(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍中固定の正の第１群と、変倍時広角端から望遠端にかけて物体側から像面側に移動する負の第２群と、変倍時広角端から望遠端にかけて像面側から物体側に移動する正の第３群と、変倍時像面位置を一定に保つために移動する正の第４群とからなり、前記第１群が接合又は分離された負レンズと正レンズの２枚で構成され、前記第３群が物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズの３枚、又は正レンズ、負レンズの２枚で構成され、前記第３群が少なくとも１面の非球面を有し、前記第４群が正レンズ１枚のみで構成され、下記の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．６２２≦｜Ｌ3 ｜／｜Ｌ2 ｜＜１．０ ・・・（１）
ただし、Ｌ2 、Ｌ3 はそれぞれ前記第２群、前記第３群の広角端から望遠端にかけての移動量である。
【請求項２】
前記第２群が物体側から順に負レンズ、正レンズの２枚で構成されることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第２群が少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第４群が少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第４群を繰り出してフォーカシングをおこなうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３群の非球面が、光軸から離れるにしたがって正のパワーが弱くなる形状の非球面であり、前記第２群の非球面が光軸から離れるにしたがって負のパワーが弱くなる形状の非球面であることを特徴とする請求項３記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第４群の非球面が、光軸から離れるにしたがって正のパワーが弱くなる形状の非球面であることを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
【請求項８】
絞りを前記第２群と第３群との間に配したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズに関し、たとえばカムコーダーやデジタルカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラに用いられるズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カムコーダーやデジタルカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラ分野においても、民生用として小型で低コストなズームレンズへの要求が強まっている。これらの要求を達成するためにはレンズ系全体を最小限のレンズ枚数で構成して低コスト化するとともに、レンズの占める空間を極力少なくして小型化を図ることが必要である。
【０００３】
このように構成したズームレンズとしては、特開平６−９４９９７号公報、特開平６−１９４５７２号公報に、物体側から順に、変倍中固定の正の第１群と、変倍時広角端から望遠端にかけて物体側から像面側に光軸上を移動して変倍を行う負の第２群と、変倍時広角端から望遠端にかけて像面側から物体側に移動する正の第３群と、変倍時像面位置を一定に保つように移動する正の第４群とを有するものがが示されている。特開平６−９４９９７号公報に示されたものは第１群が負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚、第２群が負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚、第３群が正レンズ、正レンズ、負レンズの３枚、または正レンズ、負レンズの２枚、第４群が正レンズ１枚で構成され、特開平６−１９４５７２号公報に示されたものは第１群が負レンズと正レンズの２枚で構成され、第２群が負レンズと正レンズの２枚で構成され、第３群が正レンズ１枚、第４群は負レンズと正レンズの２枚で構成され、第２群乃至第４群がそれぞれ１面の非球面を有していてレンズ枚数の削減がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−９４９９７号公報に示されたものは、最もレンズ径の大きい第１群が３枚のレンズで構成されているため第１群の薄型化が達成できず、またそのため第１群を通過する最大画角の光線高が小さくならないため、レンズ径をさらに小型化することが困難であった。特開平６−１９４５７２号公報に示されたものは、第３群が１枚の正レンズのみで構成されているため第３群によって変倍を助ける作用が十分でなく、そのため第１群と第２群にかかる変倍作用の負担が大きくなって、十分な小型化が困難であった。また第３群で発生する球面収差、コマ収差、非点収差等が大きくなり易く、変倍のために第３群を移動させることによる諸収差の変動が大きくなりやすく、さらに第３群の軸上光束の収斂力が弱く第４群に入射する軸上光束が比較的平行光束に近くなるので、第４群で発生するコマ収差や非点収差が大きくなってしまっていた。
【０００５】
本発明は上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はさらなる小型化と低コスト化を実現したズームレンズを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のズームレンズは、
物体側から順に、変倍中固定の正の第１群と、変倍時広角端から望遠端にかけて物体側から像面側に移動する負の第２群と、変倍時広角端から望遠端にかけて像面側から物体側に移動する正の第３群と、変倍時像面位置を一定に保つために移動する正の第４群とを有し、前記第１群が接合又は分離された負レンズと正レンズの２枚で構成され、前記第３群が物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズの３枚、又は正レンズ、負レンズの２枚で構成され、前記第３群が少なくとも１面の非球面を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記第２群が物体側から順に負レンズ、正レンズの２枚で構成されることが望ましい。
また、前記第４群が正レンズ１枚のみで構成されることが望ましい。
【０００８】
また、前記第２群が物体側から順に負レンズ、正レンズの２枚で構成されることが望ましい。また、前記第４群が正レンズ１枚のみで構成されることが望ましい。
０．６２２≦｜Ｌ3 ｜／｜Ｌ2 ｜＜１．０ ・・・（１）
また、前記第２群が少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。
【０００９】
また、前記第４群が少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。
以下、上記構成を採用した理由と作用について説明する。
まず、特開平６−９４９９７号公報に示されたものをさらに小型化するためにレンズ枚数を削減してレンズの占めるスペースを短縮する方法を考える。特開平６−９４９９７号公報に示されたものの第４群は正レンズ１枚で構成されており、また第３群は色収差補正のために負レンズが必ず必要であるので最小枚数は正レンズ、負レンズの２枚であり、ともにこれ以上のレンズ枚数削減の余地がない。そこでさらにレンズ枚数を削減するには第１群、第２群のレンズ枚数を削減することが考えられるが、第１群、第２群とも色収差補正のためにそれぞれ少なくとも１枚ずつの負レンズ、正レンズが必要であるので、削減できるのは第１群中の正レンズか第２群中の負レンズとなる。このうち第１群中の正レンズはレンズ径が大きくレンズ肉厚も厚いので、レンズ枚数削減による小型化と低コスト化への効果が最も大きい。
【００１０】
そこで本発明では、第１群を負レンズと正レンズの２枚で構成している。また第２群を負レンズと正レンズの２枚で構成することによってさらに小型化と低コスト化が可能になる。また第３群を正レンズ、正レンズ、負レンズの３枚、または正レンズ、負レンズの２枚で構成することによって諸収差を小さく抑えることができるので、変倍作用を第３群に大きく分担させることができ、その結果レンズ枚数を削減した第１群、第２群の変倍作用と収差補正の負担を軽減することができる。
【００１１】
また第３群のパワーを強くすることができるため、第４群に入射する軸上光束を比較的収斂気味にすることができるので、第４群で発生するコマ収差、非点収差を小さく抑えることができるうえ、バックフォーカスの短縮による小型化も同時に達成できる。さらに第３群を物体側から順に正、負のパワー構成にすることで、いわゆるリレー系といわれる第３群、第４群全体の主点をより物体側に移動させることができ、その結果第３群、第４群全体の結像倍率を変えることなく第３群、第４群全体の焦点距離を短くすることができ、レンズ全長を短縮できるという利点もある。
【００１２】
また本発明の場合、第３群、第４群全体の色収差の補正は第３群中の負レンズ１枚でも十分可能であるのと、前記のように第３群のパワーを強くすることができるために第４群の収差補正の負担が比較的軽いことから、第４群は正レンズ１枚のみで構成することが可能であり、また小型化、低コスト化の観点からもその方が望ましい。さらに本発明のようなズームレンズでは第４群を繰り出してフォーカシングをおこなうのが一般的であるので、その際のフォーカス駆動の負荷の低減にもつながる。
【００１３】
また本発明の場合、前記の特開平６−９４９９７号公報に示されたものに対して第１群、第２群のレンズ枚数を削減した分だけ、第１群、第２群での収差の発生量が大きくなりやすいため、第３群に変倍作用をできるだけ多く分担させて第１群、第２群の負担を軽減することが望ましい。このため変倍に関して下記の条件式（１）を満足するように構成することが望ましい。
【００１４】
０．６２２≦｜Ｌ3 ｜／｜Ｌ2 ｜＜１．０ ・・・（１）
ここで｜Ｌ2 ｜、｜Ｌ3 ｜はそれぞれ第２群、第３群が変倍時に移動する移動量である。条件式（１）は第２群の移動量に対する第３群の移動量の割合を規定したものである。この割合が条件式（１）の下限を越えて小さくなると、第３群が分担する変倍作用が小さくなりすぎ、第２群に負担がかかりすぎて収差が劣化するか、あるいは小型化が十分でなくなる。またこの割合が条件式（１）の上限を越えて大きくなると逆に第３群に負担がかかりすぎて収差が劣化する。
【００１５】
また本発明のズームレンズでは、球面収差や特に広角端でのコマ収差、非点収差の補正のために第３群中の少なくとも１面を光軸から離れるにしたがって正のパワーが弱くなる形状の非球面とすることが必要であり、また第２群中の少なくとも１面を光軸から離れるにしたがって負のパワーが弱くなる形状の非球面とすることで、コマ収差、非点収差、望遠端での球面収差等をさらに良好に補正することができる。
【００１６】
また第４群中の少なくとも１面を光軸から離れるにしたがって、正のバワーが弱くなる形状の非球面とすることによって、特に非点収差等をさらに良好に補正することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のズームレンズの実施例について１乃至６について説明する。各実施例のズームレンズのレンズデータは後記する。なお、実施例２、４は参考例である。
【００１８】
実施例１のレンズ構成を示す断面図を図１に示す。実施例１は、物体側から順に、正の第１群Ｇ1 と負の第２群Ｇ2 と絞りＳと正の第３群Ｇ3 と正の第４群Ｇ4 とを有し、第１群Ｇ1 は変倍中固定であり、第２群Ｇ2 は変倍時広角端から望遠端にかけて物体側から像面側に移動し、第３群Ｇ3 は変倍時広角端から望遠端にかけて像面側から物体側に移動し、第４群Ｇ4 は変倍時像面位置を一定に保つために移動する。
【００１９】
第１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両凸レンズとで構成され、２枚のレンズは互いに分離されている。第２群Ｇ2 は、物体側から順に物体側に両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成され、正メニスカスレンズの像側の面が非球面である。第３群Ｇ3 は、物体側から順に両凸レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとで構成され、両凸レンズの物体側の面が非球面である。第４群Ｇ4 は、両凸レンズ１枚で構成されている。また、実施例１のズームレンズは前記の条件式（１）を満足する。
【００２０】
参考例である実施例２のレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例２の全体のパワー配置と変倍時の群の動きは実施例１と同様である。第１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両凸レンズとで構成され、２枚のレンズは互いに分離されている。第２群Ｇ2 は、物体側から順に両凹レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成され、負メニスカスレンズと正メニスカスレンズとは接合され、正メニスカスレンズの像側の面が非球面である。第３群Ｇ3 は、物体側から順に両凸レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとで構成され、正メニスカスレンズと負メニスカスレンズとは接合され、両凸レンズの物体側の面が非球面である。第４群Ｇ4 は、両凸レンズ１枚で構成されている。
【００２１】
実施例３のレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例３の全体のパワー配置と変倍時の群の動きは実施例１と同様である。
第１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両凸レンズとで構成され、２枚のレンズは接合されている。第２群Ｇ2 は、物体側から順に両凹レンズと正レンズとで構成され、正レンズの像側の面が非球面である。第３群Ｇ3 は、物体側から順に両凸レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとで構成され、両凸レンズの物体側の面が非球面である。第４群Ｇ4 は、両凸レンズ１枚で構成され、物体側の面が非球面である。また、実施例３のズームレンズは前記の条件式（１）を満足する。
【００２２】
参考例である実施例４のレンズ構成を示す断面図を図４に示す。実施例４の全体のパワー配置と変倍時の群の動きは実施例１と同様である。第１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両凸レンズとで構成され、２枚のレンズは互いに分離されている。第２群Ｇ2 は、物体側から順に両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成され、正メニスカスレンズの像側の面が非球面である。第３群Ｇ3 は、物体側から順に両凸レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとで構成され、両凸レンズの物体側の面が非球面である。第４群Ｇ4 は、両凸レンズ１枚で構成されている。また、実施例４のズームレンズは前記の条件式（１）を満足する。
【００２３】
実施例５のレンズ構成を示す断面図を図５に示す。実施例５の全体のパワー配置と変倍時の群の動きは実施例１と同様である。
第１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両凸レンズとで構成され、２枚のレンズは接合されている。第２群Ｇ2 は、物体側から順に両凹レンズと正レンズと両凹レンズとで構成され、正レンズの像側の面が非球面である。第３群Ｇ3 は、物体側から順に両凸レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとで構成され、両凸レンズの物体側の面が非球面である。第４群Ｇ4 は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚で構成され、物体側の面が非球面である。また、実施例５のズームレンズは前記の条件式（１）を満足する。
【００２４】
実施例６のレンズ構成を示す断面図を図６に示す。実施例６の全体のパワー配置と変倍時の群の動きは実施例１と同様である。
第１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物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成され、２枚のレンズは接合されている。第２群Ｇ2 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両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成されている。第３群Ｇ3 は、物体側から順に２枚の両凸レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとで構成され、最も物体側の両凸レンズの物体側の面が非球面である。第４群Ｇ4 は、両凸レンズ１枚で構成されている。また、実施例６のズームレンズは前記の条件式（１）を満足する。
【００２５】
以下に各実施例のレンズデータを示すが、記号は前記の他、ｆは全系の焦点距離、ＦNOはＦナンバ、ωは半画角、ｒ1 、ｒ2 、・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 、・・・は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2、・・・は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2、・・・は各レンズのアッベ数である。なお、光軸方向をＺ軸、光軸方向と垂直な方向をＹ軸とすると、非球面は下記の式（２）にて表せられる。
【００２６】
Ｚ＝ＣＹ2 ／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）Ｃ2 Ｙ2 ｝］＋Ａ4 Ｙ4 ＋Ａ6 Ｙ6 ＋Ａ8 Ｙ8 ＋Ａ10Ｙ10                  ・・・（２）
ただし、Ｃは面頂における曲率（＝１／ｒ、ｒは曲率半径）、Ｋは円錐係数、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
0003668365.tif 000002
0003668365.tif 000003
0003668365.tif 000004
0003668365.tif 000005
0003668365.tif 000006
0003668365.tif 000007
0003668365.tif 000008
0003668365.tif 000009
0003668365.tif 000010
実施例１の収差曲線図を図７に示す。（ａ）は広角端での収差、（ｂ）は中間焦点距離での収差、（ｃ）は望遠端での収差である。他の実施例の収差補正状況は実施例１と同等であるので図示は省いてある。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、収差が良好に補正され小型で低コストなズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの断面図である。
【図２】本発明の参考例である実施例２のズームレンズの断面図である。
【図３】本発明の実施例３のズームレンズの断面図である。
【図４】本発明の参考例である実施例４のズームレンズの断面図である。
【図５】本発明の実施例５のズームレンズの断面図である。
【図６】本発明の実施例６のズームレンズの断面図である。
【図７】実施例１の収差曲線図である。
【図１】
0003668365.tif 000011
【図２】
0003668365.tif 000012
【図３】
0003668365.tif 000013
【図４】
0003668365.tif 000014
【図５】
0003668365.tif 000015
【図６】
0003668365.tif 000016
【図７】
0003668365.tif 000017