JP4670300B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
本発明はズームレンズ、特に固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適なズームレンズに関する。
従来、固体撮像素子等に適した、光学系内部に光路を折り曲げる光学素子を配置したズームレンズが種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照。）。
特開平８−２４８３１８号公報
特開２０００−１８７１６０号公報
特開２００２−３４１２４４号公報
しかしながら、特許文献１の開示例では、第1レンズ群が正の屈折力のレンズ群で構成されているため、第1レンズ群全体が大型化してしまうと言う問題がある。
また、特許文献２の開示例では、光路を折り曲げる光学素子のサイズを小さくするために、光学系のほぼ中央部に光学素子を配置している。このため、光路を折り曲げる部分より物体側に複数のレンズ群が存在することになり、小型化が難しいと言う問題がある。
また、特許文献３の開示例では、小型化のため第1レンズ群を負の屈折力のレンズ群で構成しているが、フォーカスを正の屈折力の第３レンズ群で行っているため、撮影距離が近づくと、フォーカスを行うレンズ群の移動量が増大するので鏡筒内に大きなクリアランスを必要とし、更なる小型化が難しいと言う問題がある。
本発明は、上記問題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、電子スチルカメラ等に好適な、超小型、高画質なズームレンズを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群からなり、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、フォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ≦ ０．１１４９９８
また、本発明のズームレンズは、前記第1レンズ群中に、光路折り曲げ光学素子を有し、前記光学素子の屈折率をｎｄ１、前記光学素子の物体側に配置されているレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
また、本発明のズームレンズは、前記第1レンズ群中に、光路折り曲げ光学素子を有し、前記光学素子の屈折率をｎｄ１、前記光学素子の物体側に配置されているレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。
１．７０＜ｎｄ１
ｎｄ１＝ｎｄ２
ｎｄ１＝ｎｄ２
また、本発明のズームレンズは、前記第２レンズ群の最も物体側に開口絞りが配置され、前記ズーミングに際して、前記第２レンズ群と共に移動する構成が好ましい。
また、本発明のズームレンズでは、前記第1レンズ群は、すくなくとも１つ非球面を有する構成が好ましい。
また、本発明のズームレンズでは、前記第２レンズ群は、すくなくとも１つの非球面を有する構成が好ましい。
また、本発明のズームレンズは、前記第２レンズ群の最も物体側に開口絞りが配置され、前記第１レンズ群の最も像面側のレンズ面と、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面とは非球面を有していることが好ましい。
また、本発明は、前記ズームレンズを備えたことを特徴とする光学機器を提供する。
また、本発明の光学機器では、最も像面側のレンズ群は、前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定されており、前記最も像面側のレンズ群と固体撮像素子とを共通部材にて保持することが好ましい。
また、本発明は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群とからなるズームレンズを用いて、前記物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して固定され、前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、フォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする結像方法を提供する。
０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ≦ ０．１１４９９８
また、本発明は、前記ズームレンズを備えたことを特徴とする光学機器を提供する。
また、本発明の光学機器では、最も像面側のレンズ群は、前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定されており、前記最も像面側のレンズ群と固体撮像素子とを共通部材にて保持することが好ましい。
また、本発明は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群とからなるズームレンズを用いて、前記物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して固定され、前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、フォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする結像方法を提供する。
０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ≦ ０．１１４９９８
本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適な、ズーム比が２．５倍以上で、超小型、高画質なズームレンズを提供することができる。
以下、本発明にかかる実施の形態にかかるズームレンズに関し詳説する。
本発明の実施の形態にかかるズームレンズは、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、少なくとも１つの正屈折力のレンズ群を有し、第1レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、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レンズ群以外の複数のレンズ群がそれぞれ移動し、フォーカシングに際して、前記第1レンズ群以外の複数のレンズ群がそれぞれ移動するように構成されている。
本実施の形態にかかるズームレンズは、ズームレンズ中で一番大きなレンズ群である最も物体側の第1レンズ群を広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定とすることにより、構造的に簡素なものにすることができる。
また、本実施の形態にかかるズームレンズは、一番大きなレンズ群である第１レンズ群以外の複数のレンズ群によってズーミングすることにより、今まで使用していた駆動系より小さな駆動系を使用することが可能となる。
また、本実施の形態にかかるズームレンズは、フォーカシングに際して、前記第1レンズ群以外の複数のレンズ群が移動する構成にすることで、ズーミングに使用する駆動系と、フォーカシングに使用する駆動系を同一のものとすることができ、駆動系を減らすことが可能となる。
また、本実施の形態にかかるズームレンズは、フォーカシングに際して複数のレンズ群を用いることで、撮影距離が変化しても極めて良好な結像性能を維持することが可能となり、フォーカシング時に任意の１つのレンズ群のみを使用してフォーカシングを行う場合と比べて、フォーカシングに使用するレンズ群の移動量を小さく抑えることができ、ズームレンズ全長を短くすることができる。
また、本実施の形態にかかるズームレンズでは、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１） ０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ＜ ０．５０
条件式（１）は、第２レンズ群と、第３レンズ群の適切な焦点距離の範囲を規定している。条件式（１）の上限値を超えると、ズームレンズ全体の全長が長くなり好ましくない。条件式（１）の下限値を超えると、ズーミングによる収差変動が除去できなくなり、性能劣化を招いてしまうので好ましくない。なお、本発明の効果をより確実にする為に、上限値を０．３０にすることが好ましい。また下限値を０．０８にすることが好ましい。
（１） ０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ＜ ０．５０
条件式（１）は、第２レンズ群と、第３レンズ群の適切な焦点距離の範囲を規定している。条件式（１）の上限値を超えると、ズームレンズ全体の全長が長くなり好ましくない。条件式（１）の下限値を超えると、ズーミングによる収差変動が除去できなくなり、性能劣化を招いてしまうので好ましくない。なお、本発明の効果をより確実にする為に、上限値を０．３０にすることが好ましい。また下限値を０．０８にすることが好ましい。
また、本実施の形態にかかるズームレンズでは、第１レンズ群中に、光路折り曲げ光学素子を有し、この光学素子の屈折率をｎｄ１、前記光学素子の物体側に配置されるレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、条件式（２）及び条件式（３）を満足することが望ましい。
（２） １．７０＜ｎｄ１、
（３） ｎｄ１＝ｎｄ２
条件式（２）は、光路折り曲げ光学素子の適切な屈折率の範囲を規定している。条件式（２）の下限値を超えると、光学素子の形状が大きくなり、ズームレンズ全体が大きくなるので好ましくない。なお、本発明の効果をより確実にする為に、下限値を１．７５にすることが好ましい。また、下限値を１．８０にすることがより好ましい。
（２） １．７０＜ｎｄ１、
（３） ｎｄ１＝ｎｄ２
条件式（２）は、光路折り曲げ光学素子の適切な屈折率の範囲を規定している。条件式（２）の下限値を超えると、光学素子の形状が大きくなり、ズームレンズ全体が大きくなるので好ましくない。なお、本発明の効果をより確実にする為に、下限値を１．７５にすることが好ましい。また、下限値を１．８０にすることがより好ましい。
また、本実施の形態にかかるズームレンズでは、最も像面側のレンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定とすることが望ましい。これにより、ズーミング及びフォーカシング時における収差変動を抑えることができる。また、固体撮像素子と最も像面側のレンズ群を共通部材にて保持することが可能となり、ズームレンズの小型化を達成しやすくなると共に製造の簡略化を図ることが可能になる。
また、本実施の形態にかかるズームレンズは、第２レンズ群の最も物体側に開口絞りを配置し、ズーミングに際して第２レンズ群と共に移動することが望ましい。これにより、光量調整を良好に行うことが可能となる。
また、第1レンズ群は、少なくとも１つの非球面を有することが望ましい。これにより、広角端状態へのズーミングにおいて問題となる歪曲収差を良好に補正することができる。また、第１レンズ群全体を小さく抑えることができる。
また、第1レンズ群は、少なくとも１つの非球面を有することが望ましい。これにより、広角端状態へのズーミングにおいて問題となる歪曲収差を良好に補正することができる。また、第１レンズ群全体を小さく抑えることができる。
また、第２レンズ群は、少なくとも１つの非球面を有することが望ましい。これにより、ズーム全域において、球面収差及びコマ収差を良好に補正することができる。
また、本実施の形態にかかるズームレンズは、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して移動する複数のレンズ群は、同じレンズ群であることが望ましい。
また、この複数のレンズ群は、第２レンズ群と第３レンズ群のみであることが望ましい。
これにより、ズーミングに使用する駆動系と、フォーカシングに使用する駆動系を同一のものとすることができ、駆動系を減らすことが可能となる。
（実施例）
以下、本発明にかかるズームレンズの各実施例を図面を参照しつつ説明する。
以下、本発明にかかるズームレンズの各実施例を図面を参照しつつ説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示し、（ａ）は広角端状態（Ｗ）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態（Ｔ）をそれぞれ示す。
図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示し、（ａ）は広角端状態（Ｗ）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態（Ｔ）をそれぞれ示す。
図１において、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力の第1レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を有し、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーミングに際して、第1レンズ群Ｇ1は常に固定とし、第1レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定され、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を同時に移動させる。開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置され第２レンズ群Ｇ２と共に移動する。第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に光学的ローパスフィルタＬＰＦと、像面Ｉに配置された固体撮像素子用のカバーガラスＣＧを有している。なお、像面Ｉには撮像素子に代わってフイルムを配置しても良い。この際、カバーガラスＣＧは不要である。
第１レンズ群Ｇ１中には、光路を略９０度折り曲げるためのプリズムＰを有している。なお、プリズムＰは光路を直線に展開した平行平板で示している。また、光路の折り曲げ角度は９０度に限らず適宜設計に応じて変更が可能である。また、プリズムＰはミラーを用いても良い。
第１レンズ群Ｇ１の最も像面側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面を有している。この様にして、本第１実施例にかかるズームレンズが構成されている。
次の表１に本第１実施例にかかるズームレンズの諸元の値を示す。表１において、[全体諸元]中、ｆは焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角（単位：度）をそれぞれ表わしている。[レンズ諸元]中、面番号は物体側からのレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ν及びｎはｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数及び屈折率をそれぞれ表わしている。なお、曲率半径ｒ＝０．００００は平面を示す。［非球面データ］には、次式で非球面を表現した場合の非球面係数を示している。
X（ｙ）＝ｙ２／[ｒ×{１＋（１−ｋ×ｙ２／ｒ２）１／２}]＋Ｃ２×ｙ２＋Ｃ４×ｙ４ ＋・・・・＋Ｃ１０×ｙ１０
なお、R=1/((1/r)+2×Ｃ２)である。
X（ｙ）＝ｙ２／[ｒ×{１＋（１−ｋ×ｙ２／ｒ２）１／２}]＋Ｃ２×ｙ２＋Ｃ４×ｙ４ ＋・・・・＋Ｃ１０×ｙ１０
なお、R=1/((1/r)+2×Ｃ２)である。
ここで、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は基準球面の曲率半径（Rは近軸曲率半径）、ｋは円錐定数、Ｃｉは第ｉ次の非球面係数をそれぞれ示している。なお、各非球面係数の指数、例えば、「Ｅ−０１」は「１０−１」を示す。[ズーミングデータ]には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態における可変間隔の値を示す。[フォーカスデータ]には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態における、撮影距離１．５ｍでの可変間隔の値を示す。[条件式対応値]には、各条件式対応値を示す。
なお、以下の全ての諸元の値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、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ので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
（表１）
［全体諸元］
ｆ ＝ 5.94310〜10.00000〜16.81000
Ｂｆ ＝ 0.7632
ＦＮｏ＝ 2.73157〜3.58626〜4.88832
ω ＝ 33.99254〜20.41852〜12.25296
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 18.0602 0.8000 40.76 1.882997
2) 5.9822 1.6000 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.76 1.882997
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -25.6568 0.8000 40.76 1.882997
6) 19.5373 1.6000 25.62 1.794910
7) -20.4288 D1 1.000000
8> 0.0000 0.2000 1.000000 開口絞りＳ
9) 6.4817 2.0000 61.25 1.589129
10)-3792.6024 0.7000 1.000000
11) 12.0466 1.0000 23.78 1.846660
12) 5.7330 0.8000 1.000000
13) 29.9788 1.3000 55.53 1.696797
14) -36.0230 D2 1.000000
15) 11.0078 1.3000 81.54 1.496999
16) 25.5827 0.2000 1.000000
17) 9.6134 2.4000 23.78 1.846660
18) 6.6500 D3 1.000000
19) 11.1556 1.0000 40.76 1.882997
20) 7.6371 2.0000 1.000000
21) 16.1406 1.6000 55.53 1.696797
22) -25.8938 0.5000 1.000000
23) 0.0000 1.6600 64.14 1.516330
24) 0.0000 0.5000 1.000000
25) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
26) 0.0000 Bf 1.000000
[非球面データ]
7面
ｋ＝ 15.8396
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ 5.99830E-05
ｃ6＝ 5.60780E-06
ｃ8＝ -2.65030E-07
ｃ10＝ 1.83730E-08
9面
ｋ＝ 0.0901
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ 8.46960E-05
ｃ6＝ 2.05470E-06
ｃ8＝ -4.26710E-08
ｃ10＝ 0.00000E+00
[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.42365 6.01622 0.99712
D2 0.79704 7.29315 0.93803
D3 3.55551 4.46682 15.84105
[フォーカスデータ]
撮影距離＝１．５ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.37695 6.13734 1.12999
D2 0.79704 7.11147 0.93803
D3 3.60221 4.52738 15.70818
[条件式対応値]
ｆ２／ｆ３ ＝ 0.106118
ｎｄ１ ＝ 1.882997
ｎｄ２ ＝ 1.882997
［全体諸元］
ｆ ＝ 5.94310〜10.00000〜16.81000
Ｂｆ ＝ 0.7632
ＦＮｏ＝ 2.73157〜3.58626〜4.88832
ω ＝ 33.99254〜20.41852〜12.25296
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 18.0602 0.8000 40.76 1.882997
2) 5.9822 1.6000 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.76 1.882997
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -25.6568 0.8000 40.76 1.882997
6) 19.5373 1.6000 25.62 1.794910
7) -20.4288 D1 1.000000
8> 0.0000 0.2000 1.000000 開口絞りＳ
9) 6.4817 2.0000 61.25 1.589129
10)-3792.6024 0.7000 1.000000
11) 12.0466 1.0000 23.78 1.846660
12) 5.7330 0.8000 1.000000
13) 29.9788 1.3000 55.53 1.696797
14) -36.0230 D2 1.000000
15) 11.0078 1.3000 81.54 1.496999
16) 25.5827 0.2000 1.000000
17) 9.6134 2.4000 23.78 1.846660
18) 6.6500 D3 1.000000
19) 11.1556 1.0000 40.76 1.882997
20) 7.6371 2.0000 1.000000
21) 16.1406 1.6000 55.53 1.696797
22) -25.8938 0.5000 1.000000
23) 0.0000 1.6600 64.14 1.516330
24) 0.0000 0.5000 1.000000
25) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
26) 0.0000 Bf 1.000000
[非球面データ]
7面
ｋ＝ 15.8396
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ 5.99830E-05
ｃ6＝ 5.60780E-06
ｃ8＝ -2.65030E-07
ｃ10＝ 1.83730E-08
9面
ｋ＝ 0.0901
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ 8.46960E-05
ｃ6＝ 2.05470E-06
ｃ8＝ -4.26710E-08
ｃ10＝ 0.00000E+00
[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.42365 6.01622 0.99712
D2 0.79704 7.29315 0.93803
D3 3.55551 4.46682 15.84105
[フォーカスデータ]
撮影距離＝１．５ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.37695 6.13734 1.12999
D2 0.79704 7.11147 0.93803
D3 3.60221 4.52738 15.70818
[条件式対応値]
ｆ２／ｆ３ ＝ 0.106118
ｎｄ１ ＝ 1.882997
ｎｄ２ ＝ 1.882997
図２は、第１実施例の広角端状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図３は、第１実施例の中間焦点距離状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図４は、第１実施例の望遠端状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図５は、第１実施例の広角端状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図を、図６は、第１実施例の中間焦点距離状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図を、図７は、第１実施例の望遠端状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図において、ＦNOはＦナンバー、Ａは半画角、ＮＡは開口数、Ｈ0は物体高、ｄはｄ線（波長λ=587.6nm）、ｇはｇ線（波長λ=435.6nm）、CはC線（波長λ=656.3nm）、FはF線（波長λ=486.1nm）をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面を、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。なお、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
各収差図から、本第１実施例にかかるズームレンズは、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。
（第２実施例）
図８は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示し、（ａ）は広角端状態（Ｗ）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態（Ｔ）をそれぞれ示す。
図８は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示し、（ａ）は広角端状態（Ｗ）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態（Ｔ）をそれぞれ示す。
図８において、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力の第1レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を有し、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーミングに際して、第1レンズ群Ｇ1は常に固定とし、第1レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定され、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を同時に移動させる。開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置され第２レンズ群Ｇ２と共に移動する。第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に光学的ローパスフィルタＬＰＦと、像面Ｉに配置された固体撮像素子用のカバーガラスＣＧを有している。なお、像面Ｉには撮像素子に代わってフイルムを配置しても良い。この際、カバーガラスＣＧは不要である。
第１レンズ群Ｇ１中には、光路を略９０度折り曲げるためのプリズムＰを有している。なお、プリズムＰは光路を直線に展開した平行平板で示している。また、光路の折り曲げ角度は９０度に限らず適宜設計に応じて変更が可能である。また、プリズムＰはミラーを用いても良い。
第１レンズ群Ｇ１の最も像面側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面を有している。この様にして、本第２実施例にかかるズームレンズが構成されている。
次の表２に本第２実施例にかかるズームレンズの諸元の値を示す。
（表２）
［全体諸元］
ｆ ＝ 5.94310〜10.00000〜16.81000
Ｂｆ ＝ 0.60629
ＦＮｏ＝ 2.77502〜3.63789〜4.94498
ω ＝ 33.99081〜20.39508〜12.21346
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 18.2386 0.8000 40.76 1.882997
2) 5.9551 1.6000 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.76 1.882997
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -31.3479 0.8000 40.76 1.882997
6) 16.1389 1.6000 25.62 1.794910
7) -24.1994 D1 1.000000
8> 0.0000 0.2000 1.000000 開口絞りＳ
9) 6.2196 1.9000 61.25 1.589129
10) 165.2149 0.6000 1.000000
11) 11.7521 1.1000 23.78 1.846660
12) 5.5828 0.9000 1.000000
13) 40.2427 1.3000 55.53 1.696797
14) -24.8864 D2 1.000000
15) 11.1489 1.3000 81.54 1.496999
16) 25.9685 0.2000 1.000000
17) 9.9685 2.5000 23.78 1.846660
18) 6.9094 D3 1.000000
19) 11.8715 0.8000 40.76 1.882997
20) 7.4982 1.8000 1.000000
21) 15.5832 1.7000 55.53 1.696797
22) -23.5742 0.5000 1.000000
23) 0.0000 1.6600 64.14 1.516330
24) 0.0000 0.5000 1.000000
25) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
26) 0.0000 Bf 1.000000
[非球面データ]
7面
ｋ ＝ 2.1743
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -1.32490E-04
ｃ6＝ -4.76650E-06
ｃ8＝ 2.92090E-07
ｃ10＝ -1.11270E-08
9面
ｋ＝ 0.6664
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -1.87700E-04
ｃ6＝ -1.39500E-06
ｃ8＝ -3.03040E-08
ｃ10＝ 0.00000E+00
[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.36848 6.13267 1.20000
D2 1.20001 7.37871 1.20001
D3 3.77787 4.83497 15.94635
[フォーカスデータ]
撮影距離＝１．５ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.32384 6.21664 1.32543
D2 1.20001 7.21077 1.20001
D3 3.82251 4.91894 15.82092
[条件式対応値]
ｆ２／ｆ３ ＝ 0.114998
ｎｄ１ ＝ 1.882997
ｎｄ２ ＝ 1.882997
［全体諸元］
ｆ ＝ 5.94310〜10.00000〜16.81000
Ｂｆ ＝ 0.60629
ＦＮｏ＝ 2.77502〜3.63789〜4.94498
ω ＝ 33.99081〜20.39508〜12.21346
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 18.2386 0.8000 40.76 1.882997
2) 5.9551 1.6000 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.76 1.882997
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -31.3479 0.8000 40.76 1.882997
6) 16.1389 1.6000 25.62 1.794910
7) -24.1994 D1 1.000000
8> 0.0000 0.2000 1.000000 開口絞りＳ
9) 6.2196 1.9000 61.25 1.589129
10) 165.2149 0.6000 1.000000
11) 11.7521 1.1000 23.78 1.846660
12) 5.5828 0.9000 1.000000
13) 40.2427 1.3000 55.53 1.696797
14) -24.8864 D2 1.000000
15) 11.1489 1.3000 81.54 1.496999
16) 25.9685 0.2000 1.000000
17) 9.9685 2.5000 23.78 1.846660
18) 6.9094 D3 1.000000
19) 11.8715 0.8000 40.76 1.882997
20) 7.4982 1.8000 1.000000
21) 15.5832 1.7000 55.53 1.696797
22) -23.5742 0.5000 1.000000
23) 0.0000 1.6600 64.14 1.516330
24) 0.0000 0.5000 1.000000
25) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
26) 0.0000 Bf 1.000000
[非球面データ]
7面
ｋ ＝ 2.1743
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -1.32490E-04
ｃ6＝ -4.76650E-06
ｃ8＝ 2.92090E-07
ｃ10＝ -1.11270E-08
9面
ｋ＝ 0.6664
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -1.87700E-04
ｃ6＝ -1.39500E-06
ｃ8＝ -3.03040E-08
ｃ10＝ 0.00000E+00
[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.36848 6.13267 1.20000
D2 1.20001 7.37871 1.20001
D3 3.77787 4.83497 15.94635
[フォーカスデータ]
撮影距離＝１．５ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.32384 6.21664 1.32543
D2 1.20001 7.21077 1.20001
D3 3.82251 4.91894 15.82092
[条件式対応値]
ｆ２／ｆ３ ＝ 0.114998
ｎｄ１ ＝ 1.882997
ｎｄ２ ＝ 1.882997
図９は、第２実施例の広角端状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図１０は、第２実施例の中間焦点距離状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図１１は、第２実施例の望遠端状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図１２は、第２実施例の広角端状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図を、図１３は、第２実施例の中間焦点距離状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図を、図１４は、第２実施例の望遠端状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図から、本第２実施例にかかるズームレンズは、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。
（第３実施例）
図１５は、本発明の第３実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示し、（ａ）は広角端状態（Ｗ）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態（Ｍ）をそれぞれ示す。
図１５は、本発明の第３実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示し、（ａ）は広角端状態（Ｗ）、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態（Ｍ）をそれぞれ示す。
図１５において、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力の第1レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を有し、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーミングに際して、第1レンズ群Ｇ1は常に固定とし、第1レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、第４レンズ群は固定され、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を同時に移動させる。開口絞りＳは第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置され第２レンズ群Ｇ２と共に移動する。第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に光学的ローパスフィルタＬＰＦと、像面Ｉに配置された固体撮像素子用のカバーガラスＣＧを有している。なお、像面Ｉには撮像素子に代わってフイルムを配置しても良い。この際にはカバーガラスＣＧは不要である。
第１レンズ群Ｇ１中には、光路を略９０度折り曲げるためのプリズムＰを有している。なお、プリズムＰは光路を直線に展開した平行平板で示している。また、光路の折り曲げ角度は９０度に限らず適宜設計に応じて変更が可能である。また、プリズムＰはミラーを用いても良い。
第１レンズ群Ｇ１の最も像面側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面を有している。この様にして、本第３実施例にかかるズームレンズが構成されている。
次の表３に本第３実施例にかかるズームレンズの諸元の値を示す。
（表３）
［全体諸元］
ｆ ＝ 5.94310〜9.99999〜16.81000
Ｂｆ ＝ 0.62170
ＦＮｏ＝ 2.77541〜3.64560〜4.97090
ω ＝ 33.99051〜20.39463〜12.21416
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 18.7658 0.8000 40.77 1.883000
2) 5.9781 1.6000 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.77 1.883000
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -28.6229 0.8000 40.77 1.883000
6) 17.6839 1.6000 25.63 1.794910
7) -22.1275 D1 1.000000
8> 0.0000 0.0000 1.000000 開口絞りＳ
9) 6.3864 2.0000 61.24 1.589130
10) 315.2868 0.6000 1.000000
11) 12.6168 1.1700 23.78 1.846660
12) 5.7705 0.8000 1.000000
13) 38.2216 1.3000 55.52 1.696800
14) -24.8002 D2 1.000000
15) 11.0500 1.3000 81.61 1.497000
16) 25.1658 0.2000 1.000000
17) 10.0164 2.5000 23.78 1.846660
18) 6.9123 D3 1.000000
19) 11.0455 0.8000 40.77 1.883000
20) 7.3828 2.0000 1.000000
21) 16.0651 1.7000 55.52 1.696800
22) -23.3870 0.5000 1.000000
23) 0.0000 1.6600 70.51 1.544370
24) 0.0000 0.5000 1.000000
25) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
26) 0.0000 Bf 1.000000
[非球面データ]
7面
ｋ ＝ -0.8297
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -1.64610E-04
ｃ6＝ -3.52760E-06
ｃ8＝ 1.97330E-07
ｃ10＝ -8.99180E-09
9面
ｋ ＝ 1.0068
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -3.52690E-04
ｃ6＝ -3.57830E-06
ｃ8＝ -1.68940E-07
ｃ10＝ 0.00000E+00
[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.43483 6.14406 1.19996
D2 1.20001 7.56362 1.20001
D3 3.56874 4.49591 15.80361
[フォーカスデータ]
撮影距離＝１．５ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.38889 6.23254 1.32900
D2 1.20001 7.38665 1.20001
D3 3.61468 4.58439 15.67457
[条件式対応値]
ｆ２／ｆ３ ＝ 0.106456
ｎｄ１ ＝ 1.882997
ｎｄ２ ＝ 1.882997
［全体諸元］
ｆ ＝ 5.94310〜9.99999〜16.81000
Ｂｆ ＝ 0.62170
ＦＮｏ＝ 2.77541〜3.64560〜4.97090
ω ＝ 33.99051〜20.39463〜12.21416
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 18.7658 0.8000 40.77 1.883000
2) 5.9781 1.6000 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.77 1.883000
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -28.6229 0.8000 40.77 1.883000
6) 17.6839 1.6000 25.63 1.794910
7) -22.1275 D1 1.000000
8> 0.0000 0.0000 1.000000 開口絞りＳ
9) 6.3864 2.0000 61.24 1.589130
10) 315.2868 0.6000 1.000000
11) 12.6168 1.1700 23.78 1.846660
12) 5.7705 0.8000 1.000000
13) 38.2216 1.3000 55.52 1.696800
14) -24.8002 D2 1.000000
15) 11.0500 1.3000 81.61 1.497000
16) 25.1658 0.2000 1.000000
17) 10.0164 2.5000 23.78 1.846660
18) 6.9123 D3 1.000000
19) 11.0455 0.8000 40.77 1.883000
20) 7.3828 2.0000 1.000000
21) 16.0651 1.7000 55.52 1.696800
22) -23.3870 0.5000 1.000000
23) 0.0000 1.6600 70.51 1.544370
24) 0.0000 0.5000 1.000000
25) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
26) 0.0000 Bf 1.000000
[非球面データ]
7面
ｋ ＝ -0.8297
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -1.64610E-04
ｃ6＝ -3.52760E-06
ｃ8＝ 1.97330E-07
ｃ10＝ -8.99180E-09
9面
ｋ ＝ 1.0068
ｃ2＝ 0.00000E+00
ｃ4＝ -3.52690E-04
ｃ6＝ -3.57830E-06
ｃ8＝ -1.68940E-07
ｃ10＝ 0.00000E+00
[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.43483 6.14406 1.19996
D2 1.20001 7.56362 1.20001
D3 3.56874 4.49591 15.80361
[フォーカスデータ]
撮影距離＝１．５ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.38889 6.23254 1.32900
D2 1.20001 7.38665 1.20001
D3 3.61468 4.58439 15.67457
[条件式対応値]
ｆ２／ｆ３ ＝ 0.106456
ｎｄ１ ＝ 1.882997
ｎｄ２ ＝ 1.882997
図１６は、第３実施例の広角端状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図１７は、第３実施例の中間焦点距離状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図１８は、第３実施例の望遠端状態の無限遠撮影状態での諸収差図を、図１９は、第３実施例の広角端状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図を、図２０は、第３実施例の中間焦点距離状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図を、図２１は、第３実施例の望遠端状態の撮影距離１．５ｍでの諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図から、本第３実施例にかかるズームレンズは、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。
なお、全ての実施例において、全てのレンズ群の任意の面を回折面としてもよい。また、全てのレンズ群において、任意のレンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。また、全てのレンズ群において、いずれかのレンズ群あるいはレンズ群の一部を光軸と直交方向または、ある1点を中心とした曲線上を移動させることによって、手ぶれ補正レンズとすることも可能である。
なお、本発明の実施例として、４群構成のレンズ系を示したが、該４群に付加レンズ群を加えただけのレンズ系も本発明の効果を内在した同等のレンズ系であることは言うまでもない。また、各レンズ群内の構成においても、実施例の構成に付加レンズを加えただけのレンズ群も本発明の効果を内在した同等のレンズ群であることは言うまでもない。
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｐ プリズム
Ｓ 開口絞り
ＬＰＦ 光学的ローパスフィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 像面
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｐ プリズム
Ｓ 開口絞り
ＬＰＦ 光学的ローパスフィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 像面
Claims (9)
- 物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群からなり、
前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、
前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、
フォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ≦ ０．１１４９９８ - 前記第１レンズ群中に、光路折り曲げ光学素子を有し、前記光学素子の屈折率をｎｄ１、前記光学素子の物体側に配置されているレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、以下の条件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。
１．７０＜ｎｄ１
ｎｄ１＝ｎｄ２ - 前記第２レンズ群の最も物体側に開口絞りが配置され、前記ズーミングに際して、前記第２レンズ群と共に移動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。
- 前記第１レンズ群は、すくなくとも１つ非球面を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は、すくなくとも１つの非球面を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群の最も物体側に開口絞りが配置され、
前記第１レンズ群の最も像面側のレンズ面と、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面とは非球面を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする光学機器。
- 最も像面側のレンズ群は、前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定されており、
前記最も像面側のレンズ群と固体撮像素子とを共通部材にて保持することを特徴とする請求項７に記載の光学機器。 - 光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群とからなるズームレンズを用いて、前記物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、
前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して固定され、
前記広角端状態から前記望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、
フォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする結像方法。
０．０５ ＜ ｆ２／ｆ３ ≦ ０．１１４９９８
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