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JP2006251529A - ズームレンズ - Google Patents

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JP2006251529A
JP2006251529A JP2005069652A JP2005069652A JP2006251529A JP 2006251529 A JP2006251529 A JP 2006251529A JP 2005069652 A JP2005069652 A JP 2005069652A JP 2005069652 A JP2005069652 A JP 2005069652A JP 2006251529 A JP2006251529 A JP 2006251529A
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大作 荒井
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Abstract

【課題】 固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適な超小型のズームレンズを提供すること。
【解決手段】 物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有し、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第４レンズ群Ｇ４は、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、前記第１レンズ群中に光路折り曲げ光学素子Ｐを有し、所定の条件を満足するズームレンズ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適なズームレンズに関する。
従来、光学系内部に光路折り曲げ光学素子を配置し、固体撮像素子等に適したズームレンズが種々提案されている（例えば、特許文献１から特許文献４参照。）。
に開示されている。
特開平８−２４８３１８号公報 特開２０００−１８７１６０号公報 特開２００２−３４１２４４号公報 特開２００４−６９８０８号公報
しかしながら、特許文献１の開示例では、第１レンズ群が正の屈折力を持つレンズ群で構成されているため、第１レンズ群全体が大型化してしまうと言う問題がある。
また、特許文献２の開示例では、光路折り曲げ光学素子の形状を小さくするために、光学系のほぼ中央部に光学素子を配置している。このため光路を折り曲げる部分より物体側に複数のレンズ群が存在することになり、小型化が難しいと言う問題がある。
また、特許文献３の開示例では、小型化のために第１レンズ群を負の屈折力を持つレンズ群で構成しているが、フォーカスを正の屈折力を持つ第３レンズ群で行っているため、撮影距離が近づくと、フォーカスを行うレンズ群の移動量が増大するので鏡筒内に大きな空間を必要とし、更なる小型化が難しいと言う問題がある。
また、特許文献４の開示例では、小型化のために開口絞りの位置をズーミング中不変としているために光学全長が伸びてしまい、結果としてカメラ本体の高さ、あるいは横幅が著しく大きくなってしまうと言う問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適な超小型のズームレンズを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを有し、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、無限遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、広角端状態と望遠端状態では、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群は光軸に沿って一体的に移動し、かつ広角端状態の移動方向と望遠端状態の移動方向が逆向きであり、それ以外の焦点距離状態では、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は光軸に沿ってそれぞれが逆向きに移動し、前記第１レンズ群中に光路折り曲げ光学素子を有し、前記光学素子の屈折率をｎｄ１、前記光学素子の物体側に配置されているレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、
１．７＜ｎｄ１
ｎｄ１≦ｎｄ２
の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
また、本発明に係るズームレンズでは、前記第２レンズ群は物体側より順に、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ接合レンズと、正の屈折力を持つ単レンズとから構成され、最も物体側の前記正の屈折力を持つ単レンズの焦点距離をｆ２１、前記接合レンズの焦点距離をｆ２２とするとき、
０．１＜ｆ２１／（−ｆ２２）＜１．０
の条件を満足することが好ましい。
また、本発明に係るズームレンズは、前記第２レンズ群の最も物体側に開口絞りが配置され、前記ズーミングに際して前記第２レンズ群と共に移動する構成が好ましい。
また、本発明に係るズームレンズでは、前記第１レンズ群は、最も像面側のレンズが非球面レンズであることが好ましい。
また、本発明に係るズームレンズでは、前記第２レンズ群は、最も物体側のレンズが非球面レンズであることが好ましい。
本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適な超小型のズームレンズを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態に係るズームレンズに関し説明する。
本発明の実施の形態に係るズームレンズは、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを有し、第１レンズ群と第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して第２レンズ群と第３レンズ群がそれぞれ移動し、無限遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して第２レンズ群と第３レンズ群がそれぞれ移動し、広角端状態と望遠端状態では、第２レンズ群及び第３レンズ群は光軸に沿って一体的に移動し、かつ広角端状態の移動方向と望遠端状態の移動方向が逆向きであり、それ以外の焦点距離状態では、第２レンズ群と第３レンズ群は光軸に沿ってそれぞれが逆向きに移動し、第１レンズ群中に光路折り曲げる光学素子が配置されて構成されている。
本実施の形態に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して、第１レンズ群を常に固定とすることにより、ズームレンズ中一番大きなレンズ群を移動させる必要が無くなり、構造的に簡素なものにすることができる。
また、本実施の形態に係るズームレンズは、一番大きなレンズ群である第１レンズ群以外のレンズ群によってズーミングすることにより、今まで使用していた駆動系より小さな駆動系を使用することが可能となる。
また、本実施の形態に係るズームレンズは、フォーカシングに際して、第２レンズ群と第３レンズ群を同時にそれぞれ移動する構成にすることにより、ズーミングに使用する駆動系と、フォーカシングに使用する駆動系を同一のものとすることができ、駆動系を減らすことが可能となる。
また、本実施の形態に係るズームレンズは、フォーカシングに際して２つのレンズ群を用いる構成にすることにより、撮影距離が変化しても、極めて良好な結像性能を維持し続けることが可能となる。また、この構成は、フォーカシング時に任意の１つのレンズ群のみ使用してフォーカシングを行う場合と比べて、フォーカシングに使用するレンズ群の移動量を少なく抑えることができ、ズームレンズ全長を短くすることができる。
また、本実施の形態に係るズームレンズでは、無限遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して第２レンズ群と第３レンズ群がそれぞれ移動し、広角端状態と望遠端状態では、第２レンズ群及び第３レンズ群は光軸に沿って一体的に移動し、かつ広角端状態の移動方向と望遠端状態の移動方向が逆向きであり、それ以外の焦点距離状態では、第２レンズ群と第３レンズ群は光軸に沿ってそれぞれが逆向きに移動する構成にすることにより、それぞれの焦点距離状態において最も良好なフォーカシング性能を維持することが可能となる。
また、本実施の形態に係るズームレンズは、第１レンズ群中に光路折り曲げ光学素子を有し、この光学素子の屈折率をｎｄ１、光学素子の物体側に配置されるレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足することが望ましい。
（１） １．７０＜ｎｄ１
（２） ｎｄ１≦ｎｄ２
条件式（１）は、光路折り曲げ光学素子の適切な屈折率の範囲を規定している。条件式（１）の下限値を超えると、光学素子の形状が大きくなり、ズームレンズ全体が大きくなるので好ましくない。なお、本発明の効果を確実にするために、下限値を１．７５にすることが好ましい。また、本発明の効果をさらに確実にするために、下限値を１．８０にすることがさらに好ましい。
条件式（２）は、光路折り曲げ光学素子と光学素子の物体側に配置されるレンズとの適切な屈折率の範囲を規定している。条件式（２）において、光路折り曲げ光学素子の屈折率が、光学素子の物体側に配置されているレンズの屈折率より大きい場合、光学素子の物体側に配置されているレンズの有効径が大きくなり、結果として、光路折り曲げ光学素子の形状を大きくしなければならず、ズームレンズの小型化を達成することが難しくなる。
また、本実施の形態に係るズームレンズでは、第２レンズ群は物体側より順に、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ接合レンズと、正の屈折力を持つ単レンズから構成され、最も物体側の正の屈折力を持つ単レンズの焦点距離をｆ２１、負の屈折力を持つ接合レンズの焦点距離をｆ２２とするとき、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） ０．１＜ｆ２１／（−ｆ２２）＜１．０
条件式（３）は、第２レンズ群の適切な屈折力配分を規定している。条件式（３）の上限値を超えると、球面収差を補正する能力が著しく低下するため、光学性能の劣化を招いてしまう。条件式（３）の下限値を超えると、非点収差及びコマ収差を補正する能力が著しく低下するため、光学性能の劣化を招いてしまい、最も物体側の正の屈折力を持つ単レンズの公差が厳しくなり、製造の困難な光学系となってしまう。なお、本発明の効果を確実にするために、下限値を０．５にすることが好ましい。また、本発明の効果を確実にするために、上限値を０．９にすることが好ましい。
また、本実施の形態に係るズームレンズは、第２レンズ群の最も物体側に光量を調節することを目的とした開口絞りが配置され、ズーミングに際して、第２レンズ群と共に移動することが望ましい。これにより、光量調整を良好に行うことが可能になる。
一方、開口絞りがズーミング中固定となる場合、それを保持するための部材が必要となり、そのための空間を光学系に作らなければならず、結果として光学全長が伸びてしまい好ましくない。
また、本実施の形態に係るズームレンズでは、第１レンズ群は、最も像面側のレンズが非球面レンズであることが望ましい。これにより、ズーミングにおいて問題となる歪曲収差を良好に補正することができる。また第１レンズ群を小さく抑えることができる。
一方、最も像面側のレンズが非球面レンズでない場合、第１レンズ群がズーミング中固定であるため、第１レンズ群により発生する像面湾曲を良好に補正することが困難となり、所定の光学性能を満足することができない。
また、本実施の形態に係るズームレンズでは、第２レンズ群は、最も物体側のレンズが非球面レンズであることが望ましい。これにより、ズーム全域において、非球面収差及びコマ収差を良好に補正することができる。
一方、最も物体側のレンズが、非球面レンズでない場合、第２レンズ群により発生する球面収差、非点収差を良好に補正することが困難となり、所定の光学性能を満足することができない。
（実施例）
以下、本発明に係るズームレンズの各実施例を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図１において、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有し、第１レンズ群Ｇ1と第４レンズ群Ｇ４は、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミングに際して、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に光学的ローパスフィルタＬＰＦと、像面Ｉに配置された固体撮像素子用のカバーガラスＣＧを有している。なお、像面Ｉには撮像素子に代わってフイルムを配置しても良い。この際、カバーガラスＣＧは不要である。
第１レンズ群Ｇ１中には、光路を略９０度折り曲げるためのプリズムＰを有している。なお、プリズムＰは光路を直線に展開した平行平板で示している。また、光路の折り曲げ角度は９０度に限らず適宜設計に応じて変更が可能である。また、プリズムＰはミラーを用いても良い。
第１レンズ群Ｇ１の最も像面側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面を有している。この様にして、本第１実施例に係るズームレンズが構成されている。
図１０は、本発明の実施の形態に係るズームレンズの各焦点距離状態における無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングの際の第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動方向を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｍ）は中間焦点距離状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図１０に示すように、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、広角端状態Ｗでは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って物体側に向かって一体的に移動し、望遠端状態Ｔでは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って像面Ｉ側に向かって一体的に移動し、それ以外の焦点距離状態（例えば、Ｍ）では、第２レンズ群Ｇ２は像面Ｉ側に向かって、第３レンズ群Ｇ３は物体側に向かって光軸に沿ってそれぞれ移動する構成となっている。
表１に第１実施例に係るズームレンズの諸元の値をそれぞれ示す。表において、[全体諸元]中、ｆは焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角（単位：度）をそれぞれ表わしている。[レンズ諸元]中、面番号は物体側からのレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、νはｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数、ｎはｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ表わしている。なお、曲率半径ｒ＝０．００００は平面を示す。［非球面データ］には、次式で非球面を表現した場合の非球面係数を示している。
X（ｙ）＝ｙ２／[ｒ×{１＋（１−ｋ×ｙ２／ｒ２）１／２}]
＋Ｃ２×ｙ２＋Ｃ４×ｙ４＋・・・＋Ｃ１０×ｙ１０
なお、Ｒ＝１／（（１／ｒ）＋２×Ｃ２）である。
ここで、Ｘ（ｙ）は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離、ｒは基準球面の曲率半径（Ｒは近軸曲率半径）、Ｋは円錐定数、Ｃｉは第ｉ次の非球面係数をそれぞれ示している。なお、各非球面係数の指数、例えば「Ｅ−０１」は「１０−１」を示す。[ズーミングデータ]には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態における焦点距離、可変間隔の値を示す。[フォーカスデータ]には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠短状態の各状態における、撮影距離１．５ｍでの可変間隔の値を示す。[条件式対応値]には、各条件式対応値を示す。
なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
（表１）
［全体諸元］
ｆ＝5.94504〜10.00000〜16.86433
Ｂｆ＝0.60401
ＦＮｏ＝2.93733〜3.93125〜5.34175
ω＝34.06406〜20.48995〜12.21280

［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 21.9689 0.8000 40.77 1.883000
2) 6.1015 1.6500 1.000000
3) 0.0000 7.7000 46.58 1.804000
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -25.0938 0.8000 40.77 1.883000
6) 42.3960 1.8000 24.06 1.821140
7) -20.4320 (D1) 1.000000
8> 0.0000 0.0000 1.000000 開口絞りＳ
9) 7.6923 2.1000 61.18 1.589130
10) -24.9919 0.2000 1.000000
11) 12.7999 2.0000 81.61 1.497000
12) -12.7999 1.7000 36.26 1.620040
13) 5.2389 0.8000 1.000000
14) 23.5381 1.2000 55.34 1.677900
15) 131.5104 (D2) 1.000000
16) 9.9222 1.3000 81.61 1.497000
17) 25.8023 0.2000 1.000000
18) 8.3050 1.2000 25.43 1.805180
19) 6.5377 (D3) 1.000000
20) 9.2034 0.8000 54.84 1.691000
21) 6.4052 0.8500 1.000000
22) 16.7948 2.0000 61.18 1.589130
23) -16.7948 0.3000 1.000000
24) 0.0000 1.5200 70.51 1.544370
25) 0.0000 0.5217 1.000000
26) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
27) 0.0000 (Bf) 1.000000

[非球面データ]
7面
ｋ＝ -7.3287
ｃ2＝ 0.00000E-00
ｃ4＝ -2.36400E-04
ｃ6＝ -5.27710E-07
ｃ8＝ -1.74530E-08
ｃ10＝ 0.00000E-00

9面
ｋ＝ -0.0148
ｃ2＝ 0.00000E-00
ｃ4＝ -4.02620E-06
ｃ6＝ +3.32450E-07
ｃ8＝ -7.80010E-09
ｃ10＝ 0.00000E-00

[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.77611 6.54611 1.02611
D2 1.05409 6.61129 0.95529
D3 2.88206 4.55486 15.73086

[フォーカスデータ]
撮影距離＝1.5ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.72629 6.62877 1.16493
D2 1.05409 6.44598 0.95529
D3 2.93188 4.63752 15.59204

[条件式対応値]
ｎｄ１ ＝ 1.80400
ｎｄ２ ＝ 1.88300
ｆ２１／（−ｆ２２）＝ 0.806036
図２は第１実施例に係るズームレンズの無限遠撮影状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図３は第１実施例に係るズームレンズの撮影距離１．５ｍでの諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図において、ＦNOはＦナンバー、Ｙは像高、ＮＡは開口数をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面を、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図は各像高Ｙにおける収差を示す。なお、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
各収差図から、本第１実施例に係るズームレンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図４において、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有し、第１レンズ群Ｇ1と第４レンズ群Ｇ４は、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミングに際して、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に光学的ローパスフィルタＬＰＦと、像面Ｉに配置された固体撮像素子用のカバーガラスＣＧを有している。なお、像面Ｉには撮像素子に代わってフイルムを配置しても良い。この際、カバーガラスＣＧは不要である。
第１レンズ群Ｇ１中には、光路を略９０度折り曲げるためのプリズムＰを有している。なお、プリズムＰは光路を直線に展開した平行平板で示している。また、光路の折り曲げ角度は９０度に限らず適宜設計に応じて変更が可能である。また、プリズムＰはミラーを用いても良い。
第１レンズ群Ｇ１の最も像面側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面を有している。この様にして、本第２実施例に係るズームレンズが構成されている。
図１０は、本発明の実施の形態に係るズームレンズの各焦点距離状態における無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングの際の第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動方向を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｍ）は中間焦点距離状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図１０に示すように、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、広角端状態Ｗでは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って物体側に向かって一体的に移動し、望遠端状態Ｔでは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って像面Ｉ側に向かって一体的に移動し、それ以外の焦点距離状態（例えば、Ｍ）では、第２レンズ群Ｇ２は像面Ｉ側に向かって、第３レンズ群Ｇ３は物体側に向かって光軸に沿ってそれぞれ移動する構成となっている。
表２に第２実施例に係るズームレンズの諸元の値をそれぞれ示す。
（表２）
［全体諸元］
ｆ＝5.943801〜10.00000〜16.83398
Ｂｆ＝0.59168
ＦＮｏ＝2.81327〜3.75683〜5.08111
ω＝34.06642〜20.46488〜12.23899

［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 21.9689 0.8000 40.77 1.883000
2) 6.1015 1.6500 1.000000
3) 0.0000 7.5000 40.77 1.883000
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -25.0938 0.8000 40.77 1.883000
6) 42.3960 1.8000 24.06 1.821140
7) -20.3866 (D1) 1.000000
8> 0.0000 0.0000 1.000000 開口絞りＳ
9) 7.5092 2.0000 61.18 1.589130
10) -25.9681 0.2000 1.000000
11) 12.7999 2.0000 81.61 1.497000
12) -12.7999 1.5000 36.26 1.620040
13) 5.2389 1.0000 1.000000
14) 25.6840 1.2000 55.34 1.677900
15) 417.9839 (D2) 1.000000
16) 10.6526 1.3000 81.61 1.497000
17) 28.1536 0.2000 1.000000
18) 7.9033 1.2000 25.43 1.805180
19) 6.3799 (D3) 1.000000
20) 9.8324 0.8000 53.03 1.648500
21) 6.4986 0.8000 1.000000
22) 14.8580 1.9000 61.18 1.589130
23) -18.3676 0.3000 1.000000
24) 0.0000 1.6600 70.51 1.544370
25) 0.0000 0.4418 1.000000
26) 0.0000 0.5000 64.14 1.516330
27) 0.0000 (Bf) 1.000000

[非球面データ]
7面
ｋ＝ -1.9459
ｃ2＝ 0.00000E-00
ｃ4＝ -1.55420E-04
ｃ6＝ -2.16590E-06
ｃ8＝ +2.64920E-08
ｃ10＝ 0.00000E-00

9面
ｋ＝ +0.0245
ｃ2＝ 0.00000E-00
ｃ4＝ +6.41790E-06
ｃ6＝ -9.14700E-07
ｃ8＝ +4.90330E-08
ｃ10＝+0.00000E-00

[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.74447 6.49447 0.99447
D2 1.02696 6.56876 0.95876
D3 3.97486 5.68306 16.79306

[フォーカスデータ]
撮影距離＝1.5ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.69492 6.57633 1.13386
D2 1.02696 6.40504 0.95876
D3 4.02442 5.76492 16.65367

[条件式対応値]
ｎｄ１ ＝ 1.80400
ｎｄ２ ＝ 1.88300
ｆ２１／（−ｆ２２）＝ 0.801237
図５は第２実施例に係るズームレンズの無限遠撮影状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図６は第２実施例に係るズームレンズの撮影距離１．５ｍでの諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図から、本第２実施例に係るズームレンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
（第３実施例）
図７は、本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図７において、物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有し、第１レンズ群Ｇ1と第４レンズ群Ｇ４は、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへのズーミングに際して、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ移動し、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間に光学的ローパスフィルタＬＰＦと、像面Ｉに配置された固体撮像素子用のカバーガラスＣＧを有している。なお、像面Ｉには撮像素子に代わってフイルムを配置しても良い。この際、カバーガラスＣＧは不要である。
第１レンズ群Ｇ１中には、光路を略９０度折り曲げるためのプリズムＰを有している。なお、プリズムＰは光路を直線に展開した平行平板で示している。また、光路の折り曲げ角度は９０度に限らず適宜設計に応じて変更が可能である。また、プリズムＰはミラーを用いても良い。
第１レンズ群Ｇ１の最も像面側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面を有している。この様にして、本第３実施例に係るズームレンズが構成されている。
図１０は、本発明の実施の形態に係るズームレンズの各焦点距離状態における無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングの際の第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動方向を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｍ）は中間焦点距離状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図１０に示すように、無限遠距離状態（∞）から近距離状態へのフォーカシングに際して、広角端状態Ｗでは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って物体側に向かって一体的に移動し、望遠端状態Ｔでは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って像面Ｉ側に向かって一体的に移動し、それ以外の焦点距離状態（例えば、Ｍ）では、第２レンズ群Ｇ２は像面Ｉ側に向かって、第３レンズ群Ｇ３は物体側に向かって光軸に沿ってそれぞれ移動する構成となっている。
表３に第３実施例に係るズームレンズの諸元の値をそれぞれ示す。
（表３）
［全体諸元］
ｆ＝5.94310〜9.99999〜16.81000
Ｂｆ＝0.60190
ＦＮｏ＝2.79763〜3.72589〜5.02097
ω＝34.02240〜20.45894〜12.22181

［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 23.0203 0.8000 0.77 1.883000
2) 6.1243 1.6500 1.000000
3) 0.0000 7.5000 0.77 1.883000
4) 0.0000 0.3000 1.000000
5) -26.2312 0.8000 0.77 1.883000
6) 40.3324 1.4000 3.86 1.839170
7) -20.8793 (D1) 1.000000
8> 0.0000 0.0000 1.000000 開口絞りＳ
9) 7.5140 2.0000 1.24 1.589130
10) -25.3463 0.2000 1.000000
11) 13.2531 1.9000 1.61 1.497000
12) -12.8026 1.6000 6.26 1.620040
13) 5.3204 1.0000 1.000000
14) 37.4661 1.2000 5.34 1.677900
15) -95.8287 (D2) 1.000000
16) 10.2161 1.3000 1.61 1.497000
17) 26.6800 0.2000 1.000000
18) 8.2222 1.2000 5.43 1.805180
19) 6.5737 (D3) 1.000000
20) 10.2170 0.8000 3.03 1.648500
21) 6.5000 0.8000 1.000000
22) 12.8369 1.8000 0.69 1.563840
23) -19.0732 0.3000 1.000000
24) 0.0000 1.6600 0.51 1.544370
25) 0.0000 0.5000 1.000000
26) 0.0000 0.5000 4.14 1.516330
27) 0.0000 (Bf) 1.000000

[非球面データ]
7面
ｋ＝ 4.1968
ｃ2＝ 0.00000E-00
ｃ4＝ -6.91340E-05
ｃ6＝ -2.83040E-06
ｃ8＝ +8.07010E-08
ｃ10＝ 0.00000E-00

9面
ｋ＝ 1.1999
ｃ2＝ 0.00000E-00
ｃ4＝ -3.43590E-04
ｃ6＝ -5.09820E-06
ｃ8＝ 0.00000E-00
ｃ10＝ 0.00000E-00

[ズーミングデータ]
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.85037 6.60079 1.09649
D2 1.09937 6.59722 1.09937
D3 3.98554 5.73728 16.73947

[フォーカスデータ]
撮影距離＝1.5ｍ
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
D1 13.59376 6.60079 1.09649
D2 1.35598 6.43498 0.76960
D3 3.98554 5.89952 17.06924

[条件式対応値]
ｎｄ１ ＝ 1.88300
ｎｄ２ ＝ 1.88300
ｆ２１／（−ｆ２２）＝ 0.79899
図８は第３実施例に係るズームレンズの無限遠撮影状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
図９は第３実施例に係るズームレンズの撮影距離１．５ｍでの諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態の諸収差図をそれぞれ示す。
各収差図から、本第３実施例に係るズームレンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
以上、本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適なズームレンズであって、ズーム比が２．５倍以上で、ズームレンズを配置する場所が限られた際に使用することを考慮した、超小型、高画質なズームレンズを提供することができる。
なお、各実施例において、第１レンズ群Ｇ１から正の屈折力を持つ複数のレンズ群において、任意の面を回折面としてもよい。また、第１レンズ群Ｇ１から正の屈折力を持つ複数のレンズ群において、任意のレンズを、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。また、第１レンズ群Ｇ１から正の屈折力を持つ複数のレンズ群において、いずれかのレンズ群あるいはレンズ群の一部を光軸と直行方向または、ある１点を中心とした曲線状に移動させることによって、手ぶれ補正レンズとすることも可能である。
また、本発明の実施例として、４群構成のレンズ系を示したが、該４群に付加レンズ群を加えただけのレンズ系も本発明の効果を内在した同等のレンズ系であることは言うまでもない。また、各レンズ群内の構成においても、実施例の構成に付加レンズを加えただけのレンズ群も本発明の効果を内在した同等のレンズ群であることは言うまでもない。
本発明の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係るズームレンズの無限遠撮影状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係るズームレンズの撮影距離１．５ｍでの諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 本発明の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係るズームレンズの無限遠撮影状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係るズームレンズの撮影距離１．５ｍでの諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 本発明の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係るズームレンズの無限遠撮影状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係るズームレンズの撮影距離１．５ｍでの諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態を、（ｂ）は中間焦点距離状態を、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 本発明の実施の形態に係るズームレンズの各焦点距離状態における無限遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングの際の第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の移動方向を示し、（Ｗ）は広角端状態を、（Ｍ）は中間焦点距離状態を、（Ｔ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
符号の説明
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｐ 光路折り曲げ光学素子（プリズム）
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面

Claims (5)

  1. 物体側から順に光軸に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを有し、
    前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態へのズーミング及びフォーカシングに際して常に固定され、
    広角端状態から望遠端状態へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、
    無限遠距離状態から近距離状態へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群がそれぞれ移動し、広角端状態と望遠端状態では、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群は光軸に沿って一体的に移動し、かつ広角端状態の移動方向と望遠端状態の移動方向が逆向きであり、それ以外の焦点距離状態では、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は光軸に沿ってそれぞれが逆向きに移動し、
    前記第１レンズ群中に光路折り曲げ光学素子を有し、
    前記光学素子の屈折率をｎｄ１、前記光学素子の物体側に配置されているレンズの屈折率をｎｄ２とするとき、
    １．７＜ｎｄ１
    ｎｄ１≦ｎｄ２
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第２レンズ群は物体側より順に、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ接合レンズと、正の屈折力を持つ単レンズとから構成され、
    最も物体側の前記正の屈折力を持つ単レンズの焦点距離をｆ２１、前記接合レンズの焦点距離をｆ２２とするとき、
    ０．１＜ｆ２１／（−ｆ２２）＜１．０
    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. 前記第２レンズ群の最も物体側に開口絞りが配置され、前記ズーミングに際して前記第２レンズ群と共に移動することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
  4. 前記第１レンズ群は、最も像面側のレンズが非球面レンズであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第２レンズ群は、最も物体側のレンズが非球面レンズであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
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