(57)【要約】【課題】小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを提供すること。【解決手段】正、負、正、正の４群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約７５度、全ズーム域でのＦナンバーが約２．８、変倍比が約２．５倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ（レンズ全長：９５ｍｍ前後、対物側フィルター径：φ６７ｍｍ）で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズ。【選択図】　　　図１
2004101739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が狭まり、且つ各レンズ群は物体方向へ移動し、フォーカシングの際は第２レンズ群のみを移動して行うズームレンズにおいて、
（１）０．１８＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．２４
（２）１．１＜ｆ１／ｆＴ＜１．５
（３）０．６＜ｆ４／ｆＴ＜０．９
（４）０．５７＜Ｚ２／Ｚ＜０．６７
但し、
ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、
Ｚ２＝β２Ｔ／β２Ｗ、
β２Ｗ：広角端における第２レンズ群の結像倍率（β２Ｗ＜０）、
β２Ｔ：望遠端における第２レンズ群の結像倍率（β２Ｔ＜０）、
Ｚ＝ｆＴ／ｆＷ、
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
であることを特徴とする大口径ズームレンズ。
【請求項２】
さらに、
（５）２．７＜（ＴＬＷ−０．５×ＦＬＴ／ｔａｎαＷ）／ｆＷ＜３．３
但し、
ＴＬＷ：広角端における全系（前玉から像面まで）の全長、
ＦＬＴ：対物側に装着するフィルターの直径
αＷ：広角端における半画角
であることを特徴とする請求項１に記載の大口径ズームレンズ。
【請求項３】
さらに、
（６）ＤＷＥＮＰ＜３１
但し、
ＤＷＥＮＰ：広角端における第１レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離
であることを特徴とする請求項１に記載の大口径ズームレンズ。
【請求項４】
さらに、
（７）０．１５＜｜β２Ｗ｜＜０．３
（８）ｅ０＜５
（９）ｈ１＋ｅ０×ｔａｎαＷ＋ｆＷ／（２×ＦＷ）＜２８
但し、
ｅ０：第１レンズ群の物体側面頂から第１レンズ群の前側主点までの距離、
ｈ１：広角端において半画角で入射する主光線の延長線が第１レンズ群の前側主平面を横切る高さであり、
ｈ１＝ｅ１×ｅ２×ｔａｎαＷ×（１／ｅ１＋１／ｅ２−φ２）／（（１−ｅ１×φ１）×（１−ｅ２×φ２）−ｅ２×φ１）と近軸計算により表され、ここで
ｅ１：第１レンズ群と第２レンズ群との主点間隔であり、
ｅ１＝（φ１＋φ２−φ１／β２Ｗ）／（φ１×φ２）、
ｅ２：第２レンズ群と開口絞りまでの主点間隔であり、
ｅ２＝（１−ｈＳＴＰ×２×ＦＷ／ｆＷ−φ１×ｅ１）×β２Ｗ／φ１、
φ１：第１レンズ群の屈折力（＝１／ｆ１）
φ２：第２レンズ群の屈折力（＝１／ｆ２）
ｈＳＴＰ：開口絞りの開放半径、
ＦＷ：広角端におけるＦナンバー
であることを特徴とする請求項１に記載の大口径ズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野］】
本発明は、大口径ズームレンズに関し、特に、広角端での撮影画角が約７５度、全ズーム域でのＦナンバーが約２．８、変倍比が約２．５倍である１眼レフレックスカメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に標準ズームレンズに適した小型軽量の大口径ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４群ズームや５群ズームタイプの大口径ズームレンズ、特に、１眼レフレックスカメラの標準ズームレンズとして好適なズームレンズが数多く提案されている。特に７０度以上の広画角で大口径のズームレンズでは、負の屈折力のレンズ群が先行する所謂ネガティブリード型ズームレンズが多く用いられている。その代表的なタイプは、物体側より順に、負、正、負、正の屈折力を有する４群ズームレンズであり、大口径で高性能化が図られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
また別のタイプとして物体側より順に、正、負、正、正の屈折力を有する４群ズームレンズの大口径ズームレンズも提案されている（例えば、特許文献３参照）。このズームレンズは、株式会社タムロンより、モデル番号１７６Ａ（焦点距離２８−１０５／Ｆナンバー２．８）として販売されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４３６１３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２１３９９号公報
【特許文献３】
特開平１０−１９７７９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、大口径ズームレンズの広画角化、高性能化が進んでいるが、一般的なズームレンズと比較するとまだまだ大きく重いのが実状である。更に一眼レフレックスカメラボディの小型軽量化も進んだ結果、従来の大口径ズームレンズの大きさではカメラボディとのバランスが悪く、携帯性も優れていない。大口径ズームレンズは、比較的Ｆナンバーの大きい平均的な標準ズームレンズよりも明るくするために、より多くの光束を取り入れられるよう必然的にレンズ径が大きくなる。同時に、収差補正も難しくなるため、レンズ枚数を増やしたりすることから、レンズ全長が長くなるなど、レンズ全体が大型化する問題がある。
【０００５】
例えば、特許文献３に関連した前記モデル番号１７６Ａは、レンズ枚数が１５枚、非球面が４面で構成されている。最短時におけるレンズ全長は１１２．０ｍｍ、フィルター径はφ８２ｍｍである。これを比較的Ｆナンバーの大きい平均的な標準ズームレンズ（焦点距離２８−１０５／Ｆナンバー３．５−４．５クラス）と比較すると、全長で３７ｍｍ以上長く、フィルター径では２０ｍｍ以上大きい。
【０００６】
特許文献１、２及び３に関連した大口径ズームレンズにおいても、前記モデル番号１７６Ａと比較すると、最短時におけるレンズ全長はほぼ同じかそれ以上の長さであり、大型過ぎる。前記モデル番号１７６Ａでさえも、標準ズームレンズとしては大型過ぎると言われている。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、従来の大口径ズームレンズに関する上述した問題点に鑑みてなされたものであって、小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明はさらに、正、負、正、正の４群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約７５度、全ズーム域でのＦナンバーが約２．８、変倍比が約２．５倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ（レンズ全長：９５ｍｍ前後、対物側フィルター径：φ６７ｍｍ）で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径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】
本発明は、物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔が広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔が狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群との空気間隔が狭まり、且つ各レンズ群は物体方向へ移動し、フォーカシングの際は第２レンズ群のみを移動して行うズームレンズにおいて、
（１）０．１８＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．２４
（２）１．１＜ｆ１／ｆＴ＜１．５
（３）０．６＜ｆ４／ｆＴ＜０．９
（４）０．５７＜Ｚ２／Ｚ＜０．６７
但し、
ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、
Ｚ２＝β２Ｔ／β２Ｗ、
β２Ｗ：広角端における第２レンズ群の結像倍率（β２Ｗ＜０）、
β２Ｔ：望遠端における第２レンズ群の結像倍率（β２Ｔ＜０）、
Ｚ＝ｆＴ／ｆＷ、
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
であることを特徴とする大口径ズームレンズである。
【００１０】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
前記本発明において、さらに、
（５）　２．７＜（ＴＬＷ−０．５×ＦＬＴ／ｔａｎαＷ）／ｆＷ＜３．３
但し、
ＴＬＷ：広角端における全系（前玉から像面まで）の全長、
ＦＬＴ：対物側に装着するフィルターの直径
αＷ：広角端における半画角
であることを特徴とする。
【００１１】
前記本発明において、さらに、
（６）ＤＷＥＮＰ＜３１
但し、
ＤＷＥＮＰ：広角端における第１レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離
であることを特徴とする。
【００１２】
前記本発明において、さらに、
（７）０．１５＜｜β２Ｗ｜＜０．３
（８）ｅ０＜５
（９）ｈ１＋ｅ０×ｔａｎαＷ＋ｆＷ／（２×ＦＷ）＜２８
但し、
ｅ０：第１レンズ群の物体側面頂から第１レンズ群の前側主点までの距離、
ｈ１：広角端において半画角で入射する主光線の延長線が第１レンズ群の前側主平面を横切る高さであり、
ｈ１＝ｅ１×ｅ２×ｔａｎαＷ×（１／ｅ１＋１／ｅ２−φ２）／（（１−ｅ１×φ１）×（１−ｅ２×φ２）−ｅ２×φ１）と近軸計算により表され、ここで
ｅ１：第１レンズ群と第２レンズ群との主点間隔であり、
ｅ１＝（φ１＋φ２−φ１／β２Ｗ）／（φ１×φ２）、
ｅ２：第２レンズ群と開口絞りまでの主点間隔であり、
ｅ２＝（１−ｈＳＴＰ×２×ＦＷ／ｆＷ−φ１×ｅ１）×β２Ｗ／φ１、
φ１：第１レンズ群の屈折力（＝１／ｆ１）
φ２：第２レンズ群の屈折力（＝１／ｆ２）
ｈＳＴＰ：開口絞りの開放半径、
ＦＷ：広角端におけるＦナンバー
であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の作用】
本発明において、フォーカシングを第２レンズ群のみを移動して行うインナーフォーカス方式を採用した。この方式は、フォーカシングに伴う焦点距離の変化が大きいという欠点があるが、以下の利点がある。すなわち、前記インナーフォーカス方式においては、第１レンズ群のような大きく重いレンズ群を動かす必要はないので、オートフォーカス時の駆動用モーターの負担が少なく、迅速なピント調節が可能であり、また至近撮影時に前玉すなわち第１群レンズの有効径も比較的小さく保つことができ、小型化に有利である。
【００１４】
請求項１に記載の条件式（１）は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離ｆＴに対する第２レンズ群の焦点距離ｆ２との比を規定したものである。条件式（１）の上限を越えると、第２レンズ群の焦点距離が長くなるため、変倍時の移動量が大きくなり小型化に不利となる。反対に、条件式（１）の下限を越えると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり、諸収差の補正が困難となる。
【００１５】
条件式（２）は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離ｆＴに対する第１レンズ群の焦点距離ｆ１との比を規定したものである。条件式（２）の上限を越えると、第１レンズ群の焦点距離が長くなるため、諸収差の補正に関しては有利であるが、変倍時の移動量が増加し、レンズ全長が長くなる。反対に、条件式（２）の下限を越えると、第１レンズ群の焦点距離が短くなり、諸収差の補正が困難となる。
【００１６】
条件式（３）は、ズームレンズの望遠端における全系の焦点距離ｆＴに対する第４レンズ群の焦点距離ｆ４との比を規定したものである。条件式（３）の上限を越えると、第４レンズ群の焦点距離が長くなるため、諸収差の補正に関しては有利となる。また、バックフォーカスが長くなるため、必然的にレンズ全長も長くなり、小型化に不利となる。反対に条件式（３）の下限を越えると、第４レンズ群の焦点距離が短くなるため、　バックフォーカスも短くなり、例えば一眼レフレックスカメラのミラー駆動領域を確保することが難しくなる。また、諸収差の補正も困難となる。
【００１７】
条件式（４）は、全系の広角端から望遠端への変倍比に対する第２レンズ群の広角端から望遠端への変倍比との比を規定したものである。条件式（４）の上限を越えると、ズーミングにおける第２レンズ群の負担する変倍比が増大するため、第２レンズ群の屈折力を強くしないと、第２レンズ群の移動量が増大し、小型化に不利となる。また、第２レンズ群の屈折力を強くすると、収差変動が大きくなり、補正が困難となる。反対に、条件式（４）の下限を越えると、第２レンズ群以外の第３レンズ群や第４レンズ群の負担する変倍比が増大する。そのため、それらの群の屈折力を強くしないと、移動量が増大し、小型化に不利となる。またそれらの群の屈折力を強くすると、収差変動が大きくなり、補正が困難となる。
【００１８】
請求項２に記載の条件式（５）は、広角端における全系（前玉から像面まで）の全長と同じく広角端における半画角および焦点距離、また対物側フィルター径の関係を規定したものである。条件式（５）の上限を越えると、所定の対物側フィルター径に応じた前玉有効径に対して全長が長過ぎるため、広角端での周辺光量が不足気味となる。前玉有効径や後玉有効径を大きくすることは、小型化に不利であり、また第１レンズ群の屈折力を強くして周辺光量を確保しようとすると、諸収差の補正が困難となる。反対に、条件式（５）の下限を越えると、前玉有効径に対して全長が短過ぎるため、各レンズ群のパワーを過度に強くするか、レンズ肉厚や空気間隔を更に薄くしなければならず、収差補正及びレンズ加工において不利である。
【００１９】
請求項３に記載の条件式（６）は、広角端における第１レンズ群の物体側面頂から入射瞳の中心までの距離を規定したものである。条件式（６）の上限を越えると、標準ズームレンズに近い大きさ（対物側フィルター径：φ６７ｍｍ）程度の前玉有効径では広角端での周辺光量が不足気味となり、前玉有効径や後玉有効径を大きくする必要があり、小型化に不利となる。
【００２０】
請求項４に記載の条件式（７）は、広角端における第２レンズ群の結像倍率を規定したものである。条件式（７）の上限を越えると、広角端でのフォーカシングにおける第２レンズ群の移動量が増大するため、至近撮影において第１レンズ群との空間的余裕がなくなり、繰り出し量以上の間隔確保が困難となる。これを避けるため、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を大きくすると、レンズ全長や前玉有効径が増大するため、小型化に不利となる。反対に、条件式（７）の下限を越えると、広角端において第２レンズ群から第３レンズ群に入射する近軸光線の角度が大きくなるため、フォーカシングの際に第３レンズ群で生じる球面収差の変動量が増大し、補正が困難となる。
【００２１】
請求項４に記載の条件式（８）は、第１レンズ群の物体側面頂から第１レンズ群の前側主点までの距離を規定したものである。条件式（８）の上限を越えると、広角端において画面周辺部の光線が絞りの中心付近から離れた所を通るため、最小絞り時にケラレすなわち口径食が生じやすくなる。そこで前記光線が標準ズームレンズ程度の前玉径でケラレすなわち口径食が発生せず且つ絞り中心を通過させるため、第１レンズ群の屈折力を弱めたり、第２レンズ群の屈折力を強めたり、両レンズ群間の主点間隔を小さくする必要がある。しかし、第１レンズ群の屈折力を弱めると、変倍時の移動量が増加し、レンズ全長が長くなる。第２レンズ群の屈折力を強めると、諸収差の補正が困難になる。第１レンズ群及び第２レンズ群の主点間隔を小さくすると、広角端での至近撮影において、第２レンズ群の繰出し量以上の間隔確保が困難になる。よって、これらのいずれの方法も、本発明の目的である小型で至近撮影可能な大口径ズームレンズで良好な性能を実現することが困難となる。
【００２２】
請求項４に記載の条件式（９）は、第１レンズ群の対物側面頂に接する平面上を、広角端における画面周辺部の光線がケラレすなわち口径食を受けることなく通過する光軸からの最大高さ、すなわち近軸計算により算出した広角端の前玉有効半径を規定したものである。条件式（９）の上限を越えると、前玉有効径が大きくなり、一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ（対物側フィルター径：φ６７ｍｍ）程度に小型軽量化することが困難となる。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下に本発明の実施形態の大口径ズームレンズについて説明する。図１は、実施形態の大口径ズームレンズの光学説明図である。図１において、Ｇ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｇ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｇ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｇ４は正の屈折力の第４レンズ群、ＳＴＰは開口絞りである。図２は、実施形態の大口径ズームレンズの広角端における諸収差図である。図３は、実施形態の大口径ズームレンズの中間焦点距離状態における諸収差図である。図４は、実施形態の大口径ズームレンズの望遠端における諸収差図である．
【００２４】
以下に示す実施形態の大口径ズームレンズの基づいての諸元において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、＃は面番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ肉厚および空気間隔、ｎおよびνはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率およびアッべ数を示す。面番号の前に＊印を付した面は、非球面形状の面である。非球面形状を表す式は、光軸に垂直な高さをＨ、面頂を原点としたときの高さＨにおける光軸方向の変位量をＸ（Ｈ）、近軸曲率半径をＲ、円錐係数をε、ｎ次の非球面係数をＡｎとしたとき次の（１１）式で表される．
【００２５】
Ｘ（Ｈ）＝（Ｈ２／Ｒ）／｛１＋［１−（１＋ε）・（Ｈ２／Ｒ２）］１／２｝＋Ａ４Ｈ４＋Ａ６Ｈ６＋Ａ８Ｈ８＋Ａ１０Ｈ１０　　・・・・・・（１１）
【００２６】
（実施形態の大口径ズームレンズの諸元）
ｆ＝２８．８７〜４９．９８〜７２．６５
Ｆｎｏ＝２．９１〜２．９１〜２．９１
【００２７】
2004101739.tif 000003
2004101739.tif 000004
【００２８】
2004101739.tif 000005
【００２９】
2004101739.tif 000006
【００３０】
2004101739.tif 000007
【００３１】
2004101739.tif 000008
【００３２】
本発明の大口径ズームレンズにおける本発明の条件式の値は以下のとおりである．
（１）｜ｆ２｜／ｆＴ　＝０．２０５
（２）ｆ１／ｆＴ　　　＝１．３２９
（３）ｆ４／ｆＴ　　　＝０．７５０
（４）Ｚ２／Ｚ　　　　　＝０．６２１
（５）（ＴＬＷ−０．５×ＦＬＴ／ｔａｎαＷ）／ｆＷ　＝３．１２４
（６）ＤＷＥＮＰ　　　　　＝３０．１１
（７）｜β２Ｗ｜　　　　＝０．２１４
（８）ｅ０＜５　　　　　＝４．１３９
（９）ｈ１＋ｅ０×ｔａｎαＷ＋ｆＷ／（２×ＦＷ）　＝２７．６９
【００３３】
【発明の効果】
本発明の大口径ズームレンズによれば、小型軽量で、携帯性に優れた大口径ズームレンズを構成することができる。
【００３４】
本発明はさらに、正、負、正、正の４群ズーム方式で、広角端での撮影画角が約７５度、全ズーム域でのＦナンバーが約２．８、変倍比が約２．５倍を実現し、尚且つ一眼レフレックスカメラの標準ズームレンズに近い大きさ（レンズ全長：９５ｍｍ前後、対物側フィルター径：φ６７ｍｍ）で、光学性能の優れた、特に一眼レフレックスカメラ等の標準ズームレンズとして好適な大口径ズームレンズを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の大口径ズームレンズの構成を示す光学説明図である．
【図２】図１に示すズームレンズの広角端における諸収差図である．
【図３】図１に示すズームレンズの中間焦点距離状態における諸収差図である．
【図４】図１に示すズームレンズの望遠端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
ＳＴＰ　　　開口絞り
【図１】
2004101739.tif 000009
【図２】
2004101739.tif 000010
【図３】
2004101739.tif 000011
【図４】
2004101739.tif 000012