JP4366932B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適したズームレンズに関し、特にズーム比が３倍程度、広角端状態における画角が６０°以上、ＦナンバーがＦ２〜Ｆ２．８程度の優れた結像性能を有する小型のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子に適したズームレンズとして、特開平１１−５２２４６号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−５２２４６号公報（第４−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−５２２４６号公報に開示の各実施例に係るズームレンズは、いずれも望遠端状態におけるＦナンバーがＦ３．６〜Ｆ４．０程度で、十分に大口径比化が図られたものではない。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し、小型で、ズーム比が３倍程度、広角端状態における画角が６０°以上、ＦナンバーがＦ２〜Ｆ２．８程度の優れた結像性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズのみから成り、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成り、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように、全てのレンズ群が移動し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は物体側方向に移動し、
以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
（１） ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜ ９．５
（２）−２．２＜ｆ２／ｆｗ＜−１．２
（３） ０．４＜ｆ３／ｆ４＜ １．５
但し、
ｆｗ：広角端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離，
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離，
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離．
【０００７】
特開平１１−５２２４６号公報に開示の実施例に係るズームレンズは、負正正の３群ズーム方式を採用している。
本発明は、負レンズ群の前（物体側）に正レンズを配置し、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を増大させる構成としている。これにより、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を実現している。
また、第１レンズ群を１枚の正レンズのみで構成することにより、第１レンズ群の有効径の小型化とズームレンズ全長の小型化を実現している。
さらに、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群を共に移動させることにより、第１レンズ群の有効径の小型化を図っている。
第３レンズ群は、ズームレンズの変倍作用を主として担っている。このため、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、物体側方向に大きく移動させる必要がある。
また、第４レンズ群を、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して物体側方向に移動させることによって、ズーミングに伴う射出瞳位置の変化を少なくすることができる。これにより、本発明によるズームレンズはＣＣＤ等の固体撮像素子に好適なものとなる。
【０００８】
条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示すものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群の焦点距離が短くなる。このため、１枚の正レンズのみの構成では十分な収差の補正が不可能となってしまう。反対に、条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群の働きが弱くなる。このため、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を図ることが困難となってしまう。
【０００９】
条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示すものである。条件式（２）の下限値を下回ると、ズーミングの際の第２レンズ群と第３レンズ群との間隔の変化を大きくする必要が生じる。この結果、広角端状態における第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が大きくなる。このため、第１レンズ群の有効径が増大し、該有効径の小型化を達成することができなくなってしまう。反対に、条件式（２）の上限値を上回ると、第２レンズ群で発生する収差が過大となる。このため、ズームレンズ全体としてコマ収差を始めとする諸収差の悪化を招いてしまう。
【００１０】
条件式（３）は、第３レンズ群と第４レンズ群の焦点距離の適切な比率を示すものである。条件式（３）の上限値を上回ると、第３レンズ群の変倍作用が減少する。このため、所望のズーム比を得ることが困難となってしまう。反対に、条件式（３）の下限値を下回ると、第４レンズ群の作用が小さくなる。このため、ズームレンズ全体として非点収差を始めとする諸収差の悪化や、射出瞳位置の変化の増大を招いてしまい好ましくない。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、望遠端状態における前記第１レンズ群の位置は、広角端状態における当該第１レンズ群の位置よりも物体側であり、望遠端状態における前記第２レンズ群の位置は、広角端状態における当該第２レンズ群の位置よりも像側であり、以下の条件式（４）〜（８）を満足することが望ましい。
（４）０．２＜Ｍ１／ｆｗ＜１．６
（５）０．７＜Ｍ３／ｆｗ＜１．７
（６）０．１＜Ｍ４／ｆｗ＜０．６
（７）１．４＜Ｄ１２Ｔ／ｆｗ＜２．２
（８）１．３＜（Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ）／（Ｂ２Ｔ／Ｂ２Ｗ）＜２．２
但し、
Ｍ１ ：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第１レンズ群の移動量，
Ｍ３ ：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第３レンズ群の移動量，
Ｍ４ ：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第４レンズ群の移動量，
Ｄ１２Ｔ：望遠端状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔，
Ｂ３Ｔ ：望遠端状態における前記第３レンズ群の結像倍率，
Ｂ３Ｗ ：広角端状態における前記第３レンズ群の結像倍率，
Ｂ２Ｔ ：望遠端状態における前記第２レンズ群の結像倍率，
Ｂ２Ｗ ：広角端状態における前記第２レンズ群の結像倍率．
【００１２】
上述のように、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群を移動させる構成とすることが、第１レンズ群の有効径の小型化に最適である。
【００１３】
条件式（４）は、広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の第１レンズ群の移動量の適切な範囲を示すものである。条件式（４）の上限値、下限値のいずれを越えても、第１レンズ群の有効径の大型化を招いてしまい好ましくない。
【００１４】
条件式（５）は、広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の第３レンズ群の移動量の適切な範囲を示すものである。条件式（５）の下限値を下回ると、所望のズーム比を得ることが困難となってしまう。反対に、条件式（５）の上限値を上回ると、ズームレンズの射出瞳位置の変化が増大してしまうため好ましくない。
【００１５】
条件式（６）は、広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の第４レンズ群の移動量の適切な範囲を示すものである。条件式（６）の下限値を下回ると、ズームレンズの射出瞳位置の変化が増大してしまうため好ましくない。反対に、条件式（６）の上限値を上回ると、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化が小さくなる。このため、非点収差を始めとする諸収差の補正が困難となってしまう。
【００１６】
条件式（７）は、望遠端状態における第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔の適切な範囲を示すものである。条件式（７）の下限値を下回ると、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を図ることが困難となってしまう。反対に、条件式（７）の上限値を上回ると、第１レンズ群の有効径の大型化を招いてしまう。
【００１７】
条件式（８）は、第２レンズ群と第３レンズ群が担う変倍作用の比率の適切な範囲を示すものである。本発明のズームレンズにおいて、第３レンズ群は第２レンズ群よりもより大きな変倍作用を担っている。これによって、各レンズ群の焦点距離を比較的長く保ちつつ、所望のズーム比の確保とズームレンズの小型化を両立している。条件式（８）の下限値を下回ると、第２レンズ群の変倍作用が増大する。このため、第２レンズ群の焦点距離を短くすること、又は第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔の変化を大きくすることが必要となる。このため、諸収差の悪化、又は第１レンズ群の有効径の大型化を招いてしまう。反対に、条件式（８）の上限値を上回ると、第２レンズ群の変倍作用が減少し、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を図ることが困難となってしまう。
【００１８】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズの小型化と高性能化を両立するために、第２レンズ群の軸上レンズ厚を薄くしつつ、諸収差の補正に適した以下に述べるレンズ構成とすることが望ましい。
第２レンズ群に適する１つのレンズ構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る構成である。
第２レンズ群に適するもう１つのレンズ構成は、物体側から順に、両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから成り、該両凹形状の負レンズが非球面を有する構成である。
第２レンズ群に適するもう１つのレンズ構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから成る構成である。この構成において、負メニスカスレンズの像側のレンズ面を非球面とすることがより好ましい。
第２レンズ群に適するもう１つのレンズ構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから成る構成である。この構成において、負メニスカスレンズの像側のレンズ面を非球面とすることがより好ましい。
【００１９】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズの小型化と高性能化を両立するために、第３レンズ群の軸上レンズ厚を薄くしつつ、諸収差の補正に適した以下に述べるレンズ構成とすることが望ましい。
第３レンズ群に適するもう１つの構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成ることが好ましい。
また、第３レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されており、レンズは非球面を有し、以下の条件式（９）を満足する構成である。
（９）−０．２５＜ｆｗ／ｆＬ３４＜０．２
但し、
ｆＬ３４：レンズの近軸焦点距離．
この構成において、物体側に凸面を向けた正レンズは物体側のレンズ面を非球面とするのがより好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズの小型化のために、第４レンズ群を単一の正レンズのみで構成することが望ましい。この正レンズとして収差の補正上好ましい形状のレンズは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、または両凸形状の正レンズ、あるいは非球面を有する正レンズである。
【００２１】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズにおいて前記第４レンズ群を物体側方向に移動させることにより、遠距離から近距離へのフォーカシングを行うことが望ましい。これにより、フォーカシング機構の小型化が可能となりズームレンズ全体の小型化に効果的である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の各実施例に係るズームレンズについて説明する。
図１乃至１６は、それぞれ本発明の実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズのレンズ構成および、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーム軌跡を示す図である。
まず、全ての実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズについて、共通なレンズ構成を説明する。
各実施例および参考例に係るズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間には、像面に配設された固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのフィルタすなわちローパスフィルタＰ１と、前記固体撮像素子を保護するカバー硝子Ｐ２を有する。
そして、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように、全てのレンズ群が移動する。このとき、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は物体側方向に移動する。なお、絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
さらに、第１レンズ群Ｇ１は望遠端状態において、広角端状態における当該第１レンズ群の位置よりも物体側へ移動する。また、第２レンズ群Ｇ２は望遠端状態において、広角端状態における当該第２レンズ群Ｇ２の位置よりも像側へ移動する。
【００２３】
次に、第１レンズ群Ｇ１の移動について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９、１０，１２に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、一旦像側方向に移動した後に、物体側方向に移動する。このため、第１レンズ群Ｇ１の移動軌跡はＵ字型となる。
実施例１１，１３乃至１６に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、単調に物体側方向に移動する。
【００２４】
次に、第２レンズ群Ｇ２の移動について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４、参考例１，参考例２，実施例１０乃至１６に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、一旦像側方向に移動した後に、物体側方向に移動する。このため、第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡はＵ字型となる。
実施例６乃至７，９に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、単調に像側方向に移動する。
【００２５】
次に、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７，９，１１乃至１６に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、両凸形状の正レンズＬ１１のみから成る。
参考例２、実施例１０に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１のみから成る。
【００２６】
次に、第２レンズ群Ｇ２のレンズ構成について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３とから成る。
また、実施例１，３において、負メニスカスレンズＬ２１は像側のレンズ面が非球面である。
また、実施例２，４において、負メニスカスレンズＬ２１は両側のレンズ面が非球面である。
【００２７】
参考例１、実施例６、７に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２とから成る。
また、参考例１、実施例６において、両凹形状の負レンズＬ２１は像側のレンズ面が非球面である。
また、実施例７において、両凹形状の負レンズＬ２１は両側のレンズ面が非球面である。
【００２８】
参考例２、実施例１２，１４乃至１６に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３とから成る。
また、実施例１２，１４乃至１６において、負メニスカスレンズＬ２１は、ガラスの球面レンズの像側のレンズ面に樹脂層を形成し、該樹脂層の表面を非球面形状とするハイブリッド非球面レンズである。
【００２９】
実施例９乃至１１に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３とから成る。
また、実施例１０において、負メニスカスレンズＬ２１は像側のレンズ面が非球面である。
また、実施例１１において、負メニスカスレンズＬ２１は、ガラスの球面レンズの像側のレンズ面に樹脂層を形成し、該樹脂層の表面を非球面形状とするハイブリッド非球面レンズである。
【００３０】
実施例１３に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３とから成り、負メニスカスレンズＬ２１はガラスの球面レンズの像側のレンズ面に樹脂層を形成し、該樹脂層の表面を非球面形状とするハイブリッド非球面レンズである。
【００３１】
次に、第３レンズ群Ｇ３のレンズ構成について実施例毎に説明する。
参考例１、２に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、両凸形状の正レンズＬ３１の物体側のレンズ面は非球面である。
【００３２】
実施例１，２に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、負レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、両凸形状の正レンズＬ３１の物体側のレンズ面と、負レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３３】
実施例４に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、正レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、両凸形状の正レンズＬ３１の物体側のレンズ面と、正レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３４】
実施例３，６，７，９，１０に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、負レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、正メニスカスレンズＬ３１の物体側のレンズ面と、負レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３５】
実施例１１，１３乃至１６に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、正レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、正メニスカスレンズＬ３１の物体側のレンズ面と、正レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３６】
実施例１２に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、正レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、正メニスカスレンズＬ３１の物体側のレンズ面と、正レンズＬ３４の物体側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３７】
次に、第４レンズ群Ｇ４のレンズ構成について実施例毎に説明する。
実施例１乃至３，参考例１、実施例６、７，９乃至１４，１６に係るズームレンズの第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１から成る。
また、参考例１において、正メニスカスレンズＬ４１の物体側のレンズ面は非球面である。
【００３８】
実施例４，参考例２，実施例１５に係るズームレンズの第４レンズ群Ｇ４は、両凸形状の正レンズＬ４１から成る。
また、参考例２において、両凸形状の正レンズＬ４１の物体側のレンズ面は非球面である。
【００３９】
また、各実施例および参考例に係るズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｇ４を物体側方向に移動させることにより、遠距離から近距離へのフォーカシングを行うことが最適である。
【００４０】
以下の表１乃至１６に、実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９乃至１６の諸元の値をそれぞれ掲げる。
［全体諸元］において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２Ａは画角の最大値（単位：度）をそれぞれ示している。また［レンズデータ］において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面間隔、第４カラムνはアッベ数、第５カラムnはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する媒質の屈折率をそれぞれ表している。尚、曲率半径の「∞」は、平面を示し、空気の屈折率１．００００００は省略してある。
さらに［非球面データ］には、以下の式で非球面を表した場合の非球面係数を示している。
【００４１】
【数１】
X(y)=y2/[r・[1+(1-κ・y2/r2)1/2]]+C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10
【００４２】
但し、Ｘ（ｙ）は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離、ｒは近軸の曲率半径、κは円錐定数、Ｃｉは第ｉ次の非球面係数である。
また［非球面データ］において、「E-n」は「×10-n」を示す。
［可変間隔データ］には、広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態の各状態における焦点距離、可変間隔の値を示す。
【００４３】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、全実施例および参考例の諸元値において、上述の符号と同一の符号を用いる。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
【表７】
【００５１】
【表８】
【００５２】
【表９】
【００５３】
【表１０】
【００５４】
【表１１】
【００５５】
【表１２】
【００５６】
【表１３】
【００５７】
【表１４】
【００５８】
【表１５】
【００５９】
【表１６】
【００６０】
以下の表１７に、各実施例について、条件式（１）乃至（９）の値をそれぞれ示す。
【００６１】
【表１７】
［条件式対応値］
【００６２】
図１７（ａ），１８（ａ），１９（ａ），２０（ａ），２１（ａ），２２（ａ），２３（ａ），２４（ａ），２５（ａ），２６（ａ），２７（ａ），２８（ａ），２９（ａ），３０（ａ），３１（ａ），３２（ａ）はそれぞれ、実施例１乃至４、参考例１、実施例６，７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズの広角端状態における諸収差図を示している。
図１７（ｂ），１８（ｂ），１９（ｂ），２０（ｂ），２１（ｂ），２２（ｂ），２３（ｂ），２４（ｂ），２５（ｂ），２６（ｂ），２７（ｂ），２８（ｂ），２９（ｂ），３０（ｂ），３１（ｂ），３２（ｂ）はそれぞれ、実施例１乃至４、参考例１、実施例６，７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズの中間焦点距離における諸収差図を示している。
図１７（ｃ），１８（ｃ），１９（ｃ），２０（ｃ），２１（ｃ），２２（ｃ），２３（ｃ），２４（ｃ），２５（ｃ），２６（ｃ），２７（ｃ），２８（ｃ），２９（ｃ），３０（ｃ），３１（ｃ），３２（ｃ）はそれぞれ、実施例１乃至４、参考例１、実施例６，７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズの望遠端状態における諸収差図を示している。
【００６３】
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角を示し、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図ではその最大値を示し、コマ収差図では各半画角の値を示す。ｄ，ｇはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ），ｇ線（４３５．６ｎｍ）の収差曲線をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。
尚、全実施例および参考例の諸収差図において、上述の符号と同様の符号を用いる。
【００６４】
各収差図から、各実施例において広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し、小型で、ズーム比が３倍程度、広角端状態における画角が６０°以上、ＦナンバーがＦ２〜Ｆ２．８程度の優れた結像性能を有するズームレンズを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図２】本発明の実施例２に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図３】本発明の実施例３に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図４】本発明の実施例４に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図５】本発明の参考例１に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図６】本発明の実施例６に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図７】本発明の実施例７に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図８】本発明の参考例２に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図９】本発明の実施例９に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１０に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１１に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１２に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１３に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１４に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１５に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１６に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１７】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図１８】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例２に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図１９】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例３に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例４に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２１】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の参考例１に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例６に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例７に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の参考例２に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２５】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例９に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１０に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２７】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１１に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２８】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１２に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２９】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１３に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図３０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１４に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図３１】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１５に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図３２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１６に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適したズームレンズに関し、特にズーム比が３倍程度、広角端状態における画角が６０°以上、ＦナンバーがＦ２〜Ｆ２．８程度の優れた結像性能を有する小型のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子に適したズームレンズとして、特開平１１−５２２４６号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−５２２４６号公報（第４−５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−５２２４６号公報に開示の各実施例に係るズームレンズは、いずれも望遠端状態におけるＦナンバーがＦ３．６〜Ｆ４．０程度で、十分に大口径比化が図られたものではない。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し、小型で、ズーム比が３倍程度、広角端状態における画角が６０°以上、ＦナンバーがＦ２〜Ｆ２．８程度の優れた結像性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズのみから成り、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成り、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように、全てのレンズ群が移動し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は物体側方向に移動し、
以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
（１） ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜ ９．５
（２）−２．２＜ｆ２／ｆｗ＜−１．２
（３） ０．４＜ｆ３／ｆ４＜ １．５
但し、
ｆｗ：広角端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離，
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離，
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離．
【０００７】
特開平１１−５２２４６号公報に開示の実施例に係るズームレンズは、負正正の３群ズーム方式を採用している。
本発明は、負レンズ群の前（物体側）に正レンズを配置し、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を増大させる構成としている。これにより、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を実現している。
また、第１レンズ群を１枚の正レンズのみで構成することにより、第１レンズ群の有効径の小型化とズームレンズ全長の小型化を実現している。
さらに、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群を共に移動させることにより、第１レンズ群の有効径の小型化を図っている。
第３レンズ群は、ズームレンズの変倍作用を主として担っている。このため、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、物体側方向に大きく移動させる必要がある。
また、第４レンズ群を、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して物体側方向に移動させることによって、ズーミングに伴う射出瞳位置の変化を少なくすることができる。これにより、本発明によるズームレンズはＣＣＤ等の固体撮像素子に好適なものとなる。
【０００８】
条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示すものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群の焦点距離が短くなる。このため、１枚の正レンズのみの構成では十分な収差の補正が不可能となってしまう。反対に、条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群の働きが弱くなる。このため、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を図ることが困難となってしまう。
【０００９】
条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離の適切な範囲を示すものである。条件式（２）の下限値を下回ると、ズーミングの際の第２レンズ群と第３レンズ群との間隔の変化を大きくする必要が生じる。この結果、広角端状態における第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が大きくなる。このため、第１レンズ群の有効径が増大し、該有効径の小型化を達成することができなくなってしまう。反対に、条件式（２）の上限値を上回ると、第２レンズ群で発生する収差が過大となる。このため、ズームレンズ全体としてコマ収差を始めとする諸収差の悪化を招いてしまう。
【００１０】
条件式（３）は、第３レンズ群と第４レンズ群の焦点距離の適切な比率を示すものである。条件式（３）の上限値を上回ると、第３レンズ群の変倍作用が減少する。このため、所望のズーム比を得ることが困難となってしまう。反対に、条件式（３）の下限値を下回ると、第４レンズ群の作用が小さくなる。このため、ズームレンズ全体として非点収差を始めとする諸収差の悪化や、射出瞳位置の変化の増大を招いてしまい好ましくない。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、望遠端状態における前記第１レンズ群の位置は、広角端状態における当該第１レンズ群の位置よりも物体側であり、望遠端状態における前記第２レンズ群の位置は、広角端状態における当該第２レンズ群の位置よりも像側であり、以下の条件式（４）〜（８）を満足することが望ましい。
（４）０．２＜Ｍ１／ｆｗ＜１．６
（５）０．７＜Ｍ３／ｆｗ＜１．７
（６）０．１＜Ｍ４／ｆｗ＜０．６
（７）１．４＜Ｄ１２Ｔ／ｆｗ＜２．２
（８）１．３＜（Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ）／（Ｂ２Ｔ／Ｂ２Ｗ）＜２．２
但し、
Ｍ１ ：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第１レンズ群の移動量，
Ｍ３ ：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第３レンズ群の移動量，
Ｍ４ ：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第４レンズ群の移動量，
Ｄ１２Ｔ：望遠端状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔，
Ｂ３Ｔ ：望遠端状態における前記第３レンズ群の結像倍率，
Ｂ３Ｗ ：広角端状態における前記第３レンズ群の結像倍率，
Ｂ２Ｔ ：望遠端状態における前記第２レンズ群の結像倍率，
Ｂ２Ｗ ：広角端状態における前記第２レンズ群の結像倍率．
【００１２】
上述のように、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群を移動させる構成とすることが、第１レンズ群の有効径の小型化に最適である。
【００１３】
条件式（４）は、広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の第１レンズ群の移動量の適切な範囲を示すものである。条件式（４）の上限値、下限値のいずれを越えても、第１レンズ群の有効径の大型化を招いてしまい好ましくない。
【００１４】
条件式（５）は、広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の第３レンズ群の移動量の適切な範囲を示すものである。条件式（５）の下限値を下回ると、所望のズーム比を得ることが困難となってしまう。反対に、条件式（５）の上限値を上回ると、ズームレンズの射出瞳位置の変化が増大してしまうため好ましくない。
【００１５】
条件式（６）は、広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の第４レンズ群の移動量の適切な範囲を示すものである。条件式（６）の下限値を下回ると、ズームレンズの射出瞳位置の変化が増大してしまうため好ましくない。反対に、条件式（６）の上限値を上回ると、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔の変化が小さくなる。このため、非点収差を始めとする諸収差の補正が困難となってしまう。
【００１６】
条件式（７）は、望遠端状態における第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔の適切な範囲を示すものである。条件式（７）の下限値を下回ると、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を図ることが困難となってしまう。反対に、条件式（７）の上限値を上回ると、第１レンズ群の有効径の大型化を招いてしまう。
【００１７】
条件式（８）は、第２レンズ群と第３レンズ群が担う変倍作用の比率の適切な範囲を示すものである。本発明のズームレンズにおいて、第３レンズ群は第２レンズ群よりもより大きな変倍作用を担っている。これによって、各レンズ群の焦点距離を比較的長く保ちつつ、所望のズーム比の確保とズームレンズの小型化を両立している。条件式（８）の下限値を下回ると、第２レンズ群の変倍作用が増大する。このため、第２レンズ群の焦点距離を短くすること、又は第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔の変化を大きくすることが必要となる。このため、諸収差の悪化、又は第１レンズ群の有効径の大型化を招いてしまう。反対に、条件式（８）の上限値を上回ると、第２レンズ群の変倍作用が減少し、望遠端状態におけるＦナンバーを小さくして大口径比化を図ることが困難となってしまう。
【００１８】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズの小型化と高性能化を両立するために、第２レンズ群の軸上レンズ厚を薄くしつつ、諸収差の補正に適した以下に述べるレンズ構成とすることが望ましい。
第２レンズ群に適する１つのレンズ構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成る構成である。
第２レンズ群に適するもう１つのレンズ構成は、物体側から順に、両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから成り、該両凹形状の負レンズが非球面を有する構成である。
第２レンズ群に適するもう１つのレンズ構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹形状の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから成る構成である。この構成において、負メニスカスレンズの像側のレンズ面を非球面とすることがより好ましい。
第２レンズ群に適するもう１つのレンズ構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから成る構成である。この構成において、負メニスカスレンズの像側のレンズ面を非球面とすることがより好ましい。
【００１９】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズの小型化と高性能化を両立するために、第３レンズ群の軸上レンズ厚を薄くしつつ、諸収差の補正に適した以下に述べるレンズ構成とすることが望ましい。
第３レンズ群に適するもう１つの構成は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成ることが好ましい。
また、第３レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されており、レンズは非球面を有し、以下の条件式（９）を満足する構成である。
（９）−０．２５＜ｆｗ／ｆＬ３４＜０．２
但し、
ｆＬ３４：レンズの近軸焦点距離．
この構成において、物体側に凸面を向けた正レンズは物体側のレンズ面を非球面とするのがより好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズの小型化のために、第４レンズ群を単一の正レンズのみで構成することが望ましい。この正レンズとして収差の補正上好ましい形状のレンズは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、または両凸形状の正レンズ、あるいは非球面を有する正レンズである。
【００２１】
本発明の好ましい態様では、本発明のズームレンズにおいて前記第４レンズ群を物体側方向に移動させることにより、遠距離から近距離へのフォーカシングを行うことが望ましい。これにより、フォーカシング機構の小型化が可能となりズームレンズ全体の小型化に効果的である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の各実施例に係るズームレンズについて説明する。
図１乃至１６は、それぞれ本発明の実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズのレンズ構成および、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーム軌跡を示す図である。
まず、全ての実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズについて、共通なレンズ構成を説明する。
各実施例および参考例に係るズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＳと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間には、像面に配設された固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのフィルタすなわちローパスフィルタＰ１と、前記固体撮像素子を保護するカバー硝子Ｐ２を有する。
そして、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように、全てのレンズ群が移動する。このとき、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は物体側方向に移動する。なお、絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
さらに、第１レンズ群Ｇ１は望遠端状態において、広角端状態における当該第１レンズ群の位置よりも物体側へ移動する。また、第２レンズ群Ｇ２は望遠端状態において、広角端状態における当該第２レンズ群Ｇ２の位置よりも像側へ移動する。
【００２３】
次に、第１レンズ群Ｇ１の移動について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９、１０，１２に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、一旦像側方向に移動した後に、物体側方向に移動する。このため、第１レンズ群Ｇ１の移動軌跡はＵ字型となる。
実施例１１，１３乃至１６に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、単調に物体側方向に移動する。
【００２４】
次に、第２レンズ群Ｇ２の移動について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４、参考例１，参考例２，実施例１０乃至１６に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、一旦像側方向に移動した後に、物体側方向に移動する。このため、第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡はＵ字型となる。
実施例６乃至７，９に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、単調に像側方向に移動する。
【００２５】
次に、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７，９，１１乃至１６に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、両凸形状の正レンズＬ１１のみから成る。
参考例２、実施例１０に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１のみから成る。
【００２６】
次に、第２レンズ群Ｇ２のレンズ構成について実施例毎に説明する。
実施例１乃至４に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３とから成る。
また、実施例１，３において、負メニスカスレンズＬ２１は像側のレンズ面が非球面である。
また、実施例２，４において、負メニスカスレンズＬ２１は両側のレンズ面が非球面である。
【００２７】
参考例１、実施例６、７に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２とから成る。
また、参考例１、実施例６において、両凹形状の負レンズＬ２１は像側のレンズ面が非球面である。
また、実施例７において、両凹形状の負レンズＬ２１は両側のレンズ面が非球面である。
【００２８】
参考例２、実施例１２，１４乃至１６に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３とから成る。
また、実施例１２，１４乃至１６において、負メニスカスレンズＬ２１は、ガラスの球面レンズの像側のレンズ面に樹脂層を形成し、該樹脂層の表面を非球面形状とするハイブリッド非球面レンズである。
【００２９】
実施例９乃至１１に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３とから成る。
また、実施例１０において、負メニスカスレンズＬ２１は像側のレンズ面が非球面である。
また、実施例１１において、負メニスカスレンズＬ２１は、ガラスの球面レンズの像側のレンズ面に樹脂層を形成し、該樹脂層の表面を非球面形状とするハイブリッド非球面レンズである。
【００３０】
実施例１３に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２３とから成り、負メニスカスレンズＬ２１はガラスの球面レンズの像側のレンズ面に樹脂層を形成し、該樹脂層の表面を非球面形状とするハイブリッド非球面レンズである。
【００３１】
次に、第３レンズ群Ｇ３のレンズ構成について実施例毎に説明する。
参考例１、２に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、両凸形状の正レンズＬ３１の物体側のレンズ面は非球面である。
【００３２】
実施例１，２に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、負レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、両凸形状の正レンズＬ３１の物体側のレンズ面と、負レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３３】
実施例４に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、正レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、両凸形状の正レンズＬ３１の物体側のレンズ面と、正レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３４】
実施例３，６，７，９，１０に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、負レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、正メニスカスレンズＬ３１の物体側のレンズ面と、負レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３５】
実施例１１，１３乃至１６に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、正レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、正メニスカスレンズＬ３１の物体側のレンズ面と、正レンズＬ３４の像側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３６】
実施例１２に係るズームレンズの第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と、両凹形状の負レンズＬ３３と、正レンズＬ３４とから成り、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３とが接合されており、正メニスカスレンズＬ３１の物体側のレンズ面と、正レンズＬ３４の物体側のレンズ面はそれぞれ非球面である。
【００３７】
次に、第４レンズ群Ｇ４のレンズ構成について実施例毎に説明する。
実施例１乃至３，参考例１、実施例６、７，９乃至１４，１６に係るズームレンズの第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１から成る。
また、参考例１において、正メニスカスレンズＬ４１の物体側のレンズ面は非球面である。
【００３８】
実施例４，参考例２，実施例１５に係るズームレンズの第４レンズ群Ｇ４は、両凸形状の正レンズＬ４１から成る。
また、参考例２において、両凸形状の正レンズＬ４１の物体側のレンズ面は非球面である。
【００３９】
また、各実施例および参考例に係るズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｇ４を物体側方向に移動させることにより、遠距離から近距離へのフォーカシングを行うことが最適である。
【００４０】
以下の表１乃至１６に、実施例１乃至４、参考例１、実施例６、７、参考例２、実施例９乃至１６の諸元の値をそれぞれ掲げる。
［全体諸元］において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２Ａは画角の最大値（単位：度）をそれぞれ示している。また［レンズデータ］において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面間隔、第４カラムνはアッベ数、第５カラムnはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する媒質の屈折率をそれぞれ表している。尚、曲率半径の「∞」は、平面を示し、空気の屈折率１．００００００は省略してある。
さらに［非球面データ］には、以下の式で非球面を表した場合の非球面係数を示している。
【００４１】
【数１】
X(y)=y2/[r・[1+(1-κ・y2/r2)1/2]]+C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10
【００４２】
但し、Ｘ（ｙ）は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離、ｒは近軸の曲率半径、κは円錐定数、Ｃｉは第ｉ次の非球面係数である。
また［非球面データ］において、「E-n」は「×10-n」を示す。
［可変間隔データ］には、広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態の各状態における焦点距離、可変間隔の値を示す。
【００４３】
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
尚、全実施例および参考例の諸元値において、上述の符号と同一の符号を用いる。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
【表７】
【００５１】
【表８】
【００５２】
【表９】
【００５３】
【表１０】
【００５４】
【表１１】
【００５５】
【表１２】
【００５６】
【表１３】
【００５７】
【表１４】
【００５８】
【表１５】
【００５９】
【表１６】
【００６０】
以下の表１７に、各実施例について、条件式（１）乃至（９）の値をそれぞれ示す。
【００６１】
【表１７】
［条件式対応値］
【００６２】
図１７（ａ），１８（ａ），１９（ａ），２０（ａ），２１（ａ），２２（ａ），２３（ａ），２４（ａ），２５（ａ），２６（ａ），２７（ａ），２８（ａ），２９（ａ），３０（ａ），３１（ａ），３２（ａ）はそれぞれ、実施例１乃至４、参考例１、実施例６，７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズの広角端状態における諸収差図を示している。
図１７（ｂ），１８（ｂ），１９（ｂ），２０（ｂ），２１（ｂ），２２（ｂ），２３（ｂ），２４（ｂ），２５（ｂ），２６（ｂ），２７（ｂ），２８（ｂ），２９（ｂ），３０（ｂ），３１（ｂ），３２（ｂ）はそれぞれ、実施例１乃至４、参考例１、実施例６，７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズの中間焦点距離における諸収差図を示している。
図１７（ｃ），１８（ｃ），１９（ｃ），２０（ｃ），２１（ｃ），２２（ｃ），２３（ｃ），２４（ｃ），２５（ｃ），２６（ｃ），２７（ｃ），２８（ｃ），２９（ｃ），３０（ｃ），３１（ｃ），３２（ｃ）はそれぞれ、実施例１乃至４、参考例１、実施例６，７、参考例２、実施例９乃至１６に係るズームレンズの望遠端状態における諸収差図を示している。
【００６３】
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角を示し、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図ではその最大値を示し、コマ収差図では各半画角の値を示す。ｄ，ｇはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ），ｇ線（４３５．６ｎｍ）の収差曲線をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。
尚、全実施例および参考例の諸収差図において、上述の符号と同様の符号を用いる。
【００６４】
各収差図から、各実施例において広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し、小型で、ズーム比が３倍程度、広角端状態における画角が６０°以上、ＦナンバーがＦ２〜Ｆ２．８程度の優れた結像性能を有するズームレンズを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図２】本発明の実施例２に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図３】本発明の実施例３に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図４】本発明の実施例４に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図５】本発明の参考例１に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図６】本発明の実施例６に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図７】本発明の実施例７に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図８】本発明の参考例２に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図９】本発明の実施例９に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１０に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１１に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１２に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１３に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１４に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１５に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１６に係るズームレンズのレンズ構成、及びそのズーム軌跡を示す図である。
【図１７】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図１８】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例２に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図１９】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例３に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例４に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２１】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の参考例１に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例６に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例７に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の参考例２に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２５】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例９に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１０に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２７】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１１に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２８】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１２に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図２９】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１３に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図３０】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１４に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図３１】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１５に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
【図３２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１６に係るズームレンズの広角端状態、中間焦点距離、望遠端状態における諸収差図を示している。
Claims (16)
- 物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズのみから成り、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成り、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように、全てのレンズ群が移動し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は物体側方向に移動し、
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。
５．０＜ｆ１／ｆｗ＜ ９．５
−２．２＜ｆ２／ｆｗ＜−１．２
０．４＜ｆ３／ｆｗ＜ １．５
但し、
ｆｗ：広角端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離，
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離，
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離． - 前記第３レンズ群において、前記両凸形状の正レンズと前記両凹形状の負レンズとが接合されており、前記レンズは非球面を有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
−０．２５＜ｆｗ／ｆＬ３４＜０．２
但し、
ｆＬ３４：前記レンズの近軸焦点距離． - 広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、
望遠端状態における前記第１レンズ群の位置は、広角端状態における当該第１レンズ群の位置よりも物体側であり、
望遠端状態における前記第２レンズ群の位置は、広角端状態における当該第２レンズ群の位置よりも像側であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
０．２＜Ｍ１／ｆｗ＜１．６
０．７＜Ｍ３／ｆｗ＜１．７
０．１＜Ｍ４／ｆｗ＜０．６
１．４＜Ｄ１２Ｔ／ｆｗ＜２．２
１．３＜（Ｂ３Ｔ／Ｂ３Ｗ）／（Ｂ２Ｔ／Ｂ２Ｗ）＜２．２
但し、
Ｍ１：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第１レンズ群の移動量，
Ｍ３：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第３レンズ群の移動量，
Ｍ４：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第４レンズ群の移動量，
Ｄ１２Ｔ：望遠端状態における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔，
Ｂ３Ｔ：望遠端状態における前記第３レンズ群の結像倍率，
Ｂ３Ｗ：広角端状態における前記第３レンズ群の結像倍率，
Ｂ２Ｔ：望遠端状態における前記第２レンズ群の結像倍率，
Ｂ２Ｗ：広角端状態における前記第２レンズ群の結像倍率． - 前記第２レンズ群は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、
物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとから成ることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。 - 前記第２レンズ群は、物体側から順に、
両凹形状の負レンズと、
物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから成り、
前記両凹形状の負レンズは非球面を有することを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。 - 前記第２レンズ群は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、
両凹形状の負レンズと、
物体側に凸面を向けた正レンズとから成ることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。 - 前記負メニスカスレンズは、像側のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、
物体側に凸面を向けた正レンズとから成ることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。 - 前記物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズは、像側のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群の前記物体側に凸面を向けた正レンズは、物体側のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズのみから成ることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は、両凸形状の正レンズのみから成ることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群は、非球面を有する正レンズのみから成ることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群を物体側方向に移動させることにより、遠距離から近距離へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
- 物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズのみから成り、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成り、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、
望遠端状態において前記第１レンズ群は、広角端状態における当該第１レンズ群の位置よりも物体側へ移動し、
望遠端状態において前記第３レンズ群は、広角端状態における当該第３レンズ群の位置よりも物体側へ移動し、
望遠端状態において前記第４レンズ群は、広角端状態における当該第４レンズ群の位置よりも物体側へ移動し、
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。
０．２＜Ｍ１／ｆｗ＜１．６
０．７＜Ｍ３／ｆｗ＜１．７
０．１＜Ｍ４／ｆｗ＜０．６
但し、
ｆｗ：広角端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離，
Ｍ１：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第１レンズ群の移動量，
Ｍ３：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第３レンズ群の移動量，
Ｍ４：広角端状態から望遠端状態へズーミングする際の前記第４レンズ群の移動量． - 物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズのみから成り、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸形状の正レンズと、両凹形状の負レンズと、レンズとから成り、
広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、
少なくとも前記第１レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とが移動し、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が物体側方向に移動することを特徴とするズームレンズ。
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