JP2001318312A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型かつ低コストで、消費電力が少なく、調
整の容易な、高い結像性能を有するズームレンズを提供
するようにする。 【解決手段】 物体側より順に、正の焦点距離を持つ第
１レンズ群Ｇ１と、負の焦点距離を持つ第２レンズ群Ｇ
２と、開口絞りＳと、正の焦点距離を持つ第３レンズ群
Ｇ３と、正の焦点距離を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有
し、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、第
２レンズ群Ｇ２は物体側から像側へと単調に移動し、第
３レンズ群Ｇ３は始め像側から物体側へと移動し、中間
焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に達し、そ
の後は像側へと移動させるようにし、第２レンズ群Ｇ
２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４のそれぞれ
に、少なくとも１面の非球面を有するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズに係
り、さらに詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラ、
あるいは銀塩カメラなどに用いるズームレンズに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、パーソナル・コンピュータ
（以下、ＰＣともいう）の普及により立ち上がったデジ
タルカメラ市場は、プリントアウトのためのインフラの
整備が進むにつれてさらに大きなものとなりつつある。
ユーザのデジタルカメラに対する要望としては、高画質
化、高変倍化、小型化、省電力化等のウエイトが大き
く、今後は、これらの要望に沿った形のデジタルカメラ
を開発していく必要がある。そのため、撮影レンズとし
てはズームレンズが当り前であって、３００万画素を超
えるような受光素子に対応するための高画質化と、高変
倍化および小型化の両立が求められている。例えば、デ
ジタルカメラ用のズームレンズとして多くの種類が考え
られるが、小型化に適したタイプとしては、物体側より
順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群と、負の焦点距
離を持つ第２レンズ群と、正の焦点距離を持つ第３レン
ズ群と、正の焦点距離を持つ第４レンズ群とを有し、短
焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、第２レン
ズ群が変倍のために物体側から像側へと単調に移動し、
第３レンズ群が像側から物体側へと移動するものがあっ
た。このタイプのズームレンズは、補助的な変倍作用を
第３レンズ群に持たせることにより、変倍に際しての第
２レンズ群の移動量が少なくて済み、第１レンズ群から
開口絞りまでの距離を短縮することができるため、第１
レンズ群のレンズ径を小さくすることが可能となる。こ
の例としては、例えば、特開平６−９４９９７号公報記
載の「高変倍で広角なズームレンズ」、特開平６−１９
４５７２号公報記載の「変倍レンズ」、あるいは、特開
平１１−１１９１００号公報記載の「ズームレンズ」等
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のズームレンズにあっては、上記何れの公報例
の場合も、３００万画素を超える受光素子に対して十分
対応できるだけの結像性能を有していないという問題が
あった。また、上記公報例にあっては、ズーミングに際
して像面の位置を一定に保つため、第４レンズ群の移動
が必要となる。つまり、ズーミングに際して少なくとも
３つのレンズ群を移動させなければならないことから、
ズーミング時に駆動するアクチュエータが複数必要にな
ったり、大きなトルクが必要になったりして、消費電力
が増加するという問題があった。さらに、実際の製品に
あっては、部品寸法等のばらつきによって各レンズ群を
設計通りに配置しただけではズーミングに際して像面の
移動が起きるため、複数のレンズ群の基準位置を調整す
ることでこれを回避していた。より具体的には、単焦点
端と長焦点端における像面位置が一致するように、２つ
のレンズ群の基準位置を調整することが多くなるが、ズ
ーミングに際して移動させるレンズ群が３つ以上ある
と、調整時には調整に用いないレンズ群も移動させる必
要が生じて、調整の工数が増加するという問題があっ
た。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであっ
て、小型かつ低コストで、消費電力が少なく、調整が容
易であって、開口絞り径が一定であってもズーミングに
際してのＦナンバーの変化が小さく、３００万画素を超
えるような受光素子でも十分に対応可能な結像性能を有
する高性能なズームレンズを提供することを目的として
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、物体側より順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群
と、負の焦点距離を持つ第２レンズ群と、開口絞りと、
正の焦点距離を持つ第３レンズ群と、正の焦点距離を持
つ第４レンズ群とを有し、短焦点端から長焦点端へのズ
ーミングに際して、前記第２レンズ群は物体側から像側
へと単調に移動し、第３レンズ群は始め像側から物体側
へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も
物体側に達し、その後は像側へと移動するズームレンズ
であって、前記開口絞りは像面に対して常に固定されて
おり、前記第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸
面を向けた負メニスカスの第１−１レンズと、物体側に
凸面を向けた正メニスカスの第１−２レンズとを有し、
前記第２レンズ群は物体側から順に、像側に曲率の大き
な面を向けた負の第２−１レンズと、両凹の第２−２レ
ンズと、両凸の第２−３レンズとを有し、前記第３レン
ズ群は物体側から順に、両凸の第３−１レンズと、物体
側に曲率の大きな面を向けた正の第３−２レンズと、像
側に曲率の大きな面を向けた負の第３−３レンズとを有
し、第４レンズ群は物体側から順に、物体側に曲率の大
きな面を向けた負の第４−１レンズと、両凸の第４−２
レンズとを有し、前記第２、第３、第４レンズ群のそれ
ぞれに、少なくとも１面の非球面を有することを特徴と
する。これによれば、小型、低コスト、省電力でありな
がら、300万画素を超えるような受光素子にも十分に対
応可能な結像性能を有するズームレンズを提供すること
ができるため、電池寿命が長く、銀塩カメラに対抗し得
る画質のデジタルカメラ等を、小型かつ低コストで実現
することができる。

【０００５】請求項２に記載の発明は、物体側より順
に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群と、負の焦点距離
を持つ第２レンズ群と、開口絞りと、正の焦点距離を持
つ第３レンズ群と、正の焦点距離を持つ第４レンズ群と
を有し、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際し
て、前記第２レンズ群は物体側から像側へと単調に移動
し、第３レンズ群は始め像側から物体側へと移動し、中
間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に達し、
その後は像側へと移動するズームレンズであって、前記
開口絞りは像面に対して常に固定されており、前記第１
レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスの第１−１レンズと、物体側に凸面を向けた正
メニスカスの第１−２レンズとを有し、前記第２レンズ
群は物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負
の第２−１レンズと、両凹の第２−２レンズと、両凸の
第２−３レンズとを有し、前記第３レンズ群は物体側か
ら順に、両凸の第３−１レンズと、物体側に曲率の大き
な面を向けた正の第３−２レンズと、像側に曲率の大き
な面を向けた負の第３−３レンズとを有し、前記第４レ
ンズ群は両凸の第４−１レンズを有し、前記第２、第
３、第４レンズ群のそれぞれに、少なくとも１面の非球
面を有することを特徴とする。これによれば、小型、低
コスト、省電力でありながら、300万画素を超えるよう
な受光素子にも十分に対応可能な結像性能を有するズー
ムレンズを提供することができるため、電池寿命が長
く、銀塩カメラに対抗し得る画質のデジタルカメラ等
を、小型かつ低コストで実現することができる。請求項
３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のズ
ームレンズにおいて、前記第２レンズ群中の非球面は、
光軸から離れるに従って負の屈折力が弱まり正の屈折力
が強まるような形状であり、前記第３レンズ群中の非球
面は、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱まり負の
屈折力が強まるような形状であり、前記第４レンズ群中
の非球面は、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱ま
り負の屈折力が強まるような形状であること特徴とす
る。これによれば、さらに高性能なズームレンズを提供
することができるため、より高画質なデジタルカメラ等
を実現することができる。

【０００６】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３までの何れか一項に記載のズームレンズにおい
て、前記第４レンズ群は、ズーミングに際して固定され
ていること特徴とする。これによれば、さらに省電力
で、調整の簡単なズームレンズを提供することができる
ため、より電池寿命が長く、低コストのデジタルカメラ
等を実現することができる。請求項５に記載の発明は、
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のズーム
レンズにおいて、前記第１レンズ群の焦点距離をf₁と
し、長焦点端における前記第１レンズ群と前記第２レン
ズ群の合成焦点距離をf_12Tとした場合に、以下の条件式
を満足させるようにしたことを特徴とする。 −１．２ ＜ ( f_12T / f₁ ) ＜−1．０ これによれば、より小型で高性能なズームレンズを提供
することができるため、３００万画素を超えるような受
光素子を搭載したデジタルカメラ等をさらに小型化する
ことができる。請求項６に記載の発明は、請求項１から
請求項５までの何れか一項に記載のズームレンズにおい
て、長焦点端における前記第１レンズ群と前記第２レン
ズ群の合成焦点距離をf_12Tとし、短焦点端における前記
第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をf_12W
とし、長焦点端における前記第１レンズ群から第３レン
ズ群までの合成焦点距離をf_123Tとし、短焦点端におけ
る前記第１レンズ群から第３レンズ群までの合成焦点距
離をf_123Wとした場合に、以下の条件式を満足させるよ
うにしたことを特徴とする。 １．３＜｛( f_123T / f_12T ) / ( f_123W / f_12W )｝＜
１．５ これによれば、加えて開口絞り径が一定でもズーミング
に際するＦナンバの変化の小さいズームレンズを提供す
ることができるため、長焦点端でも手ぶれを起こし難い
デジタルカメラ等を、簡易な構成で低コストのシャッタ
ユニットを用いて実現することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のズ
ームレンズを構成する各レンズ群の移動概念を示す図で
あり、（ａ）は短焦点端の配置図、（ｂ）は長焦点端の
配置図である。本実施の形態におけるズームレンズは、
図１に示すように、物体側より順に、正の焦点距離を持
つ第１レンズ群Ｇ１、負の焦点距離を持つ第２レンズ群
Ｇ２、開口絞りＳ、正の焦点距離を持つ第３レンズ群Ｇ
３、および正の焦点距離を持つ第４レンズ群Ｇ４を有し
ている。このように、焦点距離が正負正正の４つのレン
ズ群で構成されるズームレンズの場合は、ズーミングに
際して第１レンズ群、および、開口絞りを有する第３レ
ンズ群を固定とし、変倍のために第２レンズ群（バリエ
ータ）を移動させ、像面の位置を一定に保つために第４
レンズ群（コンペンセータ）を移動させるようにするこ
とにより、機構が簡略化するため最も一般的に行われて
いる。しかし、その場合、第２レンズ群が変倍作用のほ
とんど全てを負担して移動量が大きくなり、第１レンズ
群が開口絞りから遠くなって、第１レンズ群の光線有効
径（レンズ外径）を小さくできなくなる。そこで、本実
施の形態では、ズーミングに際して、固定の絞りを挟ん
で第３レンズ群Ｇ３を第２レンズ群Ｇ２とは反対方向に
移動させることにより、第３レンズ群Ｇ３に変倍作用を
分担させて、第２レンズ群Ｇ２の移動距離を短縮するこ
とで、第１レンズ群Ｇ１を絞りＳに近付け、第１レンズ
群Ｇ１の光線有効径（レンズ外径）を小さくしている。
但し、本実施の形態の場合は、短焦点端から長焦点端へ
のズーミングに際して、第３レンズ群Ｇ３は始め像側か
ら物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領
域で最も物体側に達し、その後は像側へと移動する。つ
まり、長焦点端近傍では、第３レンズ群Ｇ３は第２レン
ズ群Ｇ２と同方向に移動することになる（図１中の破線
で各レンズ群の移動経路が示されている）。

【０００８】上記のようにしてレンズ群を移動させる理
由を以下に説明する。短焦点端から長焦点端へのズーミ
ングに際して、第２レンズ群Ｇ２の倍率が徐々に小さく
（絶対値としては大きく）なって、長焦点端で最も小さ
な値を取る。また、第１レンズ群Ｇ１を基準に考える
と、第２レンズ群Ｇ２の倍率が−１のとき、第１レンズ
群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２により形成される被写体の像
（虚像）は最も像面側に位置するようになる。つまり、
ズーミングに際して、第２レンズ群Ｇ２の倍率が−１を
挟んで（例えば、−０．６〜−１．２というように）変
化すると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成
系により形成される被写体の像（虚像）は、第２レンズ
群Ｇ２の倍率が−１になる点を境としてＵターンするよ
うになるのである。但し、実際の像面は、第３レンズ群
Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の移動によって一定の位置に保
たれる必要がある。本実施の形態では、この像面を一定
の位置に保つ作用を第３レンズ群Ｇ３に持たせているた
め、第３レンズ群Ｇ３を上記のように移動させている。
そして、図１に示すように、第３レンズ群Ｇ３が最も物
体側に達するのは、中間焦点距離よりも長焦点側の領域
でなければならない。仮に中間焦点距離よりも短焦点側
の領域で第３レンズ群Ｇ３が最も物体側に達するように
構成した場合は、第３レンズ群Ｇ３に変倍作用を分担さ
せることができなくなり、第１レンズ群Ｇ１の大型化を
招くことになる。同様の理由から、第３レンズ群Ｇ３
は、長焦点端において短焦点端よりも物体側に位置する
必要がある。より望ましくは、短焦点端から長焦点側に
向かって第２レンズ群Ｇ２がその移動量全体の３／４以
上移動した領域付近で、第３レンズ群Ｇ３が最も物体側
に達するのが良い。この第３レンズ群Ｇ３が最も物体側
に達する点が長焦点側に近くなる程、第３レンズ群Ｇ３
が大きな変倍作用を持ち得るようになる。

【０００９】図２は、実施例１のズームレンズの構成を
示す断面図、図３は、実施例２のズームレンズの構成を
示す断面図である。そこで、本実施の形態のズームレン
ズの各レンズ群の構成は、例えば、図２に示すように
（後述する実施例１に相当）、第１レンズ群Ｇ１を物体
側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１
−１レンズＬ１、物体側に凸面を向けた正メニスカスの
第１−２レンズＬ２で構成され、第２レンズ群Ｇ２を物
体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負の第２
−１レンズＬ３、両凹の第２−２レンズＬ４、両凸の第
２−３レンズＬ５で構成され、第３レンズ群Ｇ３を物体
側から順に、両凸の第３−１レンズＬ６、物体側に曲率
の大きな面を向けた正の第３−２レンズＬ７、像側に曲
率の大きな面を向けた負の第３−３レンズＬ８で構成さ
れ、第４レンズ群Ｇ４を物体側から順に、物体側に曲率
の大きな面を向けた負の第４−１レンズＬ９、両凸の第
４−２レンズＬ１０で構成されている。そして、上記の
第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ
４のそれぞれに、少なくとも１面の非球面を用いること
により、構成の簡略化と高性能化とを両立させている。
また、本実施の形態のズームレンズの各レンズ群の構成
は、例えば、図３に示すように（後述する実施例２に相
当）、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までの構
成についは上記と同様であるが、第４レンズ群Ｇ４が両
凸の第４−１レンズＬ９のみで構成され、第２レンズ群
Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４にそれぞれ
少なくとも１面の非球面を用いることにより、構成の簡
略化と高性能化とを両立させている。上記のように、３
００万画素を超えるような受光素子に対応可能なズーム
レンズとするには、各収差を非常に小さく抑える必要が
あり、その上、コスト面からもレンズ構成の複雑化を避
ける必要がある。このため、上記何れの場合も各レンズ
群を３枚以下のレンズから成る比較的簡単な構成とし、
第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ
４のそれぞれに、少なくとも１面の非球面を用いること
によって、３００万画素を超えるような受光素子であっ
ても十分に対応可能な、高い結像性能を確保するように
している。特に、本実施の形態では、大型化しがちな第
１レンズ群Ｇ１を２枚のレンズで構成することで、コス
ト面に配慮している。

【００１０】第２レンズ群Ｇ２中に設ける非球面は、ズ
ーミングに伴って光線の通り方が大きく変化するため、
短焦点端と長焦点端とでは異なる効果を持たせることが
できる。また、第３レンズ群Ｇ３中に設ける非球面は、
ズーミングに際する光線の通り方の変化はあまり大きく
なく、また、開口絞りに近いことから中心と周辺の光束
が同じような場所を通るため、ズーム域全体、画面全体
にわたって一様に影響するような収差の補正に適してい
る。さらに、第４レンズ群Ｇ４中に設ける非球面は、ズ
ーミングに際して光線の通り方の変化がほとんどなく、
また、中心の光束と周辺の光束とが分離して通るため、
ズーム域全体にわたって画面の周辺に影響するような収
差の補正に適している。より具体的には、第２レンズ群
Ｇ２中の非球面は、短焦点端では主に歪曲収差や非点収
差、長焦点端では主に球面収差の補正に役立っており、
第３レンズ群Ｇ３中の非球面は主に球面収差、コマ収差
の補正に役立っており、第４レンズ群Ｇ４中の非球面は
主にコマ収差、非点収差の補正に役立っている。このよ
うに、複数の非球面を光線の通り方がそれぞれ異なる箇
所に用いることによって、各収差を有効に補正すること
が可能となり、ズーム域全体にわたって画面周辺まで高
い性能を有するズームレンズを実現することができる
（図４〜図６の実施例１の収差曲線図と、図７〜図９の
実施例２の収差曲線図を参照）。なお、図４〜図９まで
の球面収差の図中の破線は、正弦条件を表わし、非点収
差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表
わすものとする。さらに、第２レンズ群Ｇ２の最も物体
側の面は、非球面であることが望ましい。これは、第２
レンズ群Ｇ２の中では物体側の面ほど短焦点端において
中心部の光束と周辺部の光束とが大きく分離していて、
歪曲収差や非点収差に対する補正効果が大きいからであ
る。

【００１１】また、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の面
は、非球面であることが望ましい。これは、第３レンズ
群Ｇ３の中では物体側の面ほど開口絞りに近く、球面収
差やコマ収差に対する補正効果が大きいからである。特
に、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面を非球面とした
場合、長焦点端における球面収差、コマ収差のバランス
を維持するためには、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の
面を非球面とするのが良い。本実施の形態における第２
レンズ群Ｇ２中の非球面は、光軸から離れるに従って負
の屈折力が弱まり正の屈折力が強まるような形状であっ
て、第３レンズ群Ｇ３中の非球面は、光軸から離れるに
従って正の屈折力が弱まり負の屈折力が強まるような形
状であって、第４レンズ群Ｇ４中の非球面は光軸から離
れるに従って正の屈折力が弱まり負の屈折力が強まるよ
うな形状であることが望ましく、それぞれのレンズ群中
の非球面をこのような形状とすることにより、各収差を
より有効に補正することが可能となり、容易に高い結像
性能を確保することができる。さらに、本実施の形態で
は、第３レンズ群Ｇ３に変倍作用と、像面を一定の位置
に保つ作用とを併せ持たせているため、最も有効となる
場合は、ズーミングに際して第４レンズ群Ｇ４が固定さ
れている状態である。その結果、第２レンズ群Ｇ２と第
３レンズ群Ｇ３の２つのレンズ群のみを移動させること
によってズーミングが可能となり、ズーミング時に駆動
するアクチュエータが少なくて済み、トルクを小さくで
きることから、消費電力を低減することができる。ま
た、本実施の形態のズームレンズをより簡単な機構で実
現するには、第１レンズ群Ｇ１が常に固定されているこ
とが望ましい。これは、第１レンズ群Ｇ１がレンズ群の
中で最も大きく、重量もあるため、第１レンズ群Ｇ１を
移動させることは、機構の簡略性や省電力性を損なう結
果となるからである。その上、第１レンズ群Ｇ１を繰り
出してフォーカシングを行うようにした場合は、近距離
における周辺光量を確保するため、さらに第１レンズ群
Ｇ１が大型化することになる。本実施の形態のズームレ
ンズにおいて、フォーカシングは全体を繰り出して行っ
ても良いし、ＣＣＤ（固体撮像素子）等の受光素子を移
動させて行っても良い。また、第１レンズ群Ｇ１以外の
レンズ群を移動させることによるインナーフォーカスと
しても良いが、その場合、フォーカシングに用いるレン
ズ群としては第４レンズ群Ｇ４が最も適している。ズー
ミングに際して第４レンズ群Ｇ４が固定であれば、第３
レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は短焦点端よ
りも長焦点端で大きくなる（図１参照）。同じ距離の被
写体に合焦するための繰り出し量は、長焦点端で最も大
きくなるため都合が良い。また、本実施の形態のズーム
レンズは、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ₁とし、長
焦点端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の
合成焦点距離をｆ _12Tとした場合、（ｆ_12T／ｆ₁）は、
長焦点端における第２レンズ群Ｇ２の倍率であり、以下
の条件式（１）を満足するように構成することで、さら
なる小型化と高性能化を図ることができる。 −１．２＜（ｆ_12T／ｆ₁）＜−１．０ ・・・・・（１）

【００１２】レンズ系を小型化するには、第１レンズ群
Ｇ１のパワーを強める（焦点距離を短くする）必要があ
るため、長焦点端における第２レンズ群Ｇ２の倍率は−
１よりも小さく設定することが望ましい。逆に言えば、
この要求によって、本実施の形態のような第３レンズ群
Ｇ３の移動が有効となるのである。一方、長焦点端にお
ける第２レンズ群Ｇ２の倍率が−１．２以下になると、
第３レンズ群Ｇ３の変倍への寄与が減少して、第２レン
ズ群Ｇ２のパワーを強める必要が生じるため、収差補正
の上で不利となる。さらに、本実施の形態のズームレン
ズは、長焦点端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ
群Ｇ２の合成焦点距離をｆ_12Tとし、短焦点端における
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離を
ｆ_12Wとし、長焦点端における第１レンズ群Ｇ１から第
３レンズ群Ｇ３までの合成焦点距離をｆ_123Tとし、短焦
点端における第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３ま
での合成焦点距離をｆ_123Wとした場合、（ｆ_123T／ｆ
_12T）は長焦点端における第３レンズ群Ｇ３の倍率であ
り、（ｆ_123W／ｆ_12W）は短焦点端における第３レンズ
群Ｇ３の倍率であって、以下の条件式（２）を満足する
ように構成することが望ましい。 １．３＜｛（ｆ_123T／ｆ_12T）／（ｆ_123W／ｆ_12W）｝＜１．５ ・・（２） 上式（２）における｛（ｆ_123T／ｆ_12T）／（ｆ_123W／
ｆ_12W）｝が１．３以下の場合は、第３レンズ群Ｇ３の
変倍作用が十分でなく、第１レンズ群Ｇ１が大型化し易
くなる。また、上式（２）における｛（ｆ_123T／
ｆ_12T）／（ｆ_123W／ｆ_12W）｝が１．５以上の場合は、
第２レンズ群Ｇ２の変倍作用が小さくなるため、ズーミ
ングに際して入射瞳径の変化が小さくなって、短焦点端
から長焦点端にかけてのＦナンバの変化が大きくなる
（開口絞り径が一定の場合）。Ｆナンバの変化が大きい
場合は、短焦点端のＦナンバを小さくするか、長焦点端
のＦナンバを大きくするかのどちらかを選択することに
なるが、短焦点端のＦナンバを小さくすると収差補正が
困難になり、長焦点端のＦナンバを大きくすると手ぶれ
等を起こしやすくなるという不都合が生じる。そこで、
ズーミングに際して開口絞り径を変化させＦナンバを一
定に保つ手段も考えられるが、絞り（シャッタ）の機構
が複雑化するため、あまり好ましくない。

【００１３】以下に本発明の具体的な実施例１および実
施例２が示してある。この実施例１および実施例２にお
ける収差は、十分に補正されており、３００万画素を超
えるような受光素子に対応することが可能となってい
る。本発明のようなズームレンズを構成することによ
り、非常に良好な結像性能を確保し得ることは、実施例
１および実施例２により明らかである。以下の実施例に
おける記号の意味は以下の通りである。 ｆ ：全系の焦点距離 Ｆ／Ｎｏ．：Ｆナンバ ω ：半画角 Ｒ ：曲率半径 Ｄ ：面間隔 Ｎ_d ：屈折率 υ_d ：アッベ数 Ｋ ：非球面の円錐定数 Ａ₄ ：４次の非球面係数 Ａ₆ ：６次の非球面係数 Ａ₈ ：８次の非球面係数 Ａ₁₀ ：１０次の非球面係数 ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆
数をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、以下の式
（３）で定義される。 ………（３）

【００１４】

【実施例１】 非球面；第5面 K = 0.0、A₄ = 1.16600×10^-4、A₆ = -1.22168×10^-6、A₈ = 1.63616×10^-8、 A₁₀ = -1.21051×10^-10 非球面；第11面 K = -6.45226、A₄ = 4.26332×10^-5、A₆ = -2.67114×10^-6、 A₈ = 5.76244×10^-9、A₁₀ = -3.81554×10^-10 非球面；第20面 K = 0.0、A₄ = 4.07541×10^-5、A₆ = -2.96049×10^-6、A₈ = 8.05160×10^-8、 A₁₀ = -1.29601×10^-9 可変間隔 短焦点端 中間焦点距離 長焦点端 f = 7.33 f = 12.65 f = 21.89 A 1.200 7.770 14.100 B 14.000 7.430 1.100 C 5.777 3.156 1.500 D 5.913 8.434 10.091 条件式数値 ( f_12T / f₁ ) = -1.100 ｛( f_123T / f_12T ) / ( f_123W / f_12W )｝ = 1.455

【００１５】

【実施例２】 非球面；第5面 K = 0.0、A₄ = 1.07973×10^-4、A₆ = -1.95022×10^-6、A₈ = 3.30936×10^-8、 A₁₀ = -2.82138×10^-10 非球面；第11面 K = -5.84434、A₄ = 1.31144×10^-4、A₆ = 6.14724×10^-7、 A₈ = -1.68267×10^-7、A₁₀ = 4.04411×10^-9 非球面；第18面 K = 11.53148、A₄ = 1.63303×10^-4、A₆ = -3.95256×10^-6、 A₈ = 1.19208×10^-7、A₁₀ = -1.84451×10^-9 可変間隔 短焦点端 中間焦点距離 長焦点端 f = 7.51 f = 12.55 f = 21.23 A 1.400 7.000 12.600 B 12.300 6.700 1.100 C 5.819 3.245 1.420 D 5.011 7.585 9.410 条件式数値 ( f_12T / f₁ ) = -1.100 ｛( f_123T / f_12T ) / ( f_123W / f_12W )｝ = 1.447

【００１６】

【発明の効果】請求項１ないし請求項２に記載の発明に
よれば、小型、低コスト、低消費電力でありながら、３
００万画素を超えるような受光素子にも十分に対応可能
な結像性能を有するズームレンズを提供できるので、電
池寿命が長くなり、銀塩カメラに対抗することのできる
高画質のデジタルカメラ等を、小型かつ低コストで実現
することができる。請求項３に記載の発明によれば、さ
らに高性能なズームレンズを提供することができるの
で、より高画質なデジタルカメラ等を実現することがで
きる。請求項４に記載の発明によれば、さらに省電力
で、調整の簡単なズームレンズを提供することができる
ので、より電池寿命が長く、低コストのデジタルカメラ
等を実現することができる。請求項５に記載の発明によ
れば、より小型で高性能なズームレンズを提供すること
ができるので、３００万画素を超えるような受光素子を
搭載したデジタルカメラ等をさらに小型化することがで
きる。請求項６に記載の発明によれば、加えて開口絞り
径が一定でもズーミングに際するＦナンバの変化の小さ
いズームレンズを提供することができるので、長焦点端
でも手ぶれを起こしにくいデジタルカメラ等を、簡易な
構成で低コストのシャッタユニットを用いて実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明のズームレンズを構
成する各レンズ群の移動概念を示す図である。

【図２】実施例１のズームレンズの構成を示す断面図で
ある。

【図３】実施例２のズームレンズの構成を示す断面図で
ある。

【図４】実施例１のズームレンズの短焦点端における収
差曲線図である。

【図５】実施例１のズームレンズの中間焦点距離におけ
る収差曲線図である。

【図６】実施例１のズームレンズの長焦点端における収
差曲線図である。

【図７】実施例２のズームレンズの短焦点端における収
差曲線図である。

【図８】実施例２のズームレンズの中間焦点距離におけ
る収差曲線図である。

【図９】実施例２のズームレンズの長焦点端における収
差曲線図である。

【符号の説明】

Ｇ１ 第１レンズ群、Ｇ２ 第２レンズ群、Ｇ３ 第３
レンズ群、Ｇ４ 第４レンズ群、Ｓ 開口絞り

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA02 KA03 MA11 MA13 MA14 MA15 PA08 PA09 PA18 PB09 PB10 QA02 QA07 QA17 QA21 QA26 QA34 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 RA32 RA43 SA23 SA27 SA29 SA32 SA63 SA64 SA72 SA75 SB03 SB14 SB24 SB32 SB33 9A001 KK16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に、正の焦点距離を持つ第
   １レンズ群と、負の焦点距離を持つ第２レンズ群と、開
   口絞りと、正の焦点距離を持つ第３レンズ群と、正の焦
   点距離を持つ第４レンズ群とを有し、短焦点端から長焦
   点端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は物体
   側から像側へと単調に移動し、第３レンズ群は始め像側
   から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の
   領域で最も物体側に達し、その後は像側へと移動するズ
   ームレンズであって、 前記開口絞りは像面に対して常に固定されており、 前記第１レンズ群は物体側から順に、 物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１−１レンズ
   と、 物体側に凸面を向けた正メニスカスの第１−２レンズと
   を有し、 前記第２レンズ群は物体側から順に、 像側に曲率の大きな面を向けた負の第２−１レンズと、 両凹の第２−２レンズと、 両凸の第２−３レンズとを有し、 前記第３レンズ群は物体側から順に、 両凸の第３−１レンズと、 物体側に曲率の大きな面を向けた正の第３−２レンズ
   と、 像側に曲率の大きな面を向けた負の第３−３レンズとを
   有し、 第４レンズ群は物体側から順に、 物体側に曲率の大きな面を向けた負の第４−１レンズ
   と、 両凸の第４−２レンズとを有し、 前記第２、第３、第４レンズ群のそれぞれに、少なくと
   も１面の非球面を有することを特徴とするズームレン
   ズ。
2. 【請求項２】 物体側より順に、正の焦点距離を持つ第
   １レンズ群と、負の焦点距離を持つ第２レンズ群と、開
   口絞りと、正の焦点距離を持つ第３レンズ群と、正の焦
   点距離を持つ第４レンズ群とを有し、短焦点端から長焦
   点端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は物体
   側から像側へと単調に移動し、第３レンズ群は始め像側
   から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の
   領域で最も物体側に達し、その後は像側へと移動するズ
   ームレンズであって、 前記開口絞りは像面に対して常に固定されており、 前記第１レンズ群は物体側から順に、 物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１−１レンズ
   と、 物体側に凸面を向けた正メニスカスの第１−２レンズと
   を有し、 前記第２レンズ群は物体側から順に、 像側に曲率の大きな面を向けた負の第２−１レンズと、 両凹の第２−２レンズと、 両凸の第２−３レンズとを有し、 前記第３レンズ群は物体側から順に、 両凸の第３−１レンズと、 物体側に曲率の大きな面を向けた正の第３−２レンズ
   と、 像側に曲率の大きな面を向けた負の第３−３レンズとを
   有し、 前記第４レンズ群は両凸の第４−１レンズを有し、 前記第２、第３、第４レンズ群のそれぞれに、少なくと
   も１面の非球面を有することを特徴とするズームレン
   ズ。
3. 【請求項３】 前記第２レンズ群中の非球面は、光軸か
   ら離れるに従って負の屈折力が弱まり正の屈折力が強ま
   るような形状であり、 前記第３レンズ群中の非球面は、光軸から離れるに従っ
   て正の屈折力が弱まり負の屈折力が強まるような形状で
   あり、 前記第４レンズ群中の非球面は、光軸から離れるに従っ
   て正の屈折力が弱まり負の屈折力が強まるような形状で
   あること特徴とする請求項１または請求項２に記載のズ
   ームレンズ。
4. 【請求項４】 前記第４レンズ群は、ズーミングに際し
   て固定されていること特徴とする請求項１から請求項３
   までの何れか一項に記載のズームレンズ。
5. 【請求項５】 前記第１レンズ群の焦点距離をf₁とし、
   長焦点端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群
   の合成焦点距離をf_12Tとした場合に、以下の条件式を満
   足させるようにしたことを特徴とする請求項１から請求
   項４までの何れか一項に記載のズームレンズ。 −１．２ ＜ ( f_12T / f₁ ) ＜−1．０
6. 【請求項６】 長焦点端における前記第１レンズ群と前
   記第２レンズ群の合成焦点距離をf_12Tとし、短焦点端に
   おける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点
   距離をf_12Wとし、長焦点端における前記第１レンズ群か
   ら第３レンズ群までの合成焦点距離をf_123Tとし、短焦
   点端における前記第１レンズ群から第３レンズ群までの
   合成焦点距離をf_123Wとした場合に、以下の条件式を満
   足させるようにしたことを特徴とする請求項１から請求
   項５までの何れか一項に記載のズームレンズ。 １．３＜｛( f_123T / f_12T ) / ( f_123W / f_12W )｝＜
   １．５