(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力を持つ第１群と、正の屈折力を持つ第２群と、負の屈折力をもつ第３群と、絞りと、正の屈折力をもつ第４群と、正の屈折力を持つ第５群とからなる構成であって、広角端から望遠端にかけてのズーミングの際に前記第１群と第２群との間隔が可変であり、前記第２群と前記第３群が相互の間隔を広げ、前記第３群と前記第４群が相互の間隔を狭めるようにそれぞれ移動するズームレンズで、前記第１群がズーミング中固定であり又負の前部レンズ群と正の後部レンズ群とよりなり、前記後部レンズ群を像側に移動させてフォーカシングを行なうレンズ系で、前記第１群から射出される軸外光の入射光線高を低くするように前記第２群を望遠側よりも広角側にて像側に位置させ、下記の条件（３）を満足するズームレンズ。
（３）    ０．７＜ｒ1FR ／ｒ1RF ＜１．５
ただし、ｒ1FR は前記前部レンズ群の最も像側の面の曲率半径、ｒ1RF は前記後部レンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。
【請求項２】
下記条件（１），（２）を満足する請求項１のズームレンズ。
（１）    ０．０２＜｜ｆ3 ／ｆ1 ｜＜０．２２
（２）    ０．２０＜｜ｆ3 ／ｆ4 ｜＜０．４２
ただしｆ1 ，ｆ3 ，ｆ4 はそれぞれ第１群，第３群，第４群の焦点距離である。
【請求項３】
前記後部レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと正レンズを有することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項４】
以下の条件（４）を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
（４）    ０．４＜｜ｆ1 ／ｆ1R｜＜０．７
ただし、ｆ1 は第１群の焦点距離、ｆ1Rは第１群の後部レンズ群の焦点距離である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固体撮像素子等を用いたビデオカメラ等に用いられるズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ズームレンズは、画角が広くなると、特に前玉への軸外入射光線が高くなり、そのため前玉径が大になるために、負先行タイプのレンズ系を用いることが多く、更に高変倍比を得るためには、４群以上の群構成である。
【０００３】
このようなズームレンズの従来例として、特開昭５９−２０８５１９号、特開昭６２−１５３９１３号等の各公報に記載されたものが知られている。
【０００４】
又この種のズームレンズのフォーカシング方法として、前群繰り出しが一般的である。又可動群の重量を軽くするために、前群を更に分割しその一部を移動させてフォーカシングを行なうものとして、特開昭５２−８４７５５号公報に記載されたもの等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来のズームレンズは、ズーミングのための移動やパワー配分が適当でないために前玉径を小さくすることが難しく、又ズーミングの全領域で良好な画像が得られるものではない。
【０００６】
また特開昭５２−８４７５５号のフォーカシング方法は、フォーカシング群の構成やフォーカシングレンズの形状等が適当なものではなく、フォーカシング群の小型化や近距離撮影時の結像性能等の点で充分であるとは言えない。
【０００７】
本発明は、ズーム全領域及びフォーカシング時にて全長が一定でありながら、無限遠物体から近距離の物体まで良好な結像性能を有するズームレンズを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明ズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を持つ第１群、正の屈折力を持つ第２群を含むレンズ系で、少なくともこれら第１群と第２群の間隔を変化させてズーミングを行なうもので、第１群はズーミング中固定であり、又この群を負の前部レンズ群と正の後部レンズ群とにて構成し、正の後部レンズ群を像側に移動させてフォーカシングを行なうもので、第１群から射出される軸外光の入射光線高を低くするように前記第２群を望遠側よりも広角側にて像側に位置させ、次の条件（３）を満足するズームレンズに関するものである。
（３）    ０．７＜ｒ1FR ／ｒ1RF ＜１．５
ただし、ｒ1FR は第１群の前部レンズ群の像側の面の曲率半径、ｒ1RF は第１群の後部レンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。
【０００９】
一般に、第１群の一部分を移動させてフォーカシングを行なう場合、最も物体側の部分群を可動とする場合より、像側の部分群を可動にする方がメリットが大である。それは、像側の部分群の方が一般に小型であり、又フォーカシングの際にレンズ系の全長が変化しないこと等がその理由である。
【００１０】
また負の第１群を二つに分割する場合負，負と、正，負と、負，正との三つのタイプが考えられる。この三つのタイプのうち後群をフォーカシング時に可動にすることを考えると、負，負のタイプはパワーが弱くなり繰り出し量が大きくなりやすく小型になし得ない。又正，負のタイプは、物体側が正の群であるため像側の負の群のパワーが強くなり、収差変動が大きくこれを抑えるためにはレンズ枚数が多くなる。更に負，正のタイプは、正の群が拡大倍率であるために、フォーカシング群が近距離物点に対して像側に移動することになり、又パワー配置が適当なために構成が簡単でかつ繰り出し量も適当になる。
【００１１】
しかし負，正の構成の場合、負の群を前方に繰り出しても、正の群を後方に繰り下げても、特に広角側での非点収差の変動が大きく、画角の周辺でサジタル方向とメリジオナル方向のピント位置の差が大きくなり、良好な結果が得られなくなる。
【００１２】
これを解決するために、広角側で第２群を像側に位置させるようにした。これにより第２群への軸外光の入射光線高を低くし小型化になし得ると共に、第２群での軸外収差の発生量が少なくなり、しかもその発生の方向が近距離にフォーカシングした時の非点収差の発生を相殺する方向と一致するため非点収差の変化を小さくすることが出来る。この場合、上記の条件（３）を満足すれば一層画質を良好になし得る。
【００１３】
条件（３）は、第１群の前群と後群の間の空気レンズの形状に関するものである。フォーカシング群を小型にするためにも、ｒ1FR ／ｒ1RF の値を１に近づけることは、機械的に両面が接近できるため有利であり、それに加えて諸収差が両面で相殺され光線高の高いワイド側の軸外結像性能を良好に維持できる。
【００１４】
この条件（３）の上限の１．５を越えると後群の面のパワーが強くなりすぎ、又下限の０．７を越えると前群の面のパワーが強くなりすぎ、その面で発生する高次の収差等を打ち消すことが出来なくなる。又上下限を越えるといずれもフォーカシング群の移動距離を大きく出来なくなる。
【００１５】
又、物体側より順に、負の屈折力を持つ第１群、正の屈折力を持つ第２群、負の屈折力を持つ第３群を含む構成のレンズ系や、物体側より順に負の屈折力を持つ第１群、正の屈折力を持つ第２群、負の屈折力を持つ第３群、正の屈折力を持つ第４群を含んでいるレンズ構成のレンズ系であって、第１群と第２群、第２群と第３群の間、又は更に第３群と第４群との間の間隔のうちのいずれか複数の間隔を変化させてズーミングを行なうズームレンズに対しても、第１群を負の前部レンズ群と正の後部レンズ群にて構成し、そのうちの後部レンズ群を像側に移動させてフォーカシングを行なうことが、小型であって収差変動の少ないズーミングを可能にする。
【００１６】
この場合も、前記の条件（３）を満足することが既に述べた条件（３）の説明と同じ理由で望ましい。
【００１７】
また本発明は、５群構成のズームレンズにおいて前述のような望ましいフォーカシング方式を採用した点も特徴としている。即ち、物体側より順に、負の屈折力を持つ第１群と、正の屈折力を持つ第２群と、負の屈折力を持つ第３群と、絞りと、正の屈折力を持つ第４群と、正の屈折力を持つ第５群とよりなり、広角端から望遠端にかけてのズーミング時に第１群が固定で第２群と第３群が相互の間隔を広げ、第３群と第４群が相互の間隔を狭めるように移動するレンズ系で、ズーミング中固定の第１群を負の前部レンズ群と正の後部レンズ群とにて構成し、正の後部レンズ群を像側へ移動させてフォーカシングを行なうズームレンズで、前記の条件（３）を満足する構成とすればよい。
【００１８】
又、上記のフォーカシング方式を採用した上記構成の５群ズームレンズで、下記の条件（１），（２）を満足することが望ましい。
（１）    ０．０２＜｜ｆ3 ／ｆ1 ｜＜０．２２
（２）    ０．２０＜｜ｆ3 ／ｆ4 ｜＜０．４２
ただし、ｆ1 ，ｆ3 ，ｆ4 は、夫々第１群，第３群および第４群の焦点距離である。
【００１９】
条件（１）は、負の屈折力を持つレンズ群の第１群と第３群の焦点距離の比に関するものである。一般にズームレンズの小型化のためには変倍群のパワーを強くすればよい。しかし負先行タイプのズームレンズは、特に正の第２群が第１群からの発散光線を収束させるために強いパワーになる。そのために収差の発生量が大になり又ズーミング時の収差の変動量が大になり、良好な結像性能が得られなくなるか、あるいは収差補正のためにレンズの枚数を大幅に増大させなければならない。つまり第１群について上記の点が問題になる。これを解消するために本発明では、第１群と第３群のパワーを条件（１）を満足するように第３群のパワーを強く第１群のパワーを弱くしている。これにより第２群のパワーをほとんど変化させずに入射瞳を浅くして第１群へ入射する光線の光線高を低くすることが出来る。
【００２０】
条件（１）の上限の０．２２を越えるとその効果がほとんどなく第１群，第２群のパワーが強くなる。逆に下限の０．０２を越えると第３群のパワーが強くなりすぎて負の球面収差や正の像面湾曲等の諸収差が悪化し構成枚数を増加させねばならない等の悪い効果をもたらすことになる。
【００２１】
条件（２）は、第３群と第４群のパワーの比に関するものである。前述のように第４群は、広角端から望遠端にかけ絞りを挟んで第３群との間隔が狭くなるように移動するが、主として結像に携わる第５群に入射する光線をほぼアフォーカルな適当な角度で入射させて結像させるようにすれば、特に第５群又は５群以降での光線高がズーミングによりあまり変化せずに５群又はそれ以降の収差の変化を最小限に抑えることが出来る。そのために設けたのがこの条件（２）である。
【００２２】
条件（２）の上限の０．４２を越えると第４群のパワーが相対的に強くなりすぎて、第４群から出射する光線が強い収束光になり好ましくない。又下限の０．２０を越えると逆に第４群のパワーが弱くなりすぎて、レンズ系のバックフォーカスが長くなったり、第５群の光線高が高くなりレンズ枚数増につながる等レンズ系の小型化にとって好ましくない。
【００２３】
またズーミングの際、第２群〜第４群を単調に移動させ第５群にコンペンセーターの機能を持たせると鏡枠構成等が簡単になり小型化にとって好ましい。
【００２４】
以上述べた条件（１），（２）は、そのうちのいずれか一方のみを満足しても、本発明の目的を達成し得る。しかし条件（１），（２）の両方共満足すればより望ましい。
【００２５】
また本発明のズームレンズにおいて、全撮影状態（ズーミングの全状態並びにフォーカシングの全状態）において良好な結像性能を維持するためには、特に正のレンズ群の正レンズに正の異常分散性の大きなガラスを用いて２次スペクトルを減少させることが好ましい。フォーカシング群は少なくとも１枚の負レンズと正レンズを用いて色消しにすると、フォーカシングの際の色収差の変動を小さく出来好ましい。
【００２６】
以上のような構成にし条件を満足せしめることによって、無限遠から至近距離まで収差変動の少ないレンズを得ることができる。又、次の条件（４）を満足すれば効果的である。
（４）    ０．４＜｜ｆ1 ／ｆ1R｜＜０．７
ただし、ｆ1Rは第１群の後部レンズ群の焦点距離である。
【００２７】
条件（４）は、第１群全体の焦点距離と第１群の後部レンズ群の焦点距離の比を規定したものである。第１群全体の焦点距離は、前部レンズ群と後部レンズ群の焦点距離と、主点間隔とにより決まる。ここで第１群中の全体として正のパワーを持つ後部レンズ群のパワーを弱めｆ1Rを大きくすることにより、第１群中の全体として強い負のパワーを持つ前部レンズ群のそのパワーを変化させずに第１群全体の負のパワーを強くすることが出来る。これによって、全体として負のパワーを有する第１群全体の焦点距離ｆ1 を小さくすることが出来小型化のためには望ましい。またｆ1R を大きくすることは、フォーカシングの際の後部レンズ群の繰り出し量の増加につながるが、｜ｆ1 ／ｆ1R｜を小さく保つためには主点間隔ｄも小さくなるため小型化に反することにはならない。このようにｆ1Rを大にすれば、可動群である後部レンズ群のパワーが強くなる（ｆ1Rが小になる）ことによる収差変動をさけられ、収差変動の少ないレンズ系を構成し得る。
【００２８】
条件（４）の上限を越えるとｆ1Rが小になり収差変動を抑えることが困難になり、下限を越えるとフォーカシングの際の繰り出しのスペースを確保するのが難しくなる。
【００２９】
【実施例】
次に本発明のズームレンズの各実施例を示す。
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【００３０】
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ただしｒ1 ，ｒ2 ，・・・ はレンズ各面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ は各レンズのアッベ数である。
【００３１】
実施例１は、図１に示す構成で５群ズームレンズである。又図２に示すようにズーミングの際間隔中ｄ9 ，ｄ16，ｄ24，ｄ25，ｄ36（Ｄ1 〜Ｄ5 ）が可変で、広角端から望遠端へかけ第２群と第３群の間隔ｄ16（Ｄ2 ）が大になり、又第３群と第４群の間隔ｄ24，ｄ25（Ｄ3 ，Ｄ4 ）が次第に小になっている。又第１群（ｒ1 〜ｒ8 ）は、負の前部レンズ群Ｇ11と正の後部レンズ群Ｇ12とよりなり、後部レンズ群Ｇ12を像側に移動させ（ｄ6 とｄ9 を変化させ）フォーカシングを行なっている。物点距離１ｍの物体にフォーカシングした時のｄ6 ，ｄ9 の値はデーター中に示す通りである。尚図２中Ｗ（∞），Ｔ（∞）は夫々無限遠におけるワイド，テレ、Ｔ（１ｍ）は物点距離１ｍにおけるテレの構成である。
【００３２】
この実施例１の無限遠物点に対する収差状況は、図５〜図７に、又物点距離１ｍに対する収差状況は図８〜図１０に示す通りである。
【００３３】
実施例２は、図３に示す構成のレンズ系で、５群ズームレンズである。図４に示すようにこの実施例は、ｄ10，ｄ17，ｄ25，ｄ26，ｄ37（Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ）を変化させてズーミングを行なっている。又第１群は負の前部レンズ群Ｇ11（ｒ1 〜ｒ6 ）と負の後部レンズ群Ｇ12（ｒ7 〜ｒ10）とよりなり、後部レンズ群Ｇ12を像側へ移動させてフォーカシングを行なう。この実施例２の０．５ｍの物点にフォーカシングした時の間隔ｄ6 ，ｄ10の変化はデーター中に示す通りである。尚図４中Ｗ（∞），Ｔ（∞）は無限遠におけるワイド，テレ、Ｔ（０．５ｍ）は物点距離０．５ｍにおけるテレの構成である。
【００３４】
この実施例２の無限遠物点に対する収差状況は、図１１〜図１３、又０．５ｍの物点に対する収差状況は、図１４〜図１６に示す通りである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のズームレンズは、ズーム全領域及びフォーカシング時にて全長が一定でありながら、無限から至近距離までの全撮影状態において良好な結像性能を有するレンズ系である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の断面図
【図２】上記実施例１のワイド，テレおよびテレで近距離合焦時の構成を示す図
【図３】本発明の実施例２の断面図
【図４】上記実施例２のワイド，テレおよびテレで近距離合焦時の構成を示す図
【図５】本発明の実施例１の無限遠合焦時の広角端における収差曲線図
【図６】本発明の実施例１の無限遠合焦時の中間焦点距離における収差曲線図
【図７】本発明の実施例１の無限遠合焦時の望遠端における収差曲線図
【図８】本発明の実施例１の１ｍの物体への合焦時の広角端における収差曲線図
【図９】本発明の実施例１の１ｍの物体への合焦時の中間焦点距離における収差曲線図
【図１０】本発明の実施例１の１ｍの物体への合焦時の望遠端における収差曲線図
【図１１】本発明の実施例２の無限遠合焦時の広角端における収差曲線図
【図１２】本発明の実施例２の無限遠合焦時の中間焦点距離における収差曲線図
【図１３】本発明の実施例２の無限遠合焦時の望遠端における収差曲線図
【図１４】本発明の実施例２の０．５ｍの物体への合焦時の広角端における収差曲線図
【図１５】本発明の実施例２の０．５ｍの物体への合焦時の中間焦点距離における収差曲線図
【図１６】本発明の実施例２の０．５ｍの物体への合焦時の望遠端における収差曲線図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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