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JP2002365542A - ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを用いた光学機器

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JP2002365542A
JP2002365542A JP2001174134A JP2001174134A JP2002365542A JP 2002365542 A JP2002365542 A JP 2002365542A JP 2001174134 A JP2001174134 A JP 2001174134A JP 2001174134 A JP2001174134 A JP 2001174134A JP 2002365542 A JP2002365542 A JP 2002365542A
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lens
lens group
zoom
aspherical
group
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良紀 伊藤
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成レンズ枚数の少ない、コンパクトで優れ
た光学性能を有するズームレンズ及びそれを用いた光学
機器を得ること。 【解決手段】 物体側より順に、負の屈折力の第１レン
ズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有し、第
１、第２レンズ群の間隔を変化させて変倍を行うズーム
レンズにおいて、第２レンズ群Ｌ２が、物体側より順
に、高屈折率低分散の材料より成る非球面正レンズＧ２
ａ１、高屈折率高分散材料より成る非球面負レンズＧ２
ａ２を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデジタルスチルカメ
ラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等に好適な小型で
広画角のズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関
し、特に撮影画角の広角化を図ると共に、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
用いた光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、固体撮像素子を用いたビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、電子スチルカメラ等のカメラ（光
学機器）の高機能化に伴い、それに用いる光学系には高
い光学性能と小型化の両立が求められている。
【０００３】この種のカメラには、レンズ最後部と撮像
素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルター
などの各種光学部材を配置する必要があるため、それに
用いる光学系には比較的バックフォーカスの長いレンズ
系が要求されている。さらに、カラーの撮像素子を用い
たカメラの場合、色シェーディングを避けるため、それ
に用いる光学系には射出瞳位置が遠い像側のテレセント
リック特性の良いものが望まれている。
【０００４】これらの要求を達成する１つの手段とし
て、従来より負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群
の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ間隔を変えて
変倍を行う所謂ネガティブリードタイプの２群ズームレ
ンズが種々提案されている。これらのネガティブリード
タイプのズーム光学系では、正の屈折力の第２群を移動
することで変倍を行い、負の屈折力の第１群を移動する
ことで変倍に伴う像点位置の補正を行っている。これら
の２つのレンズ群よりなるレンズ構成においては、ズー
ム倍率は２倍程度である。
【０００５】又、ビデオカメラ等のＣＣＤを用いた撮影
装置（光学機器）に、使用されるズームレンズとして、
最も物体側のレンズ群がズーミング中固定された、正、
負、正の屈折力のレンズ群で始まる３〜５群のレンズタ
イプがある。
【０００６】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の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。又、高
変倍化のズームレンズとして、例えば特開平３−２９６
７０６号公報では正、負、正、正の屈折力のレンズ群の
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。
【０００７】一方、ＣＣＤを用いて静止画を撮影する、
電子スチルカメラ用のズームレンズとしては、レンズ全
長の極めて短く、又、静止画の特性上、広画角であり、
更には動画のビデオカメラに用いるズームレンズよりも
高い光学性能を有する光学系が要望されている。
【０００８】この様に変倍比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
性能が得られるレンズとして特公平６−６６００８号公
報等では負、正の屈折力のレンズ群の２群を有し各レン
ズ群の空気間隔の変化によって変倍するズームレンズが
提案されている。
【０００９】さらに２倍以上の高い変倍比を有しつつレ
ンズ全体をコンパクトな形状にまとめるため、例えば特
公平７−３５０７号公報や、特公平６−４０１７０号公
報等には２群ズームレンズの像側に負または正の屈折力
の第３群を配置し、高倍化に伴って発生する諸収差の補
正を行う、所謂、３群ズームレンズが提案されている。
【００１０】特開平７−５２２５６号公報では負、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群と第３群の間隔が広がるズー
ムレンズが提案されている。
【００１１】米国特許第５４３４７１０号では負、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群と第３群の間隔が減少するズ
ームレンズが開示されている。
【００１２】特開昭６０−３１１１０号公報では負、
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群と第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提案
されている。
【００１３】特開平１０−１０４５２０号公報では負、
正、正の屈折力のレンズ群の３群又は負、正，正、正の
屈折力のレンズ群の４群構成のズームレンズが開示され
ている。
【００１４】特開平１１−２３９６７号公報では負、
正、正の屈折力のレンズ群の３群を有し、第２群を第２
ａ群と第２ｂ群の２つのレンズ群に分け、双方の空気間
隔を隔てた３倍程度の変倍比のズームレンズが開示され
ている。特開平１１−８４２４３号公報では負、正、
正、正、の屈折力のレンズ群の４群を有し、第２群の後
方に絞りを配置した４群ズームレンズが開示されてい
る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】近年の固体撮像素子は
多画素化が進んでおり、特定のイメージサイズにおける
画素サイズは小さくなる傾向にある。これに伴い撮影レ
ンズには同じイメージサイズの従来のものに比べてより
高い光学性能を有したものが求められている。
【００１６】したがって、レンズ系の後方にフィルター
等を挿入するのに必要なレンズバック（バックフォーカ
ス）の確保と、射出側のテレセントリック特性（射出瞳
位置が遠方（無限遠）に位置すること）を両立するとい
う設計上の制約の中で、レンズ全長を短縮しコンパクト
で高変倍比のズームレンズを実現することはより困難に
なってきている。
【００１７】本発明は、従来のレンズ系を考慮した上
で、構成レンズ枚数が少なく、コンパクトで優れた光学
性能を有し、射出側テレセントリック性の良いズームレ
ンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。
【００１８】
【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レンズ群を有し、第１、第２レン
ズ群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおい
て、第２レンズ群は、物体側より順に、非球面正レン
ズ、非球面負レンズを有することを特徴としている。
【００１９】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第２レンズ群中の非球面負レンズの材料の屈折
率をＮｎとするとき、 １．７５ ＜ Ｎｎ ＜ １．９５ の条件を満足することを特徴としている。
【００２０】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記第２レンズ群中の非球面正レンズと非球面
負レンズの材料のアッベ数を各々νｐ，νｎとすると
き、 １５ ＜ νｎ−νｐ の条件を満足することを特徴としている。
【００２１】請求項４の発明は請求項１、２又は３の発
明において、前記第２レンズ群中の非球面正レンズの像
側の面から前記非球面負レンズの像側の面までの軸上距
離をＤ２ａとするとき、 ０．１ ＜ Ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．３ なる条件を満足することを特徴としている。
【００２２】請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれ
か１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球面負
レンズは、物体側に比べて像側の面の屈折力の絶対値が
大きいメニスカス形状又は両面が凹面の形状であること
を特徴としている。
【００２３】請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれ
か１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球面負
レンズの物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒｎ１，Ｒ
ｎ２とするとき、 ０．５ ＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１−Ｒｎ２）＜
１．８ の条件を満足することを特徴としている。
【００２４】請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれ
か１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球面正
レンズの焦点距離をｆ２Ｐ、非球面負レンズの焦点距離
をｆ２ｎとするとき、 −１．０ ＜ ｆ２Ｐ／ｆ２ｎ ＜ −０．６ の条件を満足することを特徴としている。
【００２５】請求項８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レンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔
を変えてズーミングを行なうズームレンズにおいて、第
２レンズ群はその群中で最も大きな間隔を境に正の屈折
力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より
構成され、第２ａレンズ群は、物体側より順に非球面正
レンズＧ２ａ１、非球面負レンズＧ２ａ２の２つの単レ
ンズにて構成され、無限遠物体に合焦しているときの広
角端における前記第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群の間
隔をＤ２ａｂｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗ
とするとき、 ０．２ ＜ ｄ２ａｂｗ／ｆｗ ＜ １．０ なる条件を満足することを特徴としている。
【００２６】請求項９の発明は請求項８の発明におい
て、前記第１レンズ群は、物体側より順に、物体側に比
べ像側の面の屈折力の絶対値が大きい形状の非球面負レ
ンズＧ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正
レンズＧ１２より構成されることを特徴としている。
【００２７】請求項１０の発明は請求項８又は９の発明
において、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前
記第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群の間隔が変化するこ
とを特徴としている。
【００２８】請求項１１の発明は請求項８、９又は１０
の発明において、前記第２ｂレンズ群は、単レンズ又は
接合レンズからなる１つのレンズ成分であることを特徴
としている。
【００２９】請求項１２の発明は請求項８乃至１１のい
ずれか１項の発明において、前記第２ａレンズ群の物体
側に絞りを有することを特徴としている。
【００３０】請求項１３の発明は請求項８乃至１２のい
ずれか１項の発明において、前記第１レンズ群の焦点距
離をｆ１、前記第２ｂレンズ群の焦点距離をｆ２ｂとす
るとき、 −２．５ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ −１．５ ２．５ ＜ ｆ２ｂ／ｆｗ ＜ ６．５ なる条件を満足することを特徴としている。
【００３１】請求項１４の発明は請求項８乃至１３のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球
面正レンズＧ２ａ１の像側の面から前記非球面負レンズ
Ｇ２ａ２の像側の面までの軸上距離をＤ２ａとすると
き、 ０．１ ＜ Ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．３ なる条件を満足することを特徴としている。
【００３２】請求項１５の発明は請求項８乃至１４のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球
面正レンズＧ２ａ１と非球面負レンズＧ２ａ２の材料の
アッベ数を各々νｐ、νｎとするとき、 １５ ＜ νｎ−νｐ を満足することを特徴としている。
【００３３】請求項１６の発明は請求項８乃至１５のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球
面負レンズＧ２ａ２の材料の屈折率をＮｎとするとき、 １．７５ ＜ Ｎｎ ＜ １．９５ なる条件を満足することを特徴としている。
【００３４】請求項１７の発明は請求項８乃至１６のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球
面負レンズＧ２ａ２の物体側と像側の面の曲率半径を各
々Ｒｎ１，Ｒｎ２とするとき、 ０．５ ＜ （Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１−Ｒｎ２）
＜ １．８ の条件を満足することを特徴としている。
【００３５】請求項１８の発明は請求項８乃至１７のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群中の非球
面正レンズＧ２ａ１と非球面負レンズＧ２ａ２の焦点距
離を各々ｆ２Ｐ，ｆ２ｎとするとき、 −１．０ ＜ ｆ２Ｐ／ｆ２ｎ ＜ −０．６ の条件を満足することを特徴としている。
【００３６】請求項１９の発明は請求項８乃至１８のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群の像側に
正の屈折力の第３レンズ群を有し、広角端に対し望遠端
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２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が大き
くなるようにレンズ群を移動させてズーミングを行なう
ことを特徴としている。
【００３７】請求項２０の発明は請求項１９の発明にお
いて、前記第３レンズ群は、像側に比べ物体側の面の屈
折力の絶対値が大きい単レンズより成ることを特徴とし
ている。
【００３８】請求項２１の発明は請求項１９又は２０の
発明において、前記第３レンズ群は、ズーミングのため
に移動しないことを特徴としている。
【００３９】請求項２２の発明の光学機器は、請求項１
乃至２１のいずれか１項のズームレンズを有することを
特徴としている。
【００４０】
【発明の実施の形態】図面に基づいて本発明の実施形態
について説明する。
【００４１】図１は本発明の後述する数値実施例１のズ
ームレンズのレンズ断面図である。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、望遠端における収差図である。
【００４２】図５は本発明の後述する数値実施例２のズ
ームレンズのレンズ断面図である。図６〜図８は本発明
の数値実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム
位置、望遠端における収差図である。
【００４３】図９は本発明の後述する数値実施例３のズ
ームレンズのレンズ断面図である。図１０〜図１２は本
発明の数値実施例３のズームレンズの広角端、中間のズ
ーム位置、望遠端における収差図である。
【００４４】図１３は本発明の後述する数値実施例４の
ズームレンズのレンズ断面図である。図１４〜図１６は
本発明の数値実施例４のズームレンズの広角端、中間の
ズーム位置、望遠端における収差図である。
【００４５】図１，５，９，１３に示した各数値実施例
のズームレンズの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）、ＳＰは開口絞り、ＩＰはＣＣＤやＭＯＳ
等の撮像素子（光電変換素子）が配置されるべき像面で
ある。Ｇはフィルターや色分解プリズム等に相当するガ
ラスブロックである。
【００４６】第１群Ｌ１は、物体側より順に、物体側に
比べ像側に面の屈折力の絶対値が大きい（曲率の絶対値
が大きい）正レンズＧ１１、物体側に凸面を向けたメニ
スカス形状の正レンズＧ１２より構成されている。正レ
ンズＧ１１は非球面を含む非球面レンズである。
【００４７】第２群Ｌ２は、その群中で最も大きな空気
間隔を境に正の屈折力の第２ａ群（第２ａレンズ群）Ｌ
２ａと正の屈折力の第２ｂ群Ｌ２ｂ（第２ｂレンズ群）
より成っている。第２ａ群Ｌ２ａは、物体側より順に、
非球面を含む正レンズＧ２ａ１、非球面を含む負レンズ
Ｇ２ａ２より構成されている。第２ｂレンズ群は、各数
値実施例においては１つの正レンズより構成されている
が、正の屈折力の接合レンズで構成しても良く、単一の
レンズ成分であれば良い。
【００４８】第２ａ群Ｌ２ａは、正レンズＧ２ａ１に高
屈折率低分散の材料、負レンズＧ２ａ２に高屈折率高分
散の材料を使用して、全ズーム域における軸上色収差を
良好に補正している。
【００４９】また、本実施形態では、第２ｂ群Ｌ２ｂを
光軸方向に移動して無限遠物体から有限距離物体へのフ
ォーカシング動作を行なっている。このように、小型軽
量の第２ｂ群Ｌ２ｂを移動させてフォーカシングを行な
う、所謂インナーフォーカス式を採用することにより、
迅速なるフォーカスを容易にしている。そして、レンズ
構成を適切に設定することにより、フォーカスの際の収
差変動が少なくなるようにしている。
【００５０】本実施形態のズームレンズは、物体側より
順に配置された第１群Ｌ１、第２群Ｌ２、第３群Ｌ３
を、広角端に対し望遠端での第１群Ｌ１と第２群Ｌ２の
間隔が小さく、第２群Ｌ２と第３群Ｌ３の間隔が大きく
なるように、移動させてズーミングを行なっている。ズ
ーミングに際しては、第２群Ｌ２を物体側へ移動させる
ことにより主な変倍を行い、第１群Ｌ２を像側に凸状の
軌跡でほぼ往復移動させることにより変倍に伴う像点の
移動を補正している。そして、第２群Ｌ２が、共に非球
面を含んだ正レンズＧ２ａ１と負レンズＧ２ａ２を有す
るようにして、変倍に伴う収差変動を良好に補正してい
る。
【００５１】本実施形態の数値実施例１，２，４のズー
ムレンズでは、ズーミングに際し、第２群Ｌ２を構成す
る第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔をわずかに変
化させながら双方を物体側へ移動させており、数値実施
例３のズームレンズでは、第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ群Ｌ
２ｂを一体的に、間隔を変化させずに物体側へ移動させ
ている。数値実施例１，２，４のように、ズーミングに
際し第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔が変化する
ものは、４つのレンズ群より成る４群ズームレンズとし
てみなすこともできるが、本実施形態ではこれらを実質
的な３群ズームレンズとして、第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ
群Ｌ２ｂの間隔が変化しない数値実施例３のズームレン
ズと同列に取り扱っている。もちろん、これは本明細書
のみによる定義であり、数値実施例１，２，４を４群ズ
ームレンズと呼んでも何ら差し支えはない。
【００５２】本実施形態においては、ズーミングに際し
て第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔が変化するタ
イプであっても、第２ｂ群Ｌ２ｂを第２ａ群Ｌ２ａと同
一カム上に載せて、第２ａ群Ｌ２ａとの各物体距離にお
ける差分変化を第２群Ｌ２とズーム中連動するアクチュ
エーターで駆動する構造をとる事によりメカ構造の簡素
化を図っている。
【００５３】なお、第３群Ｌ３は、本実施形態ではズー
ミングに際し移動させておらず、変倍には寄与していな
い。しかし、撮像素子の小型化に伴って増大する全系の
屈折力の一部を分担し、第１、第２群で構成されるショ
ートズーム系の屈折力を減らすことで、特に第１群Ｌ１
を構成する各レンズでの収差の発生を抑え、良好な光学
性能を達成している。また、特に固体撮像素子等を用い
た撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を第
３群Ｌ３にフィールドレンズの役割を持たせることで容
易に実現している。但し、像側テレセントリックな光学
系を構成する上で難易度は増すが、本発明の目的とする
ズームレンズを実現することは不可能ではないので、設
計条件によっては第３群Ｌ３を省略することもあり得
る。
【００５４】第３群Ｌ３をズーミング及びフォーカシン
グに際して固定とし、鏡筒構造の簡易化を図っている。
本実施形態のズームレンズの全ての数値実施例におい
て、第３群Ｌ３をズーミング中固定としているが、移動
させても良い。これによれば、鏡筒構造は複雑化するこ
とになるが、ズーミングにおける収差変動をより少なく
することが容易となる。
【００５５】また、絞りＳＰを第２群Ｌ２の最も物体側
（物体側直前）に配置し、広角側での入射瞳と第１群Ｌ
１との距離を縮めることで第１群Ｌ１を構成するレンズ
の外径の増大を抑えている。絞りＳＰはズーミングに際
し、第２群Ｌ２と一体で移動する。
【００５６】本発明のズームレンズでは、このような本
実施形態のズームレンズにおいて、「物体側より順に、
負の屈折力のレンズ群と正の屈折力のレンズ群が配列さ
れ、双方のレンズ群間隔を変えて変倍を行う」ことに着
目し、それを基本構成としている。そして第２群Ｌ２
が、第２ａ群Ｌ２ａ中に非球面正レンズＧ２ａ１、非球
面負レンズＧ２ａ２を有することを基本的な特徴として
いる。なお、本発明のズームレンズには、本実施形態の
ように第２群Ｌ２より像側にレンズ群が後続する場合を
含むのはもちろんのこと、２つのレンズ群のみによって
構成される場合をも含むものである。。
【００５７】次に本実施形態のズームレンズが満足して
いる条件について説明する。本発明においては、次の条
件のうちの少なくとも１つ以上を満足することが光学性
能上好ましい。 （ア−１） 第２ａ群Ｌ２ａ中の非球面負レンズＧ２ａ
２の屈折率をＮｎとするとき、 １．７５ ＜ Ｎｎ ＜ １．９５ ・・・（１） の条件を満足している。
【００５８】条件式（１）は、この条件式で屈折率を規
定した非球面負レンズＧ２ａ２と、その物体側に配置さ
れた非球面正レンズＧ２ａ１とで、非球面の効果を高め
てコマ収差をバランス良く補正するためのものである。
【００５９】条件式（１）の下限値を超えると非球面の
補正効果が不足するため良くない。一方、上限値を超え
ような高屈折率の材料では非球面に加工するので困難と
なるので好ましくない。
【００６０】なお、更に好ましくは条件式（１）の数値
範囲を、 １．８２ ＜ Ｎｎ ＜ １．８５ ・・・（１ａ） の如く設定するのが良い。 （ア−２） 第２ａ群Ｌ２ａ中の正レンズＧ２ａ１と負
レンズＧ２ａ２のアッベ数を各々νｐ，νｎとすると
き、 １５ ＜ νｎ−νｐ ・・・（２） を満足している。
【００６１】条件式（２）は、主に変倍に伴う色収差の
変動を少なくするための条件である。 条件式（２）の
下限値を超えると、全ズーム域において色収差を良好に
補正するのが難しくなってくる。
【００６２】なお、更に好ましくは条件式（２）の数値
範囲を、 ２０ ＜ νｎ−νｐ ・・・（２ａ） とするのが良い。 （ア−３）第２ａ群Ｌ２ａ中の正レンズＧ２ａ１の像側
の面から負レンズＧ２ａ２の像側の面までの軸上距離を
Ｄ２ａとするとき、 ０．１ ＜ Ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．３ ・・・（３） なる条件を満足している。
【００６３】条件式（３）は、第２ａ群Ｌ２ａを構成す
る正レンズＧ２ａ１と負レンズＧ２ａ２の間隔、及び負
レンズＧ２ａ２自身の厚みに関するものである。
【００６４】条件式（３）の下限値を超えて距離が小さ
くなり過ぎると、広角域における画面周辺のコマ収差の
補正が困難になってくる。条件式（３）の上限値を超え
て距離が大きくなり過ぎると、第２ａ群Ｌ２全体の軸上
厚が大きくなるので、沈胴長が大きくなってしまうので
良くない。
【００６５】なお、更に好ましくは条件式（３）の数値
範囲を、 ０．１５ ＜ Ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．２１ ・・・（３ａ） の如く設定するのが良い。 （ア−４） 第２群Ｌ２ａ中の非球面負レンズＧ２ａ２
の物体側と像側の面の曲率半径を各々Rn1，Rn2とすると
き、 ０．５ ＜ （Rn1＋Rn2）／（Rn1−Rn2）＜ １．
８ ・・・（４）の条件を満足している。
【００６６】条件式（４）は、非球面負レンズＧ２ａ２
のシェープファクター（レンズ形状）に関するもので、
第２群Ｌ２中の２つの非球面の収差補正効果と合わせ
て、更に良好に収差補正を行うための条件である。
【００６７】条件式（４）の上限値又は下限値を超える
と、広角域におけるコマフレアーの補正が困難となって
しまうので良くない。
【００６８】なお、更に好ましくは条件式（４）の数値
範囲を、 ０．６ ＜ （Rn1＋Rn2）／（Rn1−Rn2） ＜ １．４ ・・・（４ａ） とするのが良い。 （ア−５） 第２群Ｌ２ａ中の非球面正レンズＧ２ａ１
の焦点距離をｆ２Ｐ、非球面負レンズＧ２ａ２の焦点距
離をｆ２ｎとするとき、 −１．０ ＜ ｆ２Ｐ／ｆ２ｎ ＜ −０．６ ・・・（５） の条件を満足している。
【００６９】条件式（５）は、第２群Ｌ２中で物体側に
配置される正レンズＧ２ａ１と負レンズＧ２ａ２の焦点
距離の比に関するもので、少ないレンズ枚数で軸上色収
差を良好に補正するための条件である。
【００７０】第２ａ群Ｌ２ａが有する各々のレンズの非
球面によって、色収差以外の収差は少ないレンズ枚数で
も良好に補正することができるが、更に軸上色収差を良
好に補正する為には、条件式（５）を満足する必要があ
る。条件式（５）の上限値又は下限値を超えて、正レン
ズＧ２ａ１と負レンズＧ２ａ２のパワー比（屈折力比）
のバランスが崩れると特に望遠域において軸上色収差の
補正が困難になる。
【００７１】なお、更に好ましくは条件式（５）の数値
範囲を、 −０．９ ＜ｆ２Ｐ ／ｆ２ｎ ＜ −０．７ ・・・（５ａ） とするのが良い。 （ア−６）無限遠物体に合焦しているときの広角端にお
ける第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔をｄ２ａｂ
ｗ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、 ０．２ ＜ d2abw／ｆｗ ＜ １．０ ・・・（６） なる条件を満足している。
【００７２】条件式（６）は、広角端における第２ａ群
Ｌ２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔を広角端の焦点距離で規
格化したものである。
【００７３】条件式（６）の上限値を超えて第２ａ群Ｌ
２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔が大きくなりすぎると第２
ｂ群２ｂを駆動するときの駆動機構が大型化してくるの
で良くない。条件式（６）の下限値を超えて第２ａ群Ｌ
２ａと第２ｂ群Ｌ２ｂの間隔が小さくなりすぎると、広
角端において射出瞳位置が短くなり過ぎ、シェーディン
グの影響が大きくなるので良くない。
【００７４】なお、更に好ましくは条件式（６）の数値
範囲を、 ０．３ ＜ ｄ２ａｂｗ／ｆｗ ＜ ０．６ ・・・（６ａ） の如く設定するのが良い。
【００７５】本願第２発明は、前述の基本構成に加え、
この条件式（６）を同時に満足することを特定したもの
である。 （ア−７） 第１群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２ｂ群Ｌ
２ｂの焦点距離をｆ２ｂとするとき、 −２．５ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ −１．５ ・・・（７） ２．５ ＜ ｆ２ｂ／ｆｗ ＜ ６．５ ・・・（８） なる条件を満足している。
【００７６】条件式（７）は第１群Ｌ１の焦点距離を広
角端の焦点距離で規格化したものである。条件式（７）
の上限値を超えて第１群Ｌ１のパワー（屈折力）が強く
なりすぎると、広角域において画面周辺のコマ収差を補
正するのが困難になってくる。条件式（７）の下限値を
超えて第１群Ｌ１のパワーが弱くなり過ぎると、レンズ
全長が増大してくるので良くない。
【００７７】条件式（８）は第２ｂ群Ｌ２ｂの焦点距離
を広角端の焦点距離で規格化したものである。条件式
（８）の上限値を超えて第２ｂ群Ｌ２ｂのパワーが弱く
なると、広角域における所定の長さの射出瞳を確保しよ
うとすると、レンズ全長が増大してくる傾向がある。一
方、条件式（８）の下限値を超えて第２ｂ群Ｌ２ｂのパ
ワーが強くなりすぎると、望遠域において諸収差の補正
が困難となってくる。
【００７８】更に好ましくは条件式（７），（８）の数
値範囲を、 −２．２ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ −１．７ ・・・（７ａ） ３．１ ＜ ｆ２ｂ／ｆｗ ＜ ５．７ ・・・（８ａ） の如く設定するのが良い。
【００７９】次に数値実施例１〜４のズームレンズの特
徴について詳細に説明する。
【００８０】数値実施例１〜４において、第１群Ｌ１
は、物体側が凸面で像側に非球面を有する負メニスカス
レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズの２枚の単
レンズにて構成されている。
【００８１】数値実施例１〜４において、第２ａ群Ｌ２
ａは、像側に比べて物体側の面の屈折力の絶対値が大き
く（曲率の絶対値が大きく）、物体側の面に非球面を有
する両面が凸面の正レンズ、物体側に比べ像側の面の屈
折力の絶対値が大きく（曲率の絶対値が大きく）、像側
に非球面を有する負レンズの２枚の単レンズにて構成さ
れている。第２ａ群Ｌ２ａが有する非球面負レンズは、
数値実施例１，２においては物体側が凸面のメニスカス
負レンズであり、数値実施例３，４においては両面が凹
面の負レンズである。
【００８２】数値実施例１〜４において、第２ｂ群Ｌ２
ｂは、両面が凸面の１枚の正レンズにより構成されてい
る。なお、第２ｂ群Ｌ２ｂは、前述したように正レンズ
と負レンズとの接合レンズより構成しても良い。
【００８３】数値実施例１〜４において、第３群Ｌ３
は、像側に比べて物体側の面の屈折力の絶対値が大きい
（曲率の絶対値が大きい）１枚の正レンズにて構成され
ている。
【００８４】数値実施例１〜４において、第２ｂ群Ｌ２
ｂは両面が凸面の１枚の正レンズにより構成されてい
る。なお、第２ｂ群Ｌ２ｂは、前述したように正レンズ
と負レンズとの接合レンズより構成しても良い。
【００８５】数値実施例１〜４において、第３群Ｌ３
は、像側に比べて物体側の面の屈折力の絶対値が大きい
（曲率の絶対値が大きい）１枚の正レンズにて構成され
ている。
【００８６】ズーミングに際し第２ａ群Ｌ２ａと第２ｂ
群Ｌ２ｂの間隔は、数値実施例１では広角端に比べて望
遠端で減少している。数値実施例２，４では広角端から
望遠端へ向けていったん減少し、その後増大している。
このとき広角端に比べ望遠端のほうが空気間隔が若干大
きくなっている。数値実施例３では変化しない。
【００８７】数値実施例１〜４において、フォーカスは
第２ｂ群Ｌ２ｂで行なっているが、他のレンズ群（第２
ａ群Ｌ２ａや第３群Ｌ３）で行っても良い。 以下に、
数値実施例１〜４の数値データを示す。各数値実施例に
おいて、ｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面
の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉
厚又は空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈
折率、アッベ数を示す。また、最も像側の２つの面は水
晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当
するガラスブロックＧである。非球面形状は光軸からの
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、
【００８８】
【数１】
【００８９】で表される。但しＲは曲率半径、Ｋは円錐
定数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数である。
【００９０】又、[ｅ−Ｘ]は「×１０-X」を意味してい
る。
【００９１】又、前述の各条件式と数値実施例における
諸数値との関係を表１に示す。
【００９２】
【外１】
【００９３】
【外２】
【００９４】
【外３】
【００９５】
【外４】
【００９６】
【表１】
【００９７】以上説明した本実施形態のズームレンズに
よれば、各レンズ群のレンズ構成、ズーミングにおける
各レンズ群の移動方法を適切に設定することにより、全
系のレンズ枚数の削減を図ってレンズ全長の短縮化を達
成しつつ、変倍比２〜２．５倍程度で、明るく、高い光
学性能を有し、変倍範囲として広角域を含んだ、デジタ
ルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像素子を使用する
カメラの撮影光学系に好適なズームレンズが実現でき
る。
【００９８】次に本実施形態のズームレンズを撮影光学
系として用いたデジタルカメラの実施形態を図１７を用
いて説明する。
【００９９】図１７において、１０はカメラ本体、１１
は本実施形態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。
このように本実施形態のズームレンズをデジタルカメ
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。
【０１００】
【発明の効果】本発明によれば、構成レンズ枚数の少な
い、コンパクトで優れた光学性能を有し、テレセントリ
ック性の良い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。（権利範囲が限定解釈される可
能性があるので、スペック等は目的、効果の欄には基本
的に書かない方が良いと思います）
【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１の光学
断面図。
【図２】 数値実施例１の広角端での収差図。
【図３】 数値実施例１の中間のズーム位置での収差
図。
【図４】 数値実施例１の望遠端での収差図。
【図５】 本発明のズームレンズの数値実施例２の光学
断面図。
【図６】 数値実施例２の広角端での収差図。
【図７】 数値実施例２の中間のズーム位置での収差
図。
【図８】 数値実施例２の望遠端での収差図。
【図９】 本発明のズームレンズの数値実施例３の光学
断面図。
【図１０】 数値実施例３の広角端での収差図。
【図１１】 数値実施例３の中間のズーム位置での収差
図。
【図１２】 数値実施例３の望遠端での収差図。
【図１３】 本発明のズームレンズの数値実施例４の光
学断面図。
【図１４】 数値実施例４の広角端での収差図。
【図１５】 数値実施例４の中間のズーム位置での収差
図。
【図１６】 数値実施例４の望遠端での収差図。
【図１７】 本発明の光学機器の概略図。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ２ａ 第２ａレンズ群 Ｌ３ａ 第３ａレンズ群 Ｌ３ 第３群 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年６月１９日（２００２．６．１
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２３】 請求項１乃至２２のいずれか１項のズ
ームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を
受光する光電変換素子とを有することを特徴とする光学
機器。
【請求項２４】 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２３に記載の光学機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】請求項２２の発明は、請求項１から２１の
いずれか１項の発明のズームレンズが光電変換素子上に
像を形成することを特徴としている。請求項２３の発明
の光学機器は、請求項１乃至２２のいずれか１項のズー
ムレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受
光する光電変換素子とを有することを特徴としている。
請求項２４の発明は請求項２３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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１００】
【発明の効果】本発明によれば、構成レンズ枚数の少な
い、コンパクトで優れた光学性能を有し、テレセントリ
ック性の良い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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA01 LA01 MA14 NA02 PA06 PA17 PB06 QA02 QA06 QA07 QA17 QA21 QA25 QA32 QA34 QA41 QA46 RA05 RA12 RA36 RA43 SA14 SA16 SA19 SA24 SA26 SA29 SA32 SA62 SA63 SA64 SA74 SA75 SB03 SB13 SB14 SB22 SB32

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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レンズ群を有し、第１、第２レ
    ンズ群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにお
    いて、第２レンズ群は、物体側より順に、非球面正レン
    ズ、非球面負レンズを有することを特徴とするズームレ
    ンズ。
  2. 【請求項２】 前記第２レンズ群中の非球面負レンズの
    材料の屈折率をＮｎとするとき、 １．７５ ＜ Ｎｎ ＜ １．９５ の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズ
    ームレンズ。
  3. 【請求項３】 前記第２レンズ群中の非球面正レンズと
    非球面負レンズの材料のアッベ数を各々νｐ，νｎとす
    るとき、 １５ ＜ νｎ−νｐ の条件を満足する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。
  4. 【請求項４】 前記第２レンズ群中の非球面正レンズの
    像側の面から前記非球面負レンズの像側の面までの軸上
    距離をＤ２ａとするとき、 ０．１ ＜ Ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．３ なる条件を満足することを特徴とする請求項１，２又は
    ３に記載のズームレンズ。
  5. 【請求項５】 前記第２レンズ群中の非球面負レンズ
    は、物体側に比べて像側の面の屈折力の絶対値が大きい
    メニスカス形状又は両面が凹面の形状であることを特徴
    とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレ
    ンズ。
  6. 【請求項６】 前記第２レンズ群中の非球面負レンズの
    物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒｎ１，Ｒｎ２とす
    るとき、 ０．５ ＜（Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１−Ｒｎ２）＜
    １．８ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のい
    ずれか１項に記載のズームレンズ。
  7. 【請求項７】 前記第２レンズ群中の非球面正レンズの
    焦点距離をｆ２Ｐ、非球面負レンズの焦点距離をｆ２ｎ
    とするとき、 −１．０ ＜ ｆ２Ｐ／ｆ２ｎ ＜ −０．６ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のい
    ずれか１項に記載のズームレンズ。
  8. 【請求項８】 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レンズ群を有し、第１レンズ群
    と第２レンズ群の間隔を変えてズーミングを行なうズー
    ムレンズにおいて、第２レンズ群はその群中で最も大き
    な間隔を境に正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力
    の第２ｂレンズ群より構成され、第２ａレンズ群は、物
    体側より順に非球面正レンズＧ２ａ１、非球面負レンズ
    Ｇ２ａ２の２つの単レンズにて構成され、無限遠物体に
    合焦しているときの広角端における前記第２ａレンズ群
    と第２ｂレンズ群の間隔をＤ２ａｂｗ、広角端における
    全系の焦点距離をｆｗとするとき、 ０．２ ＜ ｄ２ａｂｗ／ｆｗ ＜ １．０ なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  9. 【請求項９】 前記第１レンズ群は、物体側より順に、
    物体側に比べ像側の面の屈折力の絶対値が大きい形状の
    非球面負レンズＧ１１、物体側に凸面を向けたメニスカ
    ス形状の正レンズＧ１２より構成されることを特徴とす
    る請求項８のズームレンズ。
  10. 【請求項１０】 広角端から望遠端へのズーミングに際
    し、前記第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群の間隔が変化
    することを特徴とする請求項８又は９に記載のズームレ
    ンズ。
  11. 【請求項１１】 前記第２ｂレンズ群は、単レンズ又は
    接合レンズからなる１つのレンズ成分であることを特徴
    とする請求項８，９又は１０に記載のズームレンズ。
  12. 【請求項１２】 前記第２ａレンズ群の物体側に絞りを
    有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１
    項に記載のズームレンズ。
  13. 【請求項１３】 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
    前記第２ｂレンズ群の焦点距離をｆ２ｂとするとき、 −２．５ ＜ ｆ１／ｆｗ ＜ −１．５ ２．５ ＜ ｆ２ｂ／ｆｗ ＜ ６．５ なる条件を満足することを特徴とする請求項８乃至１２
    のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  14. 【請求項１４】 前記第２レンズ群中の非球面正レンズ
    Ｇ２ａ１の像側の面から前記非球面負レンズＧ２ａ２の
    像側の面までの軸上距離をＤ２ａとするとき、 ０．１ ＜ Ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．３ なる条件を満足することを特徴とする請求項８乃至１３
    のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  15. 【請求項１５】 前記第２レンズ群中の非球面正レンズ
    Ｇ２ａ１と非球面負レンズＧ２ａ２の材料のアッベ数を
    各々νｐ、νｎとするとき、 １５ ＜ νｎ−νｐ を満足することを特徴とする請求項８乃至１４のいずれ
    か１項のズームレンズ。
  16. 【請求項１６】 前記第２レンズ群中の非球面負レンズ
    Ｇ２ａ２の材料の屈折率をＮｎとするとき、 １．７５ ＜ Ｎｎ ＜ １．９５ なる条件を満足することを特徴とする請求項８乃至１５
    のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  17. 【請求項１７】 前記第２レンズ群中の非球面負レンズ
    Ｇ２ａ２の物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒｎ１，
    Ｒｎ２とするとき、 ０．５ ＜ （Ｒｎ１＋Ｒｎ２）／（Ｒｎ１−Ｒｎ２）
    ＜ １．８ の条件を満足することを特徴とする請求項８乃至１６の
    いずれか１項に記載のズームレンズ。
  18. 【請求項１８】 前記第２レンズ群中の非球面正レンズ
    Ｇ２ａ１と非球面負レンズＧ２ａ２の焦点距離を各々ｆ
    ２Ｐ，ｆ２ｎとするとき、 −１．０ ＜ ｆ２Ｐ／ｆ２ｎ ＜ −０．６ の条件を満足することを特徴とする請求項８乃至１７の
    いずれか１項に記載のズームレンズ。
  19. 【請求項１９】 前記第２レンズ群の像側に正の屈折力
    の第３レンズ群を有し、広角端に対し望遠端で前記第１
    レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が小さく、前記第２
    レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が大きくなるように
    レンズ群を移動させてズーミングを行なうことを特徴と
    する請求項８乃至１８のいずれか１項に記載のズームレ
    ンズ。
  20. 【請求項２０】 前記第３レンズ群は、像側に比べ物体
    側の面の屈折力の絶対値が大きい単レンズより成ること
    を特徴とする請求項１９に記載のズームレンズ。
  21. 【請求項２１】 前記第３レンズ群は、ズーミングのた
    めに移動しないことを特徴とする請求項１９又は２０に
    記載のズームレンズ。
  22. 【請求項２２】 請求項１乃至２１のいずれか１項のズ
    ームレンズを有することを特徴とする光学機器。
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