JP4817551B2 - 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、固体撮像素子等を用いた撮影装置に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等の高機能化に伴い、高性能と小型化の両立が求められている。
【０００３】
この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種光学部材を配置する必要があるため、比較的バックフォーカスの長いレンズが要求される。さらに、カラーの撮像素子を用いたカメラの場合、色シェーディングを避けるため、像側のテレセントリック特性の良いものが望まれる。
【０００４】
従来から、コンパクトなズーム構成として負−正の２つの群を有した所謂ショートズームタイプのズームレンズが種々提案されている。これらのショートズームタイプの光学系では、正の第２群を移動することで変倍を行い、負の第１群を移動することで変倍に伴う像点位置の補正を行っている。
【０００５】
さらに高性能化、小型化のために、特公平７−３５０７号、特公平６−４０１７０号公報等に記載されているように、像側に負または正の第３群を配置して収差補正を行っている例が挙げられる。しかしながら、これらのレンズ系は主として３５ｍｍフィルム写真用に設計されているため、固体撮像素子を用いた光学系に求められるバックフォーカスの長さと、良好なテレセントリック特性を両立したものとは言い難い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
バックフォーカスとテレセントリック特性を満足するズームレンズ系としては、特開昭６３−１３５９１３号公報や、特開平７−２６１０８３号公報等に記載される負−正−正の３群構成の光学系が挙げられる。また、特開平３−２８８１１３号公報には、負−正−正の３群構成で負の１群を固定とし、正の第２群、第３群を移動させて変倍を行う光学系も開示されている。ところが、これらの従来例においては、各群の構成枚数が比較的多く、レンズ全長が長い、製造コストが高いなどの欠点を有していた。
【０００７】
また、特開平７−２６１０８３号公報に記載される例では、負の第１群のもっとも物体側に凸レンズが配置されており、特に広角化した場合のレンズ外径の増大が避けられない欠点を有していた。さらに、この例では負の第１群を移動させて近距離物体へのフォーカシングを行うため、ズーミングでの移動とあいまってメカ構造の複雑化する欠点があった。
【０００８】
また、米国特許第４，９９９，００７号公報には、負−正−正の３群構成で、第１群、第２群をそれぞれ１枚の単レンズで構成したものも開示されている。ところが、広角端でのレンズ全長が比較的大きく、さらに広角端での第１群と絞りが大きく離れているため軸外光線の入射高が大きく第１群を構成するレンズの径が増大してしまうため、レンズ系全体が大きくなってしまう欠点を有していた。
【０００９】
また、第１群、第２群は構成枚数が１枚のため群内における収差補正が不十分であった。特に変倍時の倍率色収差変動は軸外光線の光軸からの高さの変動が大きい第１群内にて発生しやすいが、第１群を凹レンズ１枚としているので群内での補正がされておらず、全系においても倍率色収差変動が大きいという課題を有する。
【００１０】
さらに、ズーム広角端での画角を大きくした場合の特有な問題として歪曲収差の補正不足の問題がある。また、比較的感度の低い高画素の撮影素子で用いるためには更なる大口径比化が求められる。
【００１１】
また、米国特許第４，８２４，２２３号公報には負−正−正の３群構成のプロジェクター用光学系が開示されている。このレンズでは第１群が負レンズ１枚のため群内の収差補正がなされておらず、変倍比が１．７程度である。
【００１２】
そこで、本出願人は特願平１０−３０１６８４号公報において負−正−正の３群構成の撮影レンズを開示している。この撮影レンズではフィルター等を挿入するために必要なレンズバックの確保と、固体撮像素子用として必要なテレセントリック特性を両立した上で、変倍比２以上としながら極力全長を短縮しコンパクトなズームレンズを達成している。
【００１３】
特願平１０−３０１６８４号公報においてはフォーカシング方式としては、第３群を物体側に繰出して遠距離から近距離へのフォーカシングを行う所謂リアフォーカス式とすることが可能である。リアフォーカス式およびインナーフォーカス式は前玉フォーカスと比べると第１レンズ群の光学有効径が小さくなるのでレンズ系全体の小型化が図れるという利点を有する。また、比較的小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカスを行うため、オートフォーカス式のカメラにおいては迅速なフォーカシングが可能となる利点も有している。
【００１４】
しかしながら、負−正−正の３群構成の場合、第３レンズ群のフォーカス敏感度が比較的低いという課題を有する。フォーカス敏感度が低いと合焦のためのフォーカスレンズの移動量が大きくなるため、合焦までの時間を短縮するにはフォーカスレンズの移動速度を速める必要がある。しかしながら駆動装置の大型化や消費電力の増大を招くため問題である。
【００１５】
リアフォーカス式のフォーカス敏感度はフォーカス群の横倍率をβとすると（１−β２）で表される。このフォーカス敏感度を大きくするには、フォーカス群の物点位置を無限遠側にすることとフォーカス群の像点位置をフォーカス群側に近づけることが有効である。前者を実現するにはフォーカス群に入射する光束をアフォーカルに近づけることが有効である。後者を実現するには加えてフォーカス群の屈折力を大きくすることが有効である。
【００１６】
しかしながら、負−正−正の３群構成の場合は主たる変倍作用を有する第２群の屈折力が比較的強いため、第３群に収斂光束が入射しがちである。さらに、第３群はフィールドレンズとしての役割があるため屈折力を強めすぎると軸外光線の屈曲する度合いが強まりすぎ、少ないレンズ枚数で良好な光学性能が得られなくなる。よって、従来、負−正−正の３群構成で３群にてフォーカスしたときの敏感度は０．５前後とあまり大きくなかった。
【００１７】
また、負−正−正−負の４群構成のズームレンズは特開平６−１７５０２６号公報、特開平６−２１４１５６号公報に開示されているが、第４群の負の屈折力が大きいため、射出瞳が像面に近すぎ、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置には不適であった。
【００１８】
また、負−正−正−負の４群構成のズームレンズとして特開平８−２４８３１２号公報には正の第２群でフォーカスする構成が開示されている。これは第４群の屈折力は比較的弱いが、変倍時に第２群と第３群が同程度のストロークで移動するため第２群と第３群の合成系が実質変倍作用を担っている。よって特に望遠側では第３群が物体側に位置するためフィールドレンズとしての作用が弱く、射出瞳を像面から遠ざけることができず、やはりＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置には不適である。
【００１９】
そこで本発明はインナーフォーカス式のネガティブリードタイプのズームレンズにおいて、フォーカス敏感度を従来よりも高め、かつ射出瞳を像面から十分に離し、固体撮像素子を用いた撮像装置に好適なズームレンズの提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明では以下の構成をもって上記課題を解決している。
【００２１】
物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群より構成され、広角端から望遠端への変倍時に前記第１群と前記第２群との間隔は狭まり、前記第２群と前記第３群との間隔は広がるズームレンズにおいて、前記第１群は像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを有し、前記第２群は少なくとも一つの正レンズと少なくとも一つの負レンズを有し、前記第３群を物体側に移動させて遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、前記第３群の焦点距離をｆ３、前記第４群の焦点距離をｆ４、広角端における前記第３群と前記第４群の合成系の焦点距離をｆ３４ｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
３．０＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜５．２
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．０
２．０＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜１０．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のズームレンズの基本構成を示す。
【００２３】
本実施例では、物体側より順に、負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして負の屈折力の第４群の４つの群より構成されており、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１群は像側に凸の往復運動もしくはこの一部の運動、第２群は物体側に移動し、第３群は移動もしくは固定、第４群は固定である。よって、広角端から望遠端に向かって、第１群と第２群間は狭まり、第２群と第３群間は広がるよう構成される。
【００２４】
本発明のズームレンズは、基本的には負の第１群と正の第２群とで所謂広角ショートズーム系を構成しており、正の第２群の移動により変倍を行い、負の第１群を往復移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。
【００２５】
Ｓは開口絞り、Ｇはガラスプレート、ＩＰは像面である。
【００２６】
本発明のズームレンズの第３群と第４群の合成系は正の屈折力を有する。これにより、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を、第３群と第４群の合成系にフィールドレンズの役割を持たせることで達成している。すなわち、従来の負−正−正の３群ズームレンズの３群にあたるのが本発明の第３群と第４群の合成系である。
【００２７】
本発明のズームレンズが負−正−正３群タイプと異なるのは、従来の正の第３群を正の第３群と負の第４群に分割し、第３群にてフォーカスを行っている点である。
【００２８】
本発明のズームレンズにおける第３群のフォーカス敏感度ＥＳは、第３群の横倍率をβ３、第４群の横倍率をβ４としたとき次式で表される。
ＥＳ＝（１−β３２）×β４２
【００２９】
また、従来の負−正−正３群タイプにおける第３群のフォーカス敏感度は次式で表される。
ＥＳ＝（１−β３２）
【００３０】
上記式のＥＳはいずれもβ３の絶対値が１のとき０となり、１から離れるに従って大きくなる。
【００３１】
第２群にて主たる変倍作用を分担すると第２群の屈折力はある程度大きくなるため、第３群へは収斂光束が入射しやすい。正の屈折力である第３群へ収斂光束が入射する場合は上記式のβ３はいずれも下記範囲となる。
０＜β３＜１
【００３２】
この場合、β３が小さいほどフォーカス敏感度ＥＳは大きくなる。本発明のズームレンズでは従来の３群構成の第３群の屈折力に相当する分を第３群と第４群の合成系で置き換えており、本発明のズームレンズの第３群の屈折力は従来よりも大きく設定できる。よって、第３群の屈折力を強めた分第３群の像点をより第３群側に近づけることができる。結果としてβ３が小さくなるためフォーカス敏感度ＥＳを大きくすることが可能である。
【００３３】
さらに、本発明のズームレンズの負の第４群には収斂光束が入射するが、このときβ４は下記範囲となる。
１＜β４
【００３４】
よって本発明のズームレンズはさらにβ４２倍だけフォーカス敏感度ＥＳが大きくなる。
【００３５】
また、本発明のズームレンズは変倍中、第３群を移動させてもよい。第３群がズーミング中移動する場合は第３群に入射する軸外光線の光軸からの高さをコントロ一ルできるため軸外諸収差に対する補正能力が高まり、変倍全域に渡ってさらに良好な性能が実現できる。
【００３６】
また、第３群が広角端から望遠端に向かって像側に移動する場合は、第３群の横倍率β３は望遠側で増大する。よって第３群に変倍分担できる分、第２群の移動量が短縮できるためレンズ系全体の小型化に寄与する。
【００３７】
また、第３群が広角端から望遠端に向かって物体側に移動する場合は、フォーカス敏感度が望遠側にて大きくなる。特定の被写体距離に対してフォーカス繰出し量は広角側より望遠側で増大するため、同じ速度でフォーカスレンズを駆動した場合は望遠側の方が合焦時間が長くなるが、このように構成すると望遠側でのフォーカシングをさらに迅速にさせる効果がある。
【００３８】
また、本発明のズームレンズは第３群と第４群をレンズ１枚で構成している。第３群を１枚で構成するとフォーカス群が軽量なため、フォーカシングにおいて高速化と省電力化が図れる。さらに第４群は凹レンズ１枚で構成しており従来の負−正−正の３群構成に対してレンズ全長の増大を最低限に抑えている。
【００３９】
本発明のズームレンズは絞りを第２群内の物体側に置き、広角側での入射瞳と第１群との距離を縮めることで第１群を構成するレンズの外径の増大をおさえるとともに、正の第２群の物体側に配置した絞りを挟んで第１群と第３群とで軸外の諸収差を打ち消すことで構成枚数を増やさずに良好な光学性能が得られる。
【００４０】
負の第１群は、軸外主光線を絞り中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、とくに非点収差と歪曲収差が発生し易い。そこで、通常の広角レンズ同様もっとも物体側のレンズ径の増大が抑えられる凹−凸の構成としている。第１群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために絞り中心を中心とする同心球面に近い形状をとっている。すなわち、負レンズ１１、負レンズ１２は像側に凹面を向けたメニスカスレンズとし、正レンズ１３は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとしている。
【００４１】
第２群中のもっとも物体側の凸レンズ２１は第１群を射出した軸外主光線が大きく屈折して軸外諸収差が発生しないよう物体側に凸の形状にしている。また、第１群を発散状態で射出した軸上光束に対して球面収差の発生量を抑えるためにも凸レンズ２１は物体側に凸の形状が好ましい。
【００４２】
さらに凹レンズ２２は物体側、像側ともに凹面とし、前後の凸レンズ２１と正の接合レンズ２３とともに負の空気レンズを形成し、大口径化に伴って発生する球面収差、コマ収差の補正を行っている。
【００４３】
さらに凹レンズ２２の像面側に接合レンズ２３を配置して色収差を良好に補正している。
【００４４】
また、各群を少ない枚数で構成しつつ、更なる光学性能の向上を達成するため、本実施例では非球面を効果的に導入している。
【００４５】
図１に示す実施例においては、第１群を構成する凹レンズ１１の像側面を周辺で発散作用が弱くなる形状の非球面とし、特に広角側での像面彎曲、非点収差および歪曲収差の補正を行い変倍に伴う収差変動を低減している。
【００４６】
また、第２群を構成する凸レンズ２１の物体側面を周辺で収斂作用が弱くなる非球面としており、大口径化で顕著になる球面収差の補正を効果的に行っている。
【００４７】
また、第３群を構成する凸レンズ３１の物体側面を周辺で収斂作用が弱くなる非球面としており、変倍全域での像面彎曲、非点収差、歪曲収差の補正を効果的に行っている。
【００４８】
さらに、本発明のズームレンズは以下の条件式を満足するのが好ましい。
【００４９】
３．０＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜５．２ （１）
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．０ （２）
２．０＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜１０．０ （３）
但し、第３群の焦点距離をｆ３、第４群の焦点距離をｆ４、広角端における第３群と第４群の合成系の焦点距離をｆ３４ｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。
【００５０】
条件式（１）は第３群と第４群の合成系の焦点距離すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて屈折力が弱まるとフィールドレンズ系として射出瞳を像面から遠ざける作用が弱まるため、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた場合シェーディングの発生が顕著となるため良くない。
【００５１】
下限を超えて屈折力が強まると、フィルターを挿入するために必要なバックフォーカスを確保することが困難となるため良くない。
【００５２】
条件式（２）は第３群の焦点距離すなわち屈折力を規定している式である。上限を超えて第３群の屈折力が弱まると、第３群の倍率が大きくなるため第３群のフォーカス敏感度が小さくなり、従来の負−正−正３群構成の第３群を正の第３群と負の第４群に分割した効果が薄れるためよくない。
【００５３】
下限を超えて第３群の屈折力が強まると第３群のペッツバール量が正に大きくなるため第４群の屈折力を強めてこれをキャンセルする必要が生じる。このようにすると特に軸外での高次収差が顕著に発生するため、非球面を用いても第３群、第４群を各レンズ１枚にて構成した上で像面の平坦性を得るのが困難となる。
【００５４】
条件式（３）は第４群の焦点距離すなわち屈折力を規定している式である。上限を超えて第４群の屈折力が弱まると、第４群の倍率が小さくなるため結果的に第３群のフォーカス敏感度が小さくなり、従来の負−正−正３群構成の第３群を正の第３群と負の第４群に分割した効果が薄れるためよくない。
【００５５】
下限を超えて第４群の屈折力が強まると第４群のペッツバール量が負に大きくなるため第３群の屈折力を強めてこれをキャンセルする必要が生じる。このようにすると特に軸外での高次収差が顕著に発生するため、非球面を用いても第３群、第４群を各レンズ１枚にて構成した上で像面の平坦性を得るのが困難となる。
【００５６】
さらに、好ましくは以下の条件式を満足するのが好ましい。
【００５７】
−０．６＜（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＜０．８ （４）
０．８＜Ｒ４１／Ｒ３２＜２０．０ （５）
但し、第３群の最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ３１、第３群の最も像側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ３２、第４群の最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ４１とする。
【００５８】
条件式（４）は第３群を構成する正レンズの形状因子を規定する式であり、物体側からみて凸平レンズの場合１、平凸レンズの場合−１、両凸レンズは−１より大きく１より小さい値をとる。第３群を条件式（２）で規定される屈折力を有するようにすると、条件式（４）の上限をこえた場合、物体側レンズ面の曲率半径が小さくなりすぎ、軸外光線の入射角が大きくなるため、過度の非点隔差が発生するためよくない。
【００５９】
下限を超えると、像側レンズ面の曲率半径が小さくなりすぎ、軸上ランド光線の像側面への入射角が大きくなり、結果として球面収差が補正不足となるためよくない。また第３群を変倍時移動させる場合は、球面収差変動が発生し非球面を用いても変倍全域での補正が困難となる。
【００６０】
条件式（５）は第３群の像側レンズ面と第４群の物体側レンズ面との比を規定する式である。上限を超えて曲率半径Ｒ４１がＲ３２に対して大きくなりすぎると、第４群が条件式（３）で規定される屈折力条件を有するためには、第４群の負の屈折力を主に像側レンズ面に分担させる必要がある。このように第４群像側レンズ面の負の屈折力が強まった状態で、射出瞳を像面から十分遠ざけようとすると第３群および第４群物体側レンズ面の有効径が増大しレンズ外径の増大を招くためコンパクト化の点で良くない。また、光軸方向では第４群の像側レンズ面の周辺部とその像側に配置するフィルターの干渉を防ぐためにバックフォーカスを長く設定する必要がありレンズ全長が増大するため良くない。
【００６１】
下限を超えて曲率半径Ｒ４１がＲ３２に対して小さくなりすぎると、Ｒ３２で発生する球面収差に対してＲ４１では補正過剰となる。さらにフォーカスの際は特に繰出し量の大きいテレ側にて球面収差の変動成分が発生するため良くない。
【００６２】
以下本発明の実施例における各条件式の値を示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
以下に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ十１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、もっとも像側の２面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター部材である。また、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは非球面係数である。
【００６５】
非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき
【００６６】
【数１】
【００６７】
で表される。但しＲは曲率半径、Ｋは円錐定数である。
【００６８】
（第１の実施例）
本数値実施例の断面図を図１に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図２、図３、図４に示す。
【００６９】
本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７０】
以下レンズデータを示す。
【００７１】
【外１】
【００７２】
（第２の実施例）
本数値実施例の断面図を図５に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図６、図７、図８に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は狭まるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７３】
以下レンズデータを示す。
【００７４】
【外２】
【００７５】
（第３の実施例）
本数値実施例の断面図を図９に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図１０、図１１、図１２に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は狭まるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７６】
以下レンズデータを示す。
【００７７】
【外３】
【００７８】
（第４の実施例）
本数値実施例の断面図を図１３に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図１４、図１５、図１６に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は狭まるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７９】
以下レンズデータを示す。
【００８０】
【外４】
【００８１】
（第５の実施例）
本数値実施例の断面図を図１７に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図１８、図１９、図２０に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は広がるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００８２】
以下レンズデータを示す。
【００８３】
【外５】
【００８４】
（第６の実施例）
本数値実施例の断面図を図２１に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図２２、図２３、図２４に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は広がるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００８５】
以下レンズデータを示す。
【００８６】
【外６】
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、インナーフォーカス式のネガティブリードタイプのズームレンズにおいて、フォーカス群の構成枚数が少なく、かつフォーカスストロークが短縮されるため、特にオートフォーカス式の撮像装置において高速で低消費電力なフォーカスが可能となるとともに、射出瞳を像面から十分に離し、固体撮像素子を用いた撮像装置に好適なズームレンズが提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の撮像装置の基本構成を示す図（数値実施例１の光学断面図）。
【図２】 数値実施例１の広角端での収差図。
【図３】 数値実施例１の中間位置での収差図。
【図４】 数値実施例１の望遠端での収差図。
【図５】 数値実施例２の光学断面図。
【図６】 数値実施例２の広角端での収差図。
【図７】 数値実施例２の中間位置での収差図。
【図８】 数値実施例２の望遠端での収差図。
【図９】 数値実施例３の光学断面図。
【図１０】 数値実施例３の広角端での収差図。
【図１１】 数値実施例３の中間位置での収差図。
【図１２】 数値実施例３の望遠端での収差図。
【図１３】 数値実施例４の光学断面図。
【図１４】 数値実施例４の広角端での収差図。
【図１５】 数値実施例４の中間位置での収差図。
【図１６】 数値実施例４の望遠端での収差図。
【図１７】 数値実施例５の光学断面図。
【図１８】 数値実施例５の広角端での収差図。
【図１９】 数値実施例５の中間位置での収差図。
【図２０】 数値実施例５の望遠端での収差図。
【図２１】 数値実施例６の光学断面図。
【図２２】 数値実施例６の広角端での収差図。
【図２３】 数値実施例６の中間位置での収差図。
【図２４】 数値実施例６の望遠端での収差図。
【符号の説明】
Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｓ 絞り
Ｇ ＣＣＤのフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子等を用いた撮影装置に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等の高機能化に伴い、高性能と小型化の両立が求められている。
【０００３】
この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種光学部材を配置する必要があるため、比較的バックフォーカスの長いレンズが要求される。さらに、カラーの撮像素子を用いたカメラの場合、色シェーディングを避けるため、像側のテレセントリック特性の良いものが望まれる。
【０００４】
従来から、コンパクトなズーム構成として負−正の２つの群を有した所謂ショートズームタイプのズームレンズが種々提案されている。これらのショートズームタイプの光学系では、正の第２群を移動することで変倍を行い、負の第１群を移動することで変倍に伴う像点位置の補正を行っている。
【０００５】
さらに高性能化、小型化のために、特公平７−３５０７号、特公平６−４０１７０号公報等に記載されているように、像側に負または正の第３群を配置して収差補正を行っている例が挙げられる。しかしながら、これらのレンズ系は主として３５ｍｍフィルム写真用に設計されているため、固体撮像素子を用いた光学系に求められるバックフォーカスの長さと、良好なテレセントリック特性を両立したものとは言い難い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
バックフォーカスとテレセントリック特性を満足するズームレンズ系としては、特開昭６３−１３５９１３号公報や、特開平７−２６１０８３号公報等に記載される負−正−正の３群構成の光学系が挙げられる。また、特開平３−２８８１１３号公報には、負−正−正の３群構成で負の１群を固定とし、正の第２群、第３群を移動させて変倍を行う光学系も開示されている。ところが、これらの従来例においては、各群の構成枚数が比較的多く、レンズ全長が長い、製造コストが高いなどの欠点を有していた。
【０００７】
また、特開平７−２６１０８３号公報に記載される例では、負の第１群のもっとも物体側に凸レンズが配置されており、特に広角化した場合のレンズ外径の増大が避けられない欠点を有していた。さらに、この例では負の第１群を移動させて近距離物体へのフォーカシングを行うため、ズーミングでの移動とあいまってメカ構造の複雑化する欠点があった。
【０００８】
また、米国特許第４，９９９，００７号公報には、負−正−正の３群構成で、第１群、第２群をそれぞれ１枚の単レンズで構成したものも開示されている。ところが、広角端でのレンズ全長が比較的大きく、さらに広角端での第１群と絞りが大きく離れているため軸外光線の入射高が大きく第１群を構成するレンズの径が増大してしまうため、レンズ系全体が大きくなってしまう欠点を有していた。
【０００９】
また、第１群、第２群は構成枚数が１枚のため群内における収差補正が不十分であった。特に変倍時の倍率色収差変動は軸外光線の光軸からの高さの変動が大きい第１群内にて発生しやすいが、第１群を凹レンズ１枚としているので群内での補正がされておらず、全系においても倍率色収差変動が大きいという課題を有する。
【００１０】
さらに、ズーム広角端での画角を大きくした場合の特有な問題として歪曲収差の補正不足の問題がある。また、比較的感度の低い高画素の撮影素子で用いるためには更なる大口径比化が求められる。
【００１１】
また、米国特許第４，８２４，２２３号公報には負−正−正の３群構成のプロジェクター用光学系が開示されている。このレンズでは第１群が負レンズ１枚のため群内の収差補正がなされておらず、変倍比が１．７程度である。
【００１２】
そこで、本出願人は特願平１０−３０１６８４号公報において負−正−正の３群構成の撮影レンズを開示している。この撮影レンズではフィルター等を挿入するために必要なレンズバックの確保と、固体撮像素子用として必要なテレセントリック特性を両立した上で、変倍比２以上としながら極力全長を短縮しコンパクトなズームレンズを達成している。
【００１３】
特願平１０−３０１６８４号公報においてはフォーカシング方式としては、第３群を物体側に繰出して遠距離から近距離へのフォーカシングを行う所謂リアフォーカス式とすることが可能である。リアフォーカス式およびインナーフォーカス式は前玉フォーカスと比べると第１レンズ群の光学有効径が小さくなるのでレンズ系全体の小型化が図れるという利点を有する。また、比較的小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカスを行うため、オートフォーカス式のカメラにおいては迅速なフォーカシングが可能となる利点も有している。
【００１４】
しかしながら、負−正−正の３群構成の場合、第３レンズ群のフォーカス敏感度が比較的低いという課題を有する。フォーカス敏感度が低いと合焦のためのフォーカスレンズの移動量が大きくなるため、合焦までの時間を短縮するにはフォーカスレンズの移動速度を速める必要がある。しかしながら駆動装置の大型化や消費電力の増大を招くため問題である。
【００１５】
リアフォーカス式のフォーカス敏感度はフォーカス群の横倍率をβとすると（１−β２）で表される。このフォーカス敏感度を大きくするには、フォーカス群の物点位置を無限遠側にすることとフォーカス群の像点位置をフォーカス群側に近づけることが有効である。前者を実現するにはフォーカス群に入射する光束をアフォーカルに近づけることが有効である。後者を実現するには加えてフォーカス群の屈折力を大きくすることが有効である。
【００１６】
しかしながら、負−正−正の３群構成の場合は主たる変倍作用を有する第２群の屈折力が比較的強いため、第３群に収斂光束が入射しがちである。さらに、第３群はフィールドレンズとしての役割があるため屈折力を強めすぎると軸外光線の屈曲する度合いが強まりすぎ、少ないレンズ枚数で良好な光学性能が得られなくなる。よって、従来、負−正−正の３群構成で３群にてフォーカスしたときの敏感度は０．５前後とあまり大きくなかった。
【００１７】
また、負−正−正−負の４群構成のズームレンズは特開平６−１７５０２６号公報、特開平６−２１４１５６号公報に開示されているが、第４群の負の屈折力が大きいため、射出瞳が像面に近すぎ、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置には不適であった。
【００１８】
また、負−正−正−負の４群構成のズームレンズとして特開平８−２４８３１２号公報には正の第２群でフォーカスする構成が開示されている。これは第４群の屈折力は比較的弱いが、変倍時に第２群と第３群が同程度のストロークで移動するため第２群と第３群の合成系が実質変倍作用を担っている。よって特に望遠側では第３群が物体側に位置するためフィールドレンズとしての作用が弱く、射出瞳を像面から遠ざけることができず、やはりＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置には不適である。
【００１９】
そこで本発明はインナーフォーカス式のネガティブリードタイプのズームレンズにおいて、フォーカス敏感度を従来よりも高め、かつ射出瞳を像面から十分に離し、固体撮像素子を用いた撮像装置に好適なズームレンズの提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明では以下の構成をもって上記課題を解決している。
【００２１】
物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群より構成され、広角端から望遠端への変倍時に前記第１群と前記第２群との間隔は狭まり、前記第２群と前記第３群との間隔は広がるズームレンズにおいて、前記第１群は像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを有し、前記第２群は少なくとも一つの正レンズと少なくとも一つの負レンズを有し、前記第３群を物体側に移動させて遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、前記第３群の焦点距離をｆ３、前記第４群の焦点距離をｆ４、広角端における前記第３群と前記第４群の合成系の焦点距離をｆ３４ｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
３．０＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜５．２
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．０
２．０＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜１０．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のズームレンズの基本構成を示す。
【００２３】
本実施例では、物体側より順に、負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして負の屈折力の第４群の４つの群より構成されており、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１群は像側に凸の往復運動もしくはこの一部の運動、第２群は物体側に移動し、第３群は移動もしくは固定、第４群は固定である。よって、広角端から望遠端に向かって、第１群と第２群間は狭まり、第２群と第３群間は広がるよう構成される。
【００２４】
本発明のズームレンズは、基本的には負の第１群と正の第２群とで所謂広角ショートズーム系を構成しており、正の第２群の移動により変倍を行い、負の第１群を往復移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。
【００２５】
Ｓは開口絞り、Ｇはガラスプレート、ＩＰは像面である。
【００２６】
本発明のズームレンズの第３群と第４群の合成系は正の屈折力を有する。これにより、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を、第３群と第４群の合成系にフィールドレンズの役割を持たせることで達成している。すなわち、従来の負−正−正の３群ズームレンズの３群にあたるのが本発明の第３群と第４群の合成系である。
【００２７】
本発明のズームレンズが負−正−正３群タイプと異なるのは、従来の正の第３群を正の第３群と負の第４群に分割し、第３群にてフォーカスを行っている点である。
【００２８】
本発明のズームレンズにおける第３群のフォーカス敏感度ＥＳは、第３群の横倍率をβ３、第４群の横倍率をβ４としたとき次式で表される。
ＥＳ＝（１−β３２）×β４２
【００２９】
また、従来の負−正−正３群タイプにおける第３群のフォーカス敏感度は次式で表される。
ＥＳ＝（１−β３２）
【００３０】
上記式のＥＳはいずれもβ３の絶対値が１のとき０となり、１から離れるに従って大きくなる。
【００３１】
第２群にて主たる変倍作用を分担すると第２群の屈折力はある程度大きくなるため、第３群へは収斂光束が入射しやすい。正の屈折力である第３群へ収斂光束が入射する場合は上記式のβ３はいずれも下記範囲となる。
０＜β３＜１
【００３２】
この場合、β３が小さいほどフォーカス敏感度ＥＳは大きくなる。本発明のズームレンズでは従来の３群構成の第３群の屈折力に相当する分を第３群と第４群の合成系で置き換えており、本発明のズームレンズの第３群の屈折力は従来よりも大きく設定できる。よって、第３群の屈折力を強めた分第３群の像点をより第３群側に近づけることができる。結果としてβ３が小さくなるためフォーカス敏感度ＥＳを大きくすることが可能である。
【００３３】
さらに、本発明のズームレンズの負の第４群には収斂光束が入射するが、このときβ４は下記範囲となる。
１＜β４
【００３４】
よって本発明のズームレンズはさらにβ４２倍だけフォーカス敏感度ＥＳが大きくなる。
【００３５】
また、本発明のズームレンズは変倍中、第３群を移動させてもよい。第３群がズーミング中移動する場合は第３群に入射する軸外光線の光軸からの高さをコントロ一ルできるため軸外諸収差に対する補正能力が高まり、変倍全域に渡ってさらに良好な性能が実現できる。
【００３６】
また、第３群が広角端から望遠端に向かって像側に移動する場合は、第３群の横倍率β３は望遠側で増大する。よって第３群に変倍分担できる分、第２群の移動量が短縮できるためレンズ系全体の小型化に寄与する。
【００３７】
また、第３群が広角端から望遠端に向かって物体側に移動する場合は、フォーカス敏感度が望遠側にて大きくなる。特定の被写体距離に対してフォーカス繰出し量は広角側より望遠側で増大するため、同じ速度でフォーカスレンズを駆動した場合は望遠側の方が合焦時間が長くなるが、このように構成すると望遠側でのフォーカシングをさらに迅速にさせる効果がある。
【００３８】
また、本発明のズームレンズは第３群と第４群をレンズ１枚で構成している。第３群を１枚で構成するとフォーカス群が軽量なため、フォーカシングにおいて高速化と省電力化が図れる。さらに第４群は凹レンズ１枚で構成しており従来の負−正−正の３群構成に対してレンズ全長の増大を最低限に抑えている。
【００３９】
本発明のズームレンズは絞りを第２群内の物体側に置き、広角側での入射瞳と第１群との距離を縮めることで第１群を構成するレンズの外径の増大をおさえるとともに、正の第２群の物体側に配置した絞りを挟んで第１群と第３群とで軸外の諸収差を打ち消すことで構成枚数を増やさずに良好な光学性能が得られる。
【００４０】
負の第１群は、軸外主光線を絞り中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、とくに非点収差と歪曲収差が発生し易い。そこで、通常の広角レンズ同様もっとも物体側のレンズ径の増大が抑えられる凹−凸の構成としている。第１群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために絞り中心を中心とする同心球面に近い形状をとっている。すなわち、負レンズ１１、負レンズ１２は像側に凹面を向けたメニスカスレンズとし、正レンズ１３は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとしている。
【００４１】
第２群中のもっとも物体側の凸レンズ２１は第１群を射出した軸外主光線が大きく屈折して軸外諸収差が発生しないよう物体側に凸の形状にしている。また、第１群を発散状態で射出した軸上光束に対して球面収差の発生量を抑えるためにも凸レンズ２１は物体側に凸の形状が好ましい。
【００４２】
さらに凹レンズ２２は物体側、像側ともに凹面とし、前後の凸レンズ２１と正の接合レンズ２３とともに負の空気レンズを形成し、大口径化に伴って発生する球面収差、コマ収差の補正を行っている。
【００４３】
さらに凹レンズ２２の像面側に接合レンズ２３を配置して色収差を良好に補正している。
【００４４】
また、各群を少ない枚数で構成しつつ、更なる光学性能の向上を達成するため、本実施例では非球面を効果的に導入している。
【００４５】
図１に示す実施例においては、第１群を構成する凹レンズ１１の像側面を周辺で発散作用が弱くなる形状の非球面とし、特に広角側での像面彎曲、非点収差および歪曲収差の補正を行い変倍に伴う収差変動を低減している。
【００４６】
また、第２群を構成する凸レンズ２１の物体側面を周辺で収斂作用が弱くなる非球面としており、大口径化で顕著になる球面収差の補正を効果的に行っている。
【００４７】
また、第３群を構成する凸レンズ３１の物体側面を周辺で収斂作用が弱くなる非球面としており、変倍全域での像面彎曲、非点収差、歪曲収差の補正を効果的に行っている。
【００４８】
さらに、本発明のズームレンズは以下の条件式を満足するのが好ましい。
【００４９】
３．０＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜５．２ （１）
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．０ （２）
２．０＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜１０．０ （３）
但し、第３群の焦点距離をｆ３、第４群の焦点距離をｆ４、広角端における第３群と第４群の合成系の焦点距離をｆ３４ｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。
【００５０】
条件式（１）は第３群と第４群の合成系の焦点距離すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて屈折力が弱まるとフィールドレンズ系として射出瞳を像面から遠ざける作用が弱まるため、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた場合シェーディングの発生が顕著となるため良くない。
【００５１】
下限を超えて屈折力が強まると、フィルターを挿入するために必要なバックフォーカスを確保することが困難となるため良くない。
【００５２】
条件式（２）は第３群の焦点距離すなわち屈折力を規定している式である。上限を超えて第３群の屈折力が弱まると、第３群の倍率が大きくなるため第３群のフォーカス敏感度が小さくなり、従来の負−正−正３群構成の第３群を正の第３群と負の第４群に分割した効果が薄れるためよくない。
【００５３】
下限を超えて第３群の屈折力が強まると第３群のペッツバール量が正に大きくなるため第４群の屈折力を強めてこれをキャンセルする必要が生じる。このようにすると特に軸外での高次収差が顕著に発生するため、非球面を用いても第３群、第４群を各レンズ１枚にて構成した上で像面の平坦性を得るのが困難となる。
【００５４】
条件式（３）は第４群の焦点距離すなわち屈折力を規定している式である。上限を超えて第４群の屈折力が弱まると、第４群の倍率が小さくなるため結果的に第３群のフォーカス敏感度が小さくなり、従来の負−正−正３群構成の第３群を正の第３群と負の第４群に分割した効果が薄れるためよくない。
【００５５】
下限を超えて第４群の屈折力が強まると第４群のペッツバール量が負に大きくなるため第３群の屈折力を強めてこれをキャンセルする必要が生じる。このようにすると特に軸外での高次収差が顕著に発生するため、非球面を用いても第３群、第４群を各レンズ１枚にて構成した上で像面の平坦性を得るのが困難となる。
【００５６】
さらに、好ましくは以下の条件式を満足するのが好ましい。
【００５７】
−０．６＜（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＜０．８ （４）
０．８＜Ｒ４１／Ｒ３２＜２０．０ （５）
但し、第３群の最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ３１、第３群の最も像側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ３２、第４群の最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ４１とする。
【００５８】
条件式（４）は第３群を構成する正レンズの形状因子を規定する式であり、物体側からみて凸平レンズの場合１、平凸レンズの場合−１、両凸レンズは−１より大きく１より小さい値をとる。第３群を条件式（２）で規定される屈折力を有するようにすると、条件式（４）の上限をこえた場合、物体側レンズ面の曲率半径が小さくなりすぎ、軸外光線の入射角が大きくなるため、過度の非点隔差が発生するためよくない。
【００５９】
下限を超えると、像側レンズ面の曲率半径が小さくなりすぎ、軸上ランド光線の像側面への入射角が大きくなり、結果として球面収差が補正不足となるためよくない。また第３群を変倍時移動させる場合は、球面収差変動が発生し非球面を用いても変倍全域での補正が困難となる。
【００６０】
条件式（５）は第３群の像側レンズ面と第４群の物体側レンズ面との比を規定する式である。上限を超えて曲率半径Ｒ４１がＲ３２に対して大きくなりすぎると、第４群が条件式（３）で規定される屈折力条件を有するためには、第４群の負の屈折力を主に像側レンズ面に分担させる必要がある。このように第４群像側レンズ面の負の屈折力が強まった状態で、射出瞳を像面から十分遠ざけようとすると第３群および第４群物体側レンズ面の有効径が増大しレンズ外径の増大を招くためコンパクト化の点で良くない。また、光軸方向では第４群の像側レンズ面の周辺部とその像側に配置するフィルターの干渉を防ぐためにバックフォーカスを長く設定する必要がありレンズ全長が増大するため良くない。
【００６１】
下限を超えて曲率半径Ｒ４１がＲ３２に対して小さくなりすぎると、Ｒ３２で発生する球面収差に対してＲ４１では補正過剰となる。さらにフォーカスの際は特に繰出し量の大きいテレ側にて球面収差の変動成分が発生するため良くない。
【００６２】
以下本発明の実施例における各条件式の値を示す。
【００６３】
【表１】
以下に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ十１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、もっとも像側の２面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター部材である。また、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは非球面係数である。
【００６５】
非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき
【００６６】
【数１】
で表される。但しＲは曲率半径、Ｋは円錐定数である。
【００６８】
（第１の実施例）
本数値実施例の断面図を図１に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図２、図３、図４に示す。
【００６９】
本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７０】
以下レンズデータを示す。
【００７１】
【外１】
（第２の実施例）
本数値実施例の断面図を図５に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図６、図７、図８に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は狭まるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７３】
以下レンズデータを示す。
【００７４】
【外２】
（第３の実施例）
本数値実施例の断面図を図９に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図１０、図１１、図１２に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は狭まるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７６】
以下レンズデータを示す。
【００７７】
【外３】
（第４の実施例）
本数値実施例の断面図を図１３に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図１４、図１５、図１６に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は狭まるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００７９】
以下レンズデータを示す。
【００８０】
【外４】
（第５の実施例）
本数値実施例の断面図を図１７に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図１８、図１９、図２０に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は広がるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００８２】
以下レンズデータを示す。
【００８３】
【外５】
（第６の実施例）
本数値実施例の断面図を図２１に、広角端、中間位置、望遠端での収差図を図２２、図２３、図２４に示す。本実施例は物体側から順に負の第１群、正の第２群、正の第３群、負の第４群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群は像側に凸の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３群は像側へ移動、第４群は固定であり、第１群と第２群との間隔は狭まるよう、第２群と第３群の間隔は広がるよう、第３群と第４群の間隔は広がるように変化する。フォーカシングは第３群を物体側に繰出して遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００８５】
以下レンズデータを示す。
【００８６】
【外６】
【発明の効果】
本発明によれば、インナーフォーカス式のネガティブリードタイプのズームレンズにおいて、フォーカス群の構成枚数が少なく、かつフォーカスストロークが短縮されるため、特にオートフォーカス式の撮像装置において高速で低消費電力なフォーカスが可能となるとともに、射出瞳を像面から十分に離し、固体撮像素子を用いた撮像装置に好適なズームレンズが提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の撮像装置の基本構成を示す図（数値実施例１の光学断面図）。
【図２】 数値実施例１の広角端での収差図。
【図３】 数値実施例１の中間位置での収差図。
【図４】 数値実施例１の望遠端での収差図。
【図５】 数値実施例２の光学断面図。
【図６】 数値実施例２の広角端での収差図。
【図７】 数値実施例２の中間位置での収差図。
【図８】 数値実施例２の望遠端での収差図。
【図９】 数値実施例３の光学断面図。
【図１０】 数値実施例３の広角端での収差図。
【図１１】 数値実施例３の中間位置での収差図。
【図１２】 数値実施例３の望遠端での収差図。
【図１３】 数値実施例４の光学断面図。
【図１４】 数値実施例４の広角端での収差図。
【図１５】 数値実施例４の中間位置での収差図。
【図１６】 数値実施例４の望遠端での収差図。
【図１７】 数値実施例５の光学断面図。
【図１８】 数値実施例５の広角端での収差図。
【図１９】 数値実施例５の中間位置での収差図。
【図２０】 数値実施例５の望遠端での収差図。
【図２１】 数値実施例６の光学断面図。
【図２２】 数値実施例６の広角端での収差図。
【図２３】 数値実施例６の中間位置での収差図。
【図２４】 数値実施例６の望遠端での収差図。
【符号の説明】
Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４群
Ｓ 絞り
Ｇ ＣＣＤのフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
Claims (8)
- 物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群より構成され、広角端から望遠端への変倍時に前記第１群と前記第２群との間隔は狭まり、前記第２群と前記第３群との間隔は広がるズームレンズにおいて、前記第１群は像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを有し、前記第２群は少なくとも一つの正レンズと少なくとも一つの負レンズを有し、前記第３群を物体側に移動させて遠距離物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、前記第３群の焦点距離をｆ３、前記第４群の焦点距離をｆ４、広角端における前記第３群と前記第４群の合成系の焦点距離をｆ３４ｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
３．０＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜５．２
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．０
２．０＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜１０．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第３群と前記第４群の間隔は広角端より望遠端の方が広くなるように変化す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群と前記第４群の間隔は広角端より望遠端の方が狭くなるように変化す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４群はズーミングに際して固定であ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群の最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ３１、前記第３群の最も像側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ３２、前記第４群の最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径をＲ４１としたとき、
−０．６＜（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＜０．８
０．８＜Ｒ４１／Ｒ３２＜２０．０
なる条件を満足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１群の負レンズの少なくとも一つのレンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から周辺に向かってしだいに発散作用が弱まる形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２群の正レンズの少なくとも一つのレンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から周辺に向かってしだいに収斂作用が弱まる形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第３群の正レンズの少なくとも一つのレンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から周辺に向かってしだいに収斂作用が弱まる形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
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