(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍にともなう像面の変動を補正する負の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍時に固定の正の屈折力を有する第４レンズ群とを配設してなり、
前記第２レンズ群が、物体側から順に、
凸面を物体側に向けた２枚の負の屈折力を有するメニスカスレンズと、
物体側から順に、凹面もしくは平面を物体側に向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズもしくは平凸レンズ、および負の屈折力を有するレンズを物体側から配列してなる全体として負の屈折力を有する接合レンズと、凸面を物体側に向けた正の屈折力を有するレンズとを配列してなる色消しレンズとを配列してなり、
前記第１レンズ群が、物体側から順に、合焦操作時に固定の正の屈折力を有する第１ａレンズ群と、無限遠物体から近距離物体への合焦操作時に、物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群とを配列してなることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
下記の条件式（１）、（２）をともに満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
ν２３＜25.0              (1)
ν２５＜25.0              (2)
ただし、
ν２３：第２レンズ群の接合レンズを構成する正の屈折力のレンズのアッベ数νｄ
ν２５：第２レンズ群の凸面を物体側に向けた正の屈折力のレンズのアッベ数νｄ
【請求項３】
下記の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
0.30＜ｆ２／ｆ２ａ＜0.60      (3)
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ２ａ：第２レンズ群中の接合レンズの焦点距離
【請求項４】
下記の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項２または３記載のズームレンズ。
│Ｎ２３−Ｎ２４│＜0.02    (4)
ただし、
Ｎ２３：第２レンズ群の接合レンズを構成する正の屈折力のレンズの屈折率Ｎｅ
Ｎ２４：第２レンズ群の接合レンズを構成する負の屈折力のレンズの屈折率Ｎｅ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンディタイプのテレビカメラに搭載される高倍率のズームレンズに関し、特に、３枚構成の色消しレンズをバリエータに用いたズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、４群タイプの高変倍なズームレンズがハンディタイプのテレビカメラに搭載されるようになってきている。
このような４群タイプのズームレンズにおいては、テレビカメラの小型化という要請から、年々小型化の要求が高まっているが、高変倍のものを小型化しようとすると諸収差が大きくなってしまうため、その対策が必要である。
【０００３】
その中でも、ズーミングやフォーカシングに伴い発生する色収差、特に倍率の色収差を補正することは必ずしも容易ではないが、このような色収差を補正する手法として、バリエータが負の屈折力を有する場合は、それを構成するレンズのうち、正レンズの分散を大きくし、負レンズの分散を小さくするいわゆる逆色消しの手法が知られており、この組み合わせの接合レンズを用いて上記倍率の色収差を補正することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記色消しレンズは設計自由度という点を考慮し、レンズ面数を増加させるために、上記接合レンズにレンズをもう１枚組み合わせた、図１４に示すような３枚構成のものが従来より知られている。
【０００５】
しかしながら、このような３枚構成の色消しレンズを使用した場合には、レンズ系の全長がさらに長くなり、コンパクト化の要請に反する。このことを、図１３を用いて具体的に説明する。
【０００６】
図１３は、変倍に寄与するバリエータである第２レンズ群が広角端（最も物体側）に位置する場合に、画面周辺部に対応する光束の主光線を模式的に示すものである。実線は第２レンズ群の色消しレンズが２枚で構成されている場合のものであり、点線は第２レンズ群の色消しレンズが３枚で構成されている場合のものである。なお、２は絞りであり、その前段にコンペンセータである第３レンズ群Ｇ３を位置するように構成されている。図１３によれば、色消しレンズを３枚で構成した第２レンズ群Ｇ２´の場合には、色消しレンズを２枚で構成した第２レンズ群Ｇ２と比べてレンズ厚が増加し、このため、第２レンズ群Ｇ２の前段に位置する第１レンズ群Ｇ１に比べて、第２レンズ群Ｇ２´の前段に位置する第１レンズ群Ｇ１´のレンズ径が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、逆色消し効果を奏する色消しレンズにおけるレンズ面数を増加させて設計の自由度を十分に確保しつつコンパクト化の要請をも満足させ得るズームレンズを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍にともなう像面の変動を補正する負の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍時に固定の正の屈折力を有する第４レンズ群とを配設してなり、
前記第２レンズ群が、物体側から順に、
凸面を物体側に向けた２枚の負の屈折力を有するメニスカスレンズと、
物体側から順に、凹面もしくは平面を物体側に向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズもしくは平凸レンズ、および負の屈折力を有するレンズを物体側から配列してなる全体として負の屈折力を有する接合レンズと、凸面を物体側に向けた正の屈折力を有するレンズとを配列してなる色消しレンズとを配列してなり、
前記第１レンズ群が、物体側から順に、合焦操作時に固定の正の屈折力を有する第１ａレンズ群と、無限遠物体から近距離物体への合焦操作時に、物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群とを配列してなることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、下記の条件式（１）、（２）をともに満たすことが好ましい。
ν２３＜25.0              (1)
ν２５＜25.0              (2)
ただし、
ν２３：第２レンズ群の接合レンズを構成する正の屈折力のレンズのアッベ数νｄ
ν２５：第２レンズ群の凸面を物体側に向けた正の屈折力のレンズのアッベ数νｄ
【００１１】
さらに、下記の条件式（３）を満たすことが好ましい。
0.30＜ｆ２／ｆ２ａ＜0.60      (3)
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ２ａ：第２レンズ群中の接合レンズの焦点距離
【００１２】
さらに、下記の条件式（４）を満たすことが好ましい。
│Ｎ２３−Ｎ２４│＜0.02     (4)
ただし、
Ｎ２３：第２レンズ群の接合レンズを構成する正の屈折力のレンズの屈折率ＮｅＮ２４：第２レンズ群の接合レンズを構成する負の屈折力のレンズの屈折率Ｎｅ
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るズームレンズの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係るズームレンズを示すもので、広角端における各レンズ構成を示す。
図１（Ａ）に示すように、実施例１のズームレンズは、物体側より順に、変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍時に可動の負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、変倍時に固定の正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配設してなり、第２レンズ群Ｇ２を光軸Ｘ方向に移動することにより全系の焦点距離を変化させ、第３レンズ群Ｇ３を光軸Ｘ方向に移動することにより結像位置の変動を補正する。
【００１６】
上記第１レンズ群Ｇ１は、６枚のレンズＬ１〜Ｌ６で構成され、上記第２レンズ群Ｇ２は、５枚のレンズＬ７〜Ｌ１１で構成され、上記第３レンズ群Ｇ３は、２枚のレンズＬ１２〜Ｌ１３で構成され、上記第４レンズ群Ｇ４は、絞り２と９枚のレンズＬ１４〜Ｌ２２で構成されている。
【００１７】
図１（Ｂ）は、本発明に係るレンズのポイントとなる第２レンズ群Ｇ２の構成を拡大して示すものである。すなわち、この第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、凸面を物体側に向けた２枚の負のメニスカスレンズＬ７、Ｌ８と、凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズＬ９と、物体側に強い曲率の面を向けた両凹レンズＬ１０と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ１１とを配列してなる。そして、上記正のメニスカスレンズＬ９と両凹レンズＬ１０とは接合レンズとされている。また、この接合レンズと上記正のメニスカスレンズＬ１１とにより色消しレンズ（逆色消し）が構成される。
【００１８】
また、上記第１レンズ群Ｇ１は、合焦操作時に固定の正の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａ（Ｌ１〜Ｌ３）と、無限遠物体から近距離物体への合焦操作時に、物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ（Ｌ４〜Ｌ６）から構成されている。
【００１９】
また、上記ズームレンズにおいては、以下の条件式（１）〜（４）を満足するように構成されている。
ν２３＜25.0                 (1)
ν２５＜25.0                 (2)
0.30＜ｆ２／ｆ２ａ＜0.60      (3)
│Ｎ２３−Ｎ２４│＜0.02       (4)
ただし、
ν２３：第２レンズ群Ｇ２の接合レンズを構成する正レンズＬ９のアッベ数νｄ
ν２５：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ１１のアッベ数νｄ
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆ２ａ：第２レンズ群Ｇ２中の接合レンズの焦点距離
Ｎ２３：第２レンズ群Ｇ２の接合レンズを構成する正レンズＬ９の屈折率Ｎｅ
Ｎ２４：第２レンズ群Ｇ２の接合レンズを構成する負レンズＬ１０の屈折率Ｎｅ
【００２０】
また、前述したように、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に絞り２が配設され、第４レンズ群Ｇ４の後段に色分解プリズム１が配設され、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は固体撮像素子等の結像面（図示せず）に結像されるとともに、プリズム１により分光されてファインダ等に導かれる。
【００２１】
ここで、上記条件式（１）〜（４）の技術的意義について説明する。
すなわち、上記条件式（１）は、第２レンズ群の接合レンズを構成する正レンズの硝材のアッベ数νｄを規定したものである。この範囲を外れると、倍率色収差を良好に補正するためには接合面の曲率半径を小さくしなければならず、接合レンズの厚さが増大してしまう。
【００２２】
また、上記条件式（２）は、第２レンズ群の凸面を物体側に向けた正の屈折力のレンズの硝材のアッベ数νｄを規定したものである。この範囲を外れると、倍率色収差を良好に補正することが困難となる。
【００２３】
また、上記条件式（３）は第２レンズ群全体の屈折力に対する接合レンズの屈折力の割合を規定するものである。この下限を下回ると接合レンズの屈折力が弱くなりすぎ、上記２枚の負のメニスカスレンズの屈折力が大きくなりすぎることとなるため、諸収差の補正が困難となる。特に、第２レンズ群の最も物体側の負レンズの物体側の面の曲率半径が大きくなりすぎ、広角端での負の歪曲収差が発生する。一方、この上限を上回ると、接合レンズを構成する正レンズの凹面の曲率半径が小さくなり、収差補正のために第２レンズ群の最も物体側の負レンズの物体側の面の曲率半径が小さくなり、この最も物体側の負レンズの厚みが増大し、結局、バリエータである第２レンズ群の全長が増大し、コンパクト化の要請に反する。
【００２４】
さらに、上記条件式（４）は、第２レンズ群の接合レンズを構成する正レンズと負レンズの屈折率Ｎｅの差を規定するものである。一般に、ズーム比が増大すると、望遠端における軸上色収差の影響による色のにじみが無視できなくなる。しかしながら、レンズ設計時において、設計基準波長以外の波長での像のまとまり具合をどの程度とすれば適切であるかは一義的に定めることが困難である。例えば、グリーン、ブルー、レッドの３色で考えると、グリーンを基準波長とした場合に、ブルーとレッドの軸上色収差の量をどの程度とすれば適切であるかは一義的に定めることが困難である。しかし、互いに異なる軸上色収差を発生させる複数のレンズからなるレンズ系を設計しておき、この中から実際に最適なものを選択するというようなことも現実的ではない。そこで第２レンズ群の接合レンズの屈折率差を、上記条件式（４）により所定値以下に設定することで、レンズ系全体の設計変更を行うことなくこの接合レンズのみを交換可能としている。これにより、実際に製造されたレンズ系が所望の軸上色収差の値とならなかった場合であっても、軸上色収差の値に大きな影響を与える接合レンズのみを交換して、軸上色収差の値を所望の値に容易に改良可能である。
【００２５】
次に、上述した実施例１に係るズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズの、ｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を表１に示す。なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００２６】
さらに、表１の下段に、広角端から望遠端までの全系の焦点距離ｆおよびＦナンバを示す。さらにズーム比を示す。
【００２７】
また、表１の下段に示すように、上記条件式（１）におけるν2３の値は22.8、条件式（２）におけるν2５の値は23.9、条件式（３）におけるｆ２／ｆ２ａの値は0.521、条件式（４）における│Ｎ２３−Ｎ２４│の値は0.00373となっており、上記各条件式（１）、（２）、（３）および（４）をそれぞれ満足している。
【００２８】
【表１】
0004502341.tif 000002
【００２９】
また、下記表４に表１の軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ１２、Ｄ２１、Ｄ２４の広角端および望遠端の各位置での値を示す。
【００３０】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施例２に係るズームレンズを示すもので、広角端における各レンズ構成を示す。
図２（Ａ）に示すように、実施例２のズームレンズは、上記実施例１のズームレンズと同様の構成とされているが、第１レンズ群Ｇ１の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂが２枚のレンズＬ４〜Ｌ５から構成されており、第４レンズ群Ｇ４が、絞り２と１０枚のレンズＬ１３〜Ｌ２２から構成されている点で異なっている。
【００３１】
また、このズームレンズは、上記条件式を満足するように構成されてなる。
なお、図２（Ｂ）は、本発明に係るレンズのポイントとなる第２レンズ群Ｇ２の構成を拡大して示すものであり、その構成は、上記実施例１に係るズームレンズの第２レンズ群Ｇ２と略同様である。
【００３２】
実施例２に係るズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズの、ｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を表２に示す。なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００３３】
さらに、表２の下段に、広角端から望遠端までの全系の焦点距離ｆおよびＦナンバを示す。さらにズーム比を示す。
また、表２の下段に示すように、上記条件式（１）におけるν2３の値は22.8、条件式（２）におけるν2５の値は23.9、条件式（３）におけるｆ２／ｆ２ａの値は0.331、条件式（４）における│Ｎ２３−Ｎ２４│の値は0.00373となっており、上記各条件式（１）、（２）、（３）および（４）をそれぞれ満足している。
【００３４】
【表２】
0004502341.tif 000003
【００３５】
また、下記表４に表２の軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ１０、Ｄ１９、Ｄ２２の広角端および望遠端の各位置での値を示す。
【００３６】
＜比較例＞
図３は、比較例に係るズームレンズを示すもので、広角端における各レンズ構成を示す。
図３（Ａ）に示すように、比較例のズームレンズは、上記実施例２のズームレンズと、第２レンズ群Ｇ２の構成において大きく異なっている。
【００３７】
図３（Ｂ）は、比較例に係るレンズの第２レンズ群Ｇ２の構成を拡大して示すものであり、比較例の第２レンズ群Ｇ２が、４枚のレンズＬ６〜Ｌ９から構成されていることが示されている。特に、色消し機能（逆色消し）が、像面側の２枚のレンズである、両凸レンズＬ８と両凹レンズＬ９により得られる。
【００３８】
本比較例に係るズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズの、ｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を表３に示す。なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００３９】
さらに、表３の下段に、広角端から望遠端までの全系の焦点距離ｆおよびＦナンバを示す。さらにズーム比を示す。
【００４０】
【表３】
0004502341.tif 000004
【００４１】
また、下記表４に表３の軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ９、Ｄ１７、Ｄ２０の広角端および望遠端の各位置での値を示す。
【００４２】
【表４】
0004502341.tif 000005
【００４３】
図４、７、１０は、上記各実施例および比較例に係るズームレンズの広角端（物体距離＝３ｍ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図であり、図５、８、１１は、上記各実施例および比較例に係るズームレンズの望遠端（物体距離＝３ｍ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図であり、図６、９、１２は、上記各実施例および比較例に係るズームレンズの望遠端（物体距離＝１２ｍ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、各球面収差図には、615nm、546.1nm、460nmに対する収差が示されており、各非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。
【００４４】
これらの収差図から明らかなように、上述した各実施例に係るズームレンズによれば、各収差を良好に補正することができる。
また、上記各実施例と比較例の比較から明らかなように、本実施例においては、色消し機能（逆色消し）を有するレンズ系の全厚を増加させることなくそのレンズ面数を増加させて設計の自由度を増加させることができる。
【００４５】
また、本発明のズームレンズとしては上記実施例のものに限られるものではなく、例えば各レンズ群を構成するレンズの形状や枚数は適宜選択し得る。
なお、本発明のズームレンズにおける色消しレンズは、上述したズームレンズの他、例えば双眼鏡や単眼鏡などの各種の光学装置に適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明のズームレンズによれば、従来の３枚構成の色消し（逆色消し）機能を有するレンズと比較し、色消し機能を有するレンズ系におけるレンズ面数を確保することでレンズ設計の自由度を確保しつつ、そのレンズ厚を薄くすることができる。
【００４７】
また、本発明のズームレンズによれば、上記色消しレンズをバリエータに搭載するとともに所定の条件式を満足することにより、レンズ設計の自由度を確保し得るとともに、第１レンズ群の有効径の縮小化によりコンパクト化および軽量化を達成することができ、さらに優れた色消し効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るズームレンズ基本構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係るズームレンズ基本構成を示す概略図
【図３】比較例に係るズームレンズ基本構成を示す概略図
【図４】実施例１に係るズームレンズの広角端（物体距離３ｍ  f=8.5mm）における収差図
【図５】実施例１に係るズームレンズの望遠端（物体距離３ｍ  f=170mm）における収差図
【図６】実施例１に係るズームレンズの望遠端（物体距離１２ｍ  f=170mm）における収差図
【図７】実施例２に係るズームレンズの広角端（物体距離３ｍ  f=8.0mm）における収差図
【図８】実施例２に係るズームレンズの望遠端（物体距離３ｍ  f=128mm）における収差図
【図９】実施例２に係るズームレンズの望遠端（物体距離１２ｍ  f=128mm）における収差図
【図１０】比較例に係るズームレンズの広角端（物体距離３ｍ  f=9.0mm）における収差図
【図１１】比較例に係るズームレンズの望遠端（物体距離３ｍ  f=162mm）における収差図
【図１２】比較例に係るズームレンズの望遠端（物体距離１２ｍ  f=162mm）における収差図
【図１３】従来技術の問題点を説明するための概略図
【図１４】従来技術を説明するための概略図
【符号の説明】
Ｌ１〜Ｌ２２    レンズ
Ｒ１〜Ｒ４３    レンズ面の曲率半径（プリズム面を含む）
Ｄ１〜Ｄ４２    軸上面間隔
Ｘ            光軸
１            プリズム
２            絞り
【図１】
0004502341.tif 000006
【図２】
0004502341.tif 000007
【図３】
0004502341.tif 000008
【図４】
0004502341.tif 000009
【図５】
0004502341.tif 000010
【図６】
0004502341.tif 000011
【図７】
0004502341.tif 000012
【図８】
0004502341.tif 000013
【図９】
0004502341.tif 000014
【図１０】
0004502341.tif 000015
【図１１】
0004502341.tif 000016
【図１２】
0004502341.tif 000017
【図１３】
0004502341.tif 000018
【図１４】
0004502341.tif 000019