JP4672860B2 - ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関し、特に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子カメラやフィルム用カメラに好適に用いられるものである。この他本発明は、ズームレンズで、ズーム比が２５倍程度と高変倍比でありながら構成レンズ枚数が少なく、広角端のＦナンバーが１．６程度と大口径なズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、写真用カメラや電子カメラなどの光学機器に使われるズームレンズにおいて、物体側の第１群より後方のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、いわゆるリアフォーカス方式を採用した例が種々と提案されている。これは、リアフォーカス方式がフォーカスに際して比較的小型軽量のレンズ群を移動させることになるので、駆動力が小さくて済み、且つ迅速な焦点合わせができるのでオートフォーカスシステムとの相性が良い等の特長があるためである。
【０００３】
このようなリアフォーカス式のズームレンズとして、例えば、特開昭６３−４４６１４号公報では、物体側より順に、正の屈折力の第１群と、変倍用の負の屈折力の第２群と、変倍に伴う像面変動を補正するための負の屈折力の第３群と、そして正の屈折力の第４群より成るいわゆる４群ズームレンズにおいて、第３群を移動させてフォーカスを行っている。しかしながら、この構成は第３群の移動空間をレンズ系中に多く確保しなければならず、レンズ全長が増大する傾向がある。特開昭６３−２７８０１３号公報では、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群で構成され、第２群で変倍、第４群で変倍に伴う像面補正とフォーカシングを行ったズームレンズを開示している。しかしながら、負の屈折力の第３群を用いたこれらのズーム方式では、第２群からの発散光を第３群で更に発散することになるため、第４群のレンズ径が大きくなって、全系が大型化する要因になると共に、フォーカスによる収差変動が大きくなる傾向がある。
【０００４】
これを改良したズームタイプとして、特開昭６２−２４２１３号公報や特開昭６３−２４７３１６号公報では、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、第２群を移動させて変倍を行い、変倍に伴う像面変動を第４群を移動させて補正すると共にフォーカスを行ったズームレンズを開示している。
【０００５】
特開昭６３−２９７１８号公報は、物体側より順に、正の屈折力の第１群と、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズにて構成され全体として負の屈折力で、変倍時に可動であって主として変倍をつかさどる第２群と、正の屈折力を有し、非球面を含む第３群と、空気間隔を開けて正の屈折力を有し変倍に伴う像面変動を補正し、合焦のために移動する第４群より構成したズームレンズを開示している。
【０００６】
特開平５−７２４７２号公報は、物体側より順に、正の屈折力を持ち固定の第１群、負の屈折力を持ち変倍のため移動する第２群、固定で集光作用を有し正の屈折力の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有するズームレンズを開示している。この公報に開示されたズームレンズは、第２群をメニスカス状の負レンズと、両レンズ面が凹面の負レンズと、正レンズで構成し、第３群を１面以上の非球面である単レンズで構成し、第４群を１面以上の非球面を有するレンズで構成している。
【０００７】
しかしながら、上記３つの公報には、変倍比が２５倍を超える高変倍比のズームレンズではない。
【０００８】
一方、米国特許明細書第４２９９４５４号では、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、そして、正の屈折力の後方レンズ群より構成され、負の屈折力のレンズ群を含む２つ以上のレンズ群を移動させて変倍を行い、第２レンズ群を物体側から第１、第２の負レンズと正のダブレットによって構成したズームレンズを開示している。しかしながら、このズームレンズは変倍において第３レンズ群が移動しているためにメカ機構が複雑になってくる。米国再発行特許明細書第３２９２３号には、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、絞り、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を配し、第１、第４レンズ群は変倍の際、同じ方向に動き、絞りは変倍の際に固定のズームレンズを開示しているが、変倍比が２５倍を超えるズームレンズではない。
【０００９】
特開平７−２７０６８４号公報と特開平７−３１８８０４号公報は、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１群、負の屈折力で変倍のため移動する第２群、正の屈折力で固定の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するためとフォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有し、第２群を４枚の単レンズで構成したズームレンズを開示している。しかしながら同公報のズームレンズは、変倍比が２５倍を超えるズームレンズは開示されていない。
【００１０】
特開平５−０６０９７４号公報は、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１群、負の屈折力で変倍のために移動する第２群、正の屈折力で固定の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するためと、フォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有する全長の短いズームレンズを開示しているが、変倍比が２５倍以下である。
【００１１】
特開平１１−３０５１２４号公報は、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１群、負の屈折力で変倍のため移動する第２群、正の屈折力で固定の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するためと、フォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有する全長の短いズームレンズを開示しているが、変倍比が２５倍以下であり、第２群のテレ端における倍率｜β２Ｔ｜は約５．５近傍である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子カメラやフィルム用カメラに用いる撮影系には高い変倍比を有し、かつレンズ全長の短い小型のズームレンズが要望されている。
【００１３】
一般にズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力を強めれば所定の変倍比を得る為の各レンズ群の移動量が少なくなり、レンズ全長の短縮化を図りつつ高変倍化が可能となる。
【００１４】
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強めると変倍に伴う収差変動が大きくなり、特に高変倍化を図る際には全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を得るのが難しくなってくるという問題点がある。
【００１５】
又、ズームレンズにおいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となる等の特長が得られる。
【００１６】
しかしながら反面、高変倍化が難しくなり、又フォーカスの際の収差変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
【００１７】
特に高変倍化を図ろうとすると全変倍範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
【００１８】
本発明は、レンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００１９】
この他本発明は、リヤーフォーカス方式を採用しつつ、変倍比２５と高変倍でかつ広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００２０】
【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群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群より構成され、前記第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を前記第４群を移動させて補正するズームレンズであって、広角端及び望遠端における第２群の結像倍率をβ２ｗ、β２Ｔとするとき、
５．９ ＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ １０．０
０．１ ＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２
２７ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３５
の条件式のうちの１つ以上を満足し、かつ広角端及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔ、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
０．１ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６
０．９ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．３
ただし、
【数１】
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００２１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第２群は、３枚の負レンズと、１枚の正レンズの４つの単レンズより成っていることを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第３群は両面が非球面の正レンズを１枚有することを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７７
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記第３群の全体または一部のレンズを光軸方向に垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することを特徴としている。
【００２５】
請求項６の発明は請求項１の発明において、前記第２群は、物体側より順に像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズの４つの単レンズより成ることを特徴としている。
【００２６】
請求項７の発明は請求項６の発明において、第３群は、物体側より順に両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズより構成し、該正レンズの両レンズ面は非球面であり、該非球面のうち、少なくとも１つはレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が弱くなる形状より成ることを特徴としている。
【００２７】
請求項８の発明の光学機器は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズを有することを特徴としている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態１のズームレンズの要部断面図、図２〜図４は実施形態１のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
【００３５】
図５は、本発明の実施形態２のズームレンズの要部断面図、図６〜図８は実施形態２のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
【００３６】
図９は、本発明の実施形態３のズームレンズの要部断面図、図１０〜図１２は実施形態３のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
【００３７】
各レンズ断面中、Ｌ１は正の屈折力の第１群(第１レンズ群)、Ｌ２は負の屈折力の第２群(第２レンズ群)、Ｌ３は正の屈折力の第３群(第３レンズ群)、Ｌ４は正の屈折力の第４群(第４レンズ群)である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の前方に配置しており、変倍に際し固定である。。Ｐは色分解プリズムやフェースプレートやフィルター等のガラスブロックである。ＩＰは像面であり、ＣＣＤ等の撮像素子やフィルム等の感光材料が配置されている。
【００３８】
収差図において、ｄ，ｇはｄ線及びｇ線、ΔＭ，ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００３９】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍に際して矢印のように第２群を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う像面変動を第４群を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて補正している。
【００４０】
又、第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。
【００４１】
第４群の変倍に伴う移動軌跡は物体距離によって異なっている。
【００４２】
レンズ断面図に示す第４群の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。尚、第１群と第３群は変倍及びフォーカスの際固定であるが必要に応じて移動させてもよい。
【００４３】
本実施形態においては、第４群を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動させてフォーカスを行うようにしている。特にレンズ断面図の曲線４ａ、４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させている。これにより第３群と第４群との空間の有効利用を図りレンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００４４】
本実施形態において、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合はレンズ断面図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すことにより行っている。
【００４５】
そして、高変倍化を図るために、
広角端及び望遠端における第２群の結像倍率をβ２ｗ、β２Ｔとするとき、
５．９＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ １０．０ ・・・（１）
０．１＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２ ・・・（２）
２７ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３５ ・・・（３）
の条件式のうちの１つ以上を満足するようにしている。
【００４６】
これによって本発明は、従来にない変倍比２５程度と高変倍比であって、しかも広角端のＦナンバーが１．６程度の明るいズームレンズを達成している。
【００４７】
次に条件式（１）〜（３）の技術的意味について説明する。
【００４８】
条件式(１)〜(３)は第２群の倍率(結像倍率)を適正にするための条件式である。
【００４９】
条件式(１)の上限値を超えて第２群のテレ端(望遠端)の倍率が大きくなると、高倍率化には有利だが第２群のかかる収差負担が大きくなり、良好な光学性能を保つのが困難になる。また、同じ倍率の状態で上限値を超えると、変倍に伴う像面変動を補正する第４群の動きに影響し、特に、望遠端で前記第４群が像面側に大きく移動し、十分なバックフォーカスを確保するのが困難になってくる。逆に下限値を超えると、所望のズーム比を得るためには第２群の移動量を広角端側に大きくしなくてはならず、レンズ全長の長大化を招き好ましくない。
条件式（２）の上限値を超えて、第２群のワイド端の倍率が大きくなると、レンズ全系の焦点距離が望遠端側により、所望の変倍比を得るのが困難になる。逆に、下限値を超えると高倍率化には有利だが、レンズ全系の焦点距離が広角端側にシフトし、第１群のレンズ径が大きくなり、レンズ系全体の大型化や重量化が発生し好ましくない。
【００５０】
条件式（３）は、条件式（１）と（２）にも関わり、第２群が変倍時において必要な倍率の変動範囲を適切に設定している。上限値を超えると、高倍率化には有利だが収差補正が困難になってくる。逆に下限値を越えると、所望の倍率を確保できなくなり好ましくない。
【００５１】
条件式（１）〜（３）については、それぞれの条件式を満足することでそれぞれの作用効果を得ることができるが、全ての条件式を満足することがより高倍率化上望ましい。
【００５２】
尚、条件式（１）〜（３）の数値範囲を次の如く設定するのが更に光学性能上好ましい。
【００５３】
６ ＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ ７ ・・・（１ａ）
０．１７ ＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２ ・・・（２ａ）
２７．５ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３１ ・・・（３ａ）
本発明のズームレンズは以上のような条件を満足することにより実現されるが、更に良好な光学性能を達成する為には、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。
【００５４】
(ア−１）前記第２群は、３枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズを有していることである。
【００５５】
(ア−２）前記第２群は、３枚の負レンズと、１枚の正レンズの４つの単レンズより成っていることである。
【００５６】
本発明のズームレンズおいて、変倍に大きく寄与する第２群を上記(ア−１）又は(ア−２）のようなレンズ構成にすることにより、各レンズのパワーの分担を減らしペッツバール和の低減を図っている。又これによって、高変倍比にしたときのズーミングによる像面の変動を少なくしている。
【００５７】
(ア−３）前記第２群は、１以上の接合レンズを有することである。
【００５８】
第２群で発生する色収差を良好に補正するには、少なくとも１組の接合レンズを有することが良い。
【００５９】
(ア−４）前記第３群は非球面を有する正レンズを１枚以上有することである。
【００６０】
該第２群から発散で入ってくる光束を受け止める第３群に非球面を有する正レンズを１つ以上配すれば光学性能の向上を容易に図ることができる。
【００６１】
(ア−５）前記第３群は両面が非球面の正レンズを１枚以上有することである。
【００６２】
第３群の正レンズの両レンズ面を非球面とすると収差補正効果がより良好に出てくる。これによれば第４群に非球面を配する必要が無くなり第４群の製作が容易になってくる。本実施形態においては、第３群を構成する最も物体側の正レンズの両レンズ面を非球面としている。
【００６３】
(ア−６)広角端及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔ、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
０．１ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６ ・・・（４）
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７７ ・・・（５）
０．９ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．３ ・・・（６）
ただし、
【００６４】
【数３】
【００６５】
なる条件式のうちの１つ以上を満足することである。
【００６６】
条件式（４）は第２群の焦点距離（換言すればパワー）を適正にするための条件式である。条件式（４）の上限値を超えて第２群の焦点距離が長くなりすぎると、収差補正上は好ましいが、高いズーム比を得るために、第２群の移動量を大きくしなくてはならず、レンズ系全体の長大化を招き好ましくない。逆に下限値を超えるとペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面が倒れてくるので良好な光学性能を保つのが困難になる。
【００６７】
条件式（５）は、第１群の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式（５）の上限値を超えて第１群の焦点距離が長くなりすぎると、レンズ系全体の焦点距離が長くなり、所望の焦点距離を確保するのが困難となる。逆に下限値を超えると第１群の負担が大きくなり、良好な光学性能、特にテレ端の球面収差や色収差を悪化させて好ましくない。
【００６８】
条件式（６）は、第３群の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式（６）の上限値を超えて第３群の焦点距離が長くなりすぎると、第３群の正の屈折力の負担が軽くなり収差補正上は好ましいが、バックフォーカスが長くなり小型化が困難になってくる。逆に下限値を超えると第３群の正の屈折力の負担が大きくなり、良好な光学性能、特に広角端での球面収差を悪化させて好ましくない。
【００６９】
条件式（４）〜（６）については、それぞれの条件式を満足することでそれぞれの作用効果を得ることができるが、全ての条件式を満足することが小型化や収差補正上望ましい。
【００７０】
尚、条件式（４）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが光学性能上、更に好ましい。
【００７１】
０．１５ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６ ・・・（４ａ）
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７５ ・・・（５ａ）
０．９５ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．１ ・・・（６ａ）
(ア−７)前記第４群を移動させてフォーカスを行うことである。
【００７２】
リヤーフォーカス方式を採用すればレンズ系全体が小型化され、又迅速なるフォーカスが可能となり、さらに近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
【００７３】
(ア−８)前記第３群の全体または一部のレンズを光軸方向に略垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することである。
【００７４】
撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行えば、ズームレンズが防振するとき、撮影画像のズレを防ぐための特別に余分な光学系を必要とせず、容易に行うことができる。
【００７５】
(ア−９）前記第２群は、物体側より順に像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズの４つの単レンズより構成することである。
【００７６】
本発明のようなズームタイプで変倍比を上げる場合、変倍機能に大きく寄与する第２群の移動量を大きくするか、第２群の焦点距離を短くする(屈折力を強くする）必要がある。前者の方法は、ズームレンズの大型化を招くため好ましくなく、後者の方法は大型化はしないものの第２群に屈折力の負担が大きくかかり、光学性能を良好に保つことが困難になってくる。そこで上述のごとく第２群を構成することにより、系全体の大型化を防ぎつつ光学性能も良好に保っている。又第２群に関して、物体側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズとほぼ対称の形で配置することにより色収差の補正も良好に行っている。すなわち主点の色消しを良好に行っている。
【００７７】
(ア−１０)第３群は、物体側より順に両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズより構成し、該正レンズの両レンズ面に非球面を施すことである。
【００７８】
又、このときの非球面のうち、少なくとも１つはレンズ中心からレンズ周辺に行くに従って正の屈折力が弱くなる形状とするのが良い。
【００７９】
本発明のズームレンズにおいて、第３群中の正レンズに設ける両面の非球面は、前記第３群のなるべく物体側のレンズ面に配置するのがより効果的に収差を補正する事ができる。特に広角端における軸上の球面収差を良好に補正することができる。そしてこのとき非球面は、レンズの周辺部にいくにしたがって正の屈折力が弱くなる形状となることが望ましい。
【００８０】
レンズ系全体を更に小型化するには、正の屈折力の第３群で十分に光束径を細くすることが重要である。本発明のズームレンズのズームタイプではもともと第３群には第２群から発散光で入ってくるために、その光束を細くして出すには、第３群の正の屈折力の負担が大きかった。そこで、第３群の正レンズを両面が非球面のレンズにすることによって、収差が更に良好な状態を保ちつつ光束を細くする事を可能としている。それにより、第３群と第４群の間隔を更に縮めることができ、レンズ系全体の小型化がより効果的に達成できる。特に、両レンズ面が非球面のレンズの物体側のレンズ面には発散光が入射し、該レンズ面で収斂して像面側のレンズ面には収斂光が入射するようにして、収差補正を良好に行なっている。
【００８１】
(ア−１１)第４群は両レンズ面が凸面の正レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズとを接合した貼合わせレンズより構成することができる。
【００８２】
これによれば第４群でフォーカスするときの色収差の変動を少なくすることができる。
【００８３】
以下に本発明の数値実施例を記載する。
【００８４】
数値実施例において、Ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、Ｎｉとνｉはそれぞれ第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【００８５】
又、Ｒ２２〜Ｒ２５は光学フィルターやフェースプレート等の平行平板のガラスブロックの面の曲率半径である。
【００８６】
非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向Ｈ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をＫ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとしたとき、
【００８７】
【数４】
【００８８】
なる式で表している。
【００８９】
また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０-Z」を意味する。
【００９０】
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。
【００９１】
【外１】
【００９２】
【外２】
【００９３】
【外３】
【００９４】
【表１】
【００９５】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施形態を図１３を用いて説明する。
【００９６】
図１３において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。
【００９７】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、高変倍比で大口径で、高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によればレンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【００９９】
この他本発明によればリヤーフォーカス方式を採用しつつ、変倍比２５と高変倍でかつ広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 数値実施例１のズームレンズのレンズ断面図である。
【図２】 数値実施例１のズームレンズの広角端の収差図である。
【図３】 数値実施例１のズームレンズの中間焦点距離の収差図である。
【図４】 数値実施例１のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図５】 数値実施例２のズームレンズのレンズ断面図である。
【図６】 数値実施例２のズームレンズの広角端の収差図である。
【図７】 数値実施例２のズームレンズの中間焦点距離の収差図である。
【図８】 数値実施例２のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図９】 数値実施例３のズームレンズのレンズ断面図である。
【図１０】 数値実施例３のズームレンズの広角端の収差図である。
【図１１】 数値実施例３のズームレンズの中間焦点距離の収差図である。
【図１２】 数値実施例３のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図１３】 本発明のズームレンズをビデオカメラに適用した場合の実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 第１群
２ 第２群
３ 第３群
４ 第４群
ＳＰ 絞り
Ｐ ガラスブロック
ＩＰ 像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関し、特に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子カメラやフィルム用カメラに好適に用いられるものである。この他本発明は、ズームレンズで、ズーム比が２５倍程度と高変倍比でありながら構成レンズ枚数が少なく、広角端のＦナンバーが１．６程度と大口径なズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、写真用カメラや電子カメラなどの光学機器に使われるズームレンズにおいて、物体側の第１群より後方のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、いわゆるリアフォーカス方式を採用した例が種々と提案されている。これは、リアフォーカス方式がフォーカスに際して比較的小型軽量のレンズ群を移動させることになるので、駆動力が小さくて済み、且つ迅速な焦点合わせができるのでオートフォーカスシステムとの相性が良い等の特長があるためである。
【０００３】
このようなリアフォーカス式のズームレンズとして、例えば、特開昭６３−４４６１４号公報では、物体側より順に、正の屈折力の第１群と、変倍用の負の屈折力の第２群と、変倍に伴う像面変動を補正するための負の屈折力の第３群と、そして正の屈折力の第４群より成るいわゆる４群ズームレンズにおいて、第３群を移動させてフォーカスを行っている。しかしながら、この構成は第３群の移動空間をレンズ系中に多く確保しなければならず、レンズ全長が増大する傾向がある。特開昭６３−２７８０１３号公報では、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群で構成され、第２群で変倍、第４群で変倍に伴う像面補正とフォーカシングを行ったズームレンズを開示している。しかしながら、負の屈折力の第３群を用いたこれらのズーム方式では、第２群からの発散光を第３群で更に発散することになるため、第４群のレンズ径が大きくなって、全系が大型化する要因になると共に、フォーカスによる収差変動が大きくなる傾向がある。
【０００４】
これを改良したズームタイプとして、特開昭６２−２４２１３号公報や特開昭６３−２４７３１６号公報では、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、第２群を移動させて変倍を行い、変倍に伴う像面変動を第４群を移動させて補正すると共にフォーカスを行ったズームレンズを開示している。
【０００５】
特開昭６３−２９７１８号公報は、物体側より順に、正の屈折力の第１群と、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズにて構成され全体として負の屈折力で、変倍時に可動であって主として変倍をつかさどる第２群と、正の屈折力を有し、非球面を含む第３群と、空気間隔を開けて正の屈折力を有し変倍に伴う像面変動を補正し、合焦のために移動する第４群より構成したズームレンズを開示している。
【０００６】
特開平５−７２４７２号公報は、物体側より順に、正の屈折力を持ち固定の第１群、負の屈折力を持ち変倍のため移動する第２群、固定で集光作用を有し正の屈折力の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有するズームレンズを開示している。この公報に開示されたズームレンズは、第２群をメニスカス状の負レンズと、両レンズ面が凹面の負レンズと、正レンズで構成し、第３群を１面以上の非球面である単レンズで構成し、第４群を１面以上の非球面を有するレンズで構成している。
【０００７】
しかしながら、上記３つの公報には、変倍比が２５倍を超える高変倍比のズームレンズではない。
【０００８】
一方、米国特許明細書第４２９９４５４号では、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、そして、正の屈折力の後方レンズ群より構成され、負の屈折力のレンズ群を含む２つ以上のレンズ群を移動させて変倍を行い、第２レンズ群を物体側から第１、第２の負レンズと正のダブレットによって構成したズームレンズを開示している。しかしながら、このズームレンズは変倍において第３レンズ群が移動しているためにメカ機構が複雑になってくる。米国再発行特許明細書第３２９２３号には、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、絞り、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を配し、第１、第４レンズ群は変倍の際、同じ方向に動き、絞りは変倍の際に固定のズームレンズを開示しているが、変倍比が２５倍を超えるズームレンズではない。
【０００９】
特開平７−２７０６８４号公報と特開平７−３１８８０４号公報は、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１群、負の屈折力で変倍のため移動する第２群、正の屈折力で固定の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するためとフォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有し、第２群を４枚の単レンズで構成したズームレンズを開示している。しかしながら同公報のズームレンズは、変倍比が２５倍を超えるズームレンズは開示されていない。
【００１０】
特開平５−０６０９７４号公報は、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１群、負の屈折力で変倍のために移動する第２群、正の屈折力で固定の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するためと、フォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有する全長の短いズームレンズを開示しているが、変倍比が２５倍以下である。
【００１１】
特開平１１−３０５１２４号公報は、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１群、負の屈折力で変倍のため移動する第２群、正の屈折力で固定の第３群、変倍に伴って変動する像面位置を維持するためと、フォーカシングを行うために光軸上を移動する正の屈折力の第４群を有する全長の短いズームレンズを開示しているが、変倍比が２５倍以下であり、第２群のテレ端における倍率｜β２Ｔ｜は約５．５近傍である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子カメラやフィルム用カメラに用いる撮影系には高い変倍比を有し、かつレンズ全長の短い小型のズームレンズが要望されている。
【００１３】
一般にズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力を強めれば所定の変倍比を得る為の各レンズ群の移動量が少なくなり、レンズ全長の短縮化を図りつつ高変倍化が可能となる。
【００１４】
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強めると変倍に伴う収差変動が大きくなり、特に高変倍化を図る際には全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を得るのが難しくなってくるという問題点がある。
【００１５】
又、ズームレンズにおいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となる等の特長が得られる。
【００１６】
しかしながら反面、高変倍化が難しくなり、又フォーカスの際の収差変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
【００１７】
特に高変倍化を図ろうとすると全変倍範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
【００１８】
本発明は、レンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００１９】
この他本発明は、リヤーフォーカス方式を採用しつつ、変倍比２５と高変倍でかつ広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００２０】
【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群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群より構成され、前記第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を前記第４群を移動させて補正するズームレンズであって、広角端及び望遠端における第２群の結像倍率をβ２ｗ、β２Ｔとするとき、
５．９ ＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ １０．０
０．１ ＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２
２７ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３５
の条件式のうちの１つ以上を満足し、かつ広角端及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔ、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
０．１ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６
０．９ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．３
ただし、
【数１】
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００２１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第２群は、３枚の負レンズと、１枚の正レンズの４つの単レンズより成っていることを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第３群は両面が非球面の正レンズを１枚有することを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７７
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記第３群の全体または一部のレンズを光軸方向に垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することを特徴としている。
【００２５】
請求項６の発明は請求項１の発明において、前記第２群は、物体側より順に像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズの４つの単レンズより成ることを特徴としている。
【００２６】
請求項７の発明は請求項６の発明において、第３群は、物体側より順に両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズより構成し、該正レンズの両レンズ面は非球面であり、該非球面のうち、少なくとも１つはレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が弱くなる形状より成ることを特徴としている。
【００２７】
請求項８の発明の光学機器は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズを有することを特徴としている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態１のズームレンズの要部断面図、図２〜図４は実施形態１のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
【００３５】
図５は、本発明の実施形態２のズームレンズの要部断面図、図６〜図８は実施形態２のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
【００３６】
図９は、本発明の実施形態３のズームレンズの要部断面図、図１０〜図１２は実施形態３のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
【００３７】
各レンズ断面中、Ｌ１は正の屈折力の第１群(第１レンズ群)、Ｌ２は負の屈折力の第２群(第２レンズ群)、Ｌ３は正の屈折力の第３群(第３レンズ群)、Ｌ４は正の屈折力の第４群(第４レンズ群)である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の前方に配置しており、変倍に際し固定である。。Ｐは色分解プリズムやフェースプレートやフィルター等のガラスブロックである。ＩＰは像面であり、ＣＣＤ等の撮像素子やフィルム等の感光材料が配置されている。
【００３８】
収差図において、ｄ，ｇはｄ線及びｇ線、ΔＭ，ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００３９】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍に際して矢印のように第２群を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う像面変動を第４群を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて補正している。
【００４０】
又、第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。
【００４１】
第４群の変倍に伴う移動軌跡は物体距離によって異なっている。
【００４２】
レンズ断面図に示す第４群の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。尚、第１群と第３群は変倍及びフォーカスの際固定であるが必要に応じて移動させてもよい。
【００４３】
本実施形態においては、第４群を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動させてフォーカスを行うようにしている。特にレンズ断面図の曲線４ａ、４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させている。これにより第３群と第４群との空間の有効利用を図りレンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００４４】
本実施形態において、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合はレンズ断面図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すことにより行っている。
【００４５】
そして、高変倍化を図るために、
広角端及び望遠端における第２群の結像倍率をβ２ｗ、β２Ｔとするとき、
５．９＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ １０．０ ・・・（１）
０．１＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２ ・・・（２）
２７ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３５ ・・・（３）
の条件式のうちの１つ以上を満足するようにしている。
【００４６】
これによって本発明は、従来にない変倍比２５程度と高変倍比であって、しかも広角端のＦナンバーが１．６程度の明るいズームレンズを達成している。
【００４７】
次に条件式（１）〜（３）の技術的意味について説明する。
【００４８】
条件式(１)〜(３)は第２群の倍率(結像倍率)を適正にするための条件式である。
【００４９】
条件式(１)の上限値を超えて第２群のテレ端(望遠端)の倍率が大きくなると、高倍率化には有利だが第２群のかかる収差負担が大きくなり、良好な光学性能を保つのが困難になる。また、同じ倍率の状態で上限値を超えると、変倍に伴う像面変動を補正する第４群の動きに影響し、特に、望遠端で前記第４群が像面側に大きく移動し、十分なバックフォーカスを確保するのが困難になってくる。逆に下限値を超えると、所望のズーム比を得るためには第２群の移動量を広角端側に大きくしなくてはならず、レンズ全長の長大化を招き好ましくない。
条件式（２）の上限値を超えて、第２群のワイド端の倍率が大きくなると、レンズ全系の焦点距離が望遠端側により、所望の変倍比を得るのが困難になる。逆に、下限値を超えると高倍率化には有利だが、レンズ全系の焦点距離が広角端側にシフトし、第１群のレンズ径が大きくなり、レンズ系全体の大型化や重量化が発生し好ましくない。
【００５０】
条件式（３）は、条件式（１）と（２）にも関わり、第２群が変倍時において必要な倍率の変動範囲を適切に設定している。上限値を超えると、高倍率化には有利だが収差補正が困難になってくる。逆に下限値を越えると、所望の倍率を確保できなくなり好ましくない。
【００５１】
条件式（１）〜（３）については、それぞれの条件式を満足することでそれぞれの作用効果を得ることができるが、全ての条件式を満足することがより高倍率化上望ましい。
【００５２】
尚、条件式（１）〜（３）の数値範囲を次の如く設定するのが更に光学性能上好ましい。
【００５３】
６ ＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ ７ ・・・（１ａ）
０．１７ ＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２ ・・・（２ａ）
２７．５ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３１ ・・・（３ａ）
本発明のズームレンズは以上のような条件を満足することにより実現されるが、更に良好な光学性能を達成する為には、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。
【００５４】
(ア−１）前記第２群は、３枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズを有していることである。
【００５５】
(ア−２）前記第２群は、３枚の負レンズと、１枚の正レンズの４つの単レンズより成っていることである。
【００５６】
本発明のズームレンズおいて、変倍に大きく寄与する第２群を上記(ア−１）又は(ア−２）のようなレンズ構成にすることにより、各レンズのパワーの分担を減らしペッツバール和の低減を図っている。又これによって、高変倍比にしたときのズーミングによる像面の変動を少なくしている。
【００５７】
(ア−３）前記第２群は、１以上の接合レンズを有することである。
【００５８】
第２群で発生する色収差を良好に補正するには、少なくとも１組の接合レンズを有することが良い。
【００５９】
(ア−４）前記第３群は非球面を有する正レンズを１枚以上有することである。
【００６０】
該第２群から発散で入ってくる光束を受け止める第３群に非球面を有する正レンズを１つ以上配すれば光学性能の向上を容易に図ることができる。
【００６１】
(ア−５）前記第３群は両面が非球面の正レンズを１枚以上有することである。
【００６２】
第３群の正レンズの両レンズ面を非球面とすると収差補正効果がより良好に出てくる。これによれば第４群に非球面を配する必要が無くなり第４群の製作が容易になってくる。本実施形態においては、第３群を構成する最も物体側の正レンズの両レンズ面を非球面としている。
【００６３】
(ア−６)広角端及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔ、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
０．１ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６ ・・・（４）
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７７ ・・・（５）
０．９ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．３ ・・・（６）
ただし、
【００６４】
【数３】
【００６５】
なる条件式のうちの１つ以上を満足することである。
【００６６】
条件式（４）は第２群の焦点距離（換言すればパワー）を適正にするための条件式である。条件式（４）の上限値を超えて第２群の焦点距離が長くなりすぎると、収差補正上は好ましいが、高いズーム比を得るために、第２群の移動量を大きくしなくてはならず、レンズ系全体の長大化を招き好ましくない。逆に下限値を超えるとペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面が倒れてくるので良好な光学性能を保つのが困難になる。
【００６７】
条件式（５）は、第１群の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式（５）の上限値を超えて第１群の焦点距離が長くなりすぎると、レンズ系全体の焦点距離が長くなり、所望の焦点距離を確保するのが困難となる。逆に下限値を超えると第１群の負担が大きくなり、良好な光学性能、特にテレ端の球面収差や色収差を悪化させて好ましくない。
【００６８】
条件式（６）は、第３群の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式（６）の上限値を超えて第３群の焦点距離が長くなりすぎると、第３群の正の屈折力の負担が軽くなり収差補正上は好ましいが、バックフォーカスが長くなり小型化が困難になってくる。逆に下限値を超えると第３群の正の屈折力の負担が大きくなり、良好な光学性能、特に広角端での球面収差を悪化させて好ましくない。
【００６９】
条件式（４）〜（６）については、それぞれの条件式を満足することでそれぞれの作用効果を得ることができるが、全ての条件式を満足することが小型化や収差補正上望ましい。
【００７０】
尚、条件式（４）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが光学性能上、更に好ましい。
【００７１】
０．１５ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６ ・・・（４ａ）
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７５ ・・・（５ａ）
０．９５ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．１ ・・・（６ａ）
(ア−７)前記第４群を移動させてフォーカスを行うことである。
【００７２】
リヤーフォーカス方式を採用すればレンズ系全体が小型化され、又迅速なるフォーカスが可能となり、さらに近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
【００７３】
(ア−８)前記第３群の全体または一部のレンズを光軸方向に略垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することである。
【００７４】
撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行えば、ズームレンズが防振するとき、撮影画像のズレを防ぐための特別に余分な光学系を必要とせず、容易に行うことができる。
【００７５】
(ア−９）前記第２群は、物体側より順に像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズの４つの単レンズより構成することである。
【００７６】
本発明のようなズームタイプで変倍比を上げる場合、変倍機能に大きく寄与する第２群の移動量を大きくするか、第２群の焦点距離を短くする(屈折力を強くする）必要がある。前者の方法は、ズームレンズの大型化を招くため好ましくなく、後者の方法は大型化はしないものの第２群に屈折力の負担が大きくかかり、光学性能を良好に保つことが困難になってくる。そこで上述のごとく第２群を構成することにより、系全体の大型化を防ぎつつ光学性能も良好に保っている。又第２群に関して、物体側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズとほぼ対称の形で配置することにより色収差の補正も良好に行っている。すなわち主点の色消しを良好に行っている。
【００７７】
(ア−１０)第３群は、物体側より順に両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズより構成し、該正レンズの両レンズ面に非球面を施すことである。
【００７８】
又、このときの非球面のうち、少なくとも１つはレンズ中心からレンズ周辺に行くに従って正の屈折力が弱くなる形状とするのが良い。
【００７９】
本発明のズームレンズにおいて、第３群中の正レンズに設ける両面の非球面は、前記第３群のなるべく物体側のレンズ面に配置するのがより効果的に収差を補正する事ができる。特に広角端における軸上の球面収差を良好に補正することができる。そしてこのとき非球面は、レンズの周辺部にいくにしたがって正の屈折力が弱くなる形状となることが望ましい。
【００８０】
レンズ系全体を更に小型化するには、正の屈折力の第３群で十分に光束径を細くすることが重要である。本発明のズームレンズのズームタイプではもともと第３群には第２群から発散光で入ってくるために、その光束を細くして出すには、第３群の正の屈折力の負担が大きかった。そこで、第３群の正レンズを両面が非球面のレンズにすることによって、収差が更に良好な状態を保ちつつ光束を細くする事を可能としている。それにより、第３群と第４群の間隔を更に縮めることができ、レンズ系全体の小型化がより効果的に達成できる。特に、両レンズ面が非球面のレンズの物体側のレンズ面には発散光が入射し、該レンズ面で収斂して像面側のレンズ面には収斂光が入射するようにして、収差補正を良好に行なっている。
【００８１】
(ア−１１)第４群は両レンズ面が凸面の正レンズと、像側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズとを接合した貼合わせレンズより構成することができる。
【００８２】
これによれば第４群でフォーカスするときの色収差の変動を少なくすることができる。
【００８３】
以下に本発明の数値実施例を記載する。
【００８４】
数値実施例において、Ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、Ｎｉとνｉはそれぞれ第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【００８５】
又、Ｒ２２〜Ｒ２５は光学フィルターやフェースプレート等の平行平板のガラスブロックの面の曲率半径である。
【００８６】
非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向Ｈ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をＫ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとしたとき、
【００８７】
【数４】
【００８８】
なる式で表している。
【００８９】
また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０-Z」を意味する。
【００９０】
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。
【００９１】
【外１】
【００９２】
【外２】
【００９３】
【外３】
【００９４】
【表１】
【００９５】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施形態を図１３を用いて説明する。
【００９６】
図１３において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。
【００９７】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、高変倍比で大口径で、高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によればレンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【００９９】
この他本発明によればリヤーフォーカス方式を採用しつつ、変倍比２５と高変倍でかつ広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 数値実施例１のズームレンズのレンズ断面図である。
【図２】 数値実施例１のズームレンズの広角端の収差図である。
【図３】 数値実施例１のズームレンズの中間焦点距離の収差図である。
【図４】 数値実施例１のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図５】 数値実施例２のズームレンズのレンズ断面図である。
【図６】 数値実施例２のズームレンズの広角端の収差図である。
【図７】 数値実施例２のズームレンズの中間焦点距離の収差図である。
【図８】 数値実施例２のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図９】 数値実施例３のズームレンズのレンズ断面図である。
【図１０】 数値実施例３のズームレンズの広角端の収差図である。
【図１１】 数値実施例３のズームレンズの中間焦点距離の収差図である。
【図１２】 数値実施例３のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図１３】 本発明のズームレンズをビデオカメラに適用した場合の実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 第１群
２ 第２群
３ 第３群
４ 第４群
ＳＰ 絞り
Ｐ ガラスブロック
ＩＰ 像面
Claims (8)
- 物体側より順に、正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群より構成され、前記第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を前記第４群を移動させて補正するズームレンズであって、広角端及び望遠端における第２群の結像倍率をβ２ｗ、β２Ｔとするとき、
５．９ ＜ ｜β２Ｔ｜ ＜ １０．０
０．１ ＜ ｜β２ｗ｜ ＜ ０．２２
２７ ＜ ｜β２Ｔ／β２ｗ｜ ＜ ３５
の条件式のうちの１つ以上を満足し、かつ広角端及び望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔ、前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
０．１ ＜ ｜ｆ２／ｆＡ｜ ＜ ０．２６
０．９ ＜ ｆ３／ｆＡ ＜ １．３
ただし、
- 前記第２群は、３枚の負レンズと、１枚の正レンズの４つの単レンズより成っていることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
- 前記第３群は両面が非球面の正レンズを１枚有することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
- 前記第ｉ群の焦点距離をｆｉとするとき、
１．７２ ＜ ｆ１／ｆＡ ＜ １．７７
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記第３群の全体または一部のレンズを光軸方向に垂直に移動させて、被写体像の像面移動を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２群は、物体側より順に像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズの４つの単レンズより成ることを特徴とする請求項１のズームレンズ。
- 第３群は、物体側より順に両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズより構成し、該正レンズの両レンズ面は非球面であり、該非球面のうち、少なくとも１つはレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が弱くなる形状より成ることを特徴とする請求項６のズームレンズ。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
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