(57)【要約】【課題】負・正・負・正のレンズ群で構成された４群ズームレンズであって、ズーム領域中の最大画角が８４°を超え、ズーム比が２．５倍以上であるインナーフォーカス式の広角ズームレンズを提供すること。【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成され、すべての前記レンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。（１）      ０．８＜｜ｆ１／ｆ３｜＜１（２）      ０．９＜│ｆ４／ｆ１│＜１．２ここで、ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離，ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離，ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離．【選択図】  図１
2004212541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成され、すべての前記レンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）    ０．８＜｜ｆ１／ｆ３｜＜１
（２）    ０．９＜│ｆ４／ｆ１│＜１．２
ここで、ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離．
【請求項２】
前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２と前記第４レンズ群Ｇ４との各レンズ群は少なくとも１枚の非球面を含み、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
（３）      １．４＜│（ｄｗ１−ｄｔ１）／ｆｗ│＜１．６
ここで、
ｄｗ１：前記ズームレンズの広角端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔，
ｄｔ１：前記ズームレンズの望遠端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔，
ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離．
【請求項３】
前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群前群Ｇ２ａと、正の屈折力を有する第２レンズ群後群Ｇ２ｂを有し、
前記第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動することによって合焦を行ない、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ
（４）      ６＜｜ｆ２／ｄ｜＜７
ここで、
ｆ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離，
ｄ：前記第２レンズ群前群Ｇ２ａと前記第２レンズ群後群Ｇ２ｂの無限遠状態での空気間隔．
【請求項４】
前記ズームレンズは、８４度以上の画角を有し、２．５倍以上のズーム比を有す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。
【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、特に一眼レフカメラや交換レンズ式デジタルカメラに用いられる広画角を有するインナーフォーカス式のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レンズ交換式の１眼レフカメラボディのデジタル化が進んでいる。デジタル化されたカメラは、ＣＣＤ等の固体撮像素子を使用するため、結像面における像高が３５ｍｍフィルムの像高より小さくなっている。従来の交換レンズは、デジタル１眼レフカメラ本体と３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラ本体とに共通に取付けて撮影可能である。
【０００３】
デジタル１眼レフカメラでは、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラよりも像高が小さくなる。このため、レンズの画角は、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラに取り付けて使用する場合に比べて、デジタル１眼レフカメラに取付けて使用する場合のほうが小さくなる。つまり、レンズの望遠端状態では、より望遠の効果が得られるのに対し、広角端状態では、広角の効果が減少することになる。そこで、より広角な画角８４度以上のズームレンズが望まれている。
【０００４】
広角ズームレンズには負屈折力のレンズ群が先行するズームタイプが適している。特に、負・正・負・正の屈折力配置を有する４群構成のズームレンズは明るく、高倍率の広角レンズに多く見られる構成である。しかしながら、ズーム領域中、最大画角が８４°を超え、ズーム比を２．５倍以上有する広角ズームレンズの提案はない。負・正・負・正の屈折力配置にて４群構成されている広角ズームレンズは、例えば特開２０００−２２１３９９号公報（特許文献１）、特開２０００−２４１７０４号公報（特許文献２）、特開平５−１７３０７１号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２１３９９号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４１７０４号公報
【特許文献３】
特開平５−１７３０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２２１３９９号公報では、非球面を使用して、歪曲収差や球面収差を良好に補正しているものの実施例１の最大画角は７５°程度であり、ズーム比も２．３倍強しか得られていない。また、当該公報の実施例２は最大画角は１０５°近くあるものの、ズーム比は２倍弱しかない。
【０００７】
特開２０００−２４１７０４号公報は、１群繰り出しによって、合焦を行なっており、近距離物体になるに従って、主光線が光軸より離れていく。このため、１群の径を大きくしなければ、十分な光量を確保できない。また、径を大きくするとレンズが大きく重くなってしまう問題がある。かつ、１群繰り出し方式では、比較的大きくて重い第１レンズ群を移動させて合焦を行う。この結果、オートフォーカスを行う場合の合焦速度が、インナーフォーカス方式やリアーフォーカス方式に比べて遅いという不都合がある。このため、負・正・負・正の４群構成で、インナーフォーカス式の広角ズームレンズが特開平５−１７３０７１号公報に提案されている。しかし、特開平５−１７３０７１号公報に開示されたレンズは、最大画角は９０°以上あるものの、ズーム比は１．６倍程度しかない。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、負・正・負・正のレンズ群で構成された４群ズームレンズであって、ズーム領域中の最大画角が８４°を超え、ズーム比が２．５倍以上であるインナーフォーカス式の広角ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成され、すべてのレンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【００１０】
（１）    ０．８＜｜ｆ１／ｆ３｜＜１
（２）    ０．９＜│ｆ４／ｆ１│＜１．２
ここで、ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離．
【００１１】
【発明の実施の形態】
また、本発明では、前記ズームレンズは前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２と前記第４レンズ群Ｇ４との各群は少なくとも非球面を１枚含み、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【００１２】
（３）    １．４＜│（ｄｗ１−ｄｔ１）／ｆｗ│＜１．６
ここで、
ｄｗ１：前記ズームレンズの広角端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔，
ｄｔ１：前記ズームレンズの望遠端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔，
ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離．
【００１３】
上記構成におけるズームレンズでは、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群前群Ｇ２ａと、正の屈折力を有する第２レンズ群後群Ｇ２ｂとを有し、該第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて合焦を行ない、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００１４】
（４）    ６＜｜ｆ２／ｄ｜＜７
ここで、
ｆ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離，
ｄ：前記第２レンズ群前群Ｇ２ａと前記第２レンズ群後群Ｇ２ｂの無限遠状態での空気間隔．
【００１５】
本発明にかかるズームレンズは負・正・負・正の４群構成を採用している。負屈折力のレンズ群が先行するズームタイプは、広画角に強く、かつ、明るいズームレンズに有利な構成である。また、広角レンズは曲率半径の小さな面を多数有するために、レンズ面の反射によるゴーストが発生しやすい。そこで、フードを取り付けて、不要な光線をカットする。このとき、花形フードと呼ばれているフードはより効果的に余分な光線をカットすることができるため、広角レンズにはよく用いられる。ここで、１群繰り出し方式の合焦方式の場合、１群は回転しながら合焦を行うため、花形フードを取り付けることは困難である。また、花形フードを１群繰り出し方式のズームレンズに取り付けられるようにしたとしても構造が複雑になるため、好ましくない。
【００１６】
その点、インナーフォーカス方式の場合、１群を回転せずに合焦することが可能なので、簡単な構造で花形フードを取り付けることが可能である。また、インナーフォーカス方式では、レンズ径の小さな群で合焦を行うことによって、レンズの重量が軽くなる。この結果、合焦スピードを早くすることができる。
【００１７】
また、例えば、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラの像高に対して約０．６５倍の像高をもつデジタル１眼レフカメラの場合、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラ換算にて焦点距離２４ｍｍからのズームレンズであれば、デジタル１眼レフカメラで使用した場合、焦点距離３６．９ｍｍからのズームレンズとなる。このため、従来標準ズームレンズとして使用する広角端状態の焦点距離となる。よって、デジタル１眼レフカメラと３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラとに共通に使用するのに好ましいズームレンズの広角端状態の焦点距離は、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラにおいて焦点距離２４ｍｍのレンズであれば、デジタル１眼レフカメラ使用時には標準レンズとして、また３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラ使用時には広角レンズとして使用できるという利点がある。さらに、ズーム比が大きいレンズが要求されているため、ズーム比２．５倍以上を有するズームレンズが好ましい。
【００１８】
次に、上記各条件式の説明をする。条件式（１）は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離との適切な比を規定している。条件式（１）の上限値を上回ると、広角側において、画角８４°以上を満たすためには第１レンズ群Ｇ１の径が大きくならざるをえず、巨大化してしまい好ましくない。逆に、条件式（１）の下限値を下回ると、所望の明るさを得るためには第３レンズ群Ｇ３の径が大きくなり、やはり大型化し好ましくない。
【００１９】
条件式（２）は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離との適切な比を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、歪曲収差と像面湾に関して非球面を使用しても適正な補正ができなくなるため好ましくない。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、広角端状態におけるバックフォーカスが短くなり、一眼レフカメラに必要なミラーのためのスペースがなくなってしまう。
【００２０】
条件式（３）は広角端状態と望遠端状態との第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔の差と、ズームレンズの広角端状態における焦点距離との適切な比を規定している。条件式（３）の上限値を上回ると、レンズの全長が長くなり大型化してしまう。逆に、条件式（３）の下限値を下回ると、レンズの移動量が小さくなるものの、移動量を小さくするために第２レンズ群の屈折力が小さくなる傾向がある。このため、変倍による像面湾曲の変動が大きくなり、特に望遠端状態において非点収差が大きくなり好ましくない。
【００２１】
条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と、第２レンズ群の前群Ｇ２ａと後群Ｇ２ｂとの無限遠状態での空気間隔との適切な比を規定している。条件式（４）の上限値を上回ると、合焦のための移動量は少なくなるが、前群Ｇ２ａのパワーが大きくなりすぎ、コマ収差の補正が困難となる。逆に、条件式（４）の下限値を下回ると、望遠側の球面収差が増大し補正が困難となる。広角ズームレンズの場合、像面湾曲と歪曲収差が大きくなる傾向がある。通常、像面湾曲と歪曲収差は補正の方向が逆であるため、像面湾曲を小さくしようとすると、歪曲収差が大きくなってしまう。そこで、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正するには、第１レンズ群での非球面が有効な手段である。更に、第１レンズの像面側においては光線の偏角が大きく、光軸からも離れているため、収差は大きく発生する。よって、第１レンズの像面側に非球面を設けると、特に大きな効果が得られる。
【００２２】
また、負先行の４群ズームレンズにて高倍率、大口径を満たそうとする場合、望遠側の球面収差が大きくなりがちである。負の屈折力の大きい第１レンズ群において軸上平行光線（軸上無限遠物体から射出された最も開口数の大きい光線であって、レンズの明るさを決定する光線）が発散される。そして、第２レンズ群へ入射する際に、広角端状態では軸上平行光線の光束径が細いため第１レンズ群の影響はあまりないのだが、望遠端状態では軸上平行光線の光束径が太いため、大きく影響を受ける。そこで、光束が太くなる第２レンズ群及び第４レンズ群に非球面を配置することによって、望遠側の球面収差を効果的に補正することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明にかかる数値実施例を、添付図面に基づいて説明する。以下の各実施例では、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成され、すべてのレンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍を行う。そして、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群前群Ｇ２ａと、正の屈折力を有する第２レンズ群後群Ｇ２ｂとを有し、第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて、遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００２４】
また、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量をＸ（ｙ）、近軸曲率半径をｒ、円錐係数をＫ、ｎ次の非球面係数をＣｎ  とそれぞれしたとき、
以下の数式（ａ）で表される。
【００２５】
【数１】
Ｘ（ｙ）＝（ｙ２／ｒ）／［１＋［１−Ｋ（ｙ２／ｒ２）］１／２］＋Ｃ２・ｙ２＋Ｃ４・ｙ４＋Ｃ６・ｙ６＋Ｃ８・ｙ８＋Ｃ１０・ｙ１０      （ａ）
【００２６】
また、各実施例の諸元値表において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。
【００２７】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の軌跡を示す図である。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凸メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１と、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物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとの貼り合せレンズとからなる第２レンズ群前群Ｇ２ａと、両凸レンズからなる第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズと両凹レンズとの貼り合わせレンズと物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズと、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００２８】
なお、絞りＳは、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、第３レンズ群Ｇ３と同時に移動する。また、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍時には、各レンズ群が図１に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。さらに、第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて、遠距離物体から近距離物体への合焦を行っている。
【００２９】
以下の表１に、第１実施例の諸元の値を掲げる。表において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角（単位：度）、Ｄ０は被写体から第１レンズの物体側面までの距離をそれぞれ示している。面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。また、絞り面は面番号の数字にＳを付して示す。以下、すべての実施例において同様である。
【００３０】
また、諸元表の焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
【００３１】
【表１】
2004212541.tif 000003
2004212541.tif 000004
2004212541.tif 000005
【００３２】図２（ａ），（ｂ），図３（ａ），（ｂ）は第１実施例の諸収差図である。図２（ａ）は広角端状態（最短焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図、図２（ｂ）は望遠端状態（最長焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図である。また、図３（ａ）は広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、図３（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
【００３３】
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。以下、すべての実施例において同様である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３４】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の軌跡を示す図である。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凸メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１と、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物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとの貼り合せレンズとからなる第２レンズ群前群Ｇ２ａと、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズからなる第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、両凹レンズと、両凹レンズと物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとの貼り合わせレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、２枚の両凸レンズと物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００３５】
なお、絞りＳは、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、第３レンズ群Ｇ３と同時に移動する。また、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍時には、各レンズ群が図４に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。さらに、第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて、遠距離物体から近距離物体への合焦を行っている。
以下の表２に、第２実施例の諸元の値を掲げる。
【００３６】
【表２】
2004212541.tif 000006
2004212541.tif 000007
2004212541.tif 000008
【００３７】
図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ），（ｂ）は第２実施例の諸収差図である。図５（ａ）は広角端状態（最短焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図、図５（ｂ）は望遠端状態（最長焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図である。また、図６（ａ）は広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、図６（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ズーム方式が負、正、負、正で構成された４群ズームにおいて、最大画角が８４°を超え、ズーム比を２．５倍以上有するインナーフォーカス式の広角ズームレンズを提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図２】（ａ）は上記第１実施例の広角端状態での無限遠合焦状態における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図３】（ａ）は上記第１実施例の広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図５】（ａ）は上記第２実施例の広角端状態での無限遠合焦状態における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図６】（ａ）は上記第２実施例の広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
【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
Ｇ２ａ  第２レンズ群前群
Ｇ２ｂ  第２レンズ群後群
Ｓ    絞り
Ｉ    像面
【図１】
2004212541.tif 000009
【図２】
2004212541.tif 000010
【図３】
2004212541.tif 000011
【図４】
2004212541.tif 000012
【図５】
2004212541.tif 000013
【図６】
2004212541.tif 000014