(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群II、正の屈折力を有する第３レンズ群III 、正の屈折力を有する第４レンズ群IVを備え、
上記第３レンズ群IIIと上記第４レンズ群IVとの間に、光路中の位置又は光路外の位置を選択的にとることが可能な赤外線光カットフィルターが配置されていることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
上記第１レンズ群Ｉが、物体側から順に配列された負正正の屈折力を有する３枚のレンズを有し、
上記第２レンズ群IIが、物体側から順に配列された負負正の屈折力を有する３枚のレンズを有し、
該第２レンズ群は、変倍時に光軸方向に移動して主に変倍を司り、
上記第３レンズ群III が、非球面を一面以上有する、常時固定された正レンズを有し、
上記第４レンズ群IVが、物体側から順に配列された負正の屈折力を有する２枚のレンズを有し、
該第４レンズ群は、変倍時に光軸方向に移動して主にコンペンセーター及び合焦の役割を果すことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
望遠端でのズームレンズ全体の合成焦点距離ｆT と、望遠端での上記第１レンズ群から第３レンズ群までの合成焦点距離ｆ13T とが、
０．２＜ｆT ／ｆ13T ＜０．６
の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のズームレンズ。
【請求項４】
二次元光電変換素子と、該素子上に被写体の像を結像させるズームレンズを含む光学系と、を備えたビデオカメラであって
上記ズームレンズが、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群II、正の屈折力を有する第３レンズ群III 、正の屈折力を有する第４レンズ群IVを備え、
上記第３レンズ群IIIと上記第４レンズ群IVとの間に、光路中の位置又は光路外の位置を選択的にとることが可能な赤外線光カットフィルターが配置されていることを特徴とするビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ用として好適なズームレンズに関する。特には、可視光下における撮影及び赤外線光下における撮影の双方が可能で、比較的安価で収差変動の少ないズームレンズに関する。また、そのようなズームレンズを備えたビデオカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラを例にとって従来技術を説明する。
ビデオカメラに用いられる撮像デバイス（ＣＣＤ）は、本来、波長が７００nm以上の赤外領域（厳密には近赤外域）にも感度をもっている。しかし、この赤外感度は色再現を悪化させ、映像信号のＳ／Ｎを劣化させることになる。このために、従来、家庭用をはじめとするビデオカメラの光学系には、必ず赤外領域を遮断する光学フィルター、すなわち赤外領域カットフィルターが設けられている。
【０００３】
このようにビデオカメラに赤外領域カットフィルターを設けることにより、ある程度以上の照度での通常の撮像時には、高Ｓ／Ｎの良好な画質の画像が得られる。しかしながら、低照度や赤外光源を用いる場合などの赤外光のもとでは、もはや被写体を撮像することができない。
【０００４】
そこで、赤外線光カットフィルターを光路に対して出し入れすることにより、可視光下及び赤外線光下の撮影を可能としたビデオカメラが提案されている。すなわち、可視光下撮影時には赤外線光カットフィルターを光路中に装着し、赤外線光下撮影時には同フィルターを光路外に離脱させるのである。そのような提案として、特開平２−７１６７７号、同７−１０７３５５号、同３３６５８７号がある。
そのような着脱自在の赤外線光カットフィルターを置く位置として、特開平２−７１６７７号及び同７−１０７３５５では、ズームレンズとＣＣＤとの間に同フィルターを配置していた。一方、特開平７−３３６５８７号ではズームレンズよりも物体側に配置していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には次のような問題点があった。
（１）ズームレンズとＣＣＤとの間に赤外線光カットフィルターを配置する場合には、一般にフィルター着脱の前後で収差の変動が大きくなる。そのため、フィルターを外した時には、ダミーガラスを光路中に入れて収差変動を低減する等の配慮が必要となる。
（２）ズームレンズの物体側に赤外線光カットフィルターを配置する場合には、フィルターの外径が大きくなってコストが高くなってしまう。また、フィルター着脱機構も大型化して邪魔になり易いとともにコスト上昇の一因となる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ビデオカメラ用として好適なズームレンズであって、可視光下における撮影及び赤外線光下における撮影の双方が可能で、比較的安価で収差変動の少ないズームレンズを提供することを目的とする。また、そのようなズームレンズを備えたビデオカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群II、正の屈折力を有する第３レンズ群III 、正の屈折力を有する第４レンズ群IVを備え、上記第３レンズ群IIIと上記第４レンズ群IVとの間に、光路中の位置又は光路外の位置を選択的にとることが可能な赤外線光カットフィルターが配置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のビデオカメラは、二次元光電変換素子と、該素子上に被写体の像を結像させるズームレンズを含む光学系と、を備えたビデオカメラであって
上記ズームレンズが、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群II、正の屈折力を有する第３レンズ群III 、正の屈折力を有する第４レンズ群IVを備え、
上記第３レンズ群IIIと上記第４レンズ群IVとの間に、光路中の位置又は光路外の位置を選択的にとることが可能な赤外線光カットフィルターが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、可視光下で撮影する時は赤外線光カットフィルターを光路中の第３レンズ群IIIと第４レンズ群IVとの間に位置させ、赤外線光がＣＣＤに到達しないようにして、色再現の悪化を防止する。一方、赤外線光下で撮影する時は、当該赤外線光カットフィルターを光路外に位置させ、赤外線光がＣＣＤに到達していわゆる暗視撮影を可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、上記赤外線光カットフィルターが、上記レンズ系中の最もアフォーカルな位置又はその近傍に配置されていることが好ましい。フィルター着脱前後での光路長の変化をできるだけ小さくすることができるので、収差の変動を抑制できる。また、フィルター径を小さくする観点からは、フィルターをできるだけＣＣＤ寄り、例えば最も像側のレンズの物体側に配置することが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明のズームレンズにおいては、望遠端でのズームレンズ全体の合成焦点距離ｆT と、望遠端での上記第１レンズ群から第３レンズ群までの合成焦点距離ｆ13T とが、  ０．２＜ｆT ／ｆ13T ＜０．６  の関係を満たすことが好ましい。この範囲内で、赤外線光カットフィルター着脱に伴う収差変動を低く抑制することができる。
【００１２】
赤外線光カットフィルターの着脱機構としては、ステッピングモータと回動アームを用いたスィング機構や、リニアモータやボールスクリュー、ラックピニオンを用いた平行移動機構を採用できる。また、手動切り替えも可能である。
【００１３】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の１実施例に係るビデオカメラ用ズームレンズの基本的な光学配置を示す断面図である。
この実施例のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群II、正の屈折力を有する第３レンズ群III 、正の屈折力を有する第４レンズ群IVを備える。赤外線光カットフィルター１３は、第３レンズ群と第４レンズ群との間に配置されている。
【００１４】
第１レンズ群Ｉは、物体側から順に配列された負正正の屈折力を有する３枚のレンズを有する。このうち、１枚目及び３枚目のレンズは凸面を物体側に向けたメニスカス形状をしている。２枚目のレンズは１枚目のレンズと接合されている。第２レンズ群IIは、物体側から順に配列された負負正の屈折力を有する３枚のレンズを有する。このうち、１枚目のレンズは、凸面を物体側に向けたメニスカス形状をしている。２枚目のレンズと３枚目のレンズは接合されている。第２レンズ群は、変倍時に光軸方向に移動して主に変倍を司る。第３レンズ群III は非球面を一面以上有する、常時固定された正の単レンズからなる。第４レンズ群IVは、負正の屈折力を有する２枚のレンズからなる。１枚目のレンズは凸面を物体側に向けたメニスカス形状をしている。１枚目のレンズと２枚目のレンズとは接合されている。第４レンズ群は、変倍時に光軸方向に移動して主にコンペンセーター及び合焦の役割を果す。
【００１５】
絞り１１は第３レンズ群の前に固定されて設けられている。
赤外線光カットフィルター１３は、沸リン酸ガラスやリン酸ガラス等からなる薄い円板である。同フィルター１３は、波長約７００nm以上の赤外線光を遮蔽し、可視光を通過させる。この実施例では、フィルター１３は、ラックピニオン等からなるスライド機構（図示されず）の中に組み込まれており、フィルター駆動モータ１５によって、光路中の位置（実線で示された位置、符号１３）と光路外の位置（破線で示された位置、符号１３′）との間を移動する。上述のように、可視光撮影の場合は、フィルター１３は光路中の位置にあって赤外線光を遮蔽しＣＣＤ１７に赤外線光が到達しないようにする。一方、赤外線光撮影の場合は、フィルター１３′は光路にかからない位置に移動して、ＣＣＤ１７に赤外線光が到達し赤外線光像が得られる。
【００１６】
図２は、本発明の１実施例に係るビデオカメラにおけるズームレンズユニットの赤外線光カットフィルターの移動機構の一例を示す正面断面図である。
フィルター３３は、その周囲をプラスチックや軽合金製のホルダー３５に保持されている。ホルダー３５の上端部には、略Ｌ字型のレバー３７が固設されている。レバー３７の上端には、切替つまみ２３が形成されている。レバー３７のつまみ２３の下には、回転軸３９が設けられており、レバー３７、ホルダー３５及びフィルター３３は、同軸３９を中心に回動する。図に実線で示されている位置が光路中の位置であり、破線で示されている位置が光路外の位置である。
【００１７】
ビデオカメラ２１におけるズームレンズユニットの本体２５の一部は、回動するフィルター３３等を覆うフィルターケース２９となっている。同ケース２９は、本体２５の側面からやや突出している。フィルターケース２９内には、フィルターホルダー３５の回動を案内するガイドレール２７及び３１が設けられている。同レール２７、３１は回転軸３９を中心とする円弧状のワイヤー状の部材であり、フィルターホルダー３５の一部と嵌合している。同レール２７、３１は、フィルター３３の姿勢を保つ役割を果す。なお、フィルターホルダー３５の回動のエンドは、フィルターケース２９に形成されているエンドストッパー２６、３６に、ホルダー３５の一部（ウィング状に突出した部分）が当接して定まる。
【００１８】
【実施例】
次に本実施例の数値例を以下に示す。
数値例において各符号の意味は以下のとおりである。
ｆ：焦点距離（mm）
Ｆno：Ｆナンバー
２ω：画角
Ｒｉ：第ｉ番目の面の曲率半径（mm）
Ｄｉ：第ｉ番目の面間隔（mm）
Ｎｉ：第ｉ番目のレンズのｄ線の屈折率
νｉ：第ｉ番目のレンズのアッベ数
【００１９】
【外１】
0003994293.tif 000002
【００２０】
上記Ｒ１３、Ｒ１８の非球面の形状は光軸方向をｚ軸、これと垂直方向をｙ軸とし、光軸上での曲率半径をｒとしたときに次の式にて非球面形状を定義した。
ｚ＝ｙ2 ／｛ｒ＋（ｒ2 −ｙ2)1/2 ｝＋Ａｙ4 ＋Ｂｙ6 ＋Ｃｙ8 ＋Ｄｙ10
【００２１】
【外２】
0003994293.tif 000003
【００２２】
本実施例におけるｆT ／ｆ13T の値は０．４１であった。
【００２３】
図３〜図６は、本発明の第１実施例の諸収差図を示す。
図３は、赤外線光カットフィルター装着時の広角端における諸収差図である。
図４は、赤外線光カットフィルター離脱時の広角端における諸収差図である。
図５は、赤外線光カットフィルター装着時の望遠端における諸収差図である。
図６は、赤外線光カットフィルター離脱時の望遠端における諸収差図である。
各収差図において、球面収差図中の実線はｄ線についての球面収差、破線はｇ線についての球面収差である。非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
各収差図から、本実施例は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることは明らかである。また、赤外線光カットフィルターの着脱前後での収差の変動は小さい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ビデオカメラにおいて、赤外線光カットフィルターを着脱することで赤外線光撮影と可視光撮影が可能となるが、赤外線光カットフィルターをズームレンズ系の中に配置することで、収差変動の少ないレンズを安価に提供できる。また、可視光下における撮影及び赤外線光下における撮影の双方が可能で、比較的安価なビデオカメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るビデオカメラ用ズームレンズの基本的な光学配置を示す断面図である。
【図２】本発明の１実施例に係るビデオカメラの赤外線光カットフィルターの移動機構の一例を示す正面断面図である。
【図３】赤外線光カットフィルター装着時の広角端における諸収差図である。
【図４】赤外線光カットフィルター離脱時の広角端における諸収差図である。
【図５】赤外線光カットフィルター装着時の望遠端における諸収差図である。
【図６】赤外線光カットフィルター離脱時の望遠端における諸収差図である。
【符号の説明】
１１…絞り、１３、１３′…赤外線光カットフィルター、
１５…フィルター駆動モータ、１７…ＣＣＤ、２１…ビデオカメラ、
２３…切替つまみ、２５…本体、２６…エンドストッパー、
２７…ガイドレール、２９…フィルターケース、３１…ガイドレール、
３３…フィルター、３５…フィルターホルダー、３６…エンドストッパー、
３７…レバー、３９…回転軸
【図１】
0003994293.tif 000004
【図２】
0003994293.tif 000005
【図３】
0003994293.tif 000006
【図４】
0003994293.tif 000007
【図５】
0003994293.tif 000008
【図６】
0003994293.tif 000009