(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、変倍に際して、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部を有して移動し、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が小さくなるように物体側へ移動し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔が小さくなるように物体側へ移動し、広角端に比べて望遠端において前記第２レンズ群と前記第３レンズの間隔が大きくなり、前記第４レンズ群は正レンズと負レンズで構成された接合レンズを２以上有し、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ，広角端における光学系全体の焦点距離をｆｗ，望遠端における光学系全体の焦点距離をｆｔ、前記２以上の接合レンズの正レンズの材質のアッベ数のうち最も小さいアッベ数をν４ｐｐとするとき、
０．９＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．７
０．６＜ｆ２／ｆｔ＜１．２
１．９＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜４．５
１．４＜ｆ４／√（ｆｗ×ｆｔ）＜２．５
８０＜ν４ｐｐ
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群は、２以上の非球面を有す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３】
前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面とを有することを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第４レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面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。
【請求項５】
前記第４レンズ群の最も像側のレンズは、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関し、特に超広角域を含みかつ大口径でありながらも良好なる光学性能を有するフィルム用カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＳＶカメラ等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より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のズームレンズは近接撮影距離が比較的短くなり、また広画角化が比較的容易であるため、広角用のズームレンズに多く用いられている。
【０００３】
一眼レフカメラ用のネガティブリード型のズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正の屈折力のレンズ群を配置したズームレンズが知られている。
【０００４】
このズームタイプは広角端を広画角にするのに適している一方で、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群が全体として正の屈折力のグループ、第３レンズ群と第４レンズ群が全体として負の屈折力のグループを構成し、光学系全体として所謂テレフォトタイプとできることから望遠端においても明るいＦＮｏ（Ｆナンバー）とし易いといったメリットを有している。
【０００５】
ネガティブリード型のズームレンズとして、特開平４−２３５５１５号公報、特開平１０−３２５９２３号公報では広角端の画角が１００°以上で変倍比１．７倍程度のズームレンズを開示している。
【０００６】
また、特開平１０−８２９５４号公報では、広角端の画角が１００°をこえ、変倍比２．０倍程度、ＦＮｏ３．５程度のズームレンズを開示している。
【０００７】
本出願人は特開平７−２６１０８４号公報で広角端の画角が１００°以上で、変倍比２．０倍程度、ＦＮｏ２．８程度のズームレンズを開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年一眼レフカメラやビデオカメラやデジタルカメラ等に用いる標準用のズームレンズとしては、所定の変倍比を有し、広画角を含み、かつ明るいレンズ系のものが要望されている。
【０００９】
前記した、物体側から順に負・正・負・正の屈折力のレンズ群配置のズームレンズは、広画角用のズームレンズに好適であるが、広角側の画角が１００°をこえるような超広角ズームレンズとし、光学性能や変倍比を十分確保するには、レンズ構成を適切に設定することが必要となってくる。
【００１０】
一般にズームレンズにおいて各レンズ群を屈折力を強めれば所定の変倍比を得るための各レンズ群の移動量が少なくなる為、レンズ全長の短縮化を図りつつ、広画角化が可能となる。
【００１１】
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強めると、変倍に伴う収差変動が大きくなり、特に広画角化を図る際には全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を得るのが難しくなってくるという問題点がある。
【００１２】
本発明は、全体として４つのレンズ群より構成し、各レンズ群の屈折力やレンズ構成そして変倍に伴う各レンズ群の移動条件等を適切に設定することにより、広画角で、しかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００１３】
この他本発明は、広角端の画角が約１０５°、変倍比２．０倍以上、ＦＮｏが約２．８程度を達成し、かつ良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、変倍に際して、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡の一部を有して移動し、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔が小さくなるように物体側へ移動し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔が小さくなるように物体側へ移動し、広角端に比べて望遠端において前記第２レンズ群と前記第３レンズの間隔が大きくなり、前記第４レンズ群は正レンズと負レンズで構成された接合レンズを２以上有し、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ，広角端における光学系全体の焦点距離をｆｗ，望遠端における光学系全体の焦点距離をｆｔ、前記２以上の接合レンズの正レンズの材質のアッベ数のうち最も小さいアッベ数をν４ｐｐとするとき、
０．９＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．７
０．６＜ｆ２／ｆｔ＜１．２
１．９＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜４．５
１．４＜ｆ４／√（ｆｗ×ｆｔ）＜２．５
８０＜ν４ｐｐ
の条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明は請求項１の発明において前記第１レンズ群は、２以上の非球面を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項３の発明は請求項２の発明において前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面とを有することを特徴としている。
【００１７】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか1項の発明において前記第４レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有することを特徴としている。
【００１８】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群の最も像側のレンズは、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項６の発明の光学機器は、請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は数値実施例１のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図２は数値実施例１のズームレンズの広角端の収差図、図３は数値実施例１のズームレンズの中間のズーム位置での収差図、図４は数値実施例１のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００２４】
図５は数値実施例２のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図６は数値実施例２のズームレンズの広角端の収差図、図７は数値実施例２のズームレンズの中間のズーム位置での収差図、図８は数値実施例２のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００２５】
図９は数値実施例３のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図１０は数値実施例３のズームレンズの広角端の収差図、図１１は数値実施例３のズームレンズの中間のズーム位置での収差図、図１２は数値実施例３のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００２６】
図１３は数値実施例４のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図１４は数値実施例４のズームレンズの広角端の収差図、図１５は数値実施例４のズームレンズの中間のズーム位置での収差図、図１６は数値実施例４のズームレンズの望遠端の収差図である。
【００２７】
図１において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間のズーム位置、（Ｃ）は望遠端を示す。各レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は負の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ４は正の屈折力の第４群（第４レンズ群）である。ＳＰは開口絞り、ＦＣは固定のフレアーカット絞り、ＩＰは像面である。ＳＳＰは開放Ｆナンバーを規制する開放ＦＮｏ絞りである。
【００２８】
矢印は広角端から望遠端への変倍を行う際の各レンズ群の移動軌跡を示している。尚、広角端と望遠端では変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００２９】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍に際しては、第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて変倍に伴う像面変動を補正し、第２，第３，第４群をいずれも物体側へ移動させて変倍を行っている。
【００３０】
このとき第２群Ｌ２を第２群と第１群との間隔が小さくなるように移動させ、第３群Ｌ３を、第３群と第２群との間隔が大きくなるように移動させ、第４群Ｌ４を第４群と第３群との間隔が小さくなるように移動させている。
【００３１】
本実施形態のズームレンズは
第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ，
広角端における光学系全体の焦点距離をｆｗ，
望遠端における光学系全体の焦点距離をｆｔ
とするとき
０．９  ＜  ｜ｆ１／ｆｗ｜  ＜  １．７  ・・・（１）
０．６  ＜  ｆ２／ｆｔ  ＜  １．２  ・・・（２）
１．９  ＜  ｜ｆ３／ｆｗ｜  ＜  ４．５  ・・・（３）
１．４  ＜  ｆ４／（ｆｗ×ｆｔ）0.5  ＜  ２．５  ・・・（４）
を満足するようにしている。
【００３２】
超広角のズームレンズを設計する際、良好なる光学性能や仕様を満足することのほかに、光学系の大きさ、特に前玉径の大型化を抑制することが重要になってくる。
【００３３】
本発明のズームレンズは、負の屈折力のレンズ群が先行するズームタイプ、所謂ネガティブリードタイプを用いている。このズームレンズは、負の屈折力の第１レンズ群の屈折力を強めると前玉径を小さくするのに有利となる。しかしながら、負の屈折力の第１レンズ群の屈折力を強めすぎると、特に広角端における歪曲収差、コマ収差、そして像面湾曲の良好なる補正が困難となるうえ、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置をとりづらくなるため、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。
【００３４】
条件式（１）は上記理由を鑑みて設定されたものであり、第１レンズ群の焦点距離を適切に設定する為のものである。
【００３５】
条件式（１）の上限値をこえると、前玉径を小型化することが困難となり、又下限値をこえると広角端における歪曲収差、コマ収差、像面湾曲の補正が困難となったり、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置をとりづらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。
【００３６】
本発明のズームレンズでは、望遠端において、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群が全体として正の屈折力を有している。
【００３７】
即ち本発明のズームタイプは望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群が全体として正の屈折力のグループ、第３レンズ群と第４レンズ群が全体として負の屈折力のグループを構成し、光学系全体として所謂テレフォトタイプとなっている。このとき、全体として正の屈折力のグループである第１レンズ群と第２レンズ群では、負の屈折力の第１レンズ群によって入射光束が発散するため第２レンズ群には径の大きなＦＮｏ光束が入射することになる。特に本発明のような大口径ズームレンズでは大きなＦＮｏ光束が入射するので、第２レンズ群では望遠端において球面収差が多く発生しやすい。
【００３８】
条件式（２）は上記に基づき、第２レンズ群の焦点距離を適切に設定する為の条件である。
【００３９】
条件式（２）の上限値を越えると、大きな変倍比を確保するのが困難となったり、望遠端でテレフォトタイプの屈折力配置をとりずらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。又下限値を越えると、特に望遠端における球面収差を良好に補正するのが困難となる。
【００４０】
条件式（３）は第３レンズ群の焦点距離を適切に設定し望遠端で明るいＦナンバーを確保しつつ、収差を良好に補正するためのものである。
【００４１】
条件式（３）の上限値を越えると、望遠端で第３レンズ群と第４レンズ群の合成屈折力を十分な負の屈折力にすることが困難となり、テレフォトタイプの屈折力配置をとりずらくなることなることから、望遠端で明るいＦナンバーを確保することが困難となる。又下限値を越えると、焦点距離全域にわたって特にコマ収差と歪曲収差の良好なる補正が困難となる。
【００４２】
条件式（４）は第４レンズ群の焦点距離を適切に設定し、主にバックフォーカスを長く確保しつつ、望遠端の球面収差を良好に補正するためのものである。
【００４３】
条件式（４）の上限値を越えると、望遠端で特に球面収差の補正や広角端におけるバックフォーカスの確保及び十分な変倍比を達成することが困難となり、又下限値をこえると、広角端で負の歪曲収差の補正が困難となる。
【００４４】
本実施形態において、更に望ましくは条件式（１）、（２）、（３）、（４）の数値範囲を以下の如くにすると良い。
【００４５】
１．１  ＜  ｜ｆ１／ｆｗ｜  ＜  １．４  ・・・（１ａ）
０．７５  ＜  ｆ２／ｆｔ  ＜  １．０  ・・・（２ａ）
２．３  ＜  ｜ｆ３／ｆｗ｜  ＜  ３．７  ・・・（３ａ）
１．６  ＜  ｆ４／（ｆｗ×ｆｔ）0.5  ＜  ２．３  ・・・（４ａ）
本発明の初期の目的とするズームレンズは、以上の構成により達成されるが、更に高い光学性能を得るためには次の条件のうち少なくとも１つを満足することが好ましい。
【００４６】
◎前記第１レンズ群は、２以上の非球面を有することである。
【００４７】
第１レンズ群に、少なくとも２面の非球面を配置すれば、超広角ズームレンズを構成するときに問題となる、広角端における負の歪曲収差を良好に補正するのが容易となる。
【００４８】
◎前記第１レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面とを有することである。
【００４９】
超広角ズームレンズで発生する負の歪曲収差は、一般的に画面周辺における歪曲収差が中間画角における歪曲収差よりも小さくなる、所謂陣笠形状の歪曲収差となりやすい。そこで第１レンズ群に光軸からレンズ周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面と、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を配置すれば、画面周辺における歪曲収差が中間画角における歪曲収差よりも小さくなり過ぎないようにし易くなるので好ましい。
【００５０】
◎前記第４レンズ群は、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有することことである。
【００５１】
第４レンズ群に、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を配置すれば広角端における負の歪曲収差を良好に補正しやすくなるので好ましい。
【００５２】
◎前記第４レンズ群は正レンズと負レンズで構成された接合レンズを２以上有することである。
【００５３】
第４レンズ群に正レンズと負レンズで構成された接合レンズを２つ以上配置すれば広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸上色収差を良好に補正しやすくなる。
◎前記第４レンズ群の接合レンズのうち、少なくとも一つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ数をν４ｐとするとき
８０  ＜  ν４ｐ  ・・・（５）
の条件を満足することである。
【００５４】
条件式（５）は４レンズ群の接合レンズの正レンズの材質のアッベ数を規定する条件であり、前記第４レンズ群の２以上の接合レンズのうち、少なくとも一方の接合レンズの正レンズが条件式（５）を満足すれば、広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸上色収差を良好に補正しやすくなる。
◎前記第４レンズ群の少なくとも２つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ数のうち小さい方のアッベ数をν４ｐｐとするとき
８０  ＜  ν４ｐｐ  ・・・（６）
の条件を満足することである。
【００５５】
条件式（６）は前記第４レンズ群の少なくとも２つの接合レンズの正レンズの材質のアッベ数を規定するものであり、条件式（６）を満足すれば、さらに広角端における負の倍率色収差と望遠端における軸上色収差を良好に補正しやすくなる。
【００５６】
◎前記第４レンズ群の最も像側のレンズは、光軸からレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を有することである。
【００５７】
本発明のズームレンズにおいて第４レンズ群の最も像側のレンズは、広角端において比較的軸外光束が光軸から離れた位置を通過している。このレンズ周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面を配置すれば、広角端における負の歪曲収差の補正がさらに容易となる。
【００５８】
◎本実施形態で用いる非球面のうち、最も物体側の面と最も像側の面以外に配置された非球面であれば、球面レンズの表面に樹脂等による非球面層を形成しても良い。
【００５９】
◎無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第１レンズ群を物体側へ移動させて行っているが、第１レンズ群を２つの負レンズ群に分割し、像側のレンズ群を物体側に移動させて行っても良い。これによれば、前玉径が小型化しやすくなる。
【００６０】
数値実施例１〜４において、物体側から順に第１レンズ群Ｌ１は物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズそして物体側に凸面を向けた正レンズより成っている。
【００６１】
第２レンズ群Ｌ２は負レンズと正レンズの正接合レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズとの接合レンズより成っている。
【００６２】
第３レンズ群Ｌ３は負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズとの接合レンズより成っている。
【００６３】
第４レンズ群Ｌ４は正レンズと負レンズの正接合レンズ、負レンズと正レンズの正接合レンズ、そして正レンズより成っている。
【００６４】
次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフカメラシステムの実施形態を、図１７を用いて説明する。図１７において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズ、１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録するフィルムや撮像素子などの記録手段、１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。
【００６５】
このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。
【００６６】
尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。
【００６７】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率とアッベ数である。
【００６８】
又、非球面形状は面の中心部の曲率半径をＲ、光軸からの高さＹの位置での光軸方向（光の進行方向）の変位を面頂点を基準にしてＸとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅをそれぞれ非球面係数としたとき
【００６９】
【数１】
0004776796.tif 000002
【００７０】
で表されるものとする。尚、「ｅ−ｘ」は「×１０-x」を表す。また前述の各条件式の一部と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００７１】
【外１】
0004776796.tif 000003
【００７２】
【外２】
0004776796.tif 000004
【００７３】
【外３】
0004776796.tif 000005
【００７４】
【外４】
0004776796.tif 000006
【００７５】
【表１】
0004776796.tif 000007
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、以上のように全体として４つのレンズ群より構成し、各レンズ群の屈折力やレンズ構成そして変倍に伴う各レンズ群の移動条件等を適切に設定することにより、広画角で、しかも全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【００７７】
又、本発明によれば広角端の画角が約１０５°、変倍比２．０倍以上、ＦＮｏが約２．８程度を達成し、かつ良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】  本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】  本発明の数値実施例１の中間のズーム位置の収差図
【図４】  本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】  本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】  本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】  本発明の数値実施例２の中間のズーム位置の収差図
【図８】  本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】  本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】  本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】  本発明の数値実施例３の中間のズーム位置の収差図
【図１２】  本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】  本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】  本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１５】  本発明の数値実施例４の中間のズーム位置の収差図
【図１６】  本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１７】  本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１  第１群
Ｌ２  第２群
Ｌ３  第３群
Ｌ４  第４群
ＳＰ  絞り
ＦＣ  フレアーカット絞り
ＳＳＰ  開放ＦＮｏ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】
0004776796.tif 000008
【図２】
0004776796.tif 000009
【図３】
0004776796.tif 000010
【図４】
0004776796.tif 000011
【図５】
0004776796.tif 000012
【図６】
0004776796.tif 000013
【図７】
0004776796.tif 000014
【図８】
0004776796.tif 000015
【図９】
0004776796.tif 000016
【図１０】
0004776796.tif 000017
【図１１】
0004776796.tif 000018
【図１２】
0004776796.tif 000019
【図１３】
0004776796.tif 000020
【図１４】
0004776796.tif 000021
【図１５】
0004776796.tif 000022
【図１６】
0004776796.tif 000023
【図１７】
0004776796.tif 000024