JP2004012641A - ズームレンズ及びこれを用いたビデオカメラとディジタルスチルカメラ。 - Google Patents
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Abstract
【課題】ペッツバール和が良好で、かつ収差性能も良好に整えつつ、小型に構成できるズームレンズを提供する。
【解決手段】第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、第３レンズ群１３、第４レンズ群１４の合成焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４とし、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目、３番目、４番目のレンズのｄ線屈折率をそれぞれｎ２、ｎ３、ｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、１．６５＜ｎ３＜１．７６、ｎ４＞１．８５の関係を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、第３レンズ群１３、第４レンズ群１４の合成焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４とし、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目、３番目、４番目のレンズのｄ線屈折率をそれぞれｎ２、ｎ３、ｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、１．６５＜ｎ３＜１．７６、ｎ４＞１．８５の関係を満足する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明のズームレンズに関し、特にビデオカメラやディジタルスチルカメラに好適な、ズーム比が１０倍程度と高倍率でありながら、Ｆ１．８からと明るく、且つ小型で高解像度な非球面ズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ズームレンズの開発においては、その市場競争力強化のために、高変倍でありながら高解像力を有するズームレンズを小型で実現することが強く望まれている。その要望に応えてＣＣＤ（電荷結像素子）は年々小型化してきており、それにあわせてズームレンズの小型化も進んでいる。
【０００３】
ズームレンズの小型化を達成するためには、できるだけ少ないレンズ枚数でズームレンズを構成するとともに、ワイド端からテレ端へのズーミングの際に光軸上を移動するバリエーターの移動量を少なくする必要がある。
【０００４】
ズーム比が１０倍程度の高倍率ズームレンズとしては、例えば特開平９−２８１３９２号公報に、高画質でワイド端において６０度程度の画角を有するズームレンズが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２８１３９２号公報に提案されたズームレンズは、１０枚という少ないレンズ枚数で高画質化を実現しているものの、バリエーターの移動量が大きいために全長も長く、第１レンズの有効径も大きくなっている。
【０００６】
高画質を維持しつつ小型化を実現するためには、バリエーターの焦点距離を小さくして移動量を少なくする必要があるが、そのようにするとズーミング領域における単色収差のバランスが悪くなり、良好な光学性能を確保することが困難となってしまうという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動して変倍作用を行う第２レンズ群と、固定された絞りと、正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し前記第２レンズ群及び被写体とする物体の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合され像面側に凹面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの順に配置され、前記第１レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合された負レンズと、正レンズの順に配置され、前記第２レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第３レンズ群のレンズは、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、像面側の前記正レンズに接合され像面側に凹面を向けた負レンズの順に配置され、前記第３レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズ群は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズで構成されており、
第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することを特徴とする。
【０００８】
次に、本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動して変倍作用を行う第２レンズ群と、固定された絞りと、正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し前記第２レンズ群及び被写体とする物体の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合され像面側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凹面を向けた正レンズの順に配置され、前記第１レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合された負レンズと、正レンズの順に配置され、前記第２レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第３レンズ群のレンズは、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、像面側の前記正レンズに接合され像面側に凹面を向けた負レンズの順に配置され、前記第３レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズ群は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズで構成されており、
第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することにより、ペッツバール和が良好で、かつ収差性能も良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成できる。
【００１０】
本発明の前記第１レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ１１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ１９とすると、
１．２＜ｒ１１／ｒ１９＜１．３
の関係を満足することが好ましい。下限を下回ると、歪曲収差が補正不足となり、画面周辺部に歪んだ画像が発生するとともに、テレ端における球面収差が補正不足となり、上限を越えると、ノーマル位置からテレ端にかけて非点格差が大きくなり、サジタル像面とメリディオナル像面がアンバランスとなるとともに、テレ端における球面収差が補正過剰となるためである。
【００１１】
また、前記第２レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ２１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ２９とすると、
１．２５＜ｒ２１／ｒ２９＜１．３５
の関係を満足することが好ましい。下限を下回ると、球面収差が補正不足となり、十分な収差性能が得られなくなり、上限を越えると、球面収差、特に近距離撮影時の球面収差が補正不足となり、十分な収差性能が得られなくなるためである。
【００１２】
また、前記第３レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ３１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ３９とすると、
０．５＜ｒ３１／ｒ３９＜０．７
の関係を満足することが好ましい。下限を下回ると、球面収差が補正不足となり、十分な収差性能が得られなくなり、上限を越えると、球面収差が補正過剰になるとともに、コマフレアが発生しやすくなるためである。
【００１３】
また、前記第４レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ４１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ４９とすると、
０．６５＜ｒ４１／ｒ４９＜０．７
の関係を満足することが好ましい。下限を下回り、又は上限を越えると、ワイド端からテレ端にかけてのトータルな収差バランスが崩れてしまい、十分な収差性能が得られなくなるためである。
【００１４】
また、前記ズームレンズにおいて、全系の合成焦点距離をテレ端から１％ワイド側へ変化させるために必要な前記第２レンズ群の光軸上の移動距離をΔｔ２、前記第２レンズ群の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つようにするために必要な前記第４レンズ群の光軸上の移動距離をΔｔ４とすると、
Δｔ４／Δｔ２＜４．５
の関係を満足することが好ましい。上限を越えると、テレ端付近のズーミング時において第２レンズ群の移動量に対する第４レンズ群の移動量が大きくなり、ワイド端からテレ端までのトラッキングカーブを一定に作成できなくなり、テレ端付近で急峻なカーブを描く必要があり、トラッキングカーブの構成が困難になるためである。
【００１５】
また、前記第１レンズ群の最も像面側に位置する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に位置する面の曲率半径とが略同一であることが好ましい。このことにより、第１レンズ群の最も像面側の面と第２レンズ群の最も物体側の面とが、レンズ周辺部に行くにしたがって、面間隔が小さくなっていくことを防ぐことができ、鏡筒作成が容易になる。
【００１６】
また、前記第４レンズ群と像面との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に待避することができることが好ましい。このことにより、夜間等の低照度時においても補助灯などを必要とせず、十分撮影可能な明るさを得ることができる。
【００１７】
また、前記光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されていることが好ましい。このことにより、バックフォーカスを短くすることができるので、ズームレンズを小型化できる。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るズームレンズの構成図を示している。本図に示したズームレンズは、物体側（図１では左側）から像面側（図１では右側）に向かって、第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、絞り１３、第３レンズ群１４、第４レンズ群１５、平板ガラス１６の順に、各レンズが配置されている。平板ガラス１６は、水晶フィルターや撮像デバイスのフェースプレート等に等価なものである。
【００２０】
第１レンズ群１１は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において、像面１７に対して固定されている。第２レンズ群１２は、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う。絞り１３は、変倍時、及びフォーカス時において像面１７に対して固定されている。
【００２１】
第３レンズ群１４は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において像面１７に対して固定されている。第４レンズ群１５は、正の屈折力を有し、第２レンズ群１２及び被写体となる物体の移動に伴って変動する像面１７を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。
【００２２】
第１レンズ群１１は、物体側から負レンズ１ａ、正レンズ１ｂ、正レンズ１ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ１ａと正レンズ１ｂとは接合されている。正レンズ１ｂは像面側に凹面を向けており、正レンズ１ｃは物体側に凸面を向けている。第１レンズ群１１のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００２３】
第２レンズ群１２は、物体側から負レンズ２ａ、負レンズ２ｂ、正レンズ２ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ２ｂと正レンズ２ｃとは接合されている。第２レンズ群１２のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００２４】
第３レンズ群１４は、物体側から正レンズ３ａ、正レンズ３ｂ、負レンズ３ｃの順に各レンズが配置されている。正レンズ３ｂと負レンズ３ｃとは接合されている。第３レンズ群１４のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。第４レンズ群１５は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズ４ａで構成されている。
【００２５】
第１レンズ群１１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群１２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群１４の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群１５の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズ（レンズ１ｂ）のｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズ（レンズ１ｃ）のｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズ（レンズ２ａ）のｄ線屈折率をｎ４とすると、下記の式（１）〜（７）を満足している。
【００２６】
式（１） ４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０
式（２） ０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５
式（３） ２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０
式（４） ２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０
式（５） ｎ２＞１．７
式（６） １．６５＜ｎ３＜１．７６
式（７） ｎ４＞１．８５
式（１）は、第１レンズ群１１の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、第１レンズ群１１の屈折力が大きくなり、長焦点側における球面収差、及び軸外におけるコマ収差の補正が困難となってしまう。上限を越えると、レンズ全長が長くなり、ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。
【００２７】
式（２）は、第２レンズ群１２の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、全系のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難となる。上限を越えると、ペッツバール和は小さくなるが、ズーミング時における第２レンズ群１２の移動量が大きくなり、全系が長くなってしまうため、ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。
【００２８】
式（３）は、第３レンズ群１４の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、第３レンズ群１４の屈折力が大きくなり、水晶フィルター等を挿入するためのバックフォーカスを確保することができなくなるとともに、球面収差の補正も困難になってしまう。上限を越えると、ペッツバール和が大きくなって、像面湾曲の補正が困難となることに加え、全系が必要以上に長くなってしまう。
【００２９】
式（４）は、第４レンズ群１５の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、全系のレンズ系が大きくなって小型化が困難となってしまう。上限を越えると、近距離撮影時と遠距離撮影時の軸外収差をバランス良く補正することが困難となってしまう。
【００３０】
式（５）は、第１レンズ群１１の正レンズ１ｂの屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、正レンズ１ｂの物体側曲率半径が小さくなってしまい、レンズ加工が困難となってしまう。
【００３１】
式（６）は、第１レンズ群１１の正レンズ１ｃの屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、正レンズ１ｃの物体側曲率半径が小さくなることでケラレ限界が小さくなってしまうので、組立公差が厳しくなる。上限を越えると、ペッツバール和が大きくなり像面湾曲の補正が困難となる。
【００３２】
式（７）は、第２レンズ群１２の凹レンズ２ａの屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難となってしまう。
【００３３】
また、第１レンズ群１１の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ１１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ１９、第２レンズ群１２の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ２１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ２９、第３レンズ群１４の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ３１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ３９、第４レンズ群１５の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ４１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ４９とすると、以下の式（８）〜（１１）を満足している。これらの条件式を満足することにより、ズームレンズの高い解像度を実現するために十分な性能を得ることができる。
【００３４】
式（８） １．２＜ｒ１１／ｒ１９＜１．３
式（９） １．２５＜ｒ２１／ｒ２９＜１．３５
式（１０） ０．５＜ｒ３１／ｒ３９＜０．７
式（１１） ０．６５＜ｒ４１／ｒ４９＜０．７
式（８）は、第１レンズ群１１の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回ると、歪曲収差が補正不足となってしまい、画面周辺部に歪んだ画像が発生してしまうとともに、テレ端における球面収差が補正不足となってしまう。上限を越えると、ノーマル位置からテレ端にかけて非点格差が大きくなり、サジタル像面とメリディオナル像面がアンバランスとなってしまうとともに、テレ端における球面収差が補正過剰となってしまう。
【００３５】
式（９）は、第２レンズ群１２の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回ると、球面収差が補正不足となってしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。上限を越えると、球面収差、特に近距離撮影時の球面収差が補正不足となってしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。
【００３６】
式（１０）は、第３レンズ群１４の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回ると、球面収差が補正不足となってしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。上限を越えると、球面収差が補正過剰になるとともに、コマフレアが発生しやすくなる。
【００３７】
式（１１）は、第４レンズ群１５の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回り、又は上限を越えると、ワイド端からテレ端にかけてのトータルな収差バランスが崩れてしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。
【００３８】
また、全系の合成焦点距離をテレ端から１％ワイド側へ変化させるために必要な第２レンズ群１２の光軸上の移動距離をΔｔ２、第２レンズ群１２の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つようにするために必要な第４レンズ群１５の光軸上の移動距離をΔｔ４としたとき、下記の式（１２）を満足している。
【００３９】
式（１２） Δｔ４／Δｔ２＜４．５
式（１２）は、トラッキングカーブに関する条件式である。上限を越えると、テレ端付近のズーミング時において第２レンズ群１２の移動量に対する第４レンズ群１５の移動量が大きくなる。このようになると、ワイド端からテレ端までのトラッキングカーブを一定に作成できなくなり、テレ端付近で急峻なカーブを描く必要があり、トラッキングカーブの構成が困難になってしまう。
【００４０】
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第１レンズ群１１の最も像面側に位置する面（ｒｄ５）の曲率半径と第２レンズ群１２の最も物体側に位置する面（ｒｄ６）の曲率半径とが略同一である。このことにより、第１レンズ群１１の最も像面側の面と第２レンズ群１２の最も物体側の面とが、レンズ周辺部に行くにしたがって、面間隔が小さくなっていくことを防ぐことができるので、鏡筒作成が容易になる。
【００４１】
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第４レンズ群１５と像面１７との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に退避することができる。このことより夜間等の低照度時においても補助灯などを必要とせず、十分撮影可能な明るさを得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態のズームレンズにおいては、光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されている。これにより、バックフォーカスを短くすることができるので、ズームレンズの小型化を達成することができる。
【００４３】
（実施例１）
以下の表１に、本実施形態の実施例１を示す。表１中、ｒｄ（ｍｍ）はレンズの曲率半径、ｔｈ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレンズの空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線に対する屈折率、νはレンズのｄ線に対するアッベ数である。このことは、表４についても同様である。また、表１の面番号１〜１９は、図１のｒｄ１〜ｒｄ１９に対応し、表１のｔｈは上から順に、図１のｔｈ１〜ｔｈ１８に対応する。このことは、表４と図５との関係についても同様である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
また、非球面を有する面（表１の面番号の横に＊印で表示）については、下記の式（１３）によって規定される。このことは、実施例２についても同様である。
【００４６】
【数１】
【００４７】
但し、上式において
Ｚ：光軸からの高さがｙの非球面形状の非球面頂点の接平面からの距離
ｙ：光軸からの高さ
ｃ：非球面頂点の曲率
ｋ：円錐定数
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ：非球面係数
以下の表２に、非球面係数の数値例を示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
また、以下の表３に、物点が無限遠の場合において、ズーミングによって可変な空気間隔（ｍｍ）を、ズームレンズの状態がワイド端、標準位置、及びテレ端の場合で示す。標準位置は、第３レンズ群１４と第４レンズ群１５とが最接近する位置である。表３中、ＦＮｏ．はＦナンバーである、ω（度）は入射半画角であり、各空気間隔は図１に示している。これらの、表３に関する説明は、実施例２の表６についても同様である。
【００５０】
【表３】
【００５１】
また、前記式（１）〜（１２）の値を以下に示す。
【００５２】
｜ｆ１／ｆｗ｜＝４．５９
｜ｆ２／ｆｗ｜＝０．８１
｜ｆ３／ｆｗ｜＝２．７３
｜ｆ４／ｆｗ｜＝２．４７
ｎ２＝１．７３
ｎ３＝１．６９
ｎ４＝１．８８
ｒ１１／ｒ１９＝１．２５
ｒ２１／ｒ２９＝１．２７
ｒ３１／ｒ３９＝０．６３
ｒ４１／ｒ４９＝０．６６
Δｔ４／Δｔ２＝３．９
図２〜４に、本実施例のズームレンズのワイド端（図２）、標準位置（図３）、テレ端（図４）における諸収差を示す。図２〜４の各収差図において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）、軸上色収差（ｍｍ）、倍率色収差（ｍｍ）を示している。
【００５３】
図２（ａ）の球面収差図において、実線が球面収差である。図２（ｂ）の非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲であり、破線はメリディオナル像面湾曲である。図２（ｄ）、（ｅ）の軸上色収差図、倍率色収差図において、実線はｄ線、短いピッチの破線はＦ線、長いピッチの破線はＣ線に対する値である。これらの収差図から明らかなように、本実施例のズームレンズは良好な収差性能を示している。
【００５４】
なお、図２〜４の図（ａ）〜（ｅ）に関する説明は、図６〜８についても同様である。
【００５５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係るズームレンズの構成図を示している。本図に示したズームレンズは、物体側（図５では左側）から像面側（図５では右側）に向かって、第１レンズ群２１、第２レンズ群２２、絞り２３、第３レンズ群２４、第４レンズ群２５、平板ガラス２６の順に、各レンズが配置されている。平板ガラス２６は、水晶フィルターや撮像デバイスのフェースプレート等に等価なものである。
【００５６】
第１レンズ群２１は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において、像面２７に対して固定されている。第２レンズ群２２は、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う。絞り２３は、変倍時、及びフォーカス時において像面２７に対して固定されている。
【００５７】
第３レンズ群２４は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において像面２７に対して固定されている。第４レンズ群２５は、正の屈折力を有し、第２レンズ群２２及び被写体となる物体の移動に伴って変動する像面２７を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。
【００５８】
第１レンズ群２１は、物体側から負レンズ５ａ、正レンズ５ｂ、正レンズ５ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ５ａと正レンズ５ｂとは接合されている。正レンズ５ｂは像面側に凸面を向けており、正レンズ５ｃは物体側に凸面を向けている。第１レンズ群２１のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００５９】
第２レンズ群２２は、物体側から負レンズ６ａ、負レンズ６ｂ、正レンズ６ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ６ｂと正レンズ６ｃとは接合されている。第２レンズ群２２のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００６０】
第３レンズ群２４は、物体側から正レンズ７ａ、正レンズ７ｂ、負レンズ７ｃの順に各レンズが配置されている。正レンズ７ｂと負レンズ７ｃとは接合されている。第３レンズ群２４のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。第４レンズ群２５は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズ８ａで構成されている。
【００６１】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、前記式（１）〜（７）、（８）〜（１１）、及び（１２）を満足しており、このことによる効果は、実施形態１と同様である。
【００６２】
また、実施形態１と同様に、第１レンズ群２１の最も像面側に位置する面（ｒｄ５）の曲率半径と第２レンズ群２２の最も物体側に位置する面（ｒｄ６）の曲率半径同一である構成、第４レンズ群２５と像面２７との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に待避することができる構成、及び光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されている構成を備えており、このことによる効果も、実施形態１と同様である。
【００６３】
（実施例２）
以下の表４に本実施形態の実施例を示し、表５に非球面係数の数値例を示す。
【００６４】
【表４】
【００６５】
【表５】
【００６６】
また、下記の表６に、物点が無限遠の場合において、ズーミングによって可変な空気間隔（ｍｍ）を、ズームレンズの状態がワイド端、標準位置、及びテレ端の場合で示す。
【００６７】
【表６】
【００６８】
また、前記式（１）〜（１２）の値を以下に示す。
【００６９】
｜ｆ１／ｆｗ｜＝４．６３
｜ｆ２／ｆｗ｜＝０．８１
｜ｆ３／ｆｗ｜＝２．６６
｜ｆ４／ｆｗ｜＝２．３６
ｎ２＝１．７３
ｎ３＝１．７５
ｎ４＝１．８８
ｒ１１／ｒ１９＝１．２１
ｒ２１／ｒ２９＝１．２８
ｒ３１／ｒ３９＝０．６３
ｒ４１／ｒ４９＝０．６７
Δｔ４／Δｔ２＝３．８
図６〜８に、本実施例のズームレンズのワイド端（図６）、ノーマル位置（図７）、テレ端（図８）における諸収差を示す。これらの収差図から明らかなように、本実施例のズームレンズは良好な収差性能を示している。
【００７０】
（実施の形態３）
図９に、実施形態３に係るビデオカメラの構成図を示している。本図に示したビデオカメラは、ズームレンズ１００、赤外カットフィルター１０１、ローパスフィルター１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、液晶ビューファインダー１０５、記録系１０６、及び液晶モニター１０７が筐体１０８内に配置されている。
【００７１】
本実施形態では、ズームレンズ１００として、前記実施形態１に係るズームレンズが用いられている。このことにより、ズーム比が１０倍程度と高倍率でありながら、小型で高機能なビデオカメラを実現することができる。なお、前記実施形態２のズームレンズを用いてもよく、同様な効果が得られる。
【００７２】
（実施の形態４）
図１０に、実施形態４に係るディジタルスチルカメラの構成図を示している。本図に示したディジタルスチルカメラは、ズームレンズ１１０、赤外カットフィルター１１１、ローパスフィルター１１２、撮像素子１１３、信号処理回路１１４、光学ビューファインダー１１５、記録系１１６、及び液晶モニター１１７が、筐体１１８内にに配置されている。
【００７３】
本実施形態では、ズームレンズ１１０として、前記実施形態１に係るズームレンズが用いられている。このことにより、ズーム比が１０程度と高倍率でありながら、小型で高機能なビデオカメラを実現することができる。なお、前記実施形態２のズームレンズを用いてもよく、同様な効果が得られる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のズームレンズによれば、前記式（１）〜（７）に示したような、屈接力に関する条件式を満足することにより、ペッツバール和が良好で、かつ収差性能も良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るズームレンズの構成図
【図２】本発明の実施形態１に係るズームレンズのワイド端における収差性能図
【図３】本発明の実施形態１に係るズームレンズの標準位置における収差性能図
【図４】本発明の実施形態１に係るズームレンズのテレ端における収差性能図
【図５】本発明の実施形態２に係るズームレンズの構成図
【図６】本発明の実施形態２に係るズームレンズのワイド端における収差性能図
【図７】本発明の実施形態２に係るズームレンズのノーマル位置における収差性能図
【図８】本発明の実施形態２に係るズームレンズのテレ端における収差性能図
【図９】本発明の一実施形態に係るビデオカメラの構成図
【図１０】本発明の一実施形態に係るディジタルスチルカメラの構成図
【符号の説明】
１１，２１ 第１レンズ群
１２，２２ 第２レンズ群
１３，２３ 絞り
１４，２４ 第３レンズ群
１５，２５ 第４レンズ群
１６，２６ 平板ガラス
１７，７ 像面
１００，１１０ ズームレンズ
１０１，１１１ 赤外カットフィルター
１０２，１２ ローパスフィルター
１０３、１１３ 撮像素子
１０４、１１４ 信号処理回路
１０５、１１５ ビューファインダー
１０６、１１６、記録系
１０７、１１７ 液晶モニター
１０８、１１８ 筐体
【発明の属する技術分野】
本発明のズームレンズに関し、特にビデオカメラやディジタルスチルカメラに好適な、ズーム比が１０倍程度と高倍率でありながら、Ｆ１．８からと明るく、且つ小型で高解像度な非球面ズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ズームレンズの開発においては、その市場競争力強化のために、高変倍でありながら高解像力を有するズームレンズを小型で実現することが強く望まれている。その要望に応えてＣＣＤ（電荷結像素子）は年々小型化してきており、それにあわせてズームレンズの小型化も進んでいる。
【０００３】
ズームレンズの小型化を達成するためには、できるだけ少ないレンズ枚数でズームレンズを構成するとともに、ワイド端からテレ端へのズーミングの際に光軸上を移動するバリエーターの移動量を少なくする必要がある。
【０００４】
ズーム比が１０倍程度の高倍率ズームレンズとしては、例えば特開平９−２８１３９２号公報に、高画質でワイド端において６０度程度の画角を有するズームレンズが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２８１３９２号公報に提案されたズームレンズは、１０枚という少ないレンズ枚数で高画質化を実現しているものの、バリエーターの移動量が大きいために全長も長く、第１レンズの有効径も大きくなっている。
【０００６】
高画質を維持しつつ小型化を実現するためには、バリエーターの焦点距離を小さくして移動量を少なくする必要があるが、そのようにするとズーミング領域における単色収差のバランスが悪くなり、良好な光学性能を確保することが困難となってしまうという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動して変倍作用を行う第２レンズ群と、固定された絞りと、正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し前記第２レンズ群及び被写体とする物体の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合され像面側に凹面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの順に配置され、前記第１レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合された負レンズと、正レンズの順に配置され、前記第２レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第３レンズ群のレンズは、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、像面側の前記正レンズに接合され像面側に凹面を向けた負レンズの順に配置され、前記第３レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズ群は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズで構成されており、
第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することを特徴とする。
【０００８】
次に、本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動して変倍作用を行う第２レンズ群と、固定された絞りと、正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し前記第２レンズ群及び被写体とする物体の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合され像面側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凹面を向けた正レンズの順に配置され、前記第１レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合された負レンズと、正レンズの順に配置され、前記第２レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第３レンズ群のレンズは、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、像面側の前記正レンズに接合され像面側に凹面を向けた負レンズの順に配置され、前記第３レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズ群は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズで構成されており、
第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することにより、ペッツバール和が良好で、かつ収差性能も良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成できる。
【００１０】
本発明の前記第１レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ１１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ１９とすると、
１．２＜ｒ１１／ｒ１９＜１．３
の関係を満足することが好ましい。下限を下回ると、歪曲収差が補正不足となり、画面周辺部に歪んだ画像が発生するとともに、テレ端における球面収差が補正不足となり、上限を越えると、ノーマル位置からテレ端にかけて非点格差が大きくなり、サジタル像面とメリディオナル像面がアンバランスとなるとともに、テレ端における球面収差が補正過剰となるためである。
【００１１】
また、前記第２レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ２１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ２９とすると、
１．２５＜ｒ２１／ｒ２９＜１．３５
の関係を満足することが好ましい。下限を下回ると、球面収差が補正不足となり、十分な収差性能が得られなくなり、上限を越えると、球面収差、特に近距離撮影時の球面収差が補正不足となり、十分な収差性能が得られなくなるためである。
【００１２】
また、前記第３レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ３１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ３９とすると、
０．５＜ｒ３１／ｒ３９＜０．７
の関係を満足することが好ましい。下限を下回ると、球面収差が補正不足となり、十分な収差性能が得られなくなり、上限を越えると、球面収差が補正過剰になるとともに、コマフレアが発生しやすくなるためである。
【００１３】
また、前記第４レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ４１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ４９とすると、
０．６５＜ｒ４１／ｒ４９＜０．７
の関係を満足することが好ましい。下限を下回り、又は上限を越えると、ワイド端からテレ端にかけてのトータルな収差バランスが崩れてしまい、十分な収差性能が得られなくなるためである。
【００１４】
また、前記ズームレンズにおいて、全系の合成焦点距離をテレ端から１％ワイド側へ変化させるために必要な前記第２レンズ群の光軸上の移動距離をΔｔ２、前記第２レンズ群の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つようにするために必要な前記第４レンズ群の光軸上の移動距離をΔｔ４とすると、
Δｔ４／Δｔ２＜４．５
の関係を満足することが好ましい。上限を越えると、テレ端付近のズーミング時において第２レンズ群の移動量に対する第４レンズ群の移動量が大きくなり、ワイド端からテレ端までのトラッキングカーブを一定に作成できなくなり、テレ端付近で急峻なカーブを描く必要があり、トラッキングカーブの構成が困難になるためである。
【００１５】
また、前記第１レンズ群の最も像面側に位置する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に位置する面の曲率半径とが略同一であることが好ましい。このことにより、第１レンズ群の最も像面側の面と第２レンズ群の最も物体側の面とが、レンズ周辺部に行くにしたがって、面間隔が小さくなっていくことを防ぐことができ、鏡筒作成が容易になる。
【００１６】
また、前記第４レンズ群と像面との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に待避することができることが好ましい。このことにより、夜間等の低照度時においても補助灯などを必要とせず、十分撮影可能な明るさを得ることができる。
【００１７】
また、前記光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されていることが好ましい。このことにより、バックフォーカスを短くすることができるので、ズームレンズを小型化できる。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るズームレンズの構成図を示している。本図に示したズームレンズは、物体側（図１では左側）から像面側（図１では右側）に向かって、第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、絞り１３、第３レンズ群１４、第４レンズ群１５、平板ガラス１６の順に、各レンズが配置されている。平板ガラス１６は、水晶フィルターや撮像デバイスのフェースプレート等に等価なものである。
【００２０】
第１レンズ群１１は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において、像面１７に対して固定されている。第２レンズ群１２は、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う。絞り１３は、変倍時、及びフォーカス時において像面１７に対して固定されている。
【００２１】
第３レンズ群１４は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において像面１７に対して固定されている。第４レンズ群１５は、正の屈折力を有し、第２レンズ群１２及び被写体となる物体の移動に伴って変動する像面１７を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。
【００２２】
第１レンズ群１１は、物体側から負レンズ１ａ、正レンズ１ｂ、正レンズ１ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ１ａと正レンズ１ｂとは接合されている。正レンズ１ｂは像面側に凹面を向けており、正レンズ１ｃは物体側に凸面を向けている。第１レンズ群１１のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００２３】
第２レンズ群１２は、物体側から負レンズ２ａ、負レンズ２ｂ、正レンズ２ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ２ｂと正レンズ２ｃとは接合されている。第２レンズ群１２のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００２４】
第３レンズ群１４は、物体側から正レンズ３ａ、正レンズ３ｂ、負レンズ３ｃの順に各レンズが配置されている。正レンズ３ｂと負レンズ３ｃとは接合されている。第３レンズ群１４のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。第４レンズ群１５は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズ４ａで構成されている。
【００２５】
第１レンズ群１１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群１２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群１４の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群１５の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズ（レンズ１ｂ）のｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズ（レンズ１ｃ）のｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズ（レンズ２ａ）のｄ線屈折率をｎ４とすると、下記の式（１）〜（７）を満足している。
【００２６】
式（１） ４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０
式（２） ０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５
式（３） ２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０
式（４） ２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０
式（５） ｎ２＞１．７
式（６） １．６５＜ｎ３＜１．７６
式（７） ｎ４＞１．８５
式（１）は、第１レンズ群１１の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、第１レンズ群１１の屈折力が大きくなり、長焦点側における球面収差、及び軸外におけるコマ収差の補正が困難となってしまう。上限を越えると、レンズ全長が長くなり、ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。
【００２７】
式（２）は、第２レンズ群１２の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、全系のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難となる。上限を越えると、ペッツバール和は小さくなるが、ズーミング時における第２レンズ群１２の移動量が大きくなり、全系が長くなってしまうため、ズームレンズのコンパクト化が困難となってしまう。
【００２８】
式（３）は、第３レンズ群１４の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、第３レンズ群１４の屈折力が大きくなり、水晶フィルター等を挿入するためのバックフォーカスを確保することができなくなるとともに、球面収差の補正も困難になってしまう。上限を越えると、ペッツバール和が大きくなって、像面湾曲の補正が困難となることに加え、全系が必要以上に長くなってしまう。
【００２９】
式（４）は、第４レンズ群１５の屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、全系のレンズ系が大きくなって小型化が困難となってしまう。上限を越えると、近距離撮影時と遠距離撮影時の軸外収差をバランス良く補正することが困難となってしまう。
【００３０】
式（５）は、第１レンズ群１１の正レンズ１ｂの屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、正レンズ１ｂの物体側曲率半径が小さくなってしまい、レンズ加工が困難となってしまう。
【００３１】
式（６）は、第１レンズ群１１の正レンズ１ｃの屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、正レンズ１ｃの物体側曲率半径が小さくなることでケラレ限界が小さくなってしまうので、組立公差が厳しくなる。上限を越えると、ペッツバール和が大きくなり像面湾曲の補正が困難となる。
【００３２】
式（７）は、第２レンズ群１２の凹レンズ２ａの屈折力に関する条件式である。下限を下回ると、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難となってしまう。
【００３３】
また、第１レンズ群１１の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ１１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ１９、第２レンズ群１２の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ２１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ２９、第３レンズ群１４の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ３１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ３９、第４レンズ群１５の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ４１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ４９とすると、以下の式（８）〜（１１）を満足している。これらの条件式を満足することにより、ズームレンズの高い解像度を実現するために十分な性能を得ることができる。
【００３４】
式（８） １．２＜ｒ１１／ｒ１９＜１．３
式（９） １．２５＜ｒ２１／ｒ２９＜１．３５
式（１０） ０．５＜ｒ３１／ｒ３９＜０．７
式（１１） ０．６５＜ｒ４１／ｒ４９＜０．７
式（８）は、第１レンズ群１１の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回ると、歪曲収差が補正不足となってしまい、画面周辺部に歪んだ画像が発生してしまうとともに、テレ端における球面収差が補正不足となってしまう。上限を越えると、ノーマル位置からテレ端にかけて非点格差が大きくなり、サジタル像面とメリディオナル像面がアンバランスとなってしまうとともに、テレ端における球面収差が補正過剰となってしまう。
【００３５】
式（９）は、第２レンズ群１２の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回ると、球面収差が補正不足となってしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。上限を越えると、球面収差、特に近距離撮影時の球面収差が補正不足となってしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。
【００３６】
式（１０）は、第３レンズ群１４の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回ると、球面収差が補正不足となってしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。上限を越えると、球面収差が補正過剰になるとともに、コマフレアが発生しやすくなる。
【００３７】
式（１１）は、第４レンズ群１５の非球面レンズの非球面量に関する条件式である。下限を下回り、又は上限を越えると、ワイド端からテレ端にかけてのトータルな収差バランスが崩れてしまい、十分な収差性能が得られなくなってしまう。
【００３８】
また、全系の合成焦点距離をテレ端から１％ワイド側へ変化させるために必要な第２レンズ群１２の光軸上の移動距離をΔｔ２、第２レンズ群１２の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つようにするために必要な第４レンズ群１５の光軸上の移動距離をΔｔ４としたとき、下記の式（１２）を満足している。
【００３９】
式（１２） Δｔ４／Δｔ２＜４．５
式（１２）は、トラッキングカーブに関する条件式である。上限を越えると、テレ端付近のズーミング時において第２レンズ群１２の移動量に対する第４レンズ群１５の移動量が大きくなる。このようになると、ワイド端からテレ端までのトラッキングカーブを一定に作成できなくなり、テレ端付近で急峻なカーブを描く必要があり、トラッキングカーブの構成が困難になってしまう。
【００４０】
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第１レンズ群１１の最も像面側に位置する面（ｒｄ５）の曲率半径と第２レンズ群１２の最も物体側に位置する面（ｒｄ６）の曲率半径とが略同一である。このことにより、第１レンズ群１１の最も像面側の面と第２レンズ群１２の最も物体側の面とが、レンズ周辺部に行くにしたがって、面間隔が小さくなっていくことを防ぐことができるので、鏡筒作成が容易になる。
【００４１】
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第４レンズ群１５と像面１７との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に退避することができる。このことより夜間等の低照度時においても補助灯などを必要とせず、十分撮影可能な明るさを得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態のズームレンズにおいては、光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されている。これにより、バックフォーカスを短くすることができるので、ズームレンズの小型化を達成することができる。
【００４３】
（実施例１）
以下の表１に、本実施形態の実施例１を示す。表１中、ｒｄ（ｍｍ）はレンズの曲率半径、ｔｈ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレンズの空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線に対する屈折率、νはレンズのｄ線に対するアッベ数である。このことは、表４についても同様である。また、表１の面番号１〜１９は、図１のｒｄ１〜ｒｄ１９に対応し、表１のｔｈは上から順に、図１のｔｈ１〜ｔｈ１８に対応する。このことは、表４と図５との関係についても同様である。
【００４４】
【表１】
また、非球面を有する面（表１の面番号の横に＊印で表示）については、下記の式（１３）によって規定される。このことは、実施例２についても同様である。
【００４６】
【数１】
但し、上式において
Ｚ：光軸からの高さがｙの非球面形状の非球面頂点の接平面からの距離
ｙ：光軸からの高さ
ｃ：非球面頂点の曲率
ｋ：円錐定数
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ：非球面係数
以下の表２に、非球面係数の数値例を示す。
【００４８】
【表２】
また、以下の表３に、物点が無限遠の場合において、ズーミングによって可変な空気間隔（ｍｍ）を、ズームレンズの状態がワイド端、標準位置、及びテレ端の場合で示す。標準位置は、第３レンズ群１４と第４レンズ群１５とが最接近する位置である。表３中、ＦＮｏ．はＦナンバーである、ω（度）は入射半画角であり、各空気間隔は図１に示している。これらの、表３に関する説明は、実施例２の表６についても同様である。
【００５０】
【表３】
また、前記式（１）〜（１２）の値を以下に示す。
【００５２】
｜ｆ１／ｆｗ｜＝４．５９
｜ｆ２／ｆｗ｜＝０．８１
｜ｆ３／ｆｗ｜＝２．７３
｜ｆ４／ｆｗ｜＝２．４７
ｎ２＝１．７３
ｎ３＝１．６９
ｎ４＝１．８８
ｒ１１／ｒ１９＝１．２５
ｒ２１／ｒ２９＝１．２７
ｒ３１／ｒ３９＝０．６３
ｒ４１／ｒ４９＝０．６６
Δｔ４／Δｔ２＝３．９
図２〜４に、本実施例のズームレンズのワイド端（図２）、標準位置（図３）、テレ端（図４）における諸収差を示す。図２〜４の各収差図において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）、軸上色収差（ｍｍ）、倍率色収差（ｍｍ）を示している。
【００５３】
図２（ａ）の球面収差図において、実線が球面収差である。図２（ｂ）の非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲であり、破線はメリディオナル像面湾曲である。図２（ｄ）、（ｅ）の軸上色収差図、倍率色収差図において、実線はｄ線、短いピッチの破線はＦ線、長いピッチの破線はＣ線に対する値である。これらの収差図から明らかなように、本実施例のズームレンズは良好な収差性能を示している。
【００５４】
なお、図２〜４の図（ａ）〜（ｅ）に関する説明は、図６〜８についても同様である。
【００５５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係るズームレンズの構成図を示している。本図に示したズームレンズは、物体側（図５では左側）から像面側（図５では右側）に向かって、第１レンズ群２１、第２レンズ群２２、絞り２３、第３レンズ群２４、第４レンズ群２５、平板ガラス２６の順に、各レンズが配置されている。平板ガラス２６は、水晶フィルターや撮像デバイスのフェースプレート等に等価なものである。
【００５６】
第１レンズ群２１は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において、像面２７に対して固定されている。第２レンズ群２２は、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う。絞り２３は、変倍時、及びフォーカス時において像面２７に対して固定されている。
【００５７】
第３レンズ群２４は、正の屈折力を有し、変倍時、及びフォーカス時において像面２７に対して固定されている。第４レンズ群２５は、正の屈折力を有し、第２レンズ群２２及び被写体となる物体の移動に伴って変動する像面２７を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動することにより、変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。
【００５８】
第１レンズ群２１は、物体側から負レンズ５ａ、正レンズ５ｂ、正レンズ５ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ５ａと正レンズ５ｂとは接合されている。正レンズ５ｂは像面側に凸面を向けており、正レンズ５ｃは物体側に凸面を向けている。第１レンズ群２１のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００５９】
第２レンズ群２２は、物体側から負レンズ６ａ、負レンズ６ｂ、正レンズ６ｃの順に各レンズが配置されている。負レンズ６ｂと正レンズ６ｃとは接合されている。第２レンズ群２２のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。
【００６０】
第３レンズ群２４は、物体側から正レンズ７ａ、正レンズ７ｂ、負レンズ７ｃの順に各レンズが配置されている。正レンズ７ｂと負レンズ７ｃとは接合されている。第３レンズ群２４のレンズのうち、少なくとも１面が非球面である。第４レンズ群２５は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズ８ａで構成されている。
【００６１】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、前記式（１）〜（７）、（８）〜（１１）、及び（１２）を満足しており、このことによる効果は、実施形態１と同様である。
【００６２】
また、実施形態１と同様に、第１レンズ群２１の最も像面側に位置する面（ｒｄ５）の曲率半径と第２レンズ群２２の最も物体側に位置する面（ｒｄ６）の曲率半径同一である構成、第４レンズ群２５と像面２７との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に待避することができる構成、及び光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されている構成を備えており、このことによる効果も、実施形態１と同様である。
【００６３】
（実施例２）
以下の表４に本実施形態の実施例を示し、表５に非球面係数の数値例を示す。
【００６４】
【表４】
【表５】
また、下記の表６に、物点が無限遠の場合において、ズーミングによって可変な空気間隔（ｍｍ）を、ズームレンズの状態がワイド端、標準位置、及びテレ端の場合で示す。
【００６７】
【表６】
また、前記式（１）〜（１２）の値を以下に示す。
【００６９】
｜ｆ１／ｆｗ｜＝４．６３
｜ｆ２／ｆｗ｜＝０．８１
｜ｆ３／ｆｗ｜＝２．６６
｜ｆ４／ｆｗ｜＝２．３６
ｎ２＝１．７３
ｎ３＝１．７５
ｎ４＝１．８８
ｒ１１／ｒ１９＝１．２１
ｒ２１／ｒ２９＝１．２８
ｒ３１／ｒ３９＝０．６３
ｒ４１／ｒ４９＝０．６７
Δｔ４／Δｔ２＝３．８
図６〜８に、本実施例のズームレンズのワイド端（図６）、ノーマル位置（図７）、テレ端（図８）における諸収差を示す。これらの収差図から明らかなように、本実施例のズームレンズは良好な収差性能を示している。
【００７０】
（実施の形態３）
図９に、実施形態３に係るビデオカメラの構成図を示している。本図に示したビデオカメラは、ズームレンズ１００、赤外カットフィルター１０１、ローパスフィルター１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、液晶ビューファインダー１０５、記録系１０６、及び液晶モニター１０７が筐体１０８内に配置されている。
【００７１】
本実施形態では、ズームレンズ１００として、前記実施形態１に係るズームレンズが用いられている。このことにより、ズーム比が１０倍程度と高倍率でありながら、小型で高機能なビデオカメラを実現することができる。なお、前記実施形態２のズームレンズを用いてもよく、同様な効果が得られる。
【００７２】
（実施の形態４）
図１０に、実施形態４に係るディジタルスチルカメラの構成図を示している。本図に示したディジタルスチルカメラは、ズームレンズ１１０、赤外カットフィルター１１１、ローパスフィルター１１２、撮像素子１１３、信号処理回路１１４、光学ビューファインダー１１５、記録系１１６、及び液晶モニター１１７が、筐体１１８内にに配置されている。
【００７３】
本実施形態では、ズームレンズ１１０として、前記実施形態１に係るズームレンズが用いられている。このことにより、ズーム比が１０程度と高倍率でありながら、小型で高機能なビデオカメラを実現することができる。なお、前記実施形態２のズームレンズを用いてもよく、同様な効果が得られる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のズームレンズによれば、前記式（１）〜（７）に示したような、屈接力に関する条件式を満足することにより、ペッツバール和が良好で、かつ収差性能も良好に整えつつ、ズームレンズをコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るズームレンズの構成図
【図２】本発明の実施形態１に係るズームレンズのワイド端における収差性能図
【図３】本発明の実施形態１に係るズームレンズの標準位置における収差性能図
【図４】本発明の実施形態１に係るズームレンズのテレ端における収差性能図
【図５】本発明の実施形態２に係るズームレンズの構成図
【図６】本発明の実施形態２に係るズームレンズのワイド端における収差性能図
【図７】本発明の実施形態２に係るズームレンズのノーマル位置における収差性能図
【図８】本発明の実施形態２に係るズームレンズのテレ端における収差性能図
【図９】本発明の一実施形態に係るビデオカメラの構成図
【図１０】本発明の一実施形態に係るディジタルスチルカメラの構成図
【符号の説明】
１１，２１ 第１レンズ群
１２，２２ 第２レンズ群
１３，２３ 絞り
１４，２４ 第３レンズ群
１５，２５ 第４レンズ群
１６，２６ 平板ガラス
１７，７ 像面
１００，１１０ ズームレンズ
１０１，１１１ 赤外カットフィルター
１０２，１２ ローパスフィルター
１０３、１１３ 撮像素子
１０４、１１４ 信号処理回路
１０５、１１５ ビューファインダー
１０６、１１６、記録系
１０７、１１７ 液晶モニター
１０８、１１８ 筐体
Claims (12)
- 物体側から順に、正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動して変倍作用を行う第２レンズ群と、固定された絞りと、正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し前記第２レンズ群及び被写体とする物体の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合され像面側に凹面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの順に配置され、前記第１レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合された負レンズと、正レンズの順に配置され、前記第２レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第３レンズ群のレンズは、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、像面側の前記正レンズに接合され像面側に凹面を向けた負レンズの順に配置され、前記第３レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズ群は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズで構成されており、
第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 物体側から順に、正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動して変倍作用を行う第２レンズ群と、固定された絞りと、正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し前記第２レンズ群及び被写体とする物体の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合され像面側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凹面を向けた正レンズの順に配置され、前記第１レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第２レンズ群のレンズは、物体側から、負レンズ、前記負レンズに接合された負レンズと、正レンズの順に配置され、前記第２レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第３レンズ群のレンズは、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、像面側の前記正レンズに接合され像面側に凹面を向けた負レンズの順に配置され、前記第３レンズ群の少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズ群は、少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有するレンズで構成されており、
第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、物体側から数えて２番目のレンズのｄ線屈折率をｎ２、物体側から数えて３番目のレンズのｄ線屈折率をｎ３、物体側から数えて４番目のレンズのｄ線屈折率をｎ４とすると、
４．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．０、
０．７５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．８５、
２．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜３．０、
２．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０、
ｎ２＞１．７、
１．６５＜ｎ３＜１．７６、
及びｎ４＞１．８５
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第１レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ１１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ１９とすると、
１．２＜ｒ１１／ｒ１９＜１．３
の関係を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。 - 前記第２レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ２１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ２９とすると、
１．２５＜ｒ２１／ｒ２９＜１．３５
の関係を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。 - 前記第３レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ３１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ３９とすると、
０．５＜ｒ３１／ｒ３９＜０．７
の関係を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。 - 前記第４レンズ群の非球面レンズにおいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ４１、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ４９とすると、
０．６５＜ｒ４１／ｒ４９＜０．７
の関係を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。 - 前記ズームレンズにおいて、全系の合成焦点距離をテレ端から１％ワイド側へ変化させるために必要な前記第２レンズ群の光軸上の移動距離をΔｔ２、前記第２レンズ群の移動に伴い変動する像面を基準面から一定の位置に保つようにするために必要な前記第４レンズ群の光軸上の移動距離をΔｔ４とすると、
Δｔ４／Δｔ２＜４．５
の関係を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群の最も像面側に位置する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に位置する面の曲率半径とが略同一である請求項１又は２に記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群と像面との間に配置された赤外カットフィルターが、光軸上から任意に待避することができる請求項１又は２に記載のズームレンズ。
- 前記光学的ローパスフィルターが撮像素子のフェースプレートに形成されている請求項１又は２に記載のズームレンズ。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載のズームレンズを備えたビデオカメラ。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載のズームレンズを備えたディジタルスチルカメラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002163493A JP2004012641A (ja) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | ズームレンズ及びこれを用いたビデオカメラとディジタルスチルカメラ。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002163493A JP2004012641A (ja) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | ズームレンズ及びこれを用いたビデオカメラとディジタルスチルカメラ。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004012641A true JP2004012641A (ja) | 2004-01-15 |
Family
ID=30431964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002163493A Withdrawn JP2004012641A (ja) | 2002-06-04 | 2002-06-04 | ズームレンズ及びこれを用いたビデオカメラとディジタルスチルカメラ。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004012641A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008209751A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Nikon Corp | ズームレンズと、これを有する光学装置 |
| JP2009205064A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Sony Corp | レンズ鏡筒および撮像装置 |
| KR101134539B1 (ko) | 2005-04-08 | 2012-04-13 | 삼성전자주식회사 | 줌렌즈 광학계 |
| US8320051B2 (en) | 2009-10-13 | 2012-11-27 | Panasonic Corporation | Zoom lens system, imaging device and camera |
-
2002
- 2002-06-04 JP JP2002163493A patent/JP2004012641A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101134539B1 (ko) | 2005-04-08 | 2012-04-13 | 삼성전자주식회사 | 줌렌즈 광학계 |
| JP2008209751A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Nikon Corp | ズームレンズと、これを有する光学装置 |
| JP2009205064A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Sony Corp | レンズ鏡筒および撮像装置 |
| US8320051B2 (en) | 2009-10-13 | 2012-11-27 | Panasonic Corporation | Zoom lens system, imaging device and camera |
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