JP2001033697A - リヤーフォーカス式のズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体として５つのレンズ群を有し、各レンズ
群の屈折力、変倍に伴う移動条件等を適切に設定し、全
変倍範囲にわたり高い光学性能を有したリヤーフォーカ
ス式のズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
有し、該第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠端
への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４群を像面
側に凸状の軌跡を有しつつ移動させて補正すると共に該
第４群を光軸上移動させてフォーカスを行い、該第２群
を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第２１レン
ズと、両レンズ面が凹面の負の２２レンズと正の２３レ
ンズとを接合した接合レンズとで構成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリヤーフォーカス式
のズームレンズに関し、特に写真用カメラやビデオカメ
ラ、そして放送用カメラ等に用いられる大口径比で高変
倍比でしかも広画角のリヤーフォーカス式のズームレン
ズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ホームビデオカメラ等の小型軽量
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にもめざまし
い進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小
型化、構成の簡略化に力が注がれている。

【０００３】これらの目的を達成する一つの手段とし
て、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式（若しくはインナ
ーフォーカス式）のズームレンズが知られている。

【０００４】一般にリヤーフォーカス式のズームレンズ
は第１群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに
比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小
型化が容易になり、又、近接撮影、特に極近接撮影が容
易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて
行っているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速
な焦点合わせができる等の特長がある。

【０００５】このようなリヤーフォーカス式のズームレ
ンズとして、例えば特開昭62-215225 号公報や、特開昭
62-206516 号公報，特開昭62-24213号公報，特開昭63-2
47316 号公報、そして特開平4-43311 号公報では、物体
側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、
正の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つ
のレンズ群を有し、第２群を移動させて変倍を行い、第
４群を移動させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行
っている。

【０００６】一方、本出願人は、例えば特開平8-146295
号公報において、物体側より順に正の屈折力の第１群、
負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力
の第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群
を有し、該第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠
端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４群を移
動させて補正すると共に、該第４群を光軸上移動させて
フォーカスを行ったリヤーフォーカス式のズームレンズ
を提案している。

【０００７】又、特開平5-215967号公報では物体側より
順に変倍中固定の正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈
折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４
群、そして変倍に伴う像面変動を補正するための正の屈
折力の第５群の５つのレンズ群より成り、変倍に際して
第３群と第４群の少なくとも１つを移動させると共に、
フォーカスの際に第５群を移動させたリヤーフォーカス
式のズームレンズが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般にズームレンズに
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され、又、迅速なるフォーカスが可能となり、
更に近接撮影が容易となる等の特長が得られる。

【０００９】しかしながら反面、フォーカスの際の収差
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたりレンズ系全体の小型化を図りつつ高
い光学性能を得るのが大変難しくなるという問題点が生
じてくる。

【００１０】特に広角端での画角が６０度程度と広画角
で変倍比２０程度と高変倍のズームレンズでは全変倍範
囲にわたり、又、物体距離全般にわたり高い光学性能を
得るのが大変難しくなるという問題点が生じてくる。

【００１１】本発明は、先に特開平8-146295号公報で提
案したリヤーフォーカス方式のズームレンズを改良し、
変倍比２０程度の高変倍化を図り、広角端から望遠端に
至る全変倍範囲にわたり、又、無限遠物体から近距離物
体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有
したリヤーフォーカス式のズームレンズの提供を目的と
する。

【００１２】この他、第２群のピント面に対する敏感度
が小さく、製造しやすく、色収差の発生の少ないリヤー
フォーカス式のズームレンズの提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のリヤー
フォーカス式のズームレンズは、物体側より順に正の屈
折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３
群、負の屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群の
５つのレンズ群を有し、該第２群を像面側へ移動させて
広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動
を該第４群を像面側に凸状の軌跡を有しつつ移動させて
補正すると共に該第４群を光軸上移動させてフォーカス
を行い、該第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状
の負の第２１レンズと、両レンズ面が凹面の負の２２レ
ンズと正の２３レンズとを接合した接合レンズとで構成
したことを特徴としている。

【００１４】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたとき、 ０．３＜Ｆ２／Ｆ４＜０．４５ を満足することを特徴としている。

【００１５】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記第２群の広角端と望遠端における結像倍率
を各々β２ｗ，β２ｔ、全系の広角端と望遠端の焦点距
離を各々Ｆｗ，Ｆｔとし、 Ｚ２＝β２ｔ／β２ｗ Ｚ＝Ｆｔ／Ｆｗ としたとき、 ０．５＜Ｚ２／Ｚ＜１．１ を満足することを特徴としている。

【００１６】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広角
端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、

【００１７】

【数２】

【００１８】を満足することを特徴としている。

【００１９】請求項５の発明は請求項１から４のいずれ
か１項の発明において、前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、
全系の広角端の焦点距離をＦｗとしたとき、 ２＜Ｆ３／Ｆｗ＜３．５ ２．５＜｜Ｆ４／Ｆｗ｜＜４．５ ２．５＜Ｆ５／Ｆｗ＜４ を満足することを特徴としている。

【００２０】請求項６の発明は請求項１から５のいずれ
か１項の発明において、前記２２レンズの材質の屈折率
とアッベ数を各々ｎ２２，ν２２としたとき、 １．５５＜ｎ２２＜１．７５ ５０＜ν２２ なる条件を満足することを特徴としている。

【００２１】請求項７の発明は請求項１から６のいずれ
か１項の発明において、前記第４群の全変倍範囲の任意
のズーム位置における横倍率をβ４とするとき、 ｜β４｜＜９ を満足することを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１，図３，図５，図７，図９，
図１１は本発明の後述する数値実施例１〜６のレンズ断
面図、図２，図４，図６，図８，図１０，図１２は本発
明の後述する数値実施例１〜６の諸収差図である。収差
図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端を示してい
る。図１３（Ａ），（Ｂ）は本発明のリヤーフォーカス
式のズームレンズと従来のリヤーフォーカス式のズーム
レンズの近軸屈折力配置を示す概略図である。

【００２３】図中、Ｌ１は正の屈折力の第１群（第１レ
ンズ群）、Ｌ２は負の屈折力の第２群（第２レンズ
群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ
４は負の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ５は正の
屈折力の第５群（第５レンズ群）である。ＳＰは開口絞
りであり、第３群Ｌ３の前方に配置している。ＩＰは像
面である。Ｇはフェースプレート，フィルター等のガラ
スブロックである。

【００２４】広角端から望遠端への変倍に際して矢印の
ように第２群を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う
像面変動を第４群を像面側に凸状の軌跡を有しつつ移動
させて補正している。又、第４群を光軸上移動させてフ
ォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。

【００２５】同図に示す第４群の実線の曲線４ａと点線
の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカス
しているときの広角端から望遠端への変倍に伴う際の像
面変動を補正するための移動軌跡を示している。第１
群，第３群，第５群は変倍及びフォーカスの際固定であ
る。

【００２６】本実施例においては、第４群を移動させて
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して像面側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。これにより第４群と第５群との空気の有効利用を図
りレンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

【００２７】本実施例において、例えば望遠端において
無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は、
同図の直線４ｃに示すように第４群を後方（像面側）へ
繰り込むことにより行っている。

【００２８】本実施形態においては、第２群を物体側に
凸面を向けたメニスカス状の負の２１レンズと、両レン
ズ面が凹面の負の２２レンズと正の２３レンズとを接合
した接合レンズより構成している。

【００２９】これによって色収差の発生を少なくしつ
つ、組立製造がしやすくなすよう２２レンズと２３レン
ズとの間隔による像面の位置に対する変動が少なくなる
ようにしている。

【００３０】一般に第１レンズ群を光軸上移動させて距
離合せを行う、所謂前玉フォーカス方式が知られている
が、この方式は広角側で至近距離撮影時に周辺画面に光
束を確保するために前玉径が大きくなりがちとなる。こ
のため、このフォーカス方式では、本発明の目的の１つ
である小型化は難しくなる。この際、構成上最も径の大
きい第１レンズ群はズーミング中固定になっている方
が、機構上の簡略化のためにも良い。

【００３１】そこで第３レンズ群以降に配置されたレン
ズ群、特に第４レンズ群でフォーカシングを行うものが
小型化を目的とする際には好ましい。又、絞りユニット
を有する第３レンズ群も固定であるほうが機構上の簡略
化には好ましい。

【００３２】第４レンズ群は、広角端より中間ズームま
での変倍領域にかけて像面側に移動するのが好ましい。
更に高変倍のズームレンズを構成するには第４レンズ群
は広角端より望遠端にかけて像面側に凸の軌跡で移動
し、又、特に略完全往復していればスペース効率が良
く、小型の高変倍ズームレンズが可能となる。このと
き、特に第２レンズ群のズーミング中の横倍率は等倍
（−１）を挟んで変化している構成にするのが良い。

【００３３】このような構成の基でレンズを（１）式を
満たすようにして、３０倍以上の高変倍で望遠端でのＦ
ＮＯが明るく、なおかつ前玉径を小さく全系を小型にし
たバランスの良い良好な性能のズームレンズを得てい
る。

【００３４】次に、この構成で前玉径が小型化できる技
術的意味を説明する。

【００３５】従来より広角化を図ろうとすると、広角端
寄りの中間ズーム位置において第１レンズ群への軸外光
束の入射高が高くなり、この結果、第１レンズ群のレン
ズ有効径が増大してくる。この前玉径の増大を防止する
には上記中間ズーム位置で物体側より瞳（絞り）へ入射
する軸外光束の入射角度θを浅めに（小さめに）設定す
るように構成するのが良い。そのためには上述したよう
に第４レンズ群は広角端より中間ズーム域にかけて像面
側に移動するのが好ましい。

【００３６】このように構成することにより、前玉径を
決定する焦点距離での入射瞳位置はかなり物体側に寄
り、径の小型化が可能になる。このとき、特に全ズーム
域でレンズの射出瞳位置は像面よりプラス側（像面より
反物体側）にあるのが有効である。

【００３７】このことを、図１３（Ａ）に従って検証す
る。図１３（Ａ）は広角端から少し望遠側に寄った中間
ズームの位置で、第１レンズの有効径を決定する焦点距
離の位置である。同時に、図１３（Ｂ）に参考のために
特開昭62-24213号公報で開示されているズームレンズの
近軸屈折力配置を示す。図１３（Ｂ）に示すように、像
面側から物体側へ軸外光束の光線を逆追跡すると、第４
レンズ群に強い負のパワーがあるために像面側からでる
軸外光束は射出瞳がややプラス側に寄っている。これに
対して、図１３（Ａ）ではこの光束が第５レンズ群で絞
りＳＰ側に曲げられ、更に第４レンズ群で絞りＳＰを有
する第３レンズ群に緩やかな角度で入っていく。この絞
りＳＰを通過する角度θが従来のズームレンズよりも緩
くできるため、結果的に第１レンズの径を小さくできる
のである。

【００３８】このように本発明では、射出瞳位置が像面
からプラス側（反物体側）にあるのが好ましい。少なく
とも前玉径の決定に寄与する広角端ではプラス側になっ
ていることが好ましい。

【００３９】本発明の目的とするリヤーフォーカス式の
ズームレンズは、以上の諸条件を満足させることにより
達成することができるが、更にレンズ系全体の小型化を
図りつつ、高変倍化を図る際の変倍に伴う収差変動を少
なくし、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るには目
的に応じて次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させ
るのが良い。

【００４０】(ア-1)前記第ｉ群の焦点距離をＦｉとした
とき、 ０．３＜Ｆ２／Ｆ４＜０．４５…（１） を満足することである。

【００４１】この式（１）は、移動レンズ群の最適なパ
ワー配置を与えるものである。上限値を越えると所望の
変倍比を得るために第２レンズ群の移動量が大きくな
り、前玉径及び全系が大型化して適当ではない。また下
限値を越えると像面補正レンズ群でありフォーカスレン
ズ群である第４レンズ群の移動量が大きくなり全系の大
型化を招き適当ではない。

【００４２】この（１）式は移動レンズ群の適正な移動
量を与えるために必要な式である。具体的には変倍のた
めに第２レンズ群の適正な移動量を限定し、第４レンズ
群を効率よく移動させる、特に第４レンズ群が広角端よ
り望遠端にかけて像面側に凸状の軌跡で移動し、また特
に略完全往復するために必要なものである。

【００４３】(ア-2)前記第２群の広角端と望遠端におけ
る結像倍率を各々β２ｗ，β２ｔ、全系の広角端と望遠
端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとし、 Ｚ２＝β２ｔ／β２ｗ Ｚ＝Ｆｔ／Ｆｗ としたとき、 ０．５＜Ｚ２／Ｚ＜１．１…（２） を満足することである。

【００４４】この式（２）は全体の変倍に対する第２レ
ンズ群の変倍の割合を示すものである。この上限値を越
えるとレンズ系のどこかの群がズーミング中減倍してい
る事になり、変倍効率が悪く大型化の原因となり適当で
ない。また下限値を越えると変倍に寄与するレンズ群が
複数個有る事になり、それぞれの制御が難しくなる。

【００４５】(ア-3)前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系
の広角端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたと
き、

【００４６】

【数３】

【００４７】を満足することである。

【００４８】この式（３）は主変倍レンズ群である第２
レンズ群のパワーに関する式である。この範囲を適当に
選択する事により有効に高変倍化が達成できる。具体的
には上式の下限値を越えると第２レンズ群のパワーが強
くなりすぎ、ペッツバール和が負に大きくなり像面がオ
ーバー（補正過剰）となるばかりでなく、敏感度が高く
なりピントズレや、像揺れが起こり易くなるため機構構
成が複雑になり適当ではない。

【００４９】また上限値を越えると第２レンズ群のパワ
ーが弱くなり所望の変倍比の達成の為に第２レンズ群の
移動量が大きくなり大型化して適当ではない。

【００５０】高倍化の為には更に以下の条件に入ってい
る事が好ましい。

【００５１】

【数４】

【００５２】(ア-4)前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系
の広角端の焦点距離をＦｗとしたとき、 ２＜Ｆ３／Ｆｗ＜３．５…（４） ２．５＜｜Ｆ４／Ｆｗ｜＜４．５…（５） ２．５＜Ｆ５／Ｆｗ＜４…（６） を満足することである。

【００５３】これらの式（４）〜（５）の下限値を越え
ると、第３レンズ群から射出される光束が略アフォーカ
ル光束であるために、バックフォーカスの確保が難し
く、第４レンズ群を構成するレンズ上に付着したゴミが
見えやすくなったり、フィルター等のブロックを入れる
のが無理になり、好ましくない。また上限値を越えると
フォーカスの為の必要移動量が大きく必要になり大型化
して不適当である。

【００５４】また、以上の式（４）〜（６）は絞りから
像面側に配したレンズ群のパワーを特定している。それ
ぞれの範囲は本ズームレンズの射出瞳位置を短くなりす
ぎないように設定し、更に上述した様に物体側からの斜
光束が瞳に浅い角度で入射させ、前玉径の小型化に寄与
させるための条件である。

【００５５】共に上限値を越えると上記斜光束が浅い角
度に設定できずに、前玉径の増大を招き、また下限値を
越えると射出瞳がプラス側に短くなりすぎ、固体撮像素
子に対してテレセントリックな光束を確保できず、また
ズーム、フォーカスに対して収差変動が大きくなり適当
ではない。この範囲に入っていれば距離合わせ（フォー
カシング）に対しても大きな移動にならないように小型
化を達成するものである。このように範囲を逸脱すると
前玉系が大型化し全系も大型化して、更に撮像素子に対
して適当な射出角度を設定するのが難しくなる。

【００５６】(ア-5)第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたと
き、 −１．３＜Ｆ４／Ｆ５＜−０．８５…（７） を満足することである。

【００５７】この式（７）の上限値を越えると第４レン
ズ群の屈折力が強くなりフォーカシングの距離変動が大
きくなり適当でない。また下限値を越えるとフォーカシ
ングの移動量が大きくなり大型化して適当でないばかり
でなく固定の結像レンズである第５群の屈折力が強くな
り射出瞳が短くなり適当でない。

【００５８】(ア-6)広角端において無限遠物体のときの
前記第２群と第３群の間隔をＤ２Ｗ、第４群と第５群の
間隔をＤ４Ｗとしたとき、 １．５＜Ｄ２Ｗ／Ｄ４Ｗ＜３…（８） を満足することである。

【００５９】Ｄ２Ｗは特に主変倍レンズ群である第２レ
ンズ群の移動可能範囲に寄与する量である。またＤ４Ｗ
は第４レンズ群の像面位置補正の移動量・フォーカスの
為の移動量に関する量である。

【００６０】リヤーフォーカス方式をとるズームレンズ
の場合、どうしても望遠端の近距離のフォーカスレンズ
移動量が大きくなる。特にズームの倍率が大きくなれば
なるほど、第４レンズ群の像面位置補正の移動量・フォ
ーカスの為の移動量がともに大きくなる。

【００６１】間隔Ｄ２ＷとＤ４Ｗを条件式（８）の中に
入っているようにして適正なズーム倍率と適正な至近距
離物体を提供している。条件式（８）の上限値を逸脱す
ると第４レンズ群の特にフォーカスの為の移動量を確保
できない。また下限値を越えると所望のズーム比を確保
するための第２レンズ群の移動量が確保できず適当でな
い。

【００６２】(ア-7)広角端における第４群と第５群の間
隔をＤ４Ｗ、第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたとき、 ０．４＜｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０…（９） を満足することである。

【００６３】条件式（９）は第４レンズ群の像面位置補
正の移動量・フォーカスの為の移動量を適正に確保する
ためのものである。

【００６４】この範囲を逸脱するとフォーカスのための
所望の移動量が確保できず至近距離が遠くになってしま
う。

【００６５】望遠端ほど任意の至近距離でのフォーカス
量が大きい。特に１０倍以上の高倍化のズームレンズの
場合は更に以下の範囲に有る事が好ましい。

【００６６】 ０．７＜｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０…（９ａ） (ア-8)第５群の結像倍率をβ５としたとき、 ｜β５｜＜０．４…（１０） を満足することである。

【００６７】条件式（１０）は光学系の射出瞳を適当に
設定しつつ、レンズのバックフォーカスを適正に確保す
るためのものである。

【００６８】この式（１０）を逸脱すると、バックフォ
ーカスが大きくなりレンズ系が大きくなるばかりでなく
射出瞳が短くなり適当でない。

【００６９】特に望遠比の大きい１０倍以上を設定する
ときには、 ０．１＜β５＜０．３５…（１０ａ） の範囲にあることが好ましい。

【００７０】(ア-9)第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広
角端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、

【００７１】

【数５】

【００７２】を満足することである。

【００７３】条件式（１１）は全系の焦点距離に対し
て、最後の結像レンズである第５レンズ群を良好な収差
にして、またバックフォーカスを適当に確保するための
ものである。

【００７４】条件式（１１）の上限値を越えるとバック
フォーカスが長くなり大型化するため適当でない。また
下限値を越えると第５レンズ群の屈折力が強くなり、特
に球面収差やコマ収差が特に中間ズーム域で発生し適当
でない。またテレセントリックな関係が崩れ、射出瞳が
短くなり適当でない。

【００７５】(ア-10)第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたと
き、 ６＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜８…（１２） を満足することである。

【００７６】条件式（１２）は主変倍レンズ群である第
２レンズ群の屈折力を適切に設定し、適正な変倍比を待
つつ、ペッツバール和を補正するためのものである。

【００７７】望遠比の大きいものを設定するときはどう
しても第２レンズ群の屈折力を大きくする必要がある。
本発明のレンズ系を構成するレンズ群には負レンズ群が
２群あるため、適正に設定する必要がある。

【００７８】この下限値を越えると１０倍以上の高倍化
のために第２レンズ群の移動量を大きく取る必要があり
大型化及び前玉径が大きくなる。上限値をこえるとペッ
ツバール和が負の値で大きくなり像面が大きくプラス側
に倒れ適当ではない。

【００７９】(ア-11)第４群の広角端と望遠端における結
像倍率を各々β４ｗ，β４ｔとしたとき、 β４ｗ×β４ｔ＞０…（１３） を満足することである。

【００８０】適当なバックフォーカスを保持しつつ、固
体撮像素子に対する射出瞳位置を変動を小さく設定する
ためにも、第４レンズ群の倍率β４がズーミングに伴い
常に同一符号であることが好ましい。β４がズーミング
中符号を変えて変化すると、最終結像レンズ群である固
定の第５レンズ群への入射角度の変化が大きく、ズーミ
ングに伴い、特に周辺光束の固体撮像素子（ＣＣＤ等）
へ入射角度の変動が大きく、テレセントリックな結像か
らのズレが大きくなり、シェーディング発生の原因にな
り適当でない。

【００８１】条件式（３）は射出瞳がプラス側で短くな
るワイド端、テレ端でのシェーディングを小さくし、適
当なバックフォーカスを保持する為のものである。

【００８２】(ア-12)第３群の広角端と望遠端の結像倍率
を各々β３ｗ，β３ｔとしたとき、 β３ｗ≒β３ｔ…（１４） を満足することである。

【００８３】全系を小さくし移動スペースを有効に設定
するには、第４レンズ群は略完全往復もしくは像面側に
凸の軌跡にしておけば良い。そのためには、第３レンズ
群の結像倍率は負の値で、広角端から望遠端にかけて絶
対値が大きくなり更に小さくなるのが好ましい。尚、こ
こで≒は±１０％以内のことをいう。

【００８４】条件式（１４）を満足すると最もスペース
効率が良い。特に広角端から望遠端への第３レンズ群の
近軸横倍率の絶対値の最大値をβ３ＭＡＸとすると ｜β３ＭＡＸ｜＞０．８…（１５） を満足させるのが良い。

【００８５】特に高倍化させるには ｜β３ＭＡＸ｜＞０．９…（１５ａ） になっているのが良く、更に−１を越えている方が高倍
化に好適である。

【００８６】(ア-13)広角端での、物体距離無限遠時のバ
ックフォーカス（ガラスブロック、フィルター等実施例
中の”Ｇ”を除く）をＢｆｗ，全系の広角端の焦点距離
をＦｗとしたとき、 ２＜Ｂｆｗ／Ｆｗ＜３…（１６） を満足することである。

【００８７】この式（１６）は、全系を効果的に小型化
するのに必要な式であり、下限値を越えると、フィルタ
ー等のブロックを入れるのが無理になるばかりでなく、
射出瞳が短めとなり、撮像素子への結像がテレセントリ
ック系からズレることになり不適当である。また上限値
を越えると大型化して不適当である。

【００８８】(ア-14)第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広
角端の焦点距離をＦｗとしたとき、 ７．５＜Ｆ１／Ｆｗ＜１０…（１７） を満足することである。

【００８９】この式（１７）は、第２レンズ群に対する
物点、即ち倍率に係わる式である。全系を小さく設定す
るには、第２レンズ群がズーミングに際して等倍を挟ん
でいるのが好ましい。等倍を挟むと第４レンズ群のズー
ミングの軌跡は略往復になり、最も効果的なスペース効
率で高変倍が可能となる。具体的には、この（１７）式
の上限を越えると、第２レンズ群に対する物点が遠くな
り、第２レンズ群の結像倍率が低くなり、効果的な小型
化が難しくなる。更に、第１レンズ群と第２レンズ群の
間隔が大きくなり小型化の達成が難しくなる。また下限
値を越えると、第２レンズ群の倍率が大きくなり、高倍
化の達成が難しくなる。

【００９０】(ア-15)第１レンズ群は、物体側より順に、
物体側に凸面を有するメニスカス状の負の１１レンズ、
物体側に凸面を有する正の１２レンズ、物体側に凸面を
有する正の１３レンズの３枚で構成され、特に、物体側
に凸面を有するメニスカス状の負の１１レンズと物体側
に凸面を有する正の１２レンズは貼り合わせるのが良
い。

【００９１】(ア-16)第３レンズ群のいずれかの面に非球
面を持っているのが良い。特に第３レンズ群を１枚で構
成するときは非球面は物体側、像面側いずれに配しても
良い。特に非球面は、球面収差の補正のためには物体側
に施した方が比較的良好である。

【００９２】(ア-17)第４レンズ群は、フォーカシングに
伴う収差変動、特に色収差変動を押さえるため正レンズ
と負レンズの２枚で構成するのが良い。とくにこの際、
正レンズと負レンズは貼合せにしているのが好ましい。
またこの正レンズと負レンズの材質のアッベ数をそれぞ
れν４ｐ，ν４ｎとすると ν４ｐ＜ν４ｎ…（１８） を満たしているのが好ましい。この範囲を逸脱すると色
収差の距離変動が大きくなり適当ではない。

【００９３】このように第４レンズ群を正レンズと負レ
ンズの２枚を貼合せにするとズーミングとフォーカシン
グで共に移動する第４レンズ群の構成が１ブロックとな
り簡易化し保持し易くなる。

【００９４】更に、以下の式を満足するのが好ましい。

【００９５】ν４ｎ−ν４ｐ＞２０…（１９） (ア-18)第４レンズ群を構成するレンズが上述したように
１ブロック化した場合、特に正レンズと負レンズの貼合
せや負レンズ１枚で構成された場合、そのブロックの物
体側面は物体側に凹を向け、像側面は像側に凹面をむけ
ているのが好ましい。

【００９６】(ア-19)第５レンズ群はズーミング中固定の
正レンズ群であり、球面収差が発生し易い。この球面収
差を補正するには、少なくとも１枚の正レンズと少なく
とも１枚の負レンズで構成するのが好ましい。特に第５
レンズ群に正レンズを１枚、負レンズを１枚の２枚で構
成するときはいずれかの面に非球面を配するのが良い。
これにより良好に球面収差を補正できる。特に色収差の
補正を行うために貼合せレンズにして配しても良い。貼
合せの一体構成の方がレンズも軽く構成も簡易なので保
持し易く好ましい。

【００９７】(ア-20)特に、広角化に第１レンズ群と第２
レンズ群の主点間隔ｅｌを広角端でいかに小さくできる
かは重要な点のひとつである。また、第２レンズ群にお
いては、ｅｌを広角端で短くする為に、第２レンズ群の
物体側主点を物体側に設定するような構成にすること
が、広角化には望ましい。

【００９８】そのために第２レンズ群は、物体側より順
に、物体側に凸面を有するメニスカス状の負レンズ、両
レンズ面が凹面の負レンズと正レンズの貼り合わせより
構成し、そして特に像面側に負レンズを配しても良い。
このレンズにより第２群の物体側主点が第１レンズ群寄
りになり、またズーミングによる色収差の変動も押さえ
られるので有効である。

【００９９】(ア-21)前記２２レンズの材質の屈折率とア
ッベ数を各々ｎ２２，ν２２としたとき、 １．５５＜ｎ２２＜１．７５…（２０） ５０＜ν２２…（２１） なる条件を満足することである。

【０１００】本発明において、高変倍の構成にすると
き、主変倍群である第２レンズ群の移動による色収差の
変動を小さく抑えるためには、第２レンズ群内で充分に
色収差の発生を抑えておく必要がある。条件式（２
０），（２１）は、そのための条件式である。

【０１０１】この条件式を逸脱すると高変倍化した場合
の色収差の発生が大きくなり適当ではない。更には、 ｎ２２＜１．７…（２０ａ） が好ましい。

【０１０２】(ア-22)前記第４群の全変倍範囲の任意のズ
ーム位置における横倍率をβ４とするとき、 ｜β４｜＜９…（２２） を満足することである。

【０１０３】負の第４レンズ群を繰り込んで距離合わせ
（フォーカス）を行うと、従来のような正レンズ群で行
うリヤーフォーカス方式の様に、近軸的な変倍比に対し
て近距離側で変倍比が小さくなることがなく、高変倍化
しても近距離側で所望の変倍比が得られる。

【０１０４】そのためには、第４レンズ群の横倍率をβ
４とするとき、β４は常に同一符号であり、かつ条件式
（２２）を満たしているのが好ましい。

【０１０５】この式を逸脱すると、上述したような繰り
込む事によるフォーカシングができず、有限距離側で変
倍比が小さくなり、高変倍化しても近距離側で所望の変
倍比が得られず適当でない。

【０１０６】望遠比の大きいもの、特に１０倍以上を設
定するとき、 ３＜β４＜８…（２２ａ） の範囲にあることが好ましい。

【０１０７】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νｉ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。又、前述の各
条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に
示す。

【０１０８】非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直
方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき、

【０１０９】

【数６】

【０１１０】なる式で表している。尚、最終の２つのレ
ンズ面はローパスフィルター、フェースプレート等の光
学ブロックを示している。「ｅ−Ｘ」は「１０^-X」を意
味している。

【０１１１】

【外１】

【０１１２】

【外２】

【０１１３】

【外３】

【０１１４】

【外４】

【０１１５】

【外５】

【０１１６】

【外６】

【０１１７】

【表１】

【０１１８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、変倍比２０程度の高変倍化を図り、
広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又、無限
遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわたり、良
好なる光学性能を有したリヤーフォーカス式のズームレ
ンズを達成することができる。

【０１１９】この他本発明によれば、第２群のピント面
に対する敏感度が小さく、製造しやすく、色収差の発生
の少ないリヤーフォーカス式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】

【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図２】 本発明の数値実施例１の収差図

【図３】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図４】 本発明の数値実施例２の収差図

【図５】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図６】 本発明の数値実施例３の収差図

【図７】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図

【図８】 本発明の数値実施例４の収差図

【図９】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図

【図１０】 本発明の数値実施例５の収差図

【図１１】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図

【図１２】 本発明の数値実施例６の収差図

【図１３】 本発明に係るズームレンズの近軸屈折力配
置の説明図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５群 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H044 DA01 DA02 EF02 2H087 KA01 MA07 MA15 PA09 PB12 PB13 PB15 QA02 QA17 QA21 QA25 QA34 QA42 QA46 RA05 SA43 SA47 SA49 SA53 SA55 SA63 SA65 SB04 SB15 SB24 SB33 SB43 9A001 BB00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
   の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
   第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
   有し、該第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠端
   への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４群を像面
   側に凸状の軌跡を有しつつ移動させて補正すると共に該
   第４群を光軸上移動させてフォーカスを行い、該第２群
   を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第２１レン
   ズと、両レンズ面が凹面の負の２２レンズと正の２３レ
   ンズとを接合した接合レンズとで構成したことを特徴と
   するリヤーフォーカス式のズームレンズ。
2. 【請求項２】 前記第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたと
   き、 ０．３＜Ｆ２／Ｆ４＜０．４５ を満足することを特徴とする請求項１のリヤーフォーカ
   ス式のズームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第２群の広角端と望遠端における結
   像倍率を各々β２ｗ，β２ｔ、全系の広角端と望遠端の
   焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとし、 Ｚ２＝β２ｔ／β２ｗ Ｚ＝Ｆｔ／Ｆｗ としたとき、 ０．５＜Ｚ２／Ｚ＜１．１ を満足することを特徴とする請求項１又は２のリヤーフ
   ォーカス式のズームレンズ。
4. 【請求項４】 前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広
   角端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、 【数１】 を満足することを特徴とする請求項１，２又は３のリヤ
   ーフォーカス式のズームレンズ。
5. 【請求項５】 前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広
   角端の焦点距離をＦｗとしたとき、 ２＜Ｆ３／Ｆｗ＜３．５ ２．５＜｜Ｆ４／Ｆｗ｜＜４．５ ２．５＜Ｆ５／Ｆｗ＜４ を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか
   １項のリヤーフォーカス式のズームレンズ。
6. 【請求項６】 前記２２レンズの材質の屈折率とアッベ
   数を各々ｎ２２，ν２２としたとき、 １．５５＜ｎ２２＜１．７５ ５０＜ν２２ なる条件を満足することを特徴とする請求項１から５の
   いずれか１項のリヤーフォーカス式のズームレンズ。
7. 【請求項７】 前記第４群の全変倍範囲の任意のズーム
   位置における横倍率をβ４とするとき、 ｜β４｜＜９ を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか
   １項のリヤーフォーカス式のズームレンズ。