(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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群のみをレンズ群として有し、広角端に対して望遠端で、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が小さく、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が大きくなるように、且つ第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を物体側へ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、負レンズ１１、正レンズ１２の２枚のレンズよりなり、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の負レンズを有し、前記正レンズ１２の材料のアッベ数をνｄ１２、負レンズ１１の材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎｄ１１、νｄ１１とするとき、
νｄ１２  ≦  １８．９
Ｎｄ１１  ＞  １．７
νｄ１１  ＞  ３５
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
撮像素子上に像を形成することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
請求項１又は２のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項４】
前記光学機器は、デジタルカメラであることを特徴とする請求項３の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子スチルカメラ、レンズシャッターカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する光学機器に関する。
【０００２】
この他、本発明はＣＣＤ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラに好適な小型で広画角であり、かつズーミング中射出瞳位置の変動が少なく、レンズ全長の短縮化を図った携帯性に優れたズームレンズ及びそれを有する光学機器に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来よりＣＣＤを用いて静止画像を撮影する電子スチルカメラや動画像を撮影するビデオカメラ等の撮像装置（光学機器）に使用されるズームレンズにはカメラの小型化に伴いレンズ全長が短く小型で広画角のズームレンズが要求されている。
【０００４】
ビデオカメラ等のＣＣＤを用いた撮影装置に使用されるズームレンズのズームタイプとしては、最も物体側のレンズ群がズーミング(変倍)中固定された、正、負、正の屈折力のレンズ群で始まる３〜５群より成るズームタイプが多い。
【０００５】
例えば特開昭６３−８１３１３号公報では正、負、正、正、の屈折力のレンズ群より成る４群を有し３倍程度の変倍比のズームレンズが提案されている。
【０００６】
その後ビデオカメラ用レンズの発展は、高変倍化を中心に行なわれてきた。例えば特開平３−２９６７０６号公報では正、負、正、正、の屈折力のレンズ群よりなる４群を有し１０倍程度の変倍比を持つズームレンズが提案されている。近年ＣＣＤを用いて静止画を撮影する、電子スチルカメラが注目を集めている。電子スチルカメラ用のズームレンズとしては、レンズ全長の極めて短い光学系が要求されている。
【０００７】
又静止画の特性上、広画角であることが望ましい。更には動画のビデオカメラよりも高い光学性能を有することが望ましい。このように２．５〜３倍程度の比較的低倍率の変倍比であっても、広角域を含み、明るく、高い光学性能が得られるズームレンズが特公平６−６６００８号公報で提案されている。このズームレンズは負、正、の屈折力のレンズ群より成り各レンズ群の空気間隔変化によって変倍する２群ズームレンズである。
【０００８】
この２群タイプのズームレンズの多くは、コンパクト化及び光学性能の点で十分でなかった。又ズーミング中に射出瞳の変動が大きいため、銀塩カメラ用としては問題ないもののＣＣＤを用いる電子スチルカメラに用いる場合、設計上パワー配置に制約を受ける為大型化する傾向があった。
【０００９】
負、正、正、の屈折力のレンズ群の３群を有し、広角端より望遠端へのズーミング中第２，第３群の間隔が広がるズームレンズかつ特開平７−５２２５６号公報で提案されている。このズームレンズは負、正の屈折力の２群ズームレンズと同様に変倍に伴う射出瞳位置の変化が大きい。
【００１０】
負、正、正、の屈折力のレンズ群の３群を有し、広角端より望遠端へのズーミング中第２，第３群の間隔が減少するズームレンズが米国特許第５４３４７１０号で提案されている。このズームレンズはレンズ枚数が多くコンパクト化には限界があった。
【００１１】
負、正、正、正の屈折力のレンズ群の４群を有し、広角端より望遠端へのズーミング中第２，第３群の間隔が減少し、第４群がズーム中固定されたズームレンズが特開昭６０−３１１１０号公報で提案されている。このズームレンズは米国特許第５４３４７１０で提案されているズームレンズと同様レンズ枚数が多くコンパクト化には限界があった。又、変倍比は２程度である。
【００１２】
負、正、正、正の屈折力のレンズ群の４群を有し、広画角で変倍比２．４程度の４群ズームレンズが特開平１０−１０４５２０号公報で提案されている。ここで提案されているズームレンズはレンズ枚数が多く、レンズ全長が増大する傾向がある。
【００１３】
又、負、正、正、正の屈折力のレンズ群の４群を有し、小型で変倍比３程度の４群ズームレンズが特開平１１−８４２４２号公報で提案されている。ここで提案されているズームレンズは、射出瞳のズーミング変動が比較的少なく、超コンパクトを優先したものである為、レンズ構成枚数が極めて少なく、画素数の少ない廉価版のデジタルカメラ用には適するものの、高画素のデジタルカメラに適した高性能は得られていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一般にネガティブリード型のズームレンズにおいて、レンズ系全体のレンズ枚数を少なくし、レンズ構成の簡素化を図りつつ、広画角化を図りつつ全変倍にわたり良好なる光学性能を得るには各レンズ群の屈折力配置、各レンズ群のレンズ構成そして各レンズの材質の屈折率やアッベ数等を適切に設定する必要がある。各レンズ群の屈折力配置やレンズ構成やレンズの材料の選択が不適切であると変倍に伴う収差変動特に色収差の変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。
【００１５】
例えば従来のネガティブリード型のズームレンズでは、第１レンズ群中の正レンズにアッベ数が２４以上の硝材料が使用されているのが一般的であった。この為、第１レンズ群を負レンズ、正レンズの２枚構成で実現しようとすると、負レンズに偏肉比の大きな非球面レンズが必要となり、製造が困難になってくる傾向があった。
【００１６】
本発明は、負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力やレンズの材質等を適切に設定することにより、レンズ系全体の簡素化を図りつつ、広画角で全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群のみをレンズ群として有し、広角端に対して望遠端で、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が小さく、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が大きくなるように、且つ第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を物体側へ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、負レンズ１１、正レンズ１２の２枚のレンズよりなり、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の負レンズを有し、前記正レンズ１２の材料のアッベ数をνｄ１２、負レンズ１１の材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎｄ１１、νｄ１１とするとき、
νｄ１２  ≦  １８．９
Ｎｄ１１  ＞  １．７
νｄ１１  ＞  ３５
の条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、撮像素子上に像を形成することを特徴としている。
【００１９】
請求項３の発明の光学機器は、請求項１又は２のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子とを有することを特徴としている。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記光学機器は、デジタルカメラであることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の数値実施例１のズームレンズのレンズ断面図、図２〜図４は本発明の数値実施例１のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端の収差図である。図５は本発明の数値実施例２のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図６〜図８は本発明の数値実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端の収差図である。図９は本発明の数値実施例３のズームレンズのレンズ断面図、図１０〜図１２は本発明の数値実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端の収差図である。
【００２２】
レンズ断面図において（Ａ）は広角端のズーム位置、（Ｂ）は中間のズーム位置（Ｃ）は望遠端のズーム位置を示している。
【００２３】
又レンズ断面図においてＬ１は負の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ４は正の屈折力の第４群（第４レンズ群）である。矢印は広角側から望遠側への変倍を行う際の各レンズ群の移動方向を示す。ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。Ｇはフェースプレート、色フィルター等のガラスブロックである。ＦＰはフレアー絞りである。
【００２４】
数値実施例１〜３のズームレンズでは広角端から望遠端への変倍に際して、第１群と第２群の間隔及び第２群と第３群の間隔が減少し、第３群と第４群の間隔が増加するように第２群と第３群をいずれも物体側へ移動させている。
【００２５】
又、第１群を像面側に凸状の軌跡の一部を用いて移動させている。図１の数値実施例１では第４群を像面側へ移動させている。図５、図９の数値実施例２、３では変倍に際して第４群を固定としている。
【００２６】
本実施形態のズームレンズは、第１レンズ群は物体側より順に、非球面を有する負レンズ１１と正レンズ１２の２枚のレンズよりなり、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の負レンズを有し、前記第１レンズ群中の正レンズ１２の材料のアッベ数をνｄ１２とするとき、
νｄ１２≦１８．９・・・（１）の条件を満足している。
【００２７】
又、本実施形態では、負レンズ１１の材料の屈折率をＮｄ１１、アッベ数を
νｄ１１とするとき、
Ｎｄ１１ ＞ １．７  ・・・（２）
νｄ１１ ＞ ３５  ・・・（３）
の条件を満足している。
【００２８】
次に前述の条件式の技術的意味について説明する。
【００２９】
条件式（１）は  第１群中の正レンズ１２の材料のアッベ数に関するもので、条件式（１）の上限を超えて正レンズの材料のアッベ数が大きくなると、第１群中の非球面を施した負レンズの偏肉比が大きくなり成型が困難となってくる。
【００３０】
条件式（２）の下限を超えて負レンズ１１の材料の屈折率が低くなると第１群中の非球面を施した負レンズの偏肉比が大きくなり成型が困難となってくる。
【００３１】
条件式（３）の下限を超えて負レンズ１１の材質のアッベ数が小さくなると、望遠域における軸上色収差が補正困難となるので良くない。
【００３２】
本実施形態において、更に好ましくは条件式（２）、（３）を次の如く設定するのが良い。
【００３３】
Ｎｄ１１ ＞ １．７２  ・・・（２ａ）
νｄ１１ ＞ ３８  ・・・（３ａ）
本実施形態では以上の構成によって、レンズ枚数の削減を計り、レンズ全長の短縮化を達成したにもかかわらず、３倍程度の変倍比を有しつつ、明るく、高い光学性能を有し、広角域を含みつつ、簡易な鏡筒構造で実現可能なデジタルスチルカメラ等の光学機器に適したズームレンズを達成している。
【００３４】
次に各数値実施例のレンズ構成について説明する。
【００３５】
数値実施例１〜３においては、いずれも物体側より負、正、正、正の屈折力のレンズ群にて構成している。
【００３６】
数値実施例１〜３において第１群は、物体側より順に、物体側に比べて像面側のレンズ面の曲率がきつく、かつ像面側に非球面を有する負レンズ１１と超分散のガラス材料を用いた物体側が凸の正メニスカスレンズ１２の２枚にて構成している。
【００３７】
第２群は、物体側より絞り、２枚の正レンズ、負レンズの３枚にて構成している。
【００３８】
第３群は、正の単レンズにて構成している。
【００３９】
第４群は、像面側に比べて物体側のレンズ面の曲率がきつい正の単レンズにて構成している。
【００４０】
本実施形態では、以上のように負、正、正、正、の屈折力のレンズ群の４群を有し、各群のレンズ構成、非球面の位置、移動方法等を最適に配置し、レンズ枚数の削減を計り、レンズ全長の短縮化を達成したにもかかわらず、３倍程度の変倍比を有しつつ、明るく、極めて高い光学性能を有し、広角域を含んだ、デジタルスチルカメラに適したズームレンズを達成している。
【００４１】
又、第１レンズ群中の正レンズの材料に超高分散ガラスを使用する事により第１レンズ群中の負レンズのパワー（焦点距離の逆数）も弱め、偏肉比を緩和する事により非球面レンズの成型を容易にしている。
【００４２】
本発明は大別して第１、第２発明の２つの発明を含んでいる。このうち第１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群、正の屈折力の第２群を少なくとも有し、第１、第２レンズ群の空気間隔変化によって変倍を行うことを基本構成とし、第１レンズ群のレンズ構成を前述の如く設定するとともに、条件式（１）を満足するようにしている。又、更に好ましくは条件式（２）、（３）を満足するようにしている。
【００４３】
又、第２発明では、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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対して望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が小さく、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなるように、且つ第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化しており、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群を物体側へ移動させて変倍を行うことを基本構成とし、第１レンズ群のレンズ構成を前述の如く設定するとともに条件式（１）〜（３）を満足するようにしている。
【００４４】
次に、本発明のズームレンズの数値実施例を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数を示す。また、もっとも像側の２つの面はフェースプレート等のガラス材である。またｋを離心率、Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅ・・・・を非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき非球面形状は、
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ)2｝1/2］＋Ｂｈ4＋Ｃｈ6 ＋Ｄｈ8＋Ｅｈ10・・・
で表示される。但しＲは曲率半径である。又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。
【００４５】
【外１】
0003805212.tif 000002
【００４６】
【外２】
0003805212.tif 000003
【００４７】
【外３】
0003805212.tif 000004
【００４８】
【表１】
0003805212.tif 000005
【００４９】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたレンズシャッター形式のデジタルカメラの実施形態を図１３を用いて説明する。
【００５０】
図１３において、１０はコンパクトカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２はカメラ本体に内蔵されたストロボ、１３は外部式ファインダー、１４はシャッターボタンである。
【００５１】
このように本発明のズームレンズをレンズシャッターカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力やレンズの材質等を適切に設定することにより、レンズ系全体の簡素化を図りつつ、広画角で全変倍範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  数値実施例１のレンズ断面図
【図２】  数値実施例１の広角端の収差図
【図３】  数値実施例１の中間の収差図
【図４】  数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】  数値実施例２のレンズ断面図
【図６】  数値実施例２の広角端の収差図
【図７】  数値実施例２の中間の収差図
【図８】  数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】  数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】  数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】  数値実施例３の中間の収差図
【図１２】  数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】  本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１  第１群
Ｌ２  第２群
Ｌ３  第３群
Ｌ４  第４群
ＳＰ  絞り
ＩＰ  像面
Ｇ  ガラスブロック
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
Ｓ  サジタル像面
Ｍ  メリディオナル像面
【図１】
0003805212.tif 000006
【図２】
0003805212.tif 000007
【図３】
0003805212.tif 000008
【図４】
0003805212.tif 000009
【図５】
0003805212.tif 000010
【図６】
0003805212.tif 000011
【図７】
0003805212.tif 000012
【図８】
0003805212.tif 000013
【図９】
0003805212.tif 000014
【図１０】
0003805212.tif 000015
【図１１】
0003805212.tif 000016
【図１２】
0003805212.tif 000017
【図１３】
0003805212.tif 000018