JPS6018044B2 - 広角撮影に適したズ−ムレンズ系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は３つの可動レンズ群を持つズームレンズに関し
、特に広角部での撮影に適したズームレＺンズに関する
。

従来よりネガティブリード型ズームレンズの中で、第８
図に示す如くズーム部を被写体側より負、正、負そして
正の４レンズ群より構成し、第２正しンズ群と第４正し
ンズ群とを一体として移動させると同時に第３貧しンズ
群をその動きと反対方向に移動して変倍を行なわせる系
は知られている。

その際にどちらの移動は非直線にすることで、焦点移動
を補正している。しかしながらこの種のズームレンズは
、低倍率の範囲であれば大画角のものもある程度実現可
能であるが、大画角のままで大ズーム化且つ大口径にす
るとズーム部が大きくなり、もはや収差補正上実現が難
しくなるものである。

本発明の目的とするところは、画像性能を劣化させるこ
となく大画角、大口蓬そして大ズーム比で、しかもズー
ム部をコンパクトにした広角に強いズームレンズ系を提
供することである。そのため本発明は、ズーム部中のフ
オーカシングレンズ以降の３群を独立に移動させ、その
内２つのレンズ群に変倍作用そして他の群に応復運動を
させて像面補正作用を与えたものである。

以下、第１図に従って本発明の一実施例を説明する。第
ＩＡ図および第２図において、１０は被写体にフオーカ
スする際に使われる発散性のレンズ群でズーミング中は
移動しない。１１はズーミングの際に変倍作用をする可
動収剣性レンズ群で１２は同様の作用をする可動の発散
性レンズ群、１３はズーミングの際に像面の位置を一定
に保つ作用をする可動の収剣性レンズ群であってこれ等
はズーム部１４を構成している。

ここでレンズ群１１と１２は互に逆方向に移動×とＹを
、レンズ群１３はその軌跡が被写体側に凸を向けた往復
運動Ｚをして、テレ端でレンズ群１２と１３は近接する
。更に１５は絞り、１６はリレーレンズ群で、このレン
ズ群は正又は負の焦点移動を持っている。なおズーム部
１４の総合焦点移動の符号は正であることから、ズーム
部自体で目的とする焦点距離範囲を得られるとともに光
学的性能が充分であればこの部分の構成のみで広角向き
ズームレンズ系を完成させても良いが、一般にはズーム
部の後に全体の光学系を既定の焦点距離範囲に直し、且
つズーム部によって生じた収差を平行移動的に最良の状
態に後生する所謂リレーレンズを配置する。なお、簾Ｉ
Ａ図は本発明のズームレンズ系がワイド端にある時の状
態を示し、第ＩＢ図はテレ機にある時の状態を示してい
るが、ワイド機を基準にして前述の規則に従い或る量変
倍した時、発散性レンズ群１２の移動量をｔそして変倍
比をＢ２ａとし、これと同時に移動する収剣性レンズ群
１３の移動量をｓそして変倍比をＢａとする。

（ｔとｓの符号は常に正とする。

）次に収剣性レンズ群１１の移動量を同一として、発散
性レンズ群１２の移動量をｔ＋ｓそして変情比をＢ２ｂ
とし、収剣性レンズ群がある豊移動し、その変倍比をＢ
３ｂとした時、このズームレンズ系は基ｂ×＆ｂ＞Ｂ２
ａ×Ｂａを充している。

次に本発明の移動方式を説明する。第ＩＡ図で物体側よ
り第１凹群１０、第２凸群１１、第３凹群１２、第４凸
群１３、第５凸（又は凹）群１６の焦点移動の逆数（パ
ワー）を夫々、の，、の２、の３、の４、の５とし基準
（ワイド端）の状態より第２凸群１２を夫々ｓ、ｔ（符
号は共に正）移動させると同時に第４凸群１３をｕだけ
移動させる。

その時の各群の王点間隔をｄ，、も、ｄ３、ｄ４として
連続的に変情を行うと同時に常に一定位置に焦点が得ら
れる様な方式とする。ここで基準のワイド端の時の主点
間隔をＤ，１、Ｄ２１、Ｄ３１、Ｄ４１とする。又その
状態において、無限遠にある物点が第１凹群、第２凸群
によって作られる綾点と、第２凸群との距離をｂＬｉ、
同様に、第１凹、第２凸、第３凹群によって作られる像
点との距離をｂｆ２１、第１凹、第２凸、第３凹、第４
凸群によって作られる像点と第４凸群との距離をｂｆ３
１とした時、１−Ｄ，１・の ｂｆ，１＝の十略（１−ｄ，１．の） １−〇２１‐１／ｂり ｂｆ２１＝・／ｂり十（１−ｄ２１．１′ｂｆ２１）１
−Ｄ３１‐１／ｂもｌｂｆ３１＝，／ｂｆ２ー十（１−
ｄ３１．１′ｂｆ２１）が得られる。

又、第２凸、第３凹、第４凸群が夫々、Ｓ．ｔ・ｕ移動
した時上記と同様にｂＬ、ｂも、ｂｆ３が求まる。

１一ｄｌ：Ｗ が，白の十＠（１−ｄ，．の） １一ｄ２．１／ｂｆｌ 材２＝・′が，十堪（１−ｄ２１／ｂｆｌ）１−ｄ３．
１／ｂＪ２Ｍ３＝・／ｂｆ２十ね。

−ｄ３．１′ｂりこの時、 ｄ，＝Ｄ，１−ｓ、ら＝Ｄ２１十ｓ＋ｔ、ｄ３＝Ｄ３１
十ｕ又焦点面が常に一定位置に得られるためには、次の
式を満足する様にｕを決定すれば良い。

ｂｆｌ＝が３十ｕ次に第４凸群が往復連動するためには
、第１凹群、第２凸群、第３凹群によって作られる像点
が変情に際してやはり往復運動すれば良い。

ここで、ワイド端に於ける第１凹群、第２凸群、第３凹
群によって作られる像点から第３凹群までの距離はｂｆ
２１同様にテレ端に於けるそれをｂｆ２ｎとした時、ｂ
ｆ２ｎ＝ｂリー｛ｄ２ｎ一（Ｄ２１一Ｓ）｝の式を満足
する様にｓ又はｔを決定すれば良い。

ここでテル端に於ける主点間隔を物体側からｄ，ｎ、ｄ
２ｎ、ｄ３ｎ、ｄ４ｎとする。この時、ワイド端とテレ
端に於ける第１凹群、第２凸群、第３凹群によって作ら
れる像点が完全に同一点にある必要はなく、収差補正と
のかね合いでテレ端に於ける嫁点がワイド端の像点の位
置より前側あるいは後側にあっても良い。要は全ズーム
域の途中で往復作用があれば良い。以下本発明のズーム
レンズ系によって生ずる収差上および変倍率に現われる
効果を、本発明に似たレンズ配置を探る第８図そして同
一のレンズを第２図に示したズームレンズと比較して述
べる。

第２図（従来の方式）と第３図（本発明の方式）はテレ
端に於ける軸上光線の光略図を示している。ここで両者
ともテレ端におけるＦナンバーは同等であり、また総合
焦点距離は共に正であるから必ず収束作用がある。そし
て同じＦナンバーを得るためには両者の移動方式の違い
により第４凸群（第２図の４と第３図の１３）を通る最
大Ｆナンバーの光線の光軸からの高さ（第２図のＨａと
第３図のＨｂ）はそれぞれ異なり、図からわかる様に必
ずＨａ＞Ｈｂの関係がある。光学結像論から見ると３次
の球面収差係数は、光線の光軸からの高さ日の４案に比
例するためテレ端に於ける第３凹群と第４凸群の３次収
差係数は従来方式（第２図）より本発明（第３図）の方
が第３凹群、第４凸群共にづ・さくなるのは明白である
。そのため両者とも第３凹群と第４凸群との３次収差係
数のトータルが同じであっても従来方式は大きなマイナ
スと大きなプラスでキャンセルしており、本発明は小さ
なマイナスと小さなプラスでキャンセルされるもので５
次の球面収差係数も当然本発明の方が小さくなる。その
際５次の球面収差係数は日の６乗に比例する。一般に大
口隆化するためには３次の他に５次の球面収差係数も小
さくしなければならぬため、本方式は従来の方式に比べ
テレ端での口径を大きくすることが出来る。第２の効果
として以下の事があげられる。

第４図と第５図に従来の方式■と本発明の方式‘Ｂ）の
ズーミングによる各レンズ群の移動を示す。

今、簡単のため■と｛Ｂ｝‘こ於ける各群の焦点距離を
同一（の，、の２、■３、の４、の５）、ワイド端の主
点間隔を同一（Ｄ，１、Ｄ２１、Ｄ３１、Ｄ４１）、テ
レ端で第３凹群と第４凸群との主点間隔を同一（Ｄ３ｎ
）、第２凸群の移動量は同一（Ｓ）とする。また■に於
ける第４凸群は完全に往復運動すると仮定する。この時
■に於ける第４凸群の移動量はＳであり、風と｛即こ於
ける第３凹群の移動量をね、ｔｂとする。ここでＷと佃
に於ける第２凸、第３凹、第４凸群の変倍比を夫々、Ｂ
ａ、＆ａ、＆ａ、Ｂｂ、Ｂ２ｂ、Ｂ３ｂとした時、凶と
（Ｂ｝に於いてズーム比は夫々、舷＝Ｂ，ａ×鷲ａ×Ｂ
よ、 Ｂｂ＝＆ｂ×＆ｂ×＆ｂ となる。

この時上記の仮定より８ａニＢ，ｂＡｂニ１ ｔｂ＝い
十ｓ となる。

Ｂ２ｂ となる。

この時、前提条件によりＢ２ｂ×＆ｂ〉＆ａ×Ｂ３ａと
ある。

又、ここではＢｂ＝１のため＆ｂ＞Ｂ多×Ｂａとなり結
局Ｂｂ＞Ｂａとなる。表１は実際に数値を想定したもの
で、バックオーカスおよび倍率Ｂにその差が現われてい
る。つまり、本方式と従来の方式とのズーム全長を同一
に保つと本方式は従来の方式に比べ高倍にすることが出
来る。逆に本方式と従釆の方式とのズーム全長を同一に
保つと本方式は従来の方式に比べコンパクトにすること
が出来る。上述の結果、従釆の方式では、ズーム比１：
５、ＦＮＯＩ：２．８ ワイド端の画角総〇、もしくは
ズーム比１：３、Ｆ（Ｎ Ｏ）１：１．０ワイド機の画
角７７．ｙの仕様をもつズームレンズの実現が限度であ
ったが、本発明の方式を用いることによって、後述の実
施例に示す如くズーム比１：夕７．ふＦＮＯＩ：１．０
テレ端付近で１：２．２、ワイド端の画角７７．ｙの
仕様をもつ今迄に類例を見ない広角ズームレンズをも実
現された。

以下に、第６図のレンズの実施例に従った数値例を示す
。０ なお第７図は本例の収差曲線である。

絞りは２８面から−０．８物の位置。

表１ Ｓ ＝ ７．１３１ ｔＡ＝１７．０１９ ｔＢ＝２４．１５０ 柱：この例で（Ｂ）での第４凸群はテレ端で完全にもど
ってはいるいが作用効果の説明理論に反していをいｏ

【図面の簡単な説明】

第ＩＡ図と第ＩＢ図は本発明の一実施例を示す図。 第２図は従釆のズームレンズを示す図で、第３図は本発
明のズームレンズ系を示す図であって、両図は入射光路
を示す。第４図と第５図は従来のズームレンズと本発明
の倍率上の効果を説明するための図。第６図は本発明の
一レンズ系の実施例を示す断面図、第７図はこれに従う
数値列の諸収差図である。第８図は従来のズームレンズ
である。図中、１０……フオーカスのためのレンズ群、
１１，１２・…・・変倍作用に係る可動レンズ群、１３
・…・・像面補正作用に係る可動レンズ群、１６・・・
…リレーレンズ群である。 堺’Ａ’刃 髪 ′川辺 解 ２１幻 多３風 豹４１幻 多Ｊ図 多７風 努８風 紫クー幻

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体側より順に 負、正、負そして正の屈折力の第１、第２、第３、第４
   レンズ群の４つのレンズ群を有し、前記第１レンズ群を
   ズーミング中は固定としフオーカシングの為に移動させ
   、前記第２レンズ群を被写体側へ直線的に、前記第３レ
   ンズ群を像面側へ直線的にそして前記第４レンズ群を被
   写体側に凸の形状となるように各々独立に移動させるこ
   とによりズーミングを行なうことを特徴とした広角撮影
   に適したズームレンズ系。