JP2004258229A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】一部のレンズを光軸に垂直な方向へ移動させて像を移動可能な高変倍比ズームレンズ。
【解決手段】物体側より正の第１レンズ群Ｇ１と負の第２レンズ群Ｇ２と正の第３レンズ群Ｇ３と正の第４レンズ群Ｇ４とを有し、広角端から望遠端までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が減少するように、少なくとも第１，４レンズ群Ｇ１，Ｇ４が物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側より第１補助レンズ群ＧＡ（Ｌ４１，Ｌ４２）と第２補助レンズ群ＧＢ（Ｌ４３）とを有し、第４レンズ群Ｇ４中の少なくとも２つのレンズ面は非球面で、第１補助レンズ群ＧＡを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることで像を移動可能で、第３レンズ群Ｇ３近傍に開口絞りＳが配置される。
【選択図】図２
【解決手段】物体側より正の第１レンズ群Ｇ１と負の第２レンズ群Ｇ２と正の第３レンズ群Ｇ３と正の第４レンズ群Ｇ４とを有し、広角端から望遠端までレンズ位置状態が変化する際、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が減少するように、少なくとも第１，４レンズ群Ｇ１，Ｇ４が物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側より第１補助レンズ群ＧＡ（Ｌ４１，Ｌ４２）と第２補助レンズ群ＧＢ（Ｌ４３）とを有し、第４レンズ群Ｇ４中の少なくとも２つのレンズ面は非球面で、第１補助レンズ群ＧＡを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることで像を移動可能で、第３レンズ群Ｇ３近傍に開口絞りＳが配置される。
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特にレンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像を移動させた際に生じる諸収差の変化が少ない高変倍比のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動（シフト）させることによって像を移動（シフト）させることが可能な、いわゆる像シフト可能な光学系が知られている。斯かる光学系として、ズームレンズ中に配置されている一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へシフトさせることによって像をシフトさせることを可能としたズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、本明細書において、光軸に対して略垂直な方向へシフトさせるレンズをシフトレンズ群という。
【０００３】
また近年、写真用レンズとしてズームレンズが一般的に用いられている。写真用レンズとしてズームレンズを用いる場合、被写体に近づいた撮影を行うことが可能となるため、撮影者の意図に合わせた撮影を行うことができるというユーザーメリットがある。このため、写真用レンズとしてのズームレンズの一般化に伴い、被写体により近づいた撮影を可能とする高変倍比のズームレンズが市場に提供されている。
被写体により近づいた撮影が可能な高変倍比のズームレンズとして、正負正正４群タイプのズームレンズが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
正負正正４群タイプのズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との４つのレンズ群からなる。そしてこのズームレンズは、広角端状態（焦点距離が最も短い）から望遠端状態（焦点距離が最も長い）までレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも第１レンズ群及び第４レンズ群が物体側へ移動する構成である。
【０００４】
また、写真用レンズとしてのズームレンズのさらなる一般化に伴い、携帯性の向上というユーザーニーズに応えるために、小型化や軽量化を図ったズームレンズが提案されている。
一方、特に小型化や軽量化を図ったズームレンズでは、例えば撮影者がレリーズボタンを押す際に生じるカメラのブレのような、撮影の際に生じるカメラの微小なブレによって、露出中に像がブレてしまう。また、カメラのブレ量を一定とした場合、焦点距離の増長に従って像のブレ量が増大するため、カメラの微小なブレによっても画像が著しく劣化してしまう。
【０００５】
そこで、ズームレンズを像シフト可能なズームレンズとして該ズームレンズに駆動系と検出系と制御系とを組み合わせることによって、上述のカメラのブレに起因する画像のブレを補正する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。斯かるズームレンズにおいてまず検出系は、カメラのブレを検出する。そして制御系は、検出系よって検出されたブレを補正するため、駆動系に駆動量を与えてシフトレンズ群を制御する。そして駆動系は、シフトレンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ駆動させ、カメラのブレに起因する画像のブレを補正する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−８１０２０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４２７３９号公報
【特許文献３】
特開平１０−２８２４１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にズームレンズでは、ズームレンズ全体として所定の光学性能を得るため、レンズ群毎に諸収差を補正することが必要である。また、各レンズ群に対して求められる収差を補正した状態（収差補正状態）はある程度の範囲を有しており、一般に変倍比が大きくなるほどその範囲は小さくなる。
一方、像シフト可能な光学系では、像をシフトさせた際に発生する諸収差の変動を抑えるため、シフトレンズ群単独に対して求められる収差補正状態がある。
従って、変倍比を大きくした際に良好な光学性能を得るためシフトレンズ群に対して求められる収差補正状態と、像をシフトさせた際に発生する諸収差の変動を良好に補正するためシフトレンズ群に対して求められる収差補正状態とには隔たりがある。このため、高変倍比化を図ることと、像シフト可能な光学系を構成することとの両立は非常に困難であるという問題がある。
【０００８】
上記特許文献３に開示のズームレンズは、ズームレンズを構成するレンズ群の数が多い。従って、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の各レンズ群のズーム軌道について選択の自由度が大きい。このため、高い光学性能を得ることができる。しかしながら、レンズ群を移動させるための駆動機構の複雑化を招くことや、製造時にレンズ群同士の相互偏芯が発生する要因が増えることから、安定した光学品質を維持することが困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、レンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像を移動させることが可能な高変倍比のズームレンズを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群が物体側へ移動し、
前記第４レンズ群は、第１補助レンズ群と、第２補助レンズ群とを有し、前記第２補助レンズ群は前記第１補助レンズ群の像側に空気間隔を隔てて配置されており、前記第４レンズ群中の少なくとも２つのレンズ面は非球面であり、
前記第１補助レンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって、像を移動させることが可能であり、
前記第３レンズ群の近傍に開口絞りが配置されていることを特徴とするズームレンズを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によるズームレンズは、従来の正負正正４群タイプのズームレンズと同様、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有する。そして、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも第１レンズ群及び第４レンズ群が物体側へ移動する。
高変倍比のズームレンズでは、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するため、開口絞りをレンズ系の中心付近に配置することが望ましい。従って、本発明によるズームレンズでは、開口絞りを第３レンズ群の近傍に配置している。
【００１２】
上記レンズ構成の下、本発明によるズームレンズは以下の条件（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を満足する構成とすることによって、像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正することができる。
（Ａ）第４レンズ群を物体側から順に第１補助レンズ群ＧＡと第２補助レンズ群ＧＢとの２つの補助レンズ群で構成し、第１補助レンズ群ＧＡを光軸に対して略垂直な方向へシフトさせることによって像シフトを行う（第１補助レンズ群ＧＡをシフトレンズ群とする）。
（Ｂ）広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化量を適切に設定する。
（Ｃ）第４レンズ群中（第４レンズ群における第１補助レンズ群ＧＡ中）の少なくとも２つのレンズ面を非球面とする。
【００１３】
条件（Ａ）は、レンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動と像シフト時に発生する諸収差の変動とを良好に補正するための条件である。
本発明によるズームレンズは、第４レンズ群全体がレンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動を良好に補正し、第１補助レンズ群ＧＡ（シフトレンズ群）が像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正するように、収差補正上の機能を分ける構成としている。これにより、レンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動を良好に補正し、これと同時に像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正することができる。
【００１４】
条件（Ｂ）は、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正し、かつ像シフト時に発生する軸外収差の変動を良好に補正するための条件である。
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化を大きくすると、第４レンズ群を通過する軸外光束の高さが大きく変化する。このため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正することができる。またこの反面、広角端状態において第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまうため、像シフト時に発生する軸外収差の変動が大きくなってしまう。従って、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化量を適切に設定することが肝要である。
【００１５】
条件（Ｃ）は、像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正するための条件である。
本発明によるズームレンズでは、広角端状態において開口絞りとシフトレンズ群との間隔を大きくしているため、シフトレンズ群において発生する軸上収差と軸外収差とを同時に補正する必要がある。そこで本発明によるズームレンズは、少なくとも２つのレンズ面を非球面とすることによって軸上収差と軸外収差とを補正する構成としている。
特に本発明によるズームレンズでは、非球面である２つのレンズ面は適切な光軸上の間隔を隔てて配置されている。これにより、非球面である２つのレンズ面のうち、開口絞りにより近いレンズ面が主として軸上収差の補正を行い、もう一方のレンズ面が主として軸外収差の補正を行っている。
【００１６】
以下、各条件式について詳細に説明する。
以下の条件式（１）は、上記条件（Ｃ）を具体的に数値規定する条件式である。
（１）０．１５＜Ｄ／ｆｗ
但し、
Ｄ ：第４レンズ群中の非球面であるレンズ面のうち、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離，
ｆｗ ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００１７】
条件式（１）の下限値を下回ると、非球面である２つのレンズ面を通過する光線の高さの差が小さくなる。このため、軸上収差と軸外収差とを独立して補正することができなくなり、像シフト時に所定の光学性能を得ることができなくなってしまう。
【００１８】
以下の条件式（２）は、上記条件（Ｂ）を具体的に数値規定する条件式である。
（２）０．２＜Ｄ３４ｗ／ｆｗ＜０．４
但し、
Ｄ３４ｗ：広角端状態における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔，
ｆｗ ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００１９】
条件式（２）の上限値を上回ると、広角端状態において第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。このため、像シフト時に発生する軸外収差の変動が大きくなってしまう。
一方、条件式（２）の下限値を下回ると、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に発生する軸外収差の変動を良好に補正することができなくなってしまう。
【００２０】
上記構成の下、本発明によるズームレンズは、第４レンズ群を構成する各補助レンズ群が以下の条件（Ｄ），（Ｅ）を満足する構成とすることによって、レンズ径の小型化を図ることと、像シフト時に発生する諸収差の変動をより良好に補正することができる。
（Ｄ）第１補助レンズ群ＧＡの屈折力を正とし、その焦点距離を適切に設定する。
（Ｅ）第１補助レンズ群ＧＡが１枚の両側非球面レンズと少なくとも１枚の球面レンズとを有する構成とする。
【００２１】
条件（Ｄ）は、広角端状態において発生する軸外収差を良好に補正するための条件である。
第１補助レンズ群ＧＡの正の屈折力が弱まると、広角端状態において軸外光束が光軸から遠ざけられるため、第２補助レンズ群ＧＢを通過する軸外光束が光軸から離れる。このため、レンズ鏡筒とカメラ本体とのマウント部分で光束が切られてしまうことになる。
そこで本発明によるズームレンズでは、第１補助レンズ群ＧＡがある程度強い正の屈折力を有する構成としている。尚、第１補助レンズ群ＧＡの正の屈折力が大きくなると、広角端状態において所定のバックフォーカスを確保することができなくなってしまう。このため、第１補助レンズ群ＧＡの焦点距離を適切に設定することが望ましい。
【００２２】
従って本発明によるズームレンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）２＜ｆａ／ｆｗ＜３．５
但し、
ｆａ：第１補助レンズ群ＧＡの焦点距離，
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００２３】
条件式（３）は、第１補助レンズ群ＧＡの焦点距離を適切に規定するための条件式である。
条件式（３）の上限値を上回ると、上述の通り、第２補助レンズ群ＧＢを通過する軸外光束がマウント部分でケラレてしまう。
一方、条件式（３）の下限値を下回ると、上述の通り、所定のバックフォーカスを確保することができなくなってしまう。
【００２４】
条件（Ｅ）は、製造時に安定した光学品質を維持するための条件である。
本発明によるズームレンズにおいて、２枚の非球面を２枚のレンズに配置する場合、即ち２枚のレンズについてそれぞれ片側のレンズ面を非球面とする場合、製造時に発生する相互偏芯の量が大きくなる。従って、２枚のレンズ同士の偏芯による性能劣化が大きくなってしまう。このため、本発明によるズームレンズは、第１補助レンズ群ＧＡ中に１枚の両側非球面レンズを配置する構成としている。これにより、製造時に発生する非球面同士の偏芯を抑え、安定した光学品質を維持することができる。
【００２５】
また、上述のように本発明によるズームレンズでは、非球面である２つのレンズ面にそれぞれ収差補正上の機能を分担している。ここで、２つのレンズ面のみを非球面とするのではなく、２つ以上のレンズ面を非球面としてさらに光学性能の向上を図ることは可能である。しかしこれにより、製造時における相互偏芯の発生の要因を増やすこととなってしまう。従って、本発明によるズームレンズは、第１補助レンズ群ＧＡ中に１枚の両側非球面レンズを配置する構成とすれば十分である。
【００２６】
またこのとき、本発明によるズームレンズは以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）Ｄａ／ｆｗ＜０．３５
但し、
Ｄａ：第１補助レンズ群ＧＡ中の両側非球面レンズの中心厚，
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００２７】
条件式（４）は、第１補助レンズ群ＧＡ中の両側非球面レンズの中心厚を規定する条件式である。
条件式（４）の上限値を上回ると、両側非球面レンズの中心厚が厚くなり過ぎるため、該両側非球面レンズの製造が困難となってしまう。
【００２８】
また本発明によるズームレンズは、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正するため、以下の条件式（５）又は条件式（６）の少なくとも一方を満足することが望ましい。
（５）１＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜１．５
（６）０．６＜ｆ３／ｆ４＜０．８５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離，
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離，
ｆｔ：望遠端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離，
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離，
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離．
【００２９】
条件式（５）は、第１レンズ群の焦点距離を規定する条件式である。
条件式（５）の上限値を上回ると、望遠端状態におけるズームレンズの全長が大型化してしまい、携帯性が損なわれてしまう。
一方、条件式（５）の下限値を下回ると、広角端状態において第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。これにより、レンズ径が大型化するばかりでなく、画面周縁部においてコマ収差が多大に発生してしまう。
【００３０】
条件式（６）は、ズームレンズの全長の短縮化を図ることと望遠端状態において所望の光学性能を維持することとのバランスを図るための条件式である。
条件式（６）の上限値を上回ると、望遠端状態におけるズームレンズの全長が大型化してしまう。
一方、条件式（６）の下限値を下回ると、広角端状態において所定のバックフォーカスを確保するために、第２レンズ群による発散作用が強まり、第３レンズ群に入射する光束が広がる。このため、第３レンズ群において発生する負の球面収差が増大し、特に望遠端状態における負の球面収差が多大に発生してしまうこととなる。
本発明によるズームレンズは、条件式（５）と条件式（６）とを同時に満足することによって、より高い光学性能を実現することができる。
【００３１】
尚、本発明によるズームレンズは近距離合焦時に第２レンズ群を光軸方向に移動させる構成とすることが、諸収差の変動を抑えるために適している。
また本発明は、ズームレンズに限られるものでなく、例えば焦点距離状態が連続的に存在しない、いわゆるバリフォーカルズームレンズに適用することもできる。
さらに本発明によるズームレンズは、第４レンズ群の像側に付加的なレンズを配置することによって射出瞳位置を像面位置から遠ざけ、ＣＣＤ等の光電変換素子を受光素子として用いる光学系に適用することも可能である。これは光電変換素子を受光素子として用いた場合に、素子面の直前にマイクロレンズアレイを配置するために射出瞳位置を像面位置から遠ざける必要があるからである。尚、受光光量が少ない場合ノイズが発生しやすく、短時間での露出を行うことができないという問題を生じるため、マイクロレンズアレイは受光光量を増大させる目的で配置される。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の各実施例に係るズームレンズを添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、非球面の形状は以下の非球面式で表される。尚、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは基準曲率（近軸曲率）、κは円錐定数、Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０は各々４，６，８，１０次の非球面係数とする。
【００３３】
【数１】
ｘ＝ｃｙ２／｛１＋（１−κｃ２ｙ２）１／２｝＋Ｃ４ｙ４＋Ｃ６ｙ６＋Ｃ８ｙ８＋Ｃ１０ｙ１０
【００３４】
図１は、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系（ズームレンズ）の屈折力配分を示す図である。
本発明の各実施例に係るズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。そして、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔は減少するように、少なくとも第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４が物体側へ移動する。
【００３５】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
本実施例に係るズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２４とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ３２とから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両側の面が非球面で構成される両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズＬ４３とから構成されている。
【００３６】
本実施例に係るズームレンズにおいて開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。
また、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。
また、本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４中の両凸形状の正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが第１補助レンズ群ＧＡ、接合レンズＬ４３が第２補助レンズ群ＧＢとしてそれぞれ機能する構成である。
【００３７】
以下の表１に、本発明の第１実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
（全体諸元）において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位：度）をそれぞれ示す。
（レンズデータ）において、面は物体側からのレンズ面の順序、間隔はレンズ面の間隔をそれぞれ示す。また、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値である。さらに、曲率半径０．００００は平面を示し、Ｂｆはバックフォーカスを示す。
【００３８】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径、間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００３９】
【表１】
【００４０】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第１補助レンズ群ＧＡを上記表１に示す量だけシフトさせた際のコマ収差図である。
【００４１】
図３及び図４は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の収差を示す収差図である。
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）において、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、Ｙは像高をそれぞれ示す。球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示す。また、コマ収差図では各半画角と各像高０、１０．８、１５．１２、１８．３４、２１．６の値を示す。さらに、球面収差図において、実線は球面収差、点線はサイン・コンディションをそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）において、ωは半画角、Ｙは像高をそれぞれ示す。また図４は、像高Ｙ＝−１５．０，０．０，＋１５．０の値を示す。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００４２】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有していることがわかる。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、像シフト時における諸収差の変動を良好に補正していることがわかる。
【００４３】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
本実施例に係るズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２４とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ３２とから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両側の面が非球面で構成される両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズＬ４３とから構成されている。
【００４４】
本実施例に係るズームレンズにおいて開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。
また、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。
また、本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４中の両凸形状の正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが第１補助レンズ群ＧＡ、接合レンズＬ４３が第２補助レンズ群ＧＢとしてそれぞれ機能する構成である。
以下の表２に、本発明の第２実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
【００４５】
【表２】
【００４６】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第１補助レンズ群ＧＡを上記表２に示す量だけシフトさせた際のコマ収差図である。
【００４７】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有していることがわかる。
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、像シフト時における諸収差の変動を良好に補正していることがわかる。
【００４８】
（第３実施例）
図８は、本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
本実施例に係るズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２４とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ３２とから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両側の面が非球面で構成される両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズＬ４３とから構成されている。
【００４９】
本実施例に係るズームレンズにおいて開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。
また、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。
また、本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４中の両凸形状の正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが第１補助レンズ群ＧＡ、接合レンズＬ４３が第２補助レンズ群ＧＢとしてそれぞれ機能する構成である。
以下の表３に、本発明の第３実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
【００５０】
【表３】
【００５１】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第１補助レンズ群ＧＡを上記表３に示す量だけシフトさせた際のコマ収差図を示す。
【００５２】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有していることがわかる。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、像シフト時における諸収差の変動を良好に補正していることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、広角端状態におけるレンズ全長が比較的短く、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際のレンズ全長の変化が少なく、レンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像を移動させることが可能な高変倍比のズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系（ズームレンズ）の屈折力配分を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第２補助レンズ群をシフトさせた際のコマ収差図である。
【図５】本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第２補助レンズ群をシフトさせた際のコマ収差図である。
【図８】本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第２補助レンズ群をシフトさせた際のコマ収差図である。
【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
Ｉ：像面
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特にレンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像を移動させた際に生じる諸収差の変化が少ない高変倍比のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動（シフト）させることによって像を移動（シフト）させることが可能な、いわゆる像シフト可能な光学系が知られている。斯かる光学系として、ズームレンズ中に配置されている一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へシフトさせることによって像をシフトさせることを可能としたズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、本明細書において、光軸に対して略垂直な方向へシフトさせるレンズをシフトレンズ群という。
【０００３】
また近年、写真用レンズとしてズームレンズが一般的に用いられている。写真用レンズとしてズームレンズを用いる場合、被写体に近づいた撮影を行うことが可能となるため、撮影者の意図に合わせた撮影を行うことができるというユーザーメリットがある。このため、写真用レンズとしてのズームレンズの一般化に伴い、被写体により近づいた撮影を可能とする高変倍比のズームレンズが市場に提供されている。
被写体により近づいた撮影が可能な高変倍比のズームレンズとして、正負正正４群タイプのズームレンズが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
正負正正４群タイプのズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との４つのレンズ群からなる。そしてこのズームレンズは、広角端状態（焦点距離が最も短い）から望遠端状態（焦点距離が最も長い）までレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも第１レンズ群及び第４レンズ群が物体側へ移動する構成である。
【０００４】
また、写真用レンズとしてのズームレンズのさらなる一般化に伴い、携帯性の向上というユーザーニーズに応えるために、小型化や軽量化を図ったズームレンズが提案されている。
一方、特に小型化や軽量化を図ったズームレンズでは、例えば撮影者がレリーズボタンを押す際に生じるカメラのブレのような、撮影の際に生じるカメラの微小なブレによって、露出中に像がブレてしまう。また、カメラのブレ量を一定とした場合、焦点距離の増長に従って像のブレ量が増大するため、カメラの微小なブレによっても画像が著しく劣化してしまう。
【０００５】
そこで、ズームレンズを像シフト可能なズームレンズとして該ズームレンズに駆動系と検出系と制御系とを組み合わせることによって、上述のカメラのブレに起因する画像のブレを補正する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。斯かるズームレンズにおいてまず検出系は、カメラのブレを検出する。そして制御系は、検出系よって検出されたブレを補正するため、駆動系に駆動量を与えてシフトレンズ群を制御する。そして駆動系は、シフトレンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ駆動させ、カメラのブレに起因する画像のブレを補正する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−８１０２０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４２７３９号公報
【特許文献３】
特開平１０−２８２４１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にズームレンズでは、ズームレンズ全体として所定の光学性能を得るため、レンズ群毎に諸収差を補正することが必要である。また、各レンズ群に対して求められる収差を補正した状態（収差補正状態）はある程度の範囲を有しており、一般に変倍比が大きくなるほどその範囲は小さくなる。
一方、像シフト可能な光学系では、像をシフトさせた際に発生する諸収差の変動を抑えるため、シフトレンズ群単独に対して求められる収差補正状態がある。
従って、変倍比を大きくした際に良好な光学性能を得るためシフトレンズ群に対して求められる収差補正状態と、像をシフトさせた際に発生する諸収差の変動を良好に補正するためシフトレンズ群に対して求められる収差補正状態とには隔たりがある。このため、高変倍比化を図ることと、像シフト可能な光学系を構成することとの両立は非常に困難であるという問題がある。
【０００８】
上記特許文献３に開示のズームレンズは、ズームレンズを構成するレンズ群の数が多い。従って、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の各レンズ群のズーム軌道について選択の自由度が大きい。このため、高い光学性能を得ることができる。しかしながら、レンズ群を移動させるための駆動機構の複雑化を招くことや、製造時にレンズ群同士の相互偏芯が発生する要因が増えることから、安定した光学品質を維持することが困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、レンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像を移動させることが可能な高変倍比のズームレンズを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群が物体側へ移動し、
前記第４レンズ群は、第１補助レンズ群と、第２補助レンズ群とを有し、前記第２補助レンズ群は前記第１補助レンズ群の像側に空気間隔を隔てて配置されており、前記第４レンズ群中の少なくとも２つのレンズ面は非球面であり、
前記第１補助レンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって、像を移動させることが可能であり、
前記第３レンズ群の近傍に開口絞りが配置されていることを特徴とするズームレンズを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によるズームレンズは、従来の正負正正４群タイプのズームレンズと同様、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有する。そして、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも第１レンズ群及び第４レンズ群が物体側へ移動する。
高変倍比のズームレンズでは、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正するため、開口絞りをレンズ系の中心付近に配置することが望ましい。従って、本発明によるズームレンズでは、開口絞りを第３レンズ群の近傍に配置している。
【００１２】
上記レンズ構成の下、本発明によるズームレンズは以下の条件（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を満足する構成とすることによって、像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正することができる。
（Ａ）第４レンズ群を物体側から順に第１補助レンズ群ＧＡと第２補助レンズ群ＧＢとの２つの補助レンズ群で構成し、第１補助レンズ群ＧＡを光軸に対して略垂直な方向へシフトさせることによって像シフトを行う（第１補助レンズ群ＧＡをシフトレンズ群とする）。
（Ｂ）広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化量を適切に設定する。
（Ｃ）第４レンズ群中（第４レンズ群における第１補助レンズ群ＧＡ中）の少なくとも２つのレンズ面を非球面とする。
【００１３】
条件（Ａ）は、レンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動と像シフト時に発生する諸収差の変動とを良好に補正するための条件である。
本発明によるズームレンズは、第４レンズ群全体がレンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動を良好に補正し、第１補助レンズ群ＧＡ（シフトレンズ群）が像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正するように、収差補正上の機能を分ける構成としている。これにより、レンズ位置状態の変化に伴う諸収差の変動を良好に補正し、これと同時に像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正することができる。
【００１４】
条件（Ｂ）は、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正し、かつ像シフト時に発生する軸外収差の変動を良好に補正するための条件である。
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化を大きくすると、第４レンズ群を通過する軸外光束の高さが大きく変化する。このため、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正することができる。またこの反面、広角端状態において第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまうため、像シフト時に発生する軸外収差の変動が大きくなってしまう。従って、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際の第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化量を適切に設定することが肝要である。
【００１５】
条件（Ｃ）は、像シフト時に発生する諸収差の変動を良好に補正するための条件である。
本発明によるズームレンズでは、広角端状態において開口絞りとシフトレンズ群との間隔を大きくしているため、シフトレンズ群において発生する軸上収差と軸外収差とを同時に補正する必要がある。そこで本発明によるズームレンズは、少なくとも２つのレンズ面を非球面とすることによって軸上収差と軸外収差とを補正する構成としている。
特に本発明によるズームレンズでは、非球面である２つのレンズ面は適切な光軸上の間隔を隔てて配置されている。これにより、非球面である２つのレンズ面のうち、開口絞りにより近いレンズ面が主として軸上収差の補正を行い、もう一方のレンズ面が主として軸外収差の補正を行っている。
【００１６】
以下、各条件式について詳細に説明する。
以下の条件式（１）は、上記条件（Ｃ）を具体的に数値規定する条件式である。
（１）０．１５＜Ｄ／ｆｗ
但し、
Ｄ ：第４レンズ群中の非球面であるレンズ面のうち、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離，
ｆｗ ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００１７】
条件式（１）の下限値を下回ると、非球面である２つのレンズ面を通過する光線の高さの差が小さくなる。このため、軸上収差と軸外収差とを独立して補正することができなくなり、像シフト時に所定の光学性能を得ることができなくなってしまう。
【００１８】
以下の条件式（２）は、上記条件（Ｂ）を具体的に数値規定する条件式である。
（２）０．２＜Ｄ３４ｗ／ｆｗ＜０．４
但し、
Ｄ３４ｗ：広角端状態における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔，
ｆｗ ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００１９】
条件式（２）の上限値を上回ると、広角端状態において第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。このため、像シフト時に発生する軸外収差の変動が大きくなってしまう。
一方、条件式（２）の下限値を下回ると、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に発生する軸外収差の変動を良好に補正することができなくなってしまう。
【００２０】
上記構成の下、本発明によるズームレンズは、第４レンズ群を構成する各補助レンズ群が以下の条件（Ｄ），（Ｅ）を満足する構成とすることによって、レンズ径の小型化を図ることと、像シフト時に発生する諸収差の変動をより良好に補正することができる。
（Ｄ）第１補助レンズ群ＧＡの屈折力を正とし、その焦点距離を適切に設定する。
（Ｅ）第１補助レンズ群ＧＡが１枚の両側非球面レンズと少なくとも１枚の球面レンズとを有する構成とする。
【００２１】
条件（Ｄ）は、広角端状態において発生する軸外収差を良好に補正するための条件である。
第１補助レンズ群ＧＡの正の屈折力が弱まると、広角端状態において軸外光束が光軸から遠ざけられるため、第２補助レンズ群ＧＢを通過する軸外光束が光軸から離れる。このため、レンズ鏡筒とカメラ本体とのマウント部分で光束が切られてしまうことになる。
そこで本発明によるズームレンズでは、第１補助レンズ群ＧＡがある程度強い正の屈折力を有する構成としている。尚、第１補助レンズ群ＧＡの正の屈折力が大きくなると、広角端状態において所定のバックフォーカスを確保することができなくなってしまう。このため、第１補助レンズ群ＧＡの焦点距離を適切に設定することが望ましい。
【００２２】
従って本発明によるズームレンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）２＜ｆａ／ｆｗ＜３．５
但し、
ｆａ：第１補助レンズ群ＧＡの焦点距離，
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００２３】
条件式（３）は、第１補助レンズ群ＧＡの焦点距離を適切に規定するための条件式である。
条件式（３）の上限値を上回ると、上述の通り、第２補助レンズ群ＧＢを通過する軸外光束がマウント部分でケラレてしまう。
一方、条件式（３）の下限値を下回ると、上述の通り、所定のバックフォーカスを確保することができなくなってしまう。
【００２４】
条件（Ｅ）は、製造時に安定した光学品質を維持するための条件である。
本発明によるズームレンズにおいて、２枚の非球面を２枚のレンズに配置する場合、即ち２枚のレンズについてそれぞれ片側のレンズ面を非球面とする場合、製造時に発生する相互偏芯の量が大きくなる。従って、２枚のレンズ同士の偏芯による性能劣化が大きくなってしまう。このため、本発明によるズームレンズは、第１補助レンズ群ＧＡ中に１枚の両側非球面レンズを配置する構成としている。これにより、製造時に発生する非球面同士の偏芯を抑え、安定した光学品質を維持することができる。
【００２５】
また、上述のように本発明によるズームレンズでは、非球面である２つのレンズ面にそれぞれ収差補正上の機能を分担している。ここで、２つのレンズ面のみを非球面とするのではなく、２つ以上のレンズ面を非球面としてさらに光学性能の向上を図ることは可能である。しかしこれにより、製造時における相互偏芯の発生の要因を増やすこととなってしまう。従って、本発明によるズームレンズは、第１補助レンズ群ＧＡ中に１枚の両側非球面レンズを配置する構成とすれば十分である。
【００２６】
またこのとき、本発明によるズームレンズは以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）Ｄａ／ｆｗ＜０．３５
但し、
Ｄａ：第１補助レンズ群ＧＡ中の両側非球面レンズの中心厚，
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離．
【００２７】
条件式（４）は、第１補助レンズ群ＧＡ中の両側非球面レンズの中心厚を規定する条件式である。
条件式（４）の上限値を上回ると、両側非球面レンズの中心厚が厚くなり過ぎるため、該両側非球面レンズの製造が困難となってしまう。
【００２８】
また本発明によるズームレンズは、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正するため、以下の条件式（５）又は条件式（６）の少なくとも一方を満足することが望ましい。
（５）１＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜１．５
（６）０．６＜ｆ３／ｆ４＜０．８５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離，
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離，
ｆｔ：望遠端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離，
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離，
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離．
【００２９】
条件式（５）は、第１レンズ群の焦点距離を規定する条件式である。
条件式（５）の上限値を上回ると、望遠端状態におけるズームレンズの全長が大型化してしまい、携帯性が損なわれてしまう。
一方、条件式（５）の下限値を下回ると、広角端状態において第１レンズ群を通過する軸外光束が光軸から大きく離れてしまう。これにより、レンズ径が大型化するばかりでなく、画面周縁部においてコマ収差が多大に発生してしまう。
【００３０】
条件式（６）は、ズームレンズの全長の短縮化を図ることと望遠端状態において所望の光学性能を維持することとのバランスを図るための条件式である。
条件式（６）の上限値を上回ると、望遠端状態におけるズームレンズの全長が大型化してしまう。
一方、条件式（６）の下限値を下回ると、広角端状態において所定のバックフォーカスを確保するために、第２レンズ群による発散作用が強まり、第３レンズ群に入射する光束が広がる。このため、第３レンズ群において発生する負の球面収差が増大し、特に望遠端状態における負の球面収差が多大に発生してしまうこととなる。
本発明によるズームレンズは、条件式（５）と条件式（６）とを同時に満足することによって、より高い光学性能を実現することができる。
【００３１】
尚、本発明によるズームレンズは近距離合焦時に第２レンズ群を光軸方向に移動させる構成とすることが、諸収差の変動を抑えるために適している。
また本発明は、ズームレンズに限られるものでなく、例えば焦点距離状態が連続的に存在しない、いわゆるバリフォーカルズームレンズに適用することもできる。
さらに本発明によるズームレンズは、第４レンズ群の像側に付加的なレンズを配置することによって射出瞳位置を像面位置から遠ざけ、ＣＣＤ等の光電変換素子を受光素子として用いる光学系に適用することも可能である。これは光電変換素子を受光素子として用いた場合に、素子面の直前にマイクロレンズアレイを配置するために射出瞳位置を像面位置から遠ざける必要があるからである。尚、受光光量が少ない場合ノイズが発生しやすく、短時間での露出を行うことができないという問題を生じるため、マイクロレンズアレイは受光光量を増大させる目的で配置される。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の各実施例に係るズームレンズを添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、非球面の形状は以下の非球面式で表される。尚、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは基準曲率（近軸曲率）、κは円錐定数、Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０は各々４，６，８，１０次の非球面係数とする。
【００３３】
【数１】
ｘ＝ｃｙ２／｛１＋（１−κｃ２ｙ２）１／２｝＋Ｃ４ｙ４＋Ｃ６ｙ６＋Ｃ８ｙ８＋Ｃ１０ｙ１０
【００３４】
図１は、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系（ズームレンズ）の屈折力配分を示す図である。
本発明の各実施例に係るズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。そして、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔は減少するように、少なくとも第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４が物体側へ移動する。
【００３５】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
本実施例に係るズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２４とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ３２とから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両側の面が非球面で構成される両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズＬ４３とから構成されている。
【００３６】
本実施例に係るズームレンズにおいて開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。
また、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。
また、本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４中の両凸形状の正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが第１補助レンズ群ＧＡ、接合レンズＬ４３が第２補助レンズ群ＧＢとしてそれぞれ機能する構成である。
【００３７】
以下の表１に、本発明の第１実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
（全体諸元）において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位：度）をそれぞれ示す。
（レンズデータ）において、面は物体側からのレンズ面の順序、間隔はレンズ面の間隔をそれぞれ示す。また、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値である。さらに、曲率半径０．００００は平面を示し、Ｂｆはバックフォーカスを示す。
【００３８】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径、間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００３９】
【表１】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第１補助レンズ群ＧＡを上記表１に示す量だけシフトさせた際のコマ収差図である。
【００４１】
図３及び図４は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の収差を示す収差図である。
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）において、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、Ｙは像高をそれぞれ示す。球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示す。また、コマ収差図では各半画角と各像高０、１０．８、１５．１２、１８．３４、２１．６の値を示す。さらに、球面収差図において、実線は球面収差、点線はサイン・コンディションをそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）において、ωは半画角、Ｙは像高をそれぞれ示す。また図４は、像高Ｙ＝−１５．０，０．０，＋１５．０の値を示す。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００４２】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有していることがわかる。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、像シフト時における諸収差の変動を良好に補正していることがわかる。
【００４３】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
本実施例に係るズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２４とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ３２とから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両側の面が非球面で構成される両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズＬ４３とから構成されている。
【００４４】
本実施例に係るズームレンズにおいて開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。
また、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。
また、本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４中の両凸形状の正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが第１補助レンズ群ＧＡ、接合レンズＬ４３が第２補助レンズ群ＧＢとしてそれぞれ機能する構成である。
以下の表２に、本発明の第２実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
【００４５】
【表２】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第１補助レンズ群ＧＡを上記表２に示す量だけシフトさせた際のコマ収差図である。
【００４７】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有していることがわかる。
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、像シフト時における諸収差の変動を良好に補正していることがわかる。
【００４８】
（第３実施例）
図８は、本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
本実施例に係るズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負レンズＬ２４とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとの接合レンズＬ３２とから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両側の面が非球面で構成される両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズＬ４３とから構成されている。
【００４９】
本実施例に係るズームレンズにおいて開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。
また、第２レンズ群Ｇ２中の負レンズＬ２１は、物体側レンズ面に非球面形状の薄いプラスチック樹脂層を備えている。
また、本実施例に係るズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４中の両凸形状の正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが第１補助レンズ群ＧＡ、接合レンズＬ４３が第２補助レンズ群ＧＢとしてそれぞれ機能する構成である。
以下の表３に、本発明の第３実施例に係るズームレンズの諸元の値を掲げる。
【００５０】
【表３】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図を示す。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第１補助レンズ群ＧＡを上記表３に示す量だけシフトさせた際のコマ収差図を示す。
【００５２】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、諸収差を良好に補正し、優れた結像性能を有していることがわかる。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）より、本実施例に係るズームレンズは、像シフト時における諸収差の変動を良好に補正していることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、広角端状態におけるレンズ全長が比較的短く、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際のレンズ全長の変化が少なく、レンズ系を構成する一部のレンズを光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって像を移動させることが可能な高変倍比のズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系（ズームレンズ）の屈折力配分を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１３０．４４）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第２補助レンズ群をシフトさせた際のコマ収差図である。
【図５】本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８６．３９）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第２補助レンズ群をシフトさせた際のコマ収差図である。
【図８】本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図９】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時の諸収差図である。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの広角端状態（ｆ＝２８．８０）、中間焦点距離状態（ｆ＝８５．５３）、望遠端状態（ｆ＝２９１．０１）における無限遠合焦時に第２補助レンズ群をシフトさせた際のコマ収差図である。
【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
Ｉ：像面
Claims (5)
- 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が減少するように、少なくとも前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群が物体側へ移動し、
前記第４レンズ群は、第１補助レンズ群と、第２補助レンズ群とを有し、前記第２補助レンズ群は前記第１補助レンズ群の像側に空気間隔を隔てて配置されており、前記第４レンズ群中の少なくとも２つのレンズ面は非球面であり、
前記第１補助レンズ群を光軸に対して略垂直な方向へ移動させることによって、像を移動させることが可能であり、
前記第３レンズ群の近傍に開口絞り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１に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．１５＜Ｄ／ｆｗ
０．２＜Ｄ３４ｗ／ｆｗ＜０．４
但し、
Ｄ ：前記第４レンズ群中の非球面である前記レンズ面のうち、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸に沿った距離，
ｆｗ ：広角端状態における前記ズームレンズ全体の焦点距離，
Ｄ３４ｗ：広角端状態における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔． - 請求項２に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
２＜ｆａ／ｆｗ＜３．５
但し、
ｆａ：前記第１補助レンズ群の焦点距離． - 請求項３に記載のズームレンズにおいて、
前記第１補助レンズ群は、１枚の両側非球面レンズと、少なくとも１枚の球面レンズとを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
Ｄａ／ｆｗ＜０．３５
但し、
Ｄａ：前記第１補助レンズ群中の前記両側非球面レンズの中心厚． - 請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式のうちの少なくとも一方を満足することを特徴とするズームレンズ。
１＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）１／２＜１．５
０．６＜ｆ３／ｆ４＜０．８５
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離，
ｆｔ：望遠端状態における前記ズームレンズ全体の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離．
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