JP4325209B2

JP4325209B2 - 可変焦点距離レンズ系

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Publication number: JP4325209B2
Application number: JP2003035353A
Authority: JP
Inventors: 基之大竹
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004246043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変焦点距離レンズ系に関しする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラにおいて被写体像を記録する方法として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を利用した撮像素子を用いる方法が知られている。この方法による被写体像の記録は、ズームレンズ等の光学系を介して撮像素子面上に被写体像を形成し、該被写体像の光量を光電変換素子によって電気出力に変換して記憶媒体に記録することで行われる。
【０００３】
近年の微細加工技術の進歩に伴い、中央演算処理装置（ＣＰＵ）の高速化や記憶媒体の高集積化が図られている。これにより、これまで取り扱えなかった大容量の画像データを高速に処理できるようになってきている。また、撮像素子においても高集積化や小型化が図られている。この撮像素子の高集積化によってより高い空間周波数の記録が可能となり、撮像素子の小型化によってカメラ全体の小型化を図ることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、撮像素子の高集積化と小型化により、撮像素子における個々の光電変換素子の受光面積が小さくなる。このため、電気出力が低下し、この低下に伴ってノイズの影響が大きくなってしまう。これを防ぐため、光学系の大口径比化を図ることによって、撮像素子へ到達する光の光量を増大させることが行われている。また、個々の光電変換素子の直前に微小なレンズ素子、いわゆるマイクロレンズアレイを配置することも行われている。
【０００５】
光電変換素子の直前に配置されたマイクロレンズアレイは、隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導くことができる。しかしここで、光学系の射出瞳位置が撮像素子に近づく場合、即ち撮像素子に入射する主光線と光軸とのなす角が大きくなる場合、画面周辺部へ向かう軸外光束は光軸に対して大きな角をなし撮像素子へ入射せず、光量不足を招くことになってしまう。したがって、光電変換素子の直前にマイクロレンズアレイを配置することで、上述のように隣り合う光電変換素子どうしの間へ入射する光束を光電変換素子へ導く代わりに、光学系の射出瞳位置に制約を与えることとなってしまう。
【０００６】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラ、いわゆるデジタルスチルカメラは、現像作業が不要であるため撮影結果を容易に確認できる等、データの取扱いが容易である。しかしこの反面、画質に関して銀塩カメラに劣っていたり、データの処理を行うためのパーソナルコンピュータ等の機器との接続が必要となる。このため、デジタルスチルカメラの普及率は向上していなかった。しかし近年の画質の向上や機器の普及により、デジタルスチルカメラはより一般的に使われるようになってきている。
【０００７】
画質の向上を図るためには、上述の撮像素子の高集積化と併せて、光学系の高性能化が必要不可欠である。これに加えて光学系の変倍比を高めることは、撮影者の撮影の自由度を高め、例えば被写体により近づいた撮影が可能となることや、室内等のように被写体の位置が近い場合においても広範囲の撮影が可能となること等の利点がある。
【０００８】
光電変換素子を利用した撮像素子を用いて被写体像を記録するカメラに好適なズームレンズとして、例えば、負正正３群ズームや負正負正４群ズームが知られている。前者は、物体側より順に、負屈折力を有する第１レンズ群、正屈折力を有する第２レンズ群、正屈折力を有する第３レンズ群を配置している（特許文献１参照。）。後者は、物体側より順に、負屈折力を有する第１レンズ群、正屈折力を有する第２レンズ群、負屈折力を有する第３レンズ群、正屈折力を有する第４レンズ群を配置している（特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２６７９３０号公報
【特許文献２】
特開平５−２９７２７６号公報
【特許文献３】
特開平９−１７９０２６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カメラにおける撮像素子の高集積化に伴い、高い空間周波数に対して高いコントラストを実現できる光学系が必要とされている。またこれと同時に、個々の光電変換素子の受光面積が小さくなることにより、十分な光量を個々の光電変換素子に与えるために、大口径比の光学系が必要とされている。この結果、光学系を構成するレンズの枚数がより多くなることや、光学系が大型化すること等の問題が生じることとなる。
またデジタルカメラは、その一般化に伴い使用される場面も広がってきている。このため、デジタルカメラの携帯性の向上、具体的には小型化および軽量化というユーザーのニーズが高まってきている。またこれと同時に、高変倍比化も求められている。
【００１１】
斯かる背景の下、３．５倍を超えるズーム比のズームレンズを実現しようとする場合、上記特許文献１に開示のズームレンズでは、レンズ位置状態が変化する際に、使用倍率の変化するレンズ群が１つしかないために、レンズ位置状態が変化する際に発生する軸外収差の変動をより良好に補正することが難しく、撮像素子の高集積化に充分対応できる高性能化が難しという問題がある。また、特許文献２に開示のズームレンズでは、第２レンズ群の屈折力が弱いために、レンズ全長の短縮化が難しいという問題がある。また、特許文献３に開示のズームレンズでは、第３レンズ群の屈折力が負に強く、製造時に発生する微小な相互偏心によっても光学性能が劣化してしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型化と高変倍比化とを図った可変焦点距離レンズ系を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
物体側より順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群と、正屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが物体側へ移動し、
開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に際して、前記第３レンズ群と一体的に移動すると共に、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
０．９６９≦｜ｆ３｜／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＜２
０．３５＜ｆ２／ｆｔ＜０．５５
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離（ｆ３＜０），
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離，
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離，
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離．
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の可変焦点距離レンズ系は、物体側より順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群と、正屈折力を有する第４レンズ群との４つのレンズ群で構成されている。そして、レンズ系全体での焦点距離が最も短くなる広角端状態から最も長くなる望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群がそれぞれ物体側へ移動し、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを配置して、レンズ位置状態の変化に伴って、第３レンズ群と一体的に移動すると共に、以下の条件式（１）と（２）とを満足するように構成されている。
（１）０．８＜｜ｆ３｜／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2＜２
（２）０．３５＜ｆ２／ｆｔ＜０．５５
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離（ｆ３＜０）、
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離、
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離である。
【００１５】
本発明のズームレンズは、上述のように構成することにより、広角端状態では軸外光束が第１レンズ群を光軸から離れて通過し、望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に、徐々に光軸に近づく。これにより、広角端状態で発生する軸外収差を良好に補正している。また、第４レンズ群を通過する軸外光束が広角端状態に比べて望遠端状態で光軸から離れるため、望遠端状態で発生する軸外収差を良好に補正している。
【００１６】
また、広角端状態から望遠端状態に向かってレンズ位置状態が変化する際に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を広げることにより、第３レンズ群の使用倍率が広角端状態に比べて望遠端状態で増倍となるように用いている。これにより、レンズ位置状態の変化に伴う第２レンズ群の使用倍率の変化を軽減し、高い変倍比を実現している。
【００１７】
３つ以上のレンズ群により構成される、所謂、多群ズームレンズでは、レンズ位置状態の変化に伴って移動するレンズ群の数が増えるので、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することが可能となり、例えば、変倍比（望遠端状態での焦点距離を広角端状態での焦点距離を割った値）を高める、あるいは高性能化が図れることが知られている。
【００１８】
特に、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正するには、各レンズ群を積極的に移動させることが肝要であり、移動量を増やすことで各レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させて、軸外収差の変動を良好に補正させることが可能となる。
【００１９】
また、レンズ径の小型化と高性能化とのバランスを図るには、開口絞りの配置が肝要である。更に、開口絞りを挟んで物体側、像側に可動レンズ群をそれぞれ１つ以上配置することで主光線より上方の光線収差、下方の光線収差が良好に補正可能となる。
【００２０】
以下、各条件式について説明する。
条件式（１）は第３レンズ群の焦点距離を規定する条件式である。
第３レンズ群は開口絞りが物体側に隣接して配置されるため、射出瞳位置に寄与する。また、開口絞りを挟んだレンズ系全体の屈折力配置を均等に近づける役割も担う。屈折力を負に強めると、広角端状態における射出瞳位置（すなわち、撮像素子）を像面から遠ざけて、光量ロスが少なくできるし、レンズ系全体の屈折力配置を均等に近づけられるが、逆に、レンズ全長が長くなるという問題もあり、携帯性向上という本発明の主旨に反してしまう。
【００２１】
条件式（１）の上限値、下限値は、射出瞳位置を適切な位置とし、且つ、レンズ全長を短縮するのに好適な範囲であり、上限値を上回った場合、広角端状態における射出瞳位置が像面に近づきすぎてしまう。一方、下限値を下回った場合、レンズ全長が大型化してしまう。また、製造時に発生する微小の相互偏心によっても性能が顕著に劣化してしい好ましくない。
【００２２】
条件式（２）は第２レンズ群の焦点距離を規定する条件式である。
本発明のズームレンズでは、軸上光束が第１レンズ群により発散された状態で第２レンズ群に入射するため、負の球面収差が発生しやすい。また、第２レンズ群の像側に負屈折力を有する第３レンズ群が配置されるため、第２レンズ群の屈折力が強くなりやすく、負の球面収差が発生しやすい。負の球面収差が発生しないように屈折力を緩めるとレンズ系が大きくなってしまうため、条件式（２）は光学性能とレンズ全長とのバランス化を図る条件式である。
【００２３】
条件式（２）の上限値を上回った場合、第２レンズ群による収斂作用が弱まってしまうためにレンズ全長の短縮化が図れない。条件式（２）の下限値を下回った場合、第２レンズ群単独で発生する負の球面収差が良好に補正できず所定の光学性能が得られない。
【００２４】
また、本発明のズームレンズでは、広角端状態における射出瞳位置を適切に設定するために、開口絞りの像側に配置される第３レンズ群を空気間隔を隔てて配置される負レンズ成分と正レンズ成分で構成し、以下の条件式（３）を満している。
（３）０．３＜ｆ3N／ｆ３＜０．７
但し、
ｆ3N：第３レンズ群中に配置される負レンズ成分の焦点距離（ｆ3N＜０）である。
【００２５】
条件式（３）は第３レンズ群中に配置される、負レンズ成分の焦点距離を規定する条件式である。
【００２６】
条件式（３）の上限値を上回った場合、広角端状態における射出瞳位置が像面に近づいてしまうため、画面周辺部において光束ケラレが発生しやすくなる。条件式（３）の下限値を下回った場合、第３レンズ群を構成する負レンズ成分、正レンズ成分とも屈折力が強まるために、高次の収差が発生し、広角端状態における画面周辺部での光学性能が充分高められない。
【００２７】
また、本発明のズームレンズでは、以下の条件式（４）を満している。この条件を満足することにより、レンズ径の小型化とレンズ全長の短縮化とのバランス化がより図れる。
（４）０．５＜｜ｆ１｜／ｆ４＜１．１
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離である。
条件式（４）は第１レンズ群と第４レンズ群との焦点距離比を規定する条件式である。
【００２８】
条件式（４）の上限値を上回った場合、広角端状態において第１レンズ群を通過する軸外光束、および望遠端状態で第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまいレンズ径の小型化が充分に図れない。一方、条件式（４）の下限値を下回った場合、レンズ全長が大型化しやすく、携帯性の向上を図ることができない。
【００２９】
また、本発明のズームレンズでは、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動をより減らし、より高い光学性能を得るために、以下の条件式（５）を満している。
（５）０．９＜ＭＡ／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2＜１．６
但し、
ＭＡ：広角端状態から望遠端状態までの開口絞りの移動量（物体側方向への移動量がプラス）である。
【００３０】
条件式（５）はレンズ位置状態の変化に伴う開口絞り位置の移動量を規定する条件式である。条件式（５）の上限値を上回った場合、広角端状態と望遠端状態での射出瞳位置の変化が大きくなりすぎて、望遠端状態において光束ケラレが起こりやすくなる。条件式（５）の下限値を下回った場合、レンズ位置状態の変化に伴って、各レンズ群を通過する軸外光束の高さの変化が小さくなってしまうため、レンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の変動をよりよく補正し、より高い光学性能を得ることができなくなる。
【００３１】
また、本発明のズームレンズでは、条件式（４）および（５）を同時に満足することにより、より一層の小型化と高性能化がバランス良く図れる。
【００３２】
また、本発明のズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群を通過する軸外光束が高さを変化させるため、レンズ位置状態の変化に伴って第１レンズ群において発生する軸外収差の変動を良好に補正するために、物体側より順に、像側に凹面を向けた第１負レンズ成分，第２負レンズ成分，正レンズ成分との３つのレンズ成分を配置している。
【００３３】
特に、第１負レンズ成分は像側レンズ面において高次の像面湾曲が発生しやすく、像面歪曲を補正するために、以下の条件式（６）を満している。
（６）０．２＜Ｒ２／Ｄａ＜０．３５
但し、
Ｒ２：第１負レンズ成分の像側レンズ面の曲率半径、
Ｄａ：広角端状態における第１負レンズ成分の像側レンズ面から開口絞りまでの光軸に沿った長さである。
【００３４】
条件式（６）は第１負レンズ成分の曲率半径を規定する条件式である。条件式（６）の上限値を上回った場合、広角端状態において、第１レンズ群に入射する軸外光束が光軸から離れてしまうので、レンズ径の更なる小型化が図れない。条件式（６）の下限値を下回った場合、広角端状態において、第１負レンズ成分の像側レンズ面において高次の像面湾曲が大きく発生してしまうので、更なる性能向上が図れない。
【００３５】
また、本発明のズームレンズでは、非球面レンズを用いることにより、より高い光学性能が実現できる。特に、第１レンズ群中の負レンズ成分を非球面レンズとして構成することにより、広角端状態で発生する軸外収差をより良く補正することが可能である。また、第３レンズ群に非球面レンズを導入することにより、広角端状態の画面周縁部で発生するコマ収差を良好に補正することが可能である。
【００３６】
更に、好ましくは複数の非球面を１つの光学系に用いることでより高い光学性能が得られる。
【００３７】
また、本発明においては小型化を達成するために、レンズ枚数をできるだけ少なくしているが、例えば、第１レンズ群を構成する第２負レンズ成分と正レンズ成分を接合レンズとすることにより、製造時に発生する相互偏心による性能劣化を抑えることが可能である。また、第４レンズ群を接合レンズとすることにより、より高い光学性能が得られる。
【００３８】
また、本発明のズームレンズでは、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群、あるいは１つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組合せることにより、防振光学系として機能させることが可能である。
【００３９】
なお、本発明のズームレンズでは、近距離合焦時に第２レンズ群から第４レンズ群を光軸方向に移動させるのが諸収差の変動を抑えるのに適している。特に、以下の実施例では第４レンズ群が１枚の正レンズ、あるいは１つの接合レンズで構成されている。
【００４０】
また、レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐためにローパスフィルタを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも勿論、可能である。
【００４１】
更に、本発明による変倍光学系は、ズームレンズだけでなく、焦点距離状態が連続的に存在しないバリフォーカルズームレンズに適用できることはいうまでもない。
【００４２】
「実施例」
以下に、本発明の各実施例に係る可変焦点距離レンズ系について図面を参照しつつ説明する。各実施例において、非球面は以下の式で表される。
【００４３】
【数１】
ｘ＝ｃｙ²／｛１＋（１−κｃ²ｙ²）^1/2｝
＋Ｃ₄ｙ⁴＋Ｃ₆ｙ⁶＋Ｃ₈ｙ⁸＋Ｃ₁₀ｙ¹⁰
なお、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは曲率、κは円錐定数、Ｃ₄，Ｃ₆，Ｃ₈、Ｃ₁₀は、それぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を表す。
【００４４】
図１は、本発明の第１実施例から第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示しており、物体側より順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と，正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成され、広角端状態より望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔は減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔は増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔は増大するように、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが物体側に移動している。この時、第１レンズ群は像側へ移動するか、一旦、像側へ移動した後、物体側へ移動する。また、第４レンズ群は光軸上に固定か、一旦、物体側へ移動する。図中のＷは広角端状態、Ｔは望遠端状態、及びＩは像面を示す。
【００４５】
また、以下の各実施例において、レンズ系のもっとも像側には、ローパスフィルタまたは赤外カットフィルタ、及びカバーガラスが挿入してある。
【００４６】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示しており、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と，正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを有し、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と，物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と，物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との接合正レンズと，物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹形状の負レンズＬ３１と，像側に凸面を向けた正レンズＬ３２とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凹形状の負レンＬ４１と両凸形状の正レンズＬ４２との接合正レンズとで構成される。
【００４７】
第１実施例では、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
【００４８】
また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉの間には、赤外カットフィルタＰ１、及びカバーガラスＰ２が挿入してある。
【００４９】
以下の表１に、本発明の第１実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。表１中、（全体諸元）におけるｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角を表す。（レンズデータ）における屈折率はｄ線（λ=587.6nm）に対する値である。なお、表１中で曲率半径０とは平面を示す。
【００５０】
ここで、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、間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、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ため、これに限られるものではない。尚、以下の全実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００５１】
【表１】

（非球面係数）
第１面，第１６面の各レンズ面は非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。

（可変間隔データ）
レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を以下に示す。

（条件対応値）
以下に第１実施例の条件式対応値を示す。

【００５２】
図３（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第１実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝6.45）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝15.00）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝24.28）における諸収差図を示す。
【００５３】
図３（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）の各収差図において、球面収差図中の実線は球面収差、点線はサイン・コンディションを示し、Ｙは像高を示し、非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。コマ収差図は、像高Ｙ＝０，２．３５，３．２９，３．９９５，４．７０でのコマ収差を表し、Ａは半画角をそれぞれ示す。尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００５４】
各収差図から、本第１実施例の可変焦点距離レンズ系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は明らかである。
【００５５】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示しており、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と，正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と，物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３との接合レンズとから構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との接合正レンズと，物体側に凸面と向けた正レンズＬ２３とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹形状の負レンズＬ３１と，像側に凸面を向けた正レンズＬ３２とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凸形状の正レンズＬ４１とで構成される。
【００５６】
第２実施例では、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
【００５７】
また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉの間には、赤外カットフィルタＰ１、及びカバーガラスＰ２が挿入してある。
【００５８】
以下の表２に、本発明の第２実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【００５９】
【表２】

（非球面係数）
第２面，第１５面の各レンズ面は非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。

（条件式対応値）
以下に第２実施例の条件式対応値を示す。

【００６０】
図５（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第２実施例に係る可変焦点距離レンズ系の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.01）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝16.00）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝26.35）における諸収差図を示す。
【００６１】
各収差図から、本第２実施例の可変焦点距離レンズ系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は明らかである。
【００６２】
（第３実施例）
図６は、本発明の第３実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示しており、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と，正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と，物体側に両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ２３との接合レンズとから構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との接合正レンズと，物体側に凸面と向けた正レンズＬ２３とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹形状の負レンズＬ３１と，像側に凸面を向けた正レンズＬ３２とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凸形状の正レンズＬ４１とで構成される。
【００６３】
第３実施例では、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
【００６４】
また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉの間には、赤外カットフィルタＰ１、及びカバーガラスＰ２が挿入してある。
【００６５】
以下の表３に、本発明の第３実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【００６６】
【表３】

（条件式対応値）
以下に第３実施例の条件式対応値を示す。

【００６７】
図７（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第３実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.00）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝12.51）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝26.36）における諸収差図を示す。
【００６８】
各収差図から、本第３実施例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は明らかである。
【００６９】
（第４実施例）
図８は、本発明の第４実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示しており、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と，正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と，物体側に両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合レンズとから構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との接合正レンズと，物体側に凸面と向けた正レンズＬ２３とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹形状の負レンズＬ３１と，像側に凸面を向けた正レンズＬ３２とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凸形状の正レンズＬ４１とで構成される。
【００７０】
第４実施例では、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
【００７１】
また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉの間には、赤外カットフィルタＰ１、及びカバーガラスＰ２が挿入してある。
【００７２】
以下の表４に、本発明の第４実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【００７３】
【表４】

（非球面係数）
第２面，第１５面の各レンズ面は非球面であり、非球面係数を以下に示す。

（条件式対応値）
以下に第４実施例の条件式対応値を示す。

【００７４】
図９（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第４実施例に係る可変焦点距離レンズ系の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.21）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝12.51）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝27.15）における諸収差図を示す。
【００７５】
各収差図から、本第４実施例の可変焦点距離レンズ系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は明らかである。
【００７６】
（第５実施例）
図１０は、本発明の第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示しており、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と，正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と，負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と，正屈折力の第４レンズ群Ｇ４とから構成され、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と，物体側に両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合レンズとから構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との接合正レンズと，物体側に凸面を向けた正レンズＬ２３とから構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凹形状の負レンズＬ３１と，像側に凸面を向けた正レンズＬ３２とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凸形状の正レンズＬ４１とで構成される。
【００７７】
第５実施例では、開口絞りＳが第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、レンズ位置状態が変化する際に第３レンズ群Ｇ３と一緒に移動する。
【００７８】
また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉの間には、赤外カットフィルタＰ１、及びカバーガラスＰ２が挿入してある。
【００７９】
以下の表５に、本発明の第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系の諸元の値を掲げる。
【００８０】
【表５】

（条件式対応値）
以下に第５実施例の条件式対応値を示す。

【００８１】
図１１（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.00）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝12.51）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝26.36）における諸収差図を示す。
【００８２】
各収差図から、本第５実施例の可変焦点距離レンズ系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は明らかである。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、小型化と高変倍比化とを図った可変焦点距離レンズ系を提供することができる。特に、広角端状態でのレンズ全長が比較的短くレンズ全長の変化が少ないズームレンズが達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例から第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系の屈折力配分を示す。
【図２】本発明の第１実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示す。
【図３】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第１実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝6.45）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝15.00）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝24.28）における諸収差図を示す。
【図４】本発明の第２実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示す。
【図５】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第２実施例に係る可変焦点距離レンズ系の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.01）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝16.00）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝26.35）における諸収差図を示す。
【図６】本発明の第３実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示す。
【図７】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第３実施例の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.00）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝12.51）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝26.36）における諸収差図を示す。
【図８】本発明の第４実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示す。
【図９】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第４実施例に係る可変焦点距離レンズ系の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.21）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝12.51）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝27.15）における諸収差図を示す。
【図１０】本発明の第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系のレンズ構成図を示す。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の第５実施例に係る可変焦点距離レンズ系の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、（ａ）は広角端状態（ｆ＝7.00）、（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝12.51）、（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝26.36）における諸収差図を示す。
【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
Ｓ開口絞り
Ｐ１赤外カットフィルタ
Ｐ２カバーガラス
Ｉ像面

Claims

物体側より順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群と、正屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増大し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように、少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが物体側へ移動し、
開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されており、レンズ位置状態の変化に際して、前記第３レンズ群と一体的に移動すると共に、
以下の条件式を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ系。
０．９６９≦｜ｆ３｜／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＜２
０．３５＜ｆ２／ｆｔ＜０．５５
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離（ｆ３＜０），
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離，
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離，
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離．
前記第３レンズ群は負レンズ成分とその像側に配置される正レンズ成分とを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の可変焦点距離レンズ系。
０．３＜ｆ３Ｎ／ｆ３＜０．７
但し、
ｆ３Ｎ：前記第３レンズ群中に配置される前記負レンズ成分の焦点距離（ｆ３Ｎ＜０）．
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の可変焦点距離レンズ系。
０．５＜｜ｆ１｜／ｆ４＜１．１
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離．
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズ系。
０．９＜ＭＡ／（ｆｗ・ｆｔ） ^１／２＜１．６
但し、
ＭＡ：広角端状態から望遠端状態までの開口絞りの移動量（物体側方向への移動量がプラス）．
前記第１レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を向けた第１負レンズ成分と，第２負レンズ成分と，正レンズ成分との３つのレンズ成分からなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズ系。
０．２＜Ｒ２／Ｄａ＜０．３５
但し、
Ｒ２：前記第１負レンズ成分の像側レンズ面の曲率半径，
Ｄａ：広角端状態における前記第１負レンズ成分の像側レンズ面から前記開口絞りまでの光軸に沿った長さ．
前記第１レンズ群中の負レンズ成分は、非球面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズ系。
前記第３レンズ群は、非球面を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズ系。
レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つのレンズ群、あるいは１つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより防振光学系を形成していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズ系。
近距離合焦時に、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群を光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズ系。