(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、少なくとも１面が非球面とされた単レンズからなる正の屈折力を有する第３レンズ群、および少なくとも１面が非球面とされたレンズを含む正の屈折力を有する第４レンズ群からなるズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とを固定とし、
前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより全系の焦点距離を変化させ、
前記第４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像位置の変動を補正し、同時に物体距離の変化による結像位置の変化を補正するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側に凹面もしくは平面を向けた負レンズ、および両凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとからなる接合レンズにより構成され、
前記第４レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとからなる接合レンズ、および少なくとも１面が非球面とされた単レンズにより構成され、該少なくとも１面が非球面とされた単レンズは、像側に凸面を向けたメニスカス状のレンズからなり、
前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記条件式（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
２．５＜ｆ４／ｆｗ＜３.１    （３）
【請求項２】
前記第２レンズ群における前記両凹レンズのｄ線におけるアッベ数をν１ｄ、前記第４レンズ群おける前記単レンズのｄ線におけるアッベ数をν２ｄとしたとき、下記条件式（１）、（２）をともに満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
ν１ｄ＞５０    （１）、    ν２ｄ＞５０    （２）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スティルカメラに好適に用いられるリアフォーカスタイプのズームレンズに関し、特に５から６倍程度の変倍比を達成し得る小型のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラ用のズームレンズは、撮像サイズが１／３インチから１／４インチに移行しつつあり、レンズ構成の簡素化が求められている。このようなズームレンズとしては、例えば全系を４群で構成し、第１レンズ群および第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を光軸方向に移動することにより変倍を行い、それに伴う像点位置の移動を第４レンズ群により行うようなリアフォーカスタイプのものが知られている。
【０００３】
さらに、このようなビデオカメラ用のズームレンズとしては、特開平８−５９１６号公報や特開平１１−１９４２６９号公報などに記載されているような、より変倍比の大きいものが知られるようになってきている。
【０００４】
ところで、最近、いわゆるデジカメと称される、ハンディな電子スティルカメラが急速に普及しつつあり、このような電子スティルカメラにおいても上記構成のズームレンズが搭載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したビデオカメラとデジカメとでは、要求されるコンパクト化のレベルが異なり、したがって要求されるズームレンズの全長もレベルの異なるものである。
【０００６】
すなわち、デジカメのサイズとしては、胸ポケットに入れることができるようなものが求められており、したがって、その厚みにより規定されるレンズ全長は極めてコンパクトなものとする必要がある。
【０００７】
このような観点から考えてみるに、上述した公報記載のものは、いずれもレンズ全長が長くなってしまい、ビデオカメラに搭載するズームレンズとしては好適であっても、上記デジカメに搭載するズームレンズとしてはコンパクト性に欠けるため、より全長が短くできるズームレンズが望まれていた。
【０００８】
また、上記デジカメにおいては、急速に高解像度化が進められ、１画素当り３〜４μｍ程度の解像度とされていることから、従来はそれほど影響がなかった色収差が問題となってきている。特に、テレ側の軸上色収差の影響が大きいので、この収差を低減させ得るようなズームレンズが望まれている。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、高い変倍比や良好な光学性能を維持しつつ、コンパクトな電子スティルカメラに搭載可能な短いレンズ全長を有す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。
さらに、本発明は上記目的に加えて、テレ側での軸上色収差を減少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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、少なくとも１面が非球面とされた単レンズからなる正の屈折力を有する第３レンズ群、および少なくとも１面が非球面とされたレンズを含む正の屈折力を有する第４レンズ群からなるズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群とを固定とし、
前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより全系の焦点距離を変化させ、
前記第４レンズ群を光軸方向に移動することにより結像位置の変動を補正し、同時に物体距離の変化による結像位置の変化を補正するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側に凹面もしくは平面を向けた負レンズ、および両凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとからなる接合レンズにより構成され、
前記第４レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとからなる接合レンズ、および少なくとも１面が非球面とされた単レンズにより構成され、該少なくとも１面が非球面とされた単レンズは、像側に凸面を向けたメニスカス状のレンズからなり、
前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、下記条件式（３）を満足することを特徴とするものである。
２．５＜ｆ４／ｆｗ＜３.１    （３）
【００１２】
また、前記第２レンズ群における前記両凹レンズのｄ線におけるアッベ数をν１ｄ、前記第４レンズ群おける前記単レンズのｄ線におけるアッベ数をν２ｄとしたとき、下記条件式（１）、（２）をともに満足することが好ましい。
ν１ｄ＞５０    （１）、    ν２ｄ＞５０    （２）
【００１４】
【作用】
本発明に係るズームレンズでは、物体側から正、負、正、正の４群ズームレンズにおいて、第２レンズ群を、物体側に凹面もしくは平面を向けた負レンズ、および両凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとからなる接合レンズによって構成することにより、５倍を超える変倍比と広画角を達成しつつ、レンズ全長の短縮化によりコンパクトなデジタルカメラへの搭載を達成することができる。
【００１５】
また、第４レンズ群を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズからなる接合レンズ、および少なくとも１面が非球面とされた単レンズにより構成することで、変倍時かつ合焦点時における性能の変動を抑え、また、第４レンズ群のレンズ厚を薄くし、コンパクトなデジタルカメラへの搭載を達成することができる。
【００１６】
また、上記条件式（１）を満足することにより特にワイド側における倍率色収差を補正することができ、上記条件式（２）を満足することにより特にテレ側の軸上色収差を補正することができる。
さらに、上記条件式（３）を満足することにより、変倍時においても、Ｆナンバーの変動が少ないズームレンズを実現することができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例を代表する実施例１に係るズームレンズのレンズ構成を示すものである。
図１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、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４からなり、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とを固定とし、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４レンズ群Ｇ４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し、同時に物体距離の変化による結像位置の変化を補正する。
【００１９】
また、上記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配列してなる。なお、これら第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは接合されてなる。
【００２０】
また、上記第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第４レンズＬ４と、像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズからなる第５レンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第６レンズＬ６とを配列してなる。なお、上記第４レンズＬ４は単独なレンズであり、上記第５レンズＬ５と上記第６レンズＬ６とは接合されてなる。
【００２１】
また、上記第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第７レンズＬ７のみからなる。なお、この第７レンズＬ７の物体側の面は非球面とされている。
【００２２】
さらに、上記第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第８レンズＬ８と、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、像側に凸面を向けた弱い屈折力のメニスカスレンズからなる第１０レンズＬ１０とを配列してなる。なお、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは接合されてなる。また、第１０レンズＬ１０の像側の面は非球面とされている。
【００２３】
また、このズームレンズは、下記条件式（１）、（２）、（３）をともに満足するように構成されてなる。
ν１ｄ＞５０    （１）、    ν２ｄ＞５０    （２）、
２．５＜ｆ４／ｆｗ＜３.１    （３）
ただし、
ν１ｄ：第２レンズ群Ｇ２における第５レンズＬ５のｄ線におけるアッベ数
ν２ｄ：第４レンズ群Ｇ４における第１０レンズＬ１０のｄ線におけるアッベ数
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【００２４】
また、第３レンズ群Ｇ３の物体側に絞り１が配設され、第４レンズ群Ｇ４の後段にＣＣＤのカバーガラス（ローパスフィルタを含む）２が配設されており、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束はＣＣＤの結像面３の結像位置に結像される。
【００２５】
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、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、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１に示す。なお、表中（以下の表３、５において同じ）の数字は物体側からの順番を表すものであり、また、以下に示す各データは全系の焦点距離で規格化されている。
【００２６】
さらに、表１の上段に全系の焦点距離Ｆ、ＦナンバーＦＮＯ．および画角２ωを示す（以下に示す実施例２、３についての表３、５において同じ）。
【００２７】
【表１】
0004581042.tif 000002
【００２８】
また、前述したように、第７レンズＬ７の物体側の面と、第１０レンズＬ１０の像側の面は非球面とされており、その非球面形状は下式（Ａ）により算出される。
【００２９】
【数１】
0004581042.tif 000003
【００３０】
ただし、
Ｚ：光軸からの高さＹの非球面上の点より、非球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）
Ｃ（＝１／Ｒ）：非球面の近軸曲率
Ｙ：光軸からの高さ（ｍｍ）
Ｋ：円錐定数
Ａ2〜Ａ5：第４，６，８，１０次の非球面係数
【００３１】
また、表２に、上式（Ａ）で示される非球面の各定数Ｃ，Ｋ，Ａ２〜Ａ５の値を示す。
また、表２の下段に軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ５、Ｄ１０、Ｄ１３、Ｄ１８の、f=8.08、f=20.2、f=44.8の各位置における値を示す。
【００３２】
また、表２の中段に示すように、上記条件式（３）におけるｆ４／ｆｗの値は２．７９９とされており、また、表１より、ν１ｄの値は７０.４、ν２ｄの値は６３.５とされているから、上記各条件式（１）、（２）、（３）はそれぞれ満足されている。
【００３３】
【表２】
0004581042.tif 000004
【００３４】
＜実施例２＞
図５は、本発明の実施例２に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例２に係るズームレンズは、上述した実施例１に係るズームレンズと略同様のレンズ構成とされているが、第３レンズ群Ｇ３の第７レンズＬ７が、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズにより構成されている点で異なっている。
【００３５】
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、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表３に示す。
【００３６】
【表３】
0004581042.tif 000005
【００３７】
また、前述したように、第７レンズＬ７の物体側の面と、第１０レンズＬ１０の像側の面は非球面とされており、その非球面形状は上式（Ａ）により算出される。
【００３８】
また、表４に、上式（Ａ）で示される非球面の各定数Ｃ，Ｋ，Ａ２〜Ａ５の値を示す。
また、表４の下段に軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ５、Ｄ１０、Ｄ１３、Ｄ１８の、f=8.71、f=21.8、f=48.3の各位置における値を示す。
【００３９】
また、表４の中段に示すように、上記条件式（３）におけるｆ４／ｆｗの値は２．842とされており、また、表３より、ν１ｄの値は７０.４、ν２ｄの値は６３.５とされているから、上記各条件式（１）、（２）、（３）はそれぞれ満足されている。
【００４０】
【表４】
0004581042.tif 000006
【００４１】
＜実施例３＞
図６は、本発明の実施例３に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例３に係るズームレンズは、上述した実施例２に係るズームレンズと略同様のレンズ構成とされているが、第２レンズ群Ｇ２の第４レンズＬ４の物体側の面が緩やかな凹とされており、この第４レンズＬ４が両凹レンズとされている点で異なっている。
【００４２】
実施例３に係るズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表５に示す。
【００４３】
【表５】
0004581042.tif 000007
【００４４】
また、前述したように、第７レンズＬ７の物体側の面と、第１０レンズＬ１０の像側の面は非球面とされており、その非球面形状は上式（Ａ）により算出される。
【００４５】
また、表６に、上式（Ａ）で示される非球面の各定数Ｃ，Ｋ，Ａ２〜Ａ５の値を示す。
また、表６の下段に軸上面間隔Ｄの欄におけるＤ５、Ｄ１０、Ｄ１３、Ｄ１８の、f=8.11、f=20.3、f=45.0の各位置における値を示す。
【００４６】
また、表５の中段に示すように、上記条件式（３）におけるｆ４／ｆｗの値は２．867とされており、また、表５より、ν１ｄの値は５９．８、ν２ｄの値は６３.５とされているから、上記各条件式（１）、（２）、（３）はそれぞれ満足されている。
【００４７】
【表６】
0004581042.tif 000008
【００４８】
図２、３、４は、上記各実施例に係るズームレンズの広角端、中間および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図である。なお、各球面収差図には、ｄ線、Ｆ線およびＣ線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。
【００４９】
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。特に、望遠端における軸上色収差を小さいものとすることができる。
【００５０】
なお、本発明のズームレンズにおいては、上記実施形態のものに限られずその他の種々の変更が可能である。例えば、第３レンズ群および第４レンズ群において、上記実施形態における非球面が形成されたレンズ面に替え、または、これとともに他のレンズ面に非球面を形成してもよい。
【００５１】
【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、第２レンズ群を、物体側に凹面もしくは平面を向けた負レンズ、および両凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとからなる接合レンズによって構成することにより、５倍を超える変倍比と広画角を達成しつつ、レンズ全長の短縮化によりコンパクトな電子スティルカメラへの搭載を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１に係るレンズ構成を示す概略図
【図２】  実施例１に係るレンズの広角端、中間および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図３】  実施例２に係るレンズの広角端、中間および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図４】  実施例３に係るレンズの広角端、中間および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図５】 本発明の実施例２に係るレンズ構成を示す概略図
【図６】 本発明の実施例３に係るレンズ構成を示す概略図
【符号の説明】
Ｌ１  〜Ｌ１０  レンズ
Ｒ１  〜Ｒ２０  レンズ面の曲率半径（カバーガラス面を含む）
Ｄ１  〜Ｄ１９  軸上面間隔
Ｘ            光軸
１            絞り
２            ＣＣＤカバーガラス（ローパスフィルタを含む）
３            結像面
【図１】
0004581042.tif 000009
【図２】
0004581042.tif 000010
【図３】
0004581042.tif 000011
【図４】
0004581042.tif 000012
【図５】
0004581042.tif 000013
【図６】
0004581042.tif 000014