(57)【要約】【課題】全変倍範囲にわたり良好な光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力配置やレンズ形状などを適切に設定する必要がある。【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ａと、負の屈折力を有する第２群Ｂと、正の屈折力を有する第３群Ｃと、正の屈折力を有する第４群Ｄとを有し、広角端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との間隔が広がり、第２群と前記第３群との間隔が狭まり、第３群と第４群との間隔が広がるズームレンズにおいて、絞りを第３群と一体的に移動させ、かつ以下の条件式を満足するようにしている。−１．０＜（Ｃｗ−Ｃｔ）／ｆ３＜−０．６但し、Ｃｗ：広角端での第３群と第４群の光軸上間隔、Ｃｔ：望遠端での第３群と第４群の光軸上間隔、ｆ３：第３群の焦点距離、【選択図】　図１
2004012639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群と、正の屈折力を有する第４群とを有し、広角端から望遠端への変倍時に前記第１群と前記第２群との間隔が広がり、前記第２群と前記第３群との間隔が狭まり、前記第３群と前記第４群との間隔が広がるズームレンズであって、
絞りが前記第３群と一体的に移動し、かつ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＜（Ｃｗ−Ｃｔ）／ｆ３＜−０．６
但し、Ｃｗ：広角端での前記第３群と前記第４群の光軸上間隔
Ｃｔ：望遠端での前記第３群と前記第４群の光軸上間隔
ｆ３：前記第３群の焦点距離
【請求項２】
レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させる時、前記第３群は物体側に移動し、前記第４群は物体側に凸の軌跡で移動し、かつ以下の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。
０．２＜ｆｗ／ｆ４＜０．３５
但し、ｆｗ：広角端の全系焦点距離
ｆ４：前記第４群の焦点距離
【請求項３】
レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させる時、前記第１群及び前記第２群は像側に凸の軌跡で移動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。
【請求項４】
前記第３群を、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの貼り合せレンズにより構成し、かつ以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズ。
０．２５＜ｆｗ／ｆ４＜０．３５
但し、ｆｗ：広角端の全系焦点距離
ｆ４：前記第４群の焦点距離
【請求項５】
前記第３群を物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの貼り合せレンズと正レンズとにより構成し、かつ以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又３に記載のズームレンズ。
０．２＜ｆｗ／ｆ４＜０．３
但し、ｆｗ：広角端の全系焦点距離
ｆ４：前記第４群の焦点距離
【請求項６】
前記第３群の最も像側のレンズに関し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
０．１＜ｆ３／ｆ３ｒ＜０．４
但し、ｆ３：前記第３群の焦点距離
ｆ３ｒ：第３群の最も像側のレンズの焦点距離
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のズームレンズと、このズームレンズが備えられたカメラとを有することを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズに関し、特に撮像デバイスとして固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルカメラなどの撮影装置に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負の屈折力のレンズが先行する所謂ネガティブリード型のズームレンズは、広角化が比較的容易であるため、多くのカメラの標準型のズームレンズとして用いられている。
【０００３】
この種の標準型ズームレンズとして、負の屈折力を有する第１群と正の屈折力を有する第２群の２つのレンズ群とで構成し、これら２つのレンズ群を光軸に沿って移動させてレンズ群間隔を変化させることにより変倍を行う、所謂２群ズームレンズが、例えば、特開昭５３−１３２３６０号公報、特開昭５６−１９０２２号公報、さらに米国特許５２８３６３９号等で提案又は開示されている。
【０００４】
また、特開平７−５２２５６号公報では、物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群の３つのレンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍を第２群と第３群の間隔を増大させて行うズームレンズが提案されている。
【０００５】
さらに、米国特許第５４３７１０号では、物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群の３つのレンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍を第２群と第３群の間隔を減少させて行うズームレンズが開示されている。
【０００６】
また、本出願人は特開平６−２７３７７号公報により、３群以上の構成の多群ズームレンズを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、負の屈折力のレンズが先行するネガティブリード型のズームレンズは広画角化が比較的容易であり、また所定のバックフォーカスが容易に得られるという特徴がある。
【０００８】
しかしながら、全変倍範囲にわたり、また画面全体にわたり良好な光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力配置やレンズ形状などを適切に設定する必要がある。
【０００９】
各レンズ群の屈折力配置やレンズ構成が不適切であると、変倍に伴う収差変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。
【００１０】
特に負の屈折力のレンズ群が先行する２群ズームレンズにおいては、各群の光軸上の位置は変倍と像面位置の変動補正のために、相対位置が一義的に決定されてしまう。この結果、広角端から望遠端に変倍させる途中の変倍位置での光学性能を任意に制御することができない。
【００１１】
従って、変倍途中の光学性能を良くするには、変倍中の各群の収差変動を極力少なくする必要がある。そのための方法としては、例えば各群の屈折力を緩くしたり、或いは各群をより多くのレンズ枚数で構成するなどの方法が採られている。しかしながら、この方法はレンズ全長が長くなり、高変倍化、高性能化が困難になってくるという問題があった。
【００１２】
これらの問題を解決するために、米国特許第５５７０２３３号では、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群から構成され、各群の移動により変倍を行うズームレンズが提案されている。
【００１３】
しかしながら、撮像デバイスの発展に伴い、より高性能化を求められるビデオカメラ、デジタルカメラ等の分野においては、更なる光学性能の向上が求められている。
【００１４】
さらに、絞りよりも像面側のレンズが変倍に伴い移動するタイプのズームレンズでは、高倍化に伴い射出瞳距離の変動が大きくなるという特徴を有している。近年撮像デバイスとして多く用いられているＣＣＤなどは、撮像面への光線入射角度が変動するとカラーフィルターを通過する光線角度の変化により、画面周辺での色にじみが問題となり得る。
【００１５】
本発明は、４群のズーム構成において、５倍程度の変倍比を満足し、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、変倍範囲中の任意のズーム位置において良好な光学性能が得られる上、射出瞳距離の変動を適切に抑えることができるズームレンズを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群と、正の屈折力を有する第４群とを有し、広角端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との間隔が広がり、第２群と前記第３群との間隔が狭まり、第３群と第４群との間隔が広がるズームレンズにおいて、絞りを第３群と一体的に移動させ、かつ以下の条件式を満足するようにしている。
【００１７】
−１．０＜（Ｃｗ−Ｃｔ）／ｆ３＜−０．６
但し、Ｃｗ：広角端での第３群と第４群の光軸上間隔
Ｃｔ：望遠端での第３群と第４群の光軸上間隔
ｆ３：第３群の焦点距離
さらに、レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させる時、第３群を物体側に移動させ、第４群を物体側に凸の軌跡で移動させ（若しくは第１群及び第２群を像側に凸の軌跡で移動させ）、かつ以下の条件式を満足するようにしてもよい。
【００１８】
０．２＜ｆｗ／ｆ４＜０．３５
但し、ｆｗ：広角端の全系焦点距離
ｆ４：第４群の焦点距離
また、第３群を、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの貼り合せレンズにより構成し、かつ以下の条件式を満足するようにしてもよい。
【００１９】
０．２５＜ｆｗ／ｆ４＜０．３５
但し、ｆｗ：広角端の全系焦点距離
ｆ４：前記第４群の焦点距離
また、第３群を物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの貼り合せレンズと正レンズとにより構成し、かつ以下の条件式を満足するようにしてもよい。
【００２０】
０．２＜ｆｗ／ｆ４＜０．３
但し、ｆｗ：広角端の全系焦点距離
ｆ４：前記第４群の焦点距離
また、第３群の最も像側のレンズに関し、以下の条件式を満足するようにしてもよい。
【００２１】
０．１＜ｆ３／ｆ３ｒ＜０．４
但し、ｆ３：前記第３群の焦点距離
ｆ３ｒ：第３群の最も像側のレンズの焦点距離
上記のように各群の屈折力配置と変倍時の移動軌跡とを適切に設定することにより、高い光学性能を有し、高倍率かぜ得られ、かつ小型で、射出瞳の変動を抑えたズームレンズを実現可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である撮影装置は、図１、図３又は図５に示す第１〜第３実施形態のズームレンズを用いて、像面ＩＰ上に配置したＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子（図示せず）上に物体像（被写体像）を形成する。
【００２３】
図１、図３および図５に示すレンズ断面図において、（Ｗ）は広角端、（Ｍ）は中間のズーム位置、（Ｔ）は望遠端である。また、各断面図において、物体側から順に、Ａは正の屈折力を有する第１レンズ群、Ｂは負の屈折力を有する第２レンズ群、Ｃは正の屈折力を有する第３レンズ群、Ｄは正の屈折力を有する第４レンズ群である。
【００２４】
また、ＳＰは絞り、Ｇはフィルター、フェイスプレートなどのガラスブロックである。
【００２５】
上記各実施形態のズームレンズは、レンズ全系を少なくとも４群構成とし、各群の光軸上間隔を変化させることにより変倍を行う。
【００２６】
上記各実施形態において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群Ａと第２レンズ群Ｂの間隔は広がり、第２レンズ群Ｂと第３レンズ群Ｃの間隔は狭まり、第３レンズ群Ｃと第４レンズ群Ｄの間隔は広がる移動軌跡を描き、絞りＳＰは第３レンズ群Ｄと一体的に移動する。
【００２７】
ここで、Ｃｗを広角端での第３レンズ群Ｃと第４レンズ群Ｄとの光軸上間隔とし、Ｃｔを望遠端での第３レンズ群Ｃと第４レンズ群Ｄとの光軸上間隔とした時、
−１．０＜（Ｃｗ−Ｃｔ）／ｆ３＜−０．６　　　　…（１）
を満たすことを必要とする。
【００２８】
条件式（１）は第３レンズ群Ｃの移動軌跡と屈折力にかかわるものであり、その上限を超えると移動量が大きくなりすぎ、射出瞳の変動が抑えられなくなる。また、下限を超えると第３レンズ群Ｃの屈折力が弱くなりすぎるため、レンズ全長を短縮することが困難である。
【００２９】
本発明において、レンズ全系を広角端から望遠端に変倍させる時、前記第３群は物体側に移動し、前記第４群は物体側に凸の軌跡で移動し、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００３０】
０．２＜ｆｗ／ｆ４＜０．３５　…（２）
ここで、ｆｗは広角端の全系焦点距離であり、ｆｉは第ｉ群の焦点距離である。
【００３１】
条件式（２）は第４レンズ群Ｄの屈折力に関するものであり、その上限を超えると第４レンズ群Ｄの屈折力の増大により、第３レンズ群Ｃと一体に動く絞りＳＰの変動が射出瞳変動に及ぼす影響を抑え切れない。また、下限を超えると、第４レンズ群Ｄの屈折力が弱くなりすぎるため、４群ズームの利点である変倍時の収差変動を抑えることが困難になる。
【００３２】
また、本発明において、レンズ全長を小型に保つためには、広角端から望遠端に変倍させる時、第１レンズ群Ａ及び第２レンズ群Ｂを像側に凸の軌跡で移動させることが好ましい。その結果、全変倍領域における収差変動を抑制することが可能となる。
【００３３】
更に本発明において、第３レンズ群Ｃを物体側から順に、正レンズと正レンズと負レンズの貼り合せレンズにより構成したとき、第４レンズ群Ｄの焦点距離が、
０．２５＜ｆｗ／ｆ４＜０．３５　…（３）
を満足することが必要である。
【００３４】
同様に、第３レンズ群Ｃを物体側から順に、正レンズと正レンズと負レンズの貼り合せレンズおよび正レンズにより構成したときには、以下の条件式を満足することが必要となる。
【００３５】
０．２＜ｆｗ／ｆ４＜０．３　　…（４）
更に好ましくは、第３レンズ群Ｃを物体側から順に、正レンズと正レンズと負レンズの貼り合せレンズおよび正レンズにより構成したときには、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００３６】
０．１＜ｆ３／ｆ３ｒ＜０．４　　…（５）
但し、ｆ３ｒは第３レンズ群Ｃの最も像側のレンズの焦点距離である。
【００３７】
条件式（５）は第３レンズ群Ｃの最も像側のレンズの焦点距離を適正に保つことで、第３レンズ群Ｃを射出する光線の射出角変動を抑えるために適正な範囲である。
【００３８】
以下に、上記各実施形態の数値実施例を示す。図１に示す第１実施形態の数値実施例を第１数値実施例とし、図３に示す第２実施形態の数値実施例を第２数値実施例とし、図５に示す第３実施形態の数値実施例を第３数値実施例とする。
【００３９】
また、各数値実施例においてＲｉは物体側より順にｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順にｉ番目の光学部材の厚さまたは空気間隔、Ｎｉとνｉは各々、物体側より順にｉ番目の光学部材の材率の屈折力とアッベ数である。
【００４０】
また、非球面形状はレンズ中心部の曲率半径をＲとし、光軸方向（光の進行方向）をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各非球面係数とした時、
（１／Ｒ）Ｙ２
Ｘ＝─────────　＋ＡＹ２＋ＢＹ４＋ＣＹ６＋ＤＹ８＋ＥＹ１０
１＋√（１＋（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）２）
なる式で表わす。なお、「ｅ−Ｘ」は「×１０−ｘ」を意味している。また、各数値実施例中においては、半画角ωはｗを、アッベ数νはｖを用いて示している。
【００４１】
（数値実施例１）
【００４２】
【表１】
2004012639.tif 000003
【００４３】
（数値実施例２）
【００４４】
【表２】
2004012639.tif 000004
【００４５】
（数値実施例３）
【００４６】
【表３】
2004012639.tif 000005
【００４７】
また、上記各数値実施例の条件式（１）〜（４）の値を表４に示す。
【００４８】
（表４）
数値実施例１　　数値実施例２　　数値実施例３
条件式（１）　　　　　　−０．８４　　　　　−０．７２　　　　　　−０．８２
条件式（２）〜（４）　　　　０．２２　　　　　　　　　　　　０．２９　　　　　　　　　　　　　　０．２９
条件式（５）　　　　　　　　０．３３　　　　　　　　　　　　―――　　　　　　０．１３
また、各数値実施例の収差図を図２、図４および図６に示す。なお、これらの収差図において、半画角ωはｗを用いて示しており、グラフｄはｄ線の収差を、グラフｇはｇ線の収差を、グラフΔＳはサジタル像面での収差を、グラフΔＭはメリディオナル像面での収差をそれぞれ示している。
【００４９】
図７には、上記第１〜第３実施形態のズームレンズを用いたデジタルスチルカメラを示している。
【００５０】
図７において、１０は撮影光学系１１を含むズームレンズ、２０はカメラ本体、２１はクイックリターンミラー、２２はピント板、２３はペンタダハプリズム、２４は接眼レンズである。
【００５１】
また、２５はＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の固体撮像素子である。固体撮像素子２５は撮影光学系１１により形成された被写体像を光電変換する。
【００５２】
なお、ファインダー観察時には、撮影光路内に配置したクイックリターンミラー２１により被写体光束の一部をファインダー光学系を構成するピント板２２、ペンタダハプリズム２３および接眼レンズ２４に導いて被写体像の光学的な観察を可能とするとともに、ハーフミラーからなるクイックリターンミラー２１を透過した被写体光束を撮像素子２５により光電変換し、得られた画像信号を不図示のＬＣＤ等に表示して被写体像の電子的な観察を可能とする。
【００５３】
一方、撮影時には、クイックリターンミラー２１を撮影光路から退避させ、被写体光束を撮像素子２５により光電変換し、得られた画像情報を不図示の記憶メディアに記憶する。
【００５４】
なお、本発明のズームレンズは、図７に示したデジタルスチルカメラだけでなく、ビデオカメラ用のズームレンズとしても使用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、４群のズーム構成において、各群の屈折力配置と変倍時の移動軌跡とを適切に設定することにより、変倍中の任意のズーム位置において良好な光学性能を有するとともに、全変倍域における射出瞳距離の変動を抑えたズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１実施形態であるズームレンズのレンズ断面図。
【図２】
本発明の数値実施例１の収差図。
【図３】
本発明の第２実施形態であるズームレンズのレンズ断面図。
【図４】
本発明の数値実施例２の収差図。
【図５】
本発明の第３実施形態であるズームレンズのレンズ断面図。
【図６】
本発明の数値実施例３の収差図。
【図７】
上記第１〜第３実施形態のズームレンズを備えたデジタルカメラの断面図。
【符号の説明】
Ａ　第１レンズ群
Ｂ　第２レンズ群
Ｃ　第３レンズ群
Ｄ　第４レンズ群
ＳＰ　絞り
ＩＰ　像面
ｄ　ｄ線
ｇ　ｇ線
ΔＳ　サジタル像面
ΔＭ　メリディオナル像面
【図１】
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【図２】
2004012639.tif 000007
【図３】
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【図４】
2004012639.tif 000009
【図５】
2004012639.tif 000010
【図６】
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【図７】
2004012639.tif 000012