JP4274764B2 - ズームレンズ及びそれを用いたカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩またはデジタルの一眼レフレックスカメラの交換レンズに適用可能なズームレンズ及びそれを用いたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以前から、一眼レフレックスカメラの交換レンズとして、いくつもの望遠ズームレンズが提案されてきている。そして、多くの望遠ズームレンズでは、正負正正の４群構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９３９８号公報（第１−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、広角端での画角がω＝２４°(１３５Ｆで１００ｍｍ)程度であり、変倍比も３を上回るような望遠ズームレンズでは、広角端でのＦナンバーが４以上のものが多い。しかも、望遠側になるほど、レンズ径の大型化、レンズ全長の大型化を招くため、Ｆナンバーを小さくするのが困難になる。
また、望遠ズームレンズの多くは、撮影距離が近いもので１．５ｍ程度である。これ以上近寄ると球面収差の変動が大きくなってしまい、近距離撮影倍率を大きくするのが難しくなる。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無限から近距離までの収差変動を抑えることができる、Ｆナンバーの小さいズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明によるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、次の条件式（１”）、（２）を満足することを特徴としている。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３５ …（１”）
１．５ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２）
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
【０００７】
また、本第２の発明によるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、次の条件式（１）、（２’）を満足することを特徴としている。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．４ …（１）
１．７ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２’）
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
【０００８】
また、本第３の発明によるズームレンズは、本第１又は第２の発明のズームレンズが、次の条件式（２”）を満足することを特徴としている。
１．９ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２”）
但し、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第４の発明によるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行い、次の条件式（４）、（８）を満足することを特徴としている。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …（４）
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …（８）
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離であり、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第５の発明のズームレンズは、本第１乃至第４の発明のズームレンズが、前記変倍に際し、前記第１群と前記第２群との間隔と、前記第２群と前記第３群との間隔が、ともに広角端より望遠端で増大し、かつ、前記第３群が固定されていることを特徴としている。
また、本第６の発明によるズームレンズは、本第１乃至第３の発明のズームレンズが、前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴としている。
また、本第７の発明によるズームレンズは、本第１乃至第６の発明のズームレンズが、
次の条件式（３）を満足することを特徴としている。
３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５ …（３）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第８の発明によるズームレンズは、本第１乃至第７の発明のズームレンズが、次の条件式（３'）を満足することを特徴としている。
３．３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．８ …（３'）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第９の発明によるズームレンズは、本第１乃至第８の発明のズームレンズが、次の条件式（３”）を満足することを特徴としている。
３．６ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．０ …（３”）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第１０の発明によるズームレンズは、本第１乃至第３のいずれか又は第６の発明のズームレンズが、次の条件式（４）を満足することを特徴としている。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …（４）
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第１１の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１０の発明のズームレンズが、次の条件式（５）を満足することを特徴としている。
−０．１６ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．０８ …（５）
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第１２の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１１の発明のズームレンズが、次の条件式（５'）を満足することを特徴としている。
−０．１２ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．１０ …（５'）
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第１３の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１２の発明のズームレンズが、次の条件式（６）を満足することを特徴としている。
２．０ ＜ Ｆ ＜ ４．０ …（６）
但し、ＦはＦナンバーである。
また、本第１４の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１３の発明のズームレンズが、次の条件式（７）を満足することを特徴としている。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．１５ …（７）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
また、本第１５の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１４の発明のズームレンズが、次の条件式（７'）を満足することを特徴としている。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２１ …（７'）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
また、本第１６の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１５の発明のズームレンズが、次の条件式（７”）を満足することを特徴としている。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２４ …（７”）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
また、本第１７の発明によるズームレンズは、本第１乃至第３のいずれか、第６又は第１０の発明のズームレンズが、前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行い、次の条件式（８）を満足することを特徴としている。
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …（８）
但し、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第１８の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１７の発明のズームレンズが、次の条件式（９）、（１０）を満足することを特徴としている。
１０ ＜ ＩＨ ＜ １３ …（９）
２．８ ＜ ｆｂ／ＩＨ ＜ ３．８ …（１０）
但し、ＩＨはイメージサークル半径、ｆｂは広角端でのレンズ最終面から撮像面までの距離である。
また、本第１９の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１８の発明のズームレンズが、次の条件式（１１）を満足することを特徴としている。
０ ＜ ｜ＥＷ｜ ＜ １５ …（１１）
但し、ＥＷは対角線上にある最も軸外の主光線（対角主光線）と光軸とのなす角度（°）である。
また、本第２０の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１９の発明のズームレンズが、カメラ本体と着脱可能なマウント部を有することを特徴としている。
また、本第２１の発明によるカメラは、本第１乃至第１９の発明のズームレンズと、該ズームレンズを着脱可能とするマウント部と、クイックリターンミラーとを有することを特徴としている。
更に、本第２２の発明によるカメラは、本第１乃至第１９の発明のズームレンズと、該ズームレンズの像側に配置された、ファインダー光路と撮影用光路とに分離可能な反射部材とを有することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
【００１０】
本第１乃至第３の発明では、５つの群で構成し、各群のパワーを適切に配置するようにすることにより、大口径のレンズ系を実現している。
また、広角端から望遠端への変倍に際し、第１群は物体側へ移動する。本第１乃至第３の発明のように構成すれば、第１群の移動量を確保することによって、広角端でのレンズ全長を極力小さくし、変倍比を大きくすることが可能となる。
更に、各群の間隔がそれぞれ変化するように構成すれば、本第５の発明と同様に、パワー配置の最適化が可能となり、収差性能が良好になる。
特に、広角端から望遠端への変倍に際し、第１群と第２群との間隔、及び第２群と第３群との間隔が、ともに広角端より望遠端で増大するようにすると、正の２つの群（第１群、第２群）を前に繰出すことになり、これにより、高い変倍比を確保することができる。
また、正のパワーをこの２つの群（第１群、第２群）に分担させると、製造誤差感度の大きい負の第３群を固定することができ、収差性能が良好になる。
【００１１】
また、いずれの本発明も、フォーカシングは第２群のみで行っている。第２群以外でフォーカシングするとすれば、収差変動の少ない第１群と第２群とを一体として行なうか、または第１群から第４群まででほぼアフォーカル系を構成し、最終群を動かすことが考えられる。しかし、第１群はレンズ径が大きいためレンズ重量が大きく、この群を動かすとメカ的な負担が大きくなる。また、最終群でフォーカシングする方法では、レンズ径は小さく重量は軽いものの、球面収差、非点収差の変動が大きいという欠点が残る。
本発明のように第２群でフォーカスシングさせた場合、第１群と第２群とを一体で動かすのに比べると球面収差の変動は大きいが、像面変動等の収差変動は比較的小さく抑えられるので、最至近撮影距離を１ｍ近くまで寄せることができる。さらに、第２群は、第１群に比べてレンズ径を小さく設計できるので、駆動機構への負担が軽減する。
【００１２】
また、本発明のズームレンズにおいて、第１群は色収差を補正している。望遠ズームでは、系全体の倍率が大きく、第１群で発生した色収差が後ろの群で拡大されるため、ここで発生する軸上色収差は極力小さくしておく必要がある。そのため、第１群の焦点距離は次の条件式(3)を満足する範囲にあるのが望ましい。
３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５ …(3)
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
条件式(3)の下限値を下回ると、第１群のパワーが大きくなるため、収差発生量が大きくなり、第２群以降で補正するのが難しくなる。一方、条件式(3)の上限値を上回ると、第１群のパワーが弱くなりすぎ、全長が長くなり大型化を招いてしまう。
この色収差を補正するために、第１群には異常分散ガラスを使用している。条件式(3)を満足する範囲でこの硝材を使うことで軸上色収差をより効果的に補正することができる。
より望ましくは、次の条件式(3')を満足すると、さらに良い。
３．３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．８ …(3')
さらに望ましくは、次の条件式(3”)を満足すると、最も良い。
３．６ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．０ …(3”)
【００１３】
また、フォーカス群である第２群は、次の条件式(4)を満足するのが望ましい。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …(4)
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
条件式(4)を満足することによってフォーカス移動量を最適化している。
条件式(4)の上限値を上回ると、望遠端におけるフォーカス繰出し量が大きくなり、第１群と第２群との間の移動スペースの確保が難しくなる。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、フォーカシングによる像面変動が大きくなり、好ましくない。
【００１４】
また、第３群は、次の条件式(5)を満足するのが望ましい。
−０．１６ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．０８ …(5)
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
この条件式(5)を満足する範囲内であれば、ズーム比、レンズ全長、バックフォーカス等の諸条件を満足させ、かつ諸収差を良好に補正することが容易となる。特に像面湾曲、ディストーションを補正しており、望遠側での球面収差、コマ収差の補正にも寄与している。
条件式(5)の下限値を下回ると、球面収差が補正過剰になる。一方、条件式(5)の上限値を上回ると、球面収差が補正不足になる。
条件式(5)の範囲は、次の条件式(5')のように限定すると、上記効果はより大きくなる。
−０．１２ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．１０ …(5')
【００１５】
また、第４群、第５群は、それぞれ、次の条件式(1)，(2)を満足するのが望ましい。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．４ …(1)
１．５ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …(2)
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
この条件式(1)，(2)を満足する範囲内であれば、ズーム比、レンズ全長、バックフォーカス等の諸条件を満足させ、かつ良好に収差補正することが容易となる。特にズーミングによる球面収差、コマ収差の変動を良好に補正することができる。
特に条件式(1)は、主に広角端での球面収差の補正にかかわっており、また、条件式(2)は、ズーム全域に渡ってのコマ収差の補正に寄与している。
第４群は、より望ましくは、次の条件式(1')を満足すると、さらに良い。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３８ …(1')
さらに望ましくは、次の条件式(1”)を満足すると、最も良い。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３５ …(1”)
また、第５群は、より望ましくは、次の条件式(2')を満足すると、さらに良い。
１．７ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …(2')
さらに望ましくは、次の条件式(2”)を満足すると、最も良い。
１．９ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …(2”)
【００１６】
さらに、第４群、第５群には、異常分散ガラスを使用すると、軸上色収差と倍率色収差の両収差をバランスよく補正することが可能となる。また、第４群と第５群の間にある絞りに前後してこの異常分散ガラスを配置すると、その効果はより一層大きくなる。
【００１７】
また、大口径ズームレンズとして、全域で次の条件式(6)を満足するのが望ましい。
２．０ ＜ Ｆ ＜ ４．０ …(6)
但し、ＦはＦナンバーである。
条件式(6)の上限値を上回るレンズ系では、大口径レンズと呼ぶにはふさわしくなくなってしまう。一方、条件式(6)の下限値を下回ると、レンズ系のあまりの大型化を招くことになり、商品性が損なわれることになる。
【００１８】
また、本発明の望遠レンズは、望遠端でマクロレンズとしての性能も持たせることができる。そのためには、次の条件式(7)を満足するのが望ましい。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．１５ …(7)
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
マクロレンズとしての最大撮影倍率は、条件式(7)を満足することが望ましく、少なくとも条件式(7)の上限値を上回らない程度の倍率が必要である。また、条件式(7)の下限値を下回る倍率を達成するためには、レンズ枚数を増やさなければならないか、もしくはＦナンバーを大きくしなければならない。
本発明では、イメージサークルが１３５Ｆに比べて約半分なので、１３５Ｆでの倍率の実質２倍の倍率で撮影でき、望遠レンズでこれだけの倍率で撮影できれば、物体から十分離れた距離でもマクロ撮影を行なうことができる。
より望ましくは、次の条件式(7')を満足すると、さらに良い。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２１ …(7')
さらに望ましくは、次の条件式(7”)を満足すると、最も良い。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２４ …(7”)
【００１９】
フォーカシングに関しては、上述のように、第２群を物体側に動かすことによって行っているが、このときの移動量は次の条件式(8)を満足する範囲であるのが望ましい。
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …(8)
但し、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
第２群のパワ−は、上記条件式(4)で規定されているが、条件式(4)を満足する範囲にある場合、条件式(8)の下限値を上回る繰り出し量が必要となってくる。条件式(8)の下限値を下回ると、条件式(7)の上限値を上回らない範囲での撮影が行えなくなり、マクロレンズとしては十分ではなくなってしまう。一方、条件式(8)の上限値を上回ると、マクロ撮影倍率は大きくなるが、移動量も大きくなるのでメカ構成上好ましくない。しかも、移動量確保のため第１群と第２群の間隔を広げなければならず、レンズ全長が大きくなってしまう。
【００２０】
また、本発明のレンズ系では、次の条件式(9)．(10)を満足するのが望ましい。
１０ ＜ ＩＨ ＜ １３ …(9)
２．８ ＜ ｆｂ／ＩＨ ＜ ３．８ …(10)
但し、ＩＨはイメージサークル半径、ｆｂは広角端でのレンズ最終面から撮像面までの距離である。
条件式(9)，(10)は、クイックリターンミラー等を配置するために必要なスペースのための条件式である。条件式(9)は、想定しているイメージサークル半径のとり得るべき範囲を示している。このとき、レイアウト上ミラーを置くスペースの確保のために必要な寸法が、条件式(10)を満足する範囲にある。条件式(9)，(10)の下限値を下回ると、ミラーのスペースが足りなくなり、条件式(9)，(10)の上限値を上回ると、カメラ本体が大きくなりすぎてしまい好ましくない。
【００２１】
さらに、本発明のレンズ系では、次の条件式(11)を満足するのが望ましい。
０ ＜ ｜ＥＷ｜ ＜ １５ …(11)
但し、ＥＷは対角線上にある最も軸外の主光線（対角主光線）と光軸とのなす角度（°）である。
本発明のレンズ系は、固体撮像素子（以下ＣＣＤ）を用いた撮影装置であるデジタルカメラへの適用も可能であるため、デジタルカメラで用いる場合、レンズ最終面を射出した光線のＣＣＤへの入射角度が重要となってくる。ＣＣＤへの入射角度があまり大きいと、斜入射による光量不足が懸念される。特に像高が高くなるとレンズ系の射出角度が大きくなるため、ＣＣＤによる周辺減光が大きくなってくる。この周辺減光による光量落ちを最小限にするために、条件式(11)が必要になる。
条件式(11)は、対角主光線の射出光線と光軸とのなす角、すなわち対角主光線の射出角の絶対値が満足すべき範囲を示した式である。本発明のレンズ系に使用するＣＣＤは、ＣＣＤの斜入射特性をレンズ系に合わせてあるが、ＣＣＤへの斜入射による周辺減光を問題ないレベルを保つには、レンズ系対角主光線のＣＣＤへの入射角度、すなわち、光学系の射出角度が条件式(11)を満足する範囲をはずれないようにすることが望ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
本発明の各実施例に示す光学構成は、像高１１．１ｍｍ、ＣＣＤ画素ピッチ５．５μｍとなっている。また、レンズ最終面と像面との間には光学的ローパスフィルターを配置している。
【００２３】
第１実施例
図１は本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図２〜図４は第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図２は広角端、図３は中間、図４は望遠端での状態を示している。
【００２４】
第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１群Ｇ１と、第２群Ｇ２と、第３群Ｇ３と、第４群Ｇ４と、第５群Ｇ５とで構成されている。なお、図１中、ＬＦは光学的ローパスフィルター、ＩはＣＣＤの撮像面である。
第１群Ｇ１は、負レンズＬ１1と、正レンズＬ１2と、正レンズＬ１3とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
第２群Ｇ２は、負レンズＬ２1と、正レンズＬ２2とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
第３群Ｇ３は、負レンズＬ３1と、負レンズＬ３2と正レンズＬ３3とを接合した正の接合レンズと、負レンズＬ３4とで構成されており、全体で負のパワーを有している。
第４群Ｇ４は、正レンズＬ４1と、負レンズＬ４2と、正レンズＬ４3とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
第５群は、正レンズＬ５1と、負レンズＬ５2と、正レンズＬ５3と、負レンズＬ５4とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
広角端から望遠端へと変倍の際には、第１群Ｇ１は物体側に移動し、第２群Ｇ２は第１群Ｇ１よりも少ない移動量で物体側に移動し、第３群Ｇ３は位置が固定され、第４群Ｇ４は物体側に移動し、第５群Ｇ５は第４群Ｇ４との間隔を広げた後に狭まるように物体側に移動するようになっている。
また、第３群Ｇ３は、唯一負の群であるということもあり、比較的パワーが強くなっている。そのため、製造誤差感度が大きく、組立時の性能ばらつきも大きくなる。本実施例では、ズーム時に第３群を固定にすることで、組立時の性能へのばらつきを小さく抑えている。
なお、絞りＳは、第４群Ｇ４と第５群Ｇ５との間に配置されており、変倍時に第５群Ｇ５と共に動くようになっている。
また、フォーカシングは、第２群Ｇ２を移動することによって行なうようになっている。
【００２５】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎd1、ｎd2、…は各レンズのｄ線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、ｆは全系焦点距離、Ｆｎｏ．はＦナンバー、２ωは全画角を表している。
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
第２実施例
図５は本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図６〜図８は第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００２９】
第２実施例のズームレンズのレンズ構成は、第１実施例のズームレンズとほぼ同様である。
広角端から望遠端へと変倍の際には、第１群Ｇ１は物体側に移動し、第２群Ｇ２は物体側へ移動した後に像側へ移動し、第３群Ｇ３は第２群Ｇ２との間隔が広がるように物体側へ移動した後、第２群Ｇ２との間隔が狭まるように像側へ移動し、第４群Ｇ４は物体側に移動し、第５群Ｇ５は第４群Ｇ４との間隔を広げた後に狭まるように物体側に移動するように、各群すべてが移動する構成となっている。
また、フォーカシングは、第１実施例と同様、第２群Ｇ２を移動することによって行なうようになっている。
【００３０】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００３１】
【００３２】
第３実施例
図９は本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図１０〜図１２は第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１０は広角端、図１１は中間、図１２は望遠端での状態を示している。
【００３３】
第３実施例のズームレンズのレンズ構成は、第１実施例のズームレンズとほぼ同様である。
変倍時の動きも第１実施例と同様で、第３群Ｇ３が固定されている。また、フォーカシングも第１実施例と同様、第２群Ｇ２で行なうようになっている。
【００３４】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００３５】
【００３６】
次に、上記各実施例における条件式の値を表１に示す。
表１
【００３７】
次に、本発明のズームレンズを撮影レンズとして用いる銀塩タイプの一眼レフレックスカメラの一実施例を図１３に示す。
図１３において、１０は一眼レフレックスカメラで、２は撮影レンズ、４は撮影レンズ２を一眼レフレックスカメラ１０に着脱可能とするマウント部であり、スクリュータイプのマウントやバヨネットタイプのマウント（図１３の例では、バヨネットタイプを用いている。）等が用いられる。また、６はフィルム、１１は撮影レンズ２の光路３上において撮影レンズ２とフィルム６との間に配置されたクイックリターンミラー、１２はクイックリターンミラー１１より反射された光路に配置されたファインダースクリーン、１３はペンタプリズム、１４はファインダー、Ｅは観察者の眼（アイポイント）である。なお、図１３では特に示していないが、露光時間を調整するシャッターをフィルムの直前に配備してもよい。
このような構成の一眼レフレックスカメラ１０の撮影レンズ２として上記各実施例に示したような本発明のズームレンズが用いられる。
【００３８】
図１３に示すような、本発明のズームレンズを備えたカメラによれば、着脱可能なマウント部４を備えているので保管時にはズームレンズ２をカメラ１０から取り外すことができ、保管スペースを有効活用することができる。また、このカメラは撮影時には必要に応じて本発明のズームレンズ２を装着して使用することができる。
また、このカメラでは、ズームレンズ２でバックフォーカスが確保されることによりクイックリターンミラー１１が配備され、撮影時以外はクイックリターンミラー１１により光束が上方に反射され、ファインダースクリーン１３上に結像する。
ファインダースクリーン１３上の画像はペンタプリズムにより後方に伝送され、伝送した像がファインダー１４によって作られるアイポイントＥに置かれた観察者の眼で観察される。
撮影時は、クイックリターンミラー１１が跳ね上がり、ズームレンズ２後方に配置されたフィルム６に結像され撮影が行われる。
なお、図１３に示すカメラは、フィルムの代わりに固体撮像素子（ＣＣＤ）が配備された、デジタルカメラとして構成されていてもよい。また、その場合、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等をレンズと固体撮像素子との間に配備しても良い。また、レンズのバックフォーカス側に配置したクイックリターンミラーの代わりにファインダー光路と撮影用光路とに分離可能な反射部材としてハーフミラープリズム等のビームスプリッターを用いてもよい。このように構成した場合、可動部がないので、耐久性が良く、コスト面でも有利となる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、本発明のズームレンズによれば、大口径で、無限から近距離まで諸収差が良好に補正された望遠ズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図５】本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図６】第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図７】第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図８】第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図９】本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図１０】第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１１】第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１２】第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１３】本発明のズームレンズを撮影レンズとして用いる銀塩タイプの一眼レフレックスカメラの一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１群
Ｇ２ 第２群
Ｇ３ 第３群
Ｇ４ 第４群
Ｇ５ 第５群
Ｌ１1，Ｌ２1，Ｌ３1，Ｌ３2，Ｌ３4，Ｌ４2，Ｌ５2，Ｌ５4 負レンズ
Ｌ１2，Ｌ１3，Ｌ２2，Ｌ３3，Ｌ４1，Ｌ４3，Ｌ５1，Ｌ５3 正レンズ
ＬＦ 光学的ローパスフィルター
Ｉ ＣＣＤの撮像面
Ｓ 絞り
Ｅ アイポイント
２ 撮影レンズ（ズームレンズ）
３ 光路
４ マウント部
６ フィルム
１０ 一眼レフレックスカメラ
１１ クイックリターンミラー
１２ ファインダースクリーン
１３ ペンタプリズム
１４ ファインダー
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩またはデジタルの一眼レフレックスカメラの交換レンズに適用可能なズームレンズ及びそれを用いたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以前から、一眼レフレックスカメラの交換レンズとして、いくつもの望遠ズームレンズが提案されてきている。そして、多くの望遠ズームレンズでは、正負正正の４群構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９３９８号公報（第１−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、広角端での画角がω＝２４°(１３５Ｆで１００ｍｍ)程度であり、変倍比も３を上回るような望遠ズームレンズでは、広角端でのＦナンバーが４以上のものが多い。しかも、望遠側になるほど、レンズ径の大型化、レンズ全長の大型化を招くため、Ｆナンバーを小さくするのが困難になる。
また、望遠ズームレンズの多くは、撮影距離が近いもので１．５ｍ程度である。これ以上近寄ると球面収差の変動が大きくなってしまい、近距離撮影倍率を大きくするのが難しくなる。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無限から近距離までの収差変動を抑えることができる、Ｆナンバーの小さいズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明によるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、次の条件式（１”）、（２）を満足することを特徴としている。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３５ …（１”）
１．５ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２）
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
【０００７】
また、本第２の発明によるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、次の条件式（１）、（２’）を満足することを特徴としている。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．４ …（１）
１．７ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２’）
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
【０００８】
また、本第３の発明によるズームレンズは、本第１又は第２の発明のズームレンズが、次の条件式（２”）を満足することを特徴としている。
１．９ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２”）
但し、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第４の発明によるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行い、次の条件式（４）、（８）を満足することを特徴としている。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …（４）
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …（８）
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離であり、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第５の発明のズームレンズは、本第１乃至第４の発明のズームレンズが、前記変倍に際し、前記第１群と前記第２群との間隔と、前記第２群と前記第３群との間隔が、ともに広角端より望遠端で増大し、かつ、前記第３群が固定されていることを特徴としている。
また、本第６の発明によるズームレンズは、本第１乃至第３の発明のズームレンズが、前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴としている。
また、本第７の発明によるズームレンズは、本第１乃至第６の発明のズームレンズが、
次の条件式（３）を満足することを特徴としている。
３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５ …（３）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第８の発明によるズームレンズは、本第１乃至第７の発明のズームレンズが、次の条件式（３'）を満足することを特徴としている。
３．３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．８ …（３'）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第９の発明によるズームレンズは、本第１乃至第８の発明のズームレンズが、次の条件式（３”）を満足することを特徴としている。
３．６ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．０ …（３”）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第１０の発明によるズームレンズは、本第１乃至第３のいずれか又は第６の発明のズームレンズが、次の条件式（４）を満足することを特徴としている。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …（４）
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
また、本第１１の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１０の発明のズームレンズが、次の条件式（５）を満足することを特徴としている。
−０．１６ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．０８ …（５）
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第１２の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１１の発明のズームレンズが、次の条件式（５'）を満足することを特徴としている。
−０．１２ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．１０ …（５'）
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第１３の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１２の発明のズームレンズが、次の条件式（６）を満足することを特徴としている。
２．０ ＜ Ｆ ＜ ４．０ …（６）
但し、ＦはＦナンバーである。
また、本第１４の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１３の発明のズームレンズが、次の条件式（７）を満足することを特徴としている。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．１５ …（７）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
また、本第１５の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１４の発明のズームレンズが、次の条件式（７'）を満足することを特徴としている。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２１ …（７'）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
また、本第１６の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１５の発明のズームレンズが、次の条件式（７”）を満足することを特徴としている。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２４ …（７”）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
また、本第１７の発明によるズームレンズは、本第１乃至第３のいずれか、第６又は第１０の発明のズームレンズが、前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行い、次の条件式（８）を満足することを特徴としている。
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …（８）
但し、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
また、本第１８の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１７の発明のズームレンズが、次の条件式（９）、（１０）を満足することを特徴としている。
１０ ＜ ＩＨ ＜ １３ …（９）
２．８ ＜ ｆｂ／ＩＨ ＜ ３．８ …（１０）
但し、ＩＨはイメージサークル半径、ｆｂは広角端でのレンズ最終面から撮像面までの距離である。
また、本第１９の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１８の発明のズームレンズが、次の条件式（１１）を満足することを特徴としている。
０ ＜ ｜ＥＷ｜ ＜ １５ …（１１）
但し、ＥＷは対角線上にある最も軸外の主光線（対角主光線）と光軸とのなす角度（°）である。
また、本第２０の発明によるズームレンズは、本第１乃至第１９の発明のズームレンズが、カメラ本体と着脱可能なマウント部を有することを特徴としている。
また、本第２１の発明によるカメラは、本第１乃至第１９の発明のズームレンズと、該ズームレンズを着脱可能とするマウント部と、クイックリターンミラーとを有することを特徴としている。
更に、本第２２の発明によるカメラは、本第１乃至第１９の発明のズームレンズと、該ズームレンズの像側に配置された、ファインダー光路と撮影用光路とに分離可能な反射部材とを有することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
【００１０】
本第１乃至第３の発明では、５つの群で構成し、各群のパワーを適切に配置するようにすることにより、大口径のレンズ系を実現している。
また、広角端から望遠端への変倍に際し、第１群は物体側へ移動する。本第１乃至第３の発明のように構成すれば、第１群の移動量を確保することによって、広角端でのレンズ全長を極力小さくし、変倍比を大きくすることが可能となる。
更に、各群の間隔がそれぞれ変化するように構成すれば、本第５の発明と同様に、パワー配置の最適化が可能となり、収差性能が良好になる。
特に、広角端から望遠端への変倍に際し、第１群と第２群との間隔、及び第２群と第３群との間隔が、ともに広角端より望遠端で増大するようにすると、正の２つの群（第１群、第２群）を前に繰出すことになり、これにより、高い変倍比を確保することができる。
また、正のパワーをこの２つの群（第１群、第２群）に分担させると、製造誤差感度の大きい負の第３群を固定することができ、収差性能が良好になる。
【００１１】
また、いずれの本発明も、フォーカシングは第２群のみで行っている。第２群以外でフォーカシングするとすれば、収差変動の少ない第１群と第２群とを一体として行なうか、または第１群から第４群まででほぼアフォーカル系を構成し、最終群を動かすことが考えられる。しかし、第１群はレンズ径が大きいためレンズ重量が大きく、この群を動かすとメカ的な負担が大きくなる。また、最終群でフォーカシングする方法では、レンズ径は小さく重量は軽いものの、球面収差、非点収差の変動が大きいという欠点が残る。
本発明のように第２群でフォーカスシングさせた場合、第１群と第２群とを一体で動かすのに比べると球面収差の変動は大きいが、像面変動等の収差変動は比較的小さく抑えられるので、最至近撮影距離を１ｍ近くまで寄せることができる。さらに、第２群は、第１群に比べてレンズ径を小さく設計できるので、駆動機構への負担が軽減する。
【００１２】
また、本発明のズームレンズにおいて、第１群は色収差を補正している。望遠ズームでは、系全体の倍率が大きく、第１群で発生した色収差が後ろの群で拡大されるため、ここで発生する軸上色収差は極力小さくしておく必要がある。そのため、第１群の焦点距離は次の条件式(3)を満足する範囲にあるのが望ましい。
３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５ …(3)
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
条件式(3)の下限値を下回ると、第１群のパワーが大きくなるため、収差発生量が大きくなり、第２群以降で補正するのが難しくなる。一方、条件式(3)の上限値を上回ると、第１群のパワーが弱くなりすぎ、全長が長くなり大型化を招いてしまう。
この色収差を補正するために、第１群には異常分散ガラスを使用している。条件式(3)を満足する範囲でこの硝材を使うことで軸上色収差をより効果的に補正することができる。
より望ましくは、次の条件式(3')を満足すると、さらに良い。
３．３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．８ …(3')
さらに望ましくは、次の条件式(3”)を満足すると、最も良い。
３．６ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．０ …(3”)
【００１３】
また、フォーカス群である第２群は、次の条件式(4)を満足するのが望ましい。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …(4)
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
条件式(4)を満足することによってフォーカス移動量を最適化している。
条件式(4)の上限値を上回ると、望遠端におけるフォーカス繰出し量が大きくなり、第１群と第２群との間の移動スペースの確保が難しくなる。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、フォーカシングによる像面変動が大きくなり、好ましくない。
【００１４】
また、第３群は、次の条件式(5)を満足するのが望ましい。
−０．１６ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．０８ …(5)
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
この条件式(5)を満足する範囲内であれば、ズーム比、レンズ全長、バックフォーカス等の諸条件を満足させ、かつ諸収差を良好に補正することが容易となる。特に像面湾曲、ディストーションを補正しており、望遠側での球面収差、コマ収差の補正にも寄与している。
条件式(5)の下限値を下回ると、球面収差が補正過剰になる。一方、条件式(5)の上限値を上回ると、球面収差が補正不足になる。
条件式(5)の範囲は、次の条件式(5')のように限定すると、上記効果はより大きくなる。
−０．１２ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．１０ …(5')
【００１５】
また、第４群、第５群は、それぞれ、次の条件式(1)，(2)を満足するのが望ましい。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．４ …(1)
１．５ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …(2)
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
この条件式(1)，(2)を満足する範囲内であれば、ズーム比、レンズ全長、バックフォーカス等の諸条件を満足させ、かつ良好に収差補正することが容易となる。特にズーミングによる球面収差、コマ収差の変動を良好に補正することができる。
特に条件式(1)は、主に広角端での球面収差の補正にかかわっており、また、条件式(2)は、ズーム全域に渡ってのコマ収差の補正に寄与している。
第４群は、より望ましくは、次の条件式(1')を満足すると、さらに良い。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３８ …(1')
さらに望ましくは、次の条件式(1”)を満足すると、最も良い。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３５ …(1”)
また、第５群は、より望ましくは、次の条件式(2')を満足すると、さらに良い。
１．７ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …(2')
さらに望ましくは、次の条件式(2”)を満足すると、最も良い。
１．９ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …(2”)
【００１６】
さらに、第４群、第５群には、異常分散ガラスを使用すると、軸上色収差と倍率色収差の両収差をバランスよく補正することが可能となる。また、第４群と第５群の間にある絞りに前後してこの異常分散ガラスを配置すると、その効果はより一層大きくなる。
【００１７】
また、大口径ズームレンズとして、全域で次の条件式(6)を満足するのが望ましい。
２．０ ＜ Ｆ ＜ ４．０ …(6)
但し、ＦはＦナンバーである。
条件式(6)の上限値を上回るレンズ系では、大口径レンズと呼ぶにはふさわしくなくなってしまう。一方、条件式(6)の下限値を下回ると、レンズ系のあまりの大型化を招くことになり、商品性が損なわれることになる。
【００１８】
また、本発明の望遠レンズは、望遠端でマクロレンズとしての性能も持たせることができる。そのためには、次の条件式(7)を満足するのが望ましい。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．１５ …(7)
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。
マクロレンズとしての最大撮影倍率は、条件式(7)を満足することが望ましく、少なくとも条件式(7)の上限値を上回らない程度の倍率が必要である。また、条件式(7)の下限値を下回る倍率を達成するためには、レンズ枚数を増やさなければならないか、もしくはＦナンバーを大きくしなければならない。
本発明では、イメージサークルが１３５Ｆに比べて約半分なので、１３５Ｆでの倍率の実質２倍の倍率で撮影でき、望遠レンズでこれだけの倍率で撮影できれば、物体から十分離れた距離でもマクロ撮影を行なうことができる。
より望ましくは、次の条件式(7')を満足すると、さらに良い。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２１ …(7')
さらに望ましくは、次の条件式(7”)を満足すると、最も良い。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２４ …(7”)
【００１９】
フォーカシングに関しては、上述のように、第２群を物体側に動かすことによって行っているが、このときの移動量は次の条件式(8)を満足する範囲であるのが望ましい。
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …(8)
但し、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。
第２群のパワ−は、上記条件式(4)で規定されているが、条件式(4)を満足する範囲にある場合、条件式(8)の下限値を上回る繰り出し量が必要となってくる。条件式(8)の下限値を下回ると、条件式(7)の上限値を上回らない範囲での撮影が行えなくなり、マクロレンズとしては十分ではなくなってしまう。一方、条件式(8)の上限値を上回ると、マクロ撮影倍率は大きくなるが、移動量も大きくなるのでメカ構成上好ましくない。しかも、移動量確保のため第１群と第２群の間隔を広げなければならず、レンズ全長が大きくなってしまう。
【００２０】
また、本発明のレンズ系では、次の条件式(9)．(10)を満足するのが望ましい。
１０ ＜ ＩＨ ＜ １３ …(9)
２．８ ＜ ｆｂ／ＩＨ ＜ ３．８ …(10)
但し、ＩＨはイメージサークル半径、ｆｂは広角端でのレンズ最終面から撮像面までの距離である。
条件式(9)，(10)は、クイックリターンミラー等を配置するために必要なスペースのための条件式である。条件式(9)は、想定しているイメージサークル半径のとり得るべき範囲を示している。このとき、レイアウト上ミラーを置くスペースの確保のために必要な寸法が、条件式(10)を満足する範囲にある。条件式(9)，(10)の下限値を下回ると、ミラーのスペースが足りなくなり、条件式(9)，(10)の上限値を上回ると、カメラ本体が大きくなりすぎてしまい好ましくない。
【００２１】
さらに、本発明のレンズ系では、次の条件式(11)を満足するのが望ましい。
０ ＜ ｜ＥＷ｜ ＜ １５ …(11)
但し、ＥＷは対角線上にある最も軸外の主光線（対角主光線）と光軸とのなす角度（°）である。
本発明のレンズ系は、固体撮像素子（以下ＣＣＤ）を用いた撮影装置であるデジタルカメラへの適用も可能であるため、デジタルカメラで用いる場合、レンズ最終面を射出した光線のＣＣＤへの入射角度が重要となってくる。ＣＣＤへの入射角度があまり大きいと、斜入射による光量不足が懸念される。特に像高が高くなるとレンズ系の射出角度が大きくなるため、ＣＣＤによる周辺減光が大きくなってくる。この周辺減光による光量落ちを最小限にするために、条件式(11)が必要になる。
条件式(11)は、対角主光線の射出光線と光軸とのなす角、すなわち対角主光線の射出角の絶対値が満足すべき範囲を示した式である。本発明のレンズ系に使用するＣＣＤは、ＣＣＤの斜入射特性をレンズ系に合わせてあるが、ＣＣＤへの斜入射による周辺減光を問題ないレベルを保つには、レンズ系対角主光線のＣＣＤへの入射角度、すなわち、光学系の射出角度が条件式(11)を満足する範囲をはずれないようにすることが望ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
本発明の各実施例に示す光学構成は、像高１１．１ｍｍ、ＣＣＤ画素ピッチ５．５μｍとなっている。また、レンズ最終面と像面との間には光学的ローパスフィルターを配置している。
【００２３】
第１実施例
図１は本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図２〜図４は第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図２は広角端、図３は中間、図４は望遠端での状態を示している。
【００２４】
第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１群Ｇ１と、第２群Ｇ２と、第３群Ｇ３と、第４群Ｇ４と、第５群Ｇ５とで構成されている。なお、図１中、ＬＦは光学的ローパスフィルター、ＩはＣＣＤの撮像面である。
第１群Ｇ１は、負レンズＬ１1と、正レンズＬ１2と、正レンズＬ１3とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
第２群Ｇ２は、負レンズＬ２1と、正レンズＬ２2とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
第３群Ｇ３は、負レンズＬ３1と、負レンズＬ３2と正レンズＬ３3とを接合した正の接合レンズと、負レンズＬ３4とで構成されており、全体で負のパワーを有している。
第４群Ｇ４は、正レンズＬ４1と、負レンズＬ４2と、正レンズＬ４3とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
第５群は、正レンズＬ５1と、負レンズＬ５2と、正レンズＬ５3と、負レンズＬ５4とで構成されており、全体で正のパワーを有している。
広角端から望遠端へと変倍の際には、第１群Ｇ１は物体側に移動し、第２群Ｇ２は第１群Ｇ１よりも少ない移動量で物体側に移動し、第３群Ｇ３は位置が固定され、第４群Ｇ４は物体側に移動し、第５群Ｇ５は第４群Ｇ４との間隔を広げた後に狭まるように物体側に移動するようになっている。
また、第３群Ｇ３は、唯一負の群であるということもあり、比較的パワーが強くなっている。そのため、製造誤差感度が大きく、組立時の性能ばらつきも大きくなる。本実施例では、ズーム時に第３群を固定にすることで、組立時の性能へのばらつきを小さく抑えている。
なお、絞りＳは、第４群Ｇ４と第５群Ｇ５との間に配置されており、変倍時に第５群Ｇ５と共に動くようになっている。
また、フォーカシングは、第２群Ｇ２を移動することによって行なうようになっている。
【００２５】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ1、ｒ2、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎd1、ｎd2、…は各レンズのｄ線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、ｆは全系焦点距離、Ｆｎｏ．はＦナンバー、２ωは全画角を表している。
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００２６】
第２実施例
図５は本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図６〜図８は第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００２９】
第２実施例のズームレンズのレンズ構成は、第１実施例のズームレンズとほぼ同様である。
広角端から望遠端へと変倍の際には、第１群Ｇ１は物体側に移動し、第２群Ｇ２は物体側へ移動した後に像側へ移動し、第３群Ｇ３は第２群Ｇ２との間隔が広がるように物体側へ移動した後、第２群Ｇ２との間隔が狭まるように像側へ移動し、第４群Ｇ４は物体側に移動し、第５群Ｇ５は第４群Ｇ４との間隔を広げた後に狭まるように物体側に移動するように、各群すべてが移動する構成となっている。
また、フォーカシングは、第１実施例と同様、第２群Ｇ２を移動することによって行なうようになっている。
【００３０】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
第３実施例
図９は本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図１０〜図１２は第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１０は広角端、図１１は中間、図１２は望遠端での状態を示している。
【００３３】
第３実施例のズームレンズのレンズ構成は、第１実施例のズームレンズとほぼ同様である。
変倍時の動きも第１実施例と同様で、第３群Ｇ３が固定されている。また、フォーカシングも第１実施例と同様、第２群Ｇ２で行なうようになっている。
【００３４】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
次に、上記各実施例における条件式の値を表１に示す。
表１
次に、本発明のズームレンズを撮影レンズとして用いる銀塩タイプの一眼レフレックスカメラの一実施例を図１３に示す。
図１３において、１０は一眼レフレックスカメラで、２は撮影レンズ、４は撮影レンズ２を一眼レフレックスカメラ１０に着脱可能とするマウント部であり、スクリュータイプのマウントやバヨネットタイプのマウント（図１３の例では、バヨネットタイプを用いている。）等が用いられる。また、６はフィルム、１１は撮影レンズ２の光路３上において撮影レンズ２とフィルム６との間に配置されたクイックリターンミラー、１２はクイックリターンミラー１１より反射された光路に配置されたファインダースクリーン、１３はペンタプリズム、１４はファインダー、Ｅは観察者の眼（アイポイント）である。なお、図１３では特に示していないが、露光時間を調整するシャッターをフィルムの直前に配備してもよい。
このような構成の一眼レフレックスカメラ１０の撮影レンズ２として上記各実施例に示したような本発明のズームレンズが用いられる。
【００３８】
図１３に示すような、本発明のズームレンズを備えたカメラによれば、着脱可能なマウント部４を備えているので保管時にはズームレンズ２をカメラ１０から取り外すことができ、保管スペースを有効活用することができる。また、このカメラは撮影時には必要に応じて本発明のズームレンズ２を装着して使用することができる。
また、このカメラでは、ズームレンズ２でバックフォーカスが確保されることによりクイックリターンミラー１１が配備され、撮影時以外はクイックリターンミラー１１により光束が上方に反射され、ファインダースクリーン１３上に結像する。
ファインダースクリーン１３上の画像はペンタプリズムにより後方に伝送され、伝送した像がファインダー１４によって作られるアイポイントＥに置かれた観察者の眼で観察される。
撮影時は、クイックリターンミラー１１が跳ね上がり、ズームレンズ２後方に配置されたフィルム６に結像され撮影が行われる。
なお、図１３に示すカメラは、フィルムの代わりに固体撮像素子（ＣＣＤ）が配備された、デジタルカメラとして構成されていてもよい。また、その場合、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等をレンズと固体撮像素子との間に配備しても良い。また、レンズのバックフォーカス側に配置したクイックリターンミラーの代わりにファインダー光路と撮影用光路とに分離可能な反射部材としてハーフミラープリズム等のビームスプリッターを用いてもよい。このように構成した場合、可動部がないので、耐久性が良く、コスト面でも有利となる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、本発明のズームレンズによれば、大口径で、無限から近距離まで諸収差が良好に補正された望遠ズームレンズ及びそれを用いたカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図５】本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図６】第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図７】第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図８】第２実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図９】本発明によるズームレンズを備えた撮像装置の第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図１０】第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１１】第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１２】第３実施例にかかるズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１３】本発明のズームレンズを撮影レンズとして用いる銀塩タイプの一眼レフレックスカメラの一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１群
Ｇ２ 第２群
Ｇ３ 第３群
Ｇ４ 第４群
Ｇ５ 第５群
Ｌ１1，Ｌ２1，Ｌ３1，Ｌ３2，Ｌ３4，Ｌ４2，Ｌ５2，Ｌ５4 負レンズ
Ｌ１2，Ｌ１3，Ｌ２2，Ｌ３3，Ｌ４1，Ｌ４3，Ｌ５1，Ｌ５3 正レンズ
ＬＦ 光学的ローパスフィルター
Ｉ ＣＣＤの撮像面
Ｓ 絞り
Ｅ アイポイント
２ 撮影レンズ（ズームレンズ）
３ 光路
４ マウント部
６ フィルム
１０ 一眼レフレックスカメラ
１１ クイックリターンミラー
１２ ファインダースクリーン
１３ ペンタプリズム
１４ ファインダー
Claims (22)
- 物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、
変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、
次の条件式（１”）、（２）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．３５ …（１”）
１．５ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２）
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。 - 物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、
変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、
次の条件式（１）、（２’）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．１ ＜ ｆ４／ｆｔ ＜ ０．４ …（１）
１．７ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２’）
但し、ｆ４は第４群の焦点距離、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（２”）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
１．９ ＜ ｆ５／ｆｗ ＜ ２．５ …（２”）
但し、ｆ５は第５群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。 - 物体側から順に、少なくとも、正の第１群と、正の第２群と、負の第３群と、正の第４群と、正の第５群とで構成され、
変倍に際し、少なくとも前記第１群は可動で、かつ、各群の間隔がそれぞれ変化し、
前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行い、
次の条件式（４）、（８）を満足することを特徴とするズームレンズ。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …（４）
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …（８）
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離であり、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。 - 前記変倍に際し、前記第１群と前記第２群との間隔と、前記第２群と前記第３群との間隔が、ともに広角端より望遠端で増大し、かつ、前記第３群が固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のズームレンズ。
- 前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のズームレンズ。
- 次の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のズームレンズ。
３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ５ …（３）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（３'）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のズームレンズ。
３．３ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．８ …（３'）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（３”）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のズームレンズ。
３．６ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ ４．０ …（３”）
但し、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか又は請求項６に記載のズームレンズ。
２ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．５ …（４）
但し、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のズームレンズ。
−０．１６ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．０８ …（５）
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（５'）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のズームレンズ。
−０．１２ ＜ ｆ３／ｆｔ ＜ −０．１０ …（５'）
但し、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載のズームレンズ。
２．０ ＜ Ｆ ＜ ４．０ …（６）
但し、ＦはＦナンバーである。 - 次の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のズームレンズ。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．１５ …（７）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。 - 次の条件式（７'）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載のズームレンズ。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２１ …（７'）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。 - 次の条件式（７”）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載のズームレンズ。
−０．３５ ≦ ＭＧ ≦ −０．２４ …（７”）
但し、ＭＧは最大撮影倍率である。 - 前記第２群を物体側に移動させることによりフォーカシングを行い、
次の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか、請求項６又は請求項１０に記載のズームレンズ。
０．０８ ＜ Δｄ／ｆｔ ＜ ０．１２ …（８）
但し、Δｄは無限遠から最至近物点までのフォーカシング移動量、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離である。 - 次の条件式（９）、（１０）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載のズームレンズ。
１０ ＜ ＩＨ ＜ １３ …（９）
２．８ ＜ ｆｂ／ＩＨ ＜ ３．８ …（１０）
但し、ＩＨはイメージサークル半径、ｆｂは広角端でのレンズ最終面から撮像面までの距離である。 - 次の条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載のズームレンズ。
０ ＜ ｜ＥＷ｜ ＜ １５ …（１１）
但し、ＥＷは対角線上にある最も軸外の主光線（対角主光線）と光軸とのなす角度（°）である。 - カメラ本体と着脱可能なマウント部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれかに記載のズームレンズ。
- 請求項１乃至請求項１９のいずれかに記載のズームレンズと、該ズームレンズを着脱可能とするマウント部と、クイックリターンミラーとを有することを特徴とするカメラ。
- 請求項１乃至請求項１９のいずれかに記載のズームレンズと、該ズームレンズの像側に配置された、ファインダー光路と撮影用光路とに分離可能な反射部材とを有することを特徴とするカメラ。
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