JP3835789B2 - ズームレンズ及びそのズームレンズを備えたカメラ - Google Patents
ズームレンズ及びそのズームレンズを備えたカメラ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそのズームレンズを備えたカメラに関し、特に、カメラ等に最適な広角高倍率ズームレンズとそれを用いたカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ用の高倍率ズームレンズは、スタジオにおけるテレビカメラ用やシネカメラ用途で比較的古くから開発が行われてきた。また、ビデオカメラが普及してからは、業務用又は家庭用において開発が行われてきた。また、高倍率であって広角側の画角が７０°以上になると、光学設計も非常に高度な水準が要求されることが知られている。古くはその構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプが普及した。例えば特公平２−４８０８７号のものがある。これは、変倍時に第１レンズ群と第４レンズ群が固定されていることに特徴がある。
【０００３】
また、このタイプで第１レンズ群にフロントコンバータを配置する考え方で開発された方式もある。例えば米国特許第３，６８２，５３４号のものがある。これらは、レンズ構成枚数が多く、大型であった。このタイプでは、基本構成の第１レンズ群をフォーカスに使用する方法が主流であった。
【０００４】
また、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、第２レンズ群から第４レンズ群までが変倍時に可動であり、第４レンズ群でフォーカスすると言う方式の広角高倍率ズームレンズが提案されている。例えば特開平６−１４８５２０号のものがある。これは、従来のビデオ用であった。
【０００５】
また、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプがあるが、現在まで後記する本発明の広角高倍率ズームレンズに近いものとして、特開平９−５６２８号のもの等がある。このタイプでも、上記のタイプと同様のフォーカス方法をとっていた。
【０００６】
さらに、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、変倍時に第１レンズ群以下が可動であるタイプとして、特開平７−２０３８１号のものがある。
【０００７】
これらの提案は、レンズ構成が簡単であるが、今後の撮像素子の高画素化に対応するには課題があった。これらのズームレンズタイプは、むしろ従来の銀塩フィルムを使用するカメラにおいて開発が始められたものである。例えば、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、各々のレンズ群が移動するズーム方式で、広角端の画角が８０°を越えるものとして、米国特許第４，２９９，４５４号のものがある。
【０００８】
また、画角が７４°程度から１９°程度の約５倍の変倍比を持つものとして提案されたのが、特公昭５８−３３５３１号のものである。この提案は、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群にて構成するタイプであって、第１レンズ群と第２レンズ群を一体とするフォーカシング方法に特色があった。
【０００９】
また、画角７４°程度から８．３°程度まで包括するズームレンズとして、米国特許第４，８９６，９５０号のものがある。これは、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群にて構成するタイプであって、第５レンズ群が変倍中に固定である。このタイプのフォーカス方法としては、パワーの大きい第２レンズ群を移動する方法が使用されている。例えば特開平９−１８４９８２号のものがある。
【００１０】
また、第３レンズ群を移動する方法の提案として特開平１０−１３３１０９号のものがある。このレンズ系は、大型でありパワー配置に特徴がある。また、第４レンズ群を繰り下げる方法として、特開平１１−１３３３０３号のものがある。
【００１１】
これらは、銀塩フィルムカメラ用途には問題なかったが、今後のデジタルカメラ用のＣＣＤに使用されているマイクロレンズを含めた開口率を損なわないためには、そのままで使用することはできない。また、色収差を含めた色むらの問題を考慮した場合に、軸外主光線の射出角度を十分に考え、像面照度まで考慮した光学設計が必要であると言わざるを得ない状況である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カメラ等に最適な広角高倍率ズームレンズの開発をしようとするものである。
【００１３】
従来のビデオカメラにおいては、広角高倍率ズームレンズとしての提案があるが、高画素の撮像素子に対応する光学性能の光学系の提案がなされていない。また、銀塩カメラ用では、光学性能及びＣＣＤ等の特性への親和性と言う点では未だ課題が多かった。
【００１４】
また、従来のビデオカメラ用のズームレンズを基にした光学設計では、非常に大きなズームレンズとなり、実用上大きな問題になることがある。
【００１５】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、広角端が７０°を越えて変倍比が１０倍程度を越えても、十分な結像性能を維持し、適切なフォーカス方法を備えた小型のズームレンズを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のズームレンズは、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、
前記第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群の何れか１つのレンズ群、又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスし、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜≦０．９１５９ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345≦０．８３９５ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345≦１．３５３８ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345≦０．９２８９ ・・・（５）
１．７４００≦Δ1T／ｆW ≦３．１２５６ ・・・（７）
１．５８５５≦Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【００１９】
以下、本発明において上記構成をとる理由とその作用について説明する。
【００２０】
上記のように、本発明は小型で高性能で適切なフォーカス方法を持った広角高倍率ズームレンズを提供することにある。
【００２１】
従来の物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群から構成するズームレンズが銀塩フィルム用カメラでは主流となっており、高倍率ズームレンズでは第１レンズ群以降が可動であることが普通になっている。また、第３レンズ群と第４レンズ群の移動は、変倍以外に変倍時の像面湾曲の変動を補正することに必要であり、基本的には、これらの群は一つの群であると考えられる場合さえある。しかしながら、更に広画角と更に大きな変倍比を達成しようとする場合には、正レンズ群以外に一つの負レンズ群を設け、移動させることで、収差補正上からも変倍から考えても有利となる。特に、本発明のように、例えば変倍比が１０倍程度以上になると非常に優位性が明確になった。一般的には、レンズ群数が増すと、各レンズ群で色収差補正が必要であると言う考えがあり、レンズ構成枚数が増えると考えられる。しかしながら、本発明では、非球面を有効に活用し、歪曲収差補正を第２レンズ群で解決し、後ろのレンズ群でコマ収差等を十分に補正できるように非球面を活用している。
【００２２】
すなわち、本発明の第１のズームレンズにおいては、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第３レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴としている。
【００２３】
このフォーカス方法は、第３レンズ群を移動することによるもので、ズームポジションによりフォーカス群の近軸配置が変化し、同一距離へのフォーカシング量は異なる。正屈折力の第３レンズ群は、レンズ群として３次球面収差係数、３次非点収差係数が共にアンダーであり、有限遠物体へフォーカスすることによって各群の収差変動は、略収差係数の変化と関係している。例えば、本発明における第３レンズ群を無限遠から１．５ｍにフォーカスする場合について、後記の実施例１のレンズ群に関する３次収差係数を以下に示す。
【００２４】
【００２５】
ただし、ＳＡ３は、球面収差係数、ＣＭ３は、コマ収差係数、ＡＳ３は、非点収差係数、ＤＴ３は、歪曲収差係数、ＰＺ３は、像面湾曲収差係数、ＰＡＣは、倍率色収差係数、ＰＬＣは、軸上色収差係数。
【００２６】
本実施例は、第３レンズ群が単体レンズであっても、フォーカシングに伴う収差変動が非常に安定していることが分かる。
【００２７】
以上の収差係数によれば、フォーカシング群が単体レンズであるために、色収差の変動がやや大きいが、全体としてフォーカシング時の性能変化は小さいと言うことができる。
【００２８】
本発明の第１のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００２９】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜≦０．９１５９ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345≦０．８３９５ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345≦１．３５３８ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345≦０．９２８９ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【００３０】
本発明は、広角端の画角が７０°程度以上でも十分に対応でき、高い結像性能を有するズームレンズ光学系を提供することが大きな目的である。このために、ズーム方式として、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成し、前記条件式（１）〜（５）に適った適切なパワー配置を見出し、これに最適な実際のレンズ構成を配することで実現できたものである。また、広角高倍率ズームレンズにありがちな大型化や性能低下と言う問題を解決したものである。
【００３１】
条件式（１）は、第１レンズ群のパワー配置を規定するものである。第１レンズ群は、本発明の如きズーム方式であれば変倍時に移動するため、その移動量と前玉径の増大に注意しながら結像性能を維持できるようにすることが重要である。
【００３２】
条件式（１）で上限値の８．０を越えると、第１レンズ群としての収差残存量が減り、収差補正上で有利となるが、変倍時の移動量が増し、また、レンズ外径も増すために、全体として大型化の傾向となるため望ましくない。また、下限値の２．０を越える場合には、小型化の方向であり、前玉径も変倍時の移動量も減る傾向性が出るが、収差補正上から好ましいとは言えない。
【００３３】
条件式（２）は、負屈折力の第２レンズ群のパワー配置を決める条件式である。第２レンズ群は第１レンズ群のパワー決定にも関係がある。第２レンズ群が小さなパワーであれば、第１レンズ群も同様となり、大型化する傾向を有することになる。
【００３４】
条件式（２）で、上限値の０．９１５９を越える場合、レンズ構成も少なくて済み、収差補正上の利点モ あるが、第２レンズ群以外に第１レンズ群のパワーも小さくなり、第１レンズ群の前玉径の増大、変倍時の移動量の増大を招く等、これ以外の課題が多く派生するために望ましくない結果となる。一方で、下限値の０．４を越える場合には、レンズ径小型化を意図することができるが、収差補正上で困難が生じ、歪曲収差の発生、軸外コマ収差の発生が顕著になる。また、本条件式内であれば、適切なレンズ構成とすることで、レンズ径の小型化と高い結像性能を得ることができるのである。
【００３５】
条件式（３）は、第３レンズ群のパワー決定に関する条件式である。このズーム方式では、第３レンズ群から第５レンズ群によって結像部を構成しており、ズーミング方式から鑑みれば、独立した３つのレンズ群で構成していると言うことができる。これまでの多くのズーム方式にある、第３レンズ群が正屈折力、そして、第４レンズ群が正屈折力の方式とその変倍方法を異にするものである。この第３レンズ群は、強い発散性のパワーの第２レンズ群からの光束を収斂し、球面収差や軸外収差を補正する役割を有する。また、軸上球面収差の補正を良好に行うという役割を有している。
【００３６】
条件式（３）の上限値の０．８３９５を越えると、第３レンズ群の収差補正面では非常に有利であるが、第３レンズ群の変倍時の移動量が増し、好ましくない。また、下限値の０．３を越えると、変倍時の移動量が減り、小型化には望ましいが、収差補正の観点から見ると球面収差補正が困難となるばかりでなく、軸外コマ収差の補正が困難となり、望ましくない結果となる。
【００３７】
条件式（４）は、負屈折力の第４レンズ群のパワーを決める条件式である。条件式（４）の上限値の１．３５３８を越えると、第４レンズ群の移動量が増し、第３レンズ群及び第５レンズ群の間を移動するために変倍比を大きくとることが難しくなる。また、下限値の０．６を越える場合、その変倍時の移動量が減るが、収差補正という観点では難しくなるため、この範囲以下の数値をとるのは望ましくない。また、本発明においては、第１レンズ群から第４レンズ群で特に広角端付近ではアフォーカルに近い光束を構成する。
【００３８】
条件式（５）は、第５レンズ群のパワーを決める条件式である。このレンズ群では、軸外光束の主光線の制御上で重要な役割を果たす。特にＣＣＤ撮像素子等の使用においては、軸外主光線にある程度テレセントリック性を持たせる点で大きな役割を持っている。この条件式の上限値の０．９２８９を越えると、第５レンズ群の収差補正は容易になるが、変倍時の移動量が増すので好ましくない。また、下限値の０．５を越えると、軸外収差の補正が難しくなると同時に、レンズ構成を増やさないと収差補正が困難となる。さらに、このレンズ群は、レンズ構成が増すとレンズ系全体の大型化につながるために望ましい結果が得られない場合が多い。
【００３９】
本発明のズームレンズは、レンズ構成をできる限り簡単にすることで、小型化も意図している。こうした場合には、前記の各レンズ群の屈折力配置が重要であり、各群のレンズ構成ばかりでなく、変倍時のレンズ群の移動量にも関係している。
【００４０】
また、本発明においては、高倍率でありながら広角端が７０°程度以上を包括することを意図しており、従来の先行発明に比較して構成が簡素で高度な光学系を提案するものである。
【００４１】
すなわち、焦点距離で言うならば、広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことが望ましい。
【００４２】
また、本発明の後記の実施例に見るように、ＣＣＤを撮像素子として考えた場合も含め、結像面でのアライアジングやシェーディング等の色の問題に鑑みて、有効対角線長が従来よりも大きいにも関わらず、ある程度のテレセントリック性を維持できる光学系を提案している。
【００４３】
すなわち、光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることが望ましい。
【００４４】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【００４５】
この条件式を満たすことで、クリアな画像を得ることが可能な条件を満たすことができるものである。
【００４６】
また、広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することが望ましい。
【００４７】
１．７４００≦Δ1T／ｆW ≦３．１２５６ ・・・（７）
１．５８５５≦Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【００４８】
条件式（７）は、第１レンズ群の変倍時の広角端から望遠端までに変倍時の移動量を規制する条件式である。また、条件式（８）は、第３レンズ群の変倍時の広角端から望遠端までに変倍時の移動量を規制する条件式である。
【００４９】
条件式（７）は、第１レンズ群の変倍時の移動量を適切にし、小型化を意図した条件式である。条件式（７）の上限値の３．１２５６を越えると、広角端の全長が比較的に短くとも、望遠端に移動する際に大きな移動量となるために、鏡胴構造を含めた小型化が難しくなる。また、下限値の１．７４００を越えると、移動量が十分とならず、変倍比を大きくとることができなくなり、望ましくない。
【００５０】
条件式（８）の上限値の４．０を越えると、第３レンズ群の移動量が増し、大型化して望ましくない。また、下限値の１．５８５５を越えると、本方式以外のズーム方式で実現することが可能である。
【００５１】
次に、結像倍率について述べる。本発明のズームレンズにおいては、構成する５群全体が変倍時に移動することが特徴とである。また、広角端から望遠端に移動する場合に、第２レンズ群が以下の関係で変倍し大きな変倍作用を有している。また、この第２レンズ群自体は変倍中に固定することも可能なレンズ群である。
【００５２】
すなわち、第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することが望ましい。
【００５３】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【００５４】
近軸構成が上記条件式で決まると、次に肉厚レンズ構成を決定することになる。まず、第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと正レンズで構成されていることが望ましい。
【００５５】
本発明においては、第１レンズ群は、一組の接合レンズ又は空気分離型のダブレットを基本構成とし、更に１枚の正レンズにて構成する。望遠端が高倍率ズームレンズの望遠域にある場合、異常分散性のガラスを使用すると、より高画素化の撮像素子に対応することが容易になる。
【００５６】
また、第２レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されていることが望ましい。
【００５７】
本発明では、条件式（２）に示すように、第２レンズ群を大きなパワーで構成することにより小型化を意図しており、物体側から順に、負メニスカスレンズ、両凹負レンズ、正レンズ、負レンズにて構成するのが望ましい。
【００５８】
第３レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズで構成することが望ましく、小型化を意図すると、レンズ構成が簡単な方が有利である。しかし、さらなる高倍率化をすると、レンズ構成はより複雑化することは言うまでもない。
【００５９】
第４レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズで構成する。負のレンズ群であり、小型化を意図するならば、単体レンズが望ましい。
【００６０】
また、第５レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることが望ましい。
【００６１】
第５レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズの接合レンズ又は空気分離型ダブレットと正レンズで構成することが望ましい。
【００６２】
また、第２レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用することにより、歪曲収差の補正及びコマ収差の補正が容易になる。特に負メニスカスレンズの第１面に使用すると、歪曲収差とコマ収差のバランス関係を比較的容易に補正できる。
【００６３】
また、第３レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用した場合、球面収差の補正が非常に容易になる。
【００６４】
また、第４レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用すると、微妙な像面湾曲収差の補正が可能になる。
【００６５】
また、第５レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用する場合、ある程度のテレセントリック性を維持し、かつ、周辺光量を維持した光学系を実現することが可能となる。
【００６６】
また、本発明においては、第１レンズ群と第３レンズ群が略線形的な変倍移動をするが、これら以外のレンズ群については、変倍時の倍率関係は、第４レンズ群の関係以外は、一般に広角端から望遠端への移動について言えば、その倍率の絶対値は増倍の方向性を維持するものである。これにより、効率的な変倍が可能となっている。
【００６７】
さらに、フォーカシングについては、本発明のような広角高倍率ズームレンズでは、過去のズームレンズで使用された第１レンズ群移動による方式は大型化や収差変動等、実用的ではなく、第１レンズ群と第２レンズ群を共に移動する方がむしろ良い。また、収差変動の観点では、近接撮影に使用するのであれば、第２レンズ群の移動等も使用できる。また、第３レンズ群より後ろの少なくとも一つのレンズ群を移動することによってもフォーカシングを実現できる。
【００６８】
この第１のズームレンズによれば、単なる高倍率ズームレンズはもちろん、画角７０°を越える、広角を含む高倍率ズームレンズが可能である。このために、適切なズーム方式と、パワー位置、適切なレンズ構成並びに非球面の効果的な使用方法を実現することができた。
【００６９】
次に、本発明の第２のズームレンズにおいては、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第４レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするものである。
【００７０】
例えば、本発明における第４レンズ群を無限遠から２．０ｍにフォーカスする場合について、後記の実施例４のレンズ群に関する３次収差係数を以下に示す。
【００７１】
【００７２】
【００７３】
上表は、第４レンズ群を移動することによりフォーカスする実施例４の無限遠と有限遠（２．０ｍ）の望遠端の３次収差係数である。第４レンズ群を繰り出すことによるフォーカス方法である。第４レンズ群と第５レンズ群が望遠端で近接するために、この第４レンズ群を繰り出すことは大きな長所である。また、本発明の実施例においては、第４レンズ群を単体レンズで構成しており、フォーカス機構としても大きな利点がある。３次収差係数のフォーカス時の収差変動は、糸巻型の歪曲収差が有限遠で小さくなる方向である。また、諸収差の変動は、非常に小さいと言うことができる。さらに、第３レンズ群と第４レンズ群の実際の軸上間隔には余裕があり、収差変動の評価は必要であるが、近距離を短くとることのできる方法である。
【００７４】
単体レンズによるフォーカス方法であり、実際には、倍率の色収差には高次の成分が含まれるため、実際の収差で評価することが必要である。実際に、倍率の色収差をより良く改善するには、第４レンズ群内で色収差を補正しておくこと、つまり、接合レンズ又はエアースペースを持つダブレット等で構成するとよい。
【００７５】
次に、本発明の第３のズームレンズにおいては、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第５レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするものである。
【００７６】
例えば、本発明における第５レンズ群を無限遠から２．０ｍにフォーカスする場合について、３次収差係数の１例を以下に示す。
【００７７】
【００７８】
【００７９】
上の表は、第５レンズ群を移動することによりフォーカスする場合である。この方法では、第５レンズ群のみでは、射出瞳距離が長い場合に不適切となる。そこで、第５レンズ群を分割して２つの群とし、ズーミング時には相互にフローティングする方法である。これにより、各ズームポジションで実際の収差補正をより良く行うことができる。この例では、若干の球面収差の変動があり、前記の２例よりも３次球面収差係数とコマ収差係数はやや顕著である。しかし、接合レンズとして群自体で色収差補正をしておけば問題は少ないと言える。
【００８０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４の無限遠時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図４に示す。各実施例の数値データは後記する。なお、実施例２は、本発明の参考例である。
【００８１】
（実施例１）
実施例１は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．６〜４．４１の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は、図１に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｇ５は第４レンズ群Ｇ４との間隔が小さくなるように、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は非線形に移動する。
【００８２】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、両凸レンズにて構成されている。
【００８３】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の両凸レンズの両面に使用している。
【００８４】
この実施例においては、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズをフォーカシング群Ｆとして後退させている。
【００８５】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図５に、また、第３レンズ群Ｇ３を１．５ｍまでフォーカスした場合の収差図を図６に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。ただし、図中、“ＦＩＹ”は像高を表している。
【００８６】
無限遠から１．５ｍまでのフォーカスによる収差変動は穏やかである。望遠端では、球面収差、倍率色収差の変動が僅かに見られる程度であり、良好な結果が得られている。
【００８７】
（実施例２）
実施例２は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．６７〜４．１３の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は参考に示した実施例であり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を一体にしてフォーカシング群Ｆとして繰り出す例である。
【００８８】
この実施例は、図２に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｇ５は第４レンズ群Ｇ４との間隔が小さくなるように、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は非線形に移動する。
【００８９】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズにて構成されている。
【００９０】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の正メニスカスレンズの両面に使用している。
【００９１】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図７に、また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を一体に繰り出して１．５ｍまでフォーカスした場合の収差図を図８に示す。
【００９２】
収差変動はある程度安定しているが、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との重量のあるレンズ群を移動すると言う点では、課題があるのは言うまでもない。
【００９３】
（実施例３）
実施例３は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．７７〜４．６１の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は、図３に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくるように非線形に移動する。第５レンズ群Ｇ５は前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒの２つに分割されており、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆとの間隔が小さくなるように非線形に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒとの間隔も小さくなるように非線形に移動する。
【００９４】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆは、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズであり、その後群Ｇ５Ｒは、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズにて構成されている。
【００９５】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の後群Ｇ５Ｒの正メニスカスレンズの両面に使用している。
【００９６】
この実施例は、第５レンズ群Ｇ５自体がテレセントリック光学系である場合にはフォーカシングが困難であると言う問題を解決するために考案されたものであり、第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆでフォーカシングし、その後群Ｇ５Ｒは言わばフィールドフラットナーであり、前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒの相互の間隔を変化させることで、フォーカスとズーミング時の収差変動を抑える働きをしている。
【００９７】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図９に、また、２．０ｍの有限遠にフォーカスした場合の収差図を図１０に示す。
【００９８】
望遠端での非点収差の変動がやや目立つが、これ以外は略良好であり安定していると言うことができる。
【００９９】
（実施例４）
実施例４は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．７８〜４．４９の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は、図４に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくるように非線形に移動する。第５レンズ群Ｇ５は前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒの２つに分割されており、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆとの間隔が小さくなるように非線形に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒとの間隔も小さくなるように非線形に移動する。
【０１００】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆは、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズであり、その後群Ｇ５Ｒは、両凸レンズにて構成されている。
【０１０１】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の後群Ｇ５Ｒの両凸レンズの両面に使用している。
【０１０２】
この実施例は、第４レンズ群Ｇ４を移動するフォーカス方法を採用している。
【０１０３】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図１１に、また、２．０ｍの有限遠にフォーカスした場合の収差図を図１２に示す。
【０１０４】
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の移動空間に余裕があるため、フォーカス時の収差変動をある程度補正できるなら、近接撮影距離をかなり短くすることも可能な方法である。
【０１０５】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、２ωは画角、ＦNOはＦナンバー、ＦＢはバックフォーカス、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【０１０６】
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
次に、上記各実施例における条件式（１）〜（９）の値を以下に示す：
【０１１２】
以上の本発明のズームレンズは例えば次のように構成することができる。
【０１１３】
〔１〕 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第３レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするズームレンズ。
【０１１４】
〔２〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１記載のズームレンズ。
【０１１５】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜＜１．０ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345＜１．２ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345＜５．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345＜４．０ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【０１１６】
〔３〕 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする上記１又は２記載のズームレンズ。
【０１１７】
〔４〕 光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１１８】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【０１１９】
〔５〕 広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１２０】
１．６＜Δ1T／ｆW ＜５．０ ・・・（７）
１．０＜Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【０１２１】
〔６〕 第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１２２】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【０１２３】
〔７〕 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第４レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするズームレンズ。
【０１２４】
〔８〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記７記載のズームレンズ。
【０１２５】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜＜１．０ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345＜１．２ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345＜５．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345＜４．０ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【０１２６】
〔９〕 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする上記７又は８記載のズームレンズ。
【０１２７】
〔１０〕 光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記７から９の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１２８】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【０１２９】
〔１１〕 広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することを特徴とする上記７から１０の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１３０】
１．６＜Δ1T／ｆW ＜５．０ ・・・（７）
１．０＜Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【０１３１】
〔１２〕 第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記７から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１３２】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【０１３３】
〔１３〕 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第５レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするズームレンズ。
【０１３４】
〔１４〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１３記載のズームレンズ。
【０１３５】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜＜１．０ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345＜１．２ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345＜５．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345＜４．０ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【０１３６】
〔１５〕 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする上記１３又は１４記載のズームレンズ。
【０１３７】
〔１６〕 光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記１３から１５の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１３８】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【０１３９】
〔１７〕 広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することを特徴とする上記１３から１６の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１４０】
１．６＜Δ1T／ｆW ＜５．０ ・・・（７）
１．０＜Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【０１４１】
〔１８〕 第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記１３から１７の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１４２】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【０１４３】
【発明の効果】
本発明によれば、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、正屈折力の第５レンズ群で構成するズームレンズで、第３レンズ群以降のレンズ群を用いてフォーカスする方式を発明することができた。本発明の屈折力配置のズームレンズで、単体レンズや接合レンズのみを移動すると言う簡単な方法で、かつ、収差変動も抑えられた方法は、非常にその効果が大きく、今後の広角を含み高倍率を有するビデオあるいはスチルビデオ用ズームレンズにとって応用範囲の広いフォーカス方式である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの無限遠フォーカス時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図である。
【図２】本発明の実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】本発明の実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】本発明の実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例１の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図６】実施例１の有限遠（１．５ｍ）フォーカス時の収差図である。
【図７】実施例２の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図８】実施例２の有限遠（１．５ｍ）フォーカス時の収差図である。
【図９】実施例３の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図１０】実施例３の有限遠（２．０ｍ）フォーカス時の収差図である。
【図１１】実施例４の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図１２】実施例４の有限遠（２．０ｍ）フォーカス時の収差図である。
【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
Ｇ５…第５レンズ群
Ｇ５Ｆ…第５レンズ群の前群
Ｇ５Ｒ…第５レンズ群の後群
Ｓ …開口絞り
Ｆ …フォーカシング群
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそのズームレンズを備えたカメラに関し、特に、カメラ等に最適な広角高倍率ズームレンズとそれを用いたカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ用の高倍率ズームレンズは、スタジオにおけるテレビカメラ用やシネカメラ用途で比較的古くから開発が行われてきた。また、ビデオカメラが普及してからは、業務用又は家庭用において開発が行われてきた。また、高倍率であって広角側の画角が７０°以上になると、光学設計も非常に高度な水準が要求されることが知られている。古くはその構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプが普及した。例えば特公平２−４８０８７号のものがある。これは、変倍時に第１レンズ群と第４レンズ群が固定されていることに特徴がある。
【０００３】
また、このタイプで第１レンズ群にフロントコンバータを配置する考え方で開発された方式もある。例えば米国特許第３，６８２，５３４号のものがある。これらは、レンズ構成枚数が多く、大型であった。このタイプでは、基本構成の第１レンズ群をフォーカスに使用する方法が主流であった。
【０００４】
また、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、第２レンズ群から第４レンズ群までが変倍時に可動であり、第４レンズ群でフォーカスすると言う方式の広角高倍率ズームレンズが提案されている。例えば特開平６−１４８５２０号のものがある。これは、従来のビデオ用であった。
【０００５】
また、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプがあるが、現在まで後記する本発明の広角高倍率ズームレンズに近いものとして、特開平９−５６２８号のもの等がある。このタイプでも、上記のタイプと同様のフォーカス方法をとっていた。
【０００６】
さらに、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、変倍時に第１レンズ群以下が可動であるタイプとして、特開平７−２０３８１号のものがある。
【０００７】
これらの提案は、レンズ構成が簡単であるが、今後の撮像素子の高画素化に対応するには課題があった。これらのズームレンズタイプは、むしろ従来の銀塩フィルムを使用するカメラにおいて開発が始められたものである。例えば、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群にて構成するタイプであって、各々のレンズ群が移動するズーム方式で、広角端の画角が８０°を越えるものとして、米国特許第４，２９９，４５４号のものがある。
【０００８】
また、画角が７４°程度から１９°程度の約５倍の変倍比を持つものとして提案されたのが、特公昭５８−３３５３１号のものである。この提案は、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群にて構成するタイプであって、第１レンズ群と第２レンズ群を一体とするフォーカシング方法に特色があった。
【０００９】
また、画角７４°程度から８．３°程度まで包括するズームレンズとして、米国特許第４，８９６，９５０号のものがある。これは、構成が、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群にて構成するタイプであって、第５レンズ群が変倍中に固定である。このタイプのフォーカス方法としては、パワーの大きい第２レンズ群を移動する方法が使用されている。例えば特開平９−１８４９８２号のものがある。
【００１０】
また、第３レンズ群を移動する方法の提案として特開平１０−１３３１０９号のものがある。このレンズ系は、大型でありパワー配置に特徴がある。また、第４レンズ群を繰り下げる方法として、特開平１１−１３３３０３号のものがある。
【００１１】
これらは、銀塩フィルムカメラ用途には問題なかったが、今後のデジタルカメラ用のＣＣＤに使用されているマイクロレンズを含めた開口率を損なわないためには、そのままで使用することはできない。また、色収差を含めた色むらの問題を考慮した場合に、軸外主光線の射出角度を十分に考え、像面照度まで考慮した光学設計が必要であると言わざるを得ない状況である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カメラ等に最適な広角高倍率ズームレンズの開発をしようとするものである。
【００１３】
従来のビデオカメラにおいては、広角高倍率ズームレンズとしての提案があるが、高画素の撮像素子に対応する光学性能の光学系の提案がなされていない。また、銀塩カメラ用では、光学性能及びＣＣＤ等の特性への親和性と言う点では未だ課題が多かった。
【００１４】
また、従来のビデオカメラ用のズームレンズを基にした光学設計では、非常に大きなズームレンズとなり、実用上大きな問題になることがある。
【００１５】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、広角端が７０°を越えて変倍比が１０倍程度を越えても、十分な結像性能を維持し、適切なフォーカス方法を備えた小型のズームレンズを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のズームレンズは、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、
前記第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群の何れか１つのレンズ群、又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスし、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜≦０．９１５９ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345≦０．８３９５ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345≦１．３５３８ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345≦０．９２８９ ・・・（５）
１．７４００≦Δ1T／ｆW ≦３．１２５６ ・・・（７）
１．５８５５≦Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【００１９】
以下、本発明において上記構成をとる理由とその作用について説明する。
【００２０】
上記のように、本発明は小型で高性能で適切なフォーカス方法を持った広角高倍率ズームレンズを提供することにある。
【００２１】
従来の物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、及び、正屈折力の第４レンズ群から構成するズームレンズが銀塩フィルム用カメラでは主流となっており、高倍率ズームレンズでは第１レンズ群以降が可動であることが普通になっている。また、第３レンズ群と第４レンズ群の移動は、変倍以外に変倍時の像面湾曲の変動を補正することに必要であり、基本的には、これらの群は一つの群であると考えられる場合さえある。しかしながら、更に広画角と更に大きな変倍比を達成しようとする場合には、正レンズ群以外に一つの負レンズ群を設け、移動させることで、収差補正上からも変倍から考えても有利となる。特に、本発明のように、例えば変倍比が１０倍程度以上になると非常に優位性が明確になった。一般的には、レンズ群数が増すと、各レンズ群で色収差補正が必要であると言う考えがあり、レンズ構成枚数が増えると考えられる。しかしながら、本発明では、非球面を有効に活用し、歪曲収差補正を第２レンズ群で解決し、後ろのレンズ群でコマ収差等を十分に補正できるように非球面を活用している。
【００２２】
すなわち、本発明の第１のズームレンズにおいては、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第３レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴としている。
【００２３】
このフォーカス方法は、第３レンズ群を移動することによるもので、ズームポジションによりフォーカス群の近軸配置が変化し、同一距離へのフォーカシング量は異なる。正屈折力の第３レンズ群は、レンズ群として３次球面収差係数、３次非点収差係数が共にアンダーであり、有限遠物体へフォーカスすることによって各群の収差変動は、略収差係数の変化と関係している。例えば、本発明における第３レンズ群を無限遠から１．５ｍにフォーカスする場合について、後記の実施例１のレンズ群に関する３次収差係数を以下に示す。
【００２４】
【００２６】
本実施例は、第３レンズ群が単体レンズであっても、フォーカシングに伴う収差変動が非常に安定していることが分かる。
【００２７】
以上の収差係数によれば、フォーカシング群が単体レンズであるために、色収差の変動がやや大きいが、全体としてフォーカシング時の性能変化は小さいと言うことができる。
【００２８】
本発明の第１のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００２９】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜≦０．９１５９ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345≦０．８３９５ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345≦１．３５３８ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345≦０．９２８９ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【００３０】
本発明は、広角端の画角が７０°程度以上でも十分に対応でき、高い結像性能を有するズームレンズ光学系を提供することが大きな目的である。このために、ズーム方式として、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成し、前記条件式（１）〜（５）に適った適切なパワー配置を見出し、これに最適な実際のレンズ構成を配することで実現できたものである。また、広角高倍率ズームレンズにありがちな大型化や性能低下と言う問題を解決したものである。
【００３１】
条件式（１）は、第１レンズ群のパワー配置を規定するものである。第１レンズ群は、本発明の如きズーム方式であれば変倍時に移動するため、その移動量と前玉径の増大に注意しながら結像性能を維持できるようにすることが重要である。
【００３２】
条件式（１）で上限値の８．０を越えると、第１レンズ群としての収差残存量が減り、収差補正上で有利となるが、変倍時の移動量が増し、また、レンズ外径も増すために、全体として大型化の傾向となるため望ましくない。また、下限値の２．０を越える場合には、小型化の方向であり、前玉径も変倍時の移動量も減る傾向性が出るが、収差補正上から好ましいとは言えない。
【００３３】
条件式（２）は、負屈折力の第２レンズ群のパワー配置を決める条件式である。第２レンズ群は第１レンズ群のパワー決定にも関係がある。第２レンズ群が小さなパワーであれば、第１レンズ群も同様となり、大型化する傾向を有することになる。
【００３４】
条件式（２）で、上限値の０．９１５９を越える場合、レンズ構成も少なくて済み、収差補正上の利点モ あるが、第２レンズ群以外に第１レンズ群のパワーも小さくなり、第１レンズ群の前玉径の増大、変倍時の移動量の増大を招く等、これ以外の課題が多く派生するために望ましくない結果となる。一方で、下限値の０．４を越える場合には、レンズ径小型化を意図することができるが、収差補正上で困難が生じ、歪曲収差の発生、軸外コマ収差の発生が顕著になる。また、本条件式内であれば、適切なレンズ構成とすることで、レンズ径の小型化と高い結像性能を得ることができるのである。
【００３５】
条件式（３）は、第３レンズ群のパワー決定に関する条件式である。このズーム方式では、第３レンズ群から第５レンズ群によって結像部を構成しており、ズーミング方式から鑑みれば、独立した３つのレンズ群で構成していると言うことができる。これまでの多くのズーム方式にある、第３レンズ群が正屈折力、そして、第４レンズ群が正屈折力の方式とその変倍方法を異にするものである。この第３レンズ群は、強い発散性のパワーの第２レンズ群からの光束を収斂し、球面収差や軸外収差を補正する役割を有する。また、軸上球面収差の補正を良好に行うという役割を有している。
【００３６】
条件式（３）の上限値の０．８３９５を越えると、第３レンズ群の収差補正面では非常に有利であるが、第３レンズ群の変倍時の移動量が増し、好ましくない。また、下限値の０．３を越えると、変倍時の移動量が減り、小型化には望ましいが、収差補正の観点から見ると球面収差補正が困難となるばかりでなく、軸外コマ収差の補正が困難となり、望ましくない結果となる。
【００３７】
条件式（４）は、負屈折力の第４レンズ群のパワーを決める条件式である。条件式（４）の上限値の１．３５３８を越えると、第４レンズ群の移動量が増し、第３レンズ群及び第５レンズ群の間を移動するために変倍比を大きくとることが難しくなる。また、下限値の０．６を越える場合、その変倍時の移動量が減るが、収差補正という観点では難しくなるため、この範囲以下の数値をとるのは望ましくない。また、本発明においては、第１レンズ群から第４レンズ群で特に広角端付近ではアフォーカルに近い光束を構成する。
【００３８】
条件式（５）は、第５レンズ群のパワーを決める条件式である。このレンズ群では、軸外光束の主光線の制御上で重要な役割を果たす。特にＣＣＤ撮像素子等の使用においては、軸外主光線にある程度テレセントリック性を持たせる点で大きな役割を持っている。この条件式の上限値の０．９２８９を越えると、第５レンズ群の収差補正は容易になるが、変倍時の移動量が増すので好ましくない。また、下限値の０．５を越えると、軸外収差の補正が難しくなると同時に、レンズ構成を増やさないと収差補正が困難となる。さらに、このレンズ群は、レンズ構成が増すとレンズ系全体の大型化につながるために望ましい結果が得られない場合が多い。
【００３９】
本発明のズームレンズは、レンズ構成をできる限り簡単にすることで、小型化も意図している。こうした場合には、前記の各レンズ群の屈折力配置が重要であり、各群のレンズ構成ばかりでなく、変倍時のレンズ群の移動量にも関係している。
【００４０】
また、本発明においては、高倍率でありながら広角端が７０°程度以上を包括することを意図しており、従来の先行発明に比較して構成が簡素で高度な光学系を提案するものである。
【００４１】
すなわち、焦点距離で言うならば、広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことが望ましい。
【００４２】
また、本発明の後記の実施例に見るように、ＣＣＤを撮像素子として考えた場合も含め、結像面でのアライアジングやシェーディング等の色の問題に鑑みて、有効対角線長が従来よりも大きいにも関わらず、ある程度のテレセントリック性を維持できる光学系を提案している。
【００４３】
すなわち、光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることが望ましい。
【００４４】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【００４５】
この条件式を満たすことで、クリアな画像を得ることが可能な条件を満たすことができるものである。
【００４６】
また、広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することが望ましい。
【００４７】
１．７４００≦Δ1T／ｆW ≦３．１２５６ ・・・（７）
１．５８５５≦Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【００４８】
条件式（７）は、第１レンズ群の変倍時の広角端から望遠端までに変倍時の移動量を規制する条件式である。また、条件式（８）は、第３レンズ群の変倍時の広角端から望遠端までに変倍時の移動量を規制する条件式である。
【００４９】
条件式（７）は、第１レンズ群の変倍時の移動量を適切にし、小型化を意図した条件式である。条件式（７）の上限値の３．１２５６を越えると、広角端の全長が比較的に短くとも、望遠端に移動する際に大きな移動量となるために、鏡胴構造を含めた小型化が難しくなる。また、下限値の１．７４００を越えると、移動量が十分とならず、変倍比を大きくとることができなくなり、望ましくない。
【００５０】
条件式（８）の上限値の４．０を越えると、第３レンズ群の移動量が増し、大型化して望ましくない。また、下限値の１．５８５５を越えると、本方式以外のズーム方式で実現することが可能である。
【００５１】
次に、結像倍率について述べる。本発明のズームレンズにおいては、構成する５群全体が変倍時に移動することが特徴とである。また、広角端から望遠端に移動する場合に、第２レンズ群が以下の関係で変倍し大きな変倍作用を有している。また、この第２レンズ群自体は変倍中に固定することも可能なレンズ群である。
【００５２】
すなわち、第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することが望ましい。
【００５３】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【００５４】
近軸構成が上記条件式で決まると、次に肉厚レンズ構成を決定することになる。まず、第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと正レンズで構成されていることが望ましい。
【００５５】
本発明においては、第１レンズ群は、一組の接合レンズ又は空気分離型のダブレットを基本構成とし、更に１枚の正レンズにて構成する。望遠端が高倍率ズームレンズの望遠域にある場合、異常分散性のガラスを使用すると、より高画素化の撮像素子に対応することが容易になる。
【００５６】
また、第２レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されていることが望ましい。
【００５７】
本発明では、条件式（２）に示すように、第２レンズ群を大きなパワーで構成することにより小型化を意図しており、物体側から順に、負メニスカスレンズ、両凹負レンズ、正レンズ、負レンズにて構成するのが望ましい。
【００５８】
第３レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズで構成することが望ましく、小型化を意図すると、レンズ構成が簡単な方が有利である。しかし、さらなる高倍率化をすると、レンズ構成はより複雑化することは言うまでもない。
【００５９】
第４レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズで構成する。負のレンズ群であり、小型化を意図するならば、単体レンズが望ましい。
【００６０】
また、第５レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることが望ましい。
【００６１】
第５レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズの接合レンズ又は空気分離型ダブレットと正レンズで構成することが望ましい。
【００６２】
また、第２レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用することにより、歪曲収差の補正及びコマ収差の補正が容易になる。特に負メニスカスレンズの第１面に使用すると、歪曲収差とコマ収差のバランス関係を比較的容易に補正できる。
【００６３】
また、第３レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用した場合、球面収差の補正が非常に容易になる。
【００６４】
また、第４レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用すると、微妙な像面湾曲収差の補正が可能になる。
【００６５】
また、第５レンズ群に少なくとも１面の非球面を使用する場合、ある程度のテレセントリック性を維持し、かつ、周辺光量を維持した光学系を実現することが可能となる。
【００６６】
また、本発明においては、第１レンズ群と第３レンズ群が略線形的な変倍移動をするが、これら以外のレンズ群については、変倍時の倍率関係は、第４レンズ群の関係以外は、一般に広角端から望遠端への移動について言えば、その倍率の絶対値は増倍の方向性を維持するものである。これにより、効率的な変倍が可能となっている。
【００６７】
さらに、フォーカシングについては、本発明のような広角高倍率ズームレンズでは、過去のズームレンズで使用された第１レンズ群移動による方式は大型化や収差変動等、実用的ではなく、第１レンズ群と第２レンズ群を共に移動する方がむしろ良い。また、収差変動の観点では、近接撮影に使用するのであれば、第２レンズ群の移動等も使用できる。また、第３レンズ群より後ろの少なくとも一つのレンズ群を移動することによってもフォーカシングを実現できる。
【００６８】
この第１のズームレンズによれば、単なる高倍率ズームレンズはもちろん、画角７０°を越える、広角を含む高倍率ズームレンズが可能である。このために、適切なズーム方式と、パワー位置、適切なレンズ構成並びに非球面の効果的な使用方法を実現することができた。
【００６９】
次に、本発明の第２のズームレンズにおいては、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第４レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするものである。
【００７０】
例えば、本発明における第４レンズ群を無限遠から２．０ｍにフォーカスする場合について、後記の実施例４のレンズ群に関する３次収差係数を以下に示す。
【００７１】
上表は、第４レンズ群を移動することによりフォーカスする実施例４の無限遠と有限遠（２．０ｍ）の望遠端の３次収差係数である。第４レンズ群を繰り出すことによるフォーカス方法である。第４レンズ群と第５レンズ群が望遠端で近接するために、この第４レンズ群を繰り出すことは大きな長所である。また、本発明の実施例においては、第４レンズ群を単体レンズで構成しており、フォーカス機構としても大きな利点がある。３次収差係数のフォーカス時の収差変動は、糸巻型の歪曲収差が有限遠で小さくなる方向である。また、諸収差の変動は、非常に小さいと言うことができる。さらに、第３レンズ群と第４レンズ群の実際の軸上間隔には余裕があり、収差変動の評価は必要であるが、近距離を短くとることのできる方法である。
【００７４】
単体レンズによるフォーカス方法であり、実際には、倍率の色収差には高次の成分が含まれるため、実際の収差で評価することが必要である。実際に、倍率の色収差をより良く改善するには、第４レンズ群内で色収差を補正しておくこと、つまり、接合レンズ又はエアースペースを持つダブレット等で構成するとよい。
【００７５】
次に、本発明の第３のズームレンズにおいては、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第５レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするものである。
【００７６】
例えば、本発明における第５レンズ群を無限遠から２．０ｍにフォーカスする場合について、３次収差係数の１例を以下に示す。
【００７７】
上の表は、第５レンズ群を移動することによりフォーカスする場合である。この方法では、第５レンズ群のみでは、射出瞳距離が長い場合に不適切となる。そこで、第５レンズ群を分割して２つの群とし、ズーミング時には相互にフローティングする方法である。これにより、各ズームポジションで実際の収差補正をより良く行うことができる。この例では、若干の球面収差の変動があり、前記の２例よりも３次球面収差係数とコマ収差係数はやや顕著である。しかし、接合レンズとして群自体で色収差補正をしておけば問題は少ないと言える。
【００８０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４の無限遠時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図４に示す。各実施例の数値データは後記する。なお、実施例２は、本発明の参考例である。
【００８１】
（実施例１）
実施例１は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．６〜４．４１の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は、図１に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｇ５は第４レンズ群Ｇ４との間隔が小さくなるように、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は非線形に移動する。
【００８２】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、両凸レンズにて構成されている。
【００８３】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の両凸レンズの両面に使用している。
【００８４】
この実施例においては、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズをフォーカシング群Ｆとして後退させている。
【００８５】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図５に、また、第３レンズ群Ｇ３を１．５ｍまでフォーカスした場合の収差図を図６に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差ＳＡ、非点収差ＡＳ、歪曲収差ＤＴ、倍率色収差ＣＣを示す。ただし、図中、“ＦＩＹ”は像高を表している。
【００８６】
無限遠から１．５ｍまでのフォーカスによる収差変動は穏やかである。望遠端では、球面収差、倍率色収差の変動が僅かに見られる程度であり、良好な結果が得られている。
【００８７】
（実施例２）
実施例２は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．６７〜４．１３の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は参考に示した実施例であり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を一体にしてフォーカシング群Ｆとして繰り出す例である。
【００８８】
この実施例は、図２に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｇ５は第４レンズ群Ｇ４との間隔が小さくなるように、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は非線形に移動する。
【００８９】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズにて構成されている。
【００９０】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の最も像側の正メニスカスレンズの両面に使用している。
【００９１】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図７に、また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を一体に繰り出して１．５ｍまでフォーカスした場合の収差図を図８に示す。
【００９２】
収差変動はある程度安定しているが、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との重量のあるレンズ群を移動すると言う点では、課題があるのは言うまでもない。
【００９３】
（実施例３）
実施例３は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．７７〜４．６１の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は、図３に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくるように非線形に移動する。第５レンズ群Ｇ５は前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒの２つに分割されており、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆとの間隔が小さくなるように非線形に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒとの間隔も小さくなるように非線形に移動する。
【００９４】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆは、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズであり、その後群Ｇ５Ｒは、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズにて構成されている。
【００９５】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の後群Ｇ５Ｒの正メニスカスレンズの両面に使用している。
【００９６】
この実施例は、第５レンズ群Ｇ５自体がテレセントリック光学系である場合にはフォーカシングが困難であると言う問題を解決するために考案されたものであり、第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆでフォーカシングし、その後群Ｇ５Ｒは言わばフィールドフラットナーであり、前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒの相互の間隔を変化させることで、フォーカスとズーミング時の収差変動を抑える働きをしている。
【００９７】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図９に、また、２．０ｍの有限遠にフォーカスした場合の収差図を図１０に示す。
【００９８】
望遠端での非点収差の変動がやや目立つが、これ以外は略良好であり安定していると言うことができる。
【００９９】
（実施例４）
実施例４は、焦点距離１４．５５〜１４０．０１ｍｍ、Ｆナンバーが３．７８〜４．４９の広角高倍率ズームレンズである。この実施例は、図４に示すように、広角端から望遠端への変倍時には、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は僅かに移動する。第３レンズ群Ｇ３は開口絞りと共に物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくるように非線形に移動する。第５レンズ群Ｇ５は前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒの２つに分割されており、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆとの間隔が小さくなるように非線形に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆと後群Ｇ５Ｒとの間隔も小さくなるように非線形に移動する。
【０１００】
第１レンズ群Ｇ１は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと物体側に強い曲率を持った両凸レンズの接合レンズと、物体側に強い曲率を持った正メニスカスレンズで構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、像側に強い曲率を持った負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側に強い曲率を持った負メニスカスレンズとにて構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳに続く両凸レンズ１枚にて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズ１枚構成である。第５レンズ群Ｇ５の前群Ｇ５Ｆは、両凸レンズと負メニスカスレンズの接合レンズであり、その後群Ｇ５Ｒは、両凸レンズにて構成されている。
【０１０１】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズの第１面及び第２レンズの物体側面、第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズの物体側面、第５レンズ群Ｇ５の後群Ｇ５Ｒの両凸レンズの両面に使用している。
【０１０２】
この実施例は、第４レンズ群Ｇ４を移動するフォーカス方法を採用している。
【０１０３】
この実施例の無限遠フォーカス時の収差図を図１１に、また、２．０ｍの有限遠にフォーカスした場合の収差図を図１２に示す。
【０１０４】
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の移動空間に余裕があるため、フォーカス時の収差変動をある程度補正できるなら、近接撮影距離をかなり短くすることも可能な方法である。
【０１０５】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、２ωは画角、ＦNOはＦナンバー、ＦＢはバックフォーカス、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【０１０６】
【０１０７】
次に、上記各実施例における条件式（１）〜（９）の値を以下に示す：
以上の本発明のズームレンズは例えば次のように構成することができる。
【０１１３】
〔１〕 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第３レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするズームレンズ。
【０１１４】
〔２〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１記載のズームレンズ。
【０１１５】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜＜１．０ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345＜１．２ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345＜５．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345＜４．０ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【０１１６】
〔３〕 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする上記１又は２記載のズームレンズ。
【０１１７】
〔４〕 光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１１８】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【０１１９】
〔５〕 広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１２０】
１．６＜Δ1T／ｆW ＜５．０ ・・・（７）
１．０＜Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【０１２１】
〔６〕 第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１２２】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【０１２３】
〔７〕 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第４レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするズームレンズ。
【０１２４】
〔８〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記７記載のズームレンズ。
【０１２５】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜＜１．０ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345＜１．２ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345＜５．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345＜４．０ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【０１２６】
〔９〕 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする上記７又は８記載のズームレンズ。
【０１２７】
〔１０〕 光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記７から９の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１２８】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【０１２９】
〔１１〕 広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することを特徴とする上記７から１０の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１３０】
１．６＜Δ1T／ｆW ＜５．０ ・・・（７）
１．０＜Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【０１３１】
〔１２〕 第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記７から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１３２】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【０１３３】
〔１３〕 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、前記第５レンズ群又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスすることを特徴とするズームレンズ。
【０１３４】
〔１４〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１３記載のズームレンズ。
【０１３５】
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜＜１．０ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345＜１．２ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345＜５．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345＜４．０ ・・・（５）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
である。
【０１３６】
〔１５〕 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする上記１３又は１４記載のズームレンズ。
【０１３７】
〔１６〕 光学系から射出する主光線が以下の条件式に基づいて決められることを特徴とする上記１３から１５の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１３８】
１０＜｜ＥｘｐｄW ×Ｙ｜／ＬW ・・・（６）
ただし、
ＥｘｐｄW は、結像面位置から射出瞳までの光軸上距離
Ｙは、結像面での実際の最大像高
ＬW は、広角端での第１レンズ群の最も物体側面の頂点から結像面までの光軸上距離
である。
【０１３９】
〔１７〕 広角端から望遠端に変倍するときに、以下の関係を満足することを特徴とする上記１３から１６の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１４０】
１．６＜Δ1T／ｆW ＜５．０ ・・・（７）
１．０＜Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。
【０１４１】
〔１８〕 第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする上記１３から１７の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１４２】
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。
【０１４３】
【発明の効果】
本発明によれば、物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、正屈折力の第５レンズ群で構成するズームレンズで、第３レンズ群以降のレンズ群を用いてフォーカスする方式を発明することができた。本発明の屈折力配置のズームレンズで、単体レンズや接合レンズのみを移動すると言う簡単な方法で、かつ、収差変動も抑えられた方法は、非常にその効果が大きく、今後の広角を含み高倍率を有するビデオあるいはスチルビデオ用ズームレンズにとって応用範囲の広いフォーカス方式である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの無限遠フォーカス時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図である。
【図２】本発明の実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】本発明の実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】本発明の実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例１の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図６】実施例１の有限遠（１．５ｍ）フォーカス時の収差図である。
【図７】実施例２の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図８】実施例２の有限遠（１．５ｍ）フォーカス時の収差図である。
【図９】実施例３の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図１０】実施例３の有限遠（２．０ｍ）フォーカス時の収差図である。
【図１１】実施例４の無限遠フォーカス時の収差図である。
【図１２】実施例４の有限遠（２．０ｍ）フォーカス時の収差図である。
【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
Ｇ５…第５レンズ群
Ｇ５Ｆ…第５レンズ群の前群
Ｇ５Ｒ…第５レンズ群の後群
Ｓ …開口絞り
Ｆ …フォーカシング群
Claims (13)
- 物体側より順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、負屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群で構成され、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔、及び、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔、及び、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、
前記第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群の何れか１つのレンズ群、又はそのレンズ群内の一部のレンズ群を移動することによって有限遠物体にフォーカスし、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。
２．０＜ｆ1 ／ｆW ＜８．０ ・・・（１）
０．４＜｜ｆ2 ／ｆW ｜≦０．９１５９ ・・・（２）
０．３＜ｆ3 ／ｆT345≦０．８３９５ ・・・（３）
０．６＜｜ｆ4 ｜／ｆT345≦１．３５３８ ・・・（４）
０．５＜ｆ5 ／ｆT345≦０．９２８９ ・・・（５）
１．７４００≦Δ1T／ｆW ≦３．１２５６ ・・・（７）
１．５８５５≦Δ3T／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、
ｆW は、広角端における全系の焦点距離
ｆ1 は、第１レンズ群の焦点距離
ｆ2 は、第２レンズ群の焦点距離
ｆ3 は、第３レンズ群の焦点距離
ｆ4 は、第４レンズ群の焦点距離
ｆ5 は、第５レンズ群の焦点距離
ｆT345は、望遠端における第３レンズ群から第５レンズ群までの焦点距離
Δ1Tは、広角端基準の第１レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
Δ3Tは、広角端基準の第３レンズ群の望遠端までの変倍時の移動量
である。 - 広角端の焦点距離が、光学系の結像面又は撮像素子の有効対角線長より短いことを特徴とする請求項１記載のズームレンズを備えたカメラ。
- 前記第２レンズ群の近軸横倍率が以下の関係を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
２．５＜β2T／β2W＜７ ・・・（９）
ただし、
β2Wは、第２レンズ群の広角端での結像倍率
β2Tは、第２レンズ群の望遠端での結像倍率
である。 - 前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと正レンズで構成されていることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
- 前記第１レンズ群は、負レンズと正レンズからなる一組のダブレットと１枚の正レンズで構成されていることを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されていることを特徴とする請求項１、４、５の何れか１項記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は、物体側から順に、負メニスカスレンズ、両凹負レンズ、正レンズ、負レンズにて構成されていることを特徴とする請求項６記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズで構成されていることを特徴とする請求項１、４、５、６、７の何れか１項記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群は、１枚のみの正レンズで構成されていることを特徴とする請求項８記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズで構成されていることを特徴とする請求項１、４、５、６、７、８、９の何れか１項記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は、１枚のみの負レンズで構成されていることを特徴とする請求項１０記載のズームレンズ。
- 前記第５レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されていることを特徴とする請求項１、４、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか１項記載のズームレンズ。
- 前記第５レンズ群は、物体側から順に、正レンズと負レンズのダブレットと正レンズにて構成されていることを特徴とする請求項１１記載のズームレンズ。
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