(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、負の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角から望遠への変倍の際、前記第１レンズ群は像側へ凸の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔を小とするように物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群との間隔を大とするように物体側へ移動し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔を小とするように物体側へ移動し、前記第３レンズ群を光軸方向と垂直な成分を持つように移動させることによって結像位置を変位させるズームレンズであって、前記第３レンズ群は単レンズで構成されており、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端におけるレンズ全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
１．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜５．０
２．０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜５．０
３．５＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜１５．０
なる条件式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３レンズ群の単レンズは非球面を有することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第３レンズ群の単レンズはプラスティックレンズであることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ズームレンズに関し、特に、振動による撮影画像のぶれを補正する機能を有するズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一眼レフカメラ用のズームレンズとして、物体側から順に負・正・負・正の屈折力配置を有する光学系が知られている。このタイプのズームレンズは、負群先行、所謂ネガティブリードであることから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も長焦点化し易いというメリットを有している。このネガティブリードタイプのズームレンズは、たとえば、特開平４−１６３４１５号公報、特開平５−２４１０７３号公報、特開昭５８−９５３１５号公報、特開昭５８−９５３１５号公報、特開平５−１９１７０号公報、特開平６−８２６９８号公報、特開平７−２８７１６８号公報に開示されている。又、ネガティブリードタイプのズームレンズにおいて、撮影画像の変位を補正する機能を有する光学系が、たとえば、特開平７−１５２００２号公報、特開平１０−３９２１０号公報に開示されている。
【０００３】
図１９に示すように、たとえば、特開平１０−３９２１０号公報に開示されたズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３は、前群Ｇ３Ｆと後群Ｇ３Ｒとから成る。特に、前群Ｇ３Ｆは、その一つの面ｒ１７を非球面とする貼り合わせレンズである。そして、前群Ｇ３Ｆを光軸を横切る方向に移動可能に配置して防振補正を行わせている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、撮影画像の変位を補正する機能を有する光学系を構成する際、まず変位補正時の画質の劣化を十分に少なくするように構成することが必要とされる。
【０００５】
又、装置全体をコンパクトかつローコストにするためには、駆動装置の簡素化のために駆動量を十分に少なくすることや、画像変位補正光学系の小型化、軽量化が必要である。
【０００６】
しかし、従来の画像変位補正光学系は、複雑且つ大型であるため、装置全体のコンパクト化やローコスト化には不適当であった。
【０００７】
そこで、本発明は、物体側から順に負・正・負・正の屈折力配置の光学系において、撮影画像の変位を補正する機能をもたせ、且つ装置全体をコンパクトにすることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、負の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角から望遠への変倍の際、前記第１レンズ群は像側へ凸の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群との間隔を小とするように物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群との間隔を大とするように物体側へ移動し、前記第４レンズ群は前記第３レンズ群との間隔を小とするように物体側へ移動し、前記第３レンズ群を光軸方向と垂直な成分を持つように移動させることによって結像位置を変位させるズームレンズであって、前記第３レンズ群は単レンズで構成されており、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端におけるレンズ全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
１．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜５．０
２．０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜５．０
３．５＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜１５．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明においては、物体側から順に負・正・負・正の屈折力配置としているので、第２レンズ群により収斂された光束が第３レンズ群に入射する。第３レンズ群は小型化が比較的容易であり、画像変位補正群として好適である。本発明では前記第３レンズ群を単レンズとすることで、画像変位補正群を軽量化している。
【００１０】
又、第３レンズ群に非球面を配置することで、基準状態すなわち画像変位補正していない状態の望遠端における球面収差の補正を行っている。従って、変位補正時の収差特性の劣化も少なくなる。第３レンズ群は、レンズ周辺にむかって負の屈折力が弱くなるような非球面形状にするとよい。
【００１１】
又、第３レンズ群をプラスティックレンズとすることで、画像変位補正群の軽量化がさらに容易となる。望ましくは、前記プラスティックの材料をアクリルやポリオレフィン系等の樹脂にすれば、ポリカーボネート等の樹脂に比べて低分散であることから、軸上色収差の補正が容易となる。
【００１２】
又、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ，広角端におけるレンズ全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の式（１）を満足させるとよい。
【００１３】
１．５＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜５．０      （１）
撮影画像の変位を補正する機能を有するズームレンズの場合、画像変位補正群は変位補正時の画質の劣化を十分に少なくすると同時に、ズームレンズの変倍群としての機能を有する必要がある。特に本発明においては、画像変位補正群である第３レンズ群が単レンズであるので、屈折力配置には特別の注意をはらう必要がある。
【００１４】
式（１）の上限をこえると、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。一方、式（１）の下限を越えると、焦点距離全域にわたって特にコマ収差と歪曲収差の補正が困難となる。
【００１５】
更に望ましくは、以下の式（２）を満足させるとよい。
【００１６】
２．０＜｜ｆ３／ｆｗ｜＜４．０    （２）
更に、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群の焦点距離を以下の式（３）及び式（４）によって定めるとよい。
【００１７】
２．０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜５．０        （３）
３．５＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜１５．０    （４）
式（３）は第２レンズ群と第３レンズ群の屈折力の割合を設定したものであり、上限をこえると広角側で第２レンズ群と第３レンズ群の合成屈折力が、レトロフォーカスタイプの後群として適切な正の屈折力とすることが困難となり、その結果広角端における像面湾曲及びコマ収差の補正が困難となる。下限をこえると必要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。
【００１８】
式（４）は第４レンズ群の焦点距離を適切に設定したものであり、上限を外れると広角側でバックフォーカスの確保が困難となり、下限を外れると、特に望遠端で画像変位補正のための第３レンズ群の駆動量を小さくすることが困難となる。
【００１９】
さらに望ましくは、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群の焦点距離を以下の式（５）及び式（６）によって定めるとよい。
【００２０】
２．０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜３．５    （５）
３．５＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜１４．０  （６）
【００２１】
【実施例】
図１は、数値実施例１から数値実施例５までの５つの実施例を示す表である。いずれの実施例も式（１）から式（６）までの６つの式をすべて満足させている。
【００２２】
図２は、数値実施例１から数値実施例４までの４つの実施例のズームレンズの変倍動作を説明するための図である。図２０、図２１、図２２、図２３は数値実施例１から数値実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。ＬＩは負の第１レンズ群、ＬＩＩは正の第２レンズ群、ＬＩＩＩは負の第３レンズ群、ＬＩＶは正の第４レンズ群、ＳＰは絞り、ＦＣはフレアーカッター、ＩＰは像面である。物体側から順に、ＬＩは物体側に凸の負メニスカスレンズ、両凹レンズ、物体側に凸の正メニスカスレンズ、ＬＩＩは両凸レンズ、物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズの接合レンズ、ＳＰはＬＩＩＩの物体側に配置され、ＬＩＩＩは両凹レンズ、ＬＩＶは像側に凸の負メニスカスレンズ、像側に凸の正メニスカスレンズで構成されており、ＬＩＶの負メニスカスレンズはポリカーボネートの非球面レンズである。
【００２３】
広角から望遠への変倍の際、ＬＩは像側に凸の軌跡で移動、ＬＩＩ、ＬＩＩＩ、ＬＩＶは物体側へ移動しており、ＳＰはＬＩＩＩと一体で移動している。
【００２４】
近距離へのフォーカシングは第１レンズ群ＬＩを物体側へ移動させて行う。
【００２５】
又、画像変位補正時には、ＬＩＩＩを光軸と略垂直方向に、言い換えると、垂直な成分を持つように移動させる。
【００２６】
図３は、数値実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。
【００２７】
ＬＩは、物体側より順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸の正メニスカスレンズである。
【００２８】
ＬＩＩ、ＬＩＩＩ、ＬＩＶの構成、各レンズ群の移動および相対位置関係は各数値実施例１、２、３、４と同様である。
【００２９】
表１から表５には、それぞれ数値実施例１から数値実施例５における各面の曲率半径Ｒ、面間距離Ｄ、屈折率ｎ、アッベ数νを示す。各表において、Ｒｉ、Ｄｉは、それぞれ物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、面間距離であり、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、ωは光軸に対する入射角、２ωは全画角（度）、ωは半画角である。ｆはズームレンズの焦点距離、ＦｎｏはズームレンズのＦナンバーである。
【００３０】
各表の非球面係数中に、たとえば、「Ｃ＝３．７１６３９ｅ−０８」とあるのは、「Ｃ＝３．７１６３９×１０-8」の意味である。
【００３１】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき、以下の式で表される。
【００３２】
【数１】
0004378008.tif 000002
【００３３】
【表１】
0004378008.tif 000003
【００３４】
【表２】
0004378008.tif 000004
【００３５】
【表３】
0004378008.tif 000005
【００３６】
【表４】
0004378008.tif 000006
【００３７】
【表５】
0004378008.tif 000007
図４乃至図１８は、数値実施例１乃至数値実施例５の収差図である。これらの各図においては、第３レンズＬＩＩＩが基準位置すなわち光軸上にある時の縦収差（球面収差ｓｐｈ、非点収差ａｓ  歪曲収差ｄｉｓｔ、倍率色収差ｃｈｒｏ）が示されている。
【００３８】
球面収差ｓｐｈ曲線の内、実線はｄ線に、２点鎖線はｇ線に、点線は正弦条件に、それぞれ対応する。
【００３９】
非点収差ａｓ曲線の内、実線はサジタル像面Ｓに、点線はメリジオナル像面に、それぞれ対応する。
【００４０】
又、これらの各図においては、ＬＩＩＩが基準位置にある場合の横収差（倍率色収差ｃｈｒｏ）、及び、結像位置を補正するために第３レンズＬＩＩＩを移動した後の横収差も示されている。具体的には、第３レンズ群を光軸と略垂直に、言換えると垂直な成分を持つように移動させ、無限距離物体を０．５°の画角に相当する画像変位を行ったときの横収差図であり、像高が０．００，±１０．００、±１５．００、±１８．００、±２１．６４の場合についての横収差図である。
【００４１】
横収差曲線の内、実線はメリジオナル像面でのｄ線に、２点鎖線はメリジオナル像面でのｇ線に、点線はサジタル像面でのｄ線に、それぞれ対応する。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、光学系の一部のレンズ群を光軸と略垂直に、言換えると、垂直な成分を持つように移動させることにより、撮影画像の変位を補正する機能をもたせ、且つ装置全体のコンパクト化、ローコスト化を可能としたズームレンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のズームレンズの数値実施例をまとめた表
【図２】  本発明のズームレンズの変倍動作を説明するためのレンズ群の配置図
【図３】  数値実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図４】  数値実施例１の広角端での収差曲線
【図５】  数値実施例１の中間焦点距離での収差曲線
【図６】  数値実施例１の望遠端での収差曲線
【図７】  数値実施例２の広角端での収差曲線
【図８】  数値実施例２の中間焦点距離での収差曲線
【図９】  数値実施例２の望遠端での収差曲線
【図１０】  数値実施例３の広角端での収差曲線
【図１１】  数値実施例３の中間焦点距離での収差曲線
【図１２】  数値実施例３の望遠端での収差曲線
【図１３】  数値実施例４の広角端での収差曲線
【図１４】  数値実施例４の中間焦点距離での収差曲線
【図１５】  数値実施例４の望遠端での収差曲線
【図１６】  数値実施例５の広角端での収差曲線
【図１７】  数値実施例５の中間焦点距離での収差曲線
【図１８】  数値実施例５の望遠端での収差曲線
【図１９】  従来のネガティブリードの防振ズームレンズのレンズ構成図
【図２０】 数値実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図２１】 数値実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図２２】 数値実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図２３】 数値実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【符号の説明】
ＬＩ,ＬＩＩ,ＬＩＩＩ,ＬＩＶ  それぞれ第１,２,３,４レンズ群
ＳＰ  絞り
ＦＣ  フレアーカッター
ＩＰ  像面
【図１】
0004378008.tif 000008
【図２】
0004378008.tif 000009
【図３】
0004378008.tif 000010
【図４】
0004378008.tif 000011
【図５】
0004378008.tif 000012
【図６】
0004378008.tif 000013
【図７】
0004378008.tif 000014
【図８】
0004378008.tif 000015
【図９】
0004378008.tif 000016
【図１０】
0004378008.tif 000017
【図１１】
0004378008.tif 000018
【図１２】
0004378008.tif 000019
【図１３】
0004378008.tif 000020
【図１４】
0004378008.tif 000021
【図１５】
0004378008.tif 000022
【図１６】
0004378008.tif 000023
【図１７】
0004378008.tif 000024
【図１８】
0004378008.tif 000025
【図１９】
0004378008.tif 000026
【図２０】
0004378008.tif 000027
【図２１】
0004378008.tif 000028
【図２２】
0004378008.tif 000029
【図２３】
0004378008.tif 000030