JP4174204B2 - ズームレンズ及びそれを有する光学機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一眼レフカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等に好適な、超広角域を含みかつ大口径でありながらも良好なる光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一眼レフカメラ用のズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームタイプが知られている。
【０００３】
このズームタイプは負の屈折力のレンズ群が先行する、所謂ネガティブリードであることから広角端を広画角にするのに適している一方で、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群が全体として正の屈折力のグループ、第３レンズ群と第４レンズ群が全体として負の屈折力のグループを構成し、光学系全体として所謂テレフォトタイプとできることから望遠端においても明るいＦナンバーとし易いといったメリットを有している。
【０００４】
さらにこのズームタイプを、より良好なる光学性能が得やすいように発展させた光学系として、物体側から順に負・負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームタイプが知られている。
【０００５】
本出願人は、上記ズームタイプのズームレンズを特開平５−３１３０６６号公報、特開平６−３０８３８９号公報等で提案している。
【０００６】
これらの特開平５−３１３０６６号公報、特開平６−３０８３８９号公報で提案されているズームレンズは負の屈折力の第２レンズ群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【０００７】
また、特開平６−０３４８８３号公報にも同様のズームタイプのズームレンズが開示されている。
【０００８】
ここで提案されているズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカシングをするのが容易となるような屈折力配置をとった光学系である。
【０００９】
この他特開平１０−０３９２１０号公報では、負、正、負、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成るレンズ構成で、フォーカシングを第２レンズ群を移動させることで行うインナーフォーカス式を用いたズームレンズが提案されている。
【００１０】
また特開平０９−２３０２４２号公報では、負、正、正、負、正の屈折力の第１、第２、第３、第４、第５レンズ群より成るレンズ構成で、第２レンズ群でフォーカシングを行ったズームレンズが提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、物体側から順に負・負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームタイプのズームレンズは、広画角のズームレンズに好適である。しかしながら、広角端の画角が８０°を超えるような超広角のズームレンズの場合、前玉径の大型化を抑制するため、近距離物体へのフォーカシング方法にも格別の配慮を払う必要がある。
【００１２】
一般にネガティブリード型のズームレンズにおいて、広画角化、及び前玉径の小型化を図りつつ、全変倍範囲にわたり良好な光学性能を得るには各レンズ群の屈折力配置を適切に設定する必要がある。各レンズ群の屈折力配置やレンズ構成が不適切であるとレンズ枚数を増加させても変倍に伴う収差変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。
【００１３】
一方、インナーフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群全体を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易となり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているのでレンズ群の駆動力が小さくてすみ、迅速な焦点合わせができる等の特徴を有している。
【００１４】
しかしながらインナーフォーカス式を用いてレンズ系の広画角化を図ろうとすると、フォーカシングによる諸収差の変動が顕著となり、光学性能を良好に維持するのが大変難しくなってくる。
【００１５】
本発明は広画角でしかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１６】
この他本発明は、インナーフォーカス方式を採用しつつ、広画角化を図り、かつ変倍及びフォーカシングに伴う諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１７】
この他本発明は広角端の画角が８０°以上、変倍比２．０倍以上、Ｆナンバー約２．８程度を達成しながらも、前玉径をコンパクトとしやすいフォーカシング方法を有し、かつ良好なる光学性能を達成したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍の為に前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部に沿って移動し、広角端から望遠端への変倍の為に前記第２レンズ群は物体側へ単調に移動し、広角端に対し望遠端での前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が小さく、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が小さく、前記第３レンズ群と前記第４レンズの間隔が大きく、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が小さくなるように前記第２、第３、第４、第５レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側より順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりなり、前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズからなり、該正レンズと負レンズとの間で形成される空気レンズは負の屈折力を有しており、前記第２レンズ群を移動させることによってフォーカシングを行い、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
１．８＜ｆ２／ｆ１＜１０．０
２．０＜｜ｆ２／ｆ３｜＜８．０
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明は請求項１の発明において前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズを有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
３．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１４．０
の条件式を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．８＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．５
１．０＜ｆ５／ｆｗ＜３．５
の条件式を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．８＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．７
の条件式を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面と、該非球面よりも像側に光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を有することを特徴としている。
【００２３】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において前記第５レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が弱くなる形状の非球面を有していることを特徴としている。
【００２４】
請求項７の発明は請求項１から６のいずれか１項の発明において、撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴としている。
【００２５】
請求項８の発明の光学機器は、請求項１から７のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有していることを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は実施形態１のズームレンズのレンズ断面図。図２、図３、図４は実施形態１のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図５、図６、図７は実施形態１のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離５００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２８】
図８は実施形態２のズームレンズのレンズ断面図。図９、図１０、図１１は実施形態２のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図１２、図１３、図１４は実施形態２のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離５００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２９】
図１５は実施形態３のズームレンズのレンズ断面図。図１６、図１７、図１８は実施形態３のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図１９、図２０、図２１は実施形態３のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離５００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００３０】
図２２は実施形態４のズームレンズのレンズ断面図。図２３、図２４、図２５は実施形態４のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図２６、図２７、図２８は実施形態４のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離８００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００３１】
図１において（Ｗ）は広角端、（Ｍ）は中間のズーム位置、（Ｔ）は望遠端のレンズ断面図を示している。
【００３２】
各レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ＳＰは開口絞り、ＳＳＰは開放Ｆナンバー絞り、ＦＰは固定のフレアーカット絞りである。ＩＰは像面であり、撮像手段の撮像面が位置している。
【００３３】
絞りＳＰと開放Ｆナンバー絞りＳＳＰは第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動する。
【００３４】
矢印は広角端から望遠端への変倍を行う際の各レンズ群の移動軌跡を示している。矢印に示す如く第２レンズ群Ｌ２から第５レンズ群Ｌ５は、いずれも物体側へ単調に移動している。尚、広角端と望遠端では変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置した時のズーム位置をいう。
【００３５】
各実施形態では広角端から望遠端への変倍の為に、第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡の一部に沿って移動し、広角端に対し望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が小さく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が小さく、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が大きく、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５との間隔が小さくなるように第２、第３、第４、第５レンズ群Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５を物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２を物体側へ移動させて無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【００３６】
物体側より順に、第１レンズ群Ｌ１は、像面側に凹面を向けた負レンズ、負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成っている。第２レンズ群Ｌ２は、正レンズ、負レンズより成っている。第３レンズ群Ｌ３は、負レンズと正レンズとの接合レンズ、そして１以上の正レンズより成っている。第４レンズ群Ｌ４は、負レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズより成っている。第５レンズ群Ｌ５は、正レンズと負レンズとの接合レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズそして１枚の正又は負レンズより成っている。
【００３７】
各実施形態において、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第５レンズ群は正レンズと負レンズとの接合レンズを有し、このうちの正レンズの材料のアッベ数をν４ｐとするとき
１．８＜ｆ２／ｆ１＜１０．０ ・・・（１）
２．０＜｜ｆ２／ｆ３｜＜８．０ ・・・（２）
３．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１４．０ ・・・（３）
０．８＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．５ ・・・（４）
１．０＜ｆ５／ｆｗ＜３．５ ・・・（５）
０．８＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．７ ・・・（６）
８０＜ν５ｐ ・・・（７）
の条件式を満足している。
【００３８】
尚、各実施形態においては必ずしも条件式▲１▼〜▲７▼を全て同時に満足する必要はなく、１以上の条件式を満足させるようにしても良く、これによれば満足した条件式における技術による効果が得られる。
【００３９】
次に各実施形態の特徴と前述の条件式の技術的意味について、説明する。
【００４０】
一般に超広角のズームレンズを設計する際、良好なる光学性能や仕様を満足することのほかに、光学系の大きさ、特に前玉径の大型化を抑制することが重要である。
【００４１】
超広角のズームレンズでは、第１レンズ群に入射する最も軸外光線の角度が大変広いので、フォーカシングの際に第１レンズ群を移動させると、前玉径は著しく大型化する。そこで各実施形態では、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を固定とし、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力によって軸外光束の入射角度が狭くなっている負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させ、さらに負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の屈折力を適切に規定することにより前玉径の縮小化を図っている。
【００４２】
条件式▲１▼は負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定し、前玉径の小型化と、第２レンズ群Ｌ２によるフォーカシングを両立しやすくするための条件である。
【００４３】
条件式▲１▼の上限値を越えると、フォーカシングのための第２レンズ群Ｌ２の移動量が大となりやすくなるため、第２レンズ群Ｌ２が大型化しやすくなり、光学系全体の大型化を招きやすくなる。
【００４４】
下限値を越えると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力の確保が難しくなるため、前玉径の大型化を招きやすくなる。
【００４５】
条件式▲２▼は負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の屈折力を適切に設定するための条件である。
【００４６】
条件式▲２▼の上限値を越えると、フォーカシングのための第２レンズ群Ｌ２の移動量が大となりやすくなるため、第２レンズ群Ｌ２が大型化しやすくなり、光学系全体の大型化を招きやすくなる。
【００４７】
下限値を越えると、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力の確保が難しくなるため、光学系全系で広角端においてレトロフォーカスタイプ、望遠端においてテレフォトタイプの屈折力配置をとりづらくなるので、明るいＦナンバーを確保することが困難となる。
【００４８】
望ましくは条件式▲１▼、▲２▼を以下の範囲にすると良い。
【００４９】
２．２＜ｆ２／ｆ１＜８．４ ・・・▲１▼´
２．９＜｜ｆ２／ｆ３｜＜７．０ ・・・▲２▼´
各実施形態では第２レンズ群Ｌ２が正レンズと負レンズ有するようにしている。
【００５０】
第２レンズ群Ｌ２が正レンズと負レンズを有することで、第２レンズ群Ｌ２内の球面収差の補正が容易となり、フォーカシングにともなう球面収差の変動を抑制しやすくなる。そして条件式▲３▼を満足することで、第２レンズ群Ｌ２のフォーカス敏感度の確保と、第２レンズ群Ｌ２内の球面収差の補正が両立しやすくなる。
【００５１】
さらに望ましくは条件式▲３▼を以下の範囲にすると良い。
【００５２】
４．０＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１２．０ ・・・▲３▼´
条件式▲４▼は負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４の屈折力を適切に設定する条件である。
【００５３】
条件式▲４▼の上限値を越えると、望遠端で第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の合成屈折力を十分な負の屈折力にすることが困難となり、テレフォトタイプの屈折力配置をとりずらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。下限値を越えると、焦点距離全域にわたって特にコマ収差と歪曲収差の補正が困難となる。
【００５４】
条件式▲５▼は第５レンズ群Ｌ５の焦点距離を適切に設定したものである。
【００５５】
条件式▲５▼の上限値を越えると、望遠端で特に球面収差の補正や広角端におけるバックフォーカスの確保及び十分な変倍比を達成することが困難となり、下限値をこえると、広角端で負の歪曲収差の補正が困難となる。
【００５６】
さらに望ましくは条件式▲４▼、▲５▼を以下の範囲にすると良い。
【００５７】
１．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０ ・・・▲４▼´
１．３＜ｆ５／ｆｗ＜２．９ ・・・▲５▼´
負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１は光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有することで、広角端における負の歪曲収差の補正を容易としている。さらに条件式▲６▼を満足することで、負の歪曲収差を良好に補正している。
【００５８】
上限値をこえると、光学系全体を小型化することが困難となり、下限値をこえると広角端における歪曲収差、コマ収差、像面湾曲の補正が困難となったり、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置をとりづらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。
【００５９】
さらに望ましくは条件式▲６▼を以下の範囲にすると良い。
【００６０】
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．０ ・・・▲６▼´
超広角のズームレンズにおける負の歪曲収差は、画面周辺における歪曲収差が中間画角における歪曲収差よりも小となる、所謂陣笠形状の歪曲収差となりやすい。そこで第１レンズ群Ｌ１に光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる形状の非球面（即ち負の屈折力が弱くなる形状の非球面）と、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を配置している。これによって画面周辺における歪曲収差が中間画角における歪曲収差よりも小となり過ぎないようにしている。
【００６１】
第５レンズ群Ｌ５に、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状（即ち、正の屈折力が弱くなる形状）の非球面を設けることで広角端における負の歪曲収差を良好に補正しやすくしている。
【００６２】
第２レンズ群Ｌ２の、最も物体側に正レンズを配置することで、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で発生した球面収差およびコマ収差をキャンセルすることが容易となり、さらに負の屈折力の空気レンズと負レンズを配置することで、軸外光束を効率良く屈折させることができ、広角端における負の歪曲収差や像面湾曲の補正を容易にしている。
【００６３】
条件式▲７▼は５レンズ群Ｌ５の接合レンズの正レンズの材料のアッベ数を規定する条件である。第５レンズ群Ｌ５の接合レンズのうち、少なくとも一方の接合レンズが条件式▲７▼を満足すれば、広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸上色収差を良好に補正しやすくなる。
【００６４】
各実施形態のなかでも第５レンズ群Ｌ５の最も像側のレンズは、広角端において比較的軸外光束が光軸から離れた位置を通過している。このレンズに光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を設けると、広角端における負の歪曲収差の補正がさらに容易となる。
【００６５】
また、各実施形態で用いる非球面のうち、最も物体側の面と最も像側の面以外に配置された非球面であれば、球面レンズの表面に樹脂等による非球面層を形成しても良い。
【００６６】
次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフ用のデジタルカメラシステムの実施形態を、図２９を用いて説明する。図２９において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズ、１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録する撮像素子などの記録手段、１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。
【００６７】
このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。
【００６８】
尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。
【００６９】
次に本発明の実施形態１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目と第（ｉ＋１）番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率とアッベ数である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００７０】
又、非球面形状は面の中心部の曲率半径をＲ、光軸からの高さＹの位置での光軸方向（光の進行方向）の変位を面頂点を基準にしてＸとし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをそれぞれ非球面係数としたとき
【００７１】
【数１】
【００７２】
で表されるものとする。尚、「ｅ−ｘ」は「×１０-X」を表す。また前述の各条件式の一部と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００７３】
【外１】
【００７４】
【外２】
【００７５】
【外３】
【００７６】
【外４】
【００７７】
【表１】
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、広画角でしかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【００７９】
この他本発明によればインナーフォーカス方式を採用しつつ、広画角化を図り、かつ変倍及びフォーカシングに伴う諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【００８０】
この他本発明によれば広角端の画角が８０°以上、変倍比２．０倍以上、Ｆナンバー約２．８程度を達成しながらも、前玉径をコンパクトとしやすいフォーカシング方法を有し、かつ良好なる光学性能を達成したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１のレンズ断面図
【図２】 本発明の実施形態１の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図３】 本発明の実施形態１の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図４】 本発明の実施形態１の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図５】 本発明の実施形態１の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの広角端における収差図
【図６】 本発明の実施形態１の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図７】 本発明の実施形態１の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの望遠端における収差図
【図８】 本発明の実施形態２のレンズ断面図
【図９】 本発明の実施形態２の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図１０】 本発明の実施形態２の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図１１】 本発明の実施形態２の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図１２】 本発明の実施形態２の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの広角端における収差図
【図１３】 本発明の実施形態２の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図１４】 本発明の実施形態２の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの望遠端における収差図
【図１５】 本発明の実施形態３のレンズ断面図
【図１６】 本発明の実施形態３の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図１７】 本発明の実施形態３の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図１８】 本発明の実施形態３の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図１９】 本発明の実施形態３の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの広角端における収差図
【図２０】 本発明の実施形態３の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図２１】 本発明の実施形態３の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの望遠端における収差図
【図２２】 本発明の実施形態４のレンズ断面図
【図２３】 本発明の実施形態４の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図２４】 本発明の実施形態４の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図２５】 本発明の実施形態４の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図２６】 本発明の実施形態４の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）８００ｍｍの広角端における収差図
【図２７】 本発明の実施形態４の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）８００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図２８】 本発明の実施形態４の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）８００ｍｍの望遠端における収差図
【図２９】 本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
ω 画角
Ｆｎｏ Ｆナンバー
ＳＳＰ 開放Ｆｎｏ絞り
ＦＰ フレアー絞り
【発明の属する技術分野】
本発明は、一眼レフカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等に好適な、超広角域を含みかつ大口径でありながらも良好なる光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一眼レフカメラ用のズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームタイプが知られている。
【０００３】
このズームタイプは負の屈折力のレンズ群が先行する、所謂ネガティブリードであることから広角端を広画角にするのに適している一方で、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群が全体として正の屈折力のグループ、第３レンズ群と第４レンズ群が全体として負の屈折力のグループを構成し、光学系全体として所謂テレフォトタイプとできることから望遠端においても明るいＦナンバーとし易いといったメリットを有している。
【０００４】
さらにこのズームタイプを、より良好なる光学性能が得やすいように発展させた光学系として、物体側から順に負・負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームタイプが知られている。
【０００５】
本出願人は、上記ズームタイプのズームレンズを特開平５−３１３０６６号公報、特開平６−３０８３８９号公報等で提案している。
【０００６】
これらの特開平５−３１３０６６号公報、特開平６−３０８３８９号公報で提案されているズームレンズは負の屈折力の第２レンズ群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【０００７】
また、特開平６−０３４８８３号公報にも同様のズームタイプのズームレンズが開示されている。
【０００８】
ここで提案されているズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカシングをするのが容易となるような屈折力配置をとった光学系である。
【０００９】
この他特開平１０−０３９２１０号公報では、負、正、負、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成るレンズ構成で、フォーカシングを第２レンズ群を移動させることで行うインナーフォーカス式を用いたズームレンズが提案されている。
【００１０】
また特開平０９−２３０２４２号公報では、負、正、正、負、正の屈折力の第１、第２、第３、第４、第５レンズ群より成るレンズ構成で、第２レンズ群でフォーカシングを行ったズームレンズが提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、物体側から順に負・負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームタイプのズームレンズは、広画角のズームレンズに好適である。しかしながら、広角端の画角が８０°を超えるような超広角のズームレンズの場合、前玉径の大型化を抑制するため、近距離物体へのフォーカシング方法にも格別の配慮を払う必要がある。
【００１２】
一般にネガティブリード型のズームレンズにおいて、広画角化、及び前玉径の小型化を図りつつ、全変倍範囲にわたり良好な光学性能を得るには各レンズ群の屈折力配置を適切に設定する必要がある。各レンズ群の屈折力配置やレンズ構成が不適切であるとレンズ枚数を増加させても変倍に伴う収差変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。
【００１３】
一方、インナーフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群全体を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易となり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているのでレンズ群の駆動力が小さくてすみ、迅速な焦点合わせができる等の特徴を有している。
【００１４】
しかしながらインナーフォーカス式を用いてレンズ系の広画角化を図ろうとすると、フォーカシングによる諸収差の変動が顕著となり、光学性能を良好に維持するのが大変難しくなってくる。
【００１５】
本発明は広画角でしかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１６】
この他本発明は、インナーフォーカス方式を採用しつつ、広画角化を図り、かつ変倍及びフォーカシングに伴う諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１７】
この他本発明は広角端の画角が８０°以上、変倍比２．０倍以上、Ｆナンバー約２．８程度を達成しながらも、前玉径をコンパクトとしやすいフォーカシング方法を有し、かつ良好なる光学性能を達成したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍の為に前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部に沿って移動し、広角端から望遠端への変倍の為に前記第２レンズ群は物体側へ単調に移動し、広角端に対し望遠端での前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が小さく、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が小さく、前記第３レンズ群と前記第４レンズの間隔が大きく、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が小さくなるように前記第２、第３、第４、第５レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側より順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりなり、前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズからなり、該正レンズと負レンズとの間で形成される空気レンズは負の屈折力を有しており、前記第２レンズ群を移動させることによってフォーカシングを行い、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
１．８＜ｆ２／ｆ１＜１０．０
２．０＜｜ｆ２／ｆ３｜＜８．０
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明は請求項１の発明において前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズを有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
３．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１４．０
の条件式を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．８＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．５
１．０＜ｆ５／ｆｗ＜３．５
の条件式を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．８＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．７
の条件式を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面と、該非球面よりも像側に光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を有することを特徴としている。
【００２３】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において前記第５レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が弱くなる形状の非球面を有していることを特徴としている。
【００２４】
請求項７の発明は請求項１から６のいずれか１項の発明において、撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴としている。
【００２５】
請求項８の発明の光学機器は、請求項１から７のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有していることを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は実施形態１のズームレンズのレンズ断面図。図２、図３、図４は実施形態１のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図５、図６、図７は実施形態１のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離５００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２８】
図８は実施形態２のズームレンズのレンズ断面図。図９、図１０、図１１は実施形態２のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図１２、図１３、図１４は実施形態２のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離５００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２９】
図１５は実施形態３のズームレンズのレンズ断面図。図１６、図１７、図１８は実施形態３のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図１９、図２０、図２１は実施形態３のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離５００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００３０】
図２２は実施形態４のズームレンズのレンズ断面図。図２３、図２４、図２５は実施形態４のズームレンズの無限遠物体に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図、図２６、図２７、図２８は実施形態４のズームレンズの後述する数値実施例の数値をｍｍ単位で表わしたときの物体距離８００ｍｍ（像面からの距離）に合焦しているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００３１】
図１において（Ｗ）は広角端、（Ｍ）は中間のズーム位置、（Ｔ）は望遠端のレンズ断面図を示している。
【００３２】
各レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ＳＰは開口絞り、ＳＳＰは開放Ｆナンバー絞り、ＦＰは固定のフレアーカット絞りである。ＩＰは像面であり、撮像手段の撮像面が位置している。
【００３３】
絞りＳＰと開放Ｆナンバー絞りＳＳＰは第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動する。
【００３４】
矢印は広角端から望遠端への変倍を行う際の各レンズ群の移動軌跡を示している。矢印に示す如く第２レンズ群Ｌ２から第５レンズ群Ｌ５は、いずれも物体側へ単調に移動している。尚、広角端と望遠端では変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置した時のズーム位置をいう。
【００３５】
各実施形態では広角端から望遠端への変倍の為に、第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡の一部に沿って移動し、広角端に対し望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が小さく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が小さく、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が大きく、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５との間隔が小さくなるように第２、第３、第４、第５レンズ群Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５を物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２を物体側へ移動させて無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【００３６】
物体側より順に、第１レンズ群Ｌ１は、像面側に凹面を向けた負レンズ、負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成っている。第２レンズ群Ｌ２は、正レンズ、負レンズより成っている。第３レンズ群Ｌ３は、負レンズと正レンズとの接合レンズ、そして１以上の正レンズより成っている。第４レンズ群Ｌ４は、負レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズより成っている。第５レンズ群Ｌ５は、正レンズと負レンズとの接合レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズそして１枚の正又は負レンズより成っている。
【００３７】
各実施形態において、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第５レンズ群は正レンズと負レンズとの接合レンズを有し、このうちの正レンズの材料のアッベ数をν４ｐとするとき
１．８＜ｆ２／ｆ１＜１０．０ ・・・（１）
２．０＜｜ｆ２／ｆ３｜＜８．０ ・・・（２）
３．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１４．０ ・・・（３）
０．８＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．５ ・・・（４）
１．０＜ｆ５／ｆｗ＜３．５ ・・・（５）
０．８＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．７ ・・・（６）
８０＜ν５ｐ ・・・（７）
の条件式を満足している。
【００３８】
尚、各実施形態においては必ずしも条件式▲１▼〜▲７▼を全て同時に満足する必要はなく、１以上の条件式を満足させるようにしても良く、これによれば満足した条件式における技術による効果が得られる。
【００３９】
次に各実施形態の特徴と前述の条件式の技術的意味について、説明する。
【００４０】
一般に超広角のズームレンズを設計する際、良好なる光学性能や仕様を満足することのほかに、光学系の大きさ、特に前玉径の大型化を抑制することが重要である。
【００４１】
超広角のズームレンズでは、第１レンズ群に入射する最も軸外光線の角度が大変広いので、フォーカシングの際に第１レンズ群を移動させると、前玉径は著しく大型化する。そこで各実施形態では、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングの際、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を固定とし、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力によって軸外光束の入射角度が狭くなっている負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させ、さらに負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の屈折力を適切に規定することにより前玉径の縮小化を図っている。
【００４２】
条件式▲１▼は負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定し、前玉径の小型化と、第２レンズ群Ｌ２によるフォーカシングを両立しやすくするための条件である。
【００４３】
条件式▲１▼の上限値を越えると、フォーカシングのための第２レンズ群Ｌ２の移動量が大となりやすくなるため、第２レンズ群Ｌ２が大型化しやすくなり、光学系全体の大型化を招きやすくなる。
【００４４】
下限値を越えると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力の確保が難しくなるため、前玉径の大型化を招きやすくなる。
【００４５】
条件式▲２▼は負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の屈折力を適切に設定するための条件である。
【００４６】
条件式▲２▼の上限値を越えると、フォーカシングのための第２レンズ群Ｌ２の移動量が大となりやすくなるため、第２レンズ群Ｌ２が大型化しやすくなり、光学系全体の大型化を招きやすくなる。
【００４７】
下限値を越えると、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力の確保が難しくなるため、光学系全系で広角端においてレトロフォーカスタイプ、望遠端においてテレフォトタイプの屈折力配置をとりづらくなるので、明るいＦナンバーを確保することが困難となる。
【００４８】
望ましくは条件式▲１▼、▲２▼を以下の範囲にすると良い。
【００４９】
２．２＜ｆ２／ｆ１＜８．４ ・・・▲１▼´
２．９＜｜ｆ２／ｆ３｜＜７．０ ・・・▲２▼´
各実施形態では第２レンズ群Ｌ２が正レンズと負レンズ有するようにしている。
【００５０】
第２レンズ群Ｌ２が正レンズと負レンズを有することで、第２レンズ群Ｌ２内の球面収差の補正が容易となり、フォーカシングにともなう球面収差の変動を抑制しやすくなる。そして条件式▲３▼を満足することで、第２レンズ群Ｌ２のフォーカス敏感度の確保と、第２レンズ群Ｌ２内の球面収差の補正が両立しやすくなる。
【００５１】
さらに望ましくは条件式▲３▼を以下の範囲にすると良い。
【００５２】
４．０＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１２．０ ・・・▲３▼´
条件式▲４▼は負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４の屈折力を適切に設定する条件である。
【００５３】
条件式▲４▼の上限値を越えると、望遠端で第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の合成屈折力を十分な負の屈折力にすることが困難となり、テレフォトタイプの屈折力配置をとりずらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。下限値を越えると、焦点距離全域にわたって特にコマ収差と歪曲収差の補正が困難となる。
【００５４】
条件式▲５▼は第５レンズ群Ｌ５の焦点距離を適切に設定したものである。
【００５５】
条件式▲５▼の上限値を越えると、望遠端で特に球面収差の補正や広角端におけるバックフォーカスの確保及び十分な変倍比を達成することが困難となり、下限値をこえると、広角端で負の歪曲収差の補正が困難となる。
【００５６】
さらに望ましくは条件式▲４▼、▲５▼を以下の範囲にすると良い。
【００５７】
１．０＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．０ ・・・▲４▼´
１．３＜ｆ５／ｆｗ＜２．９ ・・・▲５▼´
負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１は光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有することで、広角端における負の歪曲収差の補正を容易としている。さらに条件式▲６▼を満足することで、負の歪曲収差を良好に補正している。
【００５８】
上限値をこえると、光学系全体を小型化することが困難となり、下限値をこえると広角端における歪曲収差、コマ収差、像面湾曲の補正が困難となったり、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置をとりづらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。
【００５９】
さらに望ましくは条件式▲６▼を以下の範囲にすると良い。
【００６０】
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．０ ・・・▲６▼´
超広角のズームレンズにおける負の歪曲収差は、画面周辺における歪曲収差が中間画角における歪曲収差よりも小となる、所謂陣笠形状の歪曲収差となりやすい。そこで第１レンズ群Ｌ１に光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる形状の非球面（即ち負の屈折力が弱くなる形状の非球面）と、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を配置している。これによって画面周辺における歪曲収差が中間画角における歪曲収差よりも小となり過ぎないようにしている。
【００６１】
第５レンズ群Ｌ５に、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状（即ち、正の屈折力が弱くなる形状）の非球面を設けることで広角端における負の歪曲収差を良好に補正しやすくしている。
【００６２】
第２レンズ群Ｌ２の、最も物体側に正レンズを配置することで、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で発生した球面収差およびコマ収差をキャンセルすることが容易となり、さらに負の屈折力の空気レンズと負レンズを配置することで、軸外光束を効率良く屈折させることができ、広角端における負の歪曲収差や像面湾曲の補正を容易にしている。
【００６３】
条件式▲７▼は５レンズ群Ｌ５の接合レンズの正レンズの材料のアッベ数を規定する条件である。第５レンズ群Ｌ５の接合レンズのうち、少なくとも一方の接合レンズが条件式▲７▼を満足すれば、広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸上色収差を良好に補正しやすくなる。
【００６４】
各実施形態のなかでも第５レンズ群Ｌ５の最も像側のレンズは、広角端において比較的軸外光束が光軸から離れた位置を通過している。このレンズに光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を設けると、広角端における負の歪曲収差の補正がさらに容易となる。
【００６５】
また、各実施形態で用いる非球面のうち、最も物体側の面と最も像側の面以外に配置された非球面であれば、球面レンズの表面に樹脂等による非球面層を形成しても良い。
【００６６】
次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフ用のデジタルカメラシステムの実施形態を、図２９を用いて説明する。図２９において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズ、１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録する撮像素子などの記録手段、１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。
【００６７】
このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。
【００６８】
尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。
【００６９】
次に本発明の実施形態１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目と第（ｉ＋１）番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率とアッベ数である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００７０】
又、非球面形状は面の中心部の曲率半径をＲ、光軸からの高さＹの位置での光軸方向（光の進行方向）の変位を面頂点を基準にしてＸとし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをそれぞれ非球面係数としたとき
【００７１】
【数１】
で表されるものとする。尚、「ｅ−ｘ」は「×１０-X」を表す。また前述の各条件式の一部と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００７３】
【外１】
【外２】
【外３】
【外４】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、広画角でしかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【００７９】
この他本発明によればインナーフォーカス方式を採用しつつ、広画角化を図り、かつ変倍及びフォーカシングに伴う諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【００８０】
この他本発明によれば広角端の画角が８０°以上、変倍比２．０倍以上、Ｆナンバー約２．８程度を達成しながらも、前玉径をコンパクトとしやすいフォーカシング方法を有し、かつ良好なる光学性能を達成したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１のレンズ断面図
【図２】 本発明の実施形態１の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図３】 本発明の実施形態１の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図４】 本発明の実施形態１の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図５】 本発明の実施形態１の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの広角端における収差図
【図６】 本発明の実施形態１の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図７】 本発明の実施形態１の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの望遠端における収差図
【図８】 本発明の実施形態２のレンズ断面図
【図９】 本発明の実施形態２の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図１０】 本発明の実施形態２の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図１１】 本発明の実施形態２の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図１２】 本発明の実施形態２の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの広角端における収差図
【図１３】 本発明の実施形態２の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図１４】 本発明の実施形態２の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの望遠端における収差図
【図１５】 本発明の実施形態３のレンズ断面図
【図１６】 本発明の実施形態３の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図１７】 本発明の実施形態３の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図１８】 本発明の実施形態３の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図１９】 本発明の実施形態３の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの広角端における収差図
【図２０】 本発明の実施形態３の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図２１】 本発明の実施形態３の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）５００ｍｍの望遠端における収差図
【図２２】 本発明の実施形態４のレンズ断面図
【図２３】 本発明の実施形態４の無限遠物体に合焦しているときの広角端における収差図
【図２４】 本発明の実施形態４の無限遠物体に合焦しているときの中間のズーム位置における収差図
【図２５】 本発明の実施形態４の無限遠物体に合焦しているときの望遠端における収差図
【図２６】 本発明の実施形態４の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）８００ｍｍの広角端における収差図
【図２７】 本発明の実施形態４の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）８００ｍｍの中間のズーム位置における収差図
【図２８】 本発明の実施形態４の数値実施例の数値をｍｍで表わしたときの物体距離（像面から）８００ｍｍの望遠端における収差図
【図２９】 本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
ω 画角
Ｆｎｏ Ｆナンバー
ＳＳＰ 開放Ｆｎｏ絞り
ＦＰ フレアー絞り
Claims (8)
- 物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍の為に前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部に沿って移動し、広角端から望遠端への変倍の為に前記第２レンズ群は物体側へ単調に移動し、広角端に対し望遠端での前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が小さく、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が小さく、前記第３レンズ群と前記第４レンズの間隔が大きく、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が小さくなるように前記第２、第３、第４、第５レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側より順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりなり、前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズからなり、該正レンズと負レンズとの間で形成される空気レンズは負の屈折力を有しており、前記第２レンズ群を移動させることによってフォーカシングを行い、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
１．８＜ｆ２／ｆ１＜１０．０
２．０＜｜ｆ２／ｆ３｜＜８．０
の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズを有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
３．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１４．０
の条件式を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。 - 広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．８＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜３．５
１．０＜ｆ５／ｆｗ＜３．５
の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面を有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．８＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．７
の条件式を満足することを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が弱くなる形状の非球面と、該非球面よりも像側に光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
- 前記第５レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が弱くなる形状の非球面を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズ。
- 撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のズームレンズ。
- 請求項１から７のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有していることを特徴とする光学機器。
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