であ
り、条件(1)と同様に光学系の大きさ性能等にとって
重要な式である。f2が小さくなって|fw/f2|の値が上限
を越えると、広角側の球面収差、非点収差、歪曲収差等
が大きくなり、下限を越えた場合には、光学系が大型化
して了う。
条件(3)は条件(1)、(2)と関係して像点距離b3
を決める為の式で、ビデオカメラ、シネカメラ等の変倍
光学系に於ては、広角側の焦点距離が、写真カメラ用の
レンズと比較して短い事と、撮像面とレンズとの間に比
較的厚いフィルター等が入る為、光学系全体の小型化を
保ちながらb3を適当な値に確保する事が重要である。b3
が小さくなり、fw/b3が上限を越えて了っては充分なバ
ックフオーカスが確保できない、亦、下限を越える程b3
を大きくしても、光学系の大型化とか、他のレンズ群と
のバランスが崩れて了い好ましくない。
〔実施例〕
次に本発明光学系0についての実施例を詳細に説明する
と、第4図において、物体側より各レンズ群より成る正
の第1群L1、負の第2群L2並びに正の第3群L3の複数の
レンズ群より成る光学系において、第1群L1と第3群L3
とは何れも固定し、第2群L2のみは光軸方向に第1群L1
と第3群L3間を移動可能にしたものであり、その移動両
端部とその上傍で広角、望遠の焦点が合う2焦点距離を
もつ光学系である。なおL4は光学的ローパスフィルタ
ー、カバー硝子等を示す。
しかして、第1群L1の焦点距離をf1、 第2群L2の焦点距離をf2、 第3群L3の焦点距離をf3とし、 a1は、物点距離、 l1は、第1群L1と第2群L2との主点間隔、 l2は、第2群と第3群との主点間隔、 W1は広角端でa1に焦点を合わせた状態、 P1はa1が無限遠になる点、 P2はa1が無限遠に戻る点、 T1は望遠端でa1が焦点を合わせた状態、 b3は第3群の像点距離(第3群の主点より像点までの距
離)、 Sを物像間距離、 fwを広角端における合成焦点距離 とすると、 実施例1(第4図示) f1=41.00 f2=−15.5 f3=12.08 b3=15.83 fw=9.19 fw/f1=0.224 |fw/f2|=0.593 fw/b3=0.592 光学系のレンズデーターは各レンズ群をLi、曲率半径を
r、面間隔をd、屈折率をnd、アッベ数をνとし、全系
の焦点距離をfとするとき、 FNO=1.6 f=9.19〜17.7 但しL4は光学的ローパスフィルター、カバー硝子等であ
る。しかしてこの実施例の各収差は第5図の如くであ
る。
実施例2(第6図示) f1=41.00 f2=−15.5 f3=11.15 b3=14.62 fw=9.19 fw/f1=0.224 |fw/f2|=0.593 fw/b3=0.627 光学系のレンズデーターは各レンズ群をLi、曲率半径を
r、面間隔をd、屈折率をnd、アッベ数をνとし、全系
の焦点距離をfとする時、 FNO=1.6 f=9.19〜17.7 但し、L4は、光学的ローパスフィルター、カバー硝子等
である。しかしてこの実施例による各収差を第7図に示
す。
次にこの発明を実施する面での機構的な実施例を示す。
第8図において光学系0は正のレンズ第1群(L1)と同
じく正のレンズ第3群(L3)はネジ2で連結した固定鏡
筒1、1′に固定されている。
また固定鏡筒1に設けられた光軸と平行な直進溝3、
3′(直進溝は3の1個でよいが第2群L2の移動位置を
示すために2個画かれて符号にダッシュを付して示す)
とカム環4に設けられたカム溝5、5′に嵌合した軸
6、6′、6″を介してカム環4の回転により、レンズ
第2群(L2)だけが光軸方向に移動する様になってい
る。
カム環4には、先端にピン8のあるレバー7が設けられ
ており、レバー7を廻してカム環4が回転し、レンズ第
2群(L2)がカム溝5と直進溝3との軸6の係合で後方
に移動して、軸6が直進溝3の後端(A)に位置(第8
図実線)した時に望遠系として撮影可能になり、レンズ
第2群L2が前方に直進移動して、軸6′が、前進溝3′
の前端(B)に位置した時に広角系として撮影可能なっ
ている。
また撮影の焦点調節はゾーンフオーカス方式であって、
広角系は軸6′が、直進溝3′の前端(B)の位置で、
過焦点距離に設定された固定焦点である。
望遠系は軸6が直進溝3の後端(A)に位置した時は近
景撮影に、また中間の軸6″の位置の如く過焦点距離に
なる所定の位置(C)に設定された時に遠景撮影を行な
うゾーンフオーカスにして、(A)、(B)、(C)点
ともクリックボール9、バネ10及びクリック溝11でクリ
ックストップする様になっている。第9図、第10図は上
記光学系0をVTR撮像機に取付けた場合の望遠系、広角
系の切換え及びゾーンフオーカス調節の方法の1実施例
を示した物で、第9図に於て、カム環4に設けられたレ
バー7の先端のピン8が、フオーク12の長溝12′に摺動
可能の状態に嵌合している。
フオーク12の外端には指掛け13が突出している為、手動
により指掛13を上下する事によって、カム環4が回転し
レンズ第2群(L2)が光軸方向に移動する様になる。
第10図において、指掛13が下端の時望遠系の近景撮影
(第8図A位置)、所定のやや上に移動させた位置で望
遠系の遠景撮影(第8図C位置)、上端に移動させた位
置で広角系になり、各々の位置でクリックストップする
様になっている。
勿論レンズの焦点距離による焦点深度の度合によって、
フオーカスゾーン設定数の増減は可能である。
〔発明の効果〕 2焦点距離光学系により単焦点レンズのものよりより画
面の変化が得られ、コンバーターやズーム型式の如く大
型化することなく軽量小型低価格となってVTR撮像用と
しては極めて好適な光学系が得られ、更にワンタッチ望
遠系、広角系及びゾーンフオーカスの切換えが自由に出
来る為、操作が簡単で、機構を単純化した誰にでも使い
易い小型のカメラにできる2焦点距離光学系である。
更にズームレンズは当然ながら変倍操作とヘリコイドに
よる被写体への焦点調節操作が各々独立して行われる為
に、手動では操作が面倒になる為にオートフオーカス等
自動化せざるを得ない場合が多く、従ってどうしても多
機能になり、大型化し、高価になり易い欠点がすべて解
決される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明2焦点距離光学系の実施例を示したもの
で、第1図は本光学系の近軸関係を示した図、第2図は
変倍に伴う焦点移動(像点移動)を示した図、第3図は
前記焦点移動を利用して、変倍時に焦点調節が可能な範
囲を示した図、第4図は実施例1の断面図、第5図は同
収差図、第6図は実施例2の断面図、第7図は同収差
図、第8図は、レンズ鏡筒の切欠き断面図、第9図はビ
デオカメラにレンズを組込んだ時の正面図、第10図は同
側面図である。 L1……レンズ第1群、L2……レンズ第2群、L3……レン
ズ第3群、A……物点、B……像点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より第1群が正、第2群が負、第3
    群が正のレンズ群からなる複数のレンズ群により構成さ
    れた光学系であって、第1群および第3群は固定され、
    第2群を光軸方向に移動させて、その両端およびその近
    傍で、広角系および望遠系として撮影可能にするととも
    に、第2群の移動に伴う焦点移動による被写体の焦点調
    節を行なう2焦点距離光学系であって、 前記第1群の焦点距離をf1、前記第2群の焦点距離を
    f2、および、前記第3群の像点距離をb3とし、広角端に
    おける合成焦点距離をfwとしたときに、 0.1< fw/f1 <0.5 0.3<|fw/f2|<1.2 0.3< fw/b3 <1.2 の条件を満足することを特徴とする2焦点距離光学系。
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