(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広角端のＦナンバーが以下の条件(２)を満たすズームレンズであって、
物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群、正の第４レンズ群が配列して構成され、
前記第１レンズ群は、物体側から順に負の第１レンズと正の第２レンズとが配列して構成され、該２枚のレンズの少なくとも１つのレンズ面が非球面であり、
広角側から望遠側にズームする際に、第１、第２レンズ群の間隔が減少し、第２、第３レンズ群の間隔が増加し、第３、第４レンズ群の間隔が減少するよう構成され、かつ、以下の条件(１)を満たすことを特徴とするズームレンズ。
１．０＜Ｚ2／Ｚ234＜１．５…(１)
Ｆw＞３．４…(２)
０．３０＜ｄG1／ｆw＜０．５５…(５)
ただし、Ｚ2：第２レンズ群の望遠端の倍率を広角端の倍率で割った変倍比、
Ｚ234：第２〜第４レンズ群全体の望遠端の倍率を広角端の倍率で割った変倍比、
Ｆw：全系の広角端のＦナンバー、
ｄG1：第１レンズ群全体の光軸上の厚さ、
ｆw：全系の広角端における焦点距離である。
【請求項２】
請求項１において、さらに以下の条件(３)(４)を満たすことを特徴とするズームレンズ。
−１．９＜ｆt／ｆ3＜−０．６…(３)
ｍ34w＜１．４…(４)
ただし、ｆt：全系の望遠端における焦点距離、
ｆ3：第３レンズ群の焦点距離、
ｍ34w：第３〜第４レンズ群全体の広角端の倍率である。
【請求項３】
前記第１レンズ群の非球面は、前記第１レンズの一方のレンズ面に樹脂の膜層を付加して形成されており、以下の条件(６)を満たす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。
１．５０＜ｎ1＜１．６５…(６)
ただし、ｎ1：第１レンズ群の第１レンズの屈折率である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、物体側から負、正、負、正の順に配列した４つのレンズ群から構成されるズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のズームレンズとしては、従来から例えば特開昭５８−４４１１３号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載されるズームレンズは、負、正、負、正の４つのレンズ群から構成され、広角端のＦナンバーは４．１程度に設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のズームレンズは、全体の変倍作用に占める第２レンズ群の変倍作用の割合が比較的低く、第３、第４レンズ群も変倍作用を分担しているため、第３、第４レンズ群の収差補正能力が比較的小さい。したがって、公報記載のズームレンズは、変倍に伴う収差変動が大きいという問題がある。
【０００４】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、各レンズ群の変倍作用を適切に分配することにより、変倍に伴う収差変動の小さいズームレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるズームレンズは、上記の目的を達成させるため、広角端のＦナンバーが以下の条件(２)を満たすズームレンズであって、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群、正の第４レンズ群が配列して構成され、第１レンズ群は、物体側から順に負の第１レンズと正の第２レンズとが配列して構成され、該２枚のレンズの少なくとも１つのレンズ面が非球面であり、広角側から望遠側にズームする際に、第１、第２レンズ群の間隔が減少し、第２、第３レンズ群の間隔が増加し、第３、第４レンズ群の間隔が減少するよう構成し、かつ、以下の条件(１)(５)を満たすよう設計したことを特徴とする。
【０００６】
１．０＜Ｚ2／Ｚ234＜１．５…(１)
Ｆw＞３．４…(２)
０．３０＜ｄG1／ｆw＜０．５５…(５)
ただし、
Ｚ2：第２レンズ群の望遠端の倍率を広角端の倍率で割った変倍比、
Ｚ234：第２〜第４レンズ群全体の望遠端の倍率を広角端の倍率で割った変倍比、
Ｆw：全系の広角端のＦナンバー、
ｄG1：第１レンズ群全体の光軸上の厚さ、
ｆw：全系の広角端における焦点距離である。
【０００７】
条件(１)は、全系の変倍作用に対して第２レンズ群が寄与する変倍作用の割合を規定する。この発明の４群ズームレンズでは、倍率は第２、第３、第４レンズ群の移動によって変更される。そして、条件(１)を満たす場合には、第２レンズ群の移動による変倍作用が全体の変倍作用より大きくなり、第３、第４レンズ群を専ら変倍に伴う収差の変化を抑えるために機能させることができるため、変倍に伴う収差変化を小さく抑えることができる。
【０００８】
条件(１)の下限を下回る場合には、第３、第４群が変倍作用を持たねばならず、それに応じて収差補正能力が低下し、特に像面湾曲が大きくなる。条件(１)の上限を越える場合には第２レンズ群のパワーが過大となり、収差の発生量を抑えつつそのようなパワーを得るためには第２レンズ群の構成枚数が多くなり、全系が大型化する。
【０００９】
条件(２)は、広角端のＦナンバーを規定する。この条件を満たすことにより、少ない構成枚数で良好な性能を得ることができる。条件(２)の下限を下回ると、有効径が大きくなるために良好な性能を確保するためにレンズ枚数を増やさざるを得ず、全系が大型化すると共に、コストアップを招く。なお、広角端のＦナンバーの上限は、画面の明るさを確保するためには、５．６を越えない程度に設定することが望ましい。
【００１０】
条件(５)は、第１レンズ群全体の厚さ、すなわち、第１レンズの物体側の面から第２レンズの像側の面までの距離、を規定する。この条件を満たすことにより、変倍時の収差劣化が抑えられる範囲内で、第１レンズ群をできる限りコンパクトにすることができる。
【００１１】
条件(５)の下限を下回ると、設計の自由度が大幅に制限されるため、第１レンズ群の第１レンズと第２レンズとで収差を打ち消し合わせることが困難となり、結果的に変倍に伴う収差変化が過大となる。条件(５)の上限を越える場合には、収差補正のために必要とされる厚さ以上に第１レンズ群が大きくなり、レンズ全体を小型化する際の妨げとなる。
【００１２】
さらに、良好な性能を得るためには、以下の条件(３)(４)を満たすことが望ましい。
【００１３】
−１．９＜ｆt／ｆ3＜−０．６…(３)
ｍ34w＜１．４…(４)
ただし、
ｆt：全系の望遠端における焦点距離、
ｆ3：第３レンズ群の焦点距離、
ｍ34w：第３〜第４レンズ群全体の広角端の倍率である。
【００１４】
条件(３)は、全系に占める第３レンズ群のパワーを規定する。この条件を満たすことにより、第３レンズ群の負のパワーを適正に保ち、偏心による性能劣化が過大とならないように抑えつつ、第２レンズ群で発生する収差を補正することができる。
【００１５】
条件(３)の下限を下回る場合には、第３レンズ群の負のパワーが過大となり、組み付け誤差や変倍時の振動等によって第３レンズ群が偏心した際の性能の劣化が過大となる。条件(３)の上限を越える場合には、第３レンズ群の負のパワーが弱くなりすぎ、正の第２レンズ群によって生じる収差を補正できない。
【００１６】
条件(４)は、第３、第４レンズ群の広角端における倍率を規定する。この条件を満たすことにより、変倍時の収差の変化を小さく抑えることができる。上限を越えると、第３、第４レンズ群の倍率が過大となり、変倍に伴う収差の変化が大きく補正が困難となる。
【００１７】
なお、第１レンズ群の非球面は、ガラスレンズを直接研磨して加工するほか、ガラス、プラスチックのモールド、あるいは、ガラスレンズの球面上に樹脂の薄層で非球面形状を形成してもよい。そして、薄層非球面レンズとして形成する場合には、以下の条件(６)を満たすことが望ましい。
【００１８】
１．５０＜ｎ1＜１．６５  …(６)
ただし、
ｎ1：第１レンズ群の第１レンズの屈折率である。
【００１９】
条件(６)は、第１レンズの屈折率を規定する。薄層を形成する光学用プラスチックの屈折率は、ほぼ１．５〜１．６前後であり、選択の自由度が光学用ガラスと比較すると小さい。そこで、ガラスレンズの屈折率を条件(６)を満たすよう設定すれば、ガラスレンズと薄層との屈折率差を小さく抑えることができる。屈折率差が小さければ、ガラスレンズと薄層とを一体のレンズとして考えることができ、レンズと薄層との境界面での光の屈折を少なくすることができるため、境界面の形状誤差や偏心に対する感度を低く抑えることができる。条件(６)を満たさない場合には、ガラスレンズと樹脂薄層との屈折率差が大きくなり、特に境界面の曲率半径が小さい場合には、境界面の僅かな形状誤差や偏心によって性能が劣化しやすい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるズームレンズの実施形態を説明する。この発明のズームレンズは、例えば図１、図３に示されるような形態で実施される。
【００２１】
このズームレンズは、図中左側となる物体側から順に、負の第１レンズと正の第２レンズとから構成される負の第１レンズ群Ｇ1と、正レンズと正負の貼り合わせレンズとから構成される正の第２レンズ群Ｇ2と、正負の貼り合わせレンズから構成される負の第３レンズ群Ｇ3と、正レンズと負レンズとから構成される第４レンズ群Ｇ4とが順に配列して構成される。
【００２２】
図１は広角端、図３は望遠端を示す。広角側から望遠側にズームさせる際には、第１レンズ群Ｇ1と第２レンズ群Ｇ2との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3との間隔が増加し、第３レンズ群Ｇ3と第４レンズ群Ｇ4との間隔が減少するように各レンズ群が移動する。第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3との間に配置された絞りＳは、変倍に伴って第２レンズ群Ｇ2と一体に移動する。
【００２３】
なお、第１レンズ群の第１レンズは、薄層非球面レンズであり、球面ガラスレンズに樹脂の膜層を金型によりプレスして構成されている。
【００２４】
【実施例】
次に、上記の実施形態に基づく具体的な実施例を説明する。
【００２５】
【実施例１】
図１および図３は、実施例１にかかるズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端におけるレンズ配置を示す。具体的な数値構成は表１及び表２に示される。表中、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚若しくは空気間隔、ｎはd-line(588nm)での屈折率、νはアッベ数、ｆは焦点距離、ｆBはバックフォーカス、FNO.はFナンバー、ωは半画角である。
【００２６】
なお、第１レンズ群は、像側の面に膜層が設けられた負の第１レンズと、正の第２レンズとから構成される。面番号１、２が第１レンズのベース形状、面番号３が付加された膜層の非球面表面を示す。
【００２７】
図２および図４は、それぞれ広角端、望遠端における球面収差SA、正弦条件SC、d線、g線、C線における球面収差によって示される色収差、倍率色収差、非点収差(S:サジタル、M:メリディオナル)、歪曲収差を示す。
【００２８】
なお、実施例１では、上述のように第３面が非球面である。非球面は、光軸からの高さがＹとなる非球面上の座標点の非球面頂点の接平面からの距離をＸ、非球面頂点の曲率(1／r)をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次の非球面係数をＡ4,Ａ6,Ａ8,Ａ10として、以下の式で表される。これらの非球面係数は、表３に示される。表１中の非球面の曲率半径は、非球面頂点の曲率半径である。
【００２９】
Ｘ=(ＣＹ2／(１+√(１-(１+Ｋ)Ｃ2Ｙ2)))+Ａ4Ｙ4+Ａ6Ｙ6+Ａ8Ｙ8+Ａ10Ｙ10
【００３０】
【表１】
0003708995.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003708995.tif 000003
【００３２】
【表３】
0003708995.tif 000004
【００３３】
【実施例２】
図５および図７は、実施例２にかかるズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端におけるレンズ配置を示す。具体的な数値構成は表４及び表５に示される。第１レンズの像側面に付加された薄層の厚さが異なる点を除き、他の構成は広角端では実施例１と同一である。ズームに伴う各レンズ群の移動量が実施例１とは僅かに異なる。
【００３４】
図６および図８は、実施例２のズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端における諸収差を示す。なお、レンズ中の第３面は非球面であり、その非球面係数は表６に示される。
【００３５】
【表４】
0003708995.tif 000005
【００３６】
【表５】
0003708995.tif 000006
【００３７】
【表６】
0003708995.tif 000007
【００３８】
【実施例３】
図９および図１１は、実施例３にかかるズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端におけるレンズ配置を示す。具体的な数値構成は表７及び表８に示される。実施例３も、第１レンズの像側の面に薄層が付加されている。この薄層の表面(第３面)の非球面形状を示す非球面係数は、表９に示される。実施例３においても、絞りＳは第２レンズ群Ｇ2と共に移動する。図１０および図１２は、実施例３にかかるズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端における諸収差を示す。
【００３９】
【表７】
0003708995.tif 000008
【００４０】
【表８】
0003708995.tif 000009
【００４１】
【表９】
0003708995.tif 000010
【００４２】
【実施例４】
図１３および図１５は、実施例４にかかるズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端におけるレンズ配置を示す。具体的な数値構成は表１０及び表１１に示される。実施例４では、第１レンズ群の正の第２レンズの像側面と、第２レンズ群の物体側のレンズの物体側面とに樹脂の薄層が付加されいる。これらの膜層の表面(第３面、第６面)の非球面形状を示す非球面係数は、表１２に示される。実施例４では、絞りＳは第３レンズ群Ｇ3と共に移動する。図１４および図１６は、実施例４のズームレンズのそれぞれ広角端、望遠端における諸収差を示す。
【００４３】
【表１０】
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【００４４】
【表１１】
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【００４５】
【表１２】
0003708995.tif 000013
【００４６】
以下の表１３は、前述した各条件に対し、実施例１〜４と従来例(特開昭５８−４１１３号公報)のレンズとがどのような値をとるかを示す。条件を満たす場合には数値の後に「○」のマーク、満たさない場合には「×」のマークが付されている。
【００４７】
【表１３】
0003708995.tif 000014
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、変倍作用を主として第２レンズ群に配分し、第３、第４レンズを専ら変倍時の収差補正用に用いることにより、変倍に伴う収差変化を小さく抑えることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例１にかかるズームレンズの広角端のレンズ図である。
【図２】  この発明の実施例１にかかるズームレンズの広角端の諸収差図である。
【図３】  この発明の実施例１にかかるズームレンズの望遠端のレンズ図である。
【図４】  この発明の実施例１にかかるズームレンズの望遠端の諸収差図である。
【図５】  この発明の実施例２にかかるズームレンズの広角端のレンズ図である。
【図６】  この発明の実施例２にかかるズームレンズの広角端の諸収差図である。
【図７】  この発明の実施例２にかかるズームレンズの望遠端のレンズ図である。
【図８】  この発明の実施例２にかかるズームレンズの望遠端の諸収差図である。
【図９】  この発明の実施例３にかかるズームレンズの広角端のレンズ図である。
【図１０】  この発明の実施例３にかかるズームレンズの広角端の諸収差図である。
【図１１】  この発明の実施例３にかかるズームレンズの望遠端のレンズ図である。
【図１２】  この発明の実施例３にかかるズームレンズの望遠端の諸収差図である。
【図１３】  この発明の実施例４にかかるズームレンズの広角端のレンズ図である。
【図１４】  この発明の実施例４にかかるズームレンズの広角端の諸収差図である。
【図１５】  この発明の実施例４にかかるズームレンズの望遠端のレンズ図である。
【図１６】  この発明の実施例４にかかるズームレンズの望遠端の諸収差図である。
【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
Ｇ4  第４レンズ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003708995.tif 000019
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003708995.tif 000026
【図１３】
0003708995.tif 000027
【図１４】
0003708995.tif 000028
【図１５】
0003708995.tif 000029
【図１６】
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