JP3847506B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズに関し、特に、ＣＣＤ等の電子撮像素子を用いたカメラに適したズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（通称ライカ版）カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。特に対角画角６０°程度の単焦点レンズから、これを広角端とした３倍程度のズームレンズが民生レンズでの主流になってきている。さらにハイクラスになると、より広角側あるいは望遠側へのニーズが高くなると同時に、一眼レフ式を用いた高級機用としてのニーズも高くなる。すると、当然画質も高いものが要求される。中でも、対角画角７５°クラスの一眼レフに適したズームレンズについては、たとえば、特開平４−１６３４１５号や特開平５−２７１７５号がある。
【０００３】
これらは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面の間隔は増大するように、各群が移動するズームレンズを開示している。また、これらは広角端でのＦ値が２ないし２. ８程度と明るい。
【０００４】
しかし、この当時には、一眼レフと言えども画素数は高々１００万画素程度の性能確保の示唆しかされておらず、将来的には６００万とも１０００万とも言われている画素数の電子撮像素子の性能をフルに発揮させ得るレンズの獲得についての示唆はない。
【０００５】
また、性能を確保しようとすると、当然サイズも大きくなりがちであり、この点も解決すべき課題である。
【０００６】
また、フォーカスに関しては、駆動系にかかる負担やレイアウト、また、第１群の有効径を考慮すると、リアフォーカシングが望ましいが、上記の負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群よりなるズームレンズでのリアフォーカスを行おうとすると、収差の変動の問題、又は、第４群の倍率が等倍又はそれに近い倍率となるズーム領域が含まれ、フォーカスが不可能、又は、フォーカス群の移動量を大きく確保しなければないという課題が発生し好ましくかった。
【０００７】
特開平４−２６４４１２号や特開平９−２０３８６１号では、上記の負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群と、変倍時固定の正の第５群からなるズームレンズを提示しているが、変倍に関する負担は物体側の４つのレンズ群が担当しており、また、フォーカシングに関しては特に示唆はない。
【０００８】
また、特開平６−１０２４５５号では、上記の負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群と、変倍時においても移動する負の第５群から構成され、この第５群でフォーカシングを行うリアフォーカスズームレンズが提示されている。この光学系では、無限遠から近距離へのフォーカシング時に第５群を像側に移動させることも示されている。テレセントリックに近いことが要求されるＣＣＤ等の電子撮像素子に対応した光学系を構成するとき、最も像側のレンズ群が負のパワーであると、光学系全体が太くなり好ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズを提供することである。また、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズのフォーカシング法を提供することである。また、６００万画素クラスの小型電子撮像素子を用いた一眼レフ式カメラにも対応できる広角端対角画角７５°（３５ｍｍ版換算で、焦点距離２８ｍｍクラス）で３倍クラスの高性能大口径広角ズームレンズを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、
広角端より望遠端への変倍を、前記第１群と前記第２群の間隔及び前記第３群と前記第４群の間隔を減少させ、前記第２群と前記第３群の間隔及び前記第４群と結像面の間隔を増大させ、前記第３群と前記第５群の間隔を減少させ、前記第５群と前記結像面の間隔を増大させて行い、
物点移動の際の合焦は前記第５群で行い、その際、近距離から無限遠方向にフォーカシングさせる場合には、前記第５群を像側に移動し、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合には前記第５群を物体側に移動させ、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
（１） −０．２＜βV ＜０．８
（２） ０．６＜ΔL5／ΔL4＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１５
ただし、βV は広角端無限物点合焦時の前記第５群の倍率、ΔL4は前記第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、ΔL5は前記第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ45は望遠端無限遠物点合焦時における前記第４群と前記第５群との光軸上空気間隔、ｆ5 は前記第５群の焦点距離である。
【００１１】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１２】
従来技術の項で指摘したように、負、正、負、正のズームレンズ構成は、広角化に適したタイプである。この第４群の機能を正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群に分け、変倍時の収差の変動を少なくすると共に、光学系全体を太くすることなくテレセントリック性を確保し、かつ、少ない移動量でかつ変倍全領域で、フォーカシング時の結像性能の劣化も少なく、リアフォーカス（最も像側のレンズ群でフォーカスする）を可能にする構成を発明した。
【００１３】
図１１〜図１３は、この発明の作用を説明するための図であり、図１１は従来タイプでの第１レンズ群Ｇ１をフォーカス群として用いたケースで、図１１（ａ）の状態から第１レンズ群Ｇ１を繰り出した図１１（ｂ）の状態から明らかなように、フォーカスにより第１群Ｇ１の有効径を大きくしなければならないのが分かる。図１２は、従来タイプの像側に負レンズ群Ｇ１を配置して、負、正、負、正、負のズームレンズ構成とし、第１レンズ群Ｇ１をこれをフォーカス群とした場合で、テレセントリックな光学系では、第４群Ｇ４の有効径を大きくしなければならないことを示している。図１３は本発明のズームレンズ構成を示したもので、効率的な光学系であることが分かる。なお、図１３からは分からないが、第４群Ｇ４と第５群Ｇ５の変倍時の間隔のレイアウトで、特に非点収差、コマ収差、像面湾曲等の軸外収差の変動を少なくする効果もある。また、焦点検出法に関しては、三角測距や位相差法等により行ってもよいし、撮像素子からの情報に基づいたコントラスト法等によって行ってもよい。
【００１４】
また、本発明において、以下の条件の何れかを満足すると、リアフォーカスのメリットを引き出すのが容易になり好ましい。
【００１５】
（１） −０．２＜βV ＜０．８
（２） ０．６＜ΔL5／ΔL4＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１５
ただし、βV は広角端無限物点合焦時の第５群の倍率、ΔL4は第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、ΔL5は第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ45は望遠端無限遠物点合焦時における第４群と第５群との光軸上空気間隔、ｆ5 第５群の焦点距離である。
【００１６】
また、別個に各々以下の条件を満足すればベターである。
【００１７】
（1'） ０＜βV ＜０．７
（2'） ０．７＜ΔL5／ΔL4＜１．１
（3'） ０．０６＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１２
また、別個に各々以下の条件まで満足すればベストである。
【００１８】
（1"） ０．２＜βV ＜０．６
（2"） ０．８＜ΔL5／ΔL4＜１．０５
（3"） ０．０７＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１
上記の条件（１）は、広角端無限物点合焦時の第５群の倍率βV を規定するものである。上限の０．８を越えると、フォーカス時の移動量が大きくなりやすく、多くのスペースを要し好ましくない。下限の−０．２を越えると、第５群のパワーが強くなる上に径が大きくなる傾向にあるので、レンズの縁肉確保ができなくなり好ましくない。
【００１９】
条件（２）は、第４群と第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量（それぞれΔL4、ΔL5）の比を規定したものである。近距離物点への合焦時のフォーカス群（第５群）の移動量は、広角端に対し望遠端にておおよそズーム比の２乗倍であるため、上限の１．２以下であることが必要であり、より望ましくは上限を１よりも小さくすることである。０. ９以下であればなお好ましい。一方、本ズームレンズの増倍作用は第４・ ５合成群が第３群へ接近することでその一部を担っており、主役の一つになっているが、下限の０．６を越えるようだと、第４群の第３群への接近の割に第４・ ５合成群の主点の接近が十分に得られず、変倍効果が少なくなり望ましくない。
【００２０】
条件（３）は、望遠端無限遠物点合焦時における第４群と第５群との光軸上空気間隔Ｄ45を規定するものである。上限の０．１５を越えると、変倍比の低下若しくは全長が長くなったり、変倍時の射出瞳位置の変動が大きくなりやすい等好ましくない。下限の０．０５を越えると、フォーカスストロークが不十分で近距離撮影ができなくなる。
【００２１】
また、第５群はフォーカス機能を有するが、フォーカスによる収差変動が大きいと好ましくない。また、第５群には射出側テレセントリック性を確保する役割もある。さらには、軸外諸収差が発生しやすい群でもある。したがって、第５群は非球面を含む正の単レンズ成分又は負レンズと正レンズの２枚（正の接合レンズ成分しても可）から構成するのが好ましい。あるいは、第５群の最も物体側の面の曲率半径をＲ51、最も像側の面の曲率半径をＲ52としたとき、
（４） −２＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜０．２
又は、
（4'） −１．５＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜０
又は、
（4"） −１．２＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜−０．２
を満足するのが好ましい。この範囲を何れかの方向に外れても、軸上収差と軸外収差のバランスが取れず、有効画面全域でフラットな特性を得ることが難しくなり好ましくない。
【００２２】
以下に、本発明の第２の発明の高性能大口径広角ズームレンズについて説明する。
【００２３】
このズームレンズは、物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズと正メニスカスレンズの接合からなる負レンズ成分よりなり、以下の条件を満足するで広い画角に亘って高い結像性能を確保するものである。
【００２４】
（５） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（６） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（７） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（８） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００２５】
又は、別個に各々以下の条件まで満足すれば好ましい。
【００２６】
（5'） −３．５＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．６
（6'） １．６＜ｎ1 ＜１．８
（7'） １．５＜Ｒ4 ／ｆW ＜３
（8'） ３９＜ν1 ＜６５
又は、別個に各々以下の条件まで満足すればさらに好ましい。
【００２７】
（5"） −３．２＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．７
（6"） １．６５＜ｎ1 ＜１．８
（7"） １．７＜Ｒ4 ／ｆW ＜２．５
（8"） ４５＜ν1 ＜５６
条件（５）は、第１群全体の焦点距離ｆ1 を全系の広角端での焦点距離ｆW にて規定したものである。上限の−１．５を越えると、上記負メニスカスレンズの凹面の曲率半径を著しく小さくしなければならず、レンズとして構成することが困難であると同時に軸外の各収差が悪化しやすい。下限の−４．０を越えると、収差補正には有利であるが、入射瞳が深くなりやすく（即ち、入射瞳位置が像面側の方に配置されやすく）第１群径が巨大化しやすい。
【００２８】
条件（６）は、第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率ｎ1 に関する規定である。本発明の高性能大口径広角ズームレンズは負のペッツバール和になりやすい傾向がある。上限の１．８を越えると、ペッツバール和補正に不利な方向となり非点収差が悪化しやすい。下限の１．５５を越えると、画角の大きいところでの高次収差が出やすい。
【００２９】
条件（７）は、第１群の上記負メニスカスレンズの凹面の曲率半径Ｒ4 を規定したものである。この面のパワーは第１群全体のパワーに対し支配的であり、かつ、入射瞳位置に対しても支配的である。上限の３．５を越えると、入射瞳が深くなりやすく第１群径が巨大化しやすい。下限値１．３を越えると、レンズとして構成することが困難であると同時に軸外の各収差が悪化しやすい。
【００３０】
条件（８）は、第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数ν1 に関する規定である。上限の８３を越えると、軸上色収差や倍率色収差（像高に比例した横収差成分）の補正が困難で、下限の３７を越えると、倍率色収差に著しい非線型性（色のディストーション）が加わり、画面周辺部にて著しい色ずれが出やすい。
【００３１】
以下に、本発明の第３の発明の高性能大口径広角ズームレンズについて説明する。
【００３２】
このズームレンズは、物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズ、正メニスカスレンズより構成し、さらには，大きくなりがちな第１群径を小さくするために、第１群の負レンズと正メニスカスレンズとの間隔Ｄ6 に関して条件（９）を満足することを特徴とし、加えて、条件（１０）から（１３）を満足する大口径広角ズームレンズに関するものである。
【００３３】
（９） ０．５＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．２
（10） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（11） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（12） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（13） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、Ｄ6 は第１群の負レンズと正メニスカスレンズとの間隔、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００３４】
又は、別個に各々以下の条件まで満足すれば好ましい。
【００３５】
（９' ） ０．６＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．１
（10' ） −３．５＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．６
（11' ） １．６＜ｎ1 ＜１．８
（12' ） １．５＜Ｒ4 ／ｆW ＜３
（13' ） ３９＜ν1 ＜６５
又は、別個に各々以下の条件まで満足すればさらに好ましい。
【００３６】
（９" ） ０．７＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．０
（10" ） −３．２＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．７
（11" ） １．６５＜ｎ1 ＜１．８
（12" ） １．７＜Ｒ4 ／ｆW ＜２．５
（13" ） ４５＜ν1 ＜５６
条件（９）の下限の０．５を越えると、第１群径が大きくなりやすく、上限の１．２を越えると、第１群径は小さくできるが、元々小さい第２群径が大きくなり初め、縁肉確保が困難あるいはそのためにレンズの巨大化や性能劣化を招きやすい。
【００３７】
条件（１０）から（１３）までは第２の発明の条件（５）から（８）までと理由は同じである。
【００３８】
以下に、本発明の第４の発明の高性能大口径広角ズームレンズについて説明する。この発明は、本発明の参考例である。
【００３９】
このズームレンズは、物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとの接合からなる負レンズ成分よりなり、以下の条件を満足する大口径広角ズームレンズに関するものである。
【００４０】
（14） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（15） １．３＜Ｒ2 ／ｆW ＜３．５
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、Ｒ2 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
【００４１】
又は、別個に各々以下の条件まで満足すれば好ましい。
【００４２】
（14' ） −３．５＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．６
（15' ） １．５＜Ｒ2 ／ｆW ＜３
又は、別個に各々以下の条件まで満足すればさらに好ましい。
【００４３】
（14" ） −３．２＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．７
（15" ） １．７＜Ｒ2 ／ｆW ＜２．５
条件（１４）の理由は、条件（５）、（１０）と、第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径Ｒ2 を規定する条件（１５）の理由は、条件（７）、（１２）と同じである。
【００４４】
また、上記構成に加え、第１群に少なくとも１面の非球面を加えることにより、構成枚数を変えることなく結像性能を向上させることができる。
【００４５】
なお、上記それぞれの発明につき、以下のような屈折率配置にすれば、収差補正はより良くなる。第１群の焦点距離の絶対値ｆ1abs、第１群の後側主点位置（第１群の後側主点と第１群の最像側面との光軸上の距離）の絶対値Ｈｂ1absについて以下の条件を満たすのがよい。
【００４６】
（16） ０．１５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．９
又は、
（16' ） ０．２＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．８
又は、
（16" ） ０．２５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．７
条件（１６）の上限値０．９を越えると、第２群への入射光線高が高くなりすぎ、第２群の正レンズの縁肉確保や球面収差補正が困難になる。下限値０．１５を越えると、入射瞳が深くなりすぎて前玉径が大きくなりやすい。
【００４７】
次に、第１群と第２群との相互関係において以下の条件を満たすのがよい。ただし、ｆ2 は第２群の焦点距離である。
【００４８】
（17） ０．７×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜６×１０-2ｍｍ-1
又は、
（17' ） ０．８×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜５×１０-2ｍｍ-1
又は、
（17" ） ０．９×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜４×１０-2ｍｍ-1
条件（１７）の上限値６×１０-2ｍｍ-1を越えると、変倍時の球面収差の変動特に色の球面収差が大きくなりやすい。下限の０．７×１０-2ｍｍ-1を越えると、全長や前玉径が大きくなりやすい。
【００４９】
そして、第３群については、接合された凹レンズ成分と負の単レンズの２つのレンズ成分にて構成し、以下の条件を満たすのがよい。
【００５０】
（18） ０．１＜ｆ31／ｆ32＜１
ただし、ｆ31は第３群の接合された凹レンズ成分の焦点距離、ｆ32は第３群の負の単レンズの焦点距離である。
【００５１】
又は、
（18' ） ０．２＜ｆ31／ｆ32＜０．９
又は、
（18" ） ０．３＜ｆ31／ｆ32＜０．８
条件（１８）の上限値１を越えると、第４群への主光線高が高くなり、軸外収差の補正が困難になる。下限の０．１を越えると、第３群内での球面収差、特に色の球面収差が大きくなりやすい。
【００５２】
以上３つの条件（１６）、（１７）、（１８）の中、複数個を満たすのはなおよい。無論、（１６）に代えて（１６' ）、（１６" ）、又は、（１７）に代えて（１７' ）、（１７" ）、又は、（１８）に代えて（１８' ）、（１８" ）とする等の変更があって構わない。
【００５３】
また、第１の発明から第４の発明まで共通して言えることは、広角端から望遠端にかけて変倍する際、第１群は広角端よりも望遠端にて像側に移動し、第２群と第４群が常に物体側に移動し、第３群が固定であるズーム方式が好ましいという点である。さらに、第２群と第４群が一体に移動するのも鏡枠構成上有利であり、光学的にも成立させやすい。開口絞り位置は、第３群近傍、つまり、第３群の物体側又は像側の空気間隔中か、第３群中に固定するのがよい。また、開口絞りを第２群と一体としてもよい。
【００５４】
なお、上記に示した各構成は、変倍比が２．７以上のズームレンズに好適である。また、各構成は、広角端の画角２ωが７０°以上のズームレンズに好適である。また、各構成は、開口絞りが開放時のＦナンバーが全変倍域で３．５以下、さらには２．８以下の明るいズームレンズに好適である。
【００５５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。各実施例のズームレンズのレンズデータは後記する。長さの単位はｍｍである。なお、実施例４は本発明の参考例である。
【００５６】
図１〜図４に実施例１〜４のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図を示す。各群の広角端から望遠端へのズーミングに伴う移動軌跡も矢印で模式的に示してある。なお、図１〜図４においては、何れも第５群Ｇ５と像面の間に３枚の平行平板が配置されているが、これらは、物体側から順に、ファインダー用分割プリズム、ローパスフィルター、ＩＲカットフィルターである。
【００５７】
実施例１は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０４〜２．７３のズームレンズであり、図１に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなり、第４群Ｇ４は、両凸正レンズ１枚からなり、第５群Ｇ５は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなる。非球面は、第１群Ｇ１の接合レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４、第５群Ｇ５は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔、及び、第３群Ｇ３と第５群Ｇ５の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔、及び、第５群Ｇ５と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は第５群Ｇ５で行い、その際、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は物体側に移動させる。
【００５８】
実施例２は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０１〜２．５４のズームレンズであり、図２に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなり、第４群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズとの接合レンズからなり、第５群Ｇ５は、両凸正レンズ１枚からなる。非球面は、第１群Ｇ１の接合レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第５群Ｇ５の両凸正レンズの物体側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４、第５群Ｇ５は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔、及び、第３群Ｇ３と第５群Ｇ５の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔、及び、第５群Ｇ５と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は第５群Ｇ５で行い、その際、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は物体側に移動させる。
【００５９】
実施例３は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０１〜３．１７のズームレンズであり、図３に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に強い凸面を向けた両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズと、両凹負レンズとからなり、第４群Ｇ４は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズとからなり、第５群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１群Ｇ１の両凹負レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第５群Ｇ５の両凸正レンズの物体側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４、第５群Ｇ５は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔、及び、第３群Ｇ３と第５群Ｇ５の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔、及び、第５群Ｇ５と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は第５群Ｇ５で行い、その際、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は物体側に移動させる。
【００６０】
実施例４は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０１〜２．８２のズームレンズであり、図３に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に強い凸面を向けた負メニスカスレンズ２枚と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズとからなり、第２群Ｇ２は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズと像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズと、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなり、第４群Ｇ４は、物体側に強い凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなる。非球面は、第１群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズ像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの物体側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は、広角端においては、第１群Ｇ１と第２〜４群Ｇ２〜Ｇ４との間隔を縮めるように両者を移動させ、中間焦点距離、望遠端においては、第１群Ｇ１を物体側に移動させる。
【００６１】
以下に、上記各実施例のレンズデータを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角、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ｄ線のアッベ数である。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を光軸と直行する方向にとると、下記の式にて表される。
【００６２】
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。
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
上記実施例１〜４の無限遠合焦時の収差図をそれぞれ図５〜図８に示す。各収差図中、（ａ）は広角端での収差、（ｂ）は中間焦点距離での収差、（ｃ）は望遠端での収差である。これら図中、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差である。なお、ＦＩＹは像高である。
【００６８】
次に、上記実施例１〜４の前記条件式（１）〜（１８）に関するパラメータの値を下記の表に示す。
【００６９】
【００７０】
また、上記実施例１〜４のその他の条件式に関する値を次に示す。
実施例１
ΔL5／ΔL4 １．００４
Ｄ45／ｆ5 ０．０８３８
（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52） −０．３４６
ｆ1 ／ｆW −２．８９
Ｒ4 ／ｆW ２．３４２
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．２７８
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０１０７
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３°
実施例２
ΔL5／ΔL4 ０．９９１
Ｄ45／ｆ5 ０．０８８７
（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52） −０．５５６
ｆ1 ／ｆW −２．７５５
Ｒ4 ／ｆW ２．２４３
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．２８３
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０１１８
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３°
実施例３
ΔL5／ΔL4 ０．９８７
Ｄ45／ｆ5 ０．０８７３
（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52） −１．０７６
ｆ1 ／ｆW −１．８６４
Ｒ4 ／ｆW １．８３９
Ｄ6 ／ｆW ０．８５７
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．６８３
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０３８０
ｆ31／ｆ32 ０．７３８
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３°
実施例４
ｆ1 ／ｆW −２．２３５
Ｒ2 ／ｆW ２．０２４
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．５２０
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０２７９
ｆ31／ｆ32 ０．３２７
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３° 。
【００７１】
以上のような本発明の大口径広角ズームレンズは、例えば図９に示すような電子カメラ１１の撮影用対物光学系１２に用いることができる。図９中、（ａ）は前側から見た電子カメラ１１の斜視図、（ｂ）は後側から見た電子カメラ１１の斜視図、（ｃ）は電子カメラ１１の光学系を示す光路図であり、電子カメラ１１は、撮影用光路を有する撮影光学系１２、撮影光学系１２の光路中に配され、ファインダー用光路を分離させるハーフミラープリズム１３、ハーフミラープリズム１３により形成されたファインダー用の像を正立正像させるダハ反射面を有するペンタプリズム１４、接眼レンズ１５、レリーズボタン１６、ストロボ１７、液晶表示モニタ１８、ＣＣＤ１９、ＣＣＤ１９に入射した像を電気信号に変換するコントローラ２０、撮像した像を電気的に記録する記録媒体（例えば、ＰＣカード）に記録するデータ書き込み装置２１等を含んでいる。
【００７２】
また、撮影光学系１２の光路では、ハーフミラープリズム１３のＣＣＤ１９側にローパスフィルター２２とＩＲカットフィルター２３を配してある。
【００７３】
また、本発明の大口径広角ズームレンズは、例えば図１０に示すようなビデオカメラ２４（概念図）の撮影用対物光学系１２に用いることができる。図１０はビデオカメラ２４の光学系を示す光路図であり、ビデオカメラ２４は、撮影用光路を有する撮影光学系１２、撮影光学系１２による像を撮像するＣＣＤ１９、ＣＣＤ１９により撮像された像を表示するＬＣＤ（液晶表示素子）２５、ＬＣＤ２５からの像を観察者眼球へと導く接眼レンズ１５、撮影のＯＮ／ＯＦＦ切換えスイッチ２６、録音マイク２７、液晶表示モニタ１８、ＣＣＤ１９に入射した像を電気信号に変換するコントローラ２０、撮像した像を電気的に記録する記録媒体（例えば、磁気テープ、デジタルビデオテープ、ＤＶＤ）に記録可能なデータ書き込み装置２１等を含んでいる。
【００７４】
また、撮影光学系１２の光路中にローパスフィルター２２とＩＲカットフィルター２３を配してある。
【００７５】
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。
【００７６】
〔１〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、物点移動の際の合焦は第５群で行うことを特徴とするズームレンズ。
【００７７】
〔２〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面の間隔は増大し、物点移動の際の合焦は第５群で行うことを特徴とするズームレンズ。
【００７８】
〔３〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面の間隔は増大し、物点移動の際の合焦は第５群で行い、その際、近距離から無限遠方向にフォーカシングさせる場合には、第５群を像側に移動し、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合には第５群を物体側に移動することを特徴とするズームレンズ。
【００７９】
〔４〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群及び第３群と第５群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面及び第５群と結像面の間隔は増大し、第５群を移動させることにより被写体へのフォーカシングを行うことを特徴とするズームレンズ。
【００８０】
〔５〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、物点移動の際の合焦は第５群で行う光学系において、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８１】
（１） −０．２＜βV ＜０．８
（２） ０．６＜ΔL5／ΔL4＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１５
ただし、βV は広角端無限物点合焦時の第５群の倍率、ΔL4は第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、ΔL5は第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ45は望遠端無限遠物点合焦時における第４群と第５群との光軸上空気間隔、ｆ5 第５群の焦点距離である。
【００８２】
〔６〕 前記第５群が非球面を含む正の単レンズ成分又は接合された正のレンズ成分からな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。
【００８３】
〔７〕 前記第５群が正レンズ成分を含み、該正レンズ成分のシェープファクターが以下の条件を満足することを特徴とする上記１から６の何れか１項記載のズームレンズ。
【００８４】
（４） −２＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜０．２
ただし、Ｒ51は第５群の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ52は第５群の最も像側の面の曲率半径である。
【００８５】
〔８〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズと正メニスカスレンズの接合からなる負レンズ成分よりなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８６】
（５） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（６） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（７） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（８） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００８７】
〔９〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズ、正メニスカスレンズよりなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８８】
（９） ０．５＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．２
（10） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（11） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（12） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（13） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、Ｄ6 は第１群の負レンズと正メニスカスレンズとの間隔、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００８９】
〔１０〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとの接合からなる正メニスカスレンズ成分よりなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００９０】
（14） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（15） １．３＜Ｒ2 ／ｆW ＜３．５
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、Ｒ2 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
【００９１】
〔１１〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとの接合からなる正メニスカスレンズ成分よりなり、少なくとも１面の非球面を含み、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００９２】
（14） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（15） １．３＜Ｒ2 ／ｆW ＜３．５
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、Ｒ2 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
【００９３】
〔１２〕 前記第１群の焦点距離の絶対値ｆ1abs、前記第１群の後側主点位置の絶対値Ｈｂ1absとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９４】
（16） ０．１５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．９
〔１３〕 前記第１群と第２群に関して、以下の条件を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９５】
（17） ０．７×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜６×１０-2ｍｍ-1
ただし、ｆ1absは第１群の焦点距離の絶対値、Ｈｂ1absは第１群の後側主点位置の絶対値、ｆ2 は第２群の焦点距離である。
【００９６】
〔１４〕 前記第３群が接合された凹レンズ成分と負の単レンズの２つのレンズ成分にて構成されており、以下の条件を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９７】
（18） ０．１＜ｆ31／ｆ32＜１
ただし、ｆ31は第３群の接合された凹レンズ成分の焦点距離、ｆ32は第３群の負の単レンズの焦点距離である。
【００９８】
〔１５〕 以下の条件式（１６）、（１７）、（１８）の中、複数の条件式を満足することを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９９】
（16） ０．１５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．９
（17） ０．７×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜６×１０-2ｍｍ-1
（18） ０．１＜ｆ31／ｆ32＜１
ただし、ｆ1absは第１群の焦点距離の絶対値、Ｈｂ1absは第１群の後側主点位置の絶対値、ｆ2 は第２群の焦点距離、ｆ31は第３群の接合された凹レンズ成分の焦点距離、ｆ32は第３群の負の単レンズの焦点距離である。
【０１００】
〔１６〕 広角端から望遠端にかけて変倍する際、第１群は広角端よりも望遠端にて像側に移動し、第２群と第４群が常に物体側に移動し、第３群が固定であることを特徴とする上記１から１５の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１０１】
〔１７〕 前記第２群と第４群が一体に移動することを特徴とする上記１６記載のズームレンズ。
【０１０２】
〔１８〕 開口絞りを有し、該開口絞りが第２群と一体に移動するか又は第３群近傍に固定であることを特徴とする上記１から１７の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれ、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズを提供することができる。また、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズのフォーカシング方式を提供することができる。また、６００万画素クラスの小型電子撮像素子を用いた一眼レフ式カメラに適した広角端対角画角７５°（３５ｍｍ版換算で、焦点距離２８ｍｍクラス）で３倍クラスの高性能大口径広角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】本発明の実施例１のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例４のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図５】実施例１の無限遠合焦時の収差図である。
【図６】実施例２の無限遠合焦時の収差図である。
【図７】実施例３の無限遠合焦時の収差図である。
【図８】実施例４の無限遠合焦時の収差図である。
【図９】本発明のズームレンズが適用可能な電子カメラの概略の構成を示す図である。
【図１０】本発明のズームレンズが適用可能なビデオカメラの概略の構成を示す図である。
【図１１】従来タイプのズームレンズで第１レンズ群をフォーカス群として用いた場合の概念図である。
【図１２】従来タイプのズームレンズで像側に負レンズ群を配置してこの群をフォーカス群として用いた場合の概念図である。
【図１３】本発明のズームレンズ構成を示す概念図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１群
Ｇ２…第２群
Ｇ３…第３群
Ｇ４…第４群
Ｇ５…第５群
Ｓ …絞り
１１…電子カメラ
１２…撮影用対物光学系
１３…ハーフミラープリズム
１４…ペンタプリズム
１５…接眼レンズ
１６…レリーズボタン
１７…ストロボ
１８…液晶表示モニタ
１９…ＣＣＤ
２０…コントローラ
２１…データ書き込み装置
２２…ローパスフィルター
２３…ＩＲカットフィルター
２４…ビデオカメラ
２５…ＬＣＤ（液晶表示素子）
２６…ＯＮ／ＯＦＦ切換えスイッチ
２７…録音マイク
【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、ＣＣＤ等の電子撮像素子を用いたカメラに適したズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（通称ライカ版）カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。特に対角画角６０°程度の単焦点レンズから、これを広角端とした３倍程度のズームレンズが民生レンズでの主流になってきている。さらにハイクラスになると、より広角側あるいは望遠側へのニーズが高くなると同時に、一眼レフ式を用いた高級機用としてのニーズも高くなる。すると、当然画質も高いものが要求される。中でも、対角画角７５°クラスの一眼レフに適したズームレンズについては、たとえば、特開平４−１６３４１５号や特開平５−２７１７５号がある。
【０００３】
これらは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面の間隔は増大するように、各群が移動するズームレンズを開示している。また、これらは広角端でのＦ値が２ないし２. ８程度と明るい。
【０００４】
しかし、この当時には、一眼レフと言えども画素数は高々１００万画素程度の性能確保の示唆しかされておらず、将来的には６００万とも１０００万とも言われている画素数の電子撮像素子の性能をフルに発揮させ得るレンズの獲得についての示唆はない。
【０００５】
また、性能を確保しようとすると、当然サイズも大きくなりがちであり、この点も解決すべき課題である。
【０００６】
また、フォーカスに関しては、駆動系にかかる負担やレイアウト、また、第１群の有効径を考慮すると、リアフォーカシングが望ましいが、上記の負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群よりなるズームレンズでのリアフォーカスを行おうとすると、収差の変動の問題、又は、第４群の倍率が等倍又はそれに近い倍率となるズーム領域が含まれ、フォーカスが不可能、又は、フォーカス群の移動量を大きく確保しなければないという課題が発生し好ましくかった。
【０００７】
特開平４−２６４４１２号や特開平９−２０３８６１号では、上記の負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群と、変倍時固定の正の第５群からなるズームレンズを提示しているが、変倍に関する負担は物体側の４つのレンズ群が担当しており、また、フォーカシングに関しては特に示唆はない。
【０００８】
また、特開平６−１０２４５５号では、上記の負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群と、変倍時においても移動する負の第５群から構成され、この第５群でフォーカシングを行うリアフォーカスズームレンズが提示されている。この光学系では、無限遠から近距離へのフォーカシング時に第５群を像側に移動させることも示されている。テレセントリックに近いことが要求されるＣＣＤ等の電子撮像素子に対応した光学系を構成するとき、最も像側のレンズ群が負のパワーであると、光学系全体が太くなり好ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズを提供することである。また、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズのフォーカシング法を提供することである。また、６００万画素クラスの小型電子撮像素子を用いた一眼レフ式カメラにも対応できる広角端対角画角７５°（３５ｍｍ版換算で、焦点距離２８ｍｍクラス）で３倍クラスの高性能大口径広角ズームレンズを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、
広角端より望遠端への変倍を、前記第１群と前記第２群の間隔及び前記第３群と前記第４群の間隔を減少させ、前記第２群と前記第３群の間隔及び前記第４群と結像面の間隔を増大させ、前記第３群と前記第５群の間隔を減少させ、前記第５群と前記結像面の間隔を増大させて行い、
物点移動の際の合焦は前記第５群で行い、その際、近距離から無限遠方向にフォーカシングさせる場合には、前記第５群を像側に移動し、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合には前記第５群を物体側に移動させ、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
（１） −０．２＜βV ＜０．８
（２） ０．６＜ΔL5／ΔL4＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１５
ただし、βV は広角端無限物点合焦時の前記第５群の倍率、ΔL4は前記第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、ΔL5は前記第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ45は望遠端無限遠物点合焦時における前記第４群と前記第５群との光軸上空気間隔、ｆ5 は前記第５群の焦点距離である。
【００１１】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１２】
従来技術の項で指摘したように、負、正、負、正のズームレンズ構成は、広角化に適したタイプである。この第４群の機能を正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群に分け、変倍時の収差の変動を少なくすると共に、光学系全体を太くすることなくテレセントリック性を確保し、かつ、少ない移動量でかつ変倍全領域で、フォーカシング時の結像性能の劣化も少なく、リアフォーカス（最も像側のレンズ群でフォーカスする）を可能にする構成を発明した。
【００１３】
図１１〜図１３は、この発明の作用を説明するための図であり、図１１は従来タイプでの第１レンズ群Ｇ１をフォーカス群として用いたケースで、図１１（ａ）の状態から第１レンズ群Ｇ１を繰り出した図１１（ｂ）の状態から明らかなように、フォーカスにより第１群Ｇ１の有効径を大きくしなければならないのが分かる。図１２は、従来タイプの像側に負レンズ群Ｇ１を配置して、負、正、負、正、負のズームレンズ構成とし、第１レンズ群Ｇ１をこれをフォーカス群とした場合で、テレセントリックな光学系では、第４群Ｇ４の有効径を大きくしなければならないことを示している。図１３は本発明のズームレンズ構成を示したもので、効率的な光学系であることが分かる。なお、図１３からは分からないが、第４群Ｇ４と第５群Ｇ５の変倍時の間隔のレイアウトで、特に非点収差、コマ収差、像面湾曲等の軸外収差の変動を少なくする効果もある。また、焦点検出法に関しては、三角測距や位相差法等により行ってもよいし、撮像素子からの情報に基づいたコントラスト法等によって行ってもよい。
【００１４】
また、本発明において、以下の条件の何れかを満足すると、リアフォーカスのメリットを引き出すのが容易になり好ましい。
【００１５】
（１） −０．２＜βV ＜０．８
（２） ０．６＜ΔL5／ΔL4＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１５
ただし、βV は広角端無限物点合焦時の第５群の倍率、ΔL4は第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、ΔL5は第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ45は望遠端無限遠物点合焦時における第４群と第５群との光軸上空気間隔、ｆ5 第５群の焦点距離である。
【００１６】
また、別個に各々以下の条件を満足すればベターである。
【００１７】
（1'） ０＜βV ＜０．７
（2'） ０．７＜ΔL5／ΔL4＜１．１
（3'） ０．０６＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１２
また、別個に各々以下の条件まで満足すればベストである。
【００１８】
（1"） ０．２＜βV ＜０．６
（2"） ０．８＜ΔL5／ΔL4＜１．０５
（3"） ０．０７＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１
上記の条件（１）は、広角端無限物点合焦時の第５群の倍率βV を規定するものである。上限の０．８を越えると、フォーカス時の移動量が大きくなりやすく、多くのスペースを要し好ましくない。下限の−０．２を越えると、第５群のパワーが強くなる上に径が大きくなる傾向にあるので、レンズの縁肉確保ができなくなり好ましくない。
【００１９】
条件（２）は、第４群と第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量（それぞれΔL4、ΔL5）の比を規定したものである。近距離物点への合焦時のフォーカス群（第５群）の移動量は、広角端に対し望遠端にておおよそズーム比の２乗倍であるため、上限の１．２以下であることが必要であり、より望ましくは上限を１よりも小さくすることである。０. ９以下であればなお好ましい。一方、本ズームレンズの増倍作用は第４・ ５合成群が第３群へ接近することでその一部を担っており、主役の一つになっているが、下限の０．６を越えるようだと、第４群の第３群への接近の割に第４・ ５合成群の主点の接近が十分に得られず、変倍効果が少なくなり望ましくない。
【００２０】
条件（３）は、望遠端無限遠物点合焦時における第４群と第５群との光軸上空気間隔Ｄ45を規定するものである。上限の０．１５を越えると、変倍比の低下若しくは全長が長くなったり、変倍時の射出瞳位置の変動が大きくなりやすい等好ましくない。下限の０．０５を越えると、フォーカスストロークが不十分で近距離撮影ができなくなる。
【００２１】
また、第５群はフォーカス機能を有するが、フォーカスによる収差変動が大きいと好ましくない。また、第５群には射出側テレセントリック性を確保する役割もある。さらには、軸外諸収差が発生しやすい群でもある。したがって、第５群は非球面を含む正の単レンズ成分又は負レンズと正レンズの２枚（正の接合レンズ成分しても可）から構成するのが好ましい。あるいは、第５群の最も物体側の面の曲率半径をＲ51、最も像側の面の曲率半径をＲ52としたとき、
（４） −２＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜０．２
又は、
（4'） −１．５＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜０
又は、
（4"） −１．２＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜−０．２
を満足するのが好ましい。この範囲を何れかの方向に外れても、軸上収差と軸外収差のバランスが取れず、有効画面全域でフラットな特性を得ることが難しくなり好ましくない。
【００２２】
以下に、本発明の第２の発明の高性能大口径広角ズームレンズについて説明する。
【００２３】
このズームレンズは、物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズと正メニスカスレンズの接合からなる負レンズ成分よりなり、以下の条件を満足するで広い画角に亘って高い結像性能を確保するものである。
【００２４】
（５） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（６） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（７） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（８） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００２５】
又は、別個に各々以下の条件まで満足すれば好ましい。
【００２６】
（5'） −３．５＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．６
（6'） １．６＜ｎ1 ＜１．８
（7'） １．５＜Ｒ4 ／ｆW ＜３
（8'） ３９＜ν1 ＜６５
又は、別個に各々以下の条件まで満足すればさらに好ましい。
【００２７】
（5"） −３．２＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．７
（6"） １．６５＜ｎ1 ＜１．８
（7"） １．７＜Ｒ4 ／ｆW ＜２．５
（8"） ４５＜ν1 ＜５６
条件（５）は、第１群全体の焦点距離ｆ1 を全系の広角端での焦点距離ｆW にて規定したものである。上限の−１．５を越えると、上記負メニスカスレンズの凹面の曲率半径を著しく小さくしなければならず、レンズとして構成することが困難であると同時に軸外の各収差が悪化しやすい。下限の−４．０を越えると、収差補正には有利であるが、入射瞳が深くなりやすく（即ち、入射瞳位置が像面側の方に配置されやすく）第１群径が巨大化しやすい。
【００２８】
条件（６）は、第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率ｎ1 に関する規定である。本発明の高性能大口径広角ズームレンズは負のペッツバール和になりやすい傾向がある。上限の１．８を越えると、ペッツバール和補正に不利な方向となり非点収差が悪化しやすい。下限の１．５５を越えると、画角の大きいところでの高次収差が出やすい。
【００２９】
条件（７）は、第１群の上記負メニスカスレンズの凹面の曲率半径Ｒ4 を規定したものである。この面のパワーは第１群全体のパワーに対し支配的であり、かつ、入射瞳位置に対しても支配的である。上限の３．５を越えると、入射瞳が深くなりやすく第１群径が巨大化しやすい。下限値１．３を越えると、レンズとして構成することが困難であると同時に軸外の各収差が悪化しやすい。
【００３０】
条件（８）は、第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数ν1 に関する規定である。上限の８３を越えると、軸上色収差や倍率色収差（像高に比例した横収差成分）の補正が困難で、下限の３７を越えると、倍率色収差に著しい非線型性（色のディストーション）が加わり、画面周辺部にて著しい色ずれが出やすい。
【００３１】
以下に、本発明の第３の発明の高性能大口径広角ズームレンズについて説明する。
【００３２】
このズームレンズは、物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズ、正メニスカスレンズより構成し、さらには，大きくなりがちな第１群径を小さくするために、第１群の負レンズと正メニスカスレンズとの間隔Ｄ6 に関して条件（９）を満足することを特徴とし、加えて、条件（１０）から（１３）を満足する大口径広角ズームレンズに関するものである。
【００３３】
（９） ０．５＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．２
（10） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（11） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（12） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（13） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、Ｄ6 は第１群の負レンズと正メニスカスレンズとの間隔、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００３４】
又は、別個に各々以下の条件まで満足すれば好ましい。
【００３５】
（９' ） ０．６＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．１
（10' ） −３．５＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．６
（11' ） １．６＜ｎ1 ＜１．８
（12' ） １．５＜Ｒ4 ／ｆW ＜３
（13' ） ３９＜ν1 ＜６５
又は、別個に各々以下の条件まで満足すればさらに好ましい。
【００３６】
（９" ） ０．７＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．０
（10" ） −３．２＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．７
（11" ） １．６５＜ｎ1 ＜１．８
（12" ） １．７＜Ｒ4 ／ｆW ＜２．５
（13" ） ４５＜ν1 ＜５６
条件（９）の下限の０．５を越えると、第１群径が大きくなりやすく、上限の１．２を越えると、第１群径は小さくできるが、元々小さい第２群径が大きくなり初め、縁肉確保が困難あるいはそのためにレンズの巨大化や性能劣化を招きやすい。
【００３７】
条件（１０）から（１３）までは第２の発明の条件（５）から（８）までと理由は同じである。
【００３８】
以下に、本発明の第４の発明の高性能大口径広角ズームレンズについて説明する。この発明は、本発明の参考例である。
【００３９】
このズームレンズは、物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとの接合からなる負レンズ成分よりなり、以下の条件を満足する大口径広角ズームレンズに関するものである。
【００４０】
（14） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（15） １．３＜Ｒ2 ／ｆW ＜３．５
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、Ｒ2 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
【００４１】
又は、別個に各々以下の条件まで満足すれば好ましい。
【００４２】
（14' ） −３．５＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．６
（15' ） １．５＜Ｒ2 ／ｆW ＜３
又は、別個に各々以下の条件まで満足すればさらに好ましい。
【００４３】
（14" ） −３．２＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．７
（15" ） １．７＜Ｒ2 ／ｆW ＜２．５
条件（１４）の理由は、条件（５）、（１０）と、第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径Ｒ2 を規定する条件（１５）の理由は、条件（７）、（１２）と同じである。
【００４４】
また、上記構成に加え、第１群に少なくとも１面の非球面を加えることにより、構成枚数を変えることなく結像性能を向上させることができる。
【００４５】
なお、上記それぞれの発明につき、以下のような屈折率配置にすれば、収差補正はより良くなる。第１群の焦点距離の絶対値ｆ1abs、第１群の後側主点位置（第１群の後側主点と第１群の最像側面との光軸上の距離）の絶対値Ｈｂ1absについて以下の条件を満たすのがよい。
【００４６】
（16） ０．１５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．９
又は、
（16' ） ０．２＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．８
又は、
（16" ） ０．２５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．７
条件（１６）の上限値０．９を越えると、第２群への入射光線高が高くなりすぎ、第２群の正レンズの縁肉確保や球面収差補正が困難になる。下限値０．１５を越えると、入射瞳が深くなりすぎて前玉径が大きくなりやすい。
【００４７】
次に、第１群と第２群との相互関係において以下の条件を満たすのがよい。ただし、ｆ2 は第２群の焦点距離である。
【００４８】
（17） ０．７×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜６×１０-2ｍｍ-1
又は、
（17' ） ０．８×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜５×１０-2ｍｍ-1
又は、
（17" ） ０．９×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜４×１０-2ｍｍ-1
条件（１７）の上限値６×１０-2ｍｍ-1を越えると、変倍時の球面収差の変動特に色の球面収差が大きくなりやすい。下限の０．７×１０-2ｍｍ-1を越えると、全長や前玉径が大きくなりやすい。
【００４９】
そして、第３群については、接合された凹レンズ成分と負の単レンズの２つのレンズ成分にて構成し、以下の条件を満たすのがよい。
【００５０】
（18） ０．１＜ｆ31／ｆ32＜１
ただし、ｆ31は第３群の接合された凹レンズ成分の焦点距離、ｆ32は第３群の負の単レンズの焦点距離である。
【００５１】
又は、
（18' ） ０．２＜ｆ31／ｆ32＜０．９
又は、
（18" ） ０．３＜ｆ31／ｆ32＜０．８
条件（１８）の上限値１を越えると、第４群への主光線高が高くなり、軸外収差の補正が困難になる。下限の０．１を越えると、第３群内での球面収差、特に色の球面収差が大きくなりやすい。
【００５２】
以上３つの条件（１６）、（１７）、（１８）の中、複数個を満たすのはなおよい。無論、（１６）に代えて（１６' ）、（１６" ）、又は、（１７）に代えて（１７' ）、（１７" ）、又は、（１８）に代えて（１８' ）、（１８" ）とする等の変更があって構わない。
【００５３】
また、第１の発明から第４の発明まで共通して言えることは、広角端から望遠端にかけて変倍する際、第１群は広角端よりも望遠端にて像側に移動し、第２群と第４群が常に物体側に移動し、第３群が固定であるズーム方式が好ましいという点である。さらに、第２群と第４群が一体に移動するのも鏡枠構成上有利であり、光学的にも成立させやすい。開口絞り位置は、第３群近傍、つまり、第３群の物体側又は像側の空気間隔中か、第３群中に固定するのがよい。また、開口絞りを第２群と一体としてもよい。
【００５４】
なお、上記に示した各構成は、変倍比が２．７以上のズームレンズに好適である。また、各構成は、広角端の画角２ωが７０°以上のズームレンズに好適である。また、各構成は、開口絞りが開放時のＦナンバーが全変倍域で３．５以下、さらには２．８以下の明るいズームレンズに好適である。
【００５５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。各実施例のズームレンズのレンズデータは後記する。長さの単位はｍｍである。なお、実施例４は本発明の参考例である。
【００５６】
図１〜図４に実施例１〜４のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図を示す。各群の広角端から望遠端へのズーミングに伴う移動軌跡も矢印で模式的に示してある。なお、図１〜図４においては、何れも第５群Ｇ５と像面の間に３枚の平行平板が配置されているが、これらは、物体側から順に、ファインダー用分割プリズム、ローパスフィルター、ＩＲカットフィルターである。
【００５７】
実施例１は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０４〜２．７３のズームレンズであり、図１に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなり、第４群Ｇ４は、両凸正レンズ１枚からなり、第５群Ｇ５は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなる。非球面は、第１群Ｇ１の接合レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの像面側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４、第５群Ｇ５は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔、及び、第３群Ｇ３と第５群Ｇ５の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔、及び、第５群Ｇ５と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は第５群Ｇ５で行い、その際、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は物体側に移動させる。
【００５８】
実施例２は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０１〜２．５４のズームレンズであり、図２に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなり、第４群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズとの接合レンズからなり、第５群Ｇ５は、両凸正レンズ１枚からなる。非球面は、第１群Ｇ１の接合レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第５群Ｇ５の両凸正レンズの物体側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４、第５群Ｇ５は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔、及び、第３群Ｇ３と第５群Ｇ５の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔、及び、第５群Ｇ５と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は第５群Ｇ５で行い、その際、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は物体側に移動させる。
【００５９】
実施例３は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０１〜３．１７のズームレンズであり、図３に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に強い凸面を向けた両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第２群Ｇ２は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズと、両凹負レンズとからなり、第４群Ｇ４は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズとからなり、第５群Ｇ５は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１群Ｇ１の両凹負レンズの物体側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第５群Ｇ５の両凸正レンズの物体側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４、第５群Ｇ５は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔、及び、第３群Ｇ３と第５群Ｇ５の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔、及び、第５群Ｇ５と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は第５群Ｇ５で行い、その際、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は物体側に移動させる。
【００６０】
実施例４は、焦点距離７．００〜２１．００、画角７６．３°〜２９．４°、Ｆナンバー２．０１〜２．８２のズームレンズであり、図３に示すように、第１群Ｇ１は、物体側に強い凸面を向けた負メニスカスレンズ２枚と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズとからなり、第２群Ｇ２は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズと像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなり、その後に絞りＳが位置し、第３群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズと、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなり、第４群Ｇ４は、物体側に強い凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなる。非球面は、第１群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズ像面側の面、第２群Ｇ２の両凸正レンズの物体側の面、第４群Ｇ４の両凸正レンズの物体側の面の３面に用いられている。広角端から望遠端への変倍の際、図に矢印で示すように、絞りＳと第３群Ｇ３は固定で、第１群Ｇ１は像面側に移動し、第２群Ｇ２は物体側に移動し、第４群Ｇ４は物体側に移動する。その間、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔、及び、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の間隔は減少し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔、及び、第４群Ｇ４と像面の間隔は増大する。物点移動の際の合焦は、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合は、広角端においては、第１群Ｇ１と第２〜４群Ｇ２〜Ｇ４との間隔を縮めるように両者を移動させ、中間焦点距離、望遠端においては、第１群Ｇ１を物体側に移動させる。
【００６１】
以下に、上記各実施例のレンズデータを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角、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ｄ線のアッベ数である。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を光軸と直行する方向にとると、下記の式にて表される。
【００６２】
【００６３】
上記実施例１〜４の無限遠合焦時の収差図をそれぞれ図５〜図８に示す。各収差図中、（ａ）は広角端での収差、（ｂ）は中間焦点距離での収差、（ｃ）は望遠端での収差である。これら図中、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差である。なお、ＦＩＹは像高である。
【００６８】
次に、上記実施例１〜４の前記条件式（１）〜（１８）に関するパラメータの値を下記の表に示す。
【００６９】
また、上記実施例１〜４のその他の条件式に関する値を次に示す。
実施例１
ΔL5／ΔL4 １．００４
Ｄ45／ｆ5 ０．０８３８
（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52） −０．３４６
ｆ1 ／ｆW −２．８９
Ｒ4 ／ｆW ２．３４２
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．２７８
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０１０７
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３°
実施例２
ΔL5／ΔL4 ０．９９１
Ｄ45／ｆ5 ０．０８８７
（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52） −０．５５６
ｆ1 ／ｆW −２．７５５
Ｒ4 ／ｆW ２．２４３
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．２８３
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０１１８
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３°
実施例３
ΔL5／ΔL4 ０．９８７
Ｄ45／ｆ5 ０．０８７３
（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52） −１．０７６
ｆ1 ／ｆW −１．８６４
Ｒ4 ／ｆW １．８３９
Ｄ6 ／ｆW ０．８５７
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．６８３
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０３８０
ｆ31／ｆ32 ０．７３８
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３°
実施例４
ｆ1 ／ｆW −２．２３５
Ｒ2 ／ｆW ２．０２４
Ｈｂ1abs／ｆ1abs ０．５２０
Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ） ０．０２７９
ｆ31／ｆ32 ０．３２７
変倍比 ３．０
広角端画角２ω ７６．３° 。
【００７１】
以上のような本発明の大口径広角ズームレンズは、例えば図９に示すような電子カメラ１１の撮影用対物光学系１２に用いることができる。図９中、（ａ）は前側から見た電子カメラ１１の斜視図、（ｂ）は後側から見た電子カメラ１１の斜視図、（ｃ）は電子カメラ１１の光学系を示す光路図であり、電子カメラ１１は、撮影用光路を有する撮影光学系１２、撮影光学系１２の光路中に配され、ファインダー用光路を分離させるハーフミラープリズム１３、ハーフミラープリズム１３により形成されたファインダー用の像を正立正像させるダハ反射面を有するペンタプリズム１４、接眼レンズ１５、レリーズボタン１６、ストロボ１７、液晶表示モニタ１８、ＣＣＤ１９、ＣＣＤ１９に入射した像を電気信号に変換するコントローラ２０、撮像した像を電気的に記録する記録媒体（例えば、ＰＣカード）に記録するデータ書き込み装置２１等を含んでいる。
【００７２】
また、撮影光学系１２の光路では、ハーフミラープリズム１３のＣＣＤ１９側にローパスフィルター２２とＩＲカットフィルター２３を配してある。
【００７３】
また、本発明の大口径広角ズームレンズは、例えば図１０に示すようなビデオカメラ２４（概念図）の撮影用対物光学系１２に用いることができる。図１０はビデオカメラ２４の光学系を示す光路図であり、ビデオカメラ２４は、撮影用光路を有する撮影光学系１２、撮影光学系１２による像を撮像するＣＣＤ１９、ＣＣＤ１９により撮像された像を表示するＬＣＤ（液晶表示素子）２５、ＬＣＤ２５からの像を観察者眼球へと導く接眼レンズ１５、撮影のＯＮ／ＯＦＦ切換えスイッチ２６、録音マイク２７、液晶表示モニタ１８、ＣＣＤ１９に入射した像を電気信号に変換するコントローラ２０、撮像した像を電気的に記録する記録媒体（例えば、磁気テープ、デジタルビデオテープ、ＤＶＤ）に記録可能なデータ書き込み装置２１等を含んでいる。
【００７４】
また、撮影光学系１２の光路中にローパスフィルター２２とＩＲカットフィルター２３を配してある。
【００７５】
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。
【００７６】
〔１〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、物点移動の際の合焦は第５群で行うことを特徴とするズームレンズ。
【００７７】
〔２〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面の間隔は増大し、物点移動の際の合焦は第５群で行うことを特徴とするズームレンズ。
【００７８】
〔３〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面の間隔は増大し、物点移動の際の合焦は第５群で行い、その際、近距離から無限遠方向にフォーカシングさせる場合には、第５群を像側に移動し、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合には第５群を物体側に移動することを特徴とするズームレンズ。
【００７９】
〔４〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、広角端より望遠端への変倍を、第１群と第２群の間隔及び第３群と第４群及び第３群と第５群の間隔は減少し、第２群と第３群の間隔及び第４群と結像面及び第５群と結像面の間隔は増大し、第５群を移動させることにより被写体へのフォーカシングを行うことを特徴とするズームレンズ。
【００８０】
〔５〕 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、物点移動の際の合焦は第５群で行う光学系において、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８１】
（１） −０．２＜βV ＜０．８
（２） ０．６＜ΔL5／ΔL4＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ45／ｆ5 ＜０．１５
ただし、βV は広角端無限物点合焦時の第５群の倍率、ΔL4は第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、ΔL5は第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ45は望遠端無限遠物点合焦時における第４群と第５群との光軸上空気間隔、ｆ5 第５群の焦点距離である。
【００８２】
〔６〕 前記第５群が非球面を含む正の単レンズ成分又は接合された正のレンズ成分からな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。
【００８３】
〔７〕 前記第５群が正レンズ成分を含み、該正レンズ成分のシェープファクターが以下の条件を満足することを特徴とする上記１から６の何れか１項記載のズームレンズ。
【００８４】
（４） −２＜（Ｒ51＋Ｒ52）／（Ｒ51−Ｒ52）＜０．２
ただし、Ｒ51は第５群の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ52は第５群の最も像側の面の曲率半径である。
【００８５】
〔８〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズと正メニスカスレンズの接合からなる負レンズ成分よりなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８６】
（５） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（６） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（７） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（８） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００８７】
〔９〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、正レンズ、負メニスカスレンズ、負レンズ、正メニスカスレンズよりなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００８８】
（９） ０．５＜Ｄ6 ／ｆW ＜１．２
（10） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（11） １．５５＜ｎ1 ＜１．８
（12） １．３＜Ｒ4 ／ｆW ＜３．５
（13） ３７＜ν1 ＜８３
ただし、Ｄ6 は第１群の負レンズと正メニスカスレンズとの間隔、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、ｎ1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質屈折率、Ｒ4 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径、ν1 は第１群の最も物体側の正レンズの媒質アッベ数である。
【００８９】
〔１０〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとの接合からなる正メニスカスレンズ成分よりなり、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００９０】
（14） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（15） １．３＜Ｒ2 ／ｆW ＜３．５
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、Ｒ2 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
【００９１】
〔１１〕 物体側から順に、少なくとも負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群を含み、前記第１群が物体側から順に、負メニスカスレンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとの接合からなる正メニスカスレンズ成分よりなり、少なくとも１面の非球面を含み、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００９２】
（14） −４．０＜ｆ1 ／ｆW ＜−１．５
（15） １．３＜Ｒ2 ／ｆW ＜３．５
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆW は全系の広角端での焦点距離、Ｒ2 は第１群の負メニスカスレンズの凹面の曲率半径である。
【００９３】
〔１２〕 前記第１群の焦点距離の絶対値ｆ1abs、前記第１群の後側主点位置の絶対値Ｈｂ1absとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９４】
（16） ０．１５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．９
〔１３〕 前記第１群と第２群に関して、以下の条件を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９５】
（17） ０．７×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜６×１０-2ｍｍ-1
ただし、ｆ1absは第１群の焦点距離の絶対値、Ｈｂ1absは第１群の後側主点位置の絶対値、ｆ2 は第２群の焦点距離である。
【００９６】
〔１４〕 前記第３群が接合された凹レンズ成分と負の単レンズの２つのレンズ成分にて構成されており、以下の条件を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９７】
（18） ０．１＜ｆ31／ｆ32＜１
ただし、ｆ31は第３群の接合された凹レンズ成分の焦点距離、ｆ32は第３群の負の単レンズの焦点距離である。
【００９８】
〔１５〕 以下の条件式（１６）、（１７）、（１８）の中、複数の条件式を満足することを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載のズームレンズ。
【００９９】
（16） ０．１５＜Ｈｂ1abs／ｆ1abs＜０．９
（17） ０．７×１０-2ｍｍ-1＜Ｈｂ1abs／（ｆ1abs・ｆ2 ）
＜６×１０-2ｍｍ-1
（18） ０．１＜ｆ31／ｆ32＜１
ただし、ｆ1absは第１群の焦点距離の絶対値、Ｈｂ1absは第１群の後側主点位置の絶対値、ｆ2 は第２群の焦点距離、ｆ31は第３群の接合された凹レンズ成分の焦点距離、ｆ32は第３群の負の単レンズの焦点距離である。
【０１００】
〔１６〕 広角端から望遠端にかけて変倍する際、第１群は広角端よりも望遠端にて像側に移動し、第２群と第４群が常に物体側に移動し、第３群が固定であることを特徴とする上記１から１５の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１０１】
〔１７〕 前記第２群と第４群が一体に移動することを特徴とする上記１６記載のズームレンズ。
【０１０２】
〔１８〕 開口絞りを有し、該開口絞りが第２群と一体に移動するか又は第３群近傍に固定であることを特徴とする上記１から１７の何れか１項記載のズームレンズ。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれ、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズを提供することができる。また、特に電子撮像素子に対応した高性能大口径広角ズームレンズのフォーカシング方式を提供することができる。また、６００万画素クラスの小型電子撮像素子を用いた一眼レフ式カメラに適した広角端対角画角７５°（３５ｍｍ版換算で、焦点距離２８ｍｍクラス）で３倍クラスの高性能大口径広角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】本発明の実施例１のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例４のズームレンズの広角端でのレンズ配置を示す断面図である。
【図５】実施例１の無限遠合焦時の収差図である。
【図６】実施例２の無限遠合焦時の収差図である。
【図７】実施例３の無限遠合焦時の収差図である。
【図８】実施例４の無限遠合焦時の収差図である。
【図９】本発明のズームレンズが適用可能な電子カメラの概略の構成を示す図である。
【図１０】本発明のズームレンズが適用可能なビデオカメラの概略の構成を示す図である。
【図１１】従来タイプのズームレンズで第１レンズ群をフォーカス群として用いた場合の概念図である。
【図１２】従来タイプのズームレンズで像側に負レンズ群を配置してこの群をフォーカス群として用いた場合の概念図である。
【図１３】本発明のズームレンズ構成を示す概念図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１群
Ｇ２…第２群
Ｇ３…第３群
Ｇ４…第４群
Ｇ５…第５群
Ｓ …絞り
１１…電子カメラ
１２…撮影用対物光学系
１３…ハーフミラープリズム
１４…ペンタプリズム
１５…接眼レンズ
１６…レリーズボタン
１７…ストロボ
１８…液晶表示モニタ
１９…ＣＣＤ
２０…コントローラ
２１…データ書き込み装置
２２…ローパスフィルター
２３…ＩＲカットフィルター
２４…ビデオカメラ
２５…ＬＣＤ（液晶表示素子）
２６…ＯＮ／ＯＦＦ切換えスイッチ
２７…録音マイク
Claims (1)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群、正の屈折力を有する第４群、正の屈折力を有する第５群よりなり、
広角端より望遠端への変倍を、前記第１群と前記第２群の間隔及び前記第３群と前記第４群の間隔を減少させ、前記第２群と前記第３群の間隔及び前記第４群と結像面の間隔を増大させ、前記第３群と前記第５群の間隔を減少させ、前記第５群と前記結像面の間隔を増大させて行い、
物点移動の際の合焦は前記第５群で行い、その際、近距離から無限遠方向にフォーカシングさせる場合には、前記第５群を像側に移動し、無限遠方向から近距離方向にフォーカシングさせる場合には前記第５群を物体側に移動させ、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１） −０．２＜β V ＜０．８
（２） ０．６＜Δ L5 ／Δ L4 ＜１．２
（３） ０．０５＜Ｄ 45 ／ｆ 5 ＜０．１５
ただし、β V は広角端無限物点合焦時の前記第５群の倍率、Δ L4 は前記第４群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Δ L5 は前記第５群の無限物点合焦状態での広角端から望遠端にかけての移動量、Ｄ 45 は望遠端無限遠物点合焦時における前記第４群と前記第５群との光軸上空気間隔、ｆ 5 は前記第５群の焦点距離である。
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