JP4360504B2 - 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、ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銀塩カメラやデジタルカメラのズーム撮影光学系やズームファインダー光学系は、小型であることや変倍比が高いことが要求される。この二つの要求は互いに相反する要求であり、これら要求を特に高い次元でバランスさせることが必要である。
【０００３】
従来、ズーム撮影光学系は、携帯時の全長が短くなるように、沈胴式にしたり、広角端や望遠端での全長を短くするために正、負の２群ズームや正、正、負の３群ズームを用いている。
【０００４】
しかし、前記の撮影光学系は沈胴時を含めてズーム群の移動量が大であり、レンズ系の全長が長くなるだけではなく、鏡枠構造が複雑になり、またカメラ全体が大型になる等の欠点があった。
【０００５】
また、ズーム群を移動させるための移動量を確保するために最終的にレンズ系の全長が長くなる。逆にズーム群の移動量を小にしてしかも変倍比を高くするためには、フォーカシング機構等に非常に緻密な精度が要求され、コストや性能等への影響が大になる。
【０００６】
また、屈折力可変光学素子を用いて移動群を減らし、またこの素子に像面補正機能を負担させるようにしたズーム撮影光学系が知られている。
【０００７】
この屈折力可変光学素子は、液晶などの屈折率を変化させるようにした素子や形状を変化させる素子等である。この屈折力可変光学素子の具体例として、特開平７−１５１９０８号公報や特開平７−４９４０４号公報に記載された素子が知られている。これら素子は圧力等によりレンズの形状を変化させることにより屈折力を変化させる素子である。また、他の屈折力可変素子として、特開平１０−４８５９７号公報や特開平１０−７３７５８号公報等に記載された素子がある。これら素子は電気的な作用によって媒質の屈折率を変化させる液晶等を用いた素子であり、上記公報には、その光学系への応用が記載されている。
【０００８】
これら屈折力可変光学素子を用いてズーム撮影光学系の、フォーカシング機能を分担させた従来例として特開昭６０−２５４０１４号公報や特開昭６３−１７９３０９号公報に記載された光学系が知られている。これら光学系は、ズーミングに伴う像面の変動を前記のような屈折力可変素子を用いて補正するようにしている。
【０００９】
また、屈折力可変素子を用いたズーム撮影光学系の従来例として、特開昭６３−２０８８１８号公報に記載された光学系は、屈折力可変素子を用いることにより複数のズーム群の間隔を変化させることなしにズーミングを行なう光学系である。
【００１０】
また屈折力可変素子を用いることによりフォーカシングを行なうようにした光学系として、特開昭６１−２８４７１９号公報等に記載された光学系が知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の屈折力可変素子を用いた光学系の従来例は、屈折力可変素子そのものの屈折力の変化が小さいという欠点がある。
【００１２】
また上記従来例は、小型であってしかも変倍比が高いズーム光学系としては、不十分である。
【００１３】
本発明は、小型でありかつ高変倍比のズーム撮影光学系を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、少なくとも二つのレンズ群よりなり、これらレンズ群が夫々異なる軌跡を有して移動することにより広角端から望遠端への変倍を行なうレンズ系で、前記二つのレンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有し、かつこの屈折力可変光学素子を有するレンズ群の像側にレンズ群を有し、前記屈折力可変光学素子を有するレンズ群は正の屈折力を有し、前記屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群が下記条件（３）を満足することを特徴とする。
（３） （ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＜０
ただし、ＤＲ（Ｗ）、ＤＲ（Ｔ）は夫々広角端および望遠端における屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群との間隔、ＨＲ（Ｗ）、ＨＲ（Ｔ）は、夫々広角端および望遠端における屈折力可変光学素子を有するレンズ群の後側主点位置である。
【００２７】
ここで、後側主点位置とは、レンズ群の最も後方のレンズ面（レンズ群の最も像側のレンズ面）から後側主点までの距離のことである。
【００２８】
この第５の構成のレンズ系のように少なくとも二つのレンズ群を有し、これらレンズ群の間隔を変化させてズームレンズ全系の焦点距離を変化させまたこれらレンズ群を異なる軌跡にて移動させることにより像面位置を常に一定に保つことができる。
【００２９】
またレンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有し、このレンズ群とその像側のレンズ群とが条件（３）を満足するようにすれば、変倍比を更に大にすることができる。つまりこの条件（３）を満足すれば、広角端から望遠端への変倍の際の屈折力可変光学素子を含むレンズ群とその像側のレンズ群の間の間隔の変化量に比べ主点位置の変化量が大になり、したがって小型で変倍比の大きなレンズ系になし得る。
【００３０】
次に本発明のズームレンズにおいて用いる屈折力可変光学素子としては、素子そのものの屈折力が変化するものと、素子そのものの屈折力は変化せず素子の形状が変化することにより屈折力が変化するものと、その両方が変化することにより屈折力が変化するものとがある。
【００３１】
また屈折力可変光学素子の屈折力が変化するものと、主点位置が変化するものと、両方の機能を備えたものとがある。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズの実施の形態は、図１乃至図６に示す通りで、これら実施の形態の各群の焦点距離、主点位置、群間隔、全系の焦点距離、全長等は次の表１〜表６に示す通りである。なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態は参考例である。
【００３３】
また表７、８は本発明の各実施の形態を従来例と比較するために示した図１３、図１４のズームレンズの各群の焦点距離、主点位置等を示している。
【００３４】
表１（第１の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝30.0 HF1(W)＝4 HR1(W)＝-4 D1(W)＝14.65
第２群(G2) f2(W) ＝-32.2 HF2(W)＝4 HR2(W)＝-4 D2(W)＝5.52
全系 f(W)＝38.9 L(W)＝36.17
（第１の望遠端Ｔ１）
第１群(G1) f1(T1)＝33.3 HF1(T1)＝4 HR1(T1)＝-4 D1(T1)＝5.23
第２群(G2) f2(T1)＝-29 HF2(T1)＝4 HR2(T1)＝-4 D2(T1)＝61.5
全系 f(T1) ＝108.6 L(T1) ＝82.83
（第２の望遠端Ｔ２）
第１群(G1) f1(T2)＝33.3 HF1(T2)＝4 HR1(T2)＝-4 D1(T2)＝1
第２群(G2) f2(T2)＝-29 HF2(T2)＝4 HR2(T2)＝-4 D2(T2)＝147.2
全系 f(T2) ＝207.1 L(T2)＝164.2
φＶ（Ｗ）＝−０．０３１０６、φＶ（Ｔ１）＝−０．０３４５
φＶ（Ｔ２）＝−０．０３４５
φＶ（Ｔ１）＜φＶ（Ｗ）
φＶ（Ｔ２）＜φＶ（Ｗ）
【００３５】
表２（第２の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝30 HF1(W)＝4 HR1(W)＝-4 D1(W)＝14.65
第２群(G2) f2(W) ＝-29 HF2(W)＝4 HR2(W)＝-4 D2(W)＝5.85
全系 f(W)＝40.2 L(W)＝36.5 フォーカシング感度＝0.79
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝33.3 HF1(T)＝4 HR1(T)＝-4 D1(T)＝5.23
第２群(G2) f2(T) ＝-29 HF2(T)＝4 HR2(T)＝-4 D2(T)＝61.5
全系 f(T)＝108.8 L(T)＝82.8 フォーカシング感度＝9.63
φＶ（Ｗ）＝０．０３３３、φＶ（Ｔ）＝０．０３００
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
βＲ（Ｗ）＝１．３４、βＲ（Ｔ）＝３．２６７２６７
φＶ（Ｗ）＝０．０３３３、φＶ（Ｔ）＝０．０３００
βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ）＝−１．９２７２６７
φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ）＝０．００３３
（βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ））（φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ））＝−０．００６３５９９＜０
【００３６】
表３（第３の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝10 HR2(W)＝-3 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝3.56
全系 f(W)＝39.3 L(W)＝45.36 フォーカシング感度＝2.08
（第１の望遠端Ｔ１）
第１群(G1) f1(T1)＝63 HF1(T1)＝5 HR1(T1)＝-5 D1(T1)＝12.49
第２群(G2) f2(T1)＝32.6 HF2(T1)＝10 HR2(T1)＝-3 D2(T1)＝3.31
第３群(G3) f3(T1)＝-20.2 HF3(T1)＝-5 HR3(T1)＝-8 D3(T1)＝62.17
全系 f(T1) ＝134.9 L(T1) ＝103.97 フォーカシング感度＝15.43
（第２の望遠端Ｔ２）
第１群(G1) f1(T2)＝63 HF1(T2)＝5 HR1(T2)＝-5 D1(T2)＝13.86
第２群(G2) f2(T2)＝32.6 HF2(T2)＝10 HR2(T2)＝-3 D2(T2)＝1.94
第３群(G3) f3(T2)＝-20.2 HF3(T2)＝-5 HR3(T2)＝-8 D3(T2)＝89.67
全系 f(T2) ＝179.58 L(T2)＝131.47
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ１）＝０．０３０７
φＶ（Ｔ２）＝０．０３０７
φＶ（Ｔ１）＜φＶ（Ｗ）
φＶ（Ｔ２）＜φＶ（Ｗ）
βＲ（Ｗ）＝１．５７１６５９、βＲ（Ｔ１）＝４．４７３６７８
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ１）＝０．０３０７
βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ１）＝−２．９０２０１９
φＲ（Ｗ）−φＶ（Ｔ１）＝０．００３４
（βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ１））（φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ１））＝−０．００９８６６８＜０
βＲ（Ｔ２）＝７．１８１６４３、φＶ（Ｔ２）＝０．０３０７
βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ２）＝−５．６０９９８４
φＲ（Ｗ）−φＶ（Ｔ２）＝０．００３４
（βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ２））（φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ２））＝−０．０１９０７３９＜０
【００３７】
表４（第４の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝9 HR2(W)＝-4 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝1.6
全系 f(W)＝36.4 L(W)＝43.4
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝63 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝29.3 HF2(T)＝11 HR2(T)＝-2 D2(T)＝1.94
第３群(G3) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-5 HR3(T)＝-8 D3(T)＝85.92
全系 f(T)＝167.2 L(T)＝127.7
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ）＝０．０３４１
φＶ（Ｗ）＝φＶ（Ｔ）
ＤＦ（Ｗ）＝３．４８、ＤＦ（Ｔ）＝１３．８６
ＨＦ（Ｗ）＝９、ＨＦ（Ｔ）＝１１
ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ）＝−１０．３８
ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ）＝−２
（ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ））／（ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ））＝５．１９＞０
ＤＲ（Ｗ）＝１２．３２、ＤＲ（Ｔ）＝１．９４
ＨＲ（Ｗ）＝−４、ＨＲ（Ｔ）＝−２
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝１０．３８
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝−２
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−５．１９＜０
【００３８】
表５（第５の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝9 HR2(W)＝-4 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝1.6
全系 f(W)＝36.4 L(W)＝43.4
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝63 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝32.6 HF2(T)＝11 HR2(T)＝-2 D2(T)＝1.94
第３群(G3) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-5 HR3(T)＝-8 D3(T)＝122.79
全系 f(T)＝233.6 L(T)＝164.6
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ）＝０．０３０７
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
ＤＦ（Ｗ）＝３．４８、ＤＦ（Ｔ）＝１３．８６
ＨＦ（Ｗ）＝９、ＨＦ（Ｔ）＝１１
ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ）＝−１０．３８
ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ）＝−２
（ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ））／（ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ））＝５．１９＞０
ＤＲ（Ｗ）＝１２．３２、ＤＲ（Ｔ）＝１．９４
ＨＲ（Ｗ）＝−４、ＨＲ（Ｔ）＝−２
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝１０．３８
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝−２
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−５．１９＜０
【００３９】
表６（第６の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝6 HR1(W)＝-4 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝10 HR2(W)＝-3 D2(W)＝13.32
第３群(G3) f3(W) ＝-22.4 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝1.17
全系 f(W)＝34.8 L(W)＝44
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝70 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝29.3 HF2(T)＝10 HR2(T)＝-3 D2(T)＝1.94
第３群(G3) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-6 HR3(T)＝-9 D3(T)＝173.67
全系 f(T)＝292.7 L(T)＝215.5
（第１群）
φＶ（Ｗ）＝０．０１５９、φＶ（Ｔ）＝０．０１４３
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
ＤＲ（Ｗ）＝３．４８、ＤＲ（Ｔ）＝１３．８６
ＨＲ（Ｗ）＝−４、ＨＲ（Ｔ）＝−５
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝−１０．３８
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝１
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−１０．３８＜０
（第３群）
φＶ（Ｗ）＝−０．０４４６、φＶ（Ｔ）＝−０．０４９５
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
ＤＦ（Ｗ）＝１３．３２、ＤＦ（Ｔ）＝１．９４
ＨＦ（Ｗ）＝−５、ＨＦ（Ｔ）＝−６
ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ）＝１１．３８
ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ）＝１
（ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ））／（ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ））＝１１．３８＞０
ＤＲ（Ｗ）＝１．１７、ＤＲ（Ｔ）＝１７３．６７
ＨＲ（Ｗ）＝−８、ＨＲ（Ｔ）＝−９
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝−１７２．５０
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝１
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−１７２．５０＜０
【００４０】
表７（従来例１）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝30 HF1(W)＝4 HR1(W)＝-4 D1(W)＝14.65
第２群(G2) f2(W) ＝-29 HF2(W)＝4 HR2(W)＝-4 D2(W)＝5.85
全系 f(W)＝40.2 L(W)＝36.5 フォーカシング感度＝0.79
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝30.0 HF1(T)＝4 HR1(T)＝-4 D1(T)＝1
第２群(G2) f2(T) ＝-29.0 HF2(T)＝4 HR2(T)＝-4 D2(T)＝72.13
全系 f(T)＝108.8 L(T)＝89.1 フォーカシング感度＝12.12
【００４１】
表８（従来例２）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝10 HR2(W)＝-3 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D2(W)＝3.56
全系 f(W)＝39.3 L(W)＝45.36 フォーカシング感度＝2.08
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝63 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝29.3 HF2(T)＝10 HR2(T)＝-3 D2(T)＝1.94
第３群(G2) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-5 HR3(T)＝-8 D3(T)＝65.39
全系 f(T)＝134.9 L(T)＝107.2 フォーカシング感度＝16.88
【００４２】
上記表において、ｆ１（Ｗ）、ｆ１（Ｔ１）、ｆ１（Ｔ２）は第１群Ｇ１の夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における焦点距離、ＨＦ１（Ｗ）、ＨＦ１（Ｔ１）、ＨＦ１（Ｔ２）は第１群Ｇ１の夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における前側主点位置、ＨＲ１（Ｗ）、ＨＲ１（Ｔ１）、ＨＲ１（Ｔ２）は第１群Ｇ１の夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における後側主点位置、Ｄ１（Ｗ）、Ｄ１（Ｔ１）、Ｄ１（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の群間隔、Ｄ２（Ｗ）、Ｄ２（Ｔ１）、Ｄ２（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の群間隔、または２群構成の場合は第２群Ｇ２と像面の間隔、Ｄ３（Ｗ）、Ｄ３（Ｔ１）、Ｄ３（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における第３群Ｇ３と像面との間隔、ｆ（Ｗ）、ｆ（Ｔ１）、ｆ（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における全系の焦点距離、Ｌ（Ｗ）、Ｌ（Ｔ１）、Ｌ（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における全長（第１群Ｇ１の最も物体側の面から像面Ｉまでの長さ）であって、これらの単位はいずれもmmである。またフォーカシング感度はフォーカシング群を０．０１ｍｍ動かした時の像面の移動量を１００倍した値である。
【００４３】
以上の実施の形態のうち、図１、２に示す第１、２の実施の形態は、図１３に示す正、負のレンズ群よりなる２群ズームレンズである表７の従来例１のレンズ群中に屈折力可変光学素子を適用した例である。
【００４４】
本発明の第１の実施の形態のズームレンズは、図１に示すように、正の屈折力の第１群Ｇ１と負の屈折力の第２群Ｇ２とよりなり、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２に屈折力可変光学素子を含んだズームレンズであり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群が異なる軌跡にて物体側へ移動するものである。また第１群は屈折力可変光学素子の作用により正の屈折力を弱くし、第２群は屈折力可変光学素子の作用により負の屈折力を強くしている。
【００４５】
即ち、本発明の第１の実施の形態のズームレンズは、表１に示すように第１群と第２群の焦点距離ｆ１およびｆ２が広角端ｆ１（Ｗ）およびｆ２（Ｗ）と望遠端ｆ１（Ｔ）およびｆ２（Ｔ）とで相違し、第１群の焦点距離は広角端と望遠端とではｆ１（Ｗ）＝３０．０mmからｆ１（Ｔ）＝３３．３mmと長くなり、また第２群の焦点距離は｜ｆ２（Ｗ）｜＝３２．２mmから｜ｆ２（Ｔ）｜＝２９mmと短くなっている。このように、第１群と第２群の屈折力はいずれも屈折力可変光学素子により前述のように第１群が正で弱くなりあるいは第２群が負で強くなっている。またｆ１（Ｗ）＜ｆ１（Ｔ）、ｆ２（Ｗ）＜ｆ２（Ｔ）であり、いずれも条件（１）を満足する。
【００４６】
この第１の実施の形態において、第１の望遠端Ｔ１は全系の焦点距離を従来例１の全系の焦点距離とほぼ同じ値にした。このように従来例１のズームレンズとほぼ同じ変倍比であってしかもズーム間隔の変化量およびレンズ系の全長がこの従来例に比べて小である。尚ズーム移動量、全長を従来例と同じ値にすれば変倍比を大にすることが可能である。
【００４７】
第１の実施の形態の第２の望遠端は、群間隔Ｄ１（Ｔ２）を従来例１と同じにしたもので、これにより変倍比を大にした。前記のように従来例１のズームレンズの変倍比は約２．７であり、本発明の第１の実施の形態の広角端（Ｗ）から第１の望遠端（Ｔ１）までの変倍比は約２．８であり、従来例１のズームレンズの変倍比と同じ程度であるが、広角端（Ｗ）から第２の望遠端（Ｔ２）までの変倍比は約５．３であって２倍近くの変倍比である。
【００４８】
このように、この第１の実施の形態のズームレンズは、全系の焦点距離を更に長い第２の望遠端（Ｔ２）まで長くすることにより変倍比を高くすることが可能である。
【００４９】
以上述べたように、この第１の実施の形態のズームレンズは、第１群、第２群の両レンズ群に屈折力可変光学素子を有するレンズ系で、この屈折力可変光学素子の作用により第１群、第２群の屈折力を広角端から望遠端への変倍に際して変化させることによって、変倍比を小にすることなしに一層全長の短い小型のレンズ系にしたものである。
【００５０】
第２の実施の形態のズームレンズは、図２に示す通りの構成で、正の屈折力の第１群と負の屈折力の第２群を有し、第１群と第２群の間隔を狭めながら両レンズ群を物体側へ移動して広角端から望遠端への変倍を行なう。
【００５１】
この第２の実施の形態は、第１群が屈折力可変素子を有し、前述の広角端から望遠端への変化の際に第１群と第２群の間隔を狭めながら物体側に移動すると共に屈折力可変素子の作用により第１群の正の屈折力を弱くする。つまり、表２に示すように第１群の広角端での焦点距離は、ｆ１（Ｗ）＝３０であり、また望遠端までの焦点距離は、ｆ１（Ｔ）＝３３．３であって、第１群の焦点距離ｆ１は、ｆ１（Ｗ）＜ｆ１（Ｔ）であり、条件（１）を満足する。これによって、図１３、表７の従来例１と同じ変倍比で、レンズ系の全長が小になっている。
【００５２】
この第２の実施の形態は、第１群の屈折力可変光学素子の作用によりズーム間隔の変化量を小にし、全長の短い小型なレンズ系にしたものである。
【００５３】
またこの第２の実施の形態は、第１群によりフォーカシングが行なわれ、しかもそのフォーカシング感度は小である。
【００５４】
尚、第２の実施の形態は望遠端が一つのみ記載してある。
【００５５】
この第２の実施の形態は、第１群Ｇ１を屈折力可変光学素子を有するレンズ群にしたもので、屈折力可変光学素子の作用により第１群Ｇ１の屈折力を変化させることにより、従来例１と変倍比が同じであって全長を短縮した。また、前記屈折力可変光学素子の作用によりフォーカシング感度を小にした。
【００５６】
第３、第４、第５、第６の実施の形態のズームレンズは、夫々図３、図４、図５、図６に示す通りであって、物体側より順に、正の屈折力の第１群Ｇ１と、正の屈折力第２群Ｇ２と、負の屈折力の第３群Ｇ３とよりなり、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３とが一体に物体側へ移動し、第２群Ｇ２が異なる軌跡で物体側へ移動する。また、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３を一体に移動させずにすべてのレンズ群を異なる軌跡で物体側へ移動させてもよい。これらの実施の形態は、図１４、表８に示す従来例２と類似の構成で、屈折力可変光学素子を用いたものである。
【００５７】
第３の実施の形態のズームレンズは、第２群に屈折力可変光学素子を有するレンズ系で、広角端から望遠端への変倍の際に第１群Ｇ１と第２群Ｇ２とは間隔を広くしながら物体側へまた第３群Ｇ３は、第２群Ｇ２との間隔を狭めながら物体側へ移動する。また、第２群Ｇ２中に屈折力可変光学素子を用いることにより第２群Ｇ２の屈折力を弱くしている。
【００５８】
この第３の実施の形態は、第１の望遠端Ｔ１が従来例２の望遠端と全系の焦点距離を等しい値にしたもので、また、第２の望遠端Ｔ２は第２群と第３群の群間隔Ｄ２（Ｔ２）を従来例２の群間隔Ｄ２（Ｔ２）と等しくしたものである。
【００５９】
即ち、本発明の第３の実施の形態は、表３に示すように第２群Ｇ２の焦点距離ｆ２は、広角端がｆ２（Ｗ）＝２９．３mmであるのに対し、第１の望遠端はｆ２（Ｔ１）＝３２．６mmであって、ｆ２（Ｗ）＜ｆ２（Ｔ１）であり、条件（１）を満足する。
【００６０】
このように第３の実施例は、第２群に屈折力可変光学素子を有することによりこの実施の形態と同じ構成である図１４、表８に示す従来例２のズームレンズと比べて第１の望遠端においてズーム間隔の変化量が少なく、また全長が短い。
【００６１】
また、第２の望遠端Ｔ２においては、変倍比が約４．６で大である。
【００６２】
このように第３の実施の形態のレンズ系は正、正、負の３群構成のズームレンズであって、第２群Ｇ２の屈折力可変光学素子の作用により従来例と等しい変倍比で全長が短く小型にしたレンズ系である。また、第２群と第３群の群間隔の変化量が同じで変倍比を大にし得る。
【００６３】
またこの第３の実施の形態は、屈折力可変光学素子を有する第２群Ｇ２によりフォーカシングを行なうもので、これによりフォーカシング感度が小である。
【００６４】
第４の実施の形態のズームレンズは、第２群Ｇ２中に屈折力可変光学素子を設けたものである。このズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２は間隔を広げながら物体側に移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は、間隔を狭めながら物体側へ移動させる。
【００６５】
この第４の実施の形態のズームレンズは、第２群Ｇ２に屈折力可変光学素子を有するが、第２群Ｇ２の焦点距離は変化せずその物体側および像側主点位置を変化させる。つまり、表４に示すように第１群Ｇ１の主点位置ＨＦ１、ＨＲ１は、広角端がＨＦ１（Ｗ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｗ）＝−５ｍｍ、望遠端がＨＦ１（Ｔ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｔ）＝−５ｍｍ、第２群Ｇ２の主点位置ＨＦ２、ＨＲ２は、広角端がＨＦ２（Ｗ）＝９ｍｍ、ＨＲ２（Ｗ）＝−４ｍｍであり、また望遠端がＨＦ２（Ｔ）＝１１ｍｍ、ＨＲ２（Ｔ）＝−２ｍｍ、第３群Ｇ３の主点位置ＨＦ３、ＨＲ３は広角端がＨＦ３（Ｗ）＝−５ｍｍ、ＨＲ３（Ｗ）＝−８ｍｍ、望遠端がＨＦ３（Ｔ）＝−５ｍｍ、ＨＲ３（Ｔ）＝−８ｍｍであり、屈折力可変光学素子を有する第２群Ｇの主点位置が変化している。このように第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の主点間隔、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の主点間隔が広角端から望遠端への変倍において変化している。
【００６６】
一方表８に示す従来例２のズームレンズは、第１群Ｇ１の主点位置ＨＦ１、ＨＲ１は広角端、望遠端共にＨＦ１（Ｗ）＝ＨＦ１（Ｔ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｗ）＝ＨＲ１（Ｔ）＝−５ｍｍ、第２群Ｇ２の主点位置ＨＦ２、ＨＲ２はＨＦ２（Ｗ）＝ＨＦ２（Ｔ）＝１０ｍｍ、ＨＲ２（Ｗ）＝ＨＲ２（Ｔ）＝−３ｍｍ、第３群Ｇ３の主点位置ＨＦ３、ＨＲ３はＨＦ３（Ｗ）＝ＨＦ３（Ｔ）＝−５ｍｍ、ＨＲ３（Ｗ）＝ＨＲ３（Ｔ）＝−８ｍｍである。
【００６７】
このように、本発明の第４の実施の形態のズームレンズは、同じ３群ズームレンズの従来例２に比べて広角端での第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との主点間隔を小さくできまた広角端での第２群Ｇ２と第３群Ｇ３との主点間隔を小さくできる。
【００６８】
以上の主点間隔の変化により変倍比が従来例２の約３．４から約４．６へと大になる。
【００６９】
このように、本発明の第４の実施の形態は、屈折力可変光学素子の作用による主点位置の変化により、同じ全長のレンズ系に対して変倍比をより大にしたズームレンズの例である。つまり正、正、負の３群構成のズームレンズで、正の第２群を屈折力可変光学素子を有するレンズ群にし、この屈折力可変光学素子の作用により主点位置を変化させて変倍比を大にしたものである。
【００７０】
本発明の第５の実施の形態のズームレンズは、図５に示すような構成で、第２群Ｇ２が屈折力可変光学素子を有する。この第５の実施の形態のズームレンズは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔を広げながら第１群Ｇ１が物体側へ、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔を狭めながら第３群Ｇ３が像側へ移動して広角端から望遠端への変倍を行なう。また屈折力可変光学素子の作用により、第２群Ｇ２の屈折力を弱くしまた第２群の主点位置が像側へ移動する。つまり、表５に示すように第２群Ｇ２の焦点距離ｆ２は広角端がｆ２（Ｗ）＝２９．３ｍｍで、望遠端がｆ２（Ｔ）＝３２．６ｍｍであって、ｆ２（Ｗ）＜ｆ２（Ｔ）である。つまり条件（１）を満足する。また第２群の物体側主点は、ＨＦ２（Ｗ）＝９ｍｍ、ＨＦ２（Ｔ）＝１１ｍｍ、ＨＲ２（Ｗ）＝−４ｍｍ、ＨＲ２（Ｔ）＝−２ｍｍであり、主点位置は像側に移動する。
【００７１】
この第５の実施の形態は、屈折力可変光学素子の作用によりこの光学素子を有する第２群Ｇ２の広角端に対する望遠端の屈折力が弱くなり更にその主点位置が像側に移動することにより従来例２の変倍比が約３．４であるのに対し約６．４になり、２倍近い変倍比を有するズームレンズを実現し得た。
【００７２】
以上のようにこの第５の実施の形態は、正、正、負の３群ズームレンズで、屈折力可変光学素子が屈折力と主点位置を変化させるものである。つまり第２群Ｇ２が屈折力可変光学素子を有し、その作用により屈折力と主点位置を変化させ、それにより変倍比が著しく大になるようにした。
【００７３】
また本発明の第６の実施の形態は、図６に示す通り、物体側より順に、正の第１群Ｇ１と、正の第２群Ｇ２と、負の第３群Ｇ３よりなり、図示するように移動して変倍を行なう。つまり、広角端から望遠端への変倍の際に第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔を広くしながら第１群Ｇ１が物体側へ、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔を狭くしながら第３群Ｇ３を物体側へ移動する。この実施の形態のズームレンズは、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３が屈折力可変光学素子を有するレンズ群である。
【００７４】
この第６の実施の形態のズームレンズは、屈折力可変素子の作用により第１群Ｇ１の主点位置は物体側に移動されまた正の屈折力は弱められ、第３群Ｇ３は主点位置を物体側に移動し、負の屈折力が強められる。
【００７５】
即ち、表６に示すように、第１群Ｇ１の主点位置はＨＦ１（Ｗ）＝６ｍｍ、ＨＲ１（Ｗ）＝−４ｍｍからＨＦ１（Ｔ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｔ）＝−５ｍｍで主点が物体側へ移動し、焦点距離はＦ１（Ｗ）＝６３ｍｍ、ｆ１（Ｔ）＝７０ｍｍでｆ１（Ｗ）＜ｆ１（Ｔ）であり、また第３群Ｇ３の主点位置はＨＦ３（Ｗ）＝−５ｍｍ、ＨＦ３（Ｔ）＝−６ｍｍ、ＨＲ３（Ｗ）＝−８ｍｍ、ＨＲ３（Ｔ）＝−９ｍｍであり第３群Ｇ３の主点は物体側へずれ、第３群Ｇ３の焦点距離ｆ３（Ｗ）＝−２２．４ｍｍ、ｆ３（Ｔ）＝−２０．２ｍｍで｜ｆ３（Ｗ）｜＞｜ｆ３（Ｔ）｜である。このレンズ系は第１、第３群の屈折力可変光学素子が条件（１）を満足する。
【００７６】
この第６の実施の形態は、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３の屈折力可変光学素子の作用により全長が従来例２とほぼ同じで、変倍比が約８．４であって従来例の約２．５倍で、変倍比が大幅に大になっている。
【００７７】
この第６の実施の形態は３群ズームレンズで、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３の両レンズ群が屈折力可変光学素子を有し、これら素子がいずれも屈折力と共に主点位置が変化するもので、これによって、変倍比を大幅に大にした例である。
【００７８】
以上述べたように、本発明のズームレンズは、レンズ群のすべて又は一部が屈折力可変光学素子を有するもので、それら屈折力可変光学素子の作用により、屈折力のみ、主点位置のみ又はその両者を可変にすることにより、所望の変倍比を保ったまま全長を短くしたり、全長を小型に保ったまま変倍比を大にしたものである。
【００７９】
尚、第４、５、６の実施の形態のレンズ系は、どのレンズ群をフォーカシング群にしてもよい。
【００８０】
これら実施の形態は、各群の前側主点と後側主点が一致するものとして示してあるが、一致しない場合も本発明に含まれることは明らかである。また各群の厚さは、収差補正上必要な量を推定したが、厚さもこの量の多少に関係なく、本発明のレンズ系を構成し得る。また従来例との比較の際、正レンズも負レンズも屈折力が弱くなる方向に変化するようにした。それは、一般に屈折力が弱い方が収差補正にとって有利であるからである。しかし、正レンズや負レンズが弱くなる方向に変化させても変倍比の拡大やズーム変化量の縮小等の効果を得ることができる。
【００８１】
また、上記各実施の形態においては、屈折力可変光学素子の作用によるレンズ群の屈折力の変化が約１０％であるが、１０％以外の屈折力の変化が生ずるレンズ系も可能である。
【００８２】
図７乃至図１２は、本発明のズームレンズにおいて用いられる屈折力可変光学素子の概要を示す図である。
【００８３】
これら図のうち、図７乃至図９は面形状の変化を利用した屈折力可変光学素子で、図７が素子の形状変化により素子の屈折力を変化させるようにした例、図８は素子の形状変化により主点位置を変化させるようにした例、図９は素子の形状変化により屈折力と主点位置とを変化させるようにした例である。
【００８４】
即ち、図７において（Ａ）は形状を変化させる前の凸レンズを示し、（Ｂ）はこの凸レンズが変化前の実線から変化後の破線に示す形状になることを示している。このように変化後は両面の曲率が強くなり凸レンズの屈折力が大になる。
【００８５】
図８は、（Ａ）に示す形状の変化前の凸レンズが変形後に（Ｂ）に破線にて示すように変化することを示している。この例の場合変形後左側の面の曲率は緩くなり、右側の面の曲率が強くなり、これにより主点位置を変化させている。またこの例では変形後も屈折力は変化しない。
【００８６】
図９は（Ａ）にて示す変形前の凸レンズが変形後に（Ｂ）に破線にて示すように変形する例を示している。この例の凸レンズは、変形後に左側の面のみ変形し右側の面はほとんど変形しない。つまりこの例では左側の面の曲率が強くなり、右側の面の曲率の変化はほぼ０である。したがって変形後屈折力および主点位置が共に変化する。
【００８７】
このように図７乃至図９のように変形すると共にその変形量を任意に選択することにより、屈折力のみ、主点位置のみ、屈折力と主点位置の両方を所望量だけ変化させ得る。
【００８８】
また図１０乃至図１２は、液晶等の屈折力を変化させ得る材料を用いて屈折力を変化させて屈折力、主点位置、その両方を変化させ得るようにした屈折力可変光学素子の例を示す。
【００８９】
図１０は透明光学材料中に二つの平凸レンズをその凸面を互いに向かい合わせた形状の空間部分を形成し、この空間内に液晶等を封入した構成の光学素子である。
【００９０】
この図に示す光学素子において封入した液晶の屈折力の変化によって主点位置を変化させることなく屈折力を変化させることができる。
【００９１】
図１１は、平凸レンズと平凹レンズをその平面が互いに向かいあうような形状にした空間部分を設けた透明光学材料よりなる素子に液晶等を封入した例である。
【００９２】
この図に示す光学素子の場合、液晶等の屈折力を変化させることにより、素子の屈折力を変化させずに主点位置を変化させることができる。
【００９３】
また、図１２は透明光学材料中に平凸レンズの空間部分を形成し、この空間部分に液晶等を封入した光学素子の例である。
【００９４】
この図１２に示す光学素子によれば、液晶等の屈折力を変化させることにより、屈折力と主点位置の両方を変化させることができる。
【００９５】
尚、特許請求の範囲に記載するレンズ系のほか次のズームレンズも本発明の目的、作用効果を達成し得る。
【００９６】
即ち、少なくとも二つのレンズ群よりなり、これらレンズ群が夫々異なる軌跡を有して移動することにより広角端より望遠端への変倍を行なうレンズ系で、レンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有していて、かつこの屈折力可変光学素子を有するレンズ群の像側にレンズ群を有していて、屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群が下記条件（３）を満足するズームレンズ。
（３） （ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＜０
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、レンズ群の一部分又はすべてに屈折力可変光学素子を用いることによってその作用によりレンズ群の焦点距離を変化させまたは主点を移動させあるいは焦点距離の変化と主点の移動により小型で高変倍比のズームレンズを実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示す図
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示す図
【図５】本発明の第５の実施の形態の構成を示す図
【図６】本発明の第６の実施の形態の構成を示す図
【図７】屈折力可変光学素子の面形状の変化による屈折力の変化を示す図
【図８】屈折力可変光学素子の面形状の変化による主点位置の変化を示す図
【図９】屈折力可変光学素子の面形状の変化による屈折力と共に主点位置の変化を示す図
【図１０】屈折力可変光学素子の屈折力の変化による屈折力の変化を示す図
【図１１】屈折力可変光学素子の屈折率の変化により屈折力が変化するレンズの他の例を示す図
【図１２】屈折力可変光学素子の屈折率の変化により屈折力が変化するレンズの更に他の例を示す図
【図１３】従来の２群ズームレンズの構成を示す図
【図１４】従来の３群ズームレンズの構成を示す図
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銀塩カメラやデジタルカメラのズーム撮影光学系やズームファインダー光学系は、小型であることや変倍比が高いことが要求される。この二つの要求は互いに相反する要求であり、これら要求を特に高い次元でバランスさせることが必要である。
【０００３】
従来、ズーム撮影光学系は、携帯時の全長が短くなるように、沈胴式にしたり、広角端や望遠端での全長を短くするために正、負の２群ズームや正、正、負の３群ズームを用いている。
【０００４】
しかし、前記の撮影光学系は沈胴時を含めてズーム群の移動量が大であり、レンズ系の全長が長くなるだけではなく、鏡枠構造が複雑になり、またカメラ全体が大型になる等の欠点があった。
【０００５】
また、ズーム群を移動させるための移動量を確保するために最終的にレンズ系の全長が長くなる。逆にズーム群の移動量を小にしてしかも変倍比を高くするためには、フォーカシング機構等に非常に緻密な精度が要求され、コストや性能等への影響が大になる。
【０００６】
また、屈折力可変光学素子を用いて移動群を減らし、またこの素子に像面補正機能を負担させるようにしたズーム撮影光学系が知られている。
【０００７】
この屈折力可変光学素子は、液晶などの屈折率を変化させるようにした素子や形状を変化させる素子等である。この屈折力可変光学素子の具体例として、特開平７−１５１９０８号公報や特開平７−４９４０４号公報に記載された素子が知られている。これら素子は圧力等によりレンズの形状を変化させることにより屈折力を変化させる素子である。また、他の屈折力可変素子として、特開平１０−４８５９７号公報や特開平１０−７３７５８号公報等に記載された素子がある。これら素子は電気的な作用によって媒質の屈折率を変化させる液晶等を用いた素子であり、上記公報には、その光学系への応用が記載されている。
【０００８】
これら屈折力可変光学素子を用いてズーム撮影光学系の、フォーカシング機能を分担させた従来例として特開昭６０−２５４０１４号公報や特開昭６３−１７９３０９号公報に記載された光学系が知られている。これら光学系は、ズーミングに伴う像面の変動を前記のような屈折力可変素子を用いて補正するようにしている。
【０００９】
また、屈折力可変素子を用いたズーム撮影光学系の従来例として、特開昭６３−２０８８１８号公報に記載された光学系は、屈折力可変素子を用いることにより複数のズーム群の間隔を変化させることなしにズーミングを行なう光学系である。
【００１０】
また屈折力可変素子を用いることによりフォーカシングを行なうようにした光学系として、特開昭６１−２８４７１９号公報等に記載された光学系が知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の屈折力可変素子を用いた光学系の従来例は、屈折力可変素子そのものの屈折力の変化が小さいという欠点がある。
【００１２】
また上記従来例は、小型であってしかも変倍比が高いズーム光学系としては、不十分である。
【００１３】
本発明は、小型でありかつ高変倍比のズーム撮影光学系を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、少なくとも二つのレンズ群よりなり、これらレンズ群が夫々異なる軌跡を有して移動することにより広角端から望遠端への変倍を行なうレンズ系で、前記二つのレンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有し、かつこの屈折力可変光学素子を有するレンズ群の像側にレンズ群を有し、前記屈折力可変光学素子を有するレンズ群は正の屈折力を有し、前記屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群が下記条件（３）を満足することを特徴とする。
（３） （ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＜０
ただし、ＤＲ（Ｗ）、ＤＲ（Ｔ）は夫々広角端および望遠端における屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群との間隔、ＨＲ（Ｗ）、ＨＲ（Ｔ）は、夫々広角端および望遠端における屈折力可変光学素子を有するレンズ群の後側主点位置である。
【００２７】
ここで、後側主点位置とは、レンズ群の最も後方のレンズ面（レンズ群の最も像側のレンズ面）から後側主点までの距離のことである。
【００２８】
この第５の構成のレンズ系のように少なくとも二つのレンズ群を有し、これらレンズ群の間隔を変化させてズームレンズ全系の焦点距離を変化させまたこれらレンズ群を異なる軌跡にて移動させることにより像面位置を常に一定に保つことができる。
【００２９】
またレンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有し、このレンズ群とその像側のレンズ群とが条件（３）を満足するようにすれば、変倍比を更に大にすることができる。つまりこの条件（３）を満足すれば、広角端から望遠端への変倍の際の屈折力可変光学素子を含むレンズ群とその像側のレンズ群の間の間隔の変化量に比べ主点位置の変化量が大になり、したがって小型で変倍比の大きなレンズ系になし得る。
【００３０】
次に本発明のズームレンズにおいて用いる屈折力可変光学素子としては、素子そのものの屈折力が変化するものと、素子そのものの屈折力は変化せず素子の形状が変化することにより屈折力が変化するものと、その両方が変化することにより屈折力が変化するものとがある。
【００３１】
また屈折力可変光学素子の屈折力が変化するものと、主点位置が変化するものと、両方の機能を備えたものとがある。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズの実施の形態は、図１乃至図６に示す通りで、これら実施の形態の各群の焦点距離、主点位置、群間隔、全系の焦点距離、全長等は次の表１〜表６に示す通りである。なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態は参考例である。
【００３３】
また表７、８は本発明の各実施の形態を従来例と比較するために示した図１３、図１４のズームレンズの各群の焦点距離、主点位置等を示している。
【００３４】
表１（第１の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝30.0 HF1(W)＝4 HR1(W)＝-4 D1(W)＝14.65
第２群(G2) f2(W) ＝-32.2 HF2(W)＝4 HR2(W)＝-4 D2(W)＝5.52
全系 f(W)＝38.9 L(W)＝36.17
（第１の望遠端Ｔ１）
第１群(G1) f1(T1)＝33.3 HF1(T1)＝4 HR1(T1)＝-4 D1(T1)＝5.23
第２群(G2) f2(T1)＝-29 HF2(T1)＝4 HR2(T1)＝-4 D2(T1)＝61.5
全系 f(T1) ＝108.6 L(T1) ＝82.83
（第２の望遠端Ｔ２）
第１群(G1) f1(T2)＝33.3 HF1(T2)＝4 HR1(T2)＝-4 D1(T2)＝1
第２群(G2) f2(T2)＝-29 HF2(T2)＝4 HR2(T2)＝-4 D2(T2)＝147.2
全系 f(T2) ＝207.1 L(T2)＝164.2
φＶ（Ｗ）＝−０．０３１０６、φＶ（Ｔ１）＝−０．０３４５
φＶ（Ｔ２）＝−０．０３４５
φＶ（Ｔ１）＜φＶ（Ｗ）
φＶ（Ｔ２）＜φＶ（Ｗ）
【００３５】
表２（第２の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝30 HF1(W)＝4 HR1(W)＝-4 D1(W)＝14.65
第２群(G2) f2(W) ＝-29 HF2(W)＝4 HR2(W)＝-4 D2(W)＝5.85
全系 f(W)＝40.2 L(W)＝36.5 フォーカシング感度＝0.79
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝33.3 HF1(T)＝4 HR1(T)＝-4 D1(T)＝5.23
第２群(G2) f2(T) ＝-29 HF2(T)＝4 HR2(T)＝-4 D2(T)＝61.5
全系 f(T)＝108.8 L(T)＝82.8 フォーカシング感度＝9.63
φＶ（Ｗ）＝０．０３３３、φＶ（Ｔ）＝０．０３００
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
βＲ（Ｗ）＝１．３４、βＲ（Ｔ）＝３．２６７２６７
φＶ（Ｗ）＝０．０３３３、φＶ（Ｔ）＝０．０３００
βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ）＝−１．９２７２６７
φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ）＝０．００３３
（βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ））（φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ））＝−０．００６３５９９＜０
【００３６】
表３（第３の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝10 HR2(W)＝-3 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝3.56
全系 f(W)＝39.3 L(W)＝45.36 フォーカシング感度＝2.08
（第１の望遠端Ｔ１）
第１群(G1) f1(T1)＝63 HF1(T1)＝5 HR1(T1)＝-5 D1(T1)＝12.49
第２群(G2) f2(T1)＝32.6 HF2(T1)＝10 HR2(T1)＝-3 D2(T1)＝3.31
第３群(G3) f3(T1)＝-20.2 HF3(T1)＝-5 HR3(T1)＝-8 D3(T1)＝62.17
全系 f(T1) ＝134.9 L(T1) ＝103.97 フォーカシング感度＝15.43
（第２の望遠端Ｔ２）
第１群(G1) f1(T2)＝63 HF1(T2)＝5 HR1(T2)＝-5 D1(T2)＝13.86
第２群(G2) f2(T2)＝32.6 HF2(T2)＝10 HR2(T2)＝-3 D2(T2)＝1.94
第３群(G3) f3(T2)＝-20.2 HF3(T2)＝-5 HR3(T2)＝-8 D3(T2)＝89.67
全系 f(T2) ＝179.58 L(T2)＝131.47
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ１）＝０．０３０７
φＶ（Ｔ２）＝０．０３０７
φＶ（Ｔ１）＜φＶ（Ｗ）
φＶ（Ｔ２）＜φＶ（Ｗ）
βＲ（Ｗ）＝１．５７１６５９、βＲ（Ｔ１）＝４．４７３６７８
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ１）＝０．０３０７
βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ１）＝−２．９０２０１９
φＲ（Ｗ）−φＶ（Ｔ１）＝０．００３４
（βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ１））（φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ１））＝−０．００９８６６８＜０
βＲ（Ｔ２）＝７．１８１６４３、φＶ（Ｔ２）＝０．０３０７
βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ２）＝−５．６０９９８４
φＲ（Ｗ）−φＶ（Ｔ２）＝０．００３４
（βＲ（Ｗ）−βＲ（Ｔ２））（φＲ（Ｗ）−φＲ（Ｔ２））＝−０．０１９０７３９＜０
【００３７】
表４（第４の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝9 HR2(W)＝-4 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝1.6
全系 f(W)＝36.4 L(W)＝43.4
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝63 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝29.3 HF2(T)＝11 HR2(T)＝-2 D2(T)＝1.94
第３群(G3) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-5 HR3(T)＝-8 D3(T)＝85.92
全系 f(T)＝167.2 L(T)＝127.7
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ）＝０．０３４１
φＶ（Ｗ）＝φＶ（Ｔ）
ＤＦ（Ｗ）＝３．４８、ＤＦ（Ｔ）＝１３．８６
ＨＦ（Ｗ）＝９、ＨＦ（Ｔ）＝１１
ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ）＝−１０．３８
ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ）＝−２
（ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ））／（ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ））＝５．１９＞０
ＤＲ（Ｗ）＝１２．３２、ＤＲ（Ｔ）＝１．９４
ＨＲ（Ｗ）＝−４、ＨＲ（Ｔ）＝−２
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝１０．３８
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝−２
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−５．１９＜０
【００３８】
表５（第５の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝9 HR2(W)＝-4 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝1.6
全系 f(W)＝36.4 L(W)＝43.4
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝63 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝32.6 HF2(T)＝11 HR2(T)＝-2 D2(T)＝1.94
第３群(G3) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-5 HR3(T)＝-8 D3(T)＝122.79
全系 f(T)＝233.6 L(T)＝164.6
φＶ（Ｗ）＝０．０３４１、φＶ（Ｔ）＝０．０３０７
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
ＤＦ（Ｗ）＝３．４８、ＤＦ（Ｔ）＝１３．８６
ＨＦ（Ｗ）＝９、ＨＦ（Ｔ）＝１１
ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ）＝−１０．３８
ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ）＝−２
（ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ））／（ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ））＝５．１９＞０
ＤＲ（Ｗ）＝１２．３２、ＤＲ（Ｔ）＝１．９４
ＨＲ（Ｗ）＝−４、ＨＲ（Ｔ）＝−２
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝１０．３８
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝−２
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−５．１９＜０
【００３９】
表６（第６の実施の形態）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝6 HR1(W)＝-4 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝10 HR2(W)＝-3 D2(W)＝13.32
第３群(G3) f3(W) ＝-22.4 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D3(W)＝1.17
全系 f(W)＝34.8 L(W)＝44
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝70 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝29.3 HF2(T)＝10 HR2(T)＝-3 D2(T)＝1.94
第３群(G3) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-6 HR3(T)＝-9 D3(T)＝173.67
全系 f(T)＝292.7 L(T)＝215.5
（第１群）
φＶ（Ｗ）＝０．０１５９、φＶ（Ｔ）＝０．０１４３
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
ＤＲ（Ｗ）＝３．４８、ＤＲ（Ｔ）＝１３．８６
ＨＲ（Ｗ）＝−４、ＨＲ（Ｔ）＝−５
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝−１０．３８
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝１
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−１０．３８＜０
（第３群）
φＶ（Ｗ）＝−０．０４４６、φＶ（Ｔ）＝−０．０４９５
φＶ（Ｔ）＜φＶ（Ｗ）
ＤＦ（Ｗ）＝１３．３２、ＤＦ（Ｔ）＝１．９４
ＨＦ（Ｗ）＝−５、ＨＦ（Ｔ）＝−６
ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ）＝１１．３８
ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ）＝１
（ＤＦ（Ｗ）−ＤＦ（Ｔ））／（ＨＦ（Ｗ）−ＨＦ（Ｔ））＝１１．３８＞０
ＤＲ（Ｗ）＝１．１７、ＤＲ（Ｔ）＝１７３．６７
ＨＲ（Ｗ）＝−８、ＨＲ（Ｔ）＝−９
ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ）＝−１７２．５０
ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ）＝１
（ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＝−１７２．５０＜０
【００４０】
表７（従来例１）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝30 HF1(W)＝4 HR1(W)＝-4 D1(W)＝14.65
第２群(G2) f2(W) ＝-29 HF2(W)＝4 HR2(W)＝-4 D2(W)＝5.85
全系 f(W)＝40.2 L(W)＝36.5 フォーカシング感度＝0.79
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝30.0 HF1(T)＝4 HR1(T)＝-4 D1(T)＝1
第２群(G2) f2(T) ＝-29.0 HF2(T)＝4 HR2(T)＝-4 D2(T)＝72.13
全系 f(T)＝108.8 L(T)＝89.1 フォーカシング感度＝12.12
【００４１】
表８（従来例２）
（広角端Ｗ）
第１群(G1) f1(W) ＝63 HF1(W)＝5 HR1(W)＝-5 D1(W)＝3.48
第２群(G2) f2(W) ＝29.3 HF2(W)＝10 HR2(W)＝-3 D2(W)＝12.32
第３群(G3) f3(W) ＝-20.2 HF3(W)＝-5 HR3(W)＝-8 D2(W)＝3.56
全系 f(W)＝39.3 L(W)＝45.36 フォーカシング感度＝2.08
（望遠端Ｔ）
第１群(G1) f1(T) ＝63 HF1(T)＝5 HR1(T)＝-5 D1(T)＝13.86
第２群(G2) f2(T) ＝29.3 HF2(T)＝10 HR2(T)＝-3 D2(T)＝1.94
第３群(G2) f3(T) ＝-20.2 HF3(T)＝-5 HR3(T)＝-8 D3(T)＝65.39
全系 f(T)＝134.9 L(T)＝107.2 フォーカシング感度＝16.88
【００４２】
上記表において、ｆ１（Ｗ）、ｆ１（Ｔ１）、ｆ１（Ｔ２）は第１群Ｇ１の夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における焦点距離、ＨＦ１（Ｗ）、ＨＦ１（Ｔ１）、ＨＦ１（Ｔ２）は第１群Ｇ１の夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における前側主点位置、ＨＲ１（Ｗ）、ＨＲ１（Ｔ１）、ＨＲ１（Ｔ２）は第１群Ｇ１の夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における後側主点位置、Ｄ１（Ｗ）、Ｄ１（Ｔ１）、Ｄ１（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端の第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の群間隔、Ｄ２（Ｗ）、Ｄ２（Ｔ１）、Ｄ２（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の群間隔、または２群構成の場合は第２群Ｇ２と像面の間隔、Ｄ３（Ｗ）、Ｄ３（Ｔ１）、Ｄ３（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における第３群Ｇ３と像面との間隔、ｆ（Ｗ）、ｆ（Ｔ１）、ｆ（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における全系の焦点距離、Ｌ（Ｗ）、Ｌ（Ｔ１）、Ｌ（Ｔ２）は夫々広角端、第１の望遠端、第２の望遠端における全長（第１群Ｇ１の最も物体側の面から像面Ｉまでの長さ）であって、これらの単位はいずれもmmである。またフォーカシング感度はフォーカシング群を０．０１ｍｍ動かした時の像面の移動量を１００倍した値である。
【００４３】
以上の実施の形態のうち、図１、２に示す第１、２の実施の形態は、図１３に示す正、負のレンズ群よりなる２群ズームレンズである表７の従来例１のレンズ群中に屈折力可変光学素子を適用した例である。
【００４４】
本発明の第１の実施の形態のズームレンズは、図１に示すように、正の屈折力の第１群Ｇ１と負の屈折力の第２群Ｇ２とよりなり、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２に屈折力可変光学素子を含んだズームレンズであり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群が異なる軌跡にて物体側へ移動するものである。また第１群は屈折力可変光学素子の作用により正の屈折力を弱くし、第２群は屈折力可変光学素子の作用により負の屈折力を強くしている。
【００４５】
即ち、本発明の第１の実施の形態のズームレンズは、表１に示すように第１群と第２群の焦点距離ｆ１およびｆ２が広角端ｆ１（Ｗ）およびｆ２（Ｗ）と望遠端ｆ１（Ｔ）およびｆ２（Ｔ）とで相違し、第１群の焦点距離は広角端と望遠端とではｆ１（Ｗ）＝３０．０mmからｆ１（Ｔ）＝３３．３mmと長くなり、また第２群の焦点距離は｜ｆ２（Ｗ）｜＝３２．２mmから｜ｆ２（Ｔ）｜＝２９mmと短くなっている。このように、第１群と第２群の屈折力はいずれも屈折力可変光学素子により前述のように第１群が正で弱くなりあるいは第２群が負で強くなっている。またｆ１（Ｗ）＜ｆ１（Ｔ）、ｆ２（Ｗ）＜ｆ２（Ｔ）であり、いずれも条件（１）を満足する。
【００４６】
この第１の実施の形態において、第１の望遠端Ｔ１は全系の焦点距離を従来例１の全系の焦点距離とほぼ同じ値にした。このように従来例１のズームレンズとほぼ同じ変倍比であってしかもズーム間隔の変化量およびレンズ系の全長がこの従来例に比べて小である。尚ズーム移動量、全長を従来例と同じ値にすれば変倍比を大にすることが可能である。
【００４７】
第１の実施の形態の第２の望遠端は、群間隔Ｄ１（Ｔ２）を従来例１と同じにしたもので、これにより変倍比を大にした。前記のように従来例１のズームレンズの変倍比は約２．７であり、本発明の第１の実施の形態の広角端（Ｗ）から第１の望遠端（Ｔ１）までの変倍比は約２．８であり、従来例１のズームレンズの変倍比と同じ程度であるが、広角端（Ｗ）から第２の望遠端（Ｔ２）までの変倍比は約５．３であって２倍近くの変倍比である。
【００４８】
このように、この第１の実施の形態のズームレンズは、全系の焦点距離を更に長い第２の望遠端（Ｔ２）まで長くすることにより変倍比を高くすることが可能である。
【００４９】
以上述べたように、この第１の実施の形態のズームレンズは、第１群、第２群の両レンズ群に屈折力可変光学素子を有するレンズ系で、この屈折力可変光学素子の作用により第１群、第２群の屈折力を広角端から望遠端への変倍に際して変化させることによって、変倍比を小にすることなしに一層全長の短い小型のレンズ系にしたものである。
【００５０】
第２の実施の形態のズームレンズは、図２に示す通りの構成で、正の屈折力の第１群と負の屈折力の第２群を有し、第１群と第２群の間隔を狭めながら両レンズ群を物体側へ移動して広角端から望遠端への変倍を行なう。
【００５１】
この第２の実施の形態は、第１群が屈折力可変素子を有し、前述の広角端から望遠端への変化の際に第１群と第２群の間隔を狭めながら物体側に移動すると共に屈折力可変素子の作用により第１群の正の屈折力を弱くする。つまり、表２に示すように第１群の広角端での焦点距離は、ｆ１（Ｗ）＝３０であり、また望遠端までの焦点距離は、ｆ１（Ｔ）＝３３．３であって、第１群の焦点距離ｆ１は、ｆ１（Ｗ）＜ｆ１（Ｔ）であり、条件（１）を満足する。これによって、図１３、表７の従来例１と同じ変倍比で、レンズ系の全長が小になっている。
【００５２】
この第２の実施の形態は、第１群の屈折力可変光学素子の作用によりズーム間隔の変化量を小にし、全長の短い小型なレンズ系にしたものである。
【００５３】
またこの第２の実施の形態は、第１群によりフォーカシングが行なわれ、しかもそのフォーカシング感度は小である。
【００５４】
尚、第２の実施の形態は望遠端が一つのみ記載してある。
【００５５】
この第２の実施の形態は、第１群Ｇ１を屈折力可変光学素子を有するレンズ群にしたもので、屈折力可変光学素子の作用により第１群Ｇ１の屈折力を変化させることにより、従来例１と変倍比が同じであって全長を短縮した。また、前記屈折力可変光学素子の作用によりフォーカシング感度を小にした。
【００５６】
第３、第４、第５、第６の実施の形態のズームレンズは、夫々図３、図４、図５、図６に示す通りであって、物体側より順に、正の屈折力の第１群Ｇ１と、正の屈折力第２群Ｇ２と、負の屈折力の第３群Ｇ３とよりなり、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３とが一体に物体側へ移動し、第２群Ｇ２が異なる軌跡で物体側へ移動する。また、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３を一体に移動させずにすべてのレンズ群を異なる軌跡で物体側へ移動させてもよい。これらの実施の形態は、図１４、表８に示す従来例２と類似の構成で、屈折力可変光学素子を用いたものである。
【００５７】
第３の実施の形態のズームレンズは、第２群に屈折力可変光学素子を有するレンズ系で、広角端から望遠端への変倍の際に第１群Ｇ１と第２群Ｇ２とは間隔を広くしながら物体側へまた第３群Ｇ３は、第２群Ｇ２との間隔を狭めながら物体側へ移動する。また、第２群Ｇ２中に屈折力可変光学素子を用いることにより第２群Ｇ２の屈折力を弱くしている。
【００５８】
この第３の実施の形態は、第１の望遠端Ｔ１が従来例２の望遠端と全系の焦点距離を等しい値にしたもので、また、第２の望遠端Ｔ２は第２群と第３群の群間隔Ｄ２（Ｔ２）を従来例２の群間隔Ｄ２（Ｔ２）と等しくしたものである。
【００５９】
即ち、本発明の第３の実施の形態は、表３に示すように第２群Ｇ２の焦点距離ｆ２は、広角端がｆ２（Ｗ）＝２９．３mmであるのに対し、第１の望遠端はｆ２（Ｔ１）＝３２．６mmであって、ｆ２（Ｗ）＜ｆ２（Ｔ１）であり、条件（１）を満足する。
【００６０】
このように第３の実施例は、第２群に屈折力可変光学素子を有することによりこの実施の形態と同じ構成である図１４、表８に示す従来例２のズームレンズと比べて第１の望遠端においてズーム間隔の変化量が少なく、また全長が短い。
【００６１】
また、第２の望遠端Ｔ２においては、変倍比が約４．６で大である。
【００６２】
このように第３の実施の形態のレンズ系は正、正、負の３群構成のズームレンズであって、第２群Ｇ２の屈折力可変光学素子の作用により従来例と等しい変倍比で全長が短く小型にしたレンズ系である。また、第２群と第３群の群間隔の変化量が同じで変倍比を大にし得る。
【００６３】
またこの第３の実施の形態は、屈折力可変光学素子を有する第２群Ｇ２によりフォーカシングを行なうもので、これによりフォーカシング感度が小である。
【００６４】
第４の実施の形態のズームレンズは、第２群Ｇ２中に屈折力可変光学素子を設けたものである。このズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２は間隔を広げながら物体側に移動し、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３は、間隔を狭めながら物体側へ移動させる。
【００６５】
この第４の実施の形態のズームレンズは、第２群Ｇ２に屈折力可変光学素子を有するが、第２群Ｇ２の焦点距離は変化せずその物体側および像側主点位置を変化させる。つまり、表４に示すように第１群Ｇ１の主点位置ＨＦ１、ＨＲ１は、広角端がＨＦ１（Ｗ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｗ）＝−５ｍｍ、望遠端がＨＦ１（Ｔ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｔ）＝−５ｍｍ、第２群Ｇ２の主点位置ＨＦ２、ＨＲ２は、広角端がＨＦ２（Ｗ）＝９ｍｍ、ＨＲ２（Ｗ）＝−４ｍｍであり、また望遠端がＨＦ２（Ｔ）＝１１ｍｍ、ＨＲ２（Ｔ）＝−２ｍｍ、第３群Ｇ３の主点位置ＨＦ３、ＨＲ３は広角端がＨＦ３（Ｗ）＝−５ｍｍ、ＨＲ３（Ｗ）＝−８ｍｍ、望遠端がＨＦ３（Ｔ）＝−５ｍｍ、ＨＲ３（Ｔ）＝−８ｍｍであり、屈折力可変光学素子を有する第２群Ｇの主点位置が変化している。このように第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の主点間隔、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の主点間隔が広角端から望遠端への変倍において変化している。
【００６６】
一方表８に示す従来例２のズームレンズは、第１群Ｇ１の主点位置ＨＦ１、ＨＲ１は広角端、望遠端共にＨＦ１（Ｗ）＝ＨＦ１（Ｔ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｗ）＝ＨＲ１（Ｔ）＝−５ｍｍ、第２群Ｇ２の主点位置ＨＦ２、ＨＲ２はＨＦ２（Ｗ）＝ＨＦ２（Ｔ）＝１０ｍｍ、ＨＲ２（Ｗ）＝ＨＲ２（Ｔ）＝−３ｍｍ、第３群Ｇ３の主点位置ＨＦ３、ＨＲ３はＨＦ３（Ｗ）＝ＨＦ３（Ｔ）＝−５ｍｍ、ＨＲ３（Ｗ）＝ＨＲ３（Ｔ）＝−８ｍｍである。
【００６７】
このように、本発明の第４の実施の形態のズームレンズは、同じ３群ズームレンズの従来例２に比べて広角端での第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との主点間隔を小さくできまた広角端での第２群Ｇ２と第３群Ｇ３との主点間隔を小さくできる。
【００６８】
以上の主点間隔の変化により変倍比が従来例２の約３．４から約４．６へと大になる。
【００６９】
このように、本発明の第４の実施の形態は、屈折力可変光学素子の作用による主点位置の変化により、同じ全長のレンズ系に対して変倍比をより大にしたズームレンズの例である。つまり正、正、負の３群構成のズームレンズで、正の第２群を屈折力可変光学素子を有するレンズ群にし、この屈折力可変光学素子の作用により主点位置を変化させて変倍比を大にしたものである。
【００７０】
本発明の第５の実施の形態のズームレンズは、図５に示すような構成で、第２群Ｇ２が屈折力可変光学素子を有する。この第５の実施の形態のズームレンズは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔を広げながら第１群Ｇ１が物体側へ、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔を狭めながら第３群Ｇ３が像側へ移動して広角端から望遠端への変倍を行なう。また屈折力可変光学素子の作用により、第２群Ｇ２の屈折力を弱くしまた第２群の主点位置が像側へ移動する。つまり、表５に示すように第２群Ｇ２の焦点距離ｆ２は広角端がｆ２（Ｗ）＝２９．３ｍｍで、望遠端がｆ２（Ｔ）＝３２．６ｍｍであって、ｆ２（Ｗ）＜ｆ２（Ｔ）である。つまり条件（１）を満足する。また第２群の物体側主点は、ＨＦ２（Ｗ）＝９ｍｍ、ＨＦ２（Ｔ）＝１１ｍｍ、ＨＲ２（Ｗ）＝−４ｍｍ、ＨＲ２（Ｔ）＝−２ｍｍであり、主点位置は像側に移動する。
【００７１】
この第５の実施の形態は、屈折力可変光学素子の作用によりこの光学素子を有する第２群Ｇ２の広角端に対する望遠端の屈折力が弱くなり更にその主点位置が像側に移動することにより従来例２の変倍比が約３．４であるのに対し約６．４になり、２倍近い変倍比を有するズームレンズを実現し得た。
【００７２】
以上のようにこの第５の実施の形態は、正、正、負の３群ズームレンズで、屈折力可変光学素子が屈折力と主点位置を変化させるものである。つまり第２群Ｇ２が屈折力可変光学素子を有し、その作用により屈折力と主点位置を変化させ、それにより変倍比が著しく大になるようにした。
【００７３】
また本発明の第６の実施の形態は、図６に示す通り、物体側より順に、正の第１群Ｇ１と、正の第２群Ｇ２と、負の第３群Ｇ３よりなり、図示するように移動して変倍を行なう。つまり、広角端から望遠端への変倍の際に第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間隔を広くしながら第１群Ｇ１が物体側へ、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間隔を狭くしながら第３群Ｇ３を物体側へ移動する。この実施の形態のズームレンズは、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３が屈折力可変光学素子を有するレンズ群である。
【００７４】
この第６の実施の形態のズームレンズは、屈折力可変素子の作用により第１群Ｇ１の主点位置は物体側に移動されまた正の屈折力は弱められ、第３群Ｇ３は主点位置を物体側に移動し、負の屈折力が強められる。
【００７５】
即ち、表６に示すように、第１群Ｇ１の主点位置はＨＦ１（Ｗ）＝６ｍｍ、ＨＲ１（Ｗ）＝−４ｍｍからＨＦ１（Ｔ）＝５ｍｍ、ＨＲ１（Ｔ）＝−５ｍｍで主点が物体側へ移動し、焦点距離はＦ１（Ｗ）＝６３ｍｍ、ｆ１（Ｔ）＝７０ｍｍでｆ１（Ｗ）＜ｆ１（Ｔ）であり、また第３群Ｇ３の主点位置はＨＦ３（Ｗ）＝−５ｍｍ、ＨＦ３（Ｔ）＝−６ｍｍ、ＨＲ３（Ｗ）＝−８ｍｍ、ＨＲ３（Ｔ）＝−９ｍｍであり第３群Ｇ３の主点は物体側へずれ、第３群Ｇ３の焦点距離ｆ３（Ｗ）＝−２２．４ｍｍ、ｆ３（Ｔ）＝−２０．２ｍｍで｜ｆ３（Ｗ）｜＞｜ｆ３（Ｔ）｜である。このレンズ系は第１、第３群の屈折力可変光学素子が条件（１）を満足する。
【００７６】
この第６の実施の形態は、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３の屈折力可変光学素子の作用により全長が従来例２とほぼ同じで、変倍比が約８．４であって従来例の約２．５倍で、変倍比が大幅に大になっている。
【００７７】
この第６の実施の形態は３群ズームレンズで、第１群Ｇ１と第３群Ｇ３の両レンズ群が屈折力可変光学素子を有し、これら素子がいずれも屈折力と共に主点位置が変化するもので、これによって、変倍比を大幅に大にした例である。
【００７８】
以上述べたように、本発明のズームレンズは、レンズ群のすべて又は一部が屈折力可変光学素子を有するもので、それら屈折力可変光学素子の作用により、屈折力のみ、主点位置のみ又はその両者を可変にすることにより、所望の変倍比を保ったまま全長を短くしたり、全長を小型に保ったまま変倍比を大にしたものである。
【００７９】
尚、第４、５、６の実施の形態のレンズ系は、どのレンズ群をフォーカシング群にしてもよい。
【００８０】
これら実施の形態は、各群の前側主点と後側主点が一致するものとして示してあるが、一致しない場合も本発明に含まれることは明らかである。また各群の厚さは、収差補正上必要な量を推定したが、厚さもこの量の多少に関係なく、本発明のレンズ系を構成し得る。また従来例との比較の際、正レンズも負レンズも屈折力が弱くなる方向に変化するようにした。それは、一般に屈折力が弱い方が収差補正にとって有利であるからである。しかし、正レンズや負レンズが弱くなる方向に変化させても変倍比の拡大やズーム変化量の縮小等の効果を得ることができる。
【００８１】
また、上記各実施の形態においては、屈折力可変光学素子の作用によるレンズ群の屈折力の変化が約１０％であるが、１０％以外の屈折力の変化が生ずるレンズ系も可能である。
【００８２】
図７乃至図１２は、本発明のズームレンズにおいて用いられる屈折力可変光学素子の概要を示す図である。
【００８３】
これら図のうち、図７乃至図９は面形状の変化を利用した屈折力可変光学素子で、図７が素子の形状変化により素子の屈折力を変化させるようにした例、図８は素子の形状変化により主点位置を変化させるようにした例、図９は素子の形状変化により屈折力と主点位置とを変化させるようにした例である。
【００８４】
即ち、図７において（Ａ）は形状を変化させる前の凸レンズを示し、（Ｂ）はこの凸レンズが変化前の実線から変化後の破線に示す形状になることを示している。このように変化後は両面の曲率が強くなり凸レンズの屈折力が大になる。
【００８５】
図８は、（Ａ）に示す形状の変化前の凸レンズが変形後に（Ｂ）に破線にて示すように変化することを示している。この例の場合変形後左側の面の曲率は緩くなり、右側の面の曲率が強くなり、これにより主点位置を変化させている。またこの例では変形後も屈折力は変化しない。
【００８６】
図９は（Ａ）にて示す変形前の凸レンズが変形後に（Ｂ）に破線にて示すように変形する例を示している。この例の凸レンズは、変形後に左側の面のみ変形し右側の面はほとんど変形しない。つまりこの例では左側の面の曲率が強くなり、右側の面の曲率の変化はほぼ０である。したがって変形後屈折力および主点位置が共に変化する。
【００８７】
このように図７乃至図９のように変形すると共にその変形量を任意に選択することにより、屈折力のみ、主点位置のみ、屈折力と主点位置の両方を所望量だけ変化させ得る。
【００８８】
また図１０乃至図１２は、液晶等の屈折力を変化させ得る材料を用いて屈折力を変化させて屈折力、主点位置、その両方を変化させ得るようにした屈折力可変光学素子の例を示す。
【００８９】
図１０は透明光学材料中に二つの平凸レンズをその凸面を互いに向かい合わせた形状の空間部分を形成し、この空間内に液晶等を封入した構成の光学素子である。
【００９０】
この図に示す光学素子において封入した液晶の屈折力の変化によって主点位置を変化させることなく屈折力を変化させることができる。
【００９１】
図１１は、平凸レンズと平凹レンズをその平面が互いに向かいあうような形状にした空間部分を設けた透明光学材料よりなる素子に液晶等を封入した例である。
【００９２】
この図に示す光学素子の場合、液晶等の屈折力を変化させることにより、素子の屈折力を変化させずに主点位置を変化させることができる。
【００９３】
また、図１２は透明光学材料中に平凸レンズの空間部分を形成し、この空間部分に液晶等を封入した光学素子の例である。
【００９４】
この図１２に示す光学素子によれば、液晶等の屈折力を変化させることにより、屈折力と主点位置の両方を変化させることができる。
【００９５】
尚、特許請求の範囲に記載するレンズ系のほか次のズームレンズも本発明の目的、作用効果を達成し得る。
【００９６】
即ち、少なくとも二つのレンズ群よりなり、これらレンズ群が夫々異なる軌跡を有して移動することにより広角端より望遠端への変倍を行なうレンズ系で、レンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有していて、かつこの屈折力可変光学素子を有するレンズ群の像側にレンズ群を有していて、屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群が下記条件（３）を満足するズームレンズ。
（３） （ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＜０
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、レンズ群の一部分又はすべてに屈折力可変光学素子を用いることによってその作用によりレンズ群の焦点距離を変化させまたは主点を移動させあるいは焦点距離の変化と主点の移動により小型で高変倍比のズームレンズを実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示す図
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示す図
【図５】本発明の第５の実施の形態の構成を示す図
【図６】本発明の第６の実施の形態の構成を示す図
【図７】屈折力可変光学素子の面形状の変化による屈折力の変化を示す図
【図８】屈折力可変光学素子の面形状の変化による主点位置の変化を示す図
【図９】屈折力可変光学素子の面形状の変化による屈折力と共に主点位置の変化を示す図
【図１０】屈折力可変光学素子の屈折力の変化による屈折力の変化を示す図
【図１１】屈折力可変光学素子の屈折率の変化により屈折力が変化するレンズの他の例を示す図
【図１２】屈折力可変光学素子の屈折率の変化により屈折力が変化するレンズの更に他の例を示す図
【図１３】従来の２群ズームレンズの構成を示す図
【図１４】従来の３群ズームレンズの構成を示す図
Claims (1)
- 少なくとも二つのレンズ群よりなり、これらレンズ群が夫々異なる軌跡を有して移動することにより広角端から望遠端への変倍を行なうレンズ系で、前記二つのレンズ群のうちの少なくとも一つのレンズ群が屈折力可変光学素子を有し、かつこの屈折力可変光学素子を有するレンズ群の像側にレンズ群を有し、前記屈折力可変光学素子を有するレンズ群は正の屈折力を有し、前記屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群が下記条件（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（３） （ＤＲ（Ｗ）−ＤＲ（Ｔ））／（ＨＲ（Ｗ）−ＨＲ（Ｔ））＜０
ただし、ＤＲ（Ｗ）、ＤＲ（Ｔ）は夫々広角端および望遠端における屈折力可変光学素子を有するレンズ群とその像側のレンズ群との間隔、ＨＲ（Ｗ）、ＨＲ（Ｔ）は、夫々広角端および望遠端における屈折力可変光学素子を有するレンズ群の後側主点位置である。
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