JP4065248B2

JP4065248B2 - ズームレンズ

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Publication number: JP4065248B2
Application number: JP2004110603A
Authority: JP
Inventors: 利之永岡
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: JP2004199098A

Description

本発明は、ビデオカメラ等に用いるズームレンズに関するものである。

ＣＣＤ等の固体撮像素子の微細化に伴い、ビデオカメラに用いられるズームレンズは、結像性能のより高性能化が要求されている。その一方、ビデオカメラ本体の小型化に対する要求からレンズ系においても、一層の小型軽量化が望まれている。一般に、ビデオカメラに用いるズームレンズにおいて、高性能化および小型化を達成する手段として非球面を用いることが知られている。このように非球面を用いて高性能、小型化を目的とした従来例として例えば特開平４−３０１６１２号公報に記載されたレンズ系が知られている。このレンズ系は、物体側より順に正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群、負の第５群からなり、変倍時に第２群と第４群が可動であるズームレンズである。しかし、この従来例は変倍時に可動である第４群中に非球面を用いているため、公差が厳しいことによる製作コスト高の原因となる。

又、変倍時に可動である群に非球面を用いないズームレンズの従来例として例えば、特開平４−７８８０９号公報、特開平４−１３１０９号公報や特開平４−６０５０９号公報等に記載されたレンズ系が知られている。これら従来例は、物体側より順に正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群、負の第５群からなり、変倍時に第２群と第４群が可動であり、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に非球面を用いたズームレンズである。しかし、いずれの従来例もレンズ系の小型化を達成するために各群の屈折力を強めていることから各群で発生する諸収差が大きく、レンズ全系においてもこれらを良好なレベルに補正しきれず、ＣＣＤ等の固体撮像素子の微細化に伴い求められる高性能な結像性能を達成してはいない。

本発明は変倍比が８倍程度、Ｆナンバーが２．０程度で諸収差が良好に補正され、製作性に優れたズームレンズを達成することを目的としている。

本発明は、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成され、条件（４）を満足することを特徴とするズームレンズである。
（４）０．０８＜ｆ_W ／ｆ₃ ＜０．２
ただし、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ₃は第３群の焦点距離である。
又、本発明は、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成され、条件（３”）を満足することを特徴とするズームレンズである。
（３”）０．０５＜ｆ_W ／ｆ₁ ≦０．１２７
ただし、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ₁ は第１群の焦点距離である。
又、本発明は、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成され、条件（５’）を満足することを特徴とするズームレンズである。
（５’）４．００９≦ｆ_t ／ｆ₄ ＜５．０
ただし、ｆ₄は第４群の焦点距離、ｆ_tは望遠端における全系の焦点距離である。

本発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に少なくとも１面が非球面であるレンズを少なくとも１枚用い、変倍時に可動である第４群を構成するレンズが全て球面であり、以下の条件（１）を満足することを特徴としている。
（１） −０．８５＜ｆ_W ／ｆ₂ ＜−０．２５
ただし、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ₂ は第２群の焦点距離である。

ビデオカメラに用いるズームレンズにおいて、小型、高性能かつ製作性に優れたレンズ系を達成するには、物体側より順に正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群の構成とし、第２群が条件（１）を満足し、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に少なくとも１面が非球面形状であるレンズを少なくとも１枚用いることが望ましい。

一般に、上記構成の５群ズームレンズを小型化するには、変倍に最も寄与する第２群の屈折力を強めて変倍時の第２群の移動距離を短くするか、あるいは第３群以降の各群の屈折力を強めてこれらの群のレンズ間隔を狭める方法が考えられる。しかし、前者の方法、つまり第２群の屈折力を強めた場合は、この負の群で発生する諸収差の発生量が大となり高性能なレンズ系の達成が困難となってしまう。

本発明のレンズ系について更に詳細に説明する。まず本発明の第１の構成は、コンパクトで高性能なレンズ系を達成するため、諸収差を悪化させない程度に第２群の負の屈折力を強め、さらに第３群以降の各群の屈折力を強めてレンズ全長を短縮化することを考えた。条件（１）は本発明のレンズ系で諸収差を良好に補正し高性能なレンズ系を達成できる第２群の屈折力の範囲を定めたものである。もし、条件（１）の下限値の−０．８５を超えてしまうと第２群で発生する諸収差が大となり、高性能なレンズ系を達成することが困難となる。また、上限値の−０．２５を超えてしまうと、第２群の屈折力が弱くなり変倍時の移動量が大きくなりレンズ全系の小型化を達成することが困難となるため好ましくない。

また、第３群以降の各群トータルでは第２群からの発散光束を結像する正レンズの作用を有するので、これらの群の屈折力を強くしていくと特に負の球面収差の発生量が大になり高性能なレンズ系を達成することが困難になる。そこで、負の球面収差を良好に補正するために第３群以降の群に非球面を用いることが考えられる。第３群以降のレンズの少なくとも１枚のレンズの少なくとも１面を非球面とすれば球面収差を良好に補正することが可能となる。しかし、本発明の如く高性能なレンズ系の達成に加えて製作性までをも考慮すると、第３群以降の群のうち変倍時に可動の第４群は非球面を用いず全て球面レンズで構成し、変倍時に固定の第３群および第５群の少なくとも一方の群の少なくとも１枚のレンズの少なくとも１面を非球面とすることが望ましい。通常、非球面は高い収差補正効果を持つ一方、偏心による性能劣化が大きくなる。このため、特にズームレンズの可動群に非球面を用いると、非球面形状作製の偏心および鏡枠へ組み込む際のレンズ単体の偏心に加えて可動機構による偏心が影響するため、この群の作製公差を非常に厳しくすることが必要となり、コスト高や作製時間の増加など、製作性を著しく悪化させることになる。したがって、本発明のレンズ系のように変倍時に固定の群に非球面を用いれば、可動機構による偏心の影響を除くことができるため、レンズ系作製公差を緩くでき、コスト削減、作製時間短縮等製作性を向上させることが可能である。

また、本発明のレンズ系は５群構成とし第４群に変倍の際の像面位置のずれを補正させるいわゆるコンペンセータの作用を持たせているが、第４群だけではなく第４群と第５群を一体で可動させることも可能である。しかし、正の屈折力の第４群と負の屈折力の第５群を一体とすると、第４群のみの場合と比べてコンペンセータの持つ正の屈折力が弱くなり像面位置の補正のためこれら群の移動量が増し、レンズ全長が長くなる欠点が生ずる。さらに、第４群と第５群を一体化するとコンペンセータのレンズの重量が増すため、レンズの駆動機構への負担が増し、カメラ全体の重量増の原因となるなど小型軽量化には望ましくない。つまり、本発明のレンズ系の如く、４群構成とはせずに５群構成とすることは、前述したように、公差を緩くして製作性を向上させることに加えて、小型軽量化の点においても優れている。

また、本発明の第２の構成は、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群とから成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面レンズで構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されたことを特徴としている。

小型で高性能かつ製作性に優れたズームレンズを達成するには、前述した様に、変倍時に可動である第４群は球面レンズのみで構成することが望ましい。もし、第４群に非球面を用いると、公差が厳しくなり製作性に優れた高性能なレンズ系を達成することが困難となるため好ましくない。

また、第３群以降の各群の屈折力を強めてレンズ全長の短縮化を図ると、球面収差に加えて特に第３群で発生する軸上色収差の値が大きくなる。そこで、これを良好に補正するには第３群を少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成することが望ましい。正レンズと負レンズを用いることによりこの群で発生する軸上色収差を良好に補正することが可能である。もし、第３群が正レンズ１枚のみの構成では軸上色収差を良好に補正することが困難となる。

さらに、第３群を構成する少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズが以下の条件（２）を満足することが望ましい。
（２） ν_P ／ν_n ＞１．１
ただし、ν_P は第３群の少なくとも１枚の正レンズのアッベ数、ν_n は第３群の少なくとも１枚の負レンズのアッベ数である。

条件（２）を満足すれば、第３群で発生する軸上色収差を良好に補正することが可能となる。もし、条件（２）を満足しないと第３群で軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。

また、本発明の上記各構成（第１、第２の構成）のレンズ系においては、軸外光線高が比較的高くなる像面側に近い第４群あるいは第５群で発生するコマ収差の値が大きくなる傾向にある。そこで、これを良好に補正するために、本発明のレンズ系では第５群を凹面を像側に向けたメニスカス形状の負レンズ１枚にて構成することにより第５群で発生するコマ収差の値を小さくし、さらにこのレンズに非球面を用いて第４群で発生するコマ収差を補正するようにした。収差補正のみを考えれば第４群に非球面を用いることもできるが、前述したように、レンズ系の作製公差を緩くするためには変倍時に固定の第５群を非球面とすることが望ましい。

また、本発明のレンズ系の上記各構成においてレンズ全長をコンパクトに保ったまま良好な結像性能を有するレンズ系を達成するには、第１群の屈折力が条件（３）を満足することが望ましい。
（３）０．０５＜ｆ_W ／ｆ₁ ＜０．２２
ただし、ｆ₁ は第１群の焦点距離である。

本発明のレンズ系において、レンズ全長を短縮するために正の屈折力の第１群の屈折力を強くすると、広角端における軸外収差および望遠端における軸上色収差の値が大きくなる傾向にある。そこで、これを良好に補正するには第１群が条件（３）を満足することが望ましい。もし、条件（３）の上限値の０．２２を超えてしまうと第１群の屈折力が大きくなり、この群で発生する軸上色収差等を良好に補正することが困難になるため好ましくない。又、下限値の０．０５を超えてしまうと第１群の屈折力が弱くなり、レンズ全系をコンパクトな構成とすることが困難となるので好ましくない。

また、本発明のレンズ系の上記各構成において、第３群あるいは第５群に非球面を用いる場合、少なくとも１面の非球面形状は光軸から周辺に行くに従い正の屈折力が弱くなる、又は負の屈折力が強くなるような形状であることが望ましい。第２群以降の各群では特に、正の屈折力が強いために発生する負の球面収差が大きくなる傾向にあり、これを非球面を用いて補正するには正の屈折力を弱くする様な形状とすることが必要である。もし、光軸から周辺に行くに従って正の屈折力を強くするような非球面形状であると、負の球面収差をさらに助長させてしまうため好ましくない。

また、本発明のレンズ系では諸収差を良好に補正するためには条件（１）を満足することが望ましいが、特にペッツバール和およびディストーションをさらに良好に補正することを考えると条件（１）の代りに条件（１’）を満足することが望ましい。
（１’） −０．６５＜ｆ_W ／ｆ₂ ＜−０．３５

もし、条件（１’）の上限値の−０．３５を超えると、第２群の負の屈折力が弱くなり過ぎレンズ系をコンパクトにすることが困難となる。また、下限値の−０．６５を越えると第２群で負のペッツバール和の発生量が大になり像面が物体から遠ざかる方向に倒れ、また樽型のディストーションが大きくなるため好ましくない。

また、本発明のレンズ系において高い結像性能を達成するためには、第３群で発生する軸上色収差を良好に補正することが望まれる。そのためには条件（２）を満足することが望ましいが、特に、変倍比が３倍程度以上の高変倍比を達成する場合は、条件（２）の代りに条件（２’）を満足することが望ましい。
（２’） ν_P ／ν_n ＞１．３

条件（２’）を満足すれば、第３群で発生する軸上色収差を良好に補正出来、高い結像性能を達成することが可能である。もし、条件（２’）を満足しないと第３群で軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。

また、本発明のレンズ系をコンパクトにするために第１群の屈折力を強くし過ぎると、特に、広角端で発生する倍率の色収差の補正が困難になる。条件（３）を満足することによりある程度は補正可能であるが、焦点距離を広角端側にのばす場合はさらに良好にこれを補正する必要が生じる。そこで、本発明のレンズ系において、広角側の画角が２ω＝４０°程度以上である場合は条件（３）の代りに条件（３’）を満足することが望ましい。
（３’）０．０７＜ｆ_W ／ｆ₁ ＜０．１６

条件（３’）を満足すれば、第１群で発生する倍率の色収差を良好に補正することが可能である。もし、条件（３’）の上限値の０．１６を超えてしまうと第１群の屈折力が強くなり過ぎこの群で発生する倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。条件（３’）の下限値の０．０７を超えると、第１群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。

また、本発明のレンズ系の公差を緩くして製作性を向上させるには変倍時に可動の第４群を均質球面レンズで構成することに加え、変倍時に可動の第２群をも均質球面レンズで構成することが望ましい。

また、第２群からの発散光束が入射する第３群では、特に負の球面収差の発生量が大になる傾向にある。そこで、これを良好に補正するには下記の条件（４）を満足することが望ましい。
（４）０．０８＜ｆ_W ／ｆ₃ ＜０．２
ただしｆ₃は第３群の焦点距離である。

もし、条件（４）の上限値の０．２を超えてしまうと第３群の正の屈折力が大きくなりすぎ、負の球面収差を良好に補正することが困難となるため好ましくない。また、下限値の０．０８を超えてしまうと第３群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。

また、第４群は第３群からの光束を結像させる作用を持つために、比較的強い正の屈折力を持ち、さらに、軸外光線高が比較的高いのでコマ収差の発生量が大となる傾向にある。そこで、これを良好に補正するには下記の条件（５）を満足することが望ましい。
（５）３．２＜ｆ_t ／ｆ₄ ＜５．０
ただし、ｆ₄は第４群の焦点距離、ｆ_tは望遠端における全系の焦点距離である。

もし、条件（５）の上限値の５．０を超えてしまうと第４群の正の屈折力が大きくなり過ぎ、コマ収差を良好に補正することが困難となるため好ましくない。また、下限値の３．２を超えてしまうと第４群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。

また、本発明の光学系は第３群以降の各群の正の屈折力を強めてレンズ全長の短縮化を達成していることに加え、第２群の負の屈折力がさほど大きくないことから、ペッツバール和が正の方向に発生し、像面が物体側に倒れてくる傾向にあるが、第５群を負レンズ１枚で構成し、下記の条件（６）を満足したことでこれを良好に補正している。
（６） −５．０＜ｆ_t ／ｆ₅ ＜−１．０
ただし、ｆ₅は第５群の焦点距離である。

もし、条件（６）の上限値の−１．０を超えると第５群の屈折力が弱くなり、ペッツバール和を良好に補正することが困難となる。また、下限値の−５．０を超えると第５群の屈折力が大きくなり過ぎペッツバール和が補正過剰となるため好ましくない。

本発明によれば、ビデオカメラやスチルビデオカメラ等に適した小型で高い光学性能を有する製作性に優れたズームレンズを実現することができる。

次に本発明のズームレンズの実施の形態を実施例をもとに説明する。下記は、本発明ズームレンズの各実施例のデーターである。

実施例１
ｆ＝8.97〜25.03 〜72.00 ，Ｆ／2.0 〜2.0 〜2.0
２ω＝50.6°〜17.8°〜6.2 °
ｒ₁ ＝77.1073 ｄ₁ ＝1.8000 ｎ₁ ＝1.85504 ν₁ ＝23.78
ｒ₂ ＝48.6092 ｄ₂ ＝5.4000 ｎ₂ ＝1.62032 ν₂ ＝63.39
ｒ₃ ＝-550.6664 ｄ₃ ＝0.1000
ｒ₄ ＝45.2570 ｄ₄ ＝3.8000 ｎ₃ ＝1.45720 ν₃ ＝90.31
ｒ₅ ＝131.6894 ｄ₅ ＝Ｄ₁ （可変）
ｒ₆ ＝529.1017 ｄ₆ ＝1.0000 ｎ₄ ＝1.62032 ν₄ ＝63.39
ｒ₇ ＝14.4314 ｄ₇ ＝5.3395
ｒ₈ ＝-22.5219 ｄ₈ ＝1.0000 ｎ₅ ＝1.62032 ν₅ ＝63.39
ｒ₉ ＝62.6280 ｄ₉ ＝0.2000
ｒ₁₀＝33.9831 ｄ₁₀＝2.0000 ｎ₆ ＝1.84281 ν₆ ＝21.00
ｒ₁₁＝233.4402 ｄ₁₁＝Ｄ₂ （可変）
ｒ₁₂＝絞りｄ₁₂＝1.1000
ｒ₁₃＝23.0027 （非球面）ｄ₁₃＝5.4399 ｎ₇ ＝1.49845 ν₇ ＝81.61
ｒ₁₄＝-12.8087 ｄ₁₄＝1.0000 ｎ₈ ＝1.65425 ν₈ ＝58.52
ｒ₁₅＝-56.9198 ｄ₁₅＝Ｄ₃ （可変）
ｒ₁₆＝85.7734 ｄ₁₆＝3.5883 ｎ₉ ＝1.59446 ν₉ ＝68.30
ｒ₁₇＝-42.5755 ｄ₁₇＝0.1000
ｒ₁₈＝21.1073 ｄ₁₈＝1.3831 ｎ₁₀＝1.81264 ν₁₀＝25.43
ｒ₁₉＝10.1527 ｄ₁₉＝4.0868 ｎ₁₁＝1.67340 ν₁₁＝47.25
ｒ₂₀＝-316.4787 ｄ₂₀＝Ｄ₄ （可変）
ｒ₂₁＝9.4073（非球面）ｄ₂₁＝1.5087 ｎ₁₂＝1.57366 ν₁₂＝50.80
ｒ₂₂＝6.5254 ｄ₂₂＝3.3484
ｒ₂₃＝∞ ｄ₂₃＝5.0000 ｎ₁₃＝1.51825 ν₁₃＝64.15
ｒ₂₄＝∞
非球面係数
（第１３面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝-0.31280×10^-4
Ａ₆ ＝0.43217 ×10^-7，Ａ₈ ＝0.23724 ×10^-9
（第２１面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝0.26769 ×10^-4
Ａ₆ ＝0.37020 ×10^-6，Ａ₈ ＝0.11006 ×10^-7
ｆ 8.97 25.03 72.00
Ｄ₁ 1.500 24.957 42.069
Ｄ₂ 42.566 19.116 2.000
Ｄ₃ 4.703 2.891 4.795
Ｄ₄ 0.306 2.132 0.229
ｆ_W ／ｆ₂ ＝-0.547，ν_P ／ν_n ＝1.39，ｆ_W ／ｆ₁ ＝0.125
ｆ_W ／ｆ₃ ＝0.188 ，ｆ_t ／ｆ₄＝3.412 ，ｆ_t ／ｆ₅ ＝-1.569

実施例２
ｆ＝8.13〜25.0〜80.0，Ｆ／2.0 〜2.0 〜2.0
２ω＝56.9°〜17.8°〜5.5 °
ｒ₁ ＝88.2065 ｄ₁ ＝1.8000 ｎ₁ ＝1.85504 ν₁ ＝23.78
ｒ₂ ＝59.7838 ｄ₂ ＝5.8000 ｎ₂ ＝1.57098 ν₂ ＝71.30
ｒ₃ ＝-550.2590 ｄ₃ ＝0.1000
ｒ₄ ＝56.1090 ｄ₄ ＝3.8000 ｎ₃ ＝1.45720 ν₃ ＝90.31
ｒ₅ ＝155.1498 ｄ₅ ＝Ｄ₁ （可変）
ｒ₆ ＝819.7789 ｄ₆ ＝1.0000 ｎ₄ ＝1.62032 ν₄ ＝63.39
ｒ₇ ＝22.0124 ｄ₇ ＝6.3499
ｒ₈ ＝-29.6409 ｄ₈ ＝1.0000 ｎ₅ ＝1.69979 ν₅ ＝55.53
ｒ₉ ＝29.6976 ｄ₉ ＝0.2000
ｒ₁₀＝29.0354 ｄ₁₀＝2.0000 ｎ₆ ＝1.84281 ν₆ ＝21.00
ｒ₁₁＝146.0070 ｄ₁₁＝Ｄ₂ （可変）
ｒ₁₂＝絞りｄ₁₂＝1.1000
ｒ₁₃＝33.5424 （非球面）ｄ₁₃＝6.9327 ｎ₇ ＝1.57098 ν₇ ＝71.30
ｒ₁₄＝-14.2380 ｄ₁₄＝1.0000 ｎ₈ ＝1.76651 ν₈ ＝40.10
ｒ₁₅＝-43.0482 ｄ₁₅＝Ｄ₃ （可変）
ｒ₁₆＝31.0185 ｄ₁₆＝5.1700 ｎ₉ ＝1.57098 ν₉ ＝71.30
ｒ₁₇＝-45.9716 ｄ₁₇＝0.1000
ｒ₁₈＝15.5957 ｄ₁₈＝1.0000 ｎ₁₀＝1.88814 ν₁₀＝40.78
ｒ₁₉＝10.1763 ｄ₁₉＝4.5724 ｎ₁₁＝1.60520 ν₁₁＝65.48
ｒ₂₀＝18506.0000 ｄ₂₀＝Ｄ₄ （可変）
ｒ₂₁＝10.7535 （非球面）ｄ₂₁＝1.2335 ｎ₁₂＝1.88814 ν₁₂＝40.78
ｒ₂₂＝6.3488 ｄ₂₂＝7.3568
ｒ₂₃＝∞ ｄ₂₃＝5.0000 ｎ₁₃＝1.51825 ν₁₃＝64.15
ｒ₂₄＝∞
非球面係数
（第１３面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝-0.38676×10^-4
Ａ₆ ＝0.16576 ×10^-7，Ａ₈ ＝-0.40075×10^-10
（第２１面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝0.14712 ×10^-4
Ａ₆ ＝0.16441 ×10^-6，Ａ₈ ＝-0.19954×10^-9
ｆ 8.13 25.0 80.0
Ｄ₁ 1.500 33.071 54.549
Ｄ₂ 55.052 23.480 2.000
Ｄ₃ 2.707 1.397 1.977
Ｄ₄ 0.100 1.416 0.844
ｆ_W ／ｆ₂ ＝-0.451，ν_P ／ν_n ＝1.78，ｆ_W ／ｆ₁ ＝0.091
ｆ_W ／ｆ₃ ＝0.169 ，ｆ_t ／ｆ₄ ＝4.685 ，ｆ_t ／ｆ₅ ＝-3.980

実施例３
ｆ＝7.52〜20.0〜60.0，Ｆ／2.0 〜2.0 〜2.0
２ω＝59.1°〜22.0°〜7.3 °
ｒ₁ ＝137.6711 ｄ₁ ＝1.8000 ｎ₁ ＝1.84281 ν₁ ＝21.00
ｒ₂ ＝66.4571 ｄ₂ ＝5.6000 ｎ₂ ＝1.57098 ν₂ ＝71.30
ｒ₃ ＝-271.6983 ｄ₃ ＝0.1000
ｒ₄ ＝48.4907 ｄ₄ ＝4.0000 ｎ₃ ＝1.75844 ν₃ ＝52.33
ｒ₅ ＝131.0602 ｄ₅ ＝Ｄ₁ （可変）
ｒ₆ ＝126.7542 ｄ₆ ＝1.0000 ｎ₄ ＝1.62032 ν₄ ＝63.39
ｒ₇ ＝15.7517 ｄ₇ ＝6.9076
ｒ₈ ＝-49.1898 ｄ₈ ＝1.0000 ｎ₅ ＝1.57098 ν₅ ＝71.30
ｒ₉ ＝49.7962 ｄ₉ ＝0.2000
ｒ₁₀＝25.1187 ｄ₁₀＝2.0000 ｎ₆ ＝1.85504 ν₆ ＝23.78
ｒ₁₁＝92.7708 ｄ₁₁＝2.9512
ｒ₁₂＝-31.6994 ｄ₁₂＝2.0000 ｎ₇ ＝1.62032 ν₇ ＝63.39
ｒ₁₃＝85.3332 ｄ₁₃＝Ｄ₂ （可変）
ｒ₁₄＝絞りｄ₁₄＝1.1000
ｒ₁₅＝22.2995 （非球面）ｄ₁₅＝4.1553 ｎ₈ ＝1.57098 ν₈ ＝71.30
ｒ₁₆＝-20.1628（非球面）ｄ₁₆＝1.0629
ｒ₁₇＝-15.8936 ｄ₁₇＝1.0000 ｎ₉ ＝1.82017 ν₉ ＝46.62
ｒ₁₈＝-79.7583 ｄ₁₈＝Ｄ₃ （可変）
ｒ₁₉＝62.6218 ｄ₁₉＝3.7459 ｎ₁₀＝1.82017 ν₁₀＝46.62
ｒ₂₀＝-31.3011 ｄ₂₀＝0.1000
ｒ₂₁＝18.4299 ｄ₂₁＝1.0000 ｎ₁₁＝1.81264 ν₁₁＝25.43
ｒ₂₂＝10.3448 ｄ₂₂＝4.9146 ｎ₁₂＝1.62032 ν₁₂＝63.39
ｒ₂₃＝-169.8183 ｄ₂₃＝Ｄ₄ （可変）
ｒ₂₄＝9.5808（非球面）ｄ₂₄＝1.4502 ｎ₁₃＝1.69417 ν₁₃＝31.08
ｒ₂₅＝6.0393 ｄ₂₅＝5.3543
ｒ₂₆＝∞ ｄ₂₆＝5.0000 ｎ₁₄＝1.51825 ν₁₄＝64.15
ｒ₂₇＝∞
非球面係数
（第１５面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝-0.45410×10^-4
Ａ₆ ＝0.10984 ×10^-7，Ａ₈ ＝-0.15415×10^-8
（第１６面）Ｐ＝0 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝-0.17051×10^-4
Ａ₆ ＝-0.33448×10^-10 ，Ａ₈ ＝-0.21172×10^-8
（第２４面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝-0.44752×10^-7
Ａ₆ ＝-0.14270×10^-7，Ａ₈ ＝-0.39118×10^-8
ｆ 7.52 20.0 60.0
Ｄ₁ 1.500 22.830 39.341
Ｄ₂ 39.842 18.512 2.000
Ｄ₃ 3.039 1.601 1.713
Ｄ₄ 0.100 1.535 1.423
ｆ_W ／ｆ₂ ＝-0.523，ν_P ／ν_n ＝1.53，ｆ_W ／ｆ₁ ＝0.106
ｆ_W ／ｆ₃ ＝0.118 ，ｆ_t ／ｆ₄ ＝4.009 ，ｆ_t ／ｆ₅ ＝-2.122

実施例４
ｆ＝8.16〜20.07 〜56.0，Ｆ／2.8 〜2.8 〜2.8
２ω＝55.5°〜22.2°〜7.9 °
ｒ₁ ＝98.8042 ｄ₁ ＝1.6000 ｎ₁ ＝1.85504 ν₁ ＝23.78
ｒ₂ ＝54.8396 ｄ₂ ＝5.5000 ｎ₂ ＝1.57098 ν₂ ＝71.30
ｒ₃ ＝-213.9098 ｄ₃ ＝0.2000
ｒ₄ ＝37.2379 ｄ₄ ＝4.0000 ｎ₃ ＝1.57098 ν₃ ＝71.30
ｒ₅ ＝95.3887 ｄ₅ ＝Ｄ₁ （可変）
ｒ₆ ＝148.7751 ｄ₆ ＝1.0000 ｎ₄ ＝1.62032 ν₄ ＝63.39
ｒ₇ ＝15.5841 ｄ₇ ＝5.6681
ｒ₈ ＝-55.3588 ｄ₈ ＝1.0000 ｎ₅ ＝1.59446 ν₅ ＝68.30
ｒ₉ ＝49.9381 ｄ₉ ＝0.2000
ｒ₁₀＝23.8741 ｄ₁₀＝2.0000 ｎ₆ ＝1.85504 ν₆ ＝23.78
ｒ₁₁＝92.6110 ｄ₁₁＝2.9929
ｒ₁₂＝-27.3377 ｄ₁₂＝1.0000 ｎ₇ ＝1.62032 ν₇ ＝63.39
ｒ₁₃＝73.8028 ｄ₁₃＝Ｄ₂ （可変）
ｒ₁₄＝絞りｄ₁₄＝1.0000
ｒ₁₅＝19.7703 ｄ₁₅＝3.8956 ｎ₈ ＝1.59446 ν₈ ＝68.30
ｒ₁₆＝-23.0023（非球面）ｄ₁₆＝0.7798
ｒ₁₇＝-15.3244 ｄ₁₇＝1.0000 ｎ₉ ＝1.83945 ν₉ ＝42.72
ｒ₁₈＝-85.7764 ｄ₁₈＝Ｄ₃ （可変）
ｒ₁₉＝63.9107 ｄ₁₉＝3.3787 ｎ₁₀＝1.79196 ν₁₀＝47.38
ｒ₂₀＝-25.2681 ｄ₂₀＝0.2000
ｒ₂₁＝20.3710 ｄ₂₁＝3.8509 ｎ₁₁＝1.62032 ν₁₁＝63.39
ｒ₂₂＝-12.0220 ｄ₂₂＝1.0000 ｎ₁₂＝1.70605 ν₁₂＝30.11
ｒ₂₃＝-93.5290 ｄ₂₃＝Ｄ₄ （可変）
ｒ₂₄＝9.8017（非球面）ｄ₂₄＝1.8000 ｎ₁₃＝1.67158 ν₁₃＝33.04
ｒ₂₅＝5.8851 ｄ₂₅＝5.1300
ｒ₂₆＝∞ ｄ₂₆＝5.0000 ｎ₁₄＝1.51825 ν₁₄＝64.15
ｒ₂₇＝∞
非球面係数
（第１６面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝0.43220 ×10^-4
Ａ₆ ＝-0.15285×10^-7，Ａ₈ ＝-0.35514×10^-8
（第２４面）Ｐ＝1 ，Ａ₂ ＝0 ，Ａ₄ ＝0.13948 ×10^-4
Ａ₆ ＝-0.18048×10^-6，Ａ₈ ＝0.11347 ×10^-8
ｆ 8.16 20.07 56.0
Ｄ₁ 1.500 18.955 33.529
Ｄ₂ 34.022 16.570 2.000
Ｄ₃ 2.545 1.301 1.662
Ｄ₄ 0.200 1.436 1.065
ｆ_W ／ｆ₂ ＝-0.592，ν_P ／ν_n ＝1.60，ｆ_W ／ｆ₁ ＝0.127
ｆ_W ／ｆ₃ ＝0.116 ，ｆ_t ／ｆ₄ ＝4.061 ，ｆ_t ／ｆ₅ ＝-2.082
ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・はレンズ各面の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ₂ ，・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ₁ ，ｎ₂ ，・・・は各レンズのｅ線の屈折率、ν₁ ，ν₂ ，・・・は各レンズのアッベ数である。

上記実施例中、実施例１は図１に示す通りの構成のもので変倍時に固定で正の屈折力を持つ第１群Ｇ１と、負の屈折力を持ち変倍時に光軸上を前後に移動することで変倍作用を持つ第２群Ｇ２と、変倍時に固定で正の屈折力を持つ第３群Ｇ３と、正の屈折力を持ち変倍時に可動であり変倍にともなう像面位置のずれを補正する作用を持つ第４群Ｇ４、負の屈折力を持ち変倍時に固定の第５群Ｇ５とよりなる。

第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、軸上物点に対する光束を狭める作用と軸外物点から出た光束を第２群Ｇ２に導く作用を持つ。第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズから成り広角端から望遠端への変倍に際して物体側から像側に移動することにより変倍作用を有する。第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、変倍時に固定で第２群からの発散光束を略アフォーカルな光束にする作用を持つ。第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズからなり変倍時に可動で変倍にともなう焦点位置のずれを補正する作用を有する。第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。

また、第１群Ｇ１に負レンズと正レンズの接合レンズを用いたことにより、広角端における倍率の色収差および望遠端における軸上色収差を良好に補正している。

また、第３群Ｇ３に条件（２）を満足するような正レンズと負レンズの接合レンズを用いたことによって、この群で発生する軸上色収差を良好に補正している。

また、変倍時に固定の第３群Ｇ３の最も物体側のレンズの物体側の面に、光軸から周辺に行くに従い正の屈折力が弱くなるような非球面を用いて、この群で発生する負の球面収差を良好に補正することを可能としている。さらに、第４群Ｇ４はすべて球面レンズで構成し、変倍時の群偏心による性能劣化を小さくする点で有利な構成となっている。また、変倍時に固定で、軸外光束の光線高が比較的高い第５群Ｇ５の物体側の面を非球面形状とし、特に、軸外収差を良好に補正することを可能としている。

なお、各実施例中で用いた非球面形状は以下の式で表わされるものである。

ただし、上記式はｘ軸を光軸方向にとり、ｙ軸を光軸と直角方向にとったもので、ｒは光軸上の曲率半径、Ａ_2iは非球面係数、ｐは円錐定数である。

また、この実施例１のズームレンズにおいて至近距離物点へフォーカシングする場合は第４群Ｇ４を移動させて行うことが望ましい。本発明のレンズ系で第４群Ｇ４は変倍時に可動であり、偏心による性能劣化を防ぐため非球面を用いていない。この群をフォーカシング群とすれば、フォーカシングの際の群偏心による性能劣化を小さくできる。さらに、新たな駆動機構を設ける必要もないので、小型軽量化の点でも有利な構成となる。

実施例１の収差状況は図５、図６、図７に示す通りで本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。

実施例２は図２に示す構成のレンズ系で、物体側より順に正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、正の第４群Ｇ４と、負の第５群Ｇ５からなり、変倍時に第２群Ｇ２と第４群Ｇ４が可動であり、各群の作用は実施例１とほぼ同様である。実施例２は変倍比が１０倍と実施例１と比較してさらに変倍比を高くした例である。

第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズから成り、第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズから成り、第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。非球面は変倍時に固定の第３群Ｇ３と第５群Ｇ５に用いている。

この実施例２は変倍比が１０倍と高変倍比であるにも拘わらず、本発明の各条件を満足することにより諸収差を良好に補正することを可能としている。

実施例２の収差状況は図８、図９、図１０に示す通りで、本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。

第３図は、本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ断面図である。

実施例３は図３に示す通りの構成で、物体側より順に正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、正の第４群Ｇ４と、負の第５群Ｇ５からなり、変倍時に第２群Ｇ２と第４群Ｇ４が可動であり、各群の作用は実施例１とほぼ同様である。実施例３は実施例１、実施例２と比較して広角端の焦点距離をさらに短くして広画角化を達成した例である。

第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズから成り、第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズから成り、第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。広角端の焦点距離を短くした場合は特に広角端で発生する負のディストーションが問題となる。この実施例３では、第２群Ｇ２に負レンズを３枚用いた構成としたことで、負の屈折力を各レンズに分散しこの群で発生する負のディストーションを良好に補正することを可能としている。また、非球面を変倍時に固定の第３群Ｇ３と第５群Ｇ５に用いているが、第３群Ｇ３は実施例１とは異なり、接合レンズにせずに正レンズと負レンズを分離し、両面を非球面にしてさらに良好に諸収差を補正することを可能としている。

実施例３の収差状況は図１１、図１２、図１３に示す通りで本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。

実施例４は図４に示すようなレンズ系で、物体側より順に正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、正の第４群Ｇ４と、負の第５群Ｇ５からなり、変倍時に第２群Ｇ２と第４群Ｇ４が可動であり、各群の作用は実施例１とほぼ同様である。実施例４は各群の屈折力を強めてレンズ全長の小型化を図った例である。

第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズから成り、第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、正レンズ、負レンズから成り、第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。また、非球面を変倍時固定の第３群Ｇ３と第５群Ｇ５に用いている。

各群の屈折力を強めてレンズ全長の短縮化を図ったために、各群の収差の発生量は大きくなるが、本発明の各条件を満足することで諸収差を良好に補正することを可能としている。

実施例４の収差状況は図１４、図１５、図１６に示す通りで、本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。

本発明において、特許請求の範囲に記載するズームレズのほか次の各項に記載するズームレンズも本発明の目的を達成するものである。

（１）特許請求の範囲の請求項２に記載されているレンズ系で下記の条件（１）を満足するズームレンズ。
（１）−０．８５＜ｆ_W ／ｆ₂ ＜−０．２５

（２）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記（１）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（２）を満足するズームレンズ。
（２） ν_p ／ν_n ＞１．１

（３）特許請求の範囲の第１項又は第２項あるいは前記（１）又は（２）に記載されているレンズ系で、下記条件（３）を満足するズームレンズ。
（３）０．０５＜ｆ_W ／ｆ₁ ＜０．２２

（４）特許請求の範囲の第１項又は第２項あるいは前記（１）、（２）又は（２）の項に記載されているレンズ系で、条件（１）の代りに下記条件（１’）を満足するズームレンズ。
（１’） −０．６５＜ｆ_W ／ｆ₂ ＜−０．３５

（５）前記（２）の項に記載されているレンズ系で、条件（２）の代りに下記条件（２’）を満足するズームレンズ。
（２’） ν_p ／ν_n ＞１．３

（６）前記（３）の項に記載されているレンズ系で、条件（３）の代りに条件（３’）を満足するズームレンズ。
（３’）０．０７＜ｆ_W ／ｆ₁ ＜０．１６

（７）前記（３）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（４）を満足するズームレンズ。
（４）０．０８＜ｆ_W ／ｆ₃ ＜０．２

（８）前記（７）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（５）を満足するズームレンズ。
（５）３．２＜ｆ_t ／ｆ₄ ＜５．０

（９）前記（８）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（６）を満足するズームレンズ。
（６） −５．０＜ｆ_t ／ｆ₅ ＜−１．０

本発明の実施例１のレンズ構成を示す図本発明の実施例２のレンズ構成を示す図本発明の実施例３のレンズ構成を示す図本発明の実施例４のレンズ構成を示す図本発明の実施例１の広角端における収差図本発明の実施例１の中間焦点距離における収差図本発明の実施例１の望遠端における収差図本発明の実施例２の広角端における収差図本発明の実施例２の中間焦点距離における収差図本発明の実施例２の望遠端における収差図本発明の実施例３の広角端における収差図本発明の実施例３の中間焦点距離における収差図本発明の実施例３の望遠端における収差図本発明の実施例４の広角端における収差図本発明の実施例４の中間焦点距離における収差図本発明の実施例４の望遠端における収差図

Claims

物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成され、条件（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（４）０．０８＜ｆ_W ／ｆ₃ ＜０．２
ただし、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ₃は第３群の焦点距離である。
物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成され、条件（３”）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（３”）０．０５＜ｆ_W ／ｆ₁ ≦０．１２７
ただし、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ₁ は第１群の焦点距離である。
物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成され、条件（５’）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（５’）４．００９≦ｆ_t ／ｆ₄ ＜５．０
ただし、ｆ₄は第４群の焦点距離、ｆ_tは望遠端における全系の焦点距離である。