(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、そして、負の屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群で構成され、第１レンズ群と第２レンズ群を光軸上移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に、正の第１１レンズ、像側へ強い凹面を向けたメニスカス状の負の第１２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第１３レンズ、そして物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の第１４レンズで構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、両レンズ面が凹面の負の第３１レンズ、正の第３２レンズで構成されるとともに、下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．８＜β２Ｗ・β２Ｔ＜１．２
０．４５＜｜ｆ１｜／ｆＴ＜０．５９
０．３７＜ｆ２／ｆＴ＜０．４３
但し、β２Ｗ  ：広角端における第２レンズ群の結像倍率、
β２Ｔ  ：望遠端における第２レンズ群の結像倍率、
ｆＴ  ：望遠端における全系の焦点距離、
ｆ１  ：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２  ：第２レンズ群の焦点距離
である。
【請求項２】
下記の条件式を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。
０．０２＜ｆ２／｜ｆ３｜＜０．０８５
但し、ｆ２  ：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
である。
【請求項３】
前記第２レンズ群は、物体側より順に、両レンズ面が凸面の正の第２１レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の第２２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第２３レンズ、そして両レンズ面が凸面の正の第２４レンズで構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ。
【請求項４】
下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のズームレンズ。
０．００２５＜ｄ３１／ｆＴ＜０．０６２５
但し、ｄ３１：前記第３１レンズと第３２レンズの空気間隔
である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に写真用カメラやビデオカメラ等に好適な全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した負の屈折力のレンズ群が先行する変倍比２．５〜３程度の比較的高変倍の３つのレンズ群を有するレンズ全長の短い広角系のコンパクトなズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレンズ全長の短縮化及びレンズ外径の縮小化を図りつつレンズ系の小型化を図った写真用のズームレンズとしては、例えば特開平４−１９７０６号公報、特開平５−１２７０８４号公報、特開平７−７７６５５号公報がある。
【０００３】
これらのズームレンズはいずれも物体側より順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群そして負屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群より成り第１レンズ群と第２レンズ群を移動させて変倍を行っている。
【０００４】
このうち、特開平４−１９７０６号公報及び特開平７−７７６５５号公報は変倍比が２倍強程度と高変倍のズームレンズとは言えずこのままのレンズ構成で高変倍を得ようとするとレンズ全長が大型化し、コンパクトなズームレンズが得られなかった。
【０００５】
一方、特開平７−７７６５５号公報は変倍比３程度と高倍率で、しかもレンズ全長の短いコンパクトなズームレンズであるがレンズ構成が不十分であり、十分な光学性能を有しているとは言えなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、所定の屈折力より成る全体として３つのレンズ群より成るズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力及びレンズ構成を適切に特定することにより変倍に伴う収差変動が少ないレンズ全長の短い写真用カメラやビデオカメラ等に好適な小型のズームレンズの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、そして、負の屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群で構成され、第１レンズ群と第２レンズ群を光軸上移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に、正の第１１レンズ、像側へ強い凹面を向けたメニスカス状の負の第１２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第１３レンズ、そして物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の第１４レンズで構成され、前記第３群は、物体側より順に両レンズ面が凹面の負の第３１レンズ、正の第３２レンズで構成されるとともに下記の条件式を満足することを特徴としている。
【０００８】
０．８＜β2W・β2T＜１．２          …（１）
０．４５＜｜ｆ1 ｜／ｆT ＜０．５９  …（２）
０．３７＜ｆ2 ／ｆT ＜０．４３      …（３）
但し  β2W：広角端における第２レンズ群の結像倍率、
β2T：望遠端における第２レンズ群の結像倍率、
ｆT ：望遠端における全系の焦点距離、
ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は後述する本発明の数値実施例１のレンズ断面図である。図１に示すレンズ断面図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は望遠端のズーム位置を示す。図６〜８は、それぞれ数値実施例２〜４の広角端におけるレンズ断面図である。図２〜図５は、各実施例の諸収差図を示し、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間、（Ｃ）は望遠端のそれを示す。
【００１０】
図中Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群であり、変倍に伴う像面変動を補正する為に矢印で示すように像面側に凸状の軌跡を有しながら移動すると共に合焦を行っている。Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群であり、図の矢印に示すように広角端から望遠端への変倍の際、単調に物体側方向に移動している。Ｌ３は固定で負の屈折力の第３レンズ群である。ＳＰは開口絞りである。
【００１１】
一般に本実施例のように物体側より順に負、正、そして負の屈折力の３つのレンズ群より成るズームレンズにおいて、レンズ全長の短縮化を図りつつ、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るには変倍に伴い移動する第１レンズ群と第２レンズ群の全系に対する屈折力や第２レンズ群の結像倍率、そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定する必要がある。
【００１２】
そこで本実施例では各レンズ群の屈折力やレンズ構成と第２レンズ群の結像倍率等を前述の如く構成することにより、変倍の際の収差変動を良好に補正し、高い光学性能を得ると共に、コンパクトなズームレンズを得ている。
【００１３】
次に前述の各条件式（１）〜（３）の技術的意味について説明する。
【００１４】
従来の３群ズームレンズでは広角側に比べて望遠側のレンズ全長の方を短くし、レンズ全長が望遠側で決まる鏡筒構造を採用している場合が多いが、広角側での使用時に不用意に前側から衝撃を受けるとズームカムに直接ダメージを与える為、故障の原因となる。
【００１５】
そこでズーミングで最長となる寸法で固定の鏡筒で包むことによりダメージを受けないようにする構造が好ましい。即ちズーミングの際の最大全長を短くするズーム構成が好ましく広角端と望遠端のレンズ全長がほぼ等しくなるのが良い。
【００１６】
本発明のような３つのレンズ群より成るズームレンズにおいて、広角端と望遠端でのレンズ全長がほぼ等しい場合は主に第２レンズ群だけが広角端と望遠端で光軸上の位置を変え、像面位置が同一となる。即ち第２レンズ群は広角端と望遠端でほぼ共役位置にある。このとき広角端と望遠端での第２レンズ群の結像倍率をβ2W、β2Tとすると
β2W×β2T≒１  …（ａ）
となる。
【００１７】
条件式（１）はこの（ａ）式を２０％の範囲内で満足させるようにしてレンズ全長の短縮化と共にレンズ系全体の小型化を図っている。条件式（１）を外れるとレンズ系全体の小型化を効率的に図るのが難しくなってくる。
【００１８】
条件式（２）は第１レンズ群の屈折力に関し、主にズーミングの際の収差変動を少なくする為のものである。
【００１９】
今、ズーム比をＺ、即ち広角端における焦点距離をｆW としたときＺ＝ｆT ／ｆW とすると変倍に寄与するレンズ群は第２レンズ群であるからＺ＝β2T／β2Wとなる。
【００２０】
従って、β2W・β2T≒１として計算してみると
【００２１】
【外１】
0003799102.tif 000002
となる。
【００２２】
又第３レンズ群の結像倍率をβ3 とすると、
ｆT ＝ｆ1 ・β2T・β3
であるから、これと（ｂ）式より
【００２３】
【外２】
0003799102.tif 000003
となる。（ｃ）式より明らかのように第１レンズ群の焦点距離ｆ1 と望遠端の焦点距離ｆT との比はズーム比Ｚと第３レンズ群の結像倍率β3 を用いて略表わされる。
【００２４】
（ｃ）式より、例えばズーム比Ｚが２．５〜３倍程度のズームレンズの場合、条件式（１）のβ2W・β2Tと条件式（２）に相当する結像倍率β3 に基づき、第１レンズ群が適切な負の屈折力を有するように構成するのが良い。
【００２５】
条件式（２）の上限値を越えて第１レンズ群の屈折力が弱くなってくると、即ち結像倍率β3 が１よりも小さくなってくるとレンズ全長が増大してくるので好ましくない。
【００２６】
又、第１レンズ群でフォーカシングを行う場合、近距離物体に合焦する為のレンズ繰り出し量が増大し、所望の周辺光量を確保する為の第１レンズ群のレンズ外径が増大するので好ましくない。
【００２７】
逆に条件式（２）の下限値を越えて第１レンズ群の屈折力が強くなってくると第１レンズ群で発生する諸収差が増大し、これらの諸収差を他のレンズ群でバランス良く補正するのが難しくなってくる。
【００２８】
条件式（１）は更に好ましくは、
０．５＜｜ｆ1 ｜／ｆT ＜０．５５
とするのが良い。
【００２９】
次に条件式（３）は第２レンズ群の屈折力に関し、条件式（１）、（２）を満足した上で、更に諸収差の補正とレンズ系のコンパクト化を良好にバランスさせる為のものである。
【００３０】
条件式（３）の上限を越えて第２レンズ群の屈折力が弱くなってくると、所望の変倍比を得る為の第２レンズ群の移動量の増大をまねき、その結果レンズ全長が増大してくるので好ましくない。
【００３１】
逆に条件式（３）の下限値を越えて第２レンズ群の屈折力が強くなってくると、第２レンズ群で発生する諸収差が増大し、これらの諸収差を他のレンズ群でバランス良く補正するのが難しくなってくる。
【００３２】
特に広角端における球面収差が補正不足となり、それと同時にコマ収差も悪化し、像面もズーム全域で悪化となるので良くない。
【００３３】
この他本発明において条件式（３）を満足した上で更に良好な光学性能を得る為には、次の条件式を満足するのが良く、これにより諸収差を更に良好に補正することができる。
【００３４】
０．０２＜ｆ2 ／｜ｆ3 ｜＜０．０８５…（４）
【００３５】
条件式（４）は第２レンズ群の焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比に関し、条件式（４）の上限を越えて第３レンズ群の屈折力が強くなってくると、第３レンズで発生する諸収差が増大するばかりか第３レンズ群の結像倍率が大きくなり、第１レンズ群と第２レンズ群の合成系の残存収差をその分拡大してしまうことになる。更に、第１レンズ群と第２レンズ群の合成系の焦点距離が広角側へシフトし、第１レンズ群と第２レンズ群の各屈折力が強くなった分、第１レンズ群と第２レンズ群の合成系の残存収差も増大し収差補正が困難となってくる。
【００３６】
逆に条件式（４）の下限を越えて第３レンズ群の屈折力が弱くなってくるとそれに比例して第３レンズ群の結像倍率が減少し前述した様にレンズ全長が増大する傾向となる。
【００３７】
条件式（４）は更に好ましくは、
０．０４９＜ｆ2 ／｜ｆ3 ｜＜０．０８
とするのが良い。
【００３８】
本発明において更に諸収差を良好とするには、第２レンズ群を物体側より順に両レンズ面が凸面の正の第２１レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の第２２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第２３レンズ、そして両レンズ面が凸面の正の第２４レンズより構成するのが良く、特に広角端から望遠端へ行くに従い、補正過剰の方向へ変位する第１レンズ群の球面収差を前記構成の第２レンズ群とすることにより他の収差変動とのバランスを取りながら、補正不足の方向へ変位させて良好に補正している。
【００３９】
本発明において第１レンズ群のレンズ構成を前述の様に構成しているのは、主にこの広角端から望遠端へのズーミングに伴う第１レンズ群の球面収差の補正過剰方向の変位を抑える為であり、このレンズ構成は同時に第１レンズ群で近距離被写体へフォーカスしたときの球面収差の変動も良好に補正することができる。
【００４０】
又、第１１レンズを正レンズとすることで歪曲収差も良好に補正している。そして、第３レンズ群のレンズ構成を前述の様に構成しているのは広角端から望遠端へのズーミングに際して、主に、第１レンズ群で補正不足の方向へ変位し第２レンズ群の補正過剰方向の変位で過剰補正して残った像面変動を良好に補正する為であり、収差補正上の自由度を増す目的で第３１レンズと第３２レンズは接合せずに分離しておくのが良い。
【００４１】
又、分離して第３１レンズと第３２レンズのレンズ間隔を第３レンズ群全体のレンズ厚がさほど厚くならない程度にはなして配置すれば、接合したときに較べて第３レンズ群の前側主点の位置を物体側へ移動させることができる。
【００４２】
これにより、第３レンズ群の所望の結像倍率を得る為の第３レンズ群の屈折力を弱めることができ、第３レンズ群内の収差補正もしやすくなるので良い。
【００４３】
すなわち、第３１レンズと第３２レンズの空気間隔をｄ31、望遠端における全系の焦点距離をｆT とすると
０．００２５＜ｄ31／ｆT ＜０．０６２５…（５）
とするのが良い。
【００４４】
条件式（５）の上限を越えて間隔が広がりすぎると第３レンズ群全体のレンズ厚が厚くなりレンズ全長が長くなるので好ましくない。
【００４５】
逆に条件式（５）の下限を越えて間隔が狭くなりすぎると第３レンズ群の前側主点を物体側へ十分に移動できなくなるので良くない。
【００４６】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、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。
【００４７】
【外３】
0003799102.tif 000004
【００４８】
【外４】
0003799102.tif 000005
【００４９】
【外５】
0003799102.tif 000006
【００５０】
【外６】
0003799102.tif 000007
【００５１】
【表１】
0003799102.tif 000008
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３つのレンズ群よりなるズームレンズにおいて、前述の如く各レンズ群の屈折力やレンズ構成そして第２群の広角端と望遠端における結像倍率等を設定することにより、フォーカス及び変倍に伴う収差変動が少なく、全物体距離範囲及び全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したレンズ全長の短いコンパクトなズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の数値実施例１のレンズ断面図。
【図２】  本発明の数値実施例１の諸収差図。
【図３】  本発明の数値実施例２の諸収差図。
【図４】  本発明の数値実施例３の諸収差図。
【図５】  本発明の数値実施例４の諸収差図。
【図６】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図。
【図７】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図。
【図８】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図。
【符号の説明】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
ＳＰ  絞り
Ｓ  サジタル像面
Ｍ  メリヂオナル像面
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
ｓｃ  正弦条件
【図１】
0003799102.tif 000009
【図２】
0003799102.tif 000010
【図３】
0003799102.tif 000011
【図４】
0003799102.tif 000012
【図５】
0003799102.tif 000013
【図６】
0003799102.tif 000014
【図７】
0003799102.tif 000015
【図８】
0003799102.tif 000016