JP4401469B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスチルカメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、写真用カメラ、そしてデジタルカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に物体側の第１群を構成する複数のレンズ群のうちの１つのレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂インナーフォーカス方式を用いた望遠域を含むマイク撮影に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりビデオカメラ、スチルカメラ、そしてテレビカメラ等のズームレンズのうち、物体側から順に正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群（変倍レンズ群）、変倍に伴って変動する像面を補正する為の正又は負の屈折力の第３群（補正レンズ群）、開口絞り、そして結像用の正の屈折力の第４群（リレーレンズ群）の４つのレンズ群より成る所謂４群ズームレンズにおいて、第１群中の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂インナーフォーカス式を採用したものが、例えば特公昭５９−４６８６号公報で提案されている。
【０００３】
同公報では第１群を負の屈折力の第１１群、正の屈折力の第１２群、そして正の屈折力の第１３群の３つのレンズ群より構成し、無限遠物体から至近距離物体にかけてのフォーカスを第１２群を像面側へ移動させて行っている。
【０００４】
又、特開昭５２−１０９９５２号公報，特開昭５５−５７８１５号公報，特開昭５５−１１７１１９号公報，特公昭６１−５３６９６号公報，特公昭５２−４１０６８号公報等では、４群ズームレンズにおいて第１群を複数のレンズ群に分割し、そのうち最も物体側のレンズ群をフォーカシング時に固定とし、それより後方の像面側のレンズ群の一部をフォーカシング時に移動させるインナーフォーカシングとしている。
【０００５】
又、特開昭５２−１２８１５３号公報では４群ズームレンズにおいて第１群を２つのレンズ群に分割し、その２つのレンズ群の間隔を無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングに際し、大きくなるように移動させ、フォーカシングを行っている。
【０００６】
一般にインナーフォーカス式のズームレンズは第１群全体を移動させてフォーカスを行なうズームレンズに比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易となり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているのでレンズ群の駆動力が小さくてすみ、迅速な焦点合わせができる等の特徴を有している。
【０００７】
このようなインナーフォーカス式のズームレンズは、オートフォーカス機能を有したカメラに適している。これはフォーカスレンズ群のレンズ重量が軽量となるために一定物体距離に対するフォーカス速度を速くすることができるためである。
【０００８】
特にフォーカス移動トルクが低減し、電気的負荷を減少させ、駆動機構の小型化や高速なフォーカス伝達ができるため、有効となっている。
【０００９】
この他インナーフォーカス式はスムーズな駆動を行うため、フォーカスレンズ群は外からの衝撃によるフォーカス駆動障害を防止することができる等の特徴がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ズームレンズにおいて、大口径比、高変倍比で、しかも全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を得る為には各レンズ群の屈折力（パワー）やレンズ構成等を適切に設定する必要がある。
【００１１】
一般に全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり収差変動が少なく高い光学性能を得るには、例えば各レンズ群のパワーを小さくして各レンズ群で発生する収差量を小さくするか、各レンズ群のレンズ枚数を増加させて収差補正上の自由度を増やすことが必要となってくる。
【００１２】
この為、高変倍比のズームレンズを達成しようとすると、どうしても各レンズ群の空気間隔が大きくなったり、レンズ枚数が増加するなどして、レンズ系全体が重厚長大化してくるという問題点が生じてくる。
【００１３】
又、最近のオートフォーカス機能を有したカメラでは、フォーカス用のレンズ群の重量をなるべく軽量にして迅速にフォーカスすることが重要となっている。又、インナーフォーカス式は前述した特徴があるが、この方式を用いてレンズ系全体の簡素化を図ろうとすると、フォーカシングによる諸収差の変動が顕著となり、光学性能を良好に維持するのが大変難しくなってくる。
【００１４】
本発明は、４群ズームレンズにおいて、第１群を第１ａレンズ群Ｌ１ａ，第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの２つのレンズ群より構成し、このうち第１ｂレンズ群Ｌ１ｂ群を光軸上、移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス方式を採用しつつ、大口径化及び高変倍化を図り、かつ各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、変倍及びフォーカシングに伴う球面収差、色収差などの諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群のみをレンズ群として有し、広角端から望遠端への変倍において前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広く、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなるように、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群を光軸上移動させ、前記第１レンズ群は物体側より正の屈折力の単レンズで構成された第１ａレンズ群と、全体として正の屈折力の第１ｂレンズ群で構成され、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを前記第１ｂレンズ群を物体側に光軸上移動させて行うズームレンズであって、
広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群の焦点距離をそれぞれＦ１ａ，Ｆ１ｂとしたとき
０．６ ＜Ｆ１ ／Ｆｍ ＜１．２
０．１６＜Ｆ１ｂ／Ｆ１ａ＜０．４
但し、
【数３】
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第１ａレンズ群は物体側へ凸面を向けた正レンズ、第１ｂレンズ群は物体側より順に物体側へ凸を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズより構成することを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第iレンズ群の焦点距離をＦｉとしたとき
０．１８＜｜Ｆ２／Ｆｍ｜＜０．３５
０．６ ＜ Ｆ３／Ｆｍ ＜１．２
０．４５＜ Ｆ４／Ｆｍ ＜１
但し、
【数４】
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明のカメラは、請求項１から３のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１，図５は各々本発明の数値実施例１，２の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図である。
【００２４】
図中Ｌ１は変倍中固定の正の屈折力の第１群である。第１群Ｌ１は１枚の正レンズより成る正の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと、正の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの２つのレンズ群より成っている。
【００２５】
無限遠物体から至近物体へのフォーカスは、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを物体側へ移動させて行っている。
【００２６】
Ｌ２は第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。
【００２７】
Ｌ３は第３群としての正の屈折力のコンペンセータであり、変倍に伴う像面変動を補正しており物体側に凸状の軌跡を有して移動する。ＳＰは絞り、Ｌ４は第４群としての正の屈折力のリレー群である。ＩＰは像面である。
【００２８】
一般に４群ズームレンズにおいて、望遠端のズーム位置で物体距離の変化があると光学性能、特に球面収差と軸上色収差の変動が大きくなり、最短撮影距離を短くすることが難しくなると共に良好なる画像を得るのが難しくなってくる。
【００２９】
そこで本発明においては前述の構成を有した４つのレンズ群より成るズームレンズにおいて、無限遠物体から至近距離物体への焦点合わせを第１群Ｌ１中の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを物体側へ移動させて行うインナーフォーカス方式を採用し、物体距離全般にわたり良好なる光学性能を得ると共に、外圧を防止しつつフォーカス駆動トルクに対し最適なフォーカスレンズ群のレンズ重量とフォーカス移動量を得ている。
【００３０】
本発明に係るズームレンズにおいて、更に大口径化及び高変倍化を図りつつインナーフォーカス方式を採用しつつ物体距離全般にわたり良好なる光学性能を得るには、次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００３１】
（ア−１）広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群の焦点距離をそれぞれＦ１ａ，Ｆ１ｂとしたとき
０．６ ＜Ｆ１ ／Ｆｍ ＜１．２ ‥‥‥（１）
０．１６＜Ｆ１ｂ／Ｆ１ａ＜０．４ ‥‥‥（２）
但し、
【００３２】
【数５】
【００３３】
の条件式を満足することである。
【００３４】
条件式（１）はズーム中間域におけるレンズ系の焦点距離と第1レンズ群の焦点距離の比率を表わし、上限値を越えて第1レンズ群の屈折力が弱くなりすぎるとレンズ全長が長くなり同時に第1レンズ群のレンズ径が大きくなってきて良くない。
【００３５】
他方、下限値を越えると高次の球面収差や色収差が多く発生してきて、これを補正することが困難になってくる。
【００３６】
条件式（２）は第1レンズ群中の第１ａレンズ群（前群）と第１ｂレンズ群（後群）の屈折力比を表わし、上限値を越えて後群の屈折力が弱くなってくるとフォーカシングにおける移動量が増加してしまい、次いでレンズ全長及びレンズ径の増加を招いてしまう。
【００３７】
一方、下限値を超えると第1レンズ群の屈折力が後群に集中してしまう為、一定の屈折力を得る為には、後群のレンズ面に強い曲率を与える必要があり、結果レンズ体積及びレンズ重量の増加を招いてしまう。
【００３８】
（ア−２）前記第１ａレンズ群は物体側へ凸面を向けた正レンズ、第１ｂレンズ群は物体側より順に物体側へ凸を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズより構成することである。
【００３９】
これによれば、軸上収差と軸外収差のバランスを良く補正することができる。
【００４０】
（ア−３）広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第iレンズ群の焦点距離をＦｉとしたとき
０．１８＜｜Ｆ２／Ｆｍ｜＜０．３５ ‥‥‥（３）
０．６ ＜ Ｆ３／Ｆｍ ＜１．２ ‥‥‥（４）
０．４５＜ Ｆ４／Ｆｍ ＜１ ‥‥‥（５）
但し、
【００４１】
【数６】
【００４２】
の条件式を満足することである。
【００４３】
条件式（３）は主に変倍作用を有する第2レンズ群の屈折力に関わり、変倍における第２レンズ群の移動量を規制しつつ高画質を保つための条件である。
【００４４】
条件式（３）の上限値を越えて第２レンズ群の屈折力が弱くなってくると第２レンズ群の一定移動に対する変倍作用が弱くなり、結果として一定変倍比を得るため第２レンズ群の大きな移動空間が必要になりレンズ系が大型化してしまう。
【００４５】
他方、下限値を越えると第２レンズ群の強い負レンズ作用により高次の球面収差や色収差が発生してこれを補正することが困難となる。
【００４６】
条件式（４）は、主に変倍時における像面位置変動の補正作用を行う第３レンズ群の屈折力に関し、上限値を越えて第３レンズ群の屈折力が弱まり、第３レンズ群の共役点間隔が広くなると同時に像面位置補正を行うためのレンズ移動量が大きくなってしまう為レンズ全長が長くなってきて良くない。
【００４７】
一方、下限値を超えて第３レンズ群の屈折力が強くなってくると負の球面収差が大きく発生し、これを他のレンズ群で補正を行うことが困難となってくる。
【００４８】
条件式（５）は、主に第３レンズ群から射出される略アフォーカル光束を像面上に結像させる作用を有する第４レンズ群の屈折力に関する。
【００４９】
条件式（５）の上限値を越えると第４レンズ群の屈折力が弱くなりすぎる為バックフォーカスが長くなってくるため、レンズ全長が増大してきて良くない。
【００５０】
他方、下限値を越えるとレンズ全系のバックフォーカスが短くなりすぎて、一眼レフレックスカメラ使用時におけるクイックリターンミラーとの干渉を生じてくると同時に像面湾曲等軸外の高次収差が大きく発生してくる。
【００５１】
（ア−４）第２レンズ群を物体側より像面側に強い凹面を向けた負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズと正レンズが接合された全体として負のレンズ、物体側に凹面を向けた負レンズより構成することである。
【００５２】
（ア−５）第３レンズ群を物体側より、両レンズ面が凸面の正レンズとメニスカス状の負レンズを接合した全体として正のレンズ群とするのが良い、また更に物体側に正レンズを追加すれば更なる収差補正効果が期待できる。
【００５３】
（ア−６）第４レンズ群を物体側より、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けた両レンズ面が凸面の正レンズと像面側に凹面を向けた両レンズ面が凹面の負レンズの全体として負の接合レンズ、広い空気間隔を挟んで正レンズ、像面側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、正レンズで構成し、変倍中、光軸上固定とするのが良い。
【００５４】
（ア−７）更なる光学性能向上の為レンズ系の一部に非球面や回折光学素子、屈折分布型光学材料を導入するのが良い。
【００５５】
（ア−８）光学系の一部を偏心させることにより像変位を行い、撮影時の像ブレ補正に用いても良く、特に第２レンズ群又は第４レンズ群の全体もしくはレンズ群中の一部を光軸と垂直方向に移動させる方法が高画質を保持する上で効果的である。
【００５６】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲiは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、Ｄiは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎiとνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラスのｄ線の屈折率とアッベ数である。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００５７】
【外１】
【００５８】
【外２】
【００５９】
【表１】
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、４群ズームレンズにおいて、第１群を第１ａレンズ群Ｌ１ａ，第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの２つのレンズ群より構成し、このうち第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸上、移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス方式を採用しつつ、大口径化及び高変倍化を図り、かつ各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、変倍及びフォーカシングに伴う球面収差、色収差などの諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを達成することができる。
【００６１】
この他本発明によればフォーカスレンズ群を電気的に駆動する際のフォーカス移動トルクの低減を行いつつ高画質な変倍比２．８程度の望遠型のズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１の広角端のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１の中間の収差図
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】本発明の数値実施例２の広角端のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】本発明の数値実施例２の中間の収差図
【図８】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ４ 第４群
Ｌ１ａ 第１ａレンズ群
Ｌ１ｂ 第１ｂレンズ群
ＳＰ 絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｓ．Ｃ 正弦条件
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
【発明の属する技術分野】
本発明はスチルカメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、写真用カメラ、そしてデジタルカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に物体側の第１群を構成する複数のレンズ群のうちの１つのレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂インナーフォーカス方式を用いた望遠域を含むマイク撮影に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりビデオカメラ、スチルカメラ、そしてテレビカメラ等のズームレンズのうち、物体側から順に正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群（変倍レンズ群）、変倍に伴って変動する像面を補正する為の正又は負の屈折力の第３群（補正レンズ群）、開口絞り、そして結像用の正の屈折力の第４群（リレーレンズ群）の４つのレンズ群より成る所謂４群ズームレンズにおいて、第１群中の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂インナーフォーカス式を採用したものが、例えば特公昭５９−４６８６号公報で提案されている。
【０００３】
同公報では第１群を負の屈折力の第１１群、正の屈折力の第１２群、そして正の屈折力の第１３群の３つのレンズ群より構成し、無限遠物体から至近距離物体にかけてのフォーカスを第１２群を像面側へ移動させて行っている。
【０００４】
又、特開昭５２−１０９９５２号公報，特開昭５５−５７８１５号公報，特開昭５５−１１７１１９号公報，特公昭６１−５３６９６号公報，特公昭５２−４１０６８号公報等では、４群ズームレンズにおいて第１群を複数のレンズ群に分割し、そのうち最も物体側のレンズ群をフォーカシング時に固定とし、それより後方の像面側のレンズ群の一部をフォーカシング時に移動させるインナーフォーカシングとしている。
【０００５】
又、特開昭５２−１２８１５３号公報では４群ズームレンズにおいて第１群を２つのレンズ群に分割し、その２つのレンズ群の間隔を無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングに際し、大きくなるように移動させ、フォーカシングを行っている。
【０００６】
一般にインナーフォーカス式のズームレンズは第１群全体を移動させてフォーカスを行なうズームレンズに比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易となり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているのでレンズ群の駆動力が小さくてすみ、迅速な焦点合わせができる等の特徴を有している。
【０００７】
このようなインナーフォーカス式のズームレンズは、オートフォーカス機能を有したカメラに適している。これはフォーカスレンズ群のレンズ重量が軽量となるために一定物体距離に対するフォーカス速度を速くすることができるためである。
【０００８】
特にフォーカス移動トルクが低減し、電気的負荷を減少させ、駆動機構の小型化や高速なフォーカス伝達ができるため、有効となっている。
【０００９】
この他インナーフォーカス式はスムーズな駆動を行うため、フォーカスレンズ群は外からの衝撃によるフォーカス駆動障害を防止することができる等の特徴がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ズームレンズにおいて、大口径比、高変倍比で、しかも全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を得る為には各レンズ群の屈折力（パワー）やレンズ構成等を適切に設定する必要がある。
【００１１】
一般に全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり収差変動が少なく高い光学性能を得るには、例えば各レンズ群のパワーを小さくして各レンズ群で発生する収差量を小さくするか、各レンズ群のレンズ枚数を増加させて収差補正上の自由度を増やすことが必要となってくる。
【００１２】
この為、高変倍比のズームレンズを達成しようとすると、どうしても各レンズ群の空気間隔が大きくなったり、レンズ枚数が増加するなどして、レンズ系全体が重厚長大化してくるという問題点が生じてくる。
【００１３】
又、最近のオートフォーカス機能を有したカメラでは、フォーカス用のレンズ群の重量をなるべく軽量にして迅速にフォーカスすることが重要となっている。又、インナーフォーカス式は前述した特徴があるが、この方式を用いてレンズ系全体の簡素化を図ろうとすると、フォーカシングによる諸収差の変動が顕著となり、光学性能を良好に維持するのが大変難しくなってくる。
【００１４】
本発明は、４群ズームレンズにおいて、第１群を第１ａレンズ群Ｌ１ａ，第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの２つのレンズ群より構成し、このうち第１ｂレンズ群Ｌ１ｂ群を光軸上、移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス方式を採用しつつ、大口径化及び高変倍化を図り、かつ各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、変倍及びフォーカシングに伴う球面収差、色収差などの諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群のみをレンズ群として有し、広角端から望遠端への変倍において前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広く、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなるように、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群を光軸上移動させ、前記第１レンズ群は物体側より正の屈折力の単レンズで構成された第１ａレンズ群と、全体として正の屈折力の第１ｂレンズ群で構成され、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを前記第１ｂレンズ群を物体側に光軸上移動させて行うズームレンズであって、
広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群の焦点距離をそれぞれＦ１ａ，Ｆ１ｂとしたとき
０．６ ＜Ｆ１ ／Ｆｍ ＜１．２
０．１６＜Ｆ１ｂ／Ｆ１ａ＜０．４
但し、
【数３】
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第１ａレンズ群は物体側へ凸面を向けた正レンズ、第１ｂレンズ群は物体側より順に物体側へ凸を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズより構成することを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第iレンズ群の焦点距離をＦｉとしたとき
０．１８＜｜Ｆ２／Ｆｍ｜＜０．３５
０．６ ＜ Ｆ３／Ｆｍ ＜１．２
０．４５＜ Ｆ４／Ｆｍ ＜１
但し、
【数４】
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明のカメラは、請求項１から３のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１，図５は各々本発明の数値実施例１，２の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図である。
【００２４】
図中Ｌ１は変倍中固定の正の屈折力の第１群である。第１群Ｌ１は１枚の正レンズより成る正の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと、正の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの２つのレンズ群より成っている。
【００２５】
無限遠物体から至近物体へのフォーカスは、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを物体側へ移動させて行っている。
【００２６】
Ｌ２は第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。
【００２７】
Ｌ３は第３群としての正の屈折力のコンペンセータであり、変倍に伴う像面変動を補正しており物体側に凸状の軌跡を有して移動する。ＳＰは絞り、Ｌ４は第４群としての正の屈折力のリレー群である。ＩＰは像面である。
【００２８】
一般に４群ズームレンズにおいて、望遠端のズーム位置で物体距離の変化があると光学性能、特に球面収差と軸上色収差の変動が大きくなり、最短撮影距離を短くすることが難しくなると共に良好なる画像を得るのが難しくなってくる。
【００２９】
そこで本発明においては前述の構成を有した４つのレンズ群より成るズームレンズにおいて、無限遠物体から至近距離物体への焦点合わせを第１群Ｌ１中の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを物体側へ移動させて行うインナーフォーカス方式を採用し、物体距離全般にわたり良好なる光学性能を得ると共に、外圧を防止しつつフォーカス駆動トルクに対し最適なフォーカスレンズ群のレンズ重量とフォーカス移動量を得ている。
【００３０】
本発明に係るズームレンズにおいて、更に大口径化及び高変倍化を図りつつインナーフォーカス方式を採用しつつ物体距離全般にわたり良好なる光学性能を得るには、次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００３１】
（ア−１）広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群の焦点距離をそれぞれＦ１ａ，Ｆ１ｂとしたとき
０．６ ＜Ｆ１ ／Ｆｍ ＜１．２ ‥‥‥（１）
０．１６＜Ｆ１ｂ／Ｆ１ａ＜０．４ ‥‥‥（２）
但し、
【００３２】
【数５】
【００３３】
の条件式を満足することである。
【００３４】
条件式（１）はズーム中間域におけるレンズ系の焦点距離と第1レンズ群の焦点距離の比率を表わし、上限値を越えて第1レンズ群の屈折力が弱くなりすぎるとレンズ全長が長くなり同時に第1レンズ群のレンズ径が大きくなってきて良くない。
【００３５】
他方、下限値を越えると高次の球面収差や色収差が多く発生してきて、これを補正することが困難になってくる。
【００３６】
条件式（２）は第1レンズ群中の第１ａレンズ群（前群）と第１ｂレンズ群（後群）の屈折力比を表わし、上限値を越えて後群の屈折力が弱くなってくるとフォーカシングにおける移動量が増加してしまい、次いでレンズ全長及びレンズ径の増加を招いてしまう。
【００３７】
一方、下限値を超えると第1レンズ群の屈折力が後群に集中してしまう為、一定の屈折力を得る為には、後群のレンズ面に強い曲率を与える必要があり、結果レンズ体積及びレンズ重量の増加を招いてしまう。
【００３８】
（ア−２）前記第１ａレンズ群は物体側へ凸面を向けた正レンズ、第１ｂレンズ群は物体側より順に物体側へ凸を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズより構成することである。
【００３９】
これによれば、軸上収差と軸外収差のバランスを良く補正することができる。
【００４０】
（ア−３）広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第iレンズ群の焦点距離をＦｉとしたとき
０．１８＜｜Ｆ２／Ｆｍ｜＜０．３５ ‥‥‥（３）
０．６ ＜ Ｆ３／Ｆｍ ＜１．２ ‥‥‥（４）
０．４５＜ Ｆ４／Ｆｍ ＜１ ‥‥‥（５）
但し、
【００４１】
【数６】
【００４２】
の条件式を満足することである。
【００４３】
条件式（３）は主に変倍作用を有する第2レンズ群の屈折力に関わり、変倍における第２レンズ群の移動量を規制しつつ高画質を保つための条件である。
【００４４】
条件式（３）の上限値を越えて第２レンズ群の屈折力が弱くなってくると第２レンズ群の一定移動に対する変倍作用が弱くなり、結果として一定変倍比を得るため第２レンズ群の大きな移動空間が必要になりレンズ系が大型化してしまう。
【００４５】
他方、下限値を越えると第２レンズ群の強い負レンズ作用により高次の球面収差や色収差が発生してこれを補正することが困難となる。
【００４６】
条件式（４）は、主に変倍時における像面位置変動の補正作用を行う第３レンズ群の屈折力に関し、上限値を越えて第３レンズ群の屈折力が弱まり、第３レンズ群の共役点間隔が広くなると同時に像面位置補正を行うためのレンズ移動量が大きくなってしまう為レンズ全長が長くなってきて良くない。
【００４７】
一方、下限値を超えて第３レンズ群の屈折力が強くなってくると負の球面収差が大きく発生し、これを他のレンズ群で補正を行うことが困難となってくる。
【００４８】
条件式（５）は、主に第３レンズ群から射出される略アフォーカル光束を像面上に結像させる作用を有する第４レンズ群の屈折力に関する。
【００４９】
条件式（５）の上限値を越えると第４レンズ群の屈折力が弱くなりすぎる為バックフォーカスが長くなってくるため、レンズ全長が増大してきて良くない。
【００５０】
他方、下限値を越えるとレンズ全系のバックフォーカスが短くなりすぎて、一眼レフレックスカメラ使用時におけるクイックリターンミラーとの干渉を生じてくると同時に像面湾曲等軸外の高次収差が大きく発生してくる。
【００５１】
（ア−４）第２レンズ群を物体側より像面側に強い凹面を向けた負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズと正レンズが接合された全体として負のレンズ、物体側に凹面を向けた負レンズより構成することである。
【００５２】
（ア−５）第３レンズ群を物体側より、両レンズ面が凸面の正レンズとメニスカス状の負レンズを接合した全体として正のレンズ群とするのが良い、また更に物体側に正レンズを追加すれば更なる収差補正効果が期待できる。
【００５３】
（ア−６）第４レンズ群を物体側より、物体側に凸面を向けた正レンズ、物体側に凸面を向けた両レンズ面が凸面の正レンズと像面側に凹面を向けた両レンズ面が凹面の負レンズの全体として負の接合レンズ、広い空気間隔を挟んで正レンズ、像面側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、正レンズで構成し、変倍中、光軸上固定とするのが良い。
【００５４】
（ア−７）更なる光学性能向上の為レンズ系の一部に非球面や回折光学素子、屈折分布型光学材料を導入するのが良い。
【００５５】
（ア−８）光学系の一部を偏心させることにより像変位を行い、撮影時の像ブレ補正に用いても良く、特に第２レンズ群又は第４レンズ群の全体もしくはレンズ群中の一部を光軸と垂直方向に移動させる方法が高画質を保持する上で効果的である。
【００５６】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲiは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、Ｄiは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎiとνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラスのｄ線の屈折率とアッベ数である。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００５７】
【外１】
【００５８】
【外２】
【００５９】
【表１】
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、４群ズームレンズにおいて、第１群を第１ａレンズ群Ｌ１ａ，第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの２つのレンズ群より構成し、このうち第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸上、移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス方式を採用しつつ、大口径化及び高変倍化を図り、かつ各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、変倍及びフォーカシングに伴う球面収差、色収差などの諸収差の変動を減少させ、全変倍範囲及び全フォーカス範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを達成することができる。
【００６１】
この他本発明によればフォーカスレンズ群を電気的に駆動する際のフォーカス移動トルクの低減を行いつつ高画質な変倍比２．８程度の望遠型のズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１の広角端のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１の中間の収差図
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】本発明の数値実施例２の広角端のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】本発明の数値実施例２の中間の収差図
【図８】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ４ 第４群
Ｌ１ａ 第１ａレンズ群
Ｌ１ｂ 第１ｂレンズ群
ＳＰ 絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｓ．Ｃ 正弦条件
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
Claims (4)
- 物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群のみをレンズ群として有し、広角端から望遠端への変倍において前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広く、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなるように、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群を光軸上移動させ、前記第１レンズ群は物体側より正の屈折力の単レンズで構成された第１ａレンズ群と、全体として正の屈折力の第１ｂレンズ群で構成され、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを前記第１ｂレンズ群を物体側に光軸上移動させて行うズームレンズであって、
広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、前記第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群の焦点距離をそれぞれＦ１ａ，Ｆ１ｂとしたとき
０．６ ＜Ｆ１ ／Ｆｍ ＜１．２
０．１６＜Ｆ１ｂ／Ｆ１ａ＜０．４
但し、
- 前記第１ａレンズ群は物体側へ凸面を向けた正レンズ、第１ｂレンズ群は物体側より順に物体側へ凸を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズ、物体側へ凸面を向けた正レンズより構成することを特徴とした請求項１のズームレンズ。
- 広角端における全系の焦点距離をＦｗ、望遠端における全系の焦点距離をＦｔ、前記第iレンズ群の焦点距離をＦｉとしたとき
０．１８＜｜Ｆ２／Ｆｍ｜＜０．３５
０．６ ＜ Ｆ３／Ｆｍ ＜１．２
０．４５＜ Ｆ４／Ｆｍ ＜１
但し、
- 請求項１から３のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴とするカメラ。
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1999
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