JPS5832365B2 - ズ−ムレンズソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリレ一部を共通としてズーム部のみを交換して
レンズ全体を交換したのと同様の効果が得うレるズーム
レンズ装置に関するものである。

撮影装置等に於いて倍率等の異なるレンズを相互に交換
して撮影しようとする場合、第１の方法としてレンズ全
体を交換する方法、第２の方法として更に他のレンズ例
えばアフォーカルコンバーターをレンズに取り付ける方
法、第３の方法としてレンズの一部のみを他のレンズと
交換する方法が従来から知られていた。

本願のレンズ装置は第３の方法に関係する。

しかしながら、この第３の方法はモノフォーカルレンズ
の交換に従来採用されており、ズームレンズには採用さ
れていなかった。

この理由はズームレンズが先ずズーム操作中ズーム部に
生じる収差の変動を最小となる様に設計し、更にリレ一
部でズーム部で発生した収差を補正する様に設計されて
いるため、リレ一部に他のズーム部を取り付けることは
不可能であると考えられていた。

しかしながら、例えばテレビカメラの分野に於いて・・
ンデイカメラ等の小型カメラが出現している様に光学系
の小型化が望まれている。

本発明はリレ一部を共通化することによって交換レンズ
群を小型化する場合に有効である。

そしてこのリレ一部の共通化は複数個のズーム部すなわ
ち、フォーカシングレンズ群、バリエイターレンズ群、
コンペンセイターレンズ群、アフォーカルレンズ群、を
含む部分からの各々はぼアフォーカルな光束の収差を等
しくすることによってズーム部を相互に交換可能とする
ことによって行なわれる。

そしてこの各々のズーム部からの光束の収差をほぼ等し
くするために本発明のレンズのズーム部は ａ、アフォーカルレンズ群が少な（とも凸レンズと凹レ
ンズより構成されている。

ｂ、上記凹レンズは上記凸レンズより高い分散ガラスで
構成されている。

Ｃ８絞り装置はアフォーカルレンズ群の前又は後に配置
されている。

ｄ、アフォーカルレンズ群が前後に光軸に沿って移動可
能である。

ｅ、第１のズーム部のバリエイターレンズ群が少なくと
も１つの負のレンズを含み、第２のズーム部のバリエイ
ターレンズ群が少なくとも１つの負のレンズとこのレン
ズの像面側に物体側に凹面を向けた負のメニスカスレン
ズを有している。

ｆ、フォーカシングレンズ群が貼合せを含む両凸レンズ
と、このレンズの後に配置された正のメニスカスレンス
トヲ有シ、正のメニスカスレンズの第１面と第２面はｌ
Ｒ，Ｉ＜ｌ Ｒ２１の関係を有する。

ただしＲ１は第１而の曲率半径、Ｒ２は第２面の曲率半
径である。

また上記両凸レンズは第２図の２３に示すが、このレン
ズは第５図に示す様に微小空間で分離することもできる
。

ｇ、フォーカシングレンズ群が凹レンズ群と凸レンズ群
とより構成され、フォーカシング操作する一方の凹レン
ズ群又は凸レンズ群を凹レンズとこのレンズのうしろに
凸レンズを配置し、この凹レンズの像面側の曲率半径は
凸レンズの物体側の曲率半径より大きい。

以下上記条件について説明する。

条件ａ１ｂは交換するズームレンズのズーム部のみでリ
レーレンズを変えずに球面収差の補正するための条件で
ある。

ズーム部で発生した球面収差が補正不足の時には凹レン
ズの屈折率を凸レンズのそれより高いものを使用し凹レ
ンズ面で光像を発散作用をもたせることによってアフォ
ーカルレンズ系で球面収差を補正過剰にもってくること
が出来ズームレンズ全系で球面収差の補正可能ならしめ
る。

ズーム部で発生した球面収差が補正過剰のときは逆の凹
凸レンズの使用を行なえば良い。

又このときズームレンズ全体の焦点距離は一般に ただし ｆ：全系の焦点距離 ｆｌ：フォーカシングレンズの焦点距１ ｆＡニアフォーカル系のレンズの焦点距離ｆＲ＋、 リ
レーレンズ系の焦点距離 ＶＫ：バリエイターレンズ、コンペンセイターレンズの
結像倍率 で表わされるから、ｆＡすなわちアフォーカルレンズ系
で凹レンズを凸レンズより物体側にもってくればアフォ
ーカルレンズ系の主点の位置はリレーレンズ系外にシフ
トするから第２移動レンズのスペースがなくなり従って
ｆＡの焦点距離が長くなるのでズーム系は広角側にシフ
トする。

すなわち、ワイドズームには凹レンズを物体側にテレズ
ームでは像面側にもって来た方がズームレンズのズーム
部で広角側シフト（広角化）をはかるより有利である。

従って条件ａが必要である。又、条件すを満すことによ
ってズーム部で発生した軸上色収差を補正することが出
来る。

すなわち、ズーム部の軸上色収差が補正不足に片寄って
いるときアフォーカルレンズ系が正のときは少な（とも
１個以上の凹凸レンズ系を使用し凹に高分散のガラス、
凸に低分散のガラスを使用することによってズーム部の
補正不足の軸上色収差を全体として補正することが出来
る。

ズーム部で発生した軸上色収差が補正過剰になっている
ときはその逆である。

アフォーカルレンズ系が負のときも同様の考えが出来る
。

上記の考えは条件Ｃによって可能となる。

すなわち、条件Ｃが満されず絞りが例えばアフォーカル
レンズ系から遠（はなれた位置にあれば上記の考えは成
立しない。

すなわち条件Ｃが成立することによってアフォーカルレ
ンズ群の光軸からはなれた位置（高い位置）で球面収差
を決定する光束が通るから、逆に云えばアフォーカルレ
ンズ群の球面収差をコントロールすることが出来、像面
彎曲をきめる光線すなわち主光線がアフォーカルレンズ
群の低い位置でレンズ面を通過するからアフォーカルレ
ンズ群をベンディングしても球面収差には多大な影響を
あたえるが像面彎曲には僅かな影響しかあたえないこと
になる。

倍率の色収差も同様で倍率色収差は主光線できまるから
、像面彎曲と同様にアフォーカルレンズ系ではほとんど
影響を受げないから、ここでは軸上色収差の補正だけを
条件ａ、ｂに従って行えばよくなる。

すなわち、条件Ｃが満されずアフォーカルレンズ系から
遠くはなれた位置に例えばリレーレンズの近辺に絞りを
置けばアフォーカルレンズ系のベンディング、及びガラ
ス分散を変えることにより球面収差、非点収差、歪曲、
軸上色収差、倍率色収差全部が変化することになりリレ
一部を固定してズーム部のみを変えてズーム中の収差変
動、更には全体の収差を補正することは非常に困難とな
り、レンズ系を非常に大きくして収差のバランスをとる
ことしか出来なくなる。

更に条件ｄは結像面の位置の補正を行うための条件であ
る。

今、この条件ｄをテレビカメラに適用した場合について
説明する。

ズーム部を交換した場合、製造上の誤差又はこのズーム
レンズ装置のズーム部からの光束が完全にアフォーカル
光束になる様に設計されていないときは、結像面が位置
ずれしてしまう。

この様な場合、従来は撮像管を前後に移動させてピント
合わせをしていた。

しかしながら、本願の方式はアフォーカルレンズ群が可
動のため撮像管を移動させることなく行える。

条件ｅはズーミングしたときワイド側で発生する内向コ
マ収差をテレ側で発生する外向コマ収差を補正するため
の条件である。

もし負のメニスカスレンズが逆方向に向いておれば歪曲
は良好に補正されるが、ズーミングによって変動するコ
マ収差が補正できなくなる。

又、交換する他の１つのズームレンズの移動群に逆向き
の負のメニスカスレンズを導入することによってワイド
側で発生する歪曲の補正を行なわんとするものである。

通常のズームレンズはズーミングによって変動するコマ
収差をワイド側とテレ側にふり分けすなわち、ワイド側
では内向コマ収差を出来るだけ小さく、テレ側では外向
コマ収差を出来るだけ小さくしてズーミングによるコマ
収差の変動をおさえ、又歪曲収差もワイド側でタル型（
負）の歪曲、テレ側で糸巻型（正）の歪曲として変動を
極力おさえリレーレンズで片寄った収差を補正するもの
である。

然しなから、本発明の方式ではリレーレンズで片寄った
収差を補正することはしないから、条件ｅを導入するこ
とによってコマ収差の補正又は歪曲もワイド側の光線が
逆方向の負のメニスカスレンズで低い位置を通るから歪
曲収差の補正を容易ならしめるものである。

又倍率の色収差の変動（ズーム中の）と収差自体を小さ
くするためにこの逆方向のメニスカスレンズを貼合せに
すれば良い設計は容易になり、高性能のズーム部交換の
ズームレンズを得ることが出来る。

条件ｆによってリレーレンズを固定した場合、ワイドテ
レ側の非点収差を補正するための必要な条件である。

条件ｆが満足されないときは特にテレ側で非点収差が補
正過剰となり結像性能が著しく劣化する。

これをフォーカシングレンズ以外で補正しようとすれば
今度はワイド側で非点収差が著しく補正不足となり結像
性能上不十分である。

条件ｇは近距離の被写体にフォーカスしたとき特にテレ
側で球面収差が補正不足になることを防ぐ条件である。

特にズーム部交換のレンズに於いてリレーレンズを固定
してズーム部のみで全体の収差を補正しようとすれば当
然フォーカシング部にもその負担がかかりむしろフォー
カシング部の収差を発生させて全体の収差（ズーミング
による収差変動を含めて）を補正しようとする。

このためフォーカスして近距離になったとき特にテレ側
の球面収差が著しく補正不足となり設計上の被写体距離
ではズーム部を交換するズームレンズの欠点となる。

従って条件ｇが必要となってくる。

以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明をカラーテレビカメラに適用した実施例
を示すもので１は第１のズーム部である。

２．２′は第１、第２のリレーレンズ部である。

第１のズーム部１とリレーレンズ部２，７の間には第１
のダイクロ層３が配置されている。

第１のリレーレンズ２の後部には反射面を有するプリズ
ムフロックが配置されている。

第２のリレーレンズ２′の後部には第２のダイクロ層５
を有するプリズムブロック６が配置されている。

このプリズムブロック６は第２のダイクロ層５によって
反射された光を反射する面１を有している。

８，９，１０は赤、緑、青色の撮像管である。

ズーム部はフォーカシングレンズ群、バリエイターレン
ズ群、コンペン全イタ−レンズ群を含む部分１１と、ア
フォーカルレンズ群１２と絞り装置１３によって構成さ
れている。

アフォーカルレンズ群１２からの光はまず第１のダイク
ロ層３によって反射する光コンポーネントと透過する色
コンポーネントに分解される。

反射した色コンポーネントは第１のリレーレンズ２によ
って撮像管８０面上に結像される。

又、第１のダイクロ層３から透過分離された残りの色コ
ンポーネントを含む光は第２のリレーレンズ群２′を通
過して第２のダイクロ層５に入射する。

この第２のダイクロ層５によって更に反射する光と透過
する光に分解される。

反射する光はプリズムブロン２６０反射面１によって反
射され撮像管１００面上に単色コンポーネント像を形成
する。

透過した光は撮像管９０面上に単色像を形成する。

１４は第２のズーム部である。

このズーム部１４はフォーカシングレンズ群、バリエイ
ターレンズ群、コンベンセイターレンズ群、を含む部分
１５と、アフォーカルレンズ群１６と絞り装置１Ｔによ
って構成されている。

そして、この第２のズーム部は第１のズーム部とズーム
比等が異なるが、出射されるアフォーカルな光束の収差
はズーミング操作を行なってもほぼ等しい。

従って第１のズーム部と第２のズーム部は交換可能であ
る。

第２図ないし第４図は第１図のズームレンズ装置の実施
例を示す図である。

第２図の実際例は６倍の広角ズームを示すものである。

第２図中、２Ｌ２２は凹レンズ群、凸レンズ群でこのレ
ンズ群によってフォーカシングレンズ群を構成している
。

このフォーカシングレンズ中には貼合せを含む両凸レン
ズ２３を含んでいる。

このレンズ２３の後には正のレンズ２４が配置されてい
る。

そしてこの正のレンズ（図に於いては正のメニスカスレ
ンズ）の第１面と第２面はＲ１１くｌＲ２１である。

ここでＲ１は第１面の曲率半径、Ｒ２は第２面の曲率半
径である。

これによってワイド側、テレ側の非点収差を補正するこ
とが可能となる。

フォーカシング操作は凹レンズ群、又は凸レンズ群の少
なくても１方をくり出して行う。

これによって至近距離１ｍの撮影も可能でかつレンズ系
を小型にすることが可能である。

又、更にフォーカシングレンズ部のフォーカシング操作
を行うレンズ群２１中には凹レンズ２５のうしろに凸レ
ンズ２６を置き、その凹レンズの像面側の曲率半径は凸
レンズの物体側の曲率半径より大きい。

２γはバリエイターレンズ群である。このバリエイター
レンズ群は少なくとも１つの負のレンズ２２を有し、又
物体側に凹面を向げた負のメニスカスレンズ２９が像面
側に配置されている。

３０はコンペン全イタ−レンズ群である。３１はアフォ
ーカルレンズ群である。

このアフォーカルレンズ群は少なくとも凸レンズ群３２
と凹レンズ群３３より構成されており、又凹レンズ群３
３は凸レンズ群３２より高い分散ガラスで構成されてい
る。

又このアフォーカルレンズ群３１は光軸に沿って移動可
能である。

３４はアフォーカルレンズ群３１の後部に配置された絞
り装置である。

この絞り装置はレンズ群３１の前部に配置されていても
良い。

第３図は１０倍の高倍ズームを示す図である。

尚第２図、第３図の実際例ではリレーレンズ２，２′の
すべてをカメラ側に配置したが必要が有れば第４図に示
す様にリレ一部の一部３５を交換レンズ側に配置しても
良い。

第５図は大ズーム比、大画角の交換レンズを示すもので
ある。

第２図、第３図、第５図のレンズの諸元は次表を参照さ
れたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のズームレンズ装置を示す図、第２図な
いし第５図は交換レンズの実際例を示す図、第６図ない
し第８図は第２図ないし第５図の交換レンズの収差カー
ブを示す図である。 図中、１：第１のズーム部、１１：第２のズーム部、２
：リレ一部、３：第１のダイクロ層、４ニブリズム、５
：第２のダイクロ層、８〜９：テレビ撮像管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フォーカシングレンズ群、バリエイターレンズ群、
   コンペンセイターレンズ群、アフォーカルレンズ群を含
   むほぼアフォーカルな光束を出射する第１のズーム部と
   、フォーカシングレンズ群、少なくとも１つの負のレン
   ズを有するバリエイターレンズ群、コンペンセイターレ
   ンズ群、アフォーカルレンズ群を含むほぼアフォーカル
   な光束を出射する第２のズーム部と、第１のズーム部と
   第２のズーム部とに夫々光学的に結合可能な共通なリレ
   ーレンズ部とより成り、第１のズーム部と第２のズーム
   部をリレーレンズ部に対して相互に交換可能で、（ａ）
   第１のズーム部のアフォーカルレンズ群は少なくとも凸
   レンズと凹レンズを含み、（ｂ）この凹レンズは凸レン
   ズより高い分散ガラスから成り、（Ｃ）アフォーカルレ
   ンズ群の前又は後に絞り装置が配置され、（ｄ）アフォ
   ーカルレンズ群は前後に光軸に沿って移動可能で、又（
   ｅ）バリエイターレンズ群は少なくとも１つの負のレン
   ズとこのレンズの像面側に物体側へ凹面を向けた負のメ
   ニスカスレンズを有し、更に（ｆ）フォーカシングレン
   ズ群は貼合わせ又は分離の両凸形状のレンズと、このレ
   ンズの後に配置された正のメニスカスレンズとを有し、
   正のメニスカスレンズの第１面の曲率半径をＲ１、第２
   面の曲率半径をＲ２とすると両面はＲ１〈Ｒ２の関係を
   充すとともに、（ｇ）フォーカシングレンズ群は凹レン
   ズ群と凸レンズ群とより構成され、フォーカシング操作
   する一方の凹レンズ群又は凸レンズ群を凹レンズとこの
   レンズの背後に凸レンズを配置し、この凹レンズの像側
   面の曲率半径は凸レンズの物体側の曲率半径より大きい
   ことを特徴とするズームレンズ装置。