(57)【要約】    【目的】    本発明は８倍程度の変倍比でＦナンバーが２．０程度で諸収差が良好に補正され製作性に優れたズームレンズを提供することを目的としている。    【構成】    本発明のズームレンズは、物体側より順に正の屈折力で変倍時固定の第１群、負の屈折力で変倍のため光軸上を前後に移動する第２群、正の屈折力で変倍時固定の第３群、正の屈折力で焦点位置の移動を補正するため光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力で変倍時固定の第５群よりなり、変倍時固定の第３群又は第５群に少なくとも１面非球面を設け、第４群がすべて球面よりなるレンズ系である。【選択図】            図１
2004199098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に少なくとも１面が非球面であるレンズを少なくとも１枚用い、変倍時に可動である第４群を構成するレンズが全て球面であり、以下の条件（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）    −０．８５＜ｆW ／ｆ2 ＜−０．２５
ただし、ｆW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ2 は第２群の焦点距離である。
【請求項２】
物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されたことを特徴とするズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ等に用いるズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の固体撮像素子の微細化に伴い、ビデオカメラに用いられるズームレンズは、結像性能のより高性能化が要求されている。その一方、ビデオカメラ本体の小型化に対する要求からレンズ系においても、一層の小型軽量化が望まれている。一般に、ビデオカメラに用いるズームレンズにおいて、高性能化および小型化を達成する手段として非球面を用いることが知られている。このように非球面を用いて高性能、小型化を目的とした従来例として例えば特開平４−３０１６１２号公報に記載されたレンズ系が知られている。このレンズ系は、物体側より順に正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群、負の第５群からなり、変倍時に第２群と第４群が可動であるズームレンズである。しかし、この従来例は変倍時に可動である第４群中に非球面を用いているため、公差が厳しいことによる製作コスト高の原因となる。
【０００３】
又、変倍時に可動である群に非球面を用いないズームレンズの従来例として例えば、特開平４−７８８０９号公報、特開平４−１３１０９号公報や特開平４−６０５０９号公報等に記載されたレンズ系が知られている。これら従来例は、物体側より順に正の第１群、負の第２群、正の第３群、正の第４群、負の第５群からなり、変倍時に第２群と第４群が可動であり、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に非球面を用いたズームレンズである。しかし、いずれの従来例もレンズ系の小型化を達成するために各群の屈折力を強めていることから各群で発生する諸収差が大きく、レンズ全系においてもこれらを良好なレベルに補正しきれず、ＣＣＤ等の固体撮像素子の微細化に伴い求められる高性能な結像性能を達成してはいない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は変倍比が８倍程度、Ｆナンバーが２．０程度で諸収差が良好に補正され、製作性に優れたズームレンズを達成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に少なくとも１面が非球面であるレンズを少なくとも１枚用い、変倍時に可動である第４群を構成するレンズが全て球面であり、以下の条件（１）を満足することを特徴としている。
【０００６】
（１）    −０．８５＜ｆW ／ｆ2 ＜−０．２５
ただし、ｆW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ2 は第２群の焦点距離である。
【０００７】
ビデオカメラに用いるズームレンズにおいて、小型、高性能かつ製作性に優れたレンズ系を達成するには、物体側より順に正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群の構成とし、第２群が条件（１）を満足し、変倍時に固定の第３群あるいは第５群に少なくとも１面が非球面形状であるレンズを少なくとも１枚用いることが望ましい。
【０００８】
一般に、上記構成の５群ズームレンズを小型化するには、変倍に最も寄与する第２群の屈折力を強めて変倍時の第２群の移動距離を短くするか、あるいは第３群以降の各群の屈折力を強めてこれらの群のレンズ間隔を狭める方法が考えられる。しかし、前者の方法、つまり第２群の屈折力を強めた場合は、この負の群で発生する諸収差の発生量が大となり高性能なレンズ系の達成が困難となってしまう。
【０００９】
本発明のレンズ系について更に詳細に説明する。まず本発明の第１の構成は、コンパクトで高性能なレンズ系を達成するため、諸収差を悪化させない程度に第２群の負の屈折力を強め、さらに第３群以降の各群の屈折力を強めてレンズ全長を短縮化することを考えた。条件（１）は本発明のレンズ系で諸収差を良好に補正し高性能なレンズ系を達成できる第２群の屈折力の範囲を定めたものである。もし、条件（１）の下限値の−０．８５を超えてしまうと第２群で発生する諸収差が大となり、高性能なレンズ系を達成することが困難となる。また、上限値の−０．２５を超えてしまうと、第２群の屈折力が弱くなり変倍時の移動量が大きくなりレンズ全系の小型化を達成することが困難となるため好ましくない。
【００１０】
また、第３群以降の各群トータルでは第２群からの発散光束を結像する正レンズの作用を有するので、これらの群の屈折力を強くしていくと特に負の球面収差の発生量が大になり高性能なレンズ系を達成することが困難になる。そこで、負の球面収差を良好に補正するために第３群以降の群に非球面を用いることが考えられる。第３群以降のレンズの少なくとも１枚のレンズの少なくとも１面を非球面とすれば球面収差を良好に補正することが可能となる。しかし、本発明の如く高性能なレンズ系の達成に加えて製作性までをも考慮すると、第３群以降の群のうち変倍時に可動の第４群は非球面を用いず全て球面レンズで構成し、変倍時に固定の第３群および第５群の少なくとも一方の群の少なくとも１枚のレンズの少なくとも１面を非球面とすることが望ましい。通常、非球面は高い収差補正効果を持つ一方、偏心による性能劣化が大きくなる。このため、特にズームレンズの可動群に非球面を用いると、非球面形状作製の偏心および鏡枠へ組み込む際のレンズ単体の偏心に加えて可動機構による偏心が影響するため、この群の作製公差を非常に厳しくすることが必要となり、コスト高や作製時間の増加など、製作性を著しく悪化させることになる。したがって、本発明のレンズ系のように変倍時に固定の群に非球面を用いれば、可動機構による偏心の影響を除くことができるため、レンズ系作製公差を緩くでき、コスト削減、作製時間短縮等製作性を向上させることが可能である。
【００１１】
また、本発明のレンズ系は５群構成とし第４群に変倍の際の像面位置のずれを補正させるいわゆるコンペンセータの作用を持たせているが、第４群だけではなく第４群と第５群を一体で可動させることも可能である。しかし、正の屈折力の第４群と負の屈折力の第５群を一体とすると、第４群のみの場合と比べてコンペンセータの持つ正の屈折力が弱くなり像面位置の補正のためこれら群の移動量が増し、レンズ全長が長くなる欠点が生ずる。さらに、第４群と第５群を一体化するとコンペンセータのレンズの重量が増すため、レンズの駆動機構への負担が増し、カメラ全体の重量増の原因となるなど小型軽量化には望ましくない。つまり、本発明のレンズ系の如く、４群構成とはせずに５群構成とすることは、前述したように、公差を緩くして製作性を向上させることに加えて、小型軽量化の点においても優れている。
【００１２】
また、本発明の第２の構成は、物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群とから成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面レンズで構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されたことを特徴としている。
【００１３】
小型で高性能かつ製作性に優れたズームレンズを達成するには、前述した様に、変倍時に可動である第４群は球面レンズのみで構成することが望ましい。もし、第４群に非球面を用いると、公差が厳しくなり製作性に優れた高性能なレンズ系を達成することが困難となるため好ましくない。
【００１４】
また、第３群以降の各群の屈折力を強めてレンズ全長の短縮化を図ると、球面収差に加えて特に第３群で発生する軸上色収差の値が大きくなる。そこで、これを良好に補正するには第３群を少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成することが望ましい。正レンズと負レンズを用いることによりこの群で発生する軸上色収差を良好に補正することが可能である。もし、第３群が正レンズ１枚のみの構成では軸上色収差を良好に補正することが困難となる。
【００１５】
さらに、第３群を構成する少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズが以下の条件（２）を満足することが望ましい。
（２）    νP ／νn ＞１．１
ただし、νP は第３群の少なくとも１枚の正レンズのアッベ数、νn は第３群の少なくとも１枚の負レンズのアッベ数である。
【００１６】
条件（２）を満足すれば、第３群で発生する軸上色収差を良好に補正することが可能となる。もし、条件（２）を満足しないと第３群で軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。
【００１７】
また、本発明の上記各構成（第１、第２の構成）のレンズ系においては、軸外光線高が比較的高くなる像面側に近い第４群あるいは第５群で発生するコマ収差の値が大きくなる傾向にある。そこで、これを良好に補正するために、本発明のレンズ系では第５群を凹面を像側に向けたメニスカス形状の負レンズ１枚にて構成することにより第５群で発生するコマ収差の値を小さくし、さらにこのレンズに非球面を用いて第４群で発生するコマ収差を補正するようにした。収差補正のみを考えれば第４群に非球面を用いることもできるが、前述したように、レンズ系の作製公差を緩くするためには変倍時に固定の第５群を非球面とすることが望ましい。
【００１８】
また、本発明のレンズ系の上記各構成においてレンズ全長をコンパクトに保ったまま良好な結像性能を有するレンズ系を達成するには、第１群の屈折力が条件（３）を満足することが望ましい。
（３）    ０．０５＜ｆW ／ｆ1 ＜０．２２
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離である。
【００１９】
本発明のレンズ系において、レンズ全長を短縮するために正の屈折力の第１群の屈折力を強くすると、広角端における軸外収差および望遠端における軸上色収差の値が大きくなる傾向にある。そこで、これを良好に補正するには第１群が条件（３）を満足することが望ましい。もし、条件（３）の上限値の０．２２を超えてしまうと第１群の屈折力が大きくなり、この群で発生する軸上色収差等を良好に補正することが困難になるため好ましくない。又、下限値の０．０５を超えてしまうと第１群の屈折力が弱くなり、レンズ全系をコンパクトな構成とすることが困難となるので好ましくない。
【００２０】
また、本発明のレンズ系の上記各構成において、第３群あるいは第５群に非球面を用いる場合、少なくとも１面の非球面形状は光軸から周辺に行くに従い正の屈折力が弱くなる、又は負の屈折力が強くなるような形状であることが望ましい。第２群以降の各群では特に、正の屈折力が強いために発生する負の球面収差が大きくなる傾向にあり、これを非球面を用いて補正するには正の屈折力を弱くする様な形状とすることが必要である。もし、光軸から周辺に行くに従って正の屈折力を強くするような非球面形状であると、負の球面収差をさらに助長させてしまうため好ましくない。
【００２１】
また、本発明のレンズ系では諸収差を良好に補正するためには条件（１）を満足することが望ましいが、特にペッツバール和およびディストーションをさらに良好に補正することを考えると条件（１）の代りに条件（１’）を満足することが望ましい。
（１’）    −０．６５＜ｆW ／ｆ2 ＜−０．３５
【００２２】
もし、条件（１’）の上限値の−０．３５を超えると、第２群の負の屈折力が弱くなり過ぎレンズ系をコンパクトにすることが困難となる。また、下限値の−０．６５を越えると第２群で負のペッツバール和の発生量が大になり像面が物体から遠ざかる方向に倒れ、また樽型のディストーションが大きくなるため好ましくない。
【００２３】
また、本発明のレンズ系において高い結像性能を達成するためには、第３群で発生する軸上色収差を良好に補正することが望まれる。そのためには条件（２）を満足することが望ましいが、特に、変倍比が３倍程度以上の高変倍比を達成する場合は、条件（２）の代りに条件（２’）を満足することが望ましい。
（２’）    νP ／νn ＞１．３
【００２４】
条件（２’）を満足すれば、第３群で発生する軸上色収差を良好に補正出来、高い結像性能を達成することが可能である。もし、条件（２’）を満足しないと第３群で軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。
【００２５】
また、本発明のレンズ系をコンパクトにするために第１群の屈折力を強くし過ぎると、特に、広角端で発生する倍率の色収差の補正が困難になる。条件（３）を満足することによりある程度は補正可能であるが、焦点距離を広角端側にのばす場合はさらに良好にこれを補正する必要が生じる。そこで、本発明のレンズ系において、広角側の画角が２ω＝４０°程度以上である場合は条件（３）の代りに条件（３’）を満足することが望ましい。
（３’）    ０．０７＜ｆW ／ｆ1 ＜０．１６
【００２６】
条件（３’）を満足すれば、第１群で発生する倍率の色収差を良好に補正することが可能である。もし、条件（３’）の上限値の０．１６を超えてしまうと第１群の屈折力が強くなり過ぎこの群で発生する倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。条件（３’）の下限値の０．０７を超えると、第１群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。
【００２７】
また、本発明のレンズ系の公差を緩くして製作性を向上させるには変倍時に可動の第４群を均質球面レンズで構成することに加え、変倍時に可動の第２群をも均質球面レンズで構成することが望ましい。
【００２８】
また、第２群からの発散光束が入射する第３群では、特に負の球面収差の発生量が大になる傾向にある。そこで、これを良好に補正するには下記の条件（４）を満足することが望ましい。
（４）    ０．０８＜ｆW ／ｆ3 ＜０．２
ただしｆ3は第３群の焦点距離である。
【００２９】
もし、条件（４）の上限値の０．２を超えてしまうと第３群の正の屈折力が大きくなりすぎ、負の球面収差を良好に補正することが困難となるため好ましくない。また、下限値の０．０８を超えてしまうと第３群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。
【００３０】
また、第４群は第３群からの光束を結像させる作用を持つために、比較的強い正の屈折力を持ち、さらに、軸外光線高が比較的高いのでコマ収差の発生量が大となる傾向にある。そこで、これを良好に補正するには下記の条件（５）を満足することが望ましい。
（５）    ３．２＜ｆt ／ｆ4 ＜５．０
ただし、ｆ4は第４群の焦点距離、ｆtは望遠端における全系の焦点距離である。
【００３１】
もし、条件（５）の上限値の５．０を超えてしまうと第４群の正の屈折力が大きくなりぎ、コマ収差を良好に補正することが困難となるため好ましくない。また、下限値の３．２を超えてしまうと第４群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。
【００３２】
また、本発明の光学系は第３群以降の各群の正の屈折力を強めてレンズ全長の短縮化を達成していることに加え、第２群の負の屈折力がさほど大きくないことから、ペッツバール和が正の方向に発生し、像面が物体側に倒れてくる傾向にあるが、第５群を負レンズ１枚で構成し、下記の条件（６）を満足したことでこれを良好に補正している。
（６）    −５．０＜ｆt ／ｆ5 ＜−１．０
ただし、ｆ5は第５群の焦点距離である。
【００３３】
もし、条件（６）の上限値の−１．０を超えると第５群の屈折力が弱くなり、ペッツバール和を良好に補正することが困難となる。また、下限値の−５．０を超えると第５群の屈折力が大きくなり過ぎペッツバール和が補正過剰となるため好ましくない。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、ビデオカメラやスチルビデオカメラ等に適した小型で高い光学性能を有する製作性に優れたズームレンズを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に本発明のズームレンズの実施の形態を実施例をもとに説明する。下記は、本発明ズームレンズの各実施例のデーターである。
【００３６】
実施例１
ｆ＝8.97〜25.03 〜72.00 ，Ｆ／2.0 〜2.0 〜2.0 
２ω＝50.6°〜17.8°〜6.2 °
ｒ1 ＝77.1073           ｄ1 ＝1.8000    ｎ1 ＝1.85504     ν1 ＝23.78 
ｒ2 ＝48.6092           ｄ2 ＝5.4000    ｎ2 ＝1.62032     ν2 ＝63.39 
ｒ3 ＝-550.6664         ｄ3 ＝0.1000
ｒ4 ＝45.2570           ｄ4 ＝3.8000    ｎ3 ＝1.45720     ν3 ＝90.31 
ｒ5 ＝131.6894          ｄ5 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ6 ＝529.1017          ｄ6 ＝1.0000    ｎ4 ＝1.62032     ν4 ＝63.39 
ｒ7 ＝14.4314           ｄ7 ＝5.3395
ｒ8 ＝-22.5219          ｄ8 ＝1.0000    ｎ5 ＝1.62032     ν5 ＝63.39 
ｒ9 ＝62.6280           ｄ9 ＝0.2000
ｒ10＝33.9831           ｄ10＝2.0000    ｎ6 ＝1.84281     ν6 ＝21.00 
ｒ11＝233.4402          ｄ11＝Ｄ2 （可変）
ｒ12＝絞り              ｄ12＝1.1000
ｒ13＝23.0027 （非球面）ｄ13＝5.4399    ｎ7 ＝1.49845     ν7 ＝81.61 
ｒ14＝-12.8087          ｄ14＝1.0000    ｎ8 ＝1.65425     ν8 ＝58.52 
ｒ15＝-56.9198          ｄ15＝Ｄ3 （可変）
ｒ16＝85.7734           ｄ16＝3.5883    ｎ9 ＝1.59446     ν9 ＝68.30 
ｒ17＝-42.5755          ｄ17＝0.1000
ｒ18＝21.1073           ｄ18＝1.3831    ｎ10＝1.81264     ν10＝25.43 
ｒ19＝10.1527           ｄ19＝4.0868    ｎ11＝1.67340     ν11＝47.25 
ｒ20＝-316.4787         ｄ20＝Ｄ4 （可変）
ｒ21＝9.4073（非球面）  ｄ21＝1.5087    ｎ12＝1.57366     ν12＝50.80 
ｒ22＝6.5254            ｄ22＝3.3484
ｒ23＝∞                ｄ23＝5.0000    ｎ13＝1.51825     ν13＝64.15 
ｒ24＝∞
非球面係数
（第１３面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝-0.31280×10-4
Ａ6 ＝0.43217 ×10-7，Ａ8 ＝0.23724 ×10-9
（第２１面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝0.26769 ×10-4
Ａ6 ＝0.37020 ×10-6，Ａ8 ＝0.11006 ×10-7
ｆ        8.97          25.03           72.00 
Ｄ1       1.500         24.957          42.069
Ｄ2       42.566        19.116          2.000 
Ｄ3       4.703         2.891           4.795 
Ｄ4       0.306         2.132           0.229 
ｆW ／ｆ2 ＝-0.547，νP ／νn ＝1.39，ｆW ／ｆ1 ＝0.125 
ｆW ／ｆ3 ＝0.188 ，ｆt ／ｆ4＝3.412 ，ｆt ／ｆ5 ＝-1.569
【００３７】
実施例２
ｆ＝8.13〜25.0〜80.0，Ｆ／2.0 〜2.0 〜2.0 
２ω＝56.9°〜17.8°〜5.5 °
ｒ1 ＝88.2065           ｄ1 ＝1.8000    ｎ1 ＝1.85504     ν1 ＝23.78 
ｒ2 ＝59.7838           ｄ2 ＝5.8000    ｎ2 ＝1.57098     ν2 ＝71.30 
ｒ3 ＝-550.2590         ｄ3 ＝0.1000
ｒ4 ＝56.1090           ｄ4 ＝3.8000    ｎ3 ＝1.45720     ν3 ＝90.31 
ｒ5 ＝155.1498          ｄ5 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ6 ＝819.7789          ｄ6 ＝1.0000    ｎ4 ＝1.62032     ν4 ＝63.39 
ｒ7 ＝22.0124           ｄ7 ＝6.3499
ｒ8 ＝-29.6409          ｄ8 ＝1.0000    ｎ5 ＝1.69979     ν5 ＝55.53 
ｒ9 ＝29.6976           ｄ9 ＝0.2000
ｒ10＝29.0354           ｄ10＝2.0000    ｎ6 ＝1.84281     ν6 ＝21.00 
ｒ11＝146.0070          ｄ11＝Ｄ2 （可変）
ｒ12＝絞り              ｄ12＝1.1000
ｒ13＝33.5424 （非球面）ｄ13＝6.9327    ｎ7 ＝1.57098     ν7 ＝71.30 
ｒ14＝-14.2380          ｄ14＝1.0000    ｎ8 ＝1.76651     ν8 ＝40.10 
ｒ15＝-43.0482          ｄ15＝Ｄ3 （可変）
ｒ16＝31.0185           ｄ16＝5.1700    ｎ9 ＝1.57098     ν9 ＝71.30 
ｒ17＝-45.9716          ｄ17＝0.1000
ｒ18＝15.5957           ｄ18＝1.0000    ｎ10＝1.88814     ν10＝40.78 
ｒ19＝10.1763           ｄ19＝4.5724    ｎ11＝1.60520     ν11＝65.48 
ｒ20＝18506.0000        ｄ20＝Ｄ4 （可変）
ｒ21＝10.7535 （非球面）ｄ21＝1.2335    ｎ12＝1.88814     ν12＝40.78 
ｒ22＝6.3488            ｄ22＝7.3568
ｒ23＝∞                ｄ23＝5.0000    ｎ13＝1.51825     ν13＝64.15 
ｒ24＝∞
非球面係数
（第１３面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝-0.38676×10-4
Ａ6 ＝0.16576 ×10-7，Ａ8 ＝-0.40075×10-10 
（第２１面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝0.14712 ×10-4
Ａ6 ＝0.16441 ×10-6，Ａ8 ＝-0.19954×10-9
ｆ        8.13          25.0            80.0
Ｄ1       1.500         33.071          54.549
Ｄ2       55.052        23.480          2.000 
Ｄ3       2.707         1.397           1.977 
Ｄ4       0.100         1.416           0.844 
ｆW ／ｆ2 ＝-0.451，νP ／νn ＝1.78，ｆW ／ｆ1 ＝0.091 
ｆW ／ｆ3 ＝0.169 ，ｆt ／ｆ4 ＝4.685 ，ｆt ／ｆ5 ＝-3.980
【００３８】
実施例３
ｆ＝7.52〜20.0〜60.0，Ｆ／2.0 〜2.0 〜2.0 
２ω＝59.1°〜22.0°〜7.3 °
ｒ1 ＝137.6711          ｄ1 ＝1.8000    ｎ1 ＝1.84281     ν1 ＝21.00 
ｒ2 ＝66.4571           ｄ2 ＝5.6000    ｎ2 ＝1.57098     ν2 ＝71.30 
ｒ3 ＝-271.6983         ｄ3 ＝0.1000
ｒ4 ＝48.4907           ｄ4 ＝4.0000    ｎ3 ＝1.75844     ν3 ＝52.33 
ｒ5 ＝131.0602          ｄ5 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ6 ＝126.7542          ｄ6 ＝1.0000    ｎ4 ＝1.62032     ν4 ＝63.39 
ｒ7 ＝15.7517           ｄ7 ＝6.9076
ｒ8 ＝-49.1898          ｄ8 ＝1.0000    ｎ5 ＝1.57098     ν5 ＝71.30 
ｒ9 ＝49.7962           ｄ9 ＝0.2000
ｒ10＝25.1187           ｄ10＝2.0000    ｎ6 ＝1.85504     ν6 ＝23.78 
ｒ11＝92.7708           ｄ11＝2.9512
ｒ12＝-31.6994          ｄ12＝2.0000    ｎ7 ＝1.62032     ν7 ＝63.39 
ｒ13＝85.3332           ｄ13＝Ｄ2 （可変）
ｒ14＝絞り              ｄ14＝1.1000
ｒ15＝22.2995 （非球面）ｄ15＝4.1553    ｎ8 ＝1.57098     ν8 ＝71.30 
ｒ16＝-20.1628（非球面）ｄ16＝1.0629
ｒ17＝-15.8936          ｄ17＝1.0000    ｎ9 ＝1.82017     ν9 ＝46.62 
ｒ18＝-79.7583          ｄ18＝Ｄ3 （可変）
ｒ19＝62.6218           ｄ19＝3.7459    ｎ10＝1.82017     ν10＝46.62 
ｒ20＝-31.3011          ｄ20＝0.1000
ｒ21＝18.4299           ｄ21＝1.0000    ｎ11＝1.81264     ν11＝25.43 
ｒ22＝10.3448           ｄ22＝4.9146    ｎ12＝1.62032     ν12＝63.39 
ｒ23＝-169.8183         ｄ23＝Ｄ4 （可変）
ｒ24＝9.5808（非球面）  ｄ24＝1.4502    ｎ13＝1.69417     ν13＝31.08 
ｒ25＝6.0393            ｄ25＝5.3543
ｒ26＝∞                ｄ26＝5.0000    ｎ14＝1.51825     ν14＝64.15 
ｒ27＝∞
非球面係数
（第１５面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝-0.45410×10-4
Ａ6 ＝0.10984 ×10-7，Ａ8 ＝-0.15415×10-8
（第１６面）Ｐ＝0 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝-0.17051×10-4
Ａ6 ＝-0.33448×10-10 ，Ａ8 ＝-0.21172×10-8
（第２４面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝-0.44752×10-7
Ａ6 ＝-0.14270×10-7，Ａ8 ＝-0.39118×10-8
ｆ        7.52          20.0            60.0
Ｄ1       1.500         22.830          39.341
Ｄ2       39.842        18.512          2.000 
Ｄ3       3.039         1.601           1.713 
Ｄ4       0.100         1.535           1.423 
ｆW ／ｆ2 ＝-0.523，νP ／νn ＝1.53，ｆW ／ｆ1 ＝0.106 
ｆW ／ｆ3 ＝0.118 ，ｆt ／ｆ4 ＝4.009 ，ｆt ／ｆ5 ＝-2.122
【００３９】
実施例４
ｆ＝8.16〜20.07 〜56.0，Ｆ／2.8 〜2.8 〜2.8 
２ω＝55.5°〜22.2°〜7.9 °
ｒ1 ＝98.8042           ｄ1 ＝1.6000    ｎ1 ＝1.85504     ν1 ＝23.78 
ｒ2 ＝54.8396           ｄ2 ＝5.5000    ｎ2 ＝1.57098     ν2 ＝71.30 
ｒ3 ＝-213.9098         ｄ3 ＝0.2000
ｒ4 ＝37.2379           ｄ4 ＝4.0000    ｎ3 ＝1.57098     ν3 ＝71.30 
ｒ5 ＝95.3887           ｄ5 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ6 ＝148.7751          ｄ6 ＝1.0000    ｎ4 ＝1.62032     ν4 ＝63.39 
ｒ7 ＝15.5841           ｄ7 ＝5.6681
ｒ8 ＝-55.3588          ｄ8 ＝1.0000    ｎ5 ＝1.59446     ν5 ＝68.30 
ｒ9 ＝49.9381           ｄ9 ＝0.2000
ｒ10＝23.8741           ｄ10＝2.0000    ｎ6 ＝1.85504     ν6 ＝23.78 
ｒ11＝92.6110           ｄ11＝2.9929
ｒ12＝-27.3377          ｄ12＝1.0000    ｎ7 ＝1.62032     ν7 ＝63.39 
ｒ13＝73.8028           ｄ13＝Ｄ2 （可変）
ｒ14＝絞り              ｄ14＝1.0000
ｒ15＝19.7703           ｄ15＝3.8956    ｎ8 ＝1.59446     ν8 ＝68.30 
ｒ16＝-23.0023（非球面）ｄ16＝0.7798
ｒ17＝-15.3244          ｄ17＝1.0000    ｎ9 ＝1.83945     ν9 ＝42.72 
ｒ18＝-85.7764          ｄ18＝Ｄ3 （可変）
ｒ19＝63.9107           ｄ19＝3.3787    ｎ10＝1.79196     ν10＝47.38 
ｒ20＝-25.2681          ｄ20＝0.2000
ｒ21＝20.3710           ｄ21＝3.8509    ｎ11＝1.62032     ν11＝63.39 
ｒ22＝-12.0220          ｄ22＝1.0000    ｎ12＝1.70605     ν12＝30.11 
ｒ23＝-93.5290          ｄ23＝Ｄ4 （可変）
ｒ24＝9.8017（非球面）  ｄ24＝1.8000    ｎ13＝1.67158     ν13＝33.04 
ｒ25＝5.8851            ｄ25＝5.1300
ｒ26＝∞                ｄ26＝5.0000    ｎ14＝1.51825     ν14＝64.15 
ｒ27＝∞
非球面係数
（第１６面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝0.43220 ×10-4
Ａ6 ＝-0.15285×10-7，Ａ8 ＝-0.35514×10-8
（第２４面）Ｐ＝1 ，Ａ2 ＝0 ，Ａ4 ＝0.13948 ×10-4
Ａ6 ＝-0.18048×10-6，Ａ8 ＝0.11347 ×10-8
ｆ        8.16          20.07           56.0
Ｄ1       1.500         18.955          33.529
Ｄ2       34.022        16.570          2.000 
Ｄ3       2.545         1.301           1.662 
Ｄ4       0.200         1.436           1.065 
ｆW ／ｆ2 ＝-0.592，νP ／νn ＝1.60，ｆW ／ｆ1 ＝0.127 
ｆW ／ｆ3 ＝0.116 ，ｆt ／ｆ4 ＝4.061 ，ｆt ／ｆ5 ＝-2.082
ただしｒ1 ，ｒ2 ，・・・ はレンズ各面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ は各レンズのｅ線の屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ は各レンズのアッベ数である。
【００４０】
上記実施例中、実施例１は図１に示す通りの構成のもので変倍時に固定で正の屈折力を持つ第１群Ｇ１と、負の屈折力を持ち変倍時に光軸上を前後に移動することで変倍作用を持つ第２群Ｇ２と、変倍時に固定で正の屈折力を持つ第３群Ｇ３と、正の屈折力を持ち変倍時に可動であり変倍にともなう像面位置のずれを補正する作用を持つ第４群Ｇ４、負の屈折力を持ち変倍時に固定の第５群Ｇ５とよりなる。
【００４１】
第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、軸上物点に対する光束を狭める作用と軸外物点から出た光束を第２群Ｇ２に導く作用を持つ。第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズから成り広角端から望遠端への変倍に際して物体側から像側に移動することにより変倍作用を有する。第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、変倍時に固定で第２群からの発散光束を略アフォーカルな光束にする作用を持つ。第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズからなり変倍時に可動で変倍にともなう焦点位置のずれを補正する作用を有する。第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。
【００４２】
また、第１群Ｇ１に負レンズと正レンズの接合レンズを用いたことにより、広角端における倍率の色収差および望遠端における軸上色収差を良好に補正している。
【００４３】
また、第３群Ｇ３に条件（２）を満足するような正レンズと負レンズの接合レンズを用いたことによって、この群で発生する軸上色収差を良好に補正している。
【００４４】
また、変倍時に固定の第３群Ｇ３の最も物体側のレンズの物体側の面に、光軸から周辺に行くに従い正の屈折力が弱くなるような非球面を用いて、この群で発生する負の球面収差を良好に補正することを可能としている。さらに、第４群Ｇ４はすべて球面レンズで構成し、変倍時の群偏心による性能劣化を小さくする点で有利な構成となっている。また、変倍時に固定で、軸外光束の光線高が比較的高い第５群Ｇ５の物体側の面を非球面形状とし、特に、軸外収差を良好に補正することを可能としている。
【００４５】
なお、各実施例中で用いた非球面形状は以下の式で表わされるものである。
2004199098.tif 000003
【００４６】
ただし、上記式はｘ軸を光軸方向にとり、ｙ軸を光軸と直角方向にとったもので、ｒは光軸上の曲率半径、Ａ2iは非球面係数、ｐは円錐定数である。
【００４７】
また、この実施例１のズームレンズにおいて至近距離物点へフォーカシングする場合は第４群Ｇ４を移動させて行うことが望ましい。本発明のレンズ系で第４群Ｇ４は変倍時に可動であり、偏心による性能劣化を防ぐため非球面を用いていない。この群をフォーカシング群とすれば、フォーカシングの際の群偏心による性能劣化を小さくできる。さらに、新たな駆動機構を設ける必要もないので、小型軽量化の点でも有利な構成となる。
【００４８】
実施例１の収差状況は図５、図６、図７に示す通りで本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。
【００４９】
実施例２は図２に示す構成のレンズ系で、物体側より順に正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、正の第４群Ｇ４と、負の第５群Ｇ５からなり、変倍時に第２群Ｇ２と第４群Ｇ４が可動であり、各群の作用は実施例１とほぼ同様である。実施例２は変倍比が１０倍と実施例１と比較してさらに変倍比を高くした例である。
【００５０】
第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズから成り、第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズから成り、第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。非球面は変倍時に固定の第３群Ｇ３と第５群Ｇ５に用いている。
【００５１】
この実施例２は変倍比が１０倍と高変倍比であるにも拘わらず、本発明の各条件を満足することにより諸収差を良好に補正することを可能としている。
【００５２】
実施例２の収差状況は図８、図９、図１０に示す通りで、本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。
【００５３】
第３図は、本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ断面図である。
【００５４】
実施例３は図３に示す通りの構成で、物体側より順に正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、正の第４群Ｇ４と、負の第５群Ｇ５からなり、変倍時に第２群Ｇ２と第４群Ｇ４が可動であり、各群の作用は実施例１とほぼ同様である。実施例３は実施例１、実施例２と比較して広角端の焦点距離をさらに短くして広画角化を達成した例である。
【００５５】
第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズから成り、第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、負レンズ、正レンズから成り、第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。広角端の焦点距離を短くした場合は特に広角端で発生する負のディストーションが問題となる。この実施例３では、第２群Ｇ２に負レンズを３枚用いた構成としたことで、負の屈折力を各レンズに分散しこの群で発生する負のディストーションを良好に補正することを可能としている。また、非球面を変倍時に固定の第３群Ｇ３と第５群Ｇ５に用いているが、第３群Ｇ３は実施例１とは異なり、接合レンズにせずに正レンズと負レンズを分離し、両面を非球面にしてさらに良好に諸収差を補正することを可能としている。
【００５６】
実施例３の収差状況は図１１、図１２、図１３に示す通りで本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。
【００５７】
実施例４は図４に示すようなレンズ系で、物体側より順に正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、正の第４群Ｇ４と、負の第５群Ｇ５からなり、変倍時に第２群Ｇ２と第４群Ｇ４が可動であり、各群の作用は実施例１とほぼ同様である。実施例４は各群の屈折力を強めてレンズ全長の小型化を図った例である。
【００５８】
第１群Ｇ１は物体側より順に負レンズ、正レンズ、正レンズから成り、第２群Ｇ２は、物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズから成り、第３群Ｇ３は、物体側より順に正レンズ、負レンズから成り、第４群Ｇ４は物体側より順に正レンズ、正レンズ、負レンズから成り、第５群Ｇ５は変倍時に固定で凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されている。また、非球面を変倍時固定の第３群Ｇ３と第５群Ｇ５に用いている。
【００５９】
各群の屈折力を強めてレンズ全長の短縮化を図ったために、各群の収差の発生量は大きくなるが、本発明の各条件を満足することで諸収差を良好に補正することを可能としている。
【００６０】
実施例４の収差状況は図１４、図１５、図１６に示す通りで、本発明のレンズ系が非常に高い光学性能を達成していることがわかる。
【００６１】
本発明において、特許請求の範囲に記載するズームレズのほか次の各項に記載するズームレンズも本発明の目的を達成するものである。
【００６２】
（１）特許請求の範囲の請求項２に記載されているレンズ系で下記の条件（１）を満足するズームレンズ。
（１）−０．８５＜ｆW ／ｆ2 ＜−０．２５
【００６３】
（２）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記（１）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（２）を満足するズームレンズ。
（２）    νp ／νn ＞１．１
【００６４】
（３）特許請求の範囲の第１項又は第２項あるいは前記（１）又は（２）に記載されているレンズ系で、下記条件（３）を満足するズームレンズ。
（３）    ０．０５＜ｆW ／ｆ1 ＜０．２２
【００６５】
（４）特許請求の範囲の第１項又は第２項あるいは前記（１）、（２）又は（２）の項に記載されているレンズ系で、条件（１）の代りに下記条件（１’）を満足するズームレンズ。
（１’）    −０．６５＜ｆW ／ｆ2 ＜−０．３５
【００６６】
（５）前記（２）の項に記載されているレンズ系で、条件（２）の代りに下記条件（２’）を満足するズームレンズ。
（２’）    νp ／νn ＞１．３
【００６７】
（６）前記（３）の項に記載されているレンズ系で、条件（３）の代りに条件（３’）を満足するズームレンズ。
（３’）    ０．０７＜ｆW ／ｆ1 ＜０．１６
【００６８】
（７）前記（３）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（４）を満足するズームレンズ。
（４）    ０．０８＜ｆW ／ｆ3 ＜０．２
【００６９】
（８）前記（７）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（５）を満足するズームレンズ。
（５）    ３．２＜ｆt ／ｆ4 ＜５．０
【００７０】
（９）前記（８）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（６）を満足するズームレンズ。
（６）    −５．０＜ｆt ／ｆ5 ＜−１．０
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１のレンズ構成を示す図
【図２】本発明の実施例２のレンズ構成を示す図
【図３】本発明の実施例３のレンズ構成を示す図
【図４】本発明の実施例４のレンズ構成を示す図
【図５】本発明の実施例１の広角端における収差図
【図６】本発明の実施例１の中間焦点距離における収差図
【図７】本発明の実施例１の望遠端における収差図
【図８】本発明の実施例２の広角端における収差図
【図９】本発明の実施例２の中間焦点距離における収差図
【図１０】本発明の実施例２の望遠端における収差図
【図１１】本発明の実施例３の広角端における収差図
【図１２】本発明の実施例３の中間焦点距離における収差図
【図１３】本発明の実施例３の望遠端における収差図
【図１４】本発明の実施例４の広角端における収差図
【図１５】本発明の実施例４の中間焦点距離における収差図
【図１６】本発明の実施例４の望遠端における収差図
【図１】
2004199098.tif 000004
【図２】
2004199098.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年4月26日(2004.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有し変倍時に固定の第１群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸上を前後に移動する第２群と、正の屈折力を有し変倍時に固定の第３群と、正の屈折力を有し変倍に伴う焦点位置の移動を補正するために光軸上を前後に移動する第４群と、負の屈折力を有し変倍時に固定の第５群から成り、第３群が少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、第４群が全て球面で構成され、第５群が少なくとも１面が非球面形状である凹面を像側に向けた負のメニスカスレンズ１枚で構成されたことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
条件（２）を満足することを特徴とした請求項１のズームレンズ。
（２）    νP ／νn ＞１．１
ただし、νP は第３群の少なくとも１枚の正レンズのアッベ数、νn は第３群の少なくとも１枚の負レンズのアッベ数である。
【請求項３】
条件（３）を満足することを特徴とした請求項１又は２のズームレンズ。
（３）    ０．０５＜ｆW ／ｆ1 ＜０．２２
ただし、ｆW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ1 は第１群の焦点距離である。
【請求項４】
条件（４）を満足することを特徴とした請求項１、２又は３のズームレンズ。
（４）    ０．０８＜ｆW ／ｆ3 ＜０．２
ただし、ｆW は広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ3は第３群の焦点距離である。
【請求項５】
条件（５）を満足することを特徴とした請求項１、２、３又は４のズームレンズ。
（５）    ３．２＜ｆt ／ｆ4 ＜５．０
ただし、ｆ4は第４群の焦点距離、ｆtは望遠端における全系の焦点距離である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
もし、条件（５）の上限値の５．０を超えてしまうと第４群の正の屈折力が大きくなり過ぎ、コマ収差を良好に補正することが困難となるため好ましくない。また、下限値の３．２を超えてしまうと第４群の屈折力が弱くなり過ぎレンズ全長をコンパクトにすることが困難となるため好ましくない。