JP4813670B2 - ズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラなどに用いられ、小型で高性能なズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の民生用ビデオカメラにおいては、ＤＶフォーマットの普及に伴って、小型と高画質とを両立させることが必須となっている。従って、それに搭載されるズームレンズも、高画質を有しながら、光学全長が短いものが強く求められている。
【０００３】
例えば、特開平９−２８１３９２号公報には、小型かつ高画質で、ズーム比が約１０倍のズームレンズが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されたズームレンズは、４群構成で、第１レンズ群と第３レンズ群が像面に対して固定であり、広角端と望遠端における第４レンズ群の使用倍率がほぼ同じである。そのため、約１０倍のズーム比は第２レンズ群の使用倍率のみによって実現されている。
【０００５】
しかし、この構成では、第２レンズ群の移動量が大きく、小型化の実現、及びズーム全域での良好な収差補正の実現が困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、４群あるいは５群構成のズームレンズであって、第２レンズ群と第３レンズ群の両方の使用倍率がともに等倍を含み、かつ、第２レンズ群とともに第３レンズ群にもズーム比を分担させることにより、小型で、かつ、ズーム全域での良好な収差補正を実現することのできるズームレンズを提供し、併せて、このズームレンズを用いた小型で高画質のビデオカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズの構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、像面に対して固定された絞りと、正の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第３レンズ群と、負の屈折力を有し、物体の移動によって変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群と、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第５レンズ群と、からなり、前記第３レンズ群の使用倍率が等倍を含み、前記第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの前記第２レンズ群の使用倍率が０．８以上１．１以下であり、前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、望遠端における前記第３レンズ群の使用倍率をｍ３Ｔ、広角端における前記第３レンズ群の使用倍率をｍ３Ｗ、ズーム比をＺ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１）、（数２）の条件が満足されることを特徴とする。
［数７］
（ｍ３Ｔ／ｍ３Ｗ）／Ｚ＞０．１
［数８］
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５
上記（数２）の条件が満足されることにより、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することができ、かつ、小型のズームレンズを実現することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第４レンズ群が１枚の凹レンズにより構成されるのが好ましい。この好ましい例によれば、簡単な構成で、収差の大きな乱れを生じさせることなく、長いバックフォーカスを確保することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１０）の条件が満足されるのが好ましい。
［数１０］
２．５＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜５．０
この好ましい例によれば、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することができ、かつ、高画質のズームレンズを実現することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第５レンズ群が２枚の正レンズと負レンズとにより構成されるのが好ましい。この好ましい例によれば、ズーム全域でコマ収差とともに倍率色収差を良好に補正することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第５レンズ群が正レンズと負レンズとにより構成され、少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ４０、外周部の局所的曲率半径をＲ４１としたとき、下記（数１１）の条件が満足されるのが好ましい。
［数１１］
Ｒ４１／Ｒ４０＜１．０
この好ましい例によれば、軸外光の主光線よりも内側の光束のコマ収差を良好に補正することができる。
【００１１】
以上の本発明のズームレンズの構成によれば、レンズタイプ、硝材及びレンズ面の形状を最適化にすることにより、色収差を含む諸収差をズーム全域で良好に補正することができる。また、第３レンズ群の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群の使用倍率を０．８以上１．１以下にすることにより、小型化を図ることができる。
【００１５】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第３レンズ群が、正レンズと負レンズとにより構成され、かつ、少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ３０、外周部の局所的曲率半径をＲ３１としたとき、下記（数９）の条件が満足されるのが好ましい。
［数９］
１．５＜Ｒ３１／Ｒ３０＜２．５
この好ましい例によれば、球面収差とともに軸上の色収差を良好に補正することができる。
【００２１】
また、本発明に係るビデオカメラの構成は、ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズの構成を用いることを特徴とする。このビデオカメラの構成によれば、小型かつ高画質のビデオカメラを実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図１に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図１では、左側）から像面１８側（図１では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群１１と、第２レンズ群１２と、絞り１３と、第３レンズ群１４と、第４レンズ群１５と、第５レンズ群１６と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板１７とにより構成されている。
【００２４】
第１レンズ群１１は、正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面１８に対して固定された状態にある。第２レンズ群１２は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。絞り１３は、像面１８に対して固定された状態にある。第３レンズ群１４は、物体側から順に配置された、第１の正レンズと、第２の正レンズと負レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群１４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群１５は、１枚の凹レンズによって構成され、光軸上を移動することによってフォーカス調整を行うレンズ群である。すなわち、第４レンズ群１５は、物体の移動によって変動する像面１８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。第５レンズ群１６は、物体側から順に配置された、２枚の正レンズと負レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として正の屈折力を有し、像面１８に対して定された状態にある。
【００２５】
本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群１４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群１４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群１２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００２６】
望遠端における第３レンズ群１４の使用倍率をｍ３Ｔ、広角端における第３レンズ群１４の使用倍率をｍ３Ｗ、ズーム比をＺとしたとき、下記（数１３）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１３］
（ｍ３Ｔ／ｍ３Ｗ）／Ｚ＞０．１
上記（数１３）の条件が満足されることにより、さらなる小型化を図ることができる。
【００２７】
また、第３レンズ群１４の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１４）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１４］
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５
上記（数１４）は、第３レンズ群１４のパワーに関する条件式である。ｆ３／ｆｗが２．５以下になると、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することが困難となる。また、ｆ３／ｆｗが３．５以上になると、全長が長くなり、小型のズームレンズを実現することが困難となる。
【００２８】
また、第３レンズ群１４が、２枚の正レンズと負レンズとにより構成されており、ズーム全域で、球面収差とともに軸上の色収差が良好に補正されている。
【００２９】
また、第４レンズ群が１枚の負レンズにより構成されており、簡単な構成で、収差の大きな乱れを生じさせることなく、長いバックフォーカスが確保されている。
【００３０】
また、第４レンズ群１５の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１５）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１５］
２．５＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜５．０
上記（数１５）は、第４レンズ群１５のパワーに関する条件式である。｜ｆ４｜／ｆｗが２．５以下になると、１枚の負レンズでは良好な収差補正を実現することが困難となる。また、｜ｆ４｜／ｆｗが５．０以上になると、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することが困難となる。
【００３１】
また、第５レンズ群１６が２枚の正レンズと負レンズとにより構成されており、ズーム全域でコマ収差とともに倍率色収差が良好に補正されている。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図２は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図２に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図２では、左側）から像面２８側（図２では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群２１と、第２レンズ群２２と、絞り２３と、第３レンズ群２４と、第４レンズ群２５と、第５レンズ群２６と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板２７とにより構成されている。
【００３３】
第１レンズ群２１は、正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面２８に対して固定された状態にある。第２レンズ群２２は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。絞り２３は、像面２８に対して固定された状態にある。第３レンズ群２４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズよって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群２４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群２５は、１枚の負レンズによって構成され、光軸上を移動することによってフォーカス調整を行うレンズ群である。すなわち、第４レンズ群２５は、物体の移動によって変動する像面２８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。第５レンズ群２６は、物体側から順に配置された、２枚の正レンズと負レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として正の屈折力を有し、像面２８に対して定された状態にある。
【００３４】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群２４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群２４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群２２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００３５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１５）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００３６】
さらに、第３レンズ群２４が少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ３０、外周部の局所的曲率半径をＲ３１としたとき、下記（数１６）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１６］
１．５＜Ｒ３１／Ｒ３０＜２．５
上記（数１６）は、第３レンズ群２４を構成する最も物体側に位置するレンズの物体側の面の非球面に関する条件式であり、球面収差を良好に補正する範囲を規定するものである。Ｒ３１／Ｒ３０が１．５以下になると、負の球面収差が発生し、Ｒ３１／Ｒ３０が２．５以上になると、補正過剰となって正の球面収差が発生する。
【００３７】
［第３の実施の形態］
図３は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図３に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図３では、左側）から像面３８側（図３では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群３１と、第２レンズ群３２と、絞り３３と、第３レンズ群３４と、第４レンズ群３５と、第５レンズ群３６と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板３７とにより構成されている。
【００３８】
第１レンズ群３１は、正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面３８に対して固定された状態にある。第２レンズ群３２は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。絞り３３は、像面３８に対して固定された状態にある。第３レンズ群３４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群３４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群３５は、１枚の負レンズによって構成され、像面３８に対して固定された状態にある。第５レンズ群３６は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとからなる２枚のレンズよって構成されており、全体として正の屈折力を有し、光軸上を移動することによってフォーカス調整を行うレンズ群である。すなわち、第５レンズ群３６は、物体の移動によって変動する像面３８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。
【００３９】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群３４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群３４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群３２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００４０】
また、上記第１の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１６）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００４１】
さらに、第５レンズ群３５が少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ４０、外周部の局所的曲率半径をＲ４１としたとき、下記（数１７）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１７］
Ｒ４１／Ｒ４０＜１．０
上記（数１７）は、第４レンズ群３５の物体側の面の非球面に関する条件式であり、軸外光の主光線よりも内側の光束のコマ収差を良好に補正する範囲を規定するものである。Ｒ４１／Ｒ４０が１．０以上になると、外向きのコマが発生する。
【００４２】
［第４の実施の形態］
図４は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図４に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図４では、左側）から像面４７側（図４では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群４１と、第２レンズ群４２と、絞り４３と、第３レンズ群４４と、第４レンズ群４５と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板４６とにより構成されている。
【００４３】
第１レンズ群４１は、全体として正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面４７に対して固定された状態にある。第２レンズ群４２は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと、第２の負レンズと正レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第３レンズ群４４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群４４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群４５は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと２枚の正レンズと第２の負レンズとにより構成され、光軸上を移動することによって変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行うレンズ群である。すなわち、第４レンズ群４５は、物体の移動によって変動する像面２８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動し、第２レンズ群４２の移動によって生じる変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。
【００４４】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群４４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群４４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群４２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００４５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１７）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００４６】
また、第４レンズ群４５を構成する最も物体側に位置する負レンズの焦点距離をｆ４１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１８）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１８］
２．５＜｜ｆ４１｜／ｆｗ＜５．０
｜ｆ４１｜／ｆｗが２．５以下になると、小型のズームレンズを実現することが困難となる。また、｜ｆ４１｜／ｆｗが５．０以上になると、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することが困難となる。
【００４７】
［第５の実施の形態］
図５は本発明の第５の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図５に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図５では、左側）から像面５７側（図５では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群５１と、第２レンズ群５２と、絞り５３と、第３レンズ群５４と、第４レンズ群５５と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板５６とにより構成されている。
【００４８】
第１レンズ群５１は、全体として正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、物体の移動によって変動する像面５７を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。第２レンズ群５２は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと、第２の負レンズと正レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第３レンズ群５４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群５５は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと２枚の正レンズと第２の負レンズとにより構成され、像面５７に対して固定された状態にある。
【００４９】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群５４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群５４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群５２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００５０】
また、上記第４の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１８）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００５１】
［第６の実施の形態］
図６は本発明の第６の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置図である。図６に示すように、本実施の形態におけるビデオカメラは、上記第１〜第５の実施の形態におけるズームレンズ６１と、撮像素子６２と、信号処理回路６３とにより構成されている。これにより、小型かつ高画質のビデオカメラを実現することができる。
【００５２】
【実施例】
以下に、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００５３】
（実施例１）
下記（表１）に、上記第１の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
上記（表１）において、ｒ（ｍｍ）はレンズの曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレンズの空気間隔、ｎは各レンズのｄ線に対する屈折率、νは各レンズのｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示している（以下の実施例２〜５についても同様である）。
【００５６】
また、下記（表２）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
上記（表２）において、標準位置は第２レンズ群と第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの位置である。また、ｆ、Ｆ／ＮＯ、ω（゜）は、上記（表１）に示すズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、入射半画角を表している（以下の実施例２〜５についても同様である）。
【００５９】
また、下記（表３）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
上記（表３）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２は上記（表２）と同じであるため、省略している。
【００６２】
上記（表２）、（表３）から分かるように、近距離物点に対しては、第４レンズ群が第５レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【００６３】
下記（表４）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【００６４】
【表４】
【００６５】
上記（表４）に示すように、本実施例においては、第３レンズ群の使用倍率が上記（数１３）の条件式を満足し、さらなる小型化が図られている。また、本実施例においては、第３レンズ群の焦点距離ｆ３が上記（数１４）の条件式を満足しており、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスが確保され、かつ、小型のズームレンズが実現されている。
【００６６】
また、本実施例においては、第３レンズ群が、物体側から順に配置された、第１の正レンズと、第２の正レンズと負レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、小型で、かつ、ズーム全域の球面収差と軸上色収差が良好に補正されたズームレンズが実現されている。
【００６７】
また、本実施例においては、第４レンズ群が１枚の負レンズにより構成されており、簡単な構成で、長いバックフォーカスが確保されている。
【００６８】
また、上記（表４）に示すように、本実施例においては、第４レンズ群の焦点距離ｆ４が上記（数１５）の条件式を満足し、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスが確保され、かつ、高画質のズームレンズが実現されている。
【００６９】
また、本実施例においては、第５レンズ群が、２枚の正レンズと負レンズとにより構成されており、ズーム全域でコマ収差とともに倍率色収差が良好に補正されている。
【００７０】
図７〜図９に、上記（表１）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。尚、上記各図において、（ａ）はｄ線に対する球面収差の図である。また、（ｂ）は非点収差の図であって、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。また、（ｃ）は歪曲収差の図、（ｄ）は軸上色収差の図であって、実線はｄ線に対する値、短い破線はＦ線に対する値、長い破線はＣ線に対する値をそれぞれ示している。また、（ｅ）は倍率色収差の図であって、短い破線はＦ線に対する値、長い破線はＣ線に対する値をそれぞれ示している。以上の（ａ）〜（ｅ）の説明は、図１０〜図２１についても同様である。
【００７１】
図７〜図９から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【００７２】
（実施例２）
下記（表５）に、上記第２の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【００７３】
【表５】
【００７４】
非球面形状は、下記（数１９）によって定義される（以下の実施例３〜５についても同様である）。
【００７５】
【数１９】
【００７６】
但し、
ＳＡＧ：光軸からの高さがＨにおける非球面上の点の非球面頂点からの距離
Ｈ：光軸からの高さ
Ｒ：非球面頂点の曲率半径
Ｋ：円錐常数
Ｄ、Ｅ：非球面係数
下記（表６）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【００７７】
【表６】
【００７８】
また、下記（表７）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【００７９】
【表７】
【００８０】
また、下記（表８）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【００８１】
【表８】
【００８２】
上記（表８）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２は上記（表７）と同じであるため、省略している。
【００８３】
上記（表７）、（表８）から分かるように、近距離物点に対しては、第４レンズ群が第５レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【００８４】
下記（表９）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【００８５】
【表９】
【００８６】
上記（表９）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１５）の条件式を満たしている。
【００８７】
また、本実施例においては、第３レンズ群を構成する最も物体側に位置するレンズの物体側の面が非球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ３０と外周部の局所的曲率半径Ｒ３１が上記（表９）に示す値を有し、上記（数１６）の条件式を満たし、ズーム全域の球面収差が良好に補正されている。
【００８８】
図１０〜図１２に、上記（表５）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１０〜図１２から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【００８９】
（実施例３）
以下（表１０）に、上記第３の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【００９０】
【表１０】
【００９１】
下記（表１１）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【００９２】
【表１１】
【００９３】
また、下記（表１２）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【００９４】
【表１２】
【００９５】
また、下記（表１３）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【００９６】
【表１３】
【００９７】
上記（表１３）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１５は上記（表１２）と同じであるため、省略している。
【００９８】
上記（表１２）、（表１３）から分かるように、近距離物点に対しては、第５レンズ群が第４レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【００９９】
下記（表１４）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【０１００】
【表１４】
【０１０１】
上記（表１４）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１５）、（数１６）の条件式を満たしている。
【０１０２】
また、本実施例においては、第５レンズ群を構成する最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ４０と外周部の局所的曲率半径Ｒ４１が上記（表１４）に示す値を有し、上記（数１７）の条件式を満たし、ズーム全域のコマ収差が良好に補正されている。
【０１０３】
図１３〜図１５に、上記（表１０）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１３〜図１５から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【０１０４】
（実施例４）
下記（表１５）に、上記第４の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【０１０５】
【表１５】
【０１０６】
下記（表１６）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【０１０７】
【表１６】
【０１０８】
また、下記（表１７）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【０１０９】
【表１７】
【０１１０】
また、下記（表１８）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【０１１１】
【表１８】
【０１１２】
上記（表１８）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２は上記（表１７）と同じであるため、省略している。
【０１１３】
上記（表１７）、（表１８）から分かるように、近距離物点に対しては、第４レンズ群が第３レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【０１１４】
下記（表１９）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【０１１５】
【表１９】
【０１１６】
上記（表１９）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１６）の条件式を満たしている。
【０１１７】
また、本実施例においては、第４レンズ群を構成する最も物体側に位置する凹レンズの焦点距離ｆ４１が（数１８）の条件式を満足し、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスが確保され、かつ、小型のズームレンズが実現されている。
【０１１８】
図１６〜図１８に、上記（表１５）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１６〜図１８から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【０１１９】
（実施例５）
下記（表２０）に、上記第５の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【０１２０】
【表２０】
【０１２１】
下記（表２１）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【０１２２】
【表２１】
【０１２３】
また、下記（表２２）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【０１２４】
【表２２】
【０１２５】
また、下記（表２３）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【０１２６】
【表２３】
【０１２７】
上記（表２３）において、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１５は上記（表２２）と同じであるため、省略している。
【０１２８】
上記（表２２）、（表２３）から分かるように、近距離物点に対しては、第１レンズ群を物体側に繰り出すことにより、フォーカス調整が行われている。
【０１２９】
上記（表２４）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【０１３０】
【表２４】
【０１３１】
上記（表２４）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１６）、（数１７）の条件式を満たしている。
【０１３２】
図１９〜図２１に、上記（表２０）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１９〜図２１から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【０１３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、４群あるいは５群構成のズームレンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の両方の使用倍率がともに等倍を含み、かつ、第２レンズ群とともに第３レンズ群にもズーム比を分担させることにより、小型で、かつ、ズーム全域での良好な収差補正を実現することができる。
【０１３４】
また、本発明のビデオカメラによれば、本発明のズームレンズを用いているので、小型で高画質のビデオカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図３】本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図４】本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図５】本発明の第５の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図６】本発明の第６の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置図
【図７】本発明の実施例１のズームレンズの広角端における収差性能図
【図８】本発明の実施例１のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図９】本発明の実施例１のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１０】本発明の実施例２のズームレンズの広角端における収差性能図
【図１１】本発明の実施例２のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図１２】本発明の実施例２のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１３】本発明の実施例３のズームレンズの広角端における収差性能図
【図１４】本発明の実施例３のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図１５】本発明の実施例３のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１６】本発明の実施例４のズームレンズの広角端における収差性能図
【図１７】本発明の実施例４のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図１８】本発明の実施例４のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１９】本発明の実施例５のズームレンズの広角端における収差性能図
【図２０】本発明の実施例５のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図２１】本発明の実施例５のズームレンズの望遠端における収差性能図
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１、５１ 第１レンズ群
１２、２２、３２、４２、５２ 第２レンズ群
１３、２３、３３、４３、５３ 絞り
１４、２４、３４、４４、５４ 第３レンズ群
１５、２５、３５、４５、５５ 第４レンズ群
１６、２６、３６ 第５レンズ群
１７、２７、３７、４６、５６ 平板
１８、２８、３８、４７、５７ 像面
６１ ズームレンズ
６２ 撮像素子
６３ 信号処理回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラなどに用いられ、小型で高性能なズームレンズ及びそれを用いたビデオカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の民生用ビデオカメラにおいては、ＤＶフォーマットの普及に伴って、小型と高画質とを両立させることが必須となっている。従って、それに搭載されるズームレンズも、高画質を有しながら、光学全長が短いものが強く求められている。
【０００３】
例えば、特開平９−２８１３９２号公報には、小型かつ高画質で、ズーム比が約１０倍のズームレンズが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されたズームレンズは、４群構成で、第１レンズ群と第３レンズ群が像面に対して固定であり、広角端と望遠端における第４レンズ群の使用倍率がほぼ同じである。そのため、約１０倍のズーム比は第２レンズ群の使用倍率のみによって実現されている。
【０００５】
しかし、この構成では、第２レンズ群の移動量が大きく、小型化の実現、及びズーム全域での良好な収差補正の実現が困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、４群あるいは５群構成のズームレンズであって、第２レンズ群と第３レンズ群の両方の使用倍率がともに等倍を含み、かつ、第２レンズ群とともに第３レンズ群にもズーム比を分担させることにより、小型で、かつ、ズーム全域での良好な収差補正を実現することのできるズームレンズを提供し、併せて、このズームレンズを用いた小型で高画質のビデオカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズの構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、像面に対して固定された絞りと、正の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第３レンズ群と、負の屈折力を有し、物体の移動によって変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群と、正の屈折力を有し、像面に対して固定された第５レンズ群と、からなり、前記第３レンズ群の使用倍率が等倍を含み、前記第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの前記第２レンズ群の使用倍率が０．８以上１．１以下であり、前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、望遠端における前記第３レンズ群の使用倍率をｍ３Ｔ、広角端における前記第３レンズ群の使用倍率をｍ３Ｗ、ズーム比をＺ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１）、（数２）の条件が満足されることを特徴とする。
［数７］
（ｍ３Ｔ／ｍ３Ｗ）／Ｚ＞０．１
［数８］
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５
上記（数２）の条件が満足されることにより、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することができ、かつ、小型のズームレンズを実現することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第４レンズ群が１枚の凹レンズにより構成されるのが好ましい。この好ましい例によれば、簡単な構成で、収差の大きな乱れを生じさせることなく、長いバックフォーカスを確保することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１０）の条件が満足されるのが好ましい。
［数１０］
２．５＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜５．０
この好ましい例によれば、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することができ、かつ、高画質のズームレンズを実現することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第５レンズ群が２枚の正レンズと負レンズとにより構成されるのが好ましい。この好ましい例によれば、ズーム全域でコマ収差とともに倍率色収差を良好に補正することができる。
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第５レンズ群が正レンズと負レンズとにより構成され、少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ４０、外周部の局所的曲率半径をＲ４１としたとき、下記（数１１）の条件が満足されるのが好ましい。
［数１１］
Ｒ４１／Ｒ４０＜１．０
この好ましい例によれば、軸外光の主光線よりも内側の光束のコマ収差を良好に補正することができる。
【００１１】
以上の本発明のズームレンズの構成によれば、レンズタイプ、硝材及びレンズ面の形状を最適化にすることにより、色収差を含む諸収差をズーム全域で良好に補正することができる。また、第３レンズ群の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群の使用倍率を０．８以上１．１以下にすることにより、小型化を図ることができる。
【００１５】
また、前記本発明のズームレンズの構成においては、前記第３レンズ群が、正レンズと負レンズとにより構成され、かつ、少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ３０、外周部の局所的曲率半径をＲ３１としたとき、下記（数９）の条件が満足されるのが好ましい。
［数９］
１．５＜Ｒ３１／Ｒ３０＜２．５
この好ましい例によれば、球面収差とともに軸上の色収差を良好に補正することができる。
【００２１】
また、本発明に係るビデオカメラの構成は、ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズの構成を用いることを特徴とする。このビデオカメラの構成によれば、小型かつ高画質のビデオカメラを実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図１に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図１では、左側）から像面１８側（図１では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群１１と、第２レンズ群１２と、絞り１３と、第３レンズ群１４と、第４レンズ群１５と、第５レンズ群１６と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板１７とにより構成されている。
【００２４】
第１レンズ群１１は、正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面１８に対して固定された状態にある。第２レンズ群１２は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。絞り１３は、像面１８に対して固定された状態にある。第３レンズ群１４は、物体側から順に配置された、第１の正レンズと、第２の正レンズと負レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群１４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群１５は、１枚の凹レンズによって構成され、光軸上を移動することによってフォーカス調整を行うレンズ群である。すなわち、第４レンズ群１５は、物体の移動によって変動する像面１８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。第５レンズ群１６は、物体側から順に配置された、２枚の正レンズと負レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として正の屈折力を有し、像面１８に対して定された状態にある。
【００２５】
本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群１４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群１４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群１２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００２６】
望遠端における第３レンズ群１４の使用倍率をｍ３Ｔ、広角端における第３レンズ群１４の使用倍率をｍ３Ｗ、ズーム比をＺとしたとき、下記（数１３）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１３］
（ｍ３Ｔ／ｍ３Ｗ）／Ｚ＞０．１
上記（数１３）の条件が満足されることにより、さらなる小型化を図ることができる。
【００２７】
また、第３レンズ群１４の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１４）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１４］
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５
上記（数１４）は、第３レンズ群１４のパワーに関する条件式である。ｆ３／ｆｗが２．５以下になると、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することが困難となる。また、ｆ３／ｆｗが３．５以上になると、全長が長くなり、小型のズームレンズを実現することが困難となる。
【００２８】
また、第３レンズ群１４が、２枚の正レンズと負レンズとにより構成されており、ズーム全域で、球面収差とともに軸上の色収差が良好に補正されている。
【００２９】
また、第４レンズ群が１枚の負レンズにより構成されており、簡単な構成で、収差の大きな乱れを生じさせることなく、長いバックフォーカスが確保されている。
【００３０】
また、第４レンズ群１５の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１５）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１５］
２．５＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜５．０
上記（数１５）は、第４レンズ群１５のパワーに関する条件式である。｜ｆ４｜／ｆｗが２．５以下になると、１枚の負レンズでは良好な収差補正を実現することが困難となる。また、｜ｆ４｜／ｆｗが５．０以上になると、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することが困難となる。
【００３１】
また、第５レンズ群１６が２枚の正レンズと負レンズとにより構成されており、ズーム全域でコマ収差とともに倍率色収差が良好に補正されている。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図２は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図２に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図２では、左側）から像面２８側（図２では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群２１と、第２レンズ群２２と、絞り２３と、第３レンズ群２４と、第４レンズ群２５と、第５レンズ群２６と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板２７とにより構成されている。
【００３３】
第１レンズ群２１は、正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面２８に対して固定された状態にある。第２レンズ群２２は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。絞り２３は、像面２８に対して固定された状態にある。第３レンズ群２４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズよって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群２４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群２５は、１枚の負レンズによって構成され、光軸上を移動することによってフォーカス調整を行うレンズ群である。すなわち、第４レンズ群２５は、物体の移動によって変動する像面２８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。第５レンズ群２６は、物体側から順に配置された、２枚の正レンズと負レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として正の屈折力を有し、像面２８に対して定された状態にある。
【００３４】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群２４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群２４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群２２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００３５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１５）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００３６】
さらに、第３レンズ群２４が少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ３０、外周部の局所的曲率半径をＲ３１としたとき、下記（数１６）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１６］
１．５＜Ｒ３１／Ｒ３０＜２．５
上記（数１６）は、第３レンズ群２４を構成する最も物体側に位置するレンズの物体側の面の非球面に関する条件式であり、球面収差を良好に補正する範囲を規定するものである。Ｒ３１／Ｒ３０が１．５以下になると、負の球面収差が発生し、Ｒ３１／Ｒ３０が２．５以上になると、補正過剰となって正の球面収差が発生する。
【００３７】
［第３の実施の形態］
図３は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図３に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図３では、左側）から像面３８側（図３では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群３１と、第２レンズ群３２と、絞り３３と、第３レンズ群３４と、第４レンズ群３５と、第５レンズ群３６と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板３７とにより構成されている。
【００３８】
第１レンズ群３１は、正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面３８に対して固定された状態にある。第２レンズ群３２は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。絞り３３は、像面３８に対して固定された状態にある。第３レンズ群３４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群３４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群３５は、１枚の負レンズによって構成され、像面３８に対して固定された状態にある。第５レンズ群３６は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとからなる２枚のレンズよって構成されており、全体として正の屈折力を有し、光軸上を移動することによってフォーカス調整を行うレンズ群である。すなわち、第５レンズ群３６は、物体の移動によって変動する像面３８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。
【００３９】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群３４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群３４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群３２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００４０】
また、上記第１の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１６）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００４１】
さらに、第５レンズ群３５が少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ４０、外周部の局所的曲率半径をＲ４１としたとき、下記（数１７）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１７］
Ｒ４１／Ｒ４０＜１．０
上記（数１７）は、第４レンズ群３５の物体側の面の非球面に関する条件式であり、軸外光の主光線よりも内側の光束のコマ収差を良好に補正する範囲を規定するものである。Ｒ４１／Ｒ４０が１．０以上になると、外向きのコマが発生する。
【００４２】
［第４の実施の形態］
図４は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図４に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図４では、左側）から像面４７側（図４では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群４１と、第２レンズ群４２と、絞り４３と、第３レンズ群４４と、第４レンズ群４５と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板４６とにより構成されている。
【００４３】
第１レンズ群４１は、全体として正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、変倍時、フォーカス時ともに像面４７に対して固定された状態にある。第２レンズ群４２は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと、第２の負レンズと正レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第３レンズ群４４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群４４は、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群４５は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと２枚の正レンズと第２の負レンズとにより構成され、光軸上を移動することによって変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行うレンズ群である。すなわち、第４レンズ群４５は、物体の移動によって変動する像面２８を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動し、第２レンズ群４２の移動によって生じる変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。
【００４４】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群４４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群４４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群４２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００４５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１７）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００４６】
また、第４レンズ群４５を構成する最も物体側に位置する負レンズの焦点距離をｆ４１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１８）の条件が満足されるのが望ましい。
［数１８］
２．５＜｜ｆ４１｜／ｆｗ＜５．０
｜ｆ４１｜／ｆｗが２．５以下になると、小型のズームレンズを実現することが困難となる。また、｜ｆ４１｜／ｆｗが５．０以上になると、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスを確保することが困難となる。
【００４７】
［第５の実施の形態］
図５は本発明の第５の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。図５に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図５では、左側）から像面５７側（図５では、右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群５１と、第２レンズ群５２と、絞り５３と、第３レンズ群５４と、第４レンズ群５５と、光学ローパスフィルターとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板５６とにより構成されている。
【００４８】
第１レンズ群５１は、全体として正の屈折力を有し、物体側から順に配置された、負レンズと２枚の正レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、物体の移動によって変動する像面５７を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する。第２レンズ群５２は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと、第２の負レンズと正レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成され、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第３レンズ群５４は、物体側から順に配置された、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる２枚のレンズによって構成されており、全体として正の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行うレンズ群である。第４レンズ群５５は、物体側から順に配置された、第１の負レンズと２枚の正レンズと第２の負レンズとにより構成され、像面５７に対して固定された状態にある。
【００４９】
上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群５４の使用倍率が等倍を含み、第３レンズ群５４の使用倍率が等倍のときの第２レンズ群５２の使用倍率を０．８以上１．１以下とすることにより、小型化が図られている。
【００５０】
また、上記第４の実施の形態と同様に、上記（数１３）〜（数１８）の条件式が満足されるのが望ましい。
【００５１】
［第６の実施の形態］
図６は本発明の第６の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置図である。図６に示すように、本実施の形態におけるビデオカメラは、上記第１〜第５の実施の形態におけるズームレンズ６１と、撮像素子６２と、信号処理回路６３とにより構成されている。これにより、小型かつ高画質のビデオカメラを実現することができる。
【００５２】
【実施例】
以下に、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００５３】
（実施例１）
下記（表１）に、上記第１の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【００５４】
【表１】
上記（表１）において、ｒ（ｍｍ）はレンズの曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレンズの空気間隔、ｎは各レンズのｄ線に対する屈折率、νは各レンズのｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示している（以下の実施例２〜５についても同様である）。
【００５６】
また、下記（表２）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【００５７】
【表２】
上記（表２）において、標準位置は第２レンズ群と第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの位置である。また、ｆ、Ｆ／ＮＯ、ω（゜）は、上記（表１）に示すズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、入射半画角を表している（以下の実施例２〜５についても同様である）。
【００５９】
また、下記（表３）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【００６０】
【表３】
上記（表３）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２は上記（表２）と同じであるため、省略している。
【００６２】
上記（表２）、（表３）から分かるように、近距離物点に対しては、第４レンズ群が第５レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【００６３】
下記（表４）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【００６４】
【表４】
上記（表４）に示すように、本実施例においては、第３レンズ群の使用倍率が上記（数１３）の条件式を満足し、さらなる小型化が図られている。また、本実施例においては、第３レンズ群の焦点距離ｆ３が上記（数１４）の条件式を満足しており、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスが確保され、かつ、小型のズームレンズが実現されている。
【００６６】
また、本実施例においては、第３レンズ群が、物体側から順に配置された、第１の正レンズと、第２の正レンズと負レンズとの接合レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、小型で、かつ、ズーム全域の球面収差と軸上色収差が良好に補正されたズームレンズが実現されている。
【００６７】
また、本実施例においては、第４レンズ群が１枚の負レンズにより構成されており、簡単な構成で、長いバックフォーカスが確保されている。
【００６８】
また、上記（表４）に示すように、本実施例においては、第４レンズ群の焦点距離ｆ４が上記（数１５）の条件式を満足し、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスが確保され、かつ、高画質のズームレンズが実現されている。
【００６９】
また、本実施例においては、第５レンズ群が、２枚の正レンズと負レンズとにより構成されており、ズーム全域でコマ収差とともに倍率色収差が良好に補正されている。
【００７０】
図７〜図９に、上記（表１）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。尚、上記各図において、（ａ）はｄ線に対する球面収差の図である。また、（ｂ）は非点収差の図であって、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。また、（ｃ）は歪曲収差の図、（ｄ）は軸上色収差の図であって、実線はｄ線に対する値、短い破線はＦ線に対する値、長い破線はＣ線に対する値をそれぞれ示している。また、（ｅ）は倍率色収差の図であって、短い破線はＦ線に対する値、長い破線はＣ線に対する値をそれぞれ示している。以上の（ａ）〜（ｅ）の説明は、図１０〜図２１についても同様である。
【００７１】
図７〜図９から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【００７２】
（実施例２）
下記（表５）に、上記第２の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【００７３】
【表５】
非球面形状は、下記（数１９）によって定義される（以下の実施例３〜５についても同様である）。
【００７５】
【数１９】
但し、
ＳＡＧ：光軸からの高さがＨにおける非球面上の点の非球面頂点からの距離
Ｈ：光軸からの高さ
Ｒ：非球面頂点の曲率半径
Ｋ：円錐常数
Ｄ、Ｅ：非球面係数
下記（表６）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【００７７】
【表６】
また、下記（表７）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【００７９】
【表７】
また、下記（表８）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【００８１】
【表８】
上記（表８）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２は上記（表７）と同じであるため、省略している。
【００８３】
上記（表７）、（表８）から分かるように、近距離物点に対しては、第４レンズ群が第５レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【００８４】
下記（表９）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【００８５】
【表９】
上記（表９）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１５）の条件式を満たしている。
【００８７】
また、本実施例においては、第３レンズ群を構成する最も物体側に位置するレンズの物体側の面が非球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ３０と外周部の局所的曲率半径Ｒ３１が上記（表９）に示す値を有し、上記（数１６）の条件式を満たし、ズーム全域の球面収差が良好に補正されている。
【００８８】
図１０〜図１２に、上記（表５）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１０〜図１２から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【００８９】
（実施例３）
以下（表１０）に、上記第３の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【００９０】
【表１０】
下記（表１１）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【００９２】
【表１１】
また、下記（表１２）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【００９４】
【表１２】
また、下記（表１３）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【００９６】
【表１３】
上記（表１３）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１５は上記（表１２）と同じであるため、省略している。
【００９８】
上記（表１２）、（表１３）から分かるように、近距離物点に対しては、第５レンズ群が第４レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【００９９】
下記（表１４）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【０１００】
【表１４】
上記（表１４）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１５）、（数１６）の条件式を満たしている。
【０１０２】
また、本実施例においては、第５レンズ群を構成する最も物体側のレンズの物体側の面が非球面であり、光軸近傍の局所的曲率半径Ｒ４０と外周部の局所的曲率半径Ｒ４１が上記（表１４）に示す値を有し、上記（数１７）の条件式を満たし、ズーム全域のコマ収差が良好に補正されている。
【０１０３】
図１３〜図１５に、上記（表１０）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１３〜図１５から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【０１０４】
（実施例４）
下記（表１５）に、上記第４の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【０１０５】
【表１５】
下記（表１６）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【０１０７】
【表１６】
また、下記（表１７）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【０１０９】
【表１７】
また、下記（表１８）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【０１１１】
【表１８】
上記（表１８）において、ｄ６、ｄ１１、ｄ１２は上記（表１７）と同じであるため、省略している。
【０１１３】
上記（表１７）、（表１８）から分かるように、近距離物点に対しては、第４レンズ群が第３レンズ群に接近することにより、フォーカス調整が行われている。
【０１１４】
下記（表１９）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【０１１５】
【表１９】
上記（表１９）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１６）の条件式を満たしている。
【０１１７】
また、本実施例においては、第４レンズ群を構成する最も物体側に位置する凹レンズの焦点距離ｆ４１が（数１８）の条件式を満足し、水晶フィルターやＩＲカットフィルターなどを挿入することのできるバックフォーカスが確保され、かつ、小型のズームレンズが実現されている。
【０１１８】
図１６〜図１８に、上記（表１５）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１６〜図１８から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【０１１９】
（実施例５）
下記（表２０）に、上記第５の実施の形態におけるズームレンズの具体的実施例を示す。
【０１２０】
【表２０】
下記（表２１）に、本実施例におけるズームレンズの非球面形状を示す。
【０１２２】
【表２１】
また、下記（表２２）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、無限遠に物点がある場合の値を示す。
【０１２４】
【表２２】
また、下記（表２３）に、ズーミングによって可変な空気間隔の実施例として、レンズ先端から測って１．５ｍの位置に物点がある場合の値を示す。
【０１２６】
【表２３】
上記（表２３）において、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１５は上記（表２２）と同じであるため、省略している。
【０１２８】
上記（表２２）、（表２３）から分かるように、近距離物点に対しては、第１レンズ群を物体側に繰り出すことにより、フォーカス調整が行われている。
【０１２９】
上記（表２４）に、条件式のうち、本実施例に関係する値を示す。
【０１３０】
【表２４】
上記（表２４）に示すように、本実施例においては、上記（数１３）、（数１４）、（数１６）、（数１７）の条件式を満たしている。
【０１３２】
図１９〜図２１に、上記（表２０）に示したズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における収差性能図を示す。図１９〜図２１から分かるように、本実施例におけるズームレンズは、良好な収差性能を示している。
【０１３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、４群あるいは５群構成のズームレンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の両方の使用倍率がともに等倍を含み、かつ、第２レンズ群とともに第３レンズ群にもズーム比を分担させることにより、小型で、かつ、ズーム全域での良好な収差補正を実現することができる。
【０１３４】
また、本発明のビデオカメラによれば、本発明のズームレンズを用いているので、小型で高画質のビデオカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図３】本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図４】本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図５】本発明の第５の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
【図６】本発明の第６の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置図
【図７】本発明の実施例１のズームレンズの広角端における収差性能図
【図８】本発明の実施例１のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図９】本発明の実施例１のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１０】本発明の実施例２のズームレンズの広角端における収差性能図
【図１１】本発明の実施例２のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図１２】本発明の実施例２のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１３】本発明の実施例３のズームレンズの広角端における収差性能図
【図１４】本発明の実施例３のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図１５】本発明の実施例３のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１６】本発明の実施例４のズームレンズの広角端における収差性能図
【図１７】本発明の実施例４のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図１８】本発明の実施例４のズームレンズの望遠端における収差性能図
【図１９】本発明の実施例５のズームレンズの広角端における収差性能図
【図２０】本発明の実施例５のズームレンズの標準位置における収差性能図
【図２１】本発明の実施例５のズームレンズの望遠端における収差性能図
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１、５１ 第１レンズ群
１２、２２、３２、４２、５２ 第２レンズ群
１３、２３、３３、４３、５３ 絞り
１４、２４、３４、４４、５４ 第３レンズ群
１５、２５、３５、４５、５５ 第４レンズ群
１６、２６、３６ 第５レンズ群
１７、２７、３７、４６、５６ 平板
１８、２８、３８、４７、５７ 像面
６１ ズームレンズ
６２ 撮像素子
６３ 信号処理回路
Claims (7)
- 物体側から像面側に向かって順に配置された、
正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
像面に対して固定された絞りと、
正の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第３レンズ群と、
負の屈折力を有し、物体の移動によって変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群と、
正の屈折力を有し、像面に対して固定された第５レンズ群と、からなり、
前記第３レンズ群の使用倍率が等倍を含み、前記第３レンズ群の使用倍率が等倍のときの前記第２レンズ群の使用倍率が０．８以上１．１以下であり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、２枚の負レンズと正レンズとからなる３枚のレンズによって構成されており、
望遠端における前記第３レンズ群の使用倍率をｍ３Ｔ、広角端における前記第３レンズ群の使用倍率をｍ３Ｗ、ズーム比をＺ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数１）、（数２）の条件が満足される、ズームレンズ。
［数１］
（ｍ３Ｔ／ｍ３Ｗ）／Ｚ＞０．１
［数２］
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ - 前記第３レンズ群が、正レンズと負レンズとにより構成され、かつ、少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ３０、外周部の局所的曲率半径をＲ３１としたとき、下記（数３）の条件が満足される、請求項１に記載のズームレンズ。
［数３］
１．５＜Ｒ３１／Ｒ３０＜２．５ - 前記第４レンズ群が１枚の凹レンズにより構成される、請求項１に記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記（数４）の条件が満足される、請求項１に記載のズームレンズ。
［数４］
２．５＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜５．０ - 前記第５レンズ群が２枚の正レンズと負レンズとにより構成される、請求項１に記載のズームレンズ。
- 前記第５レンズ群が正レンズと負レンズとにより構成され、少なくとも１面の非球面を含み、光軸近傍の局所的曲率半径をＲ４０、外周部の局所的曲率半径をＲ４１としたとき、下記（数５）の条件が満足される、請求項１に記載のズームレンズ。
［数５］
Ｒ４１／Ｒ４０＜１．０ - ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜６のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とするビデオカメラ。
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