JP4259689B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマクロモードを有するズームレンズに係り、特にデジタルカメラ、ビデオカメラに用いるズーム撮影レンズとして使用され、更に銀塩カメラに用いるズーム撮影レンズとして使用されるマクロモードを有するズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣ（パーソナルコンピュータ）の普及により立ち上がったデジタルカメラの市場は、プリントアウトのためのインフラストラクチャーの整備が進むにつれて更に大きなものとなりつつある。ユーザのデジタルカメラに対する要望としては、高画質化、高変倍化、小型化、省電力化等のウエイトが大きく、今後は、これらの要望に沿った形のデジタルカメラを開発していく必要がある。そのため、撮影レンズとしてはズームレンズが当り前となり、３００万画素を超えるような受光素子に対応するための高画質化と、高変倍化、小型化の両立が求められる。
また、ユーザの使い勝手を考えた場合、より近距離にフォーカシングできる撮影レンズが望ましい。この場合、近距離にフォーカシングできるとは、高い撮影倍率を確保し、より小さな領域を撮影できるということでもある。
【０００３】
デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、小型化に適したタイプとして、物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群を有し、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、第２群が変倍のために物体側から像側へと単調に移動し、第３群が像側から物体側へと単調に移動するとともに、フォーカシングを第４群の移動により行うものがある。このタイプでは、補助的な変倍作用を第３群にもたせることにより、変倍に際する第２群の移動量が少なくて済み、第１群から開口絞りまでの距離を短縮できるため、第１群のレンズ径を小さくすることが可能である。
このようなタイプのズームレンズとしては、特開平０６−１９４５７２号公報に記載の「変倍レンズ」や、特開平１０−０６２６８７号公報に記載の「ズームレンズ」が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平０６−１９４５７２号公報に記載の「変倍レンズ」においては、短焦点端では殆どレンズ先端までフォーカシングが可能とされている。
しかし、これは、短焦点端における第３群と第４群との間隔が無限遠にフォーカシングした際に十分に大きく、フォーカシング移動量の確保が容易であることに起因している。従って、レンズの小型化、特に全長の短縮化を進めると、無限遠にフォーカシングした際の短焦点端における第３群と第４群との間隔が十分に確保できるとは限らず、フォーカシングを第４群によって行うからといって、短焦点端で常にレンズ先端までフォーカシングできるわけではない。
【０００５】
また、上記の特開平１０−０６２６８７号公報に記載の「ズームレンズ」においては、別の方法で近距離へのフォーカシングを行っている。即ち、通常撮影領域におけるフォーカシングは第４群の移動によって行い、より近距離へのフォーカシングは第４群に加えて第２群を移動させることによって行っている。
しかし、測距手段等からのフォーカス信号によって駆動される群が複数存在することは、機構の複雑化を招くため好ましくない。
【０００６】
そこで本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有しながら、小型化に適し、かつ機構の簡単なマクロモードを有する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】
上記課題は、以下の本発明に係るマクロモードを有するズームレンズによって達成される。即ち、請求項１に係るマクロモードを有するズームレンズは、物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は像側から物体側へと単調に移動するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係るズームレンズは、
物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動し、長焦点端においては短焦点端よりも物体側に位置するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係るズームレンズは、上記請求項１または２に係るズームレンズにおいて、マクロモードにおける前記第２群の位置が短焦点端における前記第２群の位置よりも像面に近いことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係るズームレンズは、上記請求項１〜３のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、前記第１群が像面に対して常に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係るズームレンズは、上記請求項１〜４のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、開口絞りが像面に対して常に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係るズームレンズは、上記請求項１〜５のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔が短焦点端において最短となることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係るズームレンズは、上記請求項１〜６のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、以下の条件式
【００１５】
【数１】
ｆ12T ／ｆ1 ＜−１．０
但し、ｆ1 ：第１群の焦点距離
ｆ12T ：長焦点端における第１群と第２群の合成焦点距離
【００１６】
を満足することを特徴とする。
【００１７】
通常、本タイプのズームレンズにおいては、通常撮影領域におけるフォーカシングを前記第４群の移動によって行うが、レンズ系の小型化、特に全長の短縮化を達成するためには、前記第３群と前記第４群との間隔も小さくする必要があることから、前記第４群の移動量に自ずから制限が生じ、そのままでは最短撮影距離を極端に短くする、例えばレンズ先端までフォーカシングすることは難しい。そこで、請求項１に係るマクロモードを有するズームレンズにおいては、前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置
に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離範囲内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを構成している。
【００１８】
この場合、マクロモードにおいては、通常撮影領域における最短撮影距離から、より近距離（マクロモードにおける最短撮影距離）までのフォーカシングを行う必要があるが、その際に移動させる群が、通常撮影領域においてフォーカシングのために移動する群と同じである、つまり第４群であることが重要である。通常撮影領域におけるフォーカシングとマクロモードにおけるフォーカシングを、どちらも第４群の移動によって行う構成とすることにより、測距手段等からのフォーカス信号によって駆動される群が１つで済み、フォーカシングのための機構を簡略化することができる。
【００１９】
また、請求項２に係るズームレンズにおいても、上記請求項１に係るズームレンズと同様に、第２群と第３群を通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離範囲内に限定され且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを構成し、通常撮影領域におけるフォーカシングとマクロモードにおけるフォーカシングをどちらも第４群の移動によって行う構成としているため、同様の作用を奏する。
また、上記請求項２のズームレンズにおいても、マクロモードにおける前記第３群の位置が長焦点端における前記第３群の位置と略一致するように構成している。
【００２０】
そして、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、上記請求項１の場合は、第３群が像側から物体側へと単調に移動するのに対して、請求項２の場合には、第３群が初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動するため、無限遠にフォーカシングした際の第４群を一定の位置に固定することが可能になり、例えばズームレンズの組立の際の第２群や第３群の調整が容易になる。
【００２２】
通常、第４群の移動によりフォーカシングを行う場合、近距離にフォーカシングするほど第３群を通過する軸外光線の高さが増すため、周辺光束がケラレをおこし、周辺光量の不足を招き易い。他方、十分な周辺光量を確保しようとすれば、第３群の大型化を招いてしまう。第３群は長焦点端において開口絞りに最も接近しているが、このとき、第３群による周辺光束のケラレは最も少なくなる。このため、マクロモードにおける第３群の位置を長焦点端と同様に開口絞り近傍とすることにより、第４群の移動によって近距離にフォーカシングした場合にも、第３群による周辺光束のケラレを最小限に抑え、周辺光量の不足や第３群の大型化を防ぐことができる。
【００２３】
また、上記請求項１または２のようなズームレンズを構成する場合、マクロモードにおける第２群の位置が短焦点端における第２群の位置よりも像面に近いことが望ましい（請求項３）。
【００２４】
上記請求項１または２のような構成のズームレンズにおいては、短焦点端において大きな負の歪曲収差が発生し易く、第４群の移動によってフォーカシングを行う場合、近距離にフォーカシングするほど歪曲収差が大きくなる。この短焦点端において大きな負の歪曲収差が発生し易い原因は、第２群が第１群に最も接近して、開口絞りの物体側遠方に強い負のパワーが生じることによる。このため、マクロモードにおいても、第２群が第１群と接近していると、同様に大きな負の歪曲収差が発生し易い。そこで、マクロモードにおける第２群の位置を第１群からある程度遠ざけることにより、負の歪曲収差を小さく抑えることが可能となる。
【００２５】
こうして、マクロモードにおいて第２群、第３群を上記のように配置することにより、マクロモードにおける焦点距離は、ズーミングの短焦点端よりも長く、長焦点端よりも短くなる。この状態において、マクロモードのフォーカシング範囲を、通常撮影領域における最短撮影距離から、より近距離までとすることにより、実現可能な撮影倍率に不連続な部分が生じることがない。
【００２６】
また、上記請求項１〜３のようなズームレンズをより簡単な機構で実現するためには、前記第１群が像面に対して常に固定されていることが望ましい（請求項４）。
【００２７】
第１群がズーミングおよびフォーカシングに際して固定されていること自体は特に目新しいものではないが、ここでは、通常撮影領域からマクロモードヘの切り換えにおいても第１群を移動させる必要がないため、特に第１群の固定が望まれるものである。このため、最も大きくて重い第１群が像面に対して常に固定されることにより、群の移動に用いるアクチュエータの数を増やしたりアクチュエータのトルクを増加させたりする必要がなく、低コスト化、省電力化に有利となる。
【００２８】
更に、上記請求項１〜４のようなズームレンズをより簡単な機構で実現するためには、開口絞りに関しても、像面に対して常に固定されていることが望ましい（請求項５）。
【００２９】
開口絞りの位置にはシャッタが設けられることが多く、シャッタの移動は機構の煩雑化を招き好ましくない。また、シャッタは駆動時に振動を発生するが、シャッタを移動させる構成を採ると振動がレンズユニットの他の部分に伝わり易くなり、像ぶれの原因となる恐れがある。このため、開口絞りが像面に対して常に固定されることにより、機構が簡略化されると共に、シャッタの振動に起因する像ぶれの発生が抑制される。
【００３０】
また、上記請求項１〜５のようなズームレンズをより小型化するためには、無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔が短焦点端において最短となることが望ましい（請求項６）。
【００３１】
ズームレンズにおいてレンズ系の小型化を達成するためには、第３群と第４群との間隔が小さく、フォーカシングのための第４群の移動量が制限されていることが望ましいことは、先に説明した通りである。中でも、無限遠にフォーカシングした際の第３群と第４群との間隔が短焦点端において最短となるような場合に、レンズ系の小型化、特に全長の短縮化を図る効果が大きい。同一距離へのフォーカシングを考えた場合、焦点距離が短いほどフォーカシング群（第４群）の移動量は小さくなるため、フォーカシング移動量の点からは、短焦点端が近距離へのフォーカシングに最も有利である。しかし、無限遠にフォーカシングした際の第３群と第４群との間隔が短焦点端において最短となってしまう場合には、その最も有利であるはずの短焦点端でも、最短撮影距離の短縮が非常に困難となるからである。
【００３２】
また、上記請求項１〜６のようなズームレンズにおいては、以下の条件式
【００３３】
【数２】
ｆ12T ／ｆ1 ＜−１．０
【００３４】
を満足するように構成することで、更なる小型化が図られる（請求項８）。
【００３５】
ここで、ｆ12T ／ｆ1 は長焦点端における第２群の倍率である。レンズ系の小型化のためには、第１群のパワーを強める（焦点距離を短くする）必要があるため、長焦点端における第２群の倍率ｆ12T ／ｆ1 は−１よりも小さく設定することが望ましい。この場合、少なくとも長焦点端において従来技術（特開平１０−０６２６８７号公報）に見られるような第２群によるフォーカシングができない（フォーカシングのためには第２群を像面に近付ける必要があり、開口絞りと干渉してしまう）ことになるが、請求項８に係るマクロモードを用いれば、何ら障害となることはない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図であり、図２は本第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図であり、図３は本第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図４は本第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図であり、図５は本第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図６は本第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図７は本第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図８は本第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図９は本第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１０は本第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７ｍにおける収差曲線図である。
なお、図３〜図１０の収差曲線図においては、それぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す。そして、球面収差を示す図中の破線は正弦条件を表し、非点収差を示す図中の実線はサジタルを、破線はメリディオナルをそれぞれ表す。
【００３７】
図１及び図２に示されるように、本第１の実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に光軸上に配置された、正の焦点距離をもつ第１群Ｇ１１と、負の焦点距離をもつ第２群Ｇ１２と、開口絞りＳ１と、正の焦点距離をもつ第３群Ｇ１３と、正の焦点距離をもつ第４群Ｇ１４と、各種フィルタからなる平行平面板Ｆ１とから構成されている。
【００３８】
ここで、第１群Ｇ１１は、第１〜第３レンズの３枚のレンズからなり、第２群Ｇ１２は、第４〜第６レンズの３枚のレンズからなり、第３群Ｇ１３は、第７〜第９レンズの３枚のレンズからなり、第４群Ｇ１４は、第１０〜第１２レンズの３枚のレンズからなっている。また、第１群Ｇ１１と開口絞りＳ１は、像面に対して常に固定されている。
【００３９】
そして、図１の上段部に示されるように、短焦点端におけるフォーカシングは、第４群Ｇ１４の移動により行う。また、図１の下段部に示されるように、長焦点端におけるフォーカシングも、短焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ１４の移動により行う。
【００４０】
また、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際しては、図１の上段部と下段部との中間に示す矢印で表されるように、第２群Ｇ１２は物体側から像側へと単調に移動し、第３群Ｇ１３は像側から物体側へと単調に移動する。
【００４１】
また、図２に示されるように、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシングするマクロモードにおいても、その際のフォーカシングは、短焦点端および長焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ１４の移動により行う。また、このマクロモードにおける第２群Ｇ１２は、図１の上段部に示される短焦点端における第２群Ｇ１２の位置よりも像面に近い位置に配置される。同じく、第３群Ｇ１３は、図１の下段部に示される長焦点端における第３群Ｇ１３の位置と略一致する位置に配置される。
【００４２】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図であり、図１２は本第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図であり、図１３は本第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図１４は本第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図であり、図１５は本第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図１６は本第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１７は本第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１８は本第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１９は本第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図２０は本第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７４ｍにおける収差曲線図である。なお、図１３〜図２０の収差曲線図においては、それぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す。そして、球面収差を示す図中の破線は正弦条件を表し、非点収差を示す図中の実線はサジタルを、破線はメリディオナルをそれぞれ表す。
【００４３】
図１１及び図１２に示されるように、本第２の実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に光軸上に配置された、正の焦点距離をもつ第１群Ｇ２１と、負の焦点距離をもつ第２群Ｇ２２と、開口絞りＳ２と、正の焦点距離をもつ第３群Ｇ２３と、正の焦点距離をもつ第４群Ｇ２４と、各種フィルタからなる平行平面板Ｆ２とから構成されている。
【００４４】
ここで、第１群Ｇ２１は、第１〜第３レンズの３枚のレンズからなり、第２群Ｇ２２は、第４〜第６レンズの３枚のレンズからなり、第３群Ｇ２３は、第７〜第９レンズの３枚のレンズからなり、第４群Ｇ２４は、第１０〜第１１レンズの２枚のレンズからなっている。また、第１群Ｇ２１と開口絞りＳ２は、像面に対して常に固定されている。
【００４５】
そして、図１１の上段部に示されるように、短焦点端におけるフォーカシングは、第４群Ｇ２４の移動により行う。また、図１１の下段部に示されるように、長焦点端におけるフォーカシングも、短焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ２４の移動により行う。
【００４６】
また、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際しては、図１１の上段部と下段部との中間に示す矢印で表されるように、第２群Ｇ２２は物体側から像側へと単調に移動するが、第３群Ｇ２３は、上記第１の実施形態の場合と異なり、初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動する。
【００４７】
また、図１２に示されるように、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシングするマクロモードにおいても、その際のフォーカシングは、短焦点端および長焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ２４の移動により行う。また、このマクロモードにおける第２群Ｇ２２は、図１１の上段部に示される短焦点端における第２群Ｇ２２の位置よりも像面に近い位置に配置される。同じく、第３群Ｇ２３は、図１１の下段部に示される長焦点端における第３群Ｇ２３の位置と略一致する位置に配置される。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値データを示す。なお、この実施例における記号の意味は以下の通りである。
【００４９】
【表１】
────────────────────────────────────
ｆ ：全系の焦点距離
Ｆ／Ｎｏ．：Ｆナンバー
ω ：半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：面間隔
Ｎd ：屈折率
νd ：アッベ数
Ｋ ：非球面の円錐定数
Ａ4 ：４次の非球面係数
Ａ6 ：６次の非球面係数
Ａ8 ：８次の非球面係数
Ａ10 ：１０次の非球面係数
────────────────────────────────────
【００５０】
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、以下の式で定義される。
【００５１】
【数３】
【００５２】
（第１の実施例）
上記第１の実施形態に係るズームレンズの具体的な数値データは、以下の通りである。
【００５３】
【表２】
【００５４】
なお、上記の表において、面番号に＊印を付した面は非球面であることを示しており、その円錐定数及び非球面係数は、以下の通りである。
【００５５】
非球面；第６面
【００５６】
【数４】
Ｋ ＝０．０
Ａ4 ＝８．６８４３１×１０-5
Ａ6 ＝−１．４４７６６×１０-6
Ａ8 ＝２．０９９２９×１０-8
Ａ10＝−１．５８４４９×１０-10
【００５７】
非球面；第１２面
【００５８】
【数５】
Ｋ ＝−６．１８８３２
Ａ4 ＝３．３５２００×１０-5
Ａ6 ＝−３．１５８００×１０-6
Ａ8 ＝８．８９７８２×１０-8
Ａ10＝−２．２４７１６×１０-9
【００５９】
非球面；第２３面
【００６０】
【数６】
Ｋ ＝０．０
Ａ4 ＝１．８２９８４×１０-4
Ａ6 ＝−１．４２９１３×１０-6
Ａ8 ＝３．３３４５６×１０-8
Ａ10＝−２．９９０２６×１０-10
【００６１】
また、通常撮影領域における可変間隔は、以下の通りである。
【００６２】
【表３】
【００６３】
また、マクロモードにおける可変間隔は、以下の通りである。
【００６４】
【表４】
【００６５】
また、条件式数値は、以下の通りである。
【００６６】
【数７】
ｆ12T ／ｆ1 ＝−１．３２４
【００６７】
（第２の実施例）
上記第２の実施形態に係るズームレンズの具体的な数値データは、以下の通りである。
【００６８】
【表５】
【００６９】
なお、上記の表において、面番号に＊印を付した面は非球面であることを示しており、その円錐定数及び非球面係数は、以下の通りである。
【００７０】
非球面；第６面
【００７１】
【数８】
Ｋ ＝０．０
Ａ4 ＝８．７６３３０×１０-5
Ａ6 ＝−１．００５５７×１０-6
Ａ8 ＝８．７００４６×１０-9
Ａ10＝−４．６５３８０×１０-11
【００７２】
非球面；第１３面
【００７３】
【数９】
Ｋ ＝−４．７７３１９
Ａ4 ＝１．２９３９０×１０-4
Ａ6 ＝−１．３０６６０×１０-7
Ａ8 ＝−１．２１２０２×１０-7
Ａ10＝３．２３９５０×１０-9
【００７４】
非球面；第２３面
【００７５】
【数１０】
Ｋ ＝３．４３７２９
Ａ4 ＝２．７８８１０×１０-4
Ａ6 ＝−１．８１５２８×１０-6
Ａ8 ＝３．１６４１６×１０-8
Ａ10＝−４．８７６８５×１０-10
【００７６】
また、通常撮影領域における可変間隔は、以下の通りである。
【００７７】
【表６】
【００７８】
また、マクロモードにおける可変間隔は、以下の通りである。
【００７９】
【表７】
【００８０】
また、条件式数値は、以下の通りである。
【００８１】
【数１１】
ｆ12T ／ｆ1 ＝−１．０７３
【００８２】
以上のように、第１及び第２の実施例における収差は通常撮影領域、マクロモードの双方において十分に補正されており、３００万画素を超えるような受光素子に対応することが可能となっている。つまり、第１及び第２の実施形態のようにマクロモードを有するズームレンズを構成することで、非常に良好な像性能を確保し得ることは、第１及び第２の実施例より明らかである。
【００８３】
また、第１の実施例においては、マクロモードにおける撮影距離０．０７ｍ（像面から）で約０．３倍と十分な撮影倍率を得ることができる。また、第２の実施例においても、マクロモードにおける撮影距離０．０７４ｍ（像面から）で約０．３倍と十分な撮影倍率を得ることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るズームレンズによれば、以下のような効果を奏することができる。即ち、請求項１に係る発明によれば、
物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は像側から物体側へと単調に移動するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことにより、
通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有しながら、通常撮影領域、マクロモードの双方で収差が十分に補正され、小型で且つ機構の簡単なズームレンズを提供することができるため、近距離（例えば、マクロモードにおける撮影距離０．０７ｍ）にフォーカシングが可能で、最大倍率が高く（例えば、約０．３倍）、例えば切手程度のサイズのものまでが撮影可能な小型のデジタルカメラを、コストアップを招くことなく実現することができ、さらには、第３群の大型化を招くことなく、第３群による周辺光束のケラレを最小限に抑え、マクロモードにおいても十分な周辺光量を確保することが可能なズームレンズを提供することができる。
【００８５】
また、請求項２に係る発明によれば、物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、第３群は初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動し、長焦点端においては短焦点端よりも物体側に位置するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことにより、上記請求項１の場合と同様の効果を奏することができると共に、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第３群が初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動するため、無限遠にフォーカシングした際の前記第４群を一定の位置に固定することが可能になり、例えばズームレンズの組立の際の第２群や第３群の調整を容易に行うことができ、さらには、第３群の大型化を招くことなく、第３群による周辺光束のケラレを最小限に抑え、マクロモードにおいても十分な周辺光量を確保することが可能なズームレンズを提供することができる。
【００８７】
また、請求項３に係る発明によれば、マクロモードにおける前記第２群の位置を短焦点端における前記第２群の位置よりも像面に近くすることにより、マクロモードにおいても歪曲収差の小さいズームレンズを提供することができるため、マクロモードにおいても十分な像性能を有するデジタルカメラを実現することができる。
【００８８】
また、請求項４に係る発明によれば、前記第１群が像面に対して常に固定されていることにより、より簡単な機構で実現可能なズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、低コストで省電力のデジタルカメラを実現することができる。
【００８９】
また、請求項５に係る発明によれば、開口絞りが像面に対して常に固定されていることにより、より簡単な機構で実現可能なズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、低コストで省電力のデジタルカメラを実現することができる。
【００９０】
また、請求項６に係る発明によれば、無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔を短焦点端において最短とすることにより、より小型化に適したズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、更に小型のデジタルカメラを実現することができる。
【００９１】
また、請求項８に係る発明によれば、
【００９２】
【数１２】
ｆ12T ／ｆ1 ＜−１．０
【００９３】
を満足するように構成することにより、より小型化に適したズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、更に小型のデジタルカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７ｍにおける収差曲線図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７４ｍにおける収差曲線図である。
【符号の説明】
Ｇ１１ 第１群
Ｇ１２ 第２群
Ｇ１３ 第３群
Ｇ１４ 第４群
Ｓ１ 開口絞り
Ｆ１ 平行平面板
Ｇ２１ 第１群
Ｇ２２ 第２群
Ｇ２３ 第３群
Ｇ２４ 第４群
Ｓ２ 開口絞り
Ｆ２ 平行平面板
【発明の属する技術分野】
本発明はマクロモードを有するズームレンズに係り、特にデジタルカメラ、ビデオカメラに用いるズーム撮影レンズとして使用され、更に銀塩カメラに用いるズーム撮影レンズとして使用されるマクロモードを有するズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣ（パーソナルコンピュータ）の普及により立ち上がったデジタルカメラの市場は、プリントアウトのためのインフラストラクチャーの整備が進むにつれて更に大きなものとなりつつある。ユーザのデジタルカメラに対する要望としては、高画質化、高変倍化、小型化、省電力化等のウエイトが大きく、今後は、これらの要望に沿った形のデジタルカメラを開発していく必要がある。そのため、撮影レンズとしてはズームレンズが当り前となり、３００万画素を超えるような受光素子に対応するための高画質化と、高変倍化、小型化の両立が求められる。
また、ユーザの使い勝手を考えた場合、より近距離にフォーカシングできる撮影レンズが望ましい。この場合、近距離にフォーカシングできるとは、高い撮影倍率を確保し、より小さな領域を撮影できるということでもある。
【０００３】
デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、小型化に適したタイプとして、物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群を有し、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、第２群が変倍のために物体側から像側へと単調に移動し、第３群が像側から物体側へと単調に移動するとともに、フォーカシングを第４群の移動により行うものがある。このタイプでは、補助的な変倍作用を第３群にもたせることにより、変倍に際する第２群の移動量が少なくて済み、第１群から開口絞りまでの距離を短縮できるため、第１群のレンズ径を小さくすることが可能である。
このようなタイプのズームレンズとしては、特開平０６−１９４５７２号公報に記載の「変倍レンズ」や、特開平１０−０６２６８７号公報に記載の「ズームレンズ」が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平０６−１９４５７２号公報に記載の「変倍レンズ」においては、短焦点端では殆どレンズ先端までフォーカシングが可能とされている。
しかし、これは、短焦点端における第３群と第４群との間隔が無限遠にフォーカシングした際に十分に大きく、フォーカシング移動量の確保が容易であることに起因している。従って、レンズの小型化、特に全長の短縮化を進めると、無限遠にフォーカシングした際の短焦点端における第３群と第４群との間隔が十分に確保できるとは限らず、フォーカシングを第４群によって行うからといって、短焦点端で常にレンズ先端までフォーカシングできるわけではない。
【０００５】
また、上記の特開平１０−０６２６８７号公報に記載の「ズームレンズ」においては、別の方法で近距離へのフォーカシングを行っている。即ち、通常撮影領域におけるフォーカシングは第４群の移動によって行い、より近距離へのフォーカシングは第４群に加えて第２群を移動させることによって行っている。
しかし、測距手段等からのフォーカス信号によって駆動される群が複数存在することは、機構の複雑化を招くため好ましくない。
【０００６】
そこで本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有しながら、小型化に適し、かつ機構の簡単なマクロモードを有する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】
上記課題は、以下の本発明に係るマクロモードを有するズームレンズによって達成される。即ち、請求項１に係るマクロモードを有するズームレンズは、物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は像側から物体側へと単調に移動するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係るズームレンズは、
物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動し、長焦点端においては短焦点端よりも物体側に位置するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係るズームレンズは、上記請求項１または２に係るズームレンズにおいて、マクロモードにおける前記第２群の位置が短焦点端における前記第２群の位置よりも像面に近いことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係るズームレンズは、上記請求項１〜３のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、前記第１群が像面に対して常に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係るズームレンズは、上記請求項１〜４のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、開口絞りが像面に対して常に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係るズームレンズは、上記請求項１〜５のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔が短焦点端において最短となることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係るズームレンズは、上記請求項１〜６のいずれか１項に係るズームレンズにおいて、以下の条件式
【００１５】
【数１】
ｆ12T ／ｆ1 ＜−１．０
但し、ｆ1 ：第１群の焦点距離
ｆ12T ：長焦点端における第１群と第２群の合成焦点距離
【００１６】
を満足することを特徴とする。
【００１７】
通常、本タイプのズームレンズにおいては、通常撮影領域におけるフォーカシングを前記第４群の移動によって行うが、レンズ系の小型化、特に全長の短縮化を達成するためには、前記第３群と前記第４群との間隔も小さくする必要があることから、前記第４群の移動量に自ずから制限が生じ、そのままでは最短撮影距離を極端に短くする、例えばレンズ先端までフォーカシングすることは難しい。そこで、請求項１に係るマクロモードを有するズームレンズにおいては、前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置
に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離範囲内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを構成している。
【００１８】
この場合、マクロモードにおいては、通常撮影領域における最短撮影距離から、より近距離（マクロモードにおける最短撮影距離）までのフォーカシングを行う必要があるが、その際に移動させる群が、通常撮影領域においてフォーカシングのために移動する群と同じである、つまり第４群であることが重要である。通常撮影領域におけるフォーカシングとマクロモードにおけるフォーカシングを、どちらも第４群の移動によって行う構成とすることにより、測距手段等からのフォーカス信号によって駆動される群が１つで済み、フォーカシングのための機構を簡略化することができる。
【００１９】
また、請求項２に係るズームレンズにおいても、上記請求項１に係るズームレンズと同様に、第２群と第３群を通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離範囲内に限定され且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを構成し、通常撮影領域におけるフォーカシングとマクロモードにおけるフォーカシングをどちらも第４群の移動によって行う構成としているため、同様の作用を奏する。
また、上記請求項２のズームレンズにおいても、マクロモードにおける前記第３群の位置が長焦点端における前記第３群の位置と略一致するように構成している。
【００２０】
そして、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、上記請求項１の場合は、第３群が像側から物体側へと単調に移動するのに対して、請求項２の場合には、第３群が初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動するため、無限遠にフォーカシングした際の第４群を一定の位置に固定することが可能になり、例えばズームレンズの組立の際の第２群や第３群の調整が容易になる。
【００２２】
通常、第４群の移動によりフォーカシングを行う場合、近距離にフォーカシングするほど第３群を通過する軸外光線の高さが増すため、周辺光束がケラレをおこし、周辺光量の不足を招き易い。他方、十分な周辺光量を確保しようとすれば、第３群の大型化を招いてしまう。第３群は長焦点端において開口絞りに最も接近しているが、このとき、第３群による周辺光束のケラレは最も少なくなる。このため、マクロモードにおける第３群の位置を長焦点端と同様に開口絞り近傍とすることにより、第４群の移動によって近距離にフォーカシングした場合にも、第３群による周辺光束のケラレを最小限に抑え、周辺光量の不足や第３群の大型化を防ぐことができる。
【００２３】
また、上記請求項１または２のようなズームレンズを構成する場合、マクロモードにおける第２群の位置が短焦点端における第２群の位置よりも像面に近いことが望ましい（請求項３）。
【００２４】
上記請求項１または２のような構成のズームレンズにおいては、短焦点端において大きな負の歪曲収差が発生し易く、第４群の移動によってフォーカシングを行う場合、近距離にフォーカシングするほど歪曲収差が大きくなる。この短焦点端において大きな負の歪曲収差が発生し易い原因は、第２群が第１群に最も接近して、開口絞りの物体側遠方に強い負のパワーが生じることによる。このため、マクロモードにおいても、第２群が第１群と接近していると、同様に大きな負の歪曲収差が発生し易い。そこで、マクロモードにおける第２群の位置を第１群からある程度遠ざけることにより、負の歪曲収差を小さく抑えることが可能となる。
【００２５】
こうして、マクロモードにおいて第２群、第３群を上記のように配置することにより、マクロモードにおける焦点距離は、ズーミングの短焦点端よりも長く、長焦点端よりも短くなる。この状態において、マクロモードのフォーカシング範囲を、通常撮影領域における最短撮影距離から、より近距離までとすることにより、実現可能な撮影倍率に不連続な部分が生じることがない。
【００２６】
また、上記請求項１〜３のようなズームレンズをより簡単な機構で実現するためには、前記第１群が像面に対して常に固定されていることが望ましい（請求項４）。
【００２７】
第１群がズーミングおよびフォーカシングに際して固定されていること自体は特に目新しいものではないが、ここでは、通常撮影領域からマクロモードヘの切り換えにおいても第１群を移動させる必要がないため、特に第１群の固定が望まれるものである。このため、最も大きくて重い第１群が像面に対して常に固定されることにより、群の移動に用いるアクチュエータの数を増やしたりアクチュエータのトルクを増加させたりする必要がなく、低コスト化、省電力化に有利となる。
【００２８】
更に、上記請求項１〜４のようなズームレンズをより簡単な機構で実現するためには、開口絞りに関しても、像面に対して常に固定されていることが望ましい（請求項５）。
【００２９】
開口絞りの位置にはシャッタが設けられることが多く、シャッタの移動は機構の煩雑化を招き好ましくない。また、シャッタは駆動時に振動を発生するが、シャッタを移動させる構成を採ると振動がレンズユニットの他の部分に伝わり易くなり、像ぶれの原因となる恐れがある。このため、開口絞りが像面に対して常に固定されることにより、機構が簡略化されると共に、シャッタの振動に起因する像ぶれの発生が抑制される。
【００３０】
また、上記請求項１〜５のようなズームレンズをより小型化するためには、無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔が短焦点端において最短となることが望ましい（請求項６）。
【００３１】
ズームレンズにおいてレンズ系の小型化を達成するためには、第３群と第４群との間隔が小さく、フォーカシングのための第４群の移動量が制限されていることが望ましいことは、先に説明した通りである。中でも、無限遠にフォーカシングした際の第３群と第４群との間隔が短焦点端において最短となるような場合に、レンズ系の小型化、特に全長の短縮化を図る効果が大きい。同一距離へのフォーカシングを考えた場合、焦点距離が短いほどフォーカシング群（第４群）の移動量は小さくなるため、フォーカシング移動量の点からは、短焦点端が近距離へのフォーカシングに最も有利である。しかし、無限遠にフォーカシングした際の第３群と第４群との間隔が短焦点端において最短となってしまう場合には、その最も有利であるはずの短焦点端でも、最短撮影距離の短縮が非常に困難となるからである。
【００３２】
また、上記請求項１〜６のようなズームレンズにおいては、以下の条件式
【００３３】
【数２】
ｆ12T ／ｆ1 ＜−１．０
【００３４】
を満足するように構成することで、更なる小型化が図られる（請求項８）。
【００３５】
ここで、ｆ12T ／ｆ1 は長焦点端における第２群の倍率である。レンズ系の小型化のためには、第１群のパワーを強める（焦点距離を短くする）必要があるため、長焦点端における第２群の倍率ｆ12T ／ｆ1 は−１よりも小さく設定することが望ましい。この場合、少なくとも長焦点端において従来技術（特開平１０−０６２６８７号公報）に見られるような第２群によるフォーカシングができない（フォーカシングのためには第２群を像面に近付ける必要があり、開口絞りと干渉してしまう）ことになるが、請求項８に係るマクロモードを用いれば、何ら障害となることはない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図であり、図２は本第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図であり、図３は本第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図４は本第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図であり、図５は本第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図６は本第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図７は本第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図８は本第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図９は本第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１０は本第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７ｍにおける収差曲線図である。
なお、図３〜図１０の収差曲線図においては、それぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す。そして、球面収差を示す図中の破線は正弦条件を表し、非点収差を示す図中の実線はサジタルを、破線はメリディオナルをそれぞれ表す。
【００３７】
図１及び図２に示されるように、本第１の実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に光軸上に配置された、正の焦点距離をもつ第１群Ｇ１１と、負の焦点距離をもつ第２群Ｇ１２と、開口絞りＳ１と、正の焦点距離をもつ第３群Ｇ１３と、正の焦点距離をもつ第４群Ｇ１４と、各種フィルタからなる平行平面板Ｆ１とから構成されている。
【００３８】
ここで、第１群Ｇ１１は、第１〜第３レンズの３枚のレンズからなり、第２群Ｇ１２は、第４〜第６レンズの３枚のレンズからなり、第３群Ｇ１３は、第７〜第９レンズの３枚のレンズからなり、第４群Ｇ１４は、第１０〜第１２レンズの３枚のレンズからなっている。また、第１群Ｇ１１と開口絞りＳ１は、像面に対して常に固定されている。
【００３９】
そして、図１の上段部に示されるように、短焦点端におけるフォーカシングは、第４群Ｇ１４の移動により行う。また、図１の下段部に示されるように、長焦点端におけるフォーカシングも、短焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ１４の移動により行う。
【００４０】
また、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際しては、図１の上段部と下段部との中間に示す矢印で表されるように、第２群Ｇ１２は物体側から像側へと単調に移動し、第３群Ｇ１３は像側から物体側へと単調に移動する。
【００４１】
また、図２に示されるように、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシングするマクロモードにおいても、その際のフォーカシングは、短焦点端および長焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ１４の移動により行う。また、このマクロモードにおける第２群Ｇ１２は、図１の上段部に示される短焦点端における第２群Ｇ１２の位置よりも像面に近い位置に配置される。同じく、第３群Ｇ１３は、図１の下段部に示される長焦点端における第３群Ｇ１３の位置と略一致する位置に配置される。
【００４２】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図であり、図１２は本第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図であり、図１３は本第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図１４は本第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図であり、図１５は本第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図であり、図１６は本第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１７は本第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１８は本第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図１９は本第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図であり、図２０は本第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７４ｍにおける収差曲線図である。なお、図１３〜図２０の収差曲線図においては、それぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す。そして、球面収差を示す図中の破線は正弦条件を表し、非点収差を示す図中の実線はサジタルを、破線はメリディオナルをそれぞれ表す。
【００４３】
図１１及び図１２に示されるように、本第２の実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に光軸上に配置された、正の焦点距離をもつ第１群Ｇ２１と、負の焦点距離をもつ第２群Ｇ２２と、開口絞りＳ２と、正の焦点距離をもつ第３群Ｇ２３と、正の焦点距離をもつ第４群Ｇ２４と、各種フィルタからなる平行平面板Ｆ２とから構成されている。
【００４４】
ここで、第１群Ｇ２１は、第１〜第３レンズの３枚のレンズからなり、第２群Ｇ２２は、第４〜第６レンズの３枚のレンズからなり、第３群Ｇ２３は、第７〜第９レンズの３枚のレンズからなり、第４群Ｇ２４は、第１０〜第１１レンズの２枚のレンズからなっている。また、第１群Ｇ２１と開口絞りＳ２は、像面に対して常に固定されている。
【００４５】
そして、図１１の上段部に示されるように、短焦点端におけるフォーカシングは、第４群Ｇ２４の移動により行う。また、図１１の下段部に示されるように、長焦点端におけるフォーカシングも、短焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ２４の移動により行う。
【００４６】
また、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際しては、図１１の上段部と下段部との中間に示す矢印で表されるように、第２群Ｇ２２は物体側から像側へと単調に移動するが、第３群Ｇ２３は、上記第１の実施形態の場合と異なり、初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動する。
【００４７】
また、図１２に示されるように、通常撮影領域よりも近距離にフォーカシングするマクロモードにおいても、その際のフォーカシングは、短焦点端および長焦点端における場合と同様に、第４群Ｇ２４の移動により行う。また、このマクロモードにおける第２群Ｇ２２は、図１１の上段部に示される短焦点端における第２群Ｇ２２の位置よりも像面に近い位置に配置される。同じく、第３群Ｇ２３は、図１１の下段部に示される長焦点端における第３群Ｇ２３の位置と略一致する位置に配置される。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値データを示す。なお、この実施例における記号の意味は以下の通りである。
【００４９】
【表１】
────────────────────────────────────
ｆ ：全系の焦点距離
Ｆ／Ｎｏ．：Ｆナンバー
ω ：半画角
Ｒ ：曲率半径
Ｄ ：面間隔
Ｎd ：屈折率
νd ：アッベ数
Ｋ ：非球面の円錐定数
Ａ4 ：４次の非球面係数
Ａ6 ：６次の非球面係数
Ａ8 ：８次の非球面係数
Ａ10 ：１０次の非球面係数
────────────────────────────────────
【００５０】
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、以下の式で定義される。
【００５１】
【数３】
（第１の実施例）
上記第１の実施形態に係るズームレンズの具体的な数値データは、以下の通りである。
【００５３】
【表２】
なお、上記の表において、面番号に＊印を付した面は非球面であることを示しており、その円錐定数及び非球面係数は、以下の通りである。
【００５５】
非球面；第６面
【００５６】
【数４】
Ｋ ＝０．０
Ａ4 ＝８．６８４３１×１０-5
Ａ6 ＝−１．４４７６６×１０-6
Ａ8 ＝２．０９９２９×１０-8
Ａ10＝−１．５８４４９×１０-10
【００５７】
非球面；第１２面
【００５８】
【数５】
Ｋ ＝−６．１８８３２
Ａ4 ＝３．３５２００×１０-5
Ａ6 ＝−３．１５８００×１０-6
Ａ8 ＝８．８９７８２×１０-8
Ａ10＝−２．２４７１６×１０-9
【００５９】
非球面；第２３面
【００６０】
【数６】
Ｋ ＝０．０
Ａ4 ＝１．８２９８４×１０-4
Ａ6 ＝−１．４２９１３×１０-6
Ａ8 ＝３．３３４５６×１０-8
Ａ10＝−２．９９０２６×１０-10
【００６１】
また、通常撮影領域における可変間隔は、以下の通りである。
【００６２】
【表３】
また、マクロモードにおける可変間隔は、以下の通りである。
【００６４】
【表４】
また、条件式数値は、以下の通りである。
【００６６】
【数７】
ｆ12T ／ｆ1 ＝−１．３２４
【００６７】
（第２の実施例）
上記第２の実施形態に係るズームレンズの具体的な数値データは、以下の通りである。
【００６８】
【表５】
なお、上記の表において、面番号に＊印を付した面は非球面であることを示しており、その円錐定数及び非球面係数は、以下の通りである。
【００７０】
非球面；第６面
【００７１】
【数８】
Ｋ ＝０．０
Ａ4 ＝８．７６３３０×１０-5
Ａ6 ＝−１．００５５７×１０-6
Ａ8 ＝８．７００４６×１０-9
Ａ10＝−４．６５３８０×１０-11
【００７２】
非球面；第１３面
【００７３】
【数９】
Ｋ ＝−４．７７３１９
Ａ4 ＝１．２９３９０×１０-4
Ａ6 ＝−１．３０６６０×１０-7
Ａ8 ＝−１．２１２０２×１０-7
Ａ10＝３．２３９５０×１０-9
【００７４】
非球面；第２３面
【００７５】
【数１０】
Ｋ ＝３．４３７２９
Ａ4 ＝２．７８８１０×１０-4
Ａ6 ＝−１．８１５２８×１０-6
Ａ8 ＝３．１６４１６×１０-8
Ａ10＝−４．８７６８５×１０-10
【００７６】
また、通常撮影領域における可変間隔は、以下の通りである。
【００７７】
【表６】
また、マクロモードにおける可変間隔は、以下の通りである。
【００７９】
【表７】
また、条件式数値は、以下の通りである。
【００８１】
【数１１】
ｆ12T ／ｆ1 ＝−１．０７３
【００８２】
以上のように、第１及び第２の実施例における収差は通常撮影領域、マクロモードの双方において十分に補正されており、３００万画素を超えるような受光素子に対応することが可能となっている。つまり、第１及び第２の実施形態のようにマクロモードを有するズームレンズを構成することで、非常に良好な像性能を確保し得ることは、第１及び第２の実施例より明らかである。
【００８３】
また、第１の実施例においては、マクロモードにおける撮影距離０．０７ｍ（像面から）で約０．３倍と十分な撮影倍率を得ることができる。また、第２の実施例においても、マクロモードにおける撮影距離０．０７４ｍ（像面から）で約０．３倍と十分な撮影倍率を得ることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るズームレンズによれば、以下のような効果を奏することができる。即ち、請求項１に係る発明によれば、
物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は像側から物体側へと単調に移動するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことにより、
通常撮影領域よりも近距離にフォーカシング可能なマクロモードを有しながら、通常撮影領域、マクロモードの双方で収差が十分に補正され、小型で且つ機構の簡単なズームレンズを提供することができるため、近距離（例えば、マクロモードにおける撮影距離０．０７ｍ）にフォーカシングが可能で、最大倍率が高く（例えば、約０．３倍）、例えば切手程度のサイズのものまでが撮影可能な小型のデジタルカメラを、コストアップを招くことなく実現することができ、さらには、第３群の大型化を招くことなく、第３群による周辺光束のケラレを最小限に抑え、マクロモードにおいても十分な周辺光量を確保することが可能なズームレンズを提供することができる。
【００８５】
また、請求項２に係る発明によれば、物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、第３群は初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動し、長焦点端においては短焦点端よりも物体側に位置するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことにより、上記請求項１の場合と同様の効果を奏することができると共に、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第３群が初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動するため、無限遠にフォーカシングした際の前記第４群を一定の位置に固定することが可能になり、例えばズームレンズの組立の際の第２群や第３群の調整を容易に行うことができ、さらには、第３群の大型化を招くことなく、第３群による周辺光束のケラレを最小限に抑え、マクロモードにおいても十分な周辺光量を確保することが可能なズームレンズを提供することができる。
【００８７】
また、請求項３に係る発明によれば、マクロモードにおける前記第２群の位置を短焦点端における前記第２群の位置よりも像面に近くすることにより、マクロモードにおいても歪曲収差の小さいズームレンズを提供することができるため、マクロモードにおいても十分な像性能を有するデジタルカメラを実現することができる。
【００８８】
また、請求項４に係る発明によれば、前記第１群が像面に対して常に固定されていることにより、より簡単な機構で実現可能なズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、低コストで省電力のデジタルカメラを実現することができる。
【００８９】
また、請求項５に係る発明によれば、開口絞りが像面に対して常に固定されていることにより、より簡単な機構で実現可能なズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、低コストで省電力のデジタルカメラを実現することができる。
【００９０】
また、請求項６に係る発明によれば、無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔を短焦点端において最短とすることにより、より小型化に適したズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、更に小型のデジタルカメラを実現することができる。
【００９１】
また、請求項８に係る発明によれば、
【００９２】
【数１２】
ｆ12T ／ｆ1 ＜−１．０
【００９３】
を満足するように構成することにより、より小型化に適したズームレンズを提供することができるため、近距離へのフォーカシングが可能でありながら、更に小型のデジタルカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７ｍにおける収差曲線図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの構成と群の移動概念を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモードにおける構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、無限遠における収差曲線図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、無限遠における収差曲線図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの短焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの中間焦点距離、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの長焦点端、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．３ｍにおける収差曲線図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズのマクロモード、撮影距離０．０７４ｍにおける収差曲線図である。
【符号の説明】
Ｇ１１ 第１群
Ｇ１２ 第２群
Ｇ１３ 第３群
Ｇ１４ 第４群
Ｓ１ 開口絞り
Ｆ１ 平行平面板
Ｇ２１ 第１群
Ｇ２２ 第２群
Ｇ２３ 第３群
Ｇ２４ 第４群
Ｓ２ 開口絞り
Ｆ２ 平行平面板
Claims (7)
- 物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、前記第３群は像側から物体側へと単調に移動するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことを特徴とするズームレンズ。 - 物体側より順に、正の焦点距離をもつ第１群と、負の焦点距離をもつ第２群と、開口絞りと、正の焦点距離をもつ第３群と、正の焦点距離をもつ第４群からなり、前記第２群、前記第３群、前記第４群が可動するように構成されたズームレンズであって、
フォーカシング可能範囲が無限遠から有限距離である通常撮影領域においては、短焦点端から長焦点端へのズーミングに際して、前記第２群は物体側から像側へと単調に移動し、第３群は初め像側から物体側へと移動し、中間焦点距離よりも長焦点側の領域で最も物体側に接近し、その後は像側へと移動し、長焦点端においては短焦点端よりも物体側に位置するとともに、前記第４群の移動によりフォーカシングを行い、
前記第２群と前記第３群を、前記通常撮影領域におけるズーミング時とは異なる位置関係となるように、前記第３群を、前記通常撮影領域での長焦点端における該第３群の位置と略一致する開口絞り近傍の位置に配置し、前記第２群を前記通常撮影領域での長焦点端における該第２群の位置とは異なる位置に配置することにより、フォーカシング可能範囲が有限距離内に限定され、且つ前記通常撮影領域よりも近距離までフォーカシング可能なマクロモードを有し、該マクロモードにおけるフォーカシングを前記第４群の移動により行うことを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、
前記マクロモードにおける前記第２群の位置が、前記通常撮影領域での短焦点端における前記第２群の位置よりも像面に近いことを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、
前記第１群が、像面に対して常に固定されていることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、
前記開口絞りが、像面に対して常に固定されていることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、
無限遠にフォーカシングした際の前記第３群と前記第４群との間隔が、短焦点端において最短となることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
ｆ12T ／ｆ１ ＜−１．０
但し、ｆ１は前記第１群の焦点距離、ｆ12 Ｔは長焦点端における前記第１群と前記第２群の合成焦点距離を表す。
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