JP4111470B2 - 広角ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビレンズや写真レンズ等に用いる広角ズームレンズに関し、特に電子スチルカメラ用のレンズとして適し、構成枚数が少なく低価格であり、性能の良好な簡易構成の広角ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年の電子映像技術の発達は目覚ましいものがあり、特に電子情報化時代の到来とも相俟って、電子スチルカメラが普及してきている。
このような電子スチルカメラは、銀塩写真カメラに比較すると性能の割に高価なものとなっており、電子スチルカメラのさらなる普及の妨げとなっていた。このため、特に電子スチルカメラに適した低価格なズームレンズの開発が望まれている。
【０００３】
従来から、電子スチルカメラやビデオカメラに用いられるズームレンズは多数提案されている。例えば、特開平７−１１３９５６号公報に、物体側から順に、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群を配設したズームレンズが開示されている。また、特開平９−１７９０２６号公報に、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群および正の第４レンズ群を配設した４群移動ズームレンズが開示されている。
【０００４】
しかし、これらの従来のズームレンズは、必ずしもコンパクトかつ安価なものとはなっていなかった。
また、電子スチルカメラ等に用いるズームレンズでは、レンズ構成枚数が少なく、小型かつ高性能で、撮像画面サイズに対して焦点距離の短い広角ズームレンズであることが要求される。
しかし、ズームレンズの広角端では、撮像画面のサイズを大きくするとレンズ外径が大きくなるため、鏡胴径も大きくなってコンパクト性を損なう可能性があった。
【０００５】
例えば、レンズ構成枚数が比較的少なく広角に適したレンズとして、上述した特開平７−１１３９５６号公報や特開平９−１７９０２６号公報に示されたズームレンズの他に、特開平６−２０１９９３号公報に、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群及び正の第３レンズ群を配設した広角２焦点レンズが開示されているが、これらの広角レンズは、前群レンズ径が比較的大きくコンパクトとは言えなかった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、前群のレンズ外径を含めて全系にわたってレンズ全長およびレンズ外径をともに小さく抑え、レンズ構成枚数を少なくして高性能でコンパクトかつ安価な広角ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、以下に示す特徴点を備えている。
【０００８】
請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群および正の屈折力を有する第４レンズ群を配設してなり、変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群を光軸上で固定させるとともに、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸上で移動させて焦点位置を一定に保ちつつ変倍するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に強い曲率の凹面を向けた負レンズを有し、前記第２レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、前記第３レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
（１）−２．５＜ｆ１／ｆｗ＜−１．５
（２） ２．０＜ｆ２／ｆｗ＜ ４．０
なる条件式を満足するとともに、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に開口絞りを固定して配設し、
前記第１レンズ群の最も像面側の面から前記開口絞りまでの中心間隔をＤ ｅ 、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との群間隔をＤ ２ｗ 、広角端における全系の焦点距離をｆ ｗ とするとき、
（３） １．１＜Ｄ ｅ ／ｆ ｗ ＜２．１
（４） ２．７＜Ｄ ２ｗ ／ｆ ｗ ＜４．３
なる条件式を満足することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた１枚の負レンズのみからなるとともに、該負レンズの少なくとも１面は非球面であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第２レンズ群は、１枚の両凸レンズのみからなるとともに、該両凸レンズの少なくとも１面は非球面であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、各々少なくとも１枚の有機材料からなるレンズを有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第４レンズ群は、１つの接合レンズのみからなることを特徴とするものである。
【００１４】
つぎに、上記各請求項をさらに詳しく説明する。
請求項１は、本発明の基本をなす条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ全長および第１レンズ群のレンズ外径を含めた全系にわたるレンズ外径をともに小さく抑え、レンズ構成枚数を少なくして高性能でコンパクトかつ安価な広角ズームレンズとすることができる。
【００１５】
第１レンズ群において、少なくとも１枚配設される像面側に強い曲率の凹面を向けた負レンズは、第１レンズ群に負の屈折力を持たせるための主要なレンズである。この負レンズは、像面側に強い曲率の凹面を向けることで、開口絞りを接近して配設し、軸外光束の像面湾曲およびコマ収差等の諸収差の発生を最小限にとどめることができる。また、上述した形状とすることにより、第１レンズ群のレンズ外径を小さくすることができる。
【００１６】
第２レンズ群は、全体として正の屈折力を有するようにするため、少なくとも１枚の凸レンズを含むことが必要である。この凸レンズは、第１レンズ群の負の屈折力による強い発散作用を打ち消すために、物体側に配設した開口絞りに対向する面を強い曲率の凸面とすることが必要である。また、この凸レンズは、広角端において物体側に配設した開口絞りから遠ざかり、望遠端において物体側に配設した開口絞りに接近するので、球面収差と像面湾曲とをズーム全域にわたって良好に維持するために、強い正の屈折力をレンズの前後面に分散させる必要がある。さらに、レンズ枚数を最小に止めるために、この凸レンズを両凸レンズとしている。
【００１７】
第３レンズ群は、焦点距離を変更する際に、焦点位置が一定になるように移動する補正群である。この第３レンズ群は、屈折力が弱いこともあって、１枚の正レンズのみで構成することができる。
条件式（１）、（２）は、広角ズームレンズのレンズ構成をバランス良く配置するための条件式である。すなわち、条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離ｆ1と全系の広角端での焦点距離ｆwとの比を規定する条件式であり、条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離ｆ2と全系の広角端での焦点距離ｆwとの比を規定する条件式である。
【００１８】
条件式（１）において、ｆ1／ｆwの値が下限を下回ると、負の屈折力が弱くなり、歪曲収差等には有利であるものの、ズーム比を所定の大きさに維持するために第２レンズ群の移動量を大きくする必要があり、レンズ系全体が大きくなってコンパクト性を損なう。
一方、ｆ1／ｆwの値が上限を上回ると、第１レンズ群の負の屈折力、第２レンズ群の正の屈折力が各々強くなり過ぎて、ズーム域全体の性能バランスを維持できなくなる。
【００１９】
条件式（２）において、ｆ2／ｆwの値が下限を下回ると、第２レンズ群の正の屈折力が大きくなり過ぎて、球面収差及び像面湾曲等の収差をズーム全域にわたって良好に補正できなくなる。
一方、ｆ2／ｆwの値が上限を上回ると、第１レンズ群の負の屈折力を打ち消すことができなくなる。また、第３レンズ群のズーム移動量が大きくなるので、第３レンズ群のレンズ外径が大きくなり、コンパクト性を損ねることとなる。
【００２０】
また、請求項１は、負の第１レンズ群とそれに続いて配設される全系の開口絞りに関する条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ構成枚数を少なくしてコンパクトな広角ズームレンズとすることができる。
条件式（３）は、第１レンズ群とそれに続いて配設される開口絞りの配置関係を規定する条件式である。すなわち、条件式（３）は、第１レンズ群の最も像面側の面から開口絞りまでの中心間隔Ｄｅと広角端における全系の焦点距離ｆｗとの比を規定する条件式である。
【００２１】
条件式（３）において、Ｄe／ｆwの値が下限を下回ると、全系のバックフォーカスが小さくなりすぎて、ＣＣＤのような撮像素子を取り付けるための十分なスペースを確保できない。また、十分なバックフォーカスを確保するために、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きくすると、第２レンズ群の外径が大きくなりすぎてしまう。
【００２２】
一方、Ｄe／ｆwの値が上限を上回ると、開口絞りに対して第１レンズ群が遠ざかり過ぎて、第１レンズ群のレンズ外径が大きくなり過ぎたり、レンズ全系のバックフォーカスが大きくなったりして、レンズ系全体のコンパクト性を損ねてしまう。
条件式（４）は、ズームレンズの全長と外径の大きさを規定する条件式である。すなわち、条件式（４）は、広角端における第１レンズ群と第２レンズ群との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比を規定する条件式である。
【００２３】
条件式（４）において、Ｄ2w／ｆwの値が下限を下回ると、レンズ系全体としては小型となるものの、変倍に際して、第２レンズ群、第３レンズ群各々の移動量が小さすぎて、所望のズーム比を得ることができなくなる。そこで、所望のズーム比を得ようとすると、第２レンズ群、第３レンズ群各々の屈折力が大きくなりすぎて、結像性能を良好に保てなくなる。
一方、Ｄ2w／ｆwの値が上限を上回ると、結像性能はさらに良くなるが、レンズ系が大型化してしまい、本発明の目的にそぐわなくなる。
【００２４】
請求項２は、第１レンズ群のレンズ構成に関する条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ構成枚数を極力少なくすることができる。
すなわち、第１レンズ群を構成する負レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、この負レンズ１枚のみで第１レンズ群を構成したとしても、後に詳述する実施例から明らかなように、ズーム全域にわたって、歪曲収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。
【００２５】
請求項３は、第２レンズ群のレンズ構成に関する条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ構成枚数を極力少なくすることができる。
すなわち、第２レンズ群を構成する両凸レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、この両凸レンズ１枚のみで第２レンズ群を構成したとしても、後に詳述する実施例から明らかなように、性能を損なうことがない広角ズームレンズとすることができる。
【００２６】
請求項４は、第１レンズ群および第２レンズ群を構成するレンズの材料に関する条件であり、低価格化を実現することができる。
すなわち、第１レンズ群および第２レンズ群を構成する非球面レンズを有機材料で成型することにより、大幅なコストの削減が可能となる。後に詳述する実施例から明らかなように、第１レンズ群を有機材料からなる非球面負レンズで構成し、第２レンズ群を有機材料からなる非球面正レンズで構成した場合に、各々１枚のレンズのみを用いて温度変化に対するピント変化が少なく、かつ良好な性能の広角ズームレンズを形成することができる。
【００２７】
請求項５は、第４レンズ群の構成に関する条件であり、上述した構成を備えることにより、ズーム全域にわたって特に色収差を良好に保つことができる。
すなわち、ズーム全域にわたって色収差を良好に保つためには、第４レンズ群を正、負レンズを組み合せた色消しレンズとする必要がある。しかし、第４レンズ群を正、負レンズの２枚のみで構成しようとすると、色消しであるがために、各々のレンズの屈折力が非常に強くなる。このため、各々のレンズを分離して配設すると、球面収差等が大きくなり、性能劣化が著しいものとなる。したがって、第４レンズ群を構成する正、負の各々のレンズを接合レンズとすることにより、後に詳述する実施例から明らかなように、良好な性能の広角ズームレンズとすることができる。
【００２８】
以上詳述したように本発明によれば、前述した各従来例では実現できなかった４群５枚という極めて少ないレンズ構成で、例えば電子スチルカメラ用（1/4″CCD撮像素子を使用したもの）にＦ２．９〜５．４／３〜６ミリ等の小型で安価かつ高性能なズームレンズを提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を実施例１〜３を用いて説明する。
図１〜３は、それぞれ実施例１〜３にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図である。なお、図１〜３中、Ｗは広角端、Ｔは望遠端、Ｘは光軸、Ｐは結像位置を示す。
【００３０】
＜実施例１＞
図１に示すように、実施例１にかかる広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ1、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ2、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ3および正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ4を配設してなる。
また、変倍に際して、第１レンズ群Ｇ1と第４レンズ群Ｇ4を光軸上で固定するとともに、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3を光軸上で移動させることにより、焦点位置を一定に保ちつつ所定の焦点距離に変更する。
【００３１】
また、図１に示すように、第１レンズ群Ｇ1は、像面側に強い曲率の凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第１レンズＬ1により構成され、第２レンズ群Ｇ2は、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第２レンズＬ2により構成され、第３レンズ群Ｇ3は、像面側に凹面を向けた正のメニスカスレンズからなる第３レンズＬ3により構成され、第４レンズ群Ｇ4は、両凸レンズからなる第４レンズＬ4と物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第５レンズＬ5の接合レンズにより構成されている。
【００３２】
また、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の間には、全系の明るさを決定する開口絞り１が固定して配設されている。
また、第１レンズＬ1および第２レンズＬ2は、有機材料により成型することが好ましい（実施例２、３において同じ）。
【００３３】
なお、実施例１にかかる広角ズームレンズは、１／４”ＣＣＤ撮像素子を使用することを想定したもので、レンズ系と撮像素子との間に、ＩＲカットフィルタ２を配設してあるが、ＩＲカットフィルタ２の代わりに、これより厚みのあるローパスフィルタを配設した場合にも、性能を変化させることなく使用することができる（実施例２、３において同じ）。
【００３４】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎdおよびアッベ数νdを下記表１に示す。
ただし、この表１および後述する表２〜９において、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎd、νdに対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
また、表１中の第２面Ｒ2、第４面Ｒ4、第６面Ｒ6は、下記非球面式で表される非球面形状となっている。
【００３５】
【数１】
ただし、Ｘ：光軸からの高さｈの非球面上の点より、非球面頂点の接平面
（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）
Ｃ：非球面の近軸曲率
ｈ：光軸からの高さ（ｍｍ）
Ｋ：離心率
ａ4、ａ6、ａ8、ａ10：第４，６，８，１０次の非球面係数
また、表２に、上式に示される非球面の各定数Ｃ、Ｋ、ａ4、ａ6、ａ8、ａ10 の値を示す。
【００３６】
さらに、表３の上段に、実施例１の広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における全系の焦点距離Ｆ、明るさＦNO、半画角ω、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の群間隔Ｄ2、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3の群間隔Ｄ4、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4の群間隔Ｄ6、バックフォーカスＢｆを示す。
【００３７】
また、表３の下段に、広角端における第１レンズ群Ｇ1の焦点距離ｆ1と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ1／ｆw、広角端における第２レンズ群Ｇ2の焦点距離ｆ2と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ2／ｆw、第１レンズ群Ｇ1の最も像面側の面から開口絞り１までの中心間隔Ｄeと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄe／ｆw、広角端における第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄ2w／ｆwを示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
表３の下段から明らかなように、ｆ1／ｆwの値は-2.03、ｆ2／ｆwの値は3.27、Ｄe／ｆwの値は1.75、Ｄ2w／ｆwの値は3.56となっており、下記条件式（１）、（２）、（３）、（４）をそれぞれ満足している。
（１） −２．５＜ｆ1／ｆw ＜−１．５
（２） ２．０＜ｆ2／ｆw ＜ ４．０
（３） １．１＜Ｄe／ｆw ＜ ２．１
（４） ２．７＜Ｄ2w／ｆw＜ ４．３
【００４１】
つぎに、上記実施例１の各収差（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）を各々図４〜６に示す。なお、図４は広角端（ＷＩＤＥ）における収差図、図５は中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）における収差図、図６は望遠端（ＴＥＬＥ）における収差図を示す。
図４〜６から明らかなように、上記実施例１によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００４２】
＜実施例２＞
実施例２にかかる広角ズームレンズは、図２に示すように、上記実施例１にかかる広角ズームレンズとほぼ同様のレンズ構成からなるが、第４レンズ群Ｇ4が、両凹レンズからなる第４レンズＬ4と両凸レンズからなる第５レンズＬ5との接合レンズにより構成されている点が異なる。
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎdおよびアッベ数νdを下記表４に示す。
【００４３】
また、表４中の第２面Ｒ2、第４面Ｒ4、第６面Ｒ6は、上記非球面式で表される非球面形状となっている。
また、表５に、非球面の各定数Ｃ、Ｋ、ａ4、ａ6、ａ8、ａ10 の値を示す。
さらに、表６の上段に、実施例２の広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における全系の焦点距離Ｆ、明るさＦNO、半画角ω、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の群間隔Ｄ2、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3の群間隔Ｄ4、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4の群間隔Ｄ6、バックフォーカスＢｆを示す。
【００４４】
また、表６の下段に、広角端における第１レンズ群Ｇ1の焦点距離ｆ1と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ1／ｆw、広角端における第２レンズ群Ｇ2の焦点距離ｆ2と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ2／ｆw、第１レンズ群Ｇ1の最も像面側の面から開口絞り１までの中心間隔Ｄeと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄe／ｆw、広角端における第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄ2w／ｆwを示す。
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】
【表６】
上記表６の下段から明らかなように、ｆ1／ｆwの値は-1.99、ｆ2／ｆwの値は2.62、Ｄe／ｆwの値は1.40、Ｄ2w／ｆwの値は3.54となっており、上記条件式（１）、（２）、（３）、（４）をそれぞれ満足している。
【００４８】
つぎに、上記実施例２の各収差（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）を各々図７〜９に示す。なお、図７は広角端（ＷＩＤＥ）における収差図、図８は中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）における収差図、図９は望遠端（ＴＥＬＥ）における収差図を示す。
図７〜９から明らかなように、上記実施例２によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００４９】
＜実施例３＞
実施例３にかかる広角ズームレンズは、図３に示すように、上記実施例１にかかる広角ズームレンズとほぼ同様のレンズ構成からなるが、第３レンズ群Ｇ3が、両凸レンズからなる第３レンズＬ3により構成され、第４レンズ群Ｇ4が、像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ4と両凸レンズからなる第５レンズＬ5との接合レンズにより構成されている点が異なる。
【００５０】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎdおよびアッベ数νdを下記表７に示す。
また、表７中の第２面Ｒ2、第４面Ｒ4は、上記非球面式で表される非球面形状となっている。
【００５１】
また、表８に、非球面の各定数Ｃ、Ｋ、ａ4、ａ6、ａ8、ａ10 の値を示す。
さらに、表９の上段に、実施例２の広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における全系の焦点距離Ｆ、明るさＦNO、半画角ω、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の群間隔Ｄ2、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3の群間隔Ｄ4、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4の群間隔Ｄ6、バックフォーカスＢｆを示す。
【００５２】
また、表９の下段に、広角端における第１レンズ群Ｇ1の焦点距離ｆ1と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ1／ｆw、広角端における第２レンズ群Ｇ2の焦点距離ｆ2と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ2／ｆw、第１レンズ群Ｇ1の最も像面側の面から開口絞り１までの中心間隔Ｄeと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄe／ｆw、広角端における第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄ2w／ｆwを示す。
【００５３】
【表７】
【００５４】
【表８】
【００５５】
【表９】
上記表９の下段から明らかなように、ｆ１／ｆｗの値は-1.85、ｆ２／ｆｗの値は2.47、Ｄｅ／ｆｗの値は1.40、Ｄ２ｗ／ｆｗの値は3.25となっており、上記条件式（１）、（２）、（３）、（４）をそれぞれ満足している。
【００５６】
つぎに、上記実施例３の各収差（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）を各々図１０〜１２に示す。なお、図１０は広角端（ＷＩＤＥ）における収差図、図１１は中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）における収差図、図１２は望遠端（ＴＥＬＥ）における収差図を示す。
図１０〜１２から明らかなように、上記実施例３によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明にかかる広角ズームレンズによれば、レンズ系の明るさを規定する開口絞りをレンズ系の物体寄りに配設し、この開口絞りより物体側に、負の屈折力を有する第１レンズ群を配し、開口絞りより像面側に、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群および正の屈折力を有する第４レンズ群を配設し、第２レンズ群は、広角側から望遠側に焦点距離を変更する際に物体側に向かって第１レンズ群に近づくように移動し、第３レンズ群は、焦点位置を一定に保つように移動し、レンズ系全体としては第１レンズ群に負の屈折力を持たせ、第２、第３、第４レンズ群に正の屈折力を持たせることで、広角タイプのズームレンズ系を構成している。
【００５８】
このように、負の屈折力を有する第１レンズ群を開口絞りの近くに配設することにより、第１レンズ群への軸外光束の入射光線高を光軸に対して低くできるので、第１レンズ群のレンズ外径を小さくすることができる。
また、開口絞りより像面側に配設した各レンズ群の正の強い屈折力により、開口絞りを通過する軸外光束が収斂され、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群のレンズ外径を小さく抑えることができる。さらに、広角側、望遠側を問わずほぼテレセントリックに結像するので、ＣＣＤのような撮像素子を使用する際にも、カラーシェーディング等の問題が生じ難く、カメラ用、特に電子スチルカメラ用として最適な広角ズームレンズとすることができる。
【００５９】
また、特に負の屈折力を有する第１レンズ群への軸外光束の入射光線高さが低いため、倍率色収差や像面湾曲等の諸収差の発生が少なくなるので、少ないレンズ枚数で広角ズームレンズを構成することができ、高性能でコンパクトかつ安価な広角ズームレンズとすることができる。
【００６０】
また、第２、第３、第４レンズ群についても、各レンズ群の結像倍率が大きくないので、各レンズ群の屈折力の大きさに比較して変倍時での収差変動が小さくなり、各レンズ群とも必要最小限のレンズ枚数で構成することができる。
以上説明に示したように、本発明によれば、レンズ全長および前群のレンズ外径を含めて全系にわたってレンズ外径をともに小さく抑え、レンズ構成枚数を少なくして高性能でコンパクトかつ安価な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】実施例１にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図
【図２】実施例２にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図
【図３】実施例３にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図
【図４】実施例１にかかる広角ズームレンズの広角端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図５】実施例１にかかる広角ズームレンズの中間位置における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図６】実施例１にかかる広角ズームレンズの望遠端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図７】実施例２にかかる広角ズームレンズの広角端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図８】実施例２にかかる広角ズームレンズの中間位置における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図９】実施例２にかかる広角ズームレンズの望遠端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図１０】実施例３にかかる広角ズームレンズの広角端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図１１】実施例３にかかる広角ズームレンズの中間位置における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図１２】実施例３にかかる広角ズームレンズの望遠端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【符号の説明】
Ｇ1 〜Ｇ4 レンズ群
Ｌ1 〜Ｌ5 レンズ
Ｒ1 〜Ｒ11 レンズ面の曲率半径
Ｄ1 〜Ｄ10 レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
Ｐ 結像位置
１ 開口絞り
２ ＩＲカットフィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビレンズや写真レンズ等に用いる広角ズームレンズに関し、特に電子スチルカメラ用のレンズとして適し、構成枚数が少なく低価格であり、性能の良好な簡易構成の広角ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年の電子映像技術の発達は目覚ましいものがあり、特に電子情報化時代の到来とも相俟って、電子スチルカメラが普及してきている。
このような電子スチルカメラは、銀塩写真カメラに比較すると性能の割に高価なものとなっており、電子スチルカメラのさらなる普及の妨げとなっていた。このため、特に電子スチルカメラに適した低価格なズームレンズの開発が望まれている。
【０００３】
従来から、電子スチルカメラやビデオカメラに用いられるズームレンズは多数提案されている。例えば、特開平７−１１３９５６号公報に、物体側から順に、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群を配設したズームレンズが開示されている。また、特開平９−１７９０２６号公報に、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群および正の第４レンズ群を配設した４群移動ズームレンズが開示されている。
【０００４】
しかし、これらの従来のズームレンズは、必ずしもコンパクトかつ安価なものとはなっていなかった。
また、電子スチルカメラ等に用いるズームレンズでは、レンズ構成枚数が少なく、小型かつ高性能で、撮像画面サイズに対して焦点距離の短い広角ズームレンズであることが要求される。
しかし、ズームレンズの広角端では、撮像画面のサイズを大きくするとレンズ外径が大きくなるため、鏡胴径も大きくなってコンパクト性を損なう可能性があった。
【０００５】
例えば、レンズ構成枚数が比較的少なく広角に適したレンズとして、上述した特開平７−１１３９５６号公報や特開平９−１７９０２６号公報に示されたズームレンズの他に、特開平６−２０１９９３号公報に、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群及び正の第３レンズ群を配設した広角２焦点レンズが開示されているが、これらの広角レンズは、前群レンズ径が比較的大きくコンパクトとは言えなかった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、前群のレンズ外径を含めて全系にわたってレンズ全長およびレンズ外径をともに小さく抑え、レンズ構成枚数を少なくして高性能でコンパクトかつ安価な広角ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、以下に示す特徴点を備えている。
【０００８】
請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群および正の屈折力を有する第４レンズ群を配設してなり、変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群を光軸上で固定させるとともに、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸上で移動させて焦点位置を一定に保ちつつ変倍するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に強い曲率の凹面を向けた負レンズを有し、前記第２レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、前記第３レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
（１）−２．５＜ｆ１／ｆｗ＜−１．５
（２） ２．０＜ｆ２／ｆｗ＜ ４．０
なる条件式を満足するとともに、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に開口絞りを固定して配設し、
前記第１レンズ群の最も像面側の面から前記開口絞りまでの中心間隔をＤ ｅ 、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との群間隔をＤ ２ｗ 、広角端における全系の焦点距離をｆ ｗ とするとき、
（３） １．１＜Ｄ ｅ ／ｆ ｗ ＜２．１
（４） ２．７＜Ｄ ２ｗ ／ｆ ｗ ＜４．３
なる条件式を満足することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた１枚の負レンズのみからなるとともに、該負レンズの少なくとも１面は非球面であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第２レンズ群は、１枚の両凸レンズのみからなるとともに、該両凸レンズの少なくとも１面は非球面であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、各々少なくとも１枚の有機材料からなるレンズを有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明にかかる広角ズームレンズは、前記請求項１記載の発明にかかる広角ズームレンズの特徴点に加えて、前記第４レンズ群は、１つの接合レンズのみからなることを特徴とするものである。
【００１４】
つぎに、上記各請求項をさらに詳しく説明する。
請求項１は、本発明の基本をなす条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ全長および第１レンズ群のレンズ外径を含めた全系にわたるレンズ外径をともに小さく抑え、レンズ構成枚数を少なくして高性能でコンパクトかつ安価な広角ズームレンズとすることができる。
【００１５】
第１レンズ群において、少なくとも１枚配設される像面側に強い曲率の凹面を向けた負レンズは、第１レンズ群に負の屈折力を持たせるための主要なレンズである。この負レンズは、像面側に強い曲率の凹面を向けることで、開口絞りを接近して配設し、軸外光束の像面湾曲およびコマ収差等の諸収差の発生を最小限にとどめることができる。また、上述した形状とすることにより、第１レンズ群のレンズ外径を小さくすることができる。
【００１６】
第２レンズ群は、全体として正の屈折力を有するようにするため、少なくとも１枚の凸レンズを含むことが必要である。この凸レンズは、第１レンズ群の負の屈折力による強い発散作用を打ち消すために、物体側に配設した開口絞りに対向する面を強い曲率の凸面とすることが必要である。また、この凸レンズは、広角端において物体側に配設した開口絞りから遠ざかり、望遠端において物体側に配設した開口絞りに接近するので、球面収差と像面湾曲とをズーム全域にわたって良好に維持するために、強い正の屈折力をレンズの前後面に分散させる必要がある。さらに、レンズ枚数を最小に止めるために、この凸レンズを両凸レンズとしている。
【００１７】
第３レンズ群は、焦点距離を変更する際に、焦点位置が一定になるように移動する補正群である。この第３レンズ群は、屈折力が弱いこともあって、１枚の正レンズのみで構成することができる。
条件式（１）、（２）は、広角ズームレンズのレンズ構成をバランス良く配置するための条件式である。すなわち、条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離ｆ1と全系の広角端での焦点距離ｆwとの比を規定する条件式であり、条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離ｆ2と全系の広角端での焦点距離ｆwとの比を規定する条件式である。
【００１８】
条件式（１）において、ｆ1／ｆwの値が下限を下回ると、負の屈折力が弱くなり、歪曲収差等には有利であるものの、ズーム比を所定の大きさに維持するために第２レンズ群の移動量を大きくする必要があり、レンズ系全体が大きくなってコンパクト性を損なう。
一方、ｆ1／ｆwの値が上限を上回ると、第１レンズ群の負の屈折力、第２レンズ群の正の屈折力が各々強くなり過ぎて、ズーム域全体の性能バランスを維持できなくなる。
【００１９】
条件式（２）において、ｆ2／ｆwの値が下限を下回ると、第２レンズ群の正の屈折力が大きくなり過ぎて、球面収差及び像面湾曲等の収差をズーム全域にわたって良好に補正できなくなる。
一方、ｆ2／ｆwの値が上限を上回ると、第１レンズ群の負の屈折力を打ち消すことができなくなる。また、第３レンズ群のズーム移動量が大きくなるので、第３レンズ群のレンズ外径が大きくなり、コンパクト性を損ねることとなる。
【００２０】
また、請求項１は、負の第１レンズ群とそれに続いて配設される全系の開口絞りに関する条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ構成枚数を少なくしてコンパクトな広角ズームレンズとすることができる。
条件式（３）は、第１レンズ群とそれに続いて配設される開口絞りの配置関係を規定する条件式である。すなわち、条件式（３）は、第１レンズ群の最も像面側の面から開口絞りまでの中心間隔Ｄｅと広角端における全系の焦点距離ｆｗとの比を規定する条件式である。
【００２１】
条件式（３）において、Ｄe／ｆwの値が下限を下回ると、全系のバックフォーカスが小さくなりすぎて、ＣＣＤのような撮像素子を取り付けるための十分なスペースを確保できない。また、十分なバックフォーカスを確保するために、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きくすると、第２レンズ群の外径が大きくなりすぎてしまう。
【００２２】
一方、Ｄe／ｆwの値が上限を上回ると、開口絞りに対して第１レンズ群が遠ざかり過ぎて、第１レンズ群のレンズ外径が大きくなり過ぎたり、レンズ全系のバックフォーカスが大きくなったりして、レンズ系全体のコンパクト性を損ねてしまう。
条件式（４）は、ズームレンズの全長と外径の大きさを規定する条件式である。すなわち、条件式（４）は、広角端における第１レンズ群と第２レンズ群との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比を規定する条件式である。
【００２３】
条件式（４）において、Ｄ2w／ｆwの値が下限を下回ると、レンズ系全体としては小型となるものの、変倍に際して、第２レンズ群、第３レンズ群各々の移動量が小さすぎて、所望のズーム比を得ることができなくなる。そこで、所望のズーム比を得ようとすると、第２レンズ群、第３レンズ群各々の屈折力が大きくなりすぎて、結像性能を良好に保てなくなる。
一方、Ｄ2w／ｆwの値が上限を上回ると、結像性能はさらに良くなるが、レンズ系が大型化してしまい、本発明の目的にそぐわなくなる。
【００２４】
請求項２は、第１レンズ群のレンズ構成に関する条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ構成枚数を極力少なくすることができる。
すなわち、第１レンズ群を構成する負レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、この負レンズ１枚のみで第１レンズ群を構成したとしても、後に詳述する実施例から明らかなように、ズーム全域にわたって、歪曲収差や像面湾曲等の諸収差を良好に補正することができる。
【００２５】
請求項３は、第２レンズ群のレンズ構成に関する条件であり、上述した構成を備えることにより、レンズ構成枚数を極力少なくすることができる。
すなわち、第２レンズ群を構成する両凸レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、この両凸レンズ１枚のみで第２レンズ群を構成したとしても、後に詳述する実施例から明らかなように、性能を損なうことがない広角ズームレンズとすることができる。
【００２６】
請求項４は、第１レンズ群および第２レンズ群を構成するレンズの材料に関する条件であり、低価格化を実現することができる。
すなわち、第１レンズ群および第２レンズ群を構成する非球面レンズを有機材料で成型することにより、大幅なコストの削減が可能となる。後に詳述する実施例から明らかなように、第１レンズ群を有機材料からなる非球面負レンズで構成し、第２レンズ群を有機材料からなる非球面正レンズで構成した場合に、各々１枚のレンズのみを用いて温度変化に対するピント変化が少なく、かつ良好な性能の広角ズームレンズを形成することができる。
【００２７】
請求項５は、第４レンズ群の構成に関する条件であり、上述した構成を備えることにより、ズーム全域にわたって特に色収差を良好に保つことができる。
すなわち、ズーム全域にわたって色収差を良好に保つためには、第４レンズ群を正、負レンズを組み合せた色消しレンズとする必要がある。しかし、第４レンズ群を正、負レンズの２枚のみで構成しようとすると、色消しであるがために、各々のレンズの屈折力が非常に強くなる。このため、各々のレンズを分離して配設すると、球面収差等が大きくなり、性能劣化が著しいものとなる。したがって、第４レンズ群を構成する正、負の各々のレンズを接合レンズとすることにより、後に詳述する実施例から明らかなように、良好な性能の広角ズームレンズとすることができる。
【００２８】
以上詳述したように本発明によれば、前述した各従来例では実現できなかった４群５枚という極めて少ないレンズ構成で、例えば電子スチルカメラ用（1/4″CCD撮像素子を使用したもの）にＦ２．９〜５．４／３〜６ミリ等の小型で安価かつ高性能なズームレンズを提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を実施例１〜３を用いて説明する。
図１〜３は、それぞれ実施例１〜３にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図である。なお、図１〜３中、Ｗは広角端、Ｔは望遠端、Ｘは光軸、Ｐは結像位置を示す。
【００３０】
＜実施例１＞
図１に示すように、実施例１にかかる広角ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ1、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ2、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ3および正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ4を配設してなる。
また、変倍に際して、第１レンズ群Ｇ1と第４レンズ群Ｇ4を光軸上で固定するとともに、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3を光軸上で移動させることにより、焦点位置を一定に保ちつつ所定の焦点距離に変更する。
【００３１】
また、図１に示すように、第１レンズ群Ｇ1は、像面側に強い曲率の凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第１レンズＬ1により構成され、第２レンズ群Ｇ2は、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第２レンズＬ2により構成され、第３レンズ群Ｇ3は、像面側に凹面を向けた正のメニスカスレンズからなる第３レンズＬ3により構成され、第４レンズ群Ｇ4は、両凸レンズからなる第４レンズＬ4と物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第５レンズＬ5の接合レンズにより構成されている。
【００３２】
また、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の間には、全系の明るさを決定する開口絞り１が固定して配設されている。
また、第１レンズＬ1および第２レンズＬ2は、有機材料により成型することが好ましい（実施例２、３において同じ）。
【００３３】
なお、実施例１にかかる広角ズームレンズは、１／４”ＣＣＤ撮像素子を使用することを想定したもので、レンズ系と撮像素子との間に、ＩＲカットフィルタ２を配設してあるが、ＩＲカットフィルタ２の代わりに、これより厚みのあるローパスフィルタを配設した場合にも、性能を変化させることなく使用することができる（実施例２、３において同じ）。
【００３４】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎdおよびアッベ数νdを下記表１に示す。
ただし、この表１および後述する表２〜９において、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎd、νdに対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
また、表１中の第２面Ｒ2、第４面Ｒ4、第６面Ｒ6は、下記非球面式で表される非球面形状となっている。
【００３５】
【数１】
（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）
Ｃ：非球面の近軸曲率
ｈ：光軸からの高さ（ｍｍ）
Ｋ：離心率
ａ4、ａ6、ａ8、ａ10：第４，６，８，１０次の非球面係数
また、表２に、上式に示される非球面の各定数Ｃ、Ｋ、ａ4、ａ6、ａ8、ａ10 の値を示す。
【００３６】
さらに、表３の上段に、実施例１の広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における全系の焦点距離Ｆ、明るさＦNO、半画角ω、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の群間隔Ｄ2、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3の群間隔Ｄ4、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4の群間隔Ｄ6、バックフォーカスＢｆを示す。
【００３７】
また、表３の下段に、広角端における第１レンズ群Ｇ1の焦点距離ｆ1と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ1／ｆw、広角端における第２レンズ群Ｇ2の焦点距離ｆ2と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ2／ｆw、第１レンズ群Ｇ1の最も像面側の面から開口絞り１までの中心間隔Ｄeと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄe／ｆw、広角端における第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄ2w／ｆwを示す。
【００３８】
【表１】
【表２】
【表３】
（１） −２．５＜ｆ1／ｆw ＜−１．５
（２） ２．０＜ｆ2／ｆw ＜ ４．０
（３） １．１＜Ｄe／ｆw ＜ ２．１
（４） ２．７＜Ｄ2w／ｆw＜ ４．３
【００４１】
つぎに、上記実施例１の各収差（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）を各々図４〜６に示す。なお、図４は広角端（ＷＩＤＥ）における収差図、図５は中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）における収差図、図６は望遠端（ＴＥＬＥ）における収差図を示す。
図４〜６から明らかなように、上記実施例１によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００４２】
＜実施例２＞
実施例２にかかる広角ズームレンズは、図２に示すように、上記実施例１にかかる広角ズームレンズとほぼ同様のレンズ構成からなるが、第４レンズ群Ｇ4が、両凹レンズからなる第４レンズＬ4と両凸レンズからなる第５レンズＬ5との接合レンズにより構成されている点が異なる。
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎdおよびアッベ数νdを下記表４に示す。
【００４３】
また、表４中の第２面Ｒ2、第４面Ｒ4、第６面Ｒ6は、上記非球面式で表される非球面形状となっている。
また、表５に、非球面の各定数Ｃ、Ｋ、ａ4、ａ6、ａ8、ａ10 の値を示す。
さらに、表６の上段に、実施例２の広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における全系の焦点距離Ｆ、明るさＦNO、半画角ω、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の群間隔Ｄ2、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3の群間隔Ｄ4、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4の群間隔Ｄ6、バックフォーカスＢｆを示す。
【００４４】
また、表６の下段に、広角端における第１レンズ群Ｇ1の焦点距離ｆ1と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ1／ｆw、広角端における第２レンズ群Ｇ2の焦点距離ｆ2と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ2／ｆw、第１レンズ群Ｇ1の最も像面側の面から開口絞り１までの中心間隔Ｄeと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄe／ｆw、広角端における第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄ2w／ｆwを示す。
【００４５】
【表４】
【表５】
【表６】
【００４８】
つぎに、上記実施例２の各収差（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）を各々図７〜９に示す。なお、図７は広角端（ＷＩＤＥ）における収差図、図８は中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）における収差図、図９は望遠端（ＴＥＬＥ）における収差図を示す。
図７〜９から明らかなように、上記実施例２によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００４９】
＜実施例３＞
実施例３にかかる広角ズームレンズは、図３に示すように、上記実施例１にかかる広角ズームレンズとほぼ同様のレンズ構成からなるが、第３レンズ群Ｇ3が、両凸レンズからなる第３レンズＬ3により構成され、第４レンズ群Ｇ4が、像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ4と両凸レンズからなる第５レンズＬ5との接合レンズにより構成されている点が異なる。
【００５０】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎdおよびアッベ数νdを下記表７に示す。
また、表７中の第２面Ｒ2、第４面Ｒ4は、上記非球面式で表される非球面形状となっている。
【００５１】
また、表８に、非球面の各定数Ｃ、Ｋ、ａ4、ａ6、ａ8、ａ10 の値を示す。
さらに、表９の上段に、実施例２の広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における全系の焦点距離Ｆ、明るさＦNO、半画角ω、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2の群間隔Ｄ2、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3の群間隔Ｄ4、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4の群間隔Ｄ6、バックフォーカスＢｆを示す。
【００５２】
また、表９の下段に、広角端における第１レンズ群Ｇ1の焦点距離ｆ1と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ1／ｆw、広角端における第２レンズ群Ｇ2の焦点距離ｆ2と全系の焦点距離ｆwとの比ｆ2／ｆw、第１レンズ群Ｇ1の最も像面側の面から開口絞り１までの中心間隔Ｄeと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄe／ｆw、広角端における第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との群間隔Ｄ2wと広角端における全系の焦点距離ｆwとの比Ｄ2w／ｆwを示す。
【００５３】
【表７】
【表８】
【表９】
【００５６】
つぎに、上記実施例３の各収差（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）を各々図１０〜１２に示す。なお、図１０は広角端（ＷＩＤＥ）における収差図、図１１は中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）における収差図、図１２は望遠端（ＴＥＬＥ）における収差図を示す。
図１０〜１２から明らかなように、上記実施例３によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明にかかる広角ズームレンズによれば、レンズ系の明るさを規定する開口絞りをレンズ系の物体寄りに配設し、この開口絞りより物体側に、負の屈折力を有する第１レンズ群を配し、開口絞りより像面側に、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群および正の屈折力を有する第４レンズ群を配設し、第２レンズ群は、広角側から望遠側に焦点距離を変更する際に物体側に向かって第１レンズ群に近づくように移動し、第３レンズ群は、焦点位置を一定に保つように移動し、レンズ系全体としては第１レンズ群に負の屈折力を持たせ、第２、第３、第４レンズ群に正の屈折力を持たせることで、広角タイプのズームレンズ系を構成している。
【００５８】
このように、負の屈折力を有する第１レンズ群を開口絞りの近くに配設することにより、第１レンズ群への軸外光束の入射光線高を光軸に対して低くできるので、第１レンズ群のレンズ外径を小さくすることができる。
また、開口絞りより像面側に配設した各レンズ群の正の強い屈折力により、開口絞りを通過する軸外光束が収斂され、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群のレンズ外径を小さく抑えることができる。さらに、広角側、望遠側を問わずほぼテレセントリックに結像するので、ＣＣＤのような撮像素子を使用する際にも、カラーシェーディング等の問題が生じ難く、カメラ用、特に電子スチルカメラ用として最適な広角ズームレンズとすることができる。
【００５９】
また、特に負の屈折力を有する第１レンズ群への軸外光束の入射光線高さが低いため、倍率色収差や像面湾曲等の諸収差の発生が少なくなるので、少ないレンズ枚数で広角ズームレンズを構成することができ、高性能でコンパクトかつ安価な広角ズームレンズとすることができる。
【００６０】
また、第２、第３、第４レンズ群についても、各レンズ群の結像倍率が大きくないので、各レンズ群の屈折力の大きさに比較して変倍時での収差変動が小さくなり、各レンズ群とも必要最小限のレンズ枚数で構成することができる。
以上説明に示したように、本発明によれば、レンズ全長および前群のレンズ外径を含めて全系にわたってレンズ外径をともに小さく抑え、レンズ構成枚数を少なくして高性能でコンパクトかつ安価な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】実施例１にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図
【図２】実施例２にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図
【図３】実施例３にかかる広角ズームレンズのレンズ基本構成図
【図４】実施例１にかかる広角ズームレンズの広角端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図５】実施例１にかかる広角ズームレンズの中間位置における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図６】実施例１にかかる広角ズームレンズの望遠端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図７】実施例２にかかる広角ズームレンズの広角端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図８】実施例２にかかる広角ズームレンズの中間位置における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図９】実施例２にかかる広角ズームレンズの望遠端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図１０】実施例３にかかる広角ズームレンズの広角端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図１１】実施例３にかかる広角ズームレンズの中間位置における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【図１２】実施例３にかかる広角ズームレンズの望遠端における収差図（球面収差および正弦条件、像面湾曲、歪曲収差）
【符号の説明】
Ｇ1 〜Ｇ4 レンズ群
Ｌ1 〜Ｌ5 レンズ
Ｒ1 〜Ｒ11 レンズ面の曲率半径
Ｄ1 〜Ｄ10 レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
Ｐ 結像位置
１ 開口絞り
２ ＩＲカットフィルタ
Claims (5)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群および正の屈折力を有する第４レンズ群を配設してなり、
変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群を光軸上で固定させるとともに、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸上で移動させて焦点位置を一定に保ちつつ所定の焦点距離に変更し、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に強い曲率の凹面を向けた負レンズを有し、
前記第２レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、
前記第３レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、
広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
（１）−２．５＜ｆ１／ｆｗ＜−１．５
（２） ２．０＜ｆ２／ｆｗ＜ ４．０
なる条件式を満足するとともに、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に開口絞りを固定して配設し、
前記第１レンズ群の最も像面側の面から前記開口絞りまでの中心間隔をＤ ｅ 、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との群間隔をＤ ２ｗ 、広角端における全系の焦点距離をｆ ｗ とするとき、
（３） １．１＜Ｄ ｅ ／ｆ ｗ ＜２．１
（４） ２．７＜Ｄ ２ｗ ／ｆ ｗ ＜４．３
なる条件式を満足することを特徴とする広角ズームレンズ。 - 前記第１レンズ群は、像面側に凹面を向けた１枚の負レンズのみからなるとともに、該負レンズの少なくとも１面は非球面であることを特徴とする請求項１記載の広角ズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は、１枚の両凸レンズのみからなるとともに、該両凸レンズの少なくとも１面は非球面であることを特徴とする請求項１記載の広角ズームレンズ。
- 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、各々少なくとも１枚の有機材料からなるレンズを有することを特徴とする請求項１記載の広角ズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は、１つの接合レンズのみからなることを特徴とする請求項１記載の広角ズームレンズ。
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