JP4720005B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高倍率を有し、かつ小型軽量でコストパフォーマンスに優れた超コンパクトなズームレンズ、特に、超コンパクトな高倍率標準ズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、広角端状態を含み、ズーム比３〜４倍を有する、所謂標準ズームレンズは小型化と低コスト化の一途をたどっている。このレンズは常にカメラボディに装着されたまま持ち運ばれるため、小型で軽量かつ充分な結像性能を有し安価であることが必須の条件になっている。このような条件を満足するには各レンズ群を強いパワーで構成し、かつ各レンズ群を出来る限り薄肉化する必要がある。
【０００３】
例えば、特開平１−２２９２１７号公報、特開平８−２４８３１９号公報、特開平９−１０１４５９号公報、特開２０００−７５２０４号公報、特開２０００−１８７１６１号公報等に開示されているような正負正正のパワー配置を有する４群ズームが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各公報に開示されているズームレンズは、ズーム比も３から４倍程度のものが主流である。また、大ズーム比を有する事例においても大型で構成枚数も多く、性能も満足できるものではなかった。本発明のごとく、ライカ判で２８〜２００ｍｍというズーム比６．６２倍を超えて、かつ極限までダウンサイジングされた超コンパクトなズームレンズは存在していない。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、２ω＝７４．１°〜１１．８°程度の画角を有し、約６．６倍の変倍比を有する極限まで小径化、小型化され、少ない構成枚数で、コストパフォーマンスに優れ、かつ高性能・高倍率な超コンパクトなズームレンズを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、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Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２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レンズ群Ｇｍとからなり、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔を変化させることによって、変倍するズームレンズにおいて、前記レンズ群Ｇｍは物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた負レンズ成分Ｌ２とからなる。そして、前記レンズ群Ｇｍの広角端状態において最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から最も像側のレンズ成分（最終レンズ）の像側頂点までの光軸上の長さをΣｄｗ、前記ズームレンズの全系の望遠端状態の焦点距離をｆｔとそれぞれしたとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（１） ０．１０＜Σｄｗ／ｆｔ≦０．４００
【０００７】
また、本発明の好ましい態様では、前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたとき以下の条件を満足することが望ましい。
（２） ０．２０＜ｆ１／ｆｔ＜０．５５
【０００８】
また、本発明の好ましい態様では、前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（３） ０．０３＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．２０
【０００９】
また、本発明の好ましい態様では、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１の像側頂点から負レンズ成分Ｌ２の物体側頂点までの光軸上の長さをｄｐｎ、前記レンズ群Ｇｍ中の最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から最も像側のレンズ成分の像側頂点までの光軸上の長さをｄｍとそれぞれしたとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（４） ０．２３＜ｄｐｎ／ｄｍ＜０．９０
【００１０】
また、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１と、負レンズ成分Ｌ２とのどちらかに、少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。極端にレンズ群Ｇｍを薄肉化し、かつ色消しと収差補正の条件を満足する最低枚数で構成された場合、特に非球面の導入によって収差補正効果を持たせることが本発明の効果を十分発揮させるため望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
通常、従来の２８〜２００ｍｍ相当のズームレンズは、小型化を推し進めるにあたり、各群のパワーを強め、かつ収差補正のために構成枚数を増すという設計方法を採用している。しかし、この設計方法では、レンズ枚数の増加分に起因して各群が厚肉化するため、重量増加を招いてしまう。また、各レンズ群間のデッドスペースが減少し、痛し痒しで結局大型化に向かってしまう傾向がある。したがって、さらなるダウンサイジングにはまったく発想の異なる設計法が必要である。
【００１２】
そこで、本発明は無駄なレンズを殺ぎ落とし、各群の構成枚数を極小化するという新たな設計法を用いたのである。その効果を用いたことによって、各群を薄肉化し、無理なパワー配置を設定せずに小型化を図ることが可能になったのである。
【００１３】
特に本発明で重要なことは、正負正正を代表とする正（凸）先行ズームレンズの後群（マスター群）のレンズ構成を、色消しと収差補正の最低枚数である、正負（凸凹）二つのエレメントのみで構成したことである。この構成はテレフォトタイプの基本構成である。本発明のような構成は、極端に後群（マスター群）を薄肉化し、バックフォーカスの短縮化を実現するのに必須な条件なのである。その構成によってフィルターサイズの極小化、レンズ径の極小化、全長の極小化を達成できたのである。
【００１４】
以下に各条件式にしたがって、本発明の特徴を説明する。
条件式（１）は、ズームレンズの光学全長からバックフォーカス、所謂光学系の全厚を望遠側の焦点距離で規格化したものである。
条件式（１）の上限値を上回る場合、ズームレンズの光学系の全厚が厚くなってしまう。その結果、本発明の目的である小型化を、本発明のレンズ構成で満たすことが出来なくなる。また、鏡筒を含めた重量も重くなり、材料のコストも増加し、常用高倍率ズームレンズとしては魅力の無いものとなってしまう。
【００１５】
なお、条件式（１）の上限値を０．５０以下に設定すると、より低コストで常用高倍率ズームレンズ実現できる。また、条件式（１）の上限値を０．４７以下に設定すると、さらに低コストで常用高倍率ズームレンズ実現できる。さらに、条件式（１）の上限値を０．４５以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００１６】
逆に、条件式（１）の下限値を下回る場合、ズームレンズの光学系の全厚が著しく薄肉化する。このため、まず、バックフォーカスが短くなり一眼レフ用の交換レンズとして使用することが、実質上できなくなる。また、各群を著しく強いパワーを持たせる必要があるので、収差補正が困難になり、結果的にズーム変倍比を大きくすることが不可能になるため好ましくない。
なお、条件式（１）の下限値を０．２０以上に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００１７】
次に条件式（２）の説明をする。条件式（２）は第１レンズ群の焦点距離を望遠側の焦点距離で規格化したものである。第１レンズ群の焦点距離の最適化は良好な収差補正と大きさを決定する上で重要な条件である。
条件式（２）の上限値を上回る場合、第１レンズ群のパワーが弱くなることを意味し、結果的にズームレンズ全系の大型化を招き好ましくない。また、本発明のような高倍率ズームの場合、望遠時に著しい全長変化をもたらし、鏡筒にカム曲線を刻むのが困難になり実現出来なくなる。また、本発明のような極端に少ない構成の場合、最適なペッツバール和の設定がより重要になる。第１レンズ群のパワーの低減化はペッツバール和を小さくし、ひいては像面湾曲と非点収差の補正が困難になり好ましくない。
【００１８】
なお、条件式（２）の上限値を０．５０以下に設定すると、より最適なペッツバール和の設定が可能である。また条件式（２）の上限値を０．４８以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００１９】
逆に、条件式（２）の下限値を下回る場合、第１レンズ群のパワーが著しく大きくなることを意味する。第１レンズ群のパワーの著しい増加は、前玉に入射する大画角の光線を更にレンズ周辺部分に下げる作用をする。このため、周辺光量は減少し、結果的に前玉径の大型化とフィルターサイズの大型化とを招き好ましくない。また、収差補正上も広角側では周辺コマ収差の悪化、望遠側では球面収差の悪化等を招き好ましくない。
なお、条件式（２）の下限値を０．３０以上に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００２０】
次に条件式（３）の説明をする。条件式（３）は第２レンズ群の焦点距離の絶対値を望遠側の焦点距離で規格化したものである。
条件式（３）の上限値を上回る場合、負の第２レンズ群のパワーが弱くなることを意味する。この場合、第２レンズ群の移動量が増し、大型化を招く。また、前玉に入射する大画角の光線を更にレンズ周辺部分に下げるため、周辺光量は減少し、結果的に前玉径の大型化とフィルターサイズの大型化を招き好ましくない。
【００２１】
なお、条件式（３）の上限値を０．１０以下に設定すると、より小型化を実現できる。また条件式（３）の上限値を０．０８５以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００２２】
逆に、条件式（３）の下限値を下回る場合、負の第２レンズ群のパワーが著しく強くなることを意味する。この場合、ペッツバール和を適切な値よりも小さくなり、ひいては像面湾曲と非点収差の補正が困難になり好ましくない。また、広角端の歪曲収差を初め、軸外収差の補正が困難になり好ましくない。
【００２３】
また、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１、負レンズ成分Ｌ２のどちらかに、少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。極端にレンズ群Ｇｍを薄肉化し、かつ色消しと収差補正の条件の最低枚数で構成された場合、特に非球面の導入によって収差補正効果を持たせることが本発明の効果を十分発揮させるため望ましい。特に本発明のような高倍率化ズームレンズの場合は、非球面によって望遠側の球面収差と、上方コマ収差の補正を行うことが小型・高性能のために重要なポイントである。
【００２４】
また、本発明の効果を最大限発揮するには正負正正の４群構成ズームレンズを基本構成とすることが、小型化と高性能化のバランスから好ましい。
【００２５】
次に条件式（４）の説明をする。この条件式は前記レンズ群Ｇｍ中の二つのレンズエレメントに挟まれた間隔の大小について適切に規定するものである。本発明の様に正レンズエレメントと負レンズエレメントからなる場合、その空気間隔は群としての主点をコントロールし、その直前の群とのデッドスペースを確保し、かつバックフォーカスを最適な値に設定し、小型化と高倍率化の両立化を図り、両レンズエレメントのパワーを最適に保ち、良好な収差補正を実現する役割を担っている。
【００２６】
条件式（４）の上限値を上回る場合、ズームレンズ全長が大きくなり、また、バックフォーカスが短くなるので好ましくない。
【００２７】
逆に、条件式（４）の下限値を下回る場合、両レンズエレメントのパワーが強くなることを意味する。この場合、広角端、望遠端ともに球面収差を初めとする諸収差の補正が悪化し、好ましくない。また、製造上の問題として、偏芯許容量の著しく少ないレンズエレメントが発生し、製造困難になり好ましくない。さらに、最終レンズの像側の面が、像面に対し著しい凹面になってしまう。このため、規定より著しく大きいバックフォーカスを達成しなければ、所謂一眼レフのクイックリターンミラーと機械的干渉を起こし使用できなくなる。
【００２８】
なお、条件式（４）の下限値を０．３０以上に設定すると、球面収差等の諸収差をより良好に補正できる。また条件式（４）の下限値を０．５８以上に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００２９】
また、本発明の好ましい態様では、前記少なくとも１つのレンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３のみで構成され、
前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、
前記レンズ群Ｇｍの焦点距離をｆｍとそれぞれしたとき、
以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） ０．２＜ｆ３／ｆｍ＜１.０
【００３０】
次に条件式（５）の説明をする。この条件式（５）は第３レンズ群と第４レンズ群とのパワーの比を規定した条件である。第３レンズ群のパワーが第４レンズ群のパワーよりも強いことが諸収差を補正する上で必要であり、特に望遠端の球面収差補正においてはこの条件を満たすことが望ましい。
【００３１】
条件式（５）の上限値を上回る場合、第３レンズ群に比較し第４レンズ群のパワーが強くなることを意味する。この場合、特に望遠側の球面収差やコマ収差の悪化が著しく、本発明のような超コンパクトな高倍率ズームは達成できない。
なお、条件式（５）の上限値を０．８以下に設定すると、球面収差等の諸収差をより良好に補正できる。また条件式（５）の上限値を０．６以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００３２】
また、条件式（５）の下限値を下回る場合、第４レンズ群に比較し第３レンズ群のパワーが強くなることを意味する。この場合、広角側、望遠側ともに球面収差を初めとする諸収差の補正が悪化し、好ましくない。また、製造上の問題として、レンズエレメントの一部が偏芯許容量の著しく少なくなり、製造困難になり好ましくない。
【００３３】
なお、条件式（５）の下限値を０．３以上に設定すると、球面収差等の諸収差をより良好に補正できる。また条件式（５）の下限値を０．３５以上に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００３４】
次に、本発明に導入した非球面について説明する。本発明の効果を最大限に発揮するには、レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１、負レンズ成分Ｌ２の両方に、少なくとも各１面の、光軸から周辺に向かうにしたがってレンズ単体の正の屈折力が弱まる形状か、またはレンズ単体の負の屈折力が強まる形状を有する非球面を有する事が望ましい。
【００３５】
これは、特に本発明のような超コンパクトで高倍率を有するズームレンズには効果的な技術である。上述したとおり、極端にレンズ群Ｇｍを薄肉化し、かつ色消しと収差補正の条件の最低枚数で構成された本発明では、正レンズ成分Ｌ１、負レンズ成分Ｌ２の両方に非球面を導入することによって、球面収差を初め、コマ収差等の軸外諸収差を良好にし、最適なバックフォーカスと各群間のデッドスペースを設定する設計自由度を得ることができる。
【００３６】
また、光軸からレンズ周辺に向かうにしたがってレンズ単体の正の屈折力が弱まる形状か、またはレンズ単体の負の屈折力が強まる形状を有することは、すなわち負の球面収差をより補正できる形状を示している。これはレンズ群Ｇｍ単体の球面収差補正を良好に行い、大きなＦナンバーに対応可能にするためである。
【００３７】
また、更に本発明の効果を発揮させるには、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１は両面非球面によって構成され、その両面非球面レンズの像側の非球面は、光軸上の曲率に比較して有効径周辺部分の曲率が大きくなる形状をしていることが望ましい。これは上述したとおり、レンズ群Ｇｍ単体の球面収差補正を良好に行い、更に軸外諸収差の補正効果も高めるためである。両面非球面のそれぞれの面はレンズの厚みを隔てているから、各面それぞれに各光線の入射高や偏角が異なる。この入射高や偏角の差を利用し各非球面の形状設計を行えば、複数の収差を同時に補正することが可能なのである。
【００３８】
また更に、前記レンズ群Ｇｍ中の負レンズ成分Ｌ２は少なくとも１面の非球面を有し、その非球面は光軸上よりも有効径最周辺部分が負の屈折力が強まる形状を有することが望ましい。これは主に広角端の像面湾曲等の軸外収差や望遠端のコマ収差の補正に有利に働くのである。
【００３９】
また、本発明の好ましい態様では、前記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１つの負レンズ成分と正レンズ成分を有し、
前記正レンズ成分のｄ線に対する屈折率をｎｐ、アッベ数をνｐとそれぞれしたとき、以下の条件式（６）,（７）を満足する事が望ましい。
（６） ｎｐ＜１．８５
（７） νｐ＜２７
【００４０】
次に条件式（６）,（７）の説明をする。条件式（６）,（７）は前記第２レンズ群中の正レンズの最適な硝材を示した条件である。条件式（６）はｄ線に対する最適な屈折率の設定を示している。
【００４１】
条件式（６）の上限値を上回る場合、正（凸）の屈折率が高くなりすぎ、第２レンズ群を比較的強いパワーで使用した場合、ペッツバール和の最適な設定が困難になり、好ましくない。
なお、条件式（６）の上限値を１．８４以下、さらに１．８３以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００４２】
条件式（７）はアッベ数の適切な設定を示している。条件式（７）を満足しない場合は、結果的に軸上色収差と倍率色収差のズーミングによる変動が補正しきれず、好ましくない。
【００４３】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）
図１は第１実施例のレンズ構成とその移動軌跡を示している。第１実施例にかかる超コンパクトなズームレンズは、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、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Ｇｍとの正・負・正・正の４つの群から構成される。
【００４４】
第１レンズ群Ｇ１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正レンズとの接合よりなる接合正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる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、両凹形状の負レンズＬ２４とから構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ３１と、正メニスカスレンズＬ３２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３３とから構成される。第４レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、両面に非球面を有し両凸形状を持った両面非球面正レンズＬ１と、固定絞りＳＦと、物体側に樹脂とガラス部材の複合からなる非球面を有した非球面負レンズＬ２とから構成される。
【００４５】
そして、変倍は広角端状態から望遠端状態に向かって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇｍとの間の空気間隔が縮小するように全レンズ群を独立して移動することによって行なう。また、近距離合焦は第２レンズ群Ｇ２を物体方向に移動して行なう。
【００４６】
表１に本実施例の諸元値を掲げる。全体諸元において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角をそれぞれ示す。また、レンズデータにおいて、ｒiはレンズ面Ｒiの曲率半径、ｄiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との光軸上の面間隔、ｎiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間の媒質のｄ線の屈折率、νiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間の媒質のアッベ数、ＢＦはバックフォーカスをそれぞれ示す。さらに、非球面データにおける「Ｅ-ｎ」は「×１０-n」を表している。
【００４７】
諸元表に示す非球面は、光軸から垂直方向の高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準の曲率半径をＲ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＣｎとそれぞれするとき、以下の非球面式で与えられる。
【００４８】
【数１】
S(y)=(y2/R)/[1+(1-κ・y2/R2)1/2]+C3・|y|3+C4・y4+C5・|y|5
+C6・y6+C8・y8+C10・y10+C12・y12+C14・y14
【００４９】
諸元表（レンズデータ）中の非球面には、面番号に★印を付けており、ｒ欄には近軸曲率半径を記入してある。
また、諸元表（可変間隔データ）において、βは物体と像間の結像倍率を示し、１−ＰＯＳは広角端で無限遠合焦時を、２−ＰＯＳは中間焦点距離状態で無限遠合焦時を、３−ＰＯＳは望遠端で無限遠合焦時を示し、４−ＰＯＳは広角端でβ=-0.03333での合焦時を、５−ＰＯＳは中間焦点距離状態でβ=-0.03333での合焦時を、６−ＰＯＳは望遠端でβ=-0.03333での合焦時を示し、７−ＰＯＳは広角端で近距離合焦時を、８−ＰＯＳは中間焦点距離状態で近距離合焦時を、９−ＰＯＳは望遠端で近距離合焦時を示す。
また、諸元表の焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又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。
以上の説明は、他の実施例においても同様である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
図２，３，４は、それぞれ第１実施例の広角端状態で無限遠合焦時の収差図、中間焦点距離状態で無限遠合焦時の収差図、望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高、ｄ，ｇはそれぞれｄ線，ｇ線の収差曲線であることを示している。また非点収差において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面を示している。以下、全ての実施例の収差図において同様である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において、大画角までカバーしたうえ良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００５２】
（第２実施例）
図５は第２実施例にかかる超コンパクトなズームレンズの構成とその移動軌跡を示している。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、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Ｇｍとの正・負・正・正の４つの群から構成される。
【００５３】
第１レンズ群Ｇ１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正レンズとの接合よりなる接合正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる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、両凹形状の負レンズＬ２４とから構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、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とから構成される。第４レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、両面に非球面を有した両面非球面正レンズＬ１と、物体側の面に非球面を有した非球面負レンズＬ２とから構成される。
【００５４】
変倍は広角端状態から望遠端状態に向かって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇｍとの間の空気間隔が縮小するように全レンズ群を独立して移動することによって行なう。また、近距離合焦は第２レンズ群Ｇ２を物体方向に移動して行なう。
表２に第２実施例の諸元値を掲げる。
【００５５】
【表２】
【００５６】
図６，７，８は、それぞれ第２実施例の広角端状態で無限遠合焦時の収差図、中間焦点距離状態で無限遠合焦時の収差図、望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において、大画角までカバーしたうえ良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００５７】
（第３実施例）
図９は、第３実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成とその移動軌跡を示している。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、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Ｇｍとの正・負・正・正の４つの群から構成される。
【００５８】
第１レンズ群Ｇ１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正レンズとの接合よりなる接合正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる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、両凹形状の負レンズＬ２４とから構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズの接合による接合正レンズＬ３２とから構成される。第４レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、両面に非球面を有し、両凸形状をした両面非球面正レンズＬ１と、物体側の面に非球面を有した非球面負メニスカスレンズＬ２とから構成される。
【００５９】
変倍は、広角端状態から望遠端状態に向かって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇｍとの間の空気間隔が縮小するように全レンズ群を独立して移動することによって行なう。また、近距離合焦は第２レンズ群Ｇ２を物体方向に移動して行なう。
【００６０】
【表３】
【００６１】
図１０，１１，１２，は、それぞれ第３実施例の広角端状態で無限遠合焦時の収差図、中間焦点距離状態で無限遠合焦時の収差図、望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において、大画角までカバーしたうえ良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００６２】
なお、上記各実施例の開口絞りは第３レンズ群Ｇ３の直前に設けてあるが、第３レンズ群Ｇ３の内部や第４レンズ群Ｇｍの直前に配置しても良い。また、本発明に導入されている非球面は結果的に同等の作用を生み出す素子、たとえば屈折率分布型光学素子や回折光学素子、回折作用を持った素子と屈折作用を持った素子とのハイブリットからなる回折ハイブリット型光学素子と置き換えても、本発明の範疇にあることはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２ω＝７４．１°〜１１．８°程度の画角を有し、約６．６倍の変倍比を有する極限まで小径化、小型化され、少ない構成枚数で、コストパフォーマンスに優れ、かつ高性能・高倍率な超コンパクトなズームレンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示した図である。
【図２】上記第１実施例の広角端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図３】上記第１実施例の中間焦点距離状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図４】上記第１実施例の望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図５】本発明の第２実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示した図である。
【図６】上記第２実施例の広角端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図７】上記第２実施例の中間焦点距離状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図８】上記第２実施例の望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図９】本発明の第３実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示した図である。
【図１０】上記第３実施例の広角端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図１１】上記第３実施例の中間焦点距離状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図１２】上記第３実施例の望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【符号の説明】
Ｇ１・・・・第１レンズ群
Ｇ２・・・・第２レンズ群
Ｇ３・・・・第３レンズ群
Ｇｍ・・・・レンズ群
Ｓ・・・・・開口絞り
ＳＦ・・・・固定絞り
【発明の属する技術分野】
本発明は高倍率を有し、かつ小型軽量でコストパフォーマンスに優れた超コンパクトなズームレンズ、特に、超コンパクトな高倍率標準ズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、広角端状態を含み、ズーム比３〜４倍を有する、所謂標準ズームレンズは小型化と低コスト化の一途をたどっている。このレンズは常にカメラボディに装着されたまま持ち運ばれるため、小型で軽量かつ充分な結像性能を有し安価であることが必須の条件になっている。このような条件を満足するには各レンズ群を強いパワーで構成し、かつ各レンズ群を出来る限り薄肉化する必要がある。
【０００３】
例えば、特開平１−２２９２１７号公報、特開平８−２４８３１９号公報、特開平９−１０１４５９号公報、特開２０００−７５２０４号公報、特開２０００−１８７１６１号公報等に開示されているような正負正正のパワー配置を有する４群ズームが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各公報に開示されているズームレンズは、ズーム比も３から４倍程度のものが主流である。また、大ズーム比を有する事例においても大型で構成枚数も多く、性能も満足できるものではなかった。本発明のごとく、ライカ判で２８〜２００ｍｍというズーム比６．６２倍を超えて、かつ極限までダウンサイジングされた超コンパクトなズームレンズは存在していない。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、２ω＝７４．１°〜１１．８°程度の画角を有し、約６．６倍の変倍比を有する極限まで小径化、小型化され、少ない構成枚数で、コストパフォーマンスに優れ、かつ高性能・高倍率な超コンパクトなズームレンズを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、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Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２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レンズ群Ｇｍとからなり、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔を変化させることによって、変倍するズームレンズにおいて、前記レンズ群Ｇｍは物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた負レンズ成分Ｌ２とからなる。そして、前記レンズ群Ｇｍの広角端状態において最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から最も像側のレンズ成分（最終レンズ）の像側頂点までの光軸上の長さをΣｄｗ、前記ズームレンズの全系の望遠端状態の焦点距離をｆｔとそれぞれしたとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（１） ０．１０＜Σｄｗ／ｆｔ≦０．４００
【０００７】
また、本発明の好ましい態様では、前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたとき以下の条件を満足することが望ましい。
（２） ０．２０＜ｆ１／ｆｔ＜０．５５
【０００８】
また、本発明の好ましい態様では、前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（３） ０．０３＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．２０
【０００９】
また、本発明の好ましい態様では、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１の像側頂点から負レンズ成分Ｌ２の物体側頂点までの光軸上の長さをｄｐｎ、前記レンズ群Ｇｍ中の最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から最も像側のレンズ成分の像側頂点までの光軸上の長さをｄｍとそれぞれしたとき、以下の条件を満足することが望ましい。
（４） ０．２３＜ｄｐｎ／ｄｍ＜０．９０
【００１０】
また、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１と、負レンズ成分Ｌ２とのどちらかに、少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。極端にレンズ群Ｇｍを薄肉化し、かつ色消しと収差補正の条件を満足する最低枚数で構成された場合、特に非球面の導入によって収差補正効果を持たせることが本発明の効果を十分発揮させるため望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
通常、従来の２８〜２００ｍｍ相当のズームレンズは、小型化を推し進めるにあたり、各群のパワーを強め、かつ収差補正のために構成枚数を増すという設計方法を採用している。しかし、この設計方法では、レンズ枚数の増加分に起因して各群が厚肉化するため、重量増加を招いてしまう。また、各レンズ群間のデッドスペースが減少し、痛し痒しで結局大型化に向かってしまう傾向がある。したがって、さらなるダウンサイジングにはまったく発想の異なる設計法が必要である。
【００１２】
そこで、本発明は無駄なレンズを殺ぎ落とし、各群の構成枚数を極小化するという新たな設計法を用いたのである。その効果を用いたことによって、各群を薄肉化し、無理なパワー配置を設定せずに小型化を図ることが可能になったのである。
【００１３】
特に本発明で重要なことは、正負正正を代表とする正（凸）先行ズームレンズの後群（マスター群）のレンズ構成を、色消しと収差補正の最低枚数である、正負（凸凹）二つのエレメントのみで構成したことである。この構成はテレフォトタイプの基本構成である。本発明のような構成は、極端に後群（マスター群）を薄肉化し、バックフォーカスの短縮化を実現するのに必須な条件なのである。その構成によってフィルターサイズの極小化、レンズ径の極小化、全長の極小化を達成できたのである。
【００１４】
以下に各条件式にしたがって、本発明の特徴を説明する。
条件式（１）は、ズームレンズの光学全長からバックフォーカス、所謂光学系の全厚を望遠側の焦点距離で規格化したものである。
条件式（１）の上限値を上回る場合、ズームレンズの光学系の全厚が厚くなってしまう。その結果、本発明の目的である小型化を、本発明のレンズ構成で満たすことが出来なくなる。また、鏡筒を含めた重量も重くなり、材料のコストも増加し、常用高倍率ズームレンズとしては魅力の無いものとなってしまう。
【００１５】
なお、条件式（１）の上限値を０．５０以下に設定すると、より低コストで常用高倍率ズームレンズ実現できる。また、条件式（１）の上限値を０．４７以下に設定すると、さらに低コストで常用高倍率ズームレンズ実現できる。さらに、条件式（１）の上限値を０．４５以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００１６】
逆に、条件式（１）の下限値を下回る場合、ズームレンズの光学系の全厚が著しく薄肉化する。このため、まず、バックフォーカスが短くなり一眼レフ用の交換レンズとして使用することが、実質上できなくなる。また、各群を著しく強いパワーを持たせる必要があるので、収差補正が困難になり、結果的にズーム変倍比を大きくすることが不可能になるため好ましくない。
なお、条件式（１）の下限値を０．２０以上に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００１７】
次に条件式（２）の説明をする。条件式（２）は第１レンズ群の焦点距離を望遠側の焦点距離で規格化したものである。第１レンズ群の焦点距離の最適化は良好な収差補正と大きさを決定する上で重要な条件である。
条件式（２）の上限値を上回る場合、第１レンズ群のパワーが弱くなることを意味し、結果的にズームレンズ全系の大型化を招き好ましくない。また、本発明のような高倍率ズームの場合、望遠時に著しい全長変化をもたらし、鏡筒にカム曲線を刻むのが困難になり実現出来なくなる。また、本発明のような極端に少ない構成の場合、最適なペッツバール和の設定がより重要になる。第１レンズ群のパワーの低減化はペッツバール和を小さくし、ひいては像面湾曲と非点収差の補正が困難になり好ましくない。
【００１８】
なお、条件式（２）の上限値を０．５０以下に設定すると、より最適なペッツバール和の設定が可能である。また条件式（２）の上限値を０．４８以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００１９】
逆に、条件式（２）の下限値を下回る場合、第１レンズ群のパワーが著しく大きくなることを意味する。第１レンズ群のパワーの著しい増加は、前玉に入射する大画角の光線を更にレンズ周辺部分に下げる作用をする。このため、周辺光量は減少し、結果的に前玉径の大型化とフィルターサイズの大型化とを招き好ましくない。また、収差補正上も広角側では周辺コマ収差の悪化、望遠側では球面収差の悪化等を招き好ましくない。
なお、条件式（２）の下限値を０．３０以上に設定すると、本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００２０】
次に条件式（３）の説明をする。条件式（３）は第２レンズ群の焦点距離の絶対値を望遠側の焦点距離で規格化したものである。
条件式（３）の上限値を上回る場合、負の第２レンズ群のパワーが弱くなることを意味する。この場合、第２レンズ群の移動量が増し、大型化を招く。また、前玉に入射する大画角の光線を更にレンズ周辺部分に下げるため、周辺光量は減少し、結果的に前玉径の大型化とフィルターサイズの大型化を招き好ましくない。
【００２１】
なお、条件式（３）の上限値を０．１０以下に設定すると、より小型化を実現できる。また条件式（３）の上限値を０．０８５以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００２２】
逆に、条件式（３）の下限値を下回る場合、負の第２レンズ群のパワーが著しく強くなることを意味する。この場合、ペッツバール和を適切な値よりも小さくなり、ひいては像面湾曲と非点収差の補正が困難になり好ましくない。また、広角端の歪曲収差を初め、軸外収差の補正が困難になり好ましくない。
【００２３】
また、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１、負レンズ成分Ｌ２のどちらかに、少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。極端にレンズ群Ｇｍを薄肉化し、かつ色消しと収差補正の条件の最低枚数で構成された場合、特に非球面の導入によって収差補正効果を持たせることが本発明の効果を十分発揮させるため望ましい。特に本発明のような高倍率化ズームレンズの場合は、非球面によって望遠側の球面収差と、上方コマ収差の補正を行うことが小型・高性能のために重要なポイントである。
【００２４】
また、本発明の効果を最大限発揮するには正負正正の４群構成ズームレンズを基本構成とすることが、小型化と高性能化のバランスから好ましい。
【００２５】
次に条件式（４）の説明をする。この条件式は前記レンズ群Ｇｍ中の二つのレンズエレメントに挟まれた間隔の大小について適切に規定するものである。本発明の様に正レンズエレメントと負レンズエレメントからなる場合、その空気間隔は群としての主点をコントロールし、その直前の群とのデッドスペースを確保し、かつバックフォーカスを最適な値に設定し、小型化と高倍率化の両立化を図り、両レンズエレメントのパワーを最適に保ち、良好な収差補正を実現する役割を担っている。
【００２６】
条件式（４）の上限値を上回る場合、ズームレンズ全長が大きくなり、また、バックフォーカスが短くなるので好ましくない。
【００２７】
逆に、条件式（４）の下限値を下回る場合、両レンズエレメントのパワーが強くなることを意味する。この場合、広角端、望遠端ともに球面収差を初めとする諸収差の補正が悪化し、好ましくない。また、製造上の問題として、偏芯許容量の著しく少ないレンズエレメントが発生し、製造困難になり好ましくない。さらに、最終レンズの像側の面が、像面に対し著しい凹面になってしまう。このため、規定より著しく大きいバックフォーカスを達成しなければ、所謂一眼レフのクイックリターンミラーと機械的干渉を起こし使用できなくなる。
【００２８】
なお、条件式（４）の下限値を０．３０以上に設定すると、球面収差等の諸収差をより良好に補正できる。また条件式（４）の下限値を０．５８以上に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００２９】
また、本発明の好ましい態様では、前記少なくとも１つのレンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３のみで構成され、
前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、
前記レンズ群Ｇｍの焦点距離をｆｍとそれぞれしたとき、
以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） ０．２＜ｆ３／ｆｍ＜１.０
【００３０】
次に条件式（５）の説明をする。この条件式（５）は第３レンズ群と第４レンズ群とのパワーの比を規定した条件である。第３レンズ群のパワーが第４レンズ群のパワーよりも強いことが諸収差を補正する上で必要であり、特に望遠端の球面収差補正においてはこの条件を満たすことが望ましい。
【００３１】
条件式（５）の上限値を上回る場合、第３レンズ群に比較し第４レンズ群のパワーが強くなることを意味する。この場合、特に望遠側の球面収差やコマ収差の悪化が著しく、本発明のような超コンパクトな高倍率ズームは達成できない。
なお、条件式（５）の上限値を０．８以下に設定すると、球面収差等の諸収差をより良好に補正できる。また条件式（５）の上限値を０．６以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００３２】
また、条件式（５）の下限値を下回る場合、第４レンズ群に比較し第３レンズ群のパワーが強くなることを意味する。この場合、広角側、望遠側ともに球面収差を初めとする諸収差の補正が悪化し、好ましくない。また、製造上の問題として、レンズエレメントの一部が偏芯許容量の著しく少なくなり、製造困難になり好ましくない。
【００３３】
なお、条件式（５）の下限値を０．３以上に設定すると、球面収差等の諸収差をより良好に補正できる。また条件式（５）の下限値を０．３５以上に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００３４】
次に、本発明に導入した非球面について説明する。本発明の効果を最大限に発揮するには、レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１、負レンズ成分Ｌ２の両方に、少なくとも各１面の、光軸から周辺に向かうにしたがってレンズ単体の正の屈折力が弱まる形状か、またはレンズ単体の負の屈折力が強まる形状を有する非球面を有する事が望ましい。
【００３５】
これは、特に本発明のような超コンパクトで高倍率を有するズームレンズには効果的な技術である。上述したとおり、極端にレンズ群Ｇｍを薄肉化し、かつ色消しと収差補正の条件の最低枚数で構成された本発明では、正レンズ成分Ｌ１、負レンズ成分Ｌ２の両方に非球面を導入することによって、球面収差を初め、コマ収差等の軸外諸収差を良好にし、最適なバックフォーカスと各群間のデッドスペースを設定する設計自由度を得ることができる。
【００３６】
また、光軸からレンズ周辺に向かうにしたがってレンズ単体の正の屈折力が弱まる形状か、またはレンズ単体の負の屈折力が強まる形状を有することは、すなわち負の球面収差をより補正できる形状を示している。これはレンズ群Ｇｍ単体の球面収差補正を良好に行い、大きなＦナンバーに対応可能にするためである。
【００３７】
また、更に本発明の効果を発揮させるには、前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１は両面非球面によって構成され、その両面非球面レンズの像側の非球面は、光軸上の曲率に比較して有効径周辺部分の曲率が大きくなる形状をしていることが望ましい。これは上述したとおり、レンズ群Ｇｍ単体の球面収差補正を良好に行い、更に軸外諸収差の補正効果も高めるためである。両面非球面のそれぞれの面はレンズの厚みを隔てているから、各面それぞれに各光線の入射高や偏角が異なる。この入射高や偏角の差を利用し各非球面の形状設計を行えば、複数の収差を同時に補正することが可能なのである。
【００３８】
また更に、前記レンズ群Ｇｍ中の負レンズ成分Ｌ２は少なくとも１面の非球面を有し、その非球面は光軸上よりも有効径最周辺部分が負の屈折力が強まる形状を有することが望ましい。これは主に広角端の像面湾曲等の軸外収差や望遠端のコマ収差の補正に有利に働くのである。
【００３９】
また、本発明の好ましい態様では、前記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１つの負レンズ成分と正レンズ成分を有し、
前記正レンズ成分のｄ線に対する屈折率をｎｐ、アッベ数をνｐとそれぞれしたとき、以下の条件式（６）,（７）を満足する事が望ましい。
（６） ｎｐ＜１．８５
（７） νｐ＜２７
【００４０】
次に条件式（６）,（７）の説明をする。条件式（６）,（７）は前記第２レンズ群中の正レンズの最適な硝材を示した条件である。条件式（６）はｄ線に対する最適な屈折率の設定を示している。
【００４１】
条件式（６）の上限値を上回る場合、正（凸）の屈折率が高くなりすぎ、第２レンズ群を比較的強いパワーで使用した場合、ペッツバール和の最適な設定が困難になり、好ましくない。
なお、条件式（６）の上限値を１．８４以下、さらに１．８３以下に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。
【００４２】
条件式（７）はアッベ数の適切な設定を示している。条件式（７）を満足しない場合は、結果的に軸上色収差と倍率色収差のズーミングによる変動が補正しきれず、好ましくない。
【００４３】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）
図１は第１実施例のレンズ構成とその移動軌跡を示している。第１実施例にかかる超コンパクトなズームレンズは、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、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Ｇｍとの正・負・正・正の４つの群から構成される。
【００４４】
第１レンズ群Ｇ１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正レンズとの接合よりなる接合正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる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、両凹形状の負レンズＬ２４とから構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ３１と、正メニスカスレンズＬ３２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３３とから構成される。第４レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、両面に非球面を有し両凸形状を持った両面非球面正レンズＬ１と、固定絞りＳＦと、物体側に樹脂とガラス部材の複合からなる非球面を有した非球面負レンズＬ２とから構成される。
【００４５】
そして、変倍は広角端状態から望遠端状態に向かって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇｍとの間の空気間隔が縮小するように全レンズ群を独立して移動することによって行なう。また、近距離合焦は第２レンズ群Ｇ２を物体方向に移動して行なう。
【００４６】
表１に本実施例の諸元値を掲げる。全体諸元において、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角をそれぞれ示す。また、レンズデータにおいて、ｒiはレンズ面Ｒiの曲率半径、ｄiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との光軸上の面間隔、ｎiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間の媒質のｄ線の屈折率、νiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間の媒質のアッベ数、ＢＦはバックフォーカスをそれぞれ示す。さらに、非球面データにおける「Ｅ-ｎ」は「×１０-n」を表している。
【００４７】
諸元表に示す非球面は、光軸から垂直方向の高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準の曲率半径をＲ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＣｎとそれぞれするとき、以下の非球面式で与えられる。
【００４８】
【数１】
S(y)=(y2/R)/[1+(1-κ・y2/R2)1/2]+C3・|y|3+C4・y4+C5・|y|5
+C6・y6+C8・y8+C10・y10+C12・y12+C14・y14
【００４９】
諸元表（レンズデータ）中の非球面には、面番号に★印を付けており、ｒ欄には近軸曲率半径を記入してある。
また、諸元表（可変間隔データ）において、βは物体と像間の結像倍率を示し、１−ＰＯＳは広角端で無限遠合焦時を、２−ＰＯＳは中間焦点距離状態で無限遠合焦時を、３−ＰＯＳは望遠端で無限遠合焦時を示し、４−ＰＯＳは広角端でβ=-0.03333での合焦時を、５−ＰＯＳは中間焦点距離状態でβ=-0.03333での合焦時を、６−ＰＯＳは望遠端でβ=-0.03333での合焦時を示し、７−ＰＯＳは広角端で近距離合焦時を、８−ＰＯＳは中間焦点距離状態で近距離合焦時を、９−ＰＯＳは望遠端で近距離合焦時を示す。
また、諸元表の焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又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。
以上の説明は、他の実施例においても同様である。
【００５０】
【表１】
図２，３，４は、それぞれ第１実施例の広角端状態で無限遠合焦時の収差図、中間焦点距離状態で無限遠合焦時の収差図、望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高、ｄ，ｇはそれぞれｄ線，ｇ線の収差曲線であることを示している。また非点収差において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面を示している。以下、全ての実施例の収差図において同様である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において、大画角までカバーしたうえ良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００５２】
（第２実施例）
図５は第２実施例にかかる超コンパクトなズームレンズの構成とその移動軌跡を示している。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、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Ｇｍとの正・負・正・正の４つの群から構成される。
【００５３】
第１レンズ群Ｇ１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正レンズとの接合よりなる接合正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる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、両凹形状の負レンズＬ２４とから構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、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とから構成される。第４レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、両面に非球面を有した両面非球面正レンズＬ１と、物体側の面に非球面を有した非球面負レンズＬ２とから構成される。
【００５４】
変倍は広角端状態から望遠端状態に向かって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇｍとの間の空気間隔が縮小するように全レンズ群を独立して移動することによって行なう。また、近距離合焦は第２レンズ群Ｇ２を物体方向に移動して行なう。
表２に第２実施例の諸元値を掲げる。
【００５５】
【表２】
図６，７，８は、それぞれ第２実施例の広角端状態で無限遠合焦時の収差図、中間焦点距離状態で無限遠合焦時の収差図、望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において、大画角までカバーしたうえ良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００５７】
（第３実施例）
図９は、第３実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成とその移動軌跡を示している。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、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Ｇｍとの正・負・正・正の４つの群から構成される。
【００５８】
第１レンズ群Ｇ１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正レンズとの接合よりなる接合正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有し、樹脂とガラス部材の複合からなる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、両凹形状の負レンズＬ２４とから構成される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズの接合による接合正レンズＬ３２とから構成される。第４レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、両面に非球面を有し、両凸形状をした両面非球面正レンズＬ１と、物体側の面に非球面を有した非球面負メニスカスレンズＬ２とから構成される。
【００５９】
変倍は、広角端状態から望遠端状態に向かって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が拡大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空気間隔が縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇｍとの間の空気間隔が縮小するように全レンズ群を独立して移動することによって行なう。また、近距離合焦は第２レンズ群Ｇ２を物体方向に移動して行なう。
【００６０】
【表３】
図１０，１１，１２，は、それぞれ第３実施例の広角端状態で無限遠合焦時の収差図、中間焦点距離状態で無限遠合焦時の収差図、望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態において、大画角までカバーしたうえ良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００６２】
なお、上記各実施例の開口絞りは第３レンズ群Ｇ３の直前に設けてあるが、第３レンズ群Ｇ３の内部や第４レンズ群Ｇｍの直前に配置しても良い。また、本発明に導入されている非球面は結果的に同等の作用を生み出す素子、たとえば屈折率分布型光学素子や回折光学素子、回折作用を持った素子と屈折作用を持った素子とのハイブリットからなる回折ハイブリット型光学素子と置き換えても、本発明の範疇にあることはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２ω＝７４．１°〜１１．８°程度の画角を有し、約６．６倍の変倍比を有する極限まで小径化、小型化され、少ない構成枚数で、コストパフォーマンスに優れ、かつ高性能・高倍率な超コンパクトなズームレンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示した図である。
【図２】上記第１実施例の広角端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図３】上記第１実施例の中間焦点距離状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図４】上記第１実施例の望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図５】本発明の第２実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示した図である。
【図６】上記第２実施例の広角端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図７】上記第２実施例の中間焦点距離状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図８】上記第２実施例の望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図９】本発明の第３実施例にかかる超コンパクトなズームレンズのレンズ構成及び移動軌跡を示した図である。
【図１０】上記第３実施例の広角端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図１１】上記第３実施例の中間焦点距離状態の無限遠合焦時の収差図である。
【図１２】上記第３実施例の望遠端状態の無限遠合焦時の収差図である。
【符号の説明】
Ｇ１・・・・第１レンズ群
Ｇ２・・・・第２レンズ群
Ｇ３・・・・第３レンズ群
Ｇｍ・・・・レンズ群
Ｓ・・・・・開口絞り
ＳＦ・・・・固定絞り
Claims (10)
- 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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体で正の屈折力を有するレンズ群Ｇｍとからなり、
前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔を変化させることによって、変倍するズームレンズにおいて、
前記レンズ群Ｇｍは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた負レンズ成分Ｌ２とからなり、
広角端状態における最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から最も像側のレンズ成分の像側頂点までの光軸上の長さをΣｄｗ、
前記ズームレンズの全系の望遠端状態の焦点距離をｆｔとそれぞれしたとき、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１） ０．１０＜Σｄｗ／ｆｔ≦０．４００ - 前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とした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。
（２） ０．２０＜ｆ１／ｆｔ＜０．５５ - 前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２としたとき以下の条件を満足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。
（３） ０．０３＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．２０ - 前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１の像側頂点から負レンズ成分Ｌ２の物体側頂点までの光軸上の長さをｄｐｎ、
前記レンズ群Ｇｍ中の最も物体側のレンズ成分の物体側頂点から最も像側のレンズ成分の像側頂点までの光軸上の長さをｄｍとそれぞれしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のズームレンズ。
（４） ０．２３＜ｄｐｎ／ｄｍ＜０．９０ - 前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１と負レンズ成分Ｌ２とのどちらかに、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のズームレンズ。
- 前記少なくとも１つのレンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３のみで構成され、
前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、
前記レンズ群Ｇｍの焦点距離をｆｍとそれぞれしたとき、
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のズームレンズ。
（５） ０．２＜ｆ３／ｆｍ＜１.０ - 前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１と、負レンズ成分Ｌ２との両方に、少なくとも各１面の非球面を有することを特徴とし、
前記非球面の中で少なくとも１面は、光軸からレンズ周辺に向かうにしたがってレンズ単体の正の屈折力が弱まる形状、またはレンズ単体の負の屈折力が強まる形状を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のズームレンズ。 - 前記レンズ群Ｇｍ中の正レンズ成分Ｌ１は両面非球面によって構成され、前記両面非球面レンズの像側の非球面は、光軸上の曲率に比較して有効径周辺部分の曲率が大きくなる形状をしていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のズームレンズ。
- 前記レンズ群Ｇｍ中の負レンズ成分Ｌ２は少なくとも１面の非球面を有することを特徴とし、前記非球面は光軸上よりも有効径最周辺部分が負の屈折力が強まる形状を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１つの負レンズ成分と正レンズ成分を有し、
前記正レンズ成分のｄ線に対する屈折率をｎｐ、アッベ数をνｐとそれぞれしたとき、以下の条件を満足する事を特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のズームレンズ。
（６） ｎｐ＜１．８５
（７） νｐ＜２７
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