JPH0792544B2 - 変倍範囲可変のズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はテレビカメラやビデオカメラ等に好適な変倍範
囲可変のズームレンズに関し、特にリレーレンズ群の空
間を利用して変倍レンズ群を着脱可能に装着することに
より全系の変倍範囲を例えば長焦点距離側に変化させ
た、バックフォーカスが長く、例えば３色分解光学系等
を配置したカラーテレビカメラ等の撮影系に好適な変倍
範囲可変のズームレンズに関するものである。

（従来の技術） 従来よりズームレンズの変倍範囲を通常の変倍範囲から
焦点距離を異にする他の変倍範囲へと変化させた変倍範
囲可変のズームレンズが種々と提案されている。

このうちズーム部の後方に配置した固定のリレーレンズ
群の一部に変倍レンズ群を着脱させて変倍範囲を変化さ
せる方式、所謂内蔵エクステンダー方式がテレビカメラ
等においては多く用いられている。この方式は瞬時に変
倍範囲を変化させることが可能であり、かつレンズ系全
体のバックフォーカスが不変に保て、更にレンズ全長が
一定である等の優れた点を有している。

内蔵エクステンダー方式を利用したズームレンズは例え
ば特開昭51−81634号公報や特公昭58−33528号公報で提
案させている。

このうち特公昭58−33528号公報ではズームレンズを正
の屈折力のズーム部とリレーレンズ群とから構成し、該
リレーレンズ群を負の屈折力のリレー前群と正の屈折力
のリレー後群より構成し、このときのリレー前群とリレ
ー後群との間を空気又は厚い平行平面硝子として構成し
ている。

そしてリレー前群又は平行平面硝子があるときはリレー
前群と平行平面硝子を光路外に退避させ、そのあいた空
間に変倍レンズ群を挿着して変倍範囲を変化させてい
る。

この方法は変倍レンズ群の空間の確保が有利な為、収差
補正が容易でしかもレンズ全長も比較的容易に短縮でき
る等の利点を有している。しかしながら同公報のズーム
レンズは絞りがズーム部のコンペンセーターの前方に配
置されている為、変倍レンズ群未装着の基準状態におい
て射出瞳が近くなり３色分解光学系を使用するテレビカ
メラではカラーシェーディングが発生し、又リレー後群
の有効径が増大してくる傾向があった。

この為最近ではリレーレンズ群の前方に絞りを配置し
て、同様な構成で変倍範囲を変化させたズームレンズが
多く用いられている。しかしながらリレーレンズ群の前
方に絞りを配置すると絞り駆動機構と変倍レンズ群の着
脱機構とが光軸方向に接近し、互いに干渉しやすくな
り、又各要素の位置決め及び配置上の精度を良好に維持
するのが大変難しくなってくるという問題点があった。

この他ズームレンズの変倍範囲を変化させる方法として
はリレーレンズ群のリレー前群を固定とし、リレー前群
とリレー後群との空間に、又は平行平面硝子があるとき
は該平行平面硝子を光路外へ退避させて、そのあいた空
間内に変倍レンズ群を挿着して変倍範囲を変化させる方
式も行なわれている。

この方式は変倍レンズ群の装着時にリレー前群が固定で
ある為、変倍レンズ群の着脱機構がリレー前群の厚さだ
け絞り駆動機構から離して構成することができる為、双
方の機構が接近し、干渉するということはない。

しかしながらこの方式はバックフォーカスを長くしよう
とするとリレーレンズ群内の光束径が増大し、それに伴
い挿着する変倍レンズ群の径が大型化してくる等の問題
点があった。

さらに射出瞳位置を遠方に位置させる為に変倍レンズ群
の未装着時に、リレー前群とリレー後群との間に厚い平
行平面硝子を配置しなければならずリレーレンズ群全体
の重量が増大してくる等の問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はズーム部よりも後方に配置したリレーレンズ群
のレンズ構成を適切に設定し、リレーレンズ群のうちの
一部のレンズ群を光路中から退避させると共に該リレー
レンズ群の空間内に変倍レンズ群を挿着することにより
変倍レンズ群の着脱機構や絞り駆動機構の互いの干渉を
避けることができ、かつレンズ全長を一定に維持した状
態でバックフォーカスを長く保ち収差補正を良好に維持
しつつ、全系の変倍範囲を容易に変化させることのでき
る変倍範囲可変のズームレンズの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 物体側より順にフォーカス機能と変倍機能を備えたレン
ズ群を含み全体として常に正の屈折力のズーム部と、開
口絞りそしてフォーカス及び変倍の際に固定で結像機能
を備えたリレーレンズ群とを有するズームレンズであっ
て、該リレーレンズ群は最も広い空気間隔を境にリレー
前群とリレー後群の２つのレンズ群を有し、該リレー前
群は固定の負の屈折力のリレー前群固定群と光路中から
着脱自在のリレー前群交換群とから成り、該リレー前群
交換群を光路中から退避させると共に該リレー前群固定
群と該リレー後群との間の光路中に変倍レンズ群を挿着
して全系の変倍範囲を変化させ、該リレー前群固定群の
焦点距離をfRFF、該ズーム部の無限遠物体にフォーカス
したときの任意のズーム位置での焦点距離をfZ、この時
のズーム部の後側主点から該リレー前群固定群の前側主
点までの主点間隔をEZとしたとき −1.6≦fRFF/（fZ−EZ）≦−0.4 ……（１） なる条件を満足することである。

（実施例） 第１図（Ａ）は本発明の変倍範囲可変のズームレンズに
おいて通常の変倍範囲で変倍するときの一実施例のレン
ズ断面図である。同図は広角端のズーム位置を示してお
り、図中Ｆはフォーカス機能を有するフォーカスレンズ
群、Ｖは変倍作用をするバリエータで光軸上直線的に移
動している。Ｃは変倍に伴い像面変動を補正する為に光
軸上非直線的に移動するコンペンセーターである。フォ
ーカスレンズ群Ｆ、バリエーターレンズＶそしてコンペ
ンセーターＣより正の屈折力のズーム部Ｚを構成してい
る。SPは開口絞りである。Ｒはリレーレンズ群でありフ
ォーカス及び変倍の際に固定している。リレーレンズ群
Ｒは最も広い空気間隔を境にしてリレー前群RFとリレー
後群RRの２つのレンズ群より成っている。このうちリレ
ー前群RFは固定の負の屈折力のリレー前群固定群RFFと
他のレンズ群と交換可能な着脱可能のリレー前群交換群
RFRより構成されている。Ｐはプリズム等から成る３色
分解光学系であり、同図においては展開したブロックで
示している。Ｑは像面である。

本実施例においてはバリエーターＶとコンペンセーター
Ｃを移動させて変倍を行い例えば後述する数値実施例に
示すように焦点距離ｆ＝11.28〜169.2のズーム比15の通
常の変倍範囲で変倍を行ったズームレンズを達成してい
る。

そして変倍範囲を他の変倍範囲へと変化させる場合には
第１図（Ｂ）に示すようにリレー前群のうちの負の屈折
力のリレー前群固定群RFFを残し、リレー前群交換群RFR
を光路中から退避させると共にリレー前群交換群RFRの
屈折力と異った屈折力を有する変倍レンズ群Ｅをリレー
レンズ群中のリレー前群固定群RFFとリレー後群RRとの
間の光路中に挿着して行っている。これにより例えば後
述する数値実施例に示すように焦点距離ｆが変倍前に比
べて長焦点距離側へ２倍に変化させ、全体としてｆ＝2
2.56〜338.4へと変倍範囲を変化させている。

尚第２図においてＳは絞り駆動機構、EAは変倍レンズ群
着脱機構である。

このように本実施例ではリレー前群RFのうち負の屈折力
のリレー前群固定群RFFを残し、正又は負の屈折力のリ
レー前群交換群RFRを変倍レンズ群Ｅと交換する形をと
ることにより変倍範囲、変化前後の収差変動が少なく、
全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を有したズームレ
ンズを得ている。又絞り駆動機構Ｓと変倍レンズ着脱機
構EAとが互いに所定量離れるようにし、双方の機構が互
いに干渉しないようにしている。そして変倍レンズ群へ
の光束の入射径が小さくなるようにし、収差補正が容易
に行われるようにしている。

尚、本実施例において長いバックフォーカスを有しつつ
収差補正を良好に維持し、かつレンズ全長の短縮化を図
るには前記リレー前群固定群の焦点距離をfRFF、前記ズ
ーム部の無限遠物体にフォーカスしたときの任意のズー
ム位置での焦点距離をfZ、該ズーム部の後側主点から該
リレー前群固定群の前側主点までの主点間隔をEZとした
とき −1.6≦fRFF/（fZ−EZ）≦−0.4 …（１） なる条件を満足させるのが良い。条件式（１）は主に変
倍レンズ群への光束を略アフォーカルとし製造誤差を緩
くしつつ良好なる光学性能を得る為のものである。

条件式（１）の上限値を越えてリレー前群固定群の負の
屈折力が強くなりなぎると変倍レンズ群Ｅへの光束の入
射径が増大し、収差補正が難しくなり、かつ変倍レンズ
群の入射側の正の屈折力が強くなりレンズ全長を短縮す
るのが難しくなってくる。逆に下限値を越えてリレー前
群固定群の負の屈折力が弱くなってくると変倍レンズ群
Ｅへの光束の入射径が小さくなりレンズ全長は短縮化さ
れるが、変倍レンズ群装着前においてバックフォーカス
を長く維持するのが難しくなってくる。又リレー前群交
換群に強い負の屈折力を必要とし良好なる収差補正を得
るのが大変難しくなってくる。

本実施例において全変倍範囲にわたり色収差を含めた諸
収差を良好に補正し高い光学性能を得る為には物体側よ
り順にリレー前群固定群を両レンズ面が凹面の負レンズ
と物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを独立
に若しくは接合した貼合わせレンズ又は像面側に凸面を
向けたメニスカス状の正レンズと両レンズ面が凹面の負
レンズを独立に若しくは接合した貼合わせレンズより構
成するのがよい。

リレー前群交換群を負レンズと正レンズを独立に若しく
は接合した貼合わせレンズより構成するのが良い。

又リレー後群を両レンズ面が凸面の正レンズと負レンズ
とを接合した貼合わせレンズ、負レンズと正レンズとを
接合面が物体側に凸面を向くようにした貼合わせレンズ
そして正レンズより構成するのが良い。

更に交換レンズ群は両レンズ面が凸面の正レンズと３つ
の貼合わせレンズを有するように構成するのが良い。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてRi
は物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Diは
物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、NiとViは
各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率
とアッベ数である。

（発明の効果） 本発明によればズーム部よりも像面側に配置したリレー
レンズ群を前述の如く構成しその一部のレンズ群を変倍
レンズ群と交換する形をとることにより、レンズ全長の
短縮化を図りつつ長いバックフォーカスを確保し、かつ
変倍範囲変化前後の収差変動を補正しつつ、全変倍範囲
にわたり良好なる光学性能を有した変倍範囲可変のズー
ムレンズを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は各々本発明の数値実施例1,2のレンズ
断面図、第３図、第４図は各々本発明の数値実施例1,2
の諸収差図である。レンズ断面図と収差図において
（Ａ）は変倍範囲変化前、（Ｂ）は変倍範囲変化後であ
る。 図中Ｚはズーム部、Ｆはフォーカス群、Ｖはバリエー
タ、Ｃはコンペンセーター、SPは開口絞り、Ｒはリレー
レンズ群、RFはリレー前群、RRはリレー後群、RFFはリ
レー前群固定群、RFRはリレー前群交換群、Ｅは交換レ
ンズ群、Ｐは色分解光学系、Ｑは像面、Ｓは絞り駆動機
構、EAは変倍レンズ群着脱機構である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側より順にフォーカス機能と変倍機能
   を備えたレンズ群を含み全体として常に正の屈折力のズ
   ーム部と、開口絞りそしてフォーカス及び変倍の際に固
   定で結像機能を備えたリレーレンズ群とを有するズーム
   レンズであって、該リレーレンズ群は最も広い空気間隔
   を境にリレー前群とリレー後群の２つのレンズ群を有
   し、該リレー前群は固定の負の屈折力のリレー前群固定
   群と光路中から着脱自在のリレー前群交換群とから成
   り、該リレー前群交換群を光路中から退避させると共に
   該リレー前群固定群と該リレー後群との間の光路中に変
   倍レンズ群を挿着して全系の変倍範囲を変化させ、該リ
   レー前群固定群の焦点距離をfRFF、該ズーム部の無限遠
   物体にフォーカスしたときの任意のズーム位置での焦点
   距離をfZ、この時のズーム部の後側主点から該リレー前
   群固定群の前側主点までの主点間隔をEZとしたとき −1.6≦fRFF/（fZ−EZ）≦−0.4 なる条件を満足することを特徴とする変倍範囲可変のズ
   ームレンズ。