(57)【要約】【課題】全画角８０°以上で諸収差が充分に補正された小型ズームレンズを提供する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けた第１レンズＧ１、正の屈折力を有する第２レンズＧ２、負の屈折力をもつ第３レンズＧ３、正の屈折力をもつ第４レンズＧ４を含み、全体として正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｉ　と、負の屈折力を持つ第２レンズ群ＩＩから構成される。広角端での全系の焦点距離をｆｓ、第１レンズＧ１の焦点距離をｆ１、第２レンズＧ２の焦点距離をｆ２、第１レンズＧ１の物体側曲率半径をｒ１としたときに、「−２．７＜ｆｓ／ｆ１＜−１．７」，　「−１．１＜ｆ１／ｆ２＜−０．９」，　「１．０＜ｒ１／ｆ１＜３．０」なる各条件式を満たす。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群から成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群を物体側に移動させつつ各々の間隔を減少させることにより広角端から望遠端への変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けた第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力をもつ第３レンズ、正の屈折力をもつ第４レンズから成り、下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）−２．７＜ｆｓ／ｆ１＜−１．７
（２）−１．１＜ｆ１／ｆ２＜−０．９
ｆｓ：広角端での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
【請求項２】
下記条件式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。
（３）１．０＜ｒ１／ｆ１＜３．０
ｒ１：前記第１レンズの物体側曲率半径
【請求項３】
前記第２レンズは両面が凸面であり、少なくとも１面が非球面であるガラスレンズであることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズと第４レンズは接合レンズであることを特徴とする請求項１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、カメラの撮影レンズに好適で、超広角領域をカバーする２群ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトカメラ用の変倍比２倍程度のズームレンズは、一眼レフカメラ用のズームレンズと異なり、バックフォーカスを大きくとる必要のないことから、レンズ構成を物体側から順に、正の第１レンズ群と負の第２レンズ群から成る２群構成として全長及びバックフォーカスを短くすることができる。また、第１レンズの物体側の面を凹面にすることにより、レンズ径を小さく抑えたまま広画角が得られることが知られている。このようなレンズ構成を用いることにより、小型化と広画角化を両立している。（例えば、特許文献１，　２，　３参照）
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８２６９６号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３５８６号公報
【特許文献３】特許３２６４０６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレンズはいずれも広角側の全画角が７５°程度であり、より広角なレンズに対応しようとすると周辺光量、歪曲収差をはじめとする諸収差が満足に補正できなかった。
【０００５】
本発明は、全画角８０°以上で諸収差が充分に補正された小型ズームレンズを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群から成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群を物体側に移動させつつ各々の間隔を減少させることにより広角端から望遠端への変倍を行うものであり、前記第１レンズ群は物体側から順に、負の屈折力を有し物体側に凹面を向けた第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力をもつ第３レンズ、正の屈折力をもつ第４レンズから成り、下記の条件式を満足することを特徴とするものである。
（１）−２．７＜ｆｓ／ｆ１＜−１．７
（２）−１．１＜ｆ１／ｆ２＜−０．９
ｆｓ：広角端での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
【０００７】
請求項２に記載のズームレンズは、下記条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のものである。
（３）１．０＜ｒ１／ｆ１＜３．０
ｒ１：前記第１レンズの物体側曲率半径
【０００８】
請求項３に記載のズームレンズは、前記第２レンズの両面が凸面であり、少なくともその１面が非球面であるガラスレンズであることを特徴とする請求項１に記載のものである。
【０００９】
請求項４に記載のズームレンズは、前記第３レンズと第４レンズが接合レンズであることを特徴とする請求項１に記載のものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズは最も被写体側のレンズ面から焦点面までの全長を短くするため、正の第１レンズ群と負の第２レンズ群から成るテレフォトタイプとなっており、広角端から望遠端にズーミングする際には、第１レンズ群と第２レンズ群を物体側に移動しつつ各々の間隔を減少させる。
【００１１】
本発明において、第１レンズ群は物体側から順に、負の屈折力をもつ第１レンズ、正の屈折力をもち非球面を有する第２レンズ、負の屈折力をもつ第３レンズ、正の屈折力をもつ第４レンズで構成されている。広角端の画角を大きくすると、第１レンズの有効径が大きくなりやすいが、第１レンズの物体側を凹面とすることにより、レンズ径を小さく保ちつつ画角を大きくすることができる、しかし、物体側に凸面を向けた場合に比べ、軸外光が画面周辺部にいくにつれて屈折角が大きくなり、コマ収差、非点収差が増大する。そのため下記条件式（１）を満たすように第１レンズを設定することにより、仕様と性能のバランスをとることができる。
（１）−２．７＜ｆｓ／ｆ１＜−１．７
条件式（１）は第１レンズのパワーに関する条件である。（１）式の上限を超える場合には、レンズパワーの不足により負の像面湾曲、正の歪曲が増加する。また、絞り面に入射する大画角の主光線の光軸に対する角度が大きくなり、小絞り時に絞りの厚みによるケラレが生じる。下限を下回る場合にはレンズのパワー過多のため、他のレンズでの収差補正が困難となり、また製造誤差の影響も受け易くなってしまう。ここでｆｓは広角端での全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
【００１２】
さらに、下記条件式（２）を満たすように第２レンズを設定することにより、諸収差を適切に補正することが可能である。
（２）−１．１＜ｆ１／ｆ２＜−０．９
条件式（２）は第１レンズと第２レンズのパワーバランスの条件である。本発明のズームレンズは広画角を得るために第１レンズのパワーを高く設定している。その第１レンズで発生する収差を補正するため、条件式（２）を満たす必要がある。（２）式の上限を超える場合には、第２レンズが第１レンズに比べパワー不足となり、第１レンズで発生した収差を補正することが困難となる。また下限を下回る場合には第２レンズのパワーが過多となり、第３レンズ，　第４レンズとの収差のバランスをとるのが困難となる。
【００１３】
条件式（３）は第１レンズの物体側曲率半径に関する条件である。
（３）１．０＜ｒ１／ｆ１＜３．０
（３）式の上限を超えると曲率半径が大きくなり、広角端での周辺光量を確保するためにはレンズ径が大きくなってしまう。下限を超えると曲率半径が過小となり、コマ収差、非点収差が増大してしまい、第２レンズでの補正が困難となる。また大画角の光束の内、入射瞳上で光軸から離れた側を通る光線の絞り面での光線高が過大となり、絞り面での光束密度が低下するため小絞り時の周辺光量が低下する。
【００１４】
上記第２レンズは主に球面収差、コマ収差補正のため非球面を用いるが、強いいパワーを必要とするためプラスチック非球面では曲率半径が過小となってしまう。その結果、諸収差や製造誤差感度の増大を招くため、高い屈折率、望ましくは１．６以上の屈折率を有するガラス非球面を使用することが望ましい。またプラスチックレンズでは温湿度の変化による焦点移動を押さえることが困難である。
【００１５】
更に望ましくは条件式（４）を満たすと良い。
（４）Ｎ１＞Ｎ２
ここでＮ１，　Ｎ２はそれぞれ第１レンズ、第２レンズの屈折率である。（４）式の範囲を外れるとペッツバール和が過小となり、非点格差を小さくすると像面湾曲が補正過剰となる。
【００１６】
第３レンズと第４レンズは接合レンズから成ることが望ましく、接合レンズとすることで、製造誤差を厳しくすることなく色収差，　球面収差，　コマ収差を補正できる。
【００１７】
更に第３レンズ、第４レンズにおいて条件式（５），　（６）を満たすと良い。
（５）ν３　＜ν４
（６）Ｎ３　＞Ｎ４
ここでν３　，　ν４　はそれぞれ第３レンズ、第４レンズのアッベ数であり、Ｎ３　、Ｎ４　はそれぞれ第３レンズ、第４レンズの屈折率である。（５）式の範囲を外れると軸上色収差の補正が困難となる。また（６）式の範囲を外れると球面収差の補正が困難となる。
【００１８】
第２レンズ群は物体側から正の第５レンズと負の第６レンズから成る。広角端の画角を大きくすると、第１レンズ同様、最も像側に位置する負レンズの有効径が大きくなりやすい。そのため、負レンズの物体側に、軸外で正のパワーが強くなるような非球面の正レンズを入れ、負レンズへの入射高を下げることにより、レンズ径を抑えつつ周辺光量を得ている。第５レンズのアッベ数は４０以上であることが望ましい。４０未満の場合はワイド側の倍率色収差を補正するのが困難となる。このレンズは屈折力が小さいのでプラスチックを用いることが可能である。
【００１９】
【実施例１】
表１に実施例１の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各　レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を示す。なお、表中の面番号は物体側からの順番を表すものである、＊については後述する。また図１にレンズの断面図、図２に広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収差をそれぞれ示す。
【００２０】
【表１】
2004102083.tif 000003
【００２１】
表１においてＤ７はズームによって変化する値を意味する。表２に広角端をＷ、中間焦点距離をＭ、望遠端をＴとしたときのＤ７、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦ、バックフォーカスＦＢ、半画角ωを示す。
【００２２】
【表２】
2004102083.tif 000004
【００２３】
表１において、面番号の左側に＊が記されている面は、非球面であることを意味する。その形状は面の頂点を原点、光軸方向をＸ　軸とした直交座標系において、下記式で表される。この非球面の各定数を表３に示す。表中の「Ｅ＋ｉ　」は「×１０ｉ　」を「Ｅ−ｉ　」は「×１０−ｉ」を表している。
【００２４】
【数式１】
2004102083.tif 000005
【００２５】
【表３】
2004102083.tif 000006
【００２６】
絞りの位置は任意であるが、小絞り時の周辺光量を確保するためには第４面と第５面の間に置くのが望ましい。
【００２７】
また、本実施例では広角端のＦ値を４．５としてあるが、図２の右側に示したように広角端で更に大口径としても周辺光量を除く諸収差は良好に補正されているため、周辺光量が気にならない夜景撮影などではＦ２．９５程度の絞り値で使用することも可能である。特に画面周辺での非点格差、コマ収差が良好に補正されているため背景の明るい点光源も形が崩れず描写することが出来る。
【００２８】
夜景を背景に人物撮影を行う際は、シャッターの開口途中、Ｆ４．５の位置でフラッシュを発光し、その後Ｆ２．９５まで開くことにより背景はＦ２．９５の明るさで露光されながらフラッシュは周辺光量の充分なＦ４．５で発光されるため、被写体、背景ともに良好な描写を得ることが出来る。
【００２９】
【実施例２】
実施例２のズームレンズは実施例１と略同様の構成とされている。表４に実施例２の各レンズ面の数値を示す。表５に各ズーム段でのデータ、表６に非球面係数を示す。また図１にレンズの断面図、図３に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【００３０】
【表４】
2004102083.tif 000007
【００３１】
【表５】
2004102083.tif 000008
【００３２】
【表６】
2004102083.tif 000009
【００３３】
【実施例３】
実施例３のズームレンズも実施例１と略同様の構成とされている。表７に実施例３の各レンズ面の数値を示す。表８に各ズーム段でのデータ、表９に非球面係数を示す。また図１にレンズの断面図、図４に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【００３４】
【表７】
2004102083.tif 000010
【００３５】
【表８】
2004102083.tif 000011
【００３６】
【表９】
2004102083.tif 000012
【００３７】
【実施例４】
実施例４のズームレンズも実施例１と略同様の構成とされている。表１０に実施例４の各レンズ面の数値を示す。表１１に各ズーム段でのデータ、表１２に非球面係数を示す。また図１にレンズの断面図、図５に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【００３８】
【表１０】
2004102083.tif 000013
【００３９】
【表１１】
2004102083.tif 000014
【００４０】
【表１２】
2004102083.tif 000015
【００４１】
【実施例５】
実施例５のズームレンズも実施例１と略同様の構成とされている。表１３に実施例５の各レンズ面の数値を示す。表１４に各ズーム段でのデータ、表１５に非球面係数を示す。また図１にレンズの断面図、図６に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【００４２】
【表１３】
2004102083.tif 000016
【００４３】
【表１４】
2004102083.tif 000017
【００４４】
【表１５】
2004102083.tif 000018
【００４５】
【実施例６】
実施例６のズームレンズも実施例１と略同様の構成とされている。表１６に実施例６の各レンズ面の数値を示す。表１７に各ズーム段でのデータ、表１８に非球面係数を示す。また図１にレンズの断面図、図７に各ズーム段の諸収差をそれぞれ示す。
【００４６】
【表１６】
2004102083.tif 000019
【００４７】
【表１７】
2004102083.tif 000020
【００４８】
【表１８】
2004102083.tif 000021
【００４９】
表１９に各実施例の条件式の値を示す。
【００５０】
【表１９】
2004102083.tif 000022
【００５１】
なお、本発明のコンパクトな広角ズームレンズは上記実施例のものに限られるものではなく、各レンズの形状、材質および非球面係数等を適宜選択し得る。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明を用いることで、コンパクトでありながら、広角端の全画角が８０°以上あるズームレンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のズームレンズの実施例を示すレンズ断面図である。
【図２】実施例１の収差図である。
【図３】実施例２の収差図である。
【図４】実施例３の収差図である。
【図５】実施例４の収差図である。
【図６】実施例５の収差図である。
【図７】実施例６の収差図である。
【符号の説明】
Ｗｉｄｅ：広角端　　　　　　　ｒ　ｉ　：第ｉ　面の近似区曲率半径
Ｍｉｄｄｌｅ：中間焦点距離　　　Ｇ　ｉ　：第ｉ　レンズ
Ｔｅｌｅ：望遠端　　　　　　　　Ｉ　：第１レンズ群
ｄ：ｄ線の球面収差　　　　ＩＩ：第２レンズ群
ｇ：ｇ線の球面収差
Ｓ：サジタル像面
Ｍ：メリディオナル像面
Ｆ：Ｆ値
ω：半画角
【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】
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【図６】
2004102083.tif 000028
【図７】
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