(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な結像品質が得られ且つカメラの小型化を促進できるズームレンズシステムを提供する。【解決手段】ズームレンズシステム１００は、物体側から結像面まで正の屈折力を有し且つ固定された第一レンズ群１０と、負の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステムの光軸に沿って移動可能な第二レンズ群２０と、正の屈折力を有し且つ固定された第三レンズ群３０と、正の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステムの光軸に沿って移動可能な第四レンズ群４０と、負の屈折力を有し且つ固定された第五レンズ群５０と、を順次に備える。前記第五レンズ群は、物体側から結像面に向かって負の屈折力を有する１つのレンズＬ１１及び正の屈折力を有する１つのレンズＬ１２を順番に備える。前記ズームレンズシステムは、第二レンズ群の焦点距離と、Ｌ１１とＬ１２のアッベ数の差とが所定の条件式を満たす。【選択図】図１
2012093758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から結像面に向かって、第一レンズ群、第二レンズ群、第三レンズ群、第四レンズ群及び第五レンズ群を順番に備えるズームレンズシステムであって、
前記第一レンズ群は、正の屈折力を有し且つ固定されており、
前記第二レンズ群は、負の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステムの光軸に沿って移動可能であり、
前記第三レンズ群は、正の屈折力を有し且つ固定されており、
前記第四レンズ群は、正の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステムの光軸に沿って移動可能であり、
前記第五レンズ群は、負の屈折力を有し、固定されており、且つ物体側から結像面に向かって負の屈折力を有する１つのレンズ及び正の屈折力を有する１つのレンズを順番に備え、
前記ズームレンズシステムは、下記の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズシステム。
−０．１８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．１３
ｖ１１−ｖ１２＜２０
（ただし、ｆ２は第二レンズ群の有効焦点距離であり、ｆｔはズームレンズシステムの望遠端における有効焦点距離であり、ｖ１１は第五レンズ群の負の屈折力を有するレンズのアッベ数であり、ｖ１２は第五レンズ群の正の屈折力を有するレンズのアッベ数である）
【請求項２】
前記第一レンズ群は、物体側から結像面に向かって、負の屈折力を有する第一レンズと、負の屈折力を有する第二レンズと、正の屈折力を有する第三レンズと、を順番に備え、
前記第二レンズ群は、物体側から結像面に向かって、負の屈折力を有する第四レンズと、負の屈折力を有する第五レンズと、正の屈折力を有する第六レンズと、負の屈折力を有する第七レンズと、を順番に備え、
前記第三レンズ群は、正の屈折力を有する第八レンズを備え、
前記第四レンズ群は、物体側から結像面に向かって、正の屈折力を有する第九レンズと、負の屈折力を有する第十レンズと、を備え、
前記第五レンズ群において、前記負の屈折力を有する１つのレンズは第十一レンズであり、前記正の屈折力を有する１つのレンズは第十二レンズであることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズシステム。
【請求項３】
前記ズームレンズシステムは、前記第三レンズ群と前記第四レンズ群との間に設置される光学絞りをさらに備え、以下の条件式をさらに満たす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システム。
０．４＜Ｄｓ／Ｄ＜０．６
（ただし、Ｄｓは、光学絞りと結像面との間のズームレンズシステムの光軸に沿う長さであり、Ｄは、第一レンズの物体側の頂点から結像面までの距離である）
【請求項４】
前記ズームレンズシステムは、下記の条件式をさらに満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のズームレンズシステム。
ｖ５−ｖ６＞５０
（ただし、ｖ５は第五レンズのアッベ数であり、ｖ６は第六レンズのアッベ数である）
【請求項５】
前記ズームレンズシステムは、下記の条件式をさらに満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のズームレンズシステム。
０．１＜Ｍ２／Ｄ＜０．１７
（ただし、Ｍ２は、ズームレンズシステムが広角端から望遠端に変更される際の、第二レンズ群の光軸に沿う最大移動量である）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学技術に関し、特にズームレンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潜望鏡（Ｐｅｒｉｓｃｏｐｉｃ）式ズームレンズシステムは、カメラ機体の内部に設けられるため、インナーズーム（Ｉｎｎｅｒ  Ｚｏｏｍ）システムとも呼ばれる。通常、このタイプのズームレンズシステムは、光軸方向に沿って移動することによりズームシステムの焦点距離を変更するズームレンズ群を少なくとも備える。しかし、ズームレンズシステムがカメラ機体の内部に設けられるため、ズームレンズ群の移動経路（以下、ズームストロークと称する）が長過ぎると、カメラ機体の厚さが増加して、カメラの小型化に不利である。一方、このズームレンズ群の移動経路を短縮すると、前記ズームレンズシステムのズーム比に影響を与えて、結像品質に差し支える恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の問題点に鑑みて、本発明は、良好な結像品質を得られ且つカメラの小型化を促進できるズームレンズシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明に係るズームレンズシステムは、物体側から結像面まで正の屈折力を有し且つ固定された第一レンズ群と、負の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステムの光軸に沿って移動可能な第二レンズ群と、正の屈折力を有し且つ固定された第三レンズ群と、正の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステムの光軸に沿って移動可能な第四レンズ群と、負の屈折力を有し且つ固定された第五レンズ群と、を順次に備える。前記第五レンズ群は、物体側から結像面に向かって負の屈折力を有する１つのレンズ及び正の屈折力を有する１つのレンズを順番に備える。前記ズームレンズシステムは、下記の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズシステム。
−０．１８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．１３
ｖ１１−ｖ１２＜２０
（ただし、ｆ２は第二レンズ群の有効焦点距離であり、ｆｔはズームレンズシステムの望遠端における有効焦点距離であり、ｖ１１は第五レンズ群の負の屈折力を有するレンズのアッベ数であり、ｖ１２は第五レンズ群の正の屈折力を有するレンズのアッベ数である）
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係るズームレンズシステムにおいて、ズームストロークが短縮されると共に、前記ズームレンズシステムの全体長さが短くなるので、これを用いた電子機器の小型化を実現できる。しかも、前記ズームレンズシステムは、広角端及び望遠端における横色収差が容易に補正されて、良好な結像品質を得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係るズームレンズシステムの構造図である。
【図２】図１に示したズームレンズシステムの広角端における球面収差図（ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）である。
【図３】図１に示したズームレンズシステムの広角端における像面湾曲及び歪曲収差（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）図である。
【図４】図１に示したズームレンズシステムの中間状態における球面収差図である。
【図５】図１に示したズームレンズシステムの中間状態における像面湾曲及び歪曲収差図である。
【図６】図１に示したズームレンズシステムの望遠端における球面収差図である。
【図７】図１に示したズームレンズシステムの望遠端における像面湾曲及び歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１に示したように、本発明の実施形態に係るズームレンズシステム１００は、物体側から結像面７０に向かって、正の屈折力を有し且つ固定された第一レンズ群１０と、負の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステム１００の光軸に沿って移動可能な第二レンズ群２０と、正の屈折力を有し且つ固定された第三レンズ群３０と、正の屈折力を有し且つ前記ズームレンズシステム１００の光軸に沿って移動可能な第四レンズ群４０と、負の屈折力を有し且つ固定された第五レンズ群５０と、を順番に備える。
【０００８】
前記第一レンズ群１０は、物体側から前記結像面７０に向かって、負の屈折力を有する第一レンズＬ１と、負の屈折力を有する第二レンズＬ２と、正の屈折力を有する第三レンズＬ３と、を順番に備える。
【０００９】
前記第一レンズＬ１は、球面である対物側の第一表面及び球面である結像側の第二表面を備える。前記第二レンズＬ２は、直方体プリズム（ｃｕｂｏｉｄ  ｐｒｉｓｍ）であり、且つ第三表面及び第四表面を備える。前記第三レンズＬ３は、非球面である対物側の第五表面及び非球面である結像側の第六表面を備える。
【００１０】
前記第二レンズ群２０は、物体側から前記結像面７０に向かって、負の屈折力を有する第四レンズＬ４と、負の屈折力を有する第五レンズＬ５と、正の屈折力を有する第六レンズＬ６と、負の屈折力を有する第七レンズＬ７と、を順番に備える。
【００１１】
前記第四レンズＬ４は、球面である対物側の第七表面及び球面である結像側の第八表面を備える。前記第五レンズＬ５と前記第六レンズＬ６は、粘着剤を介して互いに接着されている。これにより接合されている複合レンズは、物体側から前記結像面７０に向かって、球面である第九表面、球面である第十表面及び球面である第十一表面を順番に備える。前記第七レンズＬ７は、球面である対物側の第十二表面及び球面である結像側の第十三表面を備える。
【００１２】
前記第三レンズ群３０は、正の屈折力を有する第八レンズＬ８を備える。前記第八レンズＬ８は、非球面である対物側の第十四表面及び非球面である結像側の第十五表面を備える。コストを下げるために、前記第八レンズＬ８は、射出形成により得られた樹脂レンズであることが好ましい。なお、良好な結像品質を確保するために、他のレンズは、ガラス材料を用いて製造することができる。
【００１３】
前記ズームレンズシステム１００は、前記第三レンズ群３０と前記第四レンズ群４０との間に位置する光学絞り（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｔｏｐ）６０をさらに備える。前記光学絞り６０は、対物側の第十六表面を備える。
【００１４】
前記ズームレンズシステム１００の全体構造が前記光学絞り６０に対して対称であることによって、コマ（ｃｏｍａ）収差が効果的に低減される。これと同時に、前記光学絞り６０は、前記第三レンズ群３０からの光線が前記第四レンズ群４０に入る際のフラックス（ｆｌｕｘ）を制限して、前記第三レンズ群３０を経た後のライトコーン（ｌｉｇｈｔ  ｃｏｎｅ）をさらに対称にして、前記ズームレンズシステム１００のコマ収差を修正する。
【００１５】
前記第四レンズ群４０は、物体側から前記結像面７０に向かって、正の屈折力を有する第九レンズＬ９と、負の屈折力を有する第十レンズＬ１０と、を順番に備える。前記第九レンズＬ９と前記第十レンズＬ１０は、粘着剤を介して互いに接着されている。これにより接合されている複合レンズは、物体側から前記結像面７０へ向かって、非球面である第十七表面、球面である第十八表面及び球面である第十九表面を順番に備える。
【００１６】
前記第五レンズ群５０は、物体側から前記結像面７０に向かって、負の屈折力を有する第十一レンズＬ１１及び正の屈折力を有する第十二レンズＬ１２を順番に備える。前記第十一レンズＬ１１は、球面である対物側の第二十表面及び球面である結像側の第二十一表面を備える。前記第十二レンズＬ１２は、球面である対物側の第二十二表面及び球面である結像側の第二十三表面を備える。
【００１７】
前記第五レンズ群５０と前記結像面７０との間には、フィルターＬ１３がさらに設けられている。前記フィルターＬ１３は、球面である対物側の第二十四表面及び球面である結像側の第二十五表面を備える。
【００１８】
本発明の実施形態に係るズームレンズシステム１００は、カメラ或いはビデオカメラに用いられる。前記ズームレンズシステム１００は、下記の条件式（１）及び（２）を満たす。
【００１９】
−０．１８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．１３  ……（１）
ｖ１１−ｖ１２＜２０  ……（２）
【００２０】
ただし、ｆ２は第二レンズ群２０の有効焦点距離であり、ｆｔは前記ズームレンズシステム１００の広角端における有効焦点距離であり、ｖ１１は第十一レンズＬ１１のアッベ数（ａｂｂｅ  ｎｕｍｂｅｒ）であり、ｖ１２は第十二レンズＬ１２のアッベ数である。
【００２１】
上記の条件式（１）を満たすと、前記第二レンズ群２０の焦点距離の長さが効果的に制限される。ｆ２／ｆｔ＞−０．１８の場合、ズームストローク（ｚｏｏｍ  ｓｔｒｏｋｅ）を短縮し、且つ前記ズームレンズシステム１００の全体長さを短くすることができるので、システムの小型化を実現する。しかも、ｆ２／ｆｔ＜−０．１３の場合、前記ズームレンズシステム１００は、色収差が容易に補正されて、良好な結像品質を得ることができる。
【００２２】
上記の条件式（２）を満たすと、前記ズームレンズシステム１００の広角端及び望遠端における横色収差は、それぞれよりよく補正されることができる。
【００２３】
好ましくは、前記ズームレンズシステム１００は、下記の条件式（３）をさらに満たす。
【００２４】
０．４＜Ｄｓ／Ｄ＜０．６  ……（３）
【００２５】
ただし、Ｄｓは、前記光学絞り６０と前記結像面７０との間の前記ズームレンズシステム１００の光軸に沿う長さである。Ｄは、前記ズームレンズシステム１００の全体長さである。即ち、前記第一レンズＬ１の対物側の頂点から前記結像面７０までの距離である。上記の条件式（３）を満たすと、前記ズームレンズシステム１００の厚さがさらに低減される。これにより、前記ズームレンズシステム１００を用いた製品は、市場で優位を保つことができる。
【００２６】
好ましくは、前記ズームレンズシステム１００は、下記の条件式（４）をさらに満たす。
【００２７】
ｖ５−ｖ６＞５０  ……（４）
【００２８】
ただし、ｖ５は第五レンズＬ５のアッベ数であり、ｖ６は第六レンズＬ６のアッベ数である。上記の条件式（４）を満たすと、前記ズームレンズシステム１００は、像面湾曲及び非点収差が適当に修正される。
【００２９】
好ましくは、前記ズームレンズシステム１００は、下記の条件式（５）をさらに満たす。
【００３０】
０．１＜Ｍ２／Ｄ＜０．１７  ……（５）
【００３１】
ただし、Ｍ２は、前記ズームレンズシステム１００が広角端から望遠端までの第二レンズ群２０の光軸に沿う最大移動量である。上記の条件式（５）を満たすと、前記ズームレンズシステム１００は、より短いズームストローク及び高ズーム比（ｚｏｏｍ  ｒａｔｉｏ）を維持できる。
【００３２】
レンズ表面中心を原点とし、光軸をｘ軸とすると、レンズ表面の曲面形状の表現公式（６）は、以下のようになる：
【００３３】
【数１】
2012093758.tif 000003
【００３４】
ただし、ｃは頂点曲率であり、ｈ＝√（Ｙ２＋Ｚ２）は光軸からレンズ表面までの高さであり、ｋは二次曲面係数であり、Ａｉは非球面のｉ番目のオーダー（ｏｒｄｅｒ）補正係数である。以下の表１乃至表３の数値を上記の表現公式（６）に導入すると、レンズ表面の非球面形状を得ることができる。
【００３５】
本発明の実施形態に係るレンズの数値は、以下の表１及び表２に示されている。ｉは対物側からの第ｉ番目のレンズ表面を示し、ｒｉは対物側からの第ｉ番目のレンズ表面の曲率半径を示し、ｄｉは対物側からの第ｉ番目のレンズ表面と第ｉ＋１番目のレンズ表面との間の軸方向距離であり、ｎｉは対物側からの第ｉ番目のレンズ表面の屈折率であり、ｖｉは対物側からの第ｉ番目のレンズ表面のアッベ数であり、ｋｉは対物側からの第ｉ番目のレンズ表面の二次曲率である。
【００３６】
【表１】
2012093758.tif 000004
【００３７】
【表２】
2012093758.tif 000005
【００３８】
前記ズームレンズシステム１００を広角端から望遠端に変更する過程において、前記第一レンズ群１０と前記第二レンズ群２０との間の軸方向ピッチ（即ち、表１におけるＤ６）、前記第二レンズ群２０と前記第三レンズ群３０との間の軸方向ピッチ（即ち、表１におけるＤ１３）、前記第三レンズ群３０と前記第四レンズ群４０との間の軸方向ピッチ（即ち、表１におけるＤ１６）、及び前記第四レンズ群４０と前記第五レンズ群５０との間の軸方向ピッチ（即ち、表１におけるＤ１９）にそれぞれ変化が起こる。
【００３９】
表３は、表１における可変ピッチＤ６、Ｄ１３、Ｄ１６及びＤ１９がそれぞれ広角端（ｆ＝１．００００ｍｍ）、中間状態（ｆ＝２．１４５ｍｍ）及び望遠端（ｆ＝４．５３ｍｍ）における値を示している。ｆは、前記ズームレンズシステム１００の有効焦点距離である。前記ズームレンズシステム１００の望遠端における有効焦点距離ｆｔは、４．５３ｍｍである。ＦＮｏは前記ズームレンズシステム１００の絞り数であり、２ωは前記ズームレンズシステム１００の視野角である。
【００４０】
【表３】
2012093758.tif 000006
【００４１】
前記ズームレンズシステム１００の広角端における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、それぞれ図２及び図３に示されている。図２において、波長は５８８ナノ（ｎｍ）であり、収差曲線図から見ると、収差値は（−０．０２ｍｍ〜０．０２ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。図３、図５及び図７において、曲線Ｔ及び曲線Ｓは、それぞれ子午像面湾曲（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）特性曲線及びサジタル像面湾曲（ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）特性曲線である。曲線ｄｉｓは、歪曲収差特性曲線である。図３から分かるように、子午像面湾曲値及びサジタル像面湾曲値は、（−０．０４ｍｍ〜０．０２ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。歪曲収差量は、（−６％〜０％）の範囲内にコントロールされる。
【００４２】
前記ズームレンズシステム１００の、中間状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、それぞれ図４及び図５に示されている。図５において、波長は５８８ナノ（ｎｍ）であり、収差曲線図から見ると、収差値は（−０．０２ｍｍ〜０．０２ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。図５から分かるように、子午像面湾曲値及びサジタル像面湾曲値は、（−０．０２ｍｍ〜０．１４ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。歪曲収差量は、（０％〜２％）の範囲内にコントロールされる。
【００４３】
前記ズームレンズシステム１００の、望遠端における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、それぞれ図６及び図７に示されている。図６において、波長は５８８ナノ（ｎｍ）であり、収差曲線図から見ると、収差値は（−０．０４ｍｍ〜０．０２ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。図７から分かるように、子午像面湾曲値及びサジタル像面湾曲値は、（−０．０４ｍｍ〜０．０２ｍｍ）の範囲内にコントロールされる。歪曲収差量は、（０％〜３％）の範囲内にコントロールされる。
【００４４】
上記した内容から分かるように、前記ズームレンズシステム１００の広角端、中間状態及び望遠端における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、全てより小さい範囲内に修正される。
【００４５】
本発明に係るズームレンズシステム１００において、ズームストロークが短縮されると共に、前記ズームレンズシステム１００の全体長さが短くなるので、これを用いた電子機器の小型化を実現できる。しかも、前記ズームレンズシステム１００の色収差が容易に補正されて、良好な結像品質を得られる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１０              第一レンズ群
２０              第二レンズ群
３０              第三レンズ群
４０              第四レンズ群
５０              第五レンズ群
６０              光学絞り
７０              結像面
Ｌ１              第一レンズ
Ｌ２              第二レンズ
Ｌ３              第三レンズ
Ｌ４              第四レンズ
Ｌ５              第五レンズ
Ｌ６              第六レンズ
Ｌ７              第七レンズ
Ｌ８              第八レンズ
Ｌ９              第九レンズ
Ｌ１０            第十レンズ
Ｌ１１            第十一レンズ
Ｌ１２            第十二レンズ
Ｌ１３            フィルター
１００            ズームレンズシステム
【図１】
2012093758.tif 000007
【図２】
2012093758.tif 000008
【図３】
2012093758.tif 000009
【図４】
2012093758.tif 000010
【図５】
2012093758.tif 000011
【図６】
2012093758.tif 000012
【図７】
2012093758.tif 000013