JP4532627B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやスチルカメラそしてデジタルカメラ等用いられる負の屈折力のレンズ群が先行する小型で３倍程度のズーム比を有する高い光学性能を維持したズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用としてもデジタル記録が可能なビデオカメラや、電子スチルカメラが台頭してきており、従来の所謂アナログ記録型のビデオカメラや電子スチルカメラよりも更に高画質な記録が可能となり、撮影レンズに求められる光学性能も、より高度なものとなってきている。
【０００３】
また、電子スチルカメラでは記録媒体が従来のフロッピーから、ＩＣカードや、ＩＣメモリーへと変化しカメラ全体に締める記録部のスペースが格段に小さくなり、レンズ部の更なる小型化が期待されている。
【０００４】
変倍比が３倍程度でＦナンバーが２から３程度のズームレンズでは、従来より３群ズームタイプが知られている。
【０００５】
３群ズームレンズとして物体側より順に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、第３レンズ群よりなり、それら３つのレンズ群の空気間隔を変化させて変倍を行うものが提案されている。
【０００６】
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３群ズームレンズは高変倍化や大口径化には向かないが比較的少ないレンズで構成することが出来るため、小型化を狙うズームタイプとしてよく利用されている。
【０００７】
３群ズームレンズとして特開昭５８−０９７０１６号公報では第１群を４枚構成とする実施例を提案しており、特開昭５８−１３２２０７号公報では第１群を３枚で構成するなどしてレンズ系全体の、より簡略化を図っている。
【０００８】
一方、特開昭５７−００５０２３号公報や特開昭５７−０１９７１０号公報では、第１群を正レンズ先行とする構成を提案している。
また、特開平０３−２４００１１号公報、特開平０６−０９４９９６号公報、特開平０９−０２１９５０号公報では、第３群に強い屈折力の正レンズを配置したり、第１群、第２群にプラスチックレンズを導入した提案を行っている。
【０００９】
また、特開平０５−１７３０７３号公報や、特開平０９−２１１３２６号公報では、第３群を２枚以上のレンズで構成したり、第１、第３群を移動させて変倍を行うズームレンズを提案している。
【００１０】
また、特開平０８−１５２５５８号公報では第１群中の最も物体側に負の非球面レンズを配置した４群構成のズームレンズを提案している。
【００１１】
また、特開平０６−０１１６５０号公報、特開平０８−２４８３１２号公報、特開平０８−３０４７０４号公報、特開平１０−１０４５１８号公報、特開平１０−１７０８２６号公報では、第１群中の最も物体側に負の非球面レンズを配置し、その非球面係数に条件をつけた構成や、第３群に強い屈折力を持たせた構成や、第１群中に接合レンズを配置したズームレンズや第２、第３群の移動によって変倍を行うものなど数々の提案がなされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来から負の屈折力のレンズ群と２つの正の屈折力のレンズ群の所謂３群構成のズームレンズは、第１群と第２群の間隔の変化で全系の焦点距離の変化を支配し、変倍によるピント変動を第１、第３群のどのレンズ群で補正するかでズームタイプが決まる。
【００１３】
３群ズームレンズにおいて高変倍化を図る場合、第１群と第２群の間隔を広げなければならずレンズ系の小型化に逆行する場合が多々あり、その場合、テレ端での第１群と２群の間隔をメカ部品が接触する限界近傍まで接近させねばならなくなる。
【００１４】
従ってこの３群タイプのズームレンズで高倍化を図るためには、第１群と第２群のレンズ構成が非常に重要な役割を担うことになる。また、最近のＣＣＤ用カメラに対応するためには射出瞳位置が適切な距離をもっていることが望まれている。
【００１５】
前述の特開昭５８−０９７０１６号公報では、第１群が４枚のレンズから構成されており、また第２群の結像倍率も小さいため２倍程度の変倍比である。
【００１６】
特開昭５８−１３２２０７号公報では第１群の構成を簡略化しているが３群が２枚のレンズを用いており、さらに第２群の結像倍率が小さいため２倍程度の変倍比である。
【００１７】
特開昭５７−００５０２３号公報や特開昭５７−０１９７１０号公報では、第１群を正レンズ先行としているため、第１群の主点位置がレンズの内部に入り込むため、第１群と第２群のレンズ間隔を広げることが出来ず高倍化が難しい。又、無理に高倍化を進めるには各群の屈折力を強くしなければならなくなり、そのため高い光学性能を維持することが難しくなる。
【００１８】
特開平０３−２４００１１号公報や特開平０５−１７３０７３号公報では第３群がすべて移動して変倍を行うため鏡筒構造が複雑となっている。特開平０６−０９４９９６号公報では、第３群に比較的屈折力の強いレンズ群を配置しているため、射出瞳位置を長く保つ為には絞りと２群の間に距離をおかねばならなくなり小型化が難しい。特開平０９−０２１９５０号公報では、第１群、第２群にプラスチックレンズを配置して、レンズ系の軽量化を図っているが、収差補正が難しくなっている。
【００１９】
また、特開平０９−２１１３２６号公報では、３群のレンズ構成が２枚のレンズでありレンズ系の小型化が難しい。
【００２０】
また、特開平０８−１５２５５８号公報では４群構成のズームレンズとなっているため、鏡筒構造等が複雑になる傾向があった。
【００２１】
また、特開平０６−０１１６５０号公報では最も物体側のレンズは概して最も大きなレンズとなるためそのレンズを非球面化することが難しい。特開平０８−２４８３１２号公報では、第３群の屈折力が強くなるため射出瞳位置を長く保つ為には絞りと２群の間に距離をおかねばならなくなり、レンズ全長が長くなる。
【００２２】
特開平０８−３０４７０４号公報では第２群の倍率が等倍より小さいところを利用しているため高倍化が難しい。特開平１０−１０４５１８号公報、特開平１０−１７０８２６号公報では、第１群中に接合レンズを配置したり２枚構成として１群の構成の簡略化を行っているが、第１群の主点位置を第１群の像面側に十分出すまでには至らないため、無理に高倍化を進めると各群の屈折力を強くしなければならなくなり、そのため高い光学性能を維持することが難しくなる。
【００２３】
本発明は、負の屈折力のレンズ群が先行する３つのレンズ群を有するネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に用いることによりレンズ全長の短縮化を図りつつ、高変倍比、広画角を含み、しかも全変倍範囲にわたり諸収差を良好に補正した高い光学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【００２４】
特に本発明は、小型化を達成しつつ、高い光学性能を維持して３倍程度の変倍比を確保したＦｎｏ２．４程度のズームレンズを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群から構成され、互いのレンズ群の間隔を変化させることにより変倍するズームレンズにおいて、前記第１群と前記第２群の間に絞りが配置されており、該絞りは変倍に際して前記第２群と一体で移動し、前記第１群はメニスカス状の負の屈折力の第１１レンズ、メニスカス状の負の屈折力の第１２レンズ、メニスカス状の正の屈折力の第１３レンズより構成され、前記第１２レンズの像面側のレンズ面は非球面で構成されており、前記第２群は正の屈折力の第２１レンズ、正の屈折力の第２２レンズ、負の屈折力の第２３レンズ、正の屈折力の第２４レンズより構成され、前記第３群は正の屈折力の第３１レンズより構成され、前記第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎ、前記第１群の焦点距離をｆ１、前記第３群の焦点距離をｆ３、ワイド端、テレ端における前記第２群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ、ワイド端、テレ端における全系の焦点距離をそれぞれｆＷ，ｆＴとしたとき、
１．５５＜Ｎ１２ｎ ・・・（１）
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ・・・（５）
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ） 1/2 ≦１．４４１ ・・・（６ｂ）
１０．０＜ｆ３／ｆＷ＜１５ ・・・（７ａ）
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の後述する数値実施例１のレンズ断面図、図２〜図４は本発明の数値実施例１の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００２７】
図５は本発明の後述する数値実施例２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，望遠端の収差図である。
【００２８】
図９は本発明の後述する数値実施例３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，望遠端の収差図である。
【００２９】
図１３は本発明の後述する数値実施例４のレンズ断面図、図１４〜図１６は本発明の数値実施例４の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３０】
図１７は本発明の後述する数値実施例５のレンズ断面図、図１８〜図２０は本発明の数値実施例５の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３１】
レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は正の屈折力の第３群、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。Ｇはフィルター等のガラスブロックである。ＰＧは屈折力が０に近い保護ガラスである。
【００３２】
本発明のズームレンズでは広角端から望遠端への変倍に際し、第２群を物体側へ移動させて行ない、変倍に伴う像面変動の補正を第１群を非直線的に移動させて行なっている。又、フォーカシングは第１群、又は第３群で行なっている。
【００３３】
第１群でフォーカシングを行なう場合、ズーミングでのフォーカス変動がないことが利点である。又、第３群でフォーカシングを行なう場合、可動部を後方に配することで、システムとしての可動群が小さい部位となるため、小型化に寄与するという特徴がある。
【００３４】
絞りＳＰは第１群と第２群の間にあり、ズーミング中、第２群と一体で移動している。
【００３５】
本発明のズームレンズは、物体側から順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群そして第３群から構成され、互いのレンズ群間隔を変えることにより変倍するズームレンズにおいて、第１群はメニスカス状の負の第１１，第１２レンズと、メニスカス状の正の第１３レンズを有し、第２群は正の第２１，第２２レンズと負の第２３レンズ、そして正の第２４レンズを有し、第３群は正の第３１レンズを有していることを基本構成としている。そして各発明は前述の基本構成の下で少なくとも次のうちの１以上の構成をとることを特徴としている。
【００３６】
該第１２レンズの像面側のレンズ面は非球面で構成されており、該第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎとしたとき、
１．５５＜Ｎ１２ｎ ‥‥‥（１）
なる条件式を満足することである。
【００３７】
前記第１２レンズと第１３レンズは空気を介して離れており、該第１２レンズの像面側のレンズ面の参照曲率半径をＲＮ、該第１３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲＰとしたとき、
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ） ‥‥‥（２）
なる条件式を満足することである。
【００３８】
前記第１２レンズと第１３レンズは空気を介して離れており該第１２レンズと第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端での第１群と第２群の間隔をｄＴ，第１群の焦点距離をｆ１、テレ端での全系の焦点距離をｆＴとしたとき、
０．１＜ｄ／｜ｆ１｜＜０．５ ‥‥‥（３）
０．１＜ｄＴ／ｆＴ ‥‥‥（４）
なる条件式を満足することである。
【００３９】
ワイド端とテレ端での第２群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ、該第１群の焦点距離をｆ１、ワイド端、テレ端の全系の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとしたとき
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ‥‥‥（５）
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ）1/2 ‥‥‥（６）
なる条件式を満足することである。
【００４０】
第３群の焦点距離をｆ３、ワイド端の全系の焦点距離をｆＷとしたとき、
１０．０＜ｆ３／ｆＷ ‥‥‥（７）
なる条件式を満足することである。
【００４１】
第２２レンズと互いに接合されて接合レンズを構成し、該接合レンズの焦点距離をｆＧ、第２群の焦点距離をｆ２、該第２２レンズと第２３レンズの材質の屈折率をＮ２２ｐ，Ｎ２３ｎ、該第２２レンズと第２３レンズの材質のアッベ数をν２２ｐ，ν２３ｎとしたとき
０．５＜｜ｆＧ｜／ｆ２＜２．５ ‥‥‥（８）
０＜Ｎ２３ｎ−Ｎ２２ｐ＜０．２ ‥‥‥（９）
５＜ν２２ｐ−ν２３ｎ＜３５ ‥‥‥（１０）
なる条件式を満足することである。
【００４２】
第ｉ群の焦点距離をｆｉ、ワイド端とテレ端の該第２群の結像倍率を各々β２Ｗ，β２Ｔ、ワイド端とテレ端の全系の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとしたとき
１．１＜｜ｆ１｜（ｆＷ×ｆＴ）1/2 ≦１．４４１ ・・・（６ｂ）
１０＜ｆ３／ｆＷ ‥‥‥（７）
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ‥‥‥（５）
を満足することである。
【００４３】
前記第１２レンズと第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端では第１群と第２群の間隔をｄＴ、該第１２レンズの像面側のレンズ面の曲率半径をＲＮ、該第１３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲＰとしたとき
０．１＜ｄ／｜ｆ１｜＜０．５ ‥‥‥（３）
０．１＜ｄＴ／ｆＴ ‥‥‥（４）
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ） ‥‥‥（２）
なる条件を満足することである。
【００４４】
前記第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎ、前記第２２レンズと第２３レンズの材質の屈折率を各々Ｎ２２ｐ，Ｎ２３ｎ、該第２２レンズと第２３レンズの材質のアッベ数を各々ν２２ｐ，ν２３ｎ、該第２２レンズと第２３レンズとは互いに接合されて接合レンズを構成し、該接合レンズの焦点距離をｆＧとしたとき
１．５５＜Ｎ１２ｎ ‥‥‥（１）
０＜Ｎ２３ｎ−Ｎ２２ｐ＜０．２ ‥‥‥（９）
５＜ν２２ｐ−ν２３ｎ＜３５ ‥‥‥（１０）
０．５＜｜ｆＧ｜／ｆ２＜２．５ ‥‥‥（８）
なる条件を満足することである。
【００４５】
前記第１群の物体側に屈折力をほとんど持たない保護ガラスを配置していることを特徴としている。
【００４６】
カメラシステムは、前述したズームレンズを有していることを特徴としている。
【００４７】
次に前述の各発明の特徴および各条件式の技術的意味について説明する。
【００４８】
本発明のような、第１群、第２群の間隔を変えて変倍する所謂３群ズームレンズにおいて第１群をメニスカス状の負の第１１，第１２レンズとメニスカス状の正の第１３レンズを組み合わせることによって第１群の主点位置を第１群の像面側に出すことができ、更に歪曲収差等を効率よく補正するための非球面をメニスカス状の第１２レンズに配置している。これにより小型なレンズ系としている。
【００４９】
また、負の第１２レンズの材質の屈折率を下げることは、ペッツバール和を負の方向で増大させるため像面湾曲が強く発生するため好ましくない。従って（１）式の条件をまもることが肝要である。特に第１２レンズの像面側のレンズ面を非球面形状とし、これによって歪曲収差を効率良く補正するとともに条件式（１）を満足することによって像面湾曲を良好に補正している。
【００５０】
更に第１群の主点位置を像面側に押し出すためには、第１群の像面側の負の第１２レンズと正の第１３レンズを空気を介して離し、第１２レンズの像面側のレンズ面の参照曲率半径をＲ４、第１３レンズの物体側のレンズ面の参照曲率半径をＲ５として、条件式（２）を満足させている。
【００５１】
この条件式（２）は、第１群中の第１２レンズと第１３レンズの間の空気レンズのパワーに関する条件で（２）式を満足することは、この空気レンズのパワーを負に保つことを意味し、第１群の主点位置を更に第１群の像面側に押し出すことを可能とするものである。
【００５２】
本発明の目的をさらに効果的に達成するためには条件式（２）は
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ）＜３０．０
‥‥‥（２ａ）
であることが好ましい。
【００５３】
（２ａ）式の上限値は、ＲＮとＲＰの値が近いことを意味し、空気レンズのパワーが弱くなり、主点を十分に押し出す効果がなくなるため超えない方が好ましい。
【００５４】
本発明において、該空気レンズのパワーと主点位置の押し出し及びテレ端での焦点距離の関係は、その第１２レンズと第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端での第１群と第２群の間隔をｄＴ，第１群の焦点距離をｆ１、テレ端での焦点距離をｆＴとしたとき条件式（３），（４）を満足しても効果を上げることが出来る。
【００５５】
即ち、（３）式の上限値を超えない範囲でｄの値を設定すれば、第１群の主点位置を十分に第１群の像面側に押し出すことが可能となり、上限値を超えた場合、第１群自体が大きくなり小型化を達成できなくなる。
【００５６】
又、（４）式は第１群の主点位置が十分像面側に押し出されていることを前提とした場合のテレ端の焦点距離を規格化するもので高倍化を達成するための条件である。
【００５７】
（４）式の下限値を超えた場合、テレ端の焦点距離が十分大きくならず高倍化を達成することが困難となる。尚、条件式（４）の上限値は０．３とするのが良い。
【００５８】
本発明において、第２群の結像倍率をワイド端、テレ端でそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ，ワイド端，テレ端のそれぞれの焦点距離をｆＷ，ｆＴとしたとき条件式（５），（６）なる条件式を満足することも、該ズームレンズタイプでより高倍化を達成するためには肝要である。
【００５９】
即ち、（５）式は第２群の結像倍率の広角端とテレ端での分配割合であり、（６）式は懸かる変倍比を達成するための第１群の焦点距離を規格したものである。
【００６０】
（５）式は倍率の分配を規格する。すなわちこの上限値は２群による変倍負担のバランスをとるものであり、上限値を超えた場合、第１群の移動軌跡がテレ端の方が広角端に比べて前方に位置する構成となるため、所定の変倍比を維持するためには第２群の移動量が増すことになる。
【００６１】
負レンズ先行の所謂２群または３群ショートズームタイプでは２群の移動量が増加するとそれに比例してテレ端のＦｎｏ落ちが発生する。
【００６２】
従って上限値を超えることは全系を通して大口径なズームレンズを達成することが困難となり好ましくない。
【００６３】
本発明の目的をさらに効果的に達成するためには条件式（５），（６）は
０．５＜β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ‥‥‥（５ａ）
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ）1/2 ＜１．６ ‥‥‥（６ａ）
を満足することが好ましい。
【００６４】
（５ａ）式の下限値はこれ以下の倍率で変倍領域を確保しようとした場合、広角端での第１群と第２群の間隔が開きすぎて小型化を達成することが困難となる領域である。
【００６５】
また、（６ａ）式の上限値を超えた場合、第１群の焦点距離が長くなりすぎるため、やはり全系の焦点距離レンジを確保しようとした場合、レンズ全長が長大化して好ましくない。
【００６６】
また、第３群の焦点距離をｆ３としたとき、条件式（７）を満足することも肝要である。
【００６７】
本条件式は、第３群を撮像面に近いフィールドレンズ（視野レンズ）と位置づけつつ本発明の焦点距離レンジを確保するための条件である。条件式（７）の下限値を下回って第３群の屈折力が大きくなると、像面と射出瞳の間隔が短くなるため、撮像素子による十分な受光が困難になる。第３群の屈折力を大きくしたまま像面と射出瞳の間隔を長く保つためには、像面に対して絞りを遠ざけて配置する必要があるが、レンズ系全体が大型化してしまう。又、条件式（７）の上限値は１５とするのが良い。
【００６８】
また、これらの条件を満足することにより本発明の目的は達成可能であるが、さらに効果的にレンズシステムを小型化するためには第３群は変倍に際して固定であることが好ましい。また、開口絞りは第２群と一体で移動することにより鏡筒構造がより簡単となりコスト削減効果を上げることが出来る。
【００６９】
また、第２群の第２３レンズとその物体側の第２２レンズは互いに接合されて接合レンズを構成しており、その合成焦点距離をｆＧ、第２群の焦点距離をｆ２、該接合レンズの第２２レンズ、第２３レンズの屈折率をＮ２２ｐ、Ｎ２３ｎ、アッべ数をそれぞれν２２ｐ，ν２３ｎとしたとき、条件式（８），（９），（１０）を満足することにより、より高い光学性能を維持することが可能となる。
【００７０】
すなわち、（８）式は第２群中に負のレンズ成分の接合レンズを配するための条件式であり、下限値を超えた場合、接合レンズとしての負の屈折力が強く像面湾曲の補正が困難となり好ましくなく、上限値を超えると第２群の主点位置が第２群の中に入り込むため、第１群で主点位置を像面側に押し出す効果が減衰してしまうため結局小型化が達成されなくなり好ましくない。
【００７１】
（９）式と（１０）式は、かかる接合レンズで色収差を小さくし高い光学性能を維持するための条件式で（９）式の下限値、上限値を超えた場合、十分な色収差のバランスを保つことが困難となり好ましくない。
【００７２】
また（１０）式の下限値を超えた場合、十分な色収差の補正が困難となり、上限値を超えた場合、倍率の色収差の過補正となりやはり高い光学性能を維持することが困難となる。
【００７３】
尚、以上の発明において更に好ましくは次の諸条件のうちの少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００７４】
（ア−１）第２群の望遠端での結像倍率をβ２Ｔとするとき
β２Ｔ＜−１．０ ‥‥‥（１１）
を満足することである。
【００７５】
条件式（１１）は広角端と望遠端で第１群が往復運動をすることを意味しており、これによってレンズ系全体の小型化を容易にしている。尚、条件式（１）の下限値は−２．５とするのが良い。
【００７６】
（ア−２）第１群中の負の第１２レンズの中心肉厚をＤａｓｐとしたとき、
０．２５＜Ｄａｓｐ／ｆＷ ‥‥‥（１２）
を満足すれば、非球面レンズの成形加工等による製造時の誤差が軽減可能となり、更に好ましい。尚、条件式（１２）の上限値は０．４とするのが良い。
【００７７】
（ア−３）本発明のズームレンズを撮像部に使用したカメラシステムとして、第１群の物体側に屈折力を持たないか、または、弱い屈折力の保護ガラスを配置し、高い位置精度を必要とする第１群を撮影者等の手扱いから守る構造にするのが良い。これによれば、さらに高い性能を維持したカメラシステムを構築することが可能となる。
【００７８】
（ア−４）第１群を移動させてフォーカスを行うのが良いが、第１群以外をフォーカスのために移動させても良い。
【００７９】
また、本発明における各群を光軸と垂直方向に独立にまたは、連動させて移動させることにより手振レ等を補正させることも可能である。
【００８０】
更には、第１群の前方に配置した保護ガラスの代わりに正の凸レンズを配置しアタッチメントレンズとして至近距離対応とすることも可能である。
【００８１】
次に本発明の数値実施例を示す。
【００８２】
数値実施例に於てＲｉ、Ｄｉ、Ｎｉは物体側から順にｉ番目の曲率半径、レンズ厚または空気間隔、屈折率を指し、Ｒ１、Ｒ２は前述の保護ガラスであり、Ｓは絞り、Ｒ１９、Ｒ２０は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ダミーガラスを示す。
【００８３】
又、非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを各々非球面係数としたとき
【００８４】
【数１】
【００８５】
なる式で表している。
【００８６】
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。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、負の屈折力のレンズ群が先行する３つのレンズ群を有するネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に用いることにより像面湾曲や歪曲収差を良好に補正しつつ高変倍比でレンズ全長の短い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の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】本発明の数値実施例２の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図８】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】本発明の数値実施例３の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図１２】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１５】本発明の数値実施例４の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図１６】本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１７】本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１８】本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１９】本発明の数値実施例５の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図２０】本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２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
ＰＧ 保護ガラス
Ｇ ガラスブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやスチルカメラそしてデジタルカメラ等用いられる負の屈折力のレンズ群が先行する小型で３倍程度のズーム比を有する高い光学性能を維持したズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用としてもデジタル記録が可能なビデオカメラや、電子スチルカメラが台頭してきており、従来の所謂アナログ記録型のビデオカメラや電子スチルカメラよりも更に高画質な記録が可能となり、撮影レンズに求められる光学性能も、より高度なものとなってきている。
【０００３】
また、電子スチルカメラでは記録媒体が従来のフロッピーから、ＩＣカードや、ＩＣメモリーへと変化しカメラ全体に締める記録部のスペースが格段に小さくなり、レンズ部の更なる小型化が期待されている。
【０００４】
変倍比が３倍程度でＦナンバーが２から３程度のズームレンズでは、従来より３群ズームタイプが知られている。
【０００５】
３群ズームレンズとして物体側より順に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、第３レンズ群よりなり、それら３つのレンズ群の空気間隔を変化させて変倍を行うものが提案されている。
【０００６】
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３群ズームレンズは高変倍化や大口径化には向かないが比較的少ないレンズで構成することが出来るため、小型化を狙うズームタイプとしてよく利用されている。
【０００７】
３群ズームレンズとして特開昭５８−０９７０１６号公報では第１群を４枚構成とする実施例を提案しており、特開昭５８−１３２２０７号公報では第１群を３枚で構成するなどしてレンズ系全体の、より簡略化を図っている。
【０００８】
一方、特開昭５７−００５０２３号公報や特開昭５７−０１９７１０号公報では、第１群を正レンズ先行とする構成を提案している。
また、特開平０３−２４００１１号公報、特開平０６−０９４９９６号公報、特開平０９−０２１９５０号公報では、第３群に強い屈折力の正レンズを配置したり、第１群、第２群にプラスチックレンズを導入した提案を行っている。
【０００９】
また、特開平０５−１７３０７３号公報や、特開平０９−２１１３２６号公報では、第３群を２枚以上のレンズで構成したり、第１、第３群を移動させて変倍を行うズームレンズを提案している。
【００１０】
また、特開平０８−１５２５５８号公報では第１群中の最も物体側に負の非球面レンズを配置した４群構成のズームレンズを提案している。
【００１１】
また、特開平０６−０１１６５０号公報、特開平０８−２４８３１２号公報、特開平０８−３０４７０４号公報、特開平１０−１０４５１８号公報、特開平１０−１７０８２６号公報では、第１群中の最も物体側に負の非球面レンズを配置し、その非球面係数に条件をつけた構成や、第３群に強い屈折力を持たせた構成や、第１群中に接合レンズを配置したズームレンズや第２、第３群の移動によって変倍を行うものなど数々の提案がなされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来から負の屈折力のレンズ群と２つの正の屈折力のレンズ群の所謂３群構成のズームレンズは、第１群と第２群の間隔の変化で全系の焦点距離の変化を支配し、変倍によるピント変動を第１、第３群のどのレンズ群で補正するかでズームタイプが決まる。
【００１３】
３群ズームレンズにおいて高変倍化を図る場合、第１群と第２群の間隔を広げなければならずレンズ系の小型化に逆行する場合が多々あり、その場合、テレ端での第１群と２群の間隔をメカ部品が接触する限界近傍まで接近させねばならなくなる。
【００１４】
従ってこの３群タイプのズームレンズで高倍化を図るためには、第１群と第２群のレンズ構成が非常に重要な役割を担うことになる。また、最近のＣＣＤ用カメラに対応するためには射出瞳位置が適切な距離をもっていることが望まれている。
【００１５】
前述の特開昭５８−０９７０１６号公報では、第１群が４枚のレンズから構成されており、また第２群の結像倍率も小さいため２倍程度の変倍比である。
【００１６】
特開昭５８−１３２２０７号公報では第１群の構成を簡略化しているが３群が２枚のレンズを用いており、さらに第２群の結像倍率が小さいため２倍程度の変倍比である。
【００１７】
特開昭５７−００５０２３号公報や特開昭５７−０１９７１０号公報では、第１群を正レンズ先行としているため、第１群の主点位置がレンズの内部に入り込むため、第１群と第２群のレンズ間隔を広げることが出来ず高倍化が難しい。又、無理に高倍化を進めるには各群の屈折力を強くしなければならなくなり、そのため高い光学性能を維持することが難しくなる。
【００１８】
特開平０３−２４００１１号公報や特開平０５−１７３０７３号公報では第３群がすべて移動して変倍を行うため鏡筒構造が複雑となっている。特開平０６−０９４９９６号公報では、第３群に比較的屈折力の強いレンズ群を配置しているため、射出瞳位置を長く保つ為には絞りと２群の間に距離をおかねばならなくなり小型化が難しい。特開平０９−０２１９５０号公報では、第１群、第２群にプラスチックレンズを配置して、レンズ系の軽量化を図っているが、収差補正が難しくなっている。
【００１９】
また、特開平０９−２１１３２６号公報では、３群のレンズ構成が２枚のレンズでありレンズ系の小型化が難しい。
【００２０】
また、特開平０８−１５２５５８号公報では４群構成のズームレンズとなっているため、鏡筒構造等が複雑になる傾向があった。
【００２１】
また、特開平０６−０１１６５０号公報では最も物体側のレンズは概して最も大きなレンズとなるためそのレンズを非球面化することが難しい。特開平０８−２４８３１２号公報では、第３群の屈折力が強くなるため射出瞳位置を長く保つ為には絞りと２群の間に距離をおかねばならなくなり、レンズ全長が長くなる。
【００２２】
特開平０８−３０４７０４号公報では第２群の倍率が等倍より小さいところを利用しているため高倍化が難しい。特開平１０−１０４５１８号公報、特開平１０−１７０８２６号公報では、第１群中に接合レンズを配置したり２枚構成として１群の構成の簡略化を行っているが、第１群の主点位置を第１群の像面側に十分出すまでには至らないため、無理に高倍化を進めると各群の屈折力を強くしなければならなくなり、そのため高い光学性能を維持することが難しくなる。
【００２３】
本発明は、負の屈折力のレンズ群が先行する３つのレンズ群を有するネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に用いることによりレンズ全長の短縮化を図りつつ、高変倍比、広画角を含み、しかも全変倍範囲にわたり諸収差を良好に補正した高い光学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【００２４】
特に本発明は、小型化を達成しつつ、高い光学性能を維持して３倍程度の変倍比を確保したＦｎｏ２．４程度のズームレンズを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群から構成され、互いのレンズ群の間隔を変化させることにより変倍するズームレンズにおいて、前記第１群と前記第２群の間に絞りが配置されており、該絞りは変倍に際して前記第２群と一体で移動し、前記第１群はメニスカス状の負の屈折力の第１１レンズ、メニスカス状の負の屈折力の第１２レンズ、メニスカス状の正の屈折力の第１３レンズより構成され、前記第１２レンズの像面側のレンズ面は非球面で構成されており、前記第２群は正の屈折力の第２１レンズ、正の屈折力の第２２レンズ、負の屈折力の第２３レンズ、正の屈折力の第２４レンズより構成され、前記第３群は正の屈折力の第３１レンズより構成され、前記第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎ、前記第１群の焦点距離をｆ１、前記第３群の焦点距離をｆ３、ワイド端、テレ端における前記第２群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ、ワイド端、テレ端における全系の焦点距離をそれぞれｆＷ，ｆＴとしたとき、
１．５５＜Ｎ１２ｎ ・・・（１）
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ・・・（５）
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ） 1/2 ≦１．４４１ ・・・（６ｂ）
１０．０＜ｆ３／ｆＷ＜１５ ・・・（７ａ）
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の後述する数値実施例１のレンズ断面図、図２〜図４は本発明の数値実施例１の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００２７】
図５は本発明の後述する数値実施例２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，望遠端の収差図である。
【００２８】
図９は本発明の後述する数値実施例３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，望遠端の収差図である。
【００２９】
図１３は本発明の後述する数値実施例４のレンズ断面図、図１４〜図１６は本発明の数値実施例４の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３０】
図１７は本発明の後述する数値実施例５のレンズ断面図、図１８〜図２０は本発明の数値実施例５の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３１】
レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は正の屈折力の第３群、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。Ｇはフィルター等のガラスブロックである。ＰＧは屈折力が０に近い保護ガラスである。
【００３２】
本発明のズームレンズでは広角端から望遠端への変倍に際し、第２群を物体側へ移動させて行ない、変倍に伴う像面変動の補正を第１群を非直線的に移動させて行なっている。又、フォーカシングは第１群、又は第３群で行なっている。
【００３３】
第１群でフォーカシングを行なう場合、ズーミングでのフォーカス変動がないことが利点である。又、第３群でフォーカシングを行なう場合、可動部を後方に配することで、システムとしての可動群が小さい部位となるため、小型化に寄与するという特徴がある。
【００３４】
絞りＳＰは第１群と第２群の間にあり、ズーミング中、第２群と一体で移動している。
【００３５】
本発明のズームレンズは、物体側から順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群そして第３群から構成され、互いのレンズ群間隔を変えることにより変倍するズームレンズにおいて、第１群はメニスカス状の負の第１１，第１２レンズと、メニスカス状の正の第１３レンズを有し、第２群は正の第２１，第２２レンズと負の第２３レンズ、そして正の第２４レンズを有し、第３群は正の第３１レンズを有していることを基本構成としている。そして各発明は前述の基本構成の下で少なくとも次のうちの１以上の構成をとることを特徴としている。
【００３６】
該第１２レンズの像面側のレンズ面は非球面で構成されており、該第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎとしたとき、
１．５５＜Ｎ１２ｎ ‥‥‥（１）
なる条件式を満足することである。
【００３７】
前記第１２レンズと第１３レンズは空気を介して離れており、該第１２レンズの像面側のレンズ面の参照曲率半径をＲＮ、該第１３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲＰとしたとき、
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ） ‥‥‥（２）
なる条件式を満足することである。
【００３８】
前記第１２レンズと第１３レンズは空気を介して離れており該第１２レンズと第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端での第１群と第２群の間隔をｄＴ，第１群の焦点距離をｆ１、テレ端での全系の焦点距離をｆＴとしたとき、
０．１＜ｄ／｜ｆ１｜＜０．５ ‥‥‥（３）
０．１＜ｄＴ／ｆＴ ‥‥‥（４）
なる条件式を満足することである。
【００３９】
ワイド端とテレ端での第２群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ、該第１群の焦点距離をｆ１、ワイド端、テレ端の全系の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとしたとき
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ‥‥‥（５）
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ）1/2 ‥‥‥（６）
なる条件式を満足することである。
【００４０】
第３群の焦点距離をｆ３、ワイド端の全系の焦点距離をｆＷとしたとき、
１０．０＜ｆ３／ｆＷ ‥‥‥（７）
なる条件式を満足することである。
【００４１】
第２２レンズと互いに接合されて接合レンズを構成し、該接合レンズの焦点距離をｆＧ、第２群の焦点距離をｆ２、該第２２レンズと第２３レンズの材質の屈折率をＮ２２ｐ，Ｎ２３ｎ、該第２２レンズと第２３レンズの材質のアッベ数をν２２ｐ，ν２３ｎとしたとき
０．５＜｜ｆＧ｜／ｆ２＜２．５ ‥‥‥（８）
０＜Ｎ２３ｎ−Ｎ２２ｐ＜０．２ ‥‥‥（９）
５＜ν２２ｐ−ν２３ｎ＜３５ ‥‥‥（１０）
なる条件式を満足することである。
【００４２】
第ｉ群の焦点距離をｆｉ、ワイド端とテレ端の該第２群の結像倍率を各々β２Ｗ，β２Ｔ、ワイド端とテレ端の全系の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとしたとき
１．１＜｜ｆ１｜（ｆＷ×ｆＴ）1/2 ≦１．４４１ ・・・（６ｂ）
１０＜ｆ３／ｆＷ ‥‥‥（７）
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ‥‥‥（５）
を満足することである。
【００４３】
前記第１２レンズと第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端では第１群と第２群の間隔をｄＴ、該第１２レンズの像面側のレンズ面の曲率半径をＲＮ、該第１３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲＰとしたとき
０．１＜ｄ／｜ｆ１｜＜０．５ ‥‥‥（３）
０．１＜ｄＴ／ｆＴ ‥‥‥（４）
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ） ‥‥‥（２）
なる条件を満足することである。
【００４４】
前記第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎ、前記第２２レンズと第２３レンズの材質の屈折率を各々Ｎ２２ｐ，Ｎ２３ｎ、該第２２レンズと第２３レンズの材質のアッベ数を各々ν２２ｐ，ν２３ｎ、該第２２レンズと第２３レンズとは互いに接合されて接合レンズを構成し、該接合レンズの焦点距離をｆＧとしたとき
１．５５＜Ｎ１２ｎ ‥‥‥（１）
０＜Ｎ２３ｎ−Ｎ２２ｐ＜０．２ ‥‥‥（９）
５＜ν２２ｐ−ν２３ｎ＜３５ ‥‥‥（１０）
０．５＜｜ｆＧ｜／ｆ２＜２．５ ‥‥‥（８）
なる条件を満足することである。
【００４５】
前記第１群の物体側に屈折力をほとんど持たない保護ガラスを配置していることを特徴としている。
【００４６】
カメラシステムは、前述したズームレンズを有していることを特徴としている。
【００４７】
次に前述の各発明の特徴および各条件式の技術的意味について説明する。
【００４８】
本発明のような、第１群、第２群の間隔を変えて変倍する所謂３群ズームレンズにおいて第１群をメニスカス状の負の第１１，第１２レンズとメニスカス状の正の第１３レンズを組み合わせることによって第１群の主点位置を第１群の像面側に出すことができ、更に歪曲収差等を効率よく補正するための非球面をメニスカス状の第１２レンズに配置している。これにより小型なレンズ系としている。
【００４９】
また、負の第１２レンズの材質の屈折率を下げることは、ペッツバール和を負の方向で増大させるため像面湾曲が強く発生するため好ましくない。従って（１）式の条件をまもることが肝要である。特に第１２レンズの像面側のレンズ面を非球面形状とし、これによって歪曲収差を効率良く補正するとともに条件式（１）を満足することによって像面湾曲を良好に補正している。
【００５０】
更に第１群の主点位置を像面側に押し出すためには、第１群の像面側の負の第１２レンズと正の第１３レンズを空気を介して離し、第１２レンズの像面側のレンズ面の参照曲率半径をＲ４、第１３レンズの物体側のレンズ面の参照曲率半径をＲ５として、条件式（２）を満足させている。
【００５１】
この条件式（２）は、第１群中の第１２レンズと第１３レンズの間の空気レンズのパワーに関する条件で（２）式を満足することは、この空気レンズのパワーを負に保つことを意味し、第１群の主点位置を更に第１群の像面側に押し出すことを可能とするものである。
【００５２】
本発明の目的をさらに効果的に達成するためには条件式（２）は
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ）＜３０．０
‥‥‥（２ａ）
であることが好ましい。
【００５３】
（２ａ）式の上限値は、ＲＮとＲＰの値が近いことを意味し、空気レンズのパワーが弱くなり、主点を十分に押し出す効果がなくなるため超えない方が好ましい。
【００５４】
本発明において、該空気レンズのパワーと主点位置の押し出し及びテレ端での焦点距離の関係は、その第１２レンズと第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端での第１群と第２群の間隔をｄＴ，第１群の焦点距離をｆ１、テレ端での焦点距離をｆＴとしたとき条件式（３），（４）を満足しても効果を上げることが出来る。
【００５５】
即ち、（３）式の上限値を超えない範囲でｄの値を設定すれば、第１群の主点位置を十分に第１群の像面側に押し出すことが可能となり、上限値を超えた場合、第１群自体が大きくなり小型化を達成できなくなる。
【００５６】
又、（４）式は第１群の主点位置が十分像面側に押し出されていることを前提とした場合のテレ端の焦点距離を規格化するもので高倍化を達成するための条件である。
【００５７】
（４）式の下限値を超えた場合、テレ端の焦点距離が十分大きくならず高倍化を達成することが困難となる。尚、条件式（４）の上限値は０．３とするのが良い。
【００５８】
本発明において、第２群の結像倍率をワイド端、テレ端でそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ，ワイド端，テレ端のそれぞれの焦点距離をｆＷ，ｆＴとしたとき条件式（５），（６）なる条件式を満足することも、該ズームレンズタイプでより高倍化を達成するためには肝要である。
【００５９】
即ち、（５）式は第２群の結像倍率の広角端とテレ端での分配割合であり、（６）式は懸かる変倍比を達成するための第１群の焦点距離を規格したものである。
【００６０】
（５）式は倍率の分配を規格する。すなわちこの上限値は２群による変倍負担のバランスをとるものであり、上限値を超えた場合、第１群の移動軌跡がテレ端の方が広角端に比べて前方に位置する構成となるため、所定の変倍比を維持するためには第２群の移動量が増すことになる。
【００６１】
負レンズ先行の所謂２群または３群ショートズームタイプでは２群の移動量が増加するとそれに比例してテレ端のＦｎｏ落ちが発生する。
【００６２】
従って上限値を超えることは全系を通して大口径なズームレンズを達成することが困難となり好ましくない。
【００６３】
本発明の目的をさらに効果的に達成するためには条件式（５），（６）は
０．５＜β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０ ‥‥‥（５ａ）
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ）1/2 ＜１．６ ‥‥‥（６ａ）
を満足することが好ましい。
【００６４】
（５ａ）式の下限値はこれ以下の倍率で変倍領域を確保しようとした場合、広角端での第１群と第２群の間隔が開きすぎて小型化を達成することが困難となる領域である。
【００６５】
また、（６ａ）式の上限値を超えた場合、第１群の焦点距離が長くなりすぎるため、やはり全系の焦点距離レンジを確保しようとした場合、レンズ全長が長大化して好ましくない。
【００６６】
また、第３群の焦点距離をｆ３としたとき、条件式（７）を満足することも肝要である。
【００６７】
本条件式は、第３群を撮像面に近いフィールドレンズ（視野レンズ）と位置づけつつ本発明の焦点距離レンジを確保するための条件である。条件式（７）の下限値を下回って第３群の屈折力が大きくなると、像面と射出瞳の間隔が短くなるため、撮像素子による十分な受光が困難になる。第３群の屈折力を大きくしたまま像面と射出瞳の間隔を長く保つためには、像面に対して絞りを遠ざけて配置する必要があるが、レンズ系全体が大型化してしまう。又、条件式（７）の上限値は１５とするのが良い。
【００６８】
また、これらの条件を満足することにより本発明の目的は達成可能であるが、さらに効果的にレンズシステムを小型化するためには第３群は変倍に際して固定であることが好ましい。また、開口絞りは第２群と一体で移動することにより鏡筒構造がより簡単となりコスト削減効果を上げることが出来る。
【００６９】
また、第２群の第２３レンズとその物体側の第２２レンズは互いに接合されて接合レンズを構成しており、その合成焦点距離をｆＧ、第２群の焦点距離をｆ２、該接合レンズの第２２レンズ、第２３レンズの屈折率をＮ２２ｐ、Ｎ２３ｎ、アッべ数をそれぞれν２２ｐ，ν２３ｎとしたとき、条件式（８），（９），（１０）を満足することにより、より高い光学性能を維持することが可能となる。
【００７０】
すなわち、（８）式は第２群中に負のレンズ成分の接合レンズを配するための条件式であり、下限値を超えた場合、接合レンズとしての負の屈折力が強く像面湾曲の補正が困難となり好ましくなく、上限値を超えると第２群の主点位置が第２群の中に入り込むため、第１群で主点位置を像面側に押し出す効果が減衰してしまうため結局小型化が達成されなくなり好ましくない。
【００７１】
（９）式と（１０）式は、かかる接合レンズで色収差を小さくし高い光学性能を維持するための条件式で（９）式の下限値、上限値を超えた場合、十分な色収差のバランスを保つことが困難となり好ましくない。
【００７２】
また（１０）式の下限値を超えた場合、十分な色収差の補正が困難となり、上限値を超えた場合、倍率の色収差の過補正となりやはり高い光学性能を維持することが困難となる。
【００７３】
尚、以上の発明において更に好ましくは次の諸条件のうちの少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００７４】
（ア−１）第２群の望遠端での結像倍率をβ２Ｔとするとき
β２Ｔ＜−１．０ ‥‥‥（１１）
を満足することである。
【００７５】
条件式（１１）は広角端と望遠端で第１群が往復運動をすることを意味しており、これによってレンズ系全体の小型化を容易にしている。尚、条件式（１）の下限値は−２．５とするのが良い。
【００７６】
（ア−２）第１群中の負の第１２レンズの中心肉厚をＤａｓｐとしたとき、
０．２５＜Ｄａｓｐ／ｆＷ ‥‥‥（１２）
を満足すれば、非球面レンズの成形加工等による製造時の誤差が軽減可能となり、更に好ましい。尚、条件式（１２）の上限値は０．４とするのが良い。
【００７７】
（ア−３）本発明のズームレンズを撮像部に使用したカメラシステムとして、第１群の物体側に屈折力を持たないか、または、弱い屈折力の保護ガラスを配置し、高い位置精度を必要とする第１群を撮影者等の手扱いから守る構造にするのが良い。これによれば、さらに高い性能を維持したカメラシステムを構築することが可能となる。
【００７８】
（ア−４）第１群を移動させてフォーカスを行うのが良いが、第１群以外をフォーカスのために移動させても良い。
【００７９】
また、本発明における各群を光軸と垂直方向に独立にまたは、連動させて移動させることにより手振レ等を補正させることも可能である。
【００８０】
更には、第１群の前方に配置した保護ガラスの代わりに正の凸レンズを配置しアタッチメントレンズとして至近距離対応とすることも可能である。
【００８１】
次に本発明の数値実施例を示す。
【００８２】
数値実施例に於てＲｉ、Ｄｉ、Ｎｉは物体側から順にｉ番目の曲率半径、レンズ厚または空気間隔、屈折率を指し、Ｒ１、Ｒ２は前述の保護ガラスであり、Ｓは絞り、Ｒ１９、Ｒ２０は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ダミーガラスを示す。
【００８３】
又、非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを各々非球面係数としたとき
【００８４】
【数１】
なる式で表している。
【００８６】
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。
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、負の屈折力のレンズ群が先行する３つのレンズ群を有するネガティブリード型のズームレンズにおいて、各レンズ群のレンズ構成を適切に用いることにより像面湾曲や歪曲収差を良好に補正しつつ高変倍比でレンズ全長の短い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の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】本発明の数値実施例２の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図８】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】本発明の数値実施例３の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図１２】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１５】本発明の数値実施例４の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図１６】本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１７】本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１８】本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１９】本発明の数値実施例５の（ｆＷ×ｆＴ）1/2のズーム位置の収差図
【図２０】本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２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
ＰＧ 保護ガラス
Ｇ ガラスブロック
Claims (5)
- 物体側から順に、負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群から構成され、互いのレンズ群の間隔を変化させることにより変倍するズームレンズにおいて、前記第１群と前記第２群の間に絞りが配置されており、該絞りは変倍に際して前記第２群と一体で移動し、前記第１群はメニスカス状の負の屈折力の第１１レンズ、メニスカス状の負の屈折力の第１２レンズ、メニスカス状の正の屈折力の第１３レンズより構成され、前記第１２レンズの像面側のレンズ面は非球面で構成されており、前記第２群は正の屈折力の第２１レンズ、正の屈折力の第２２レンズ、負の屈折力の第２３レンズ、正の屈折力の第２４レンズより構成され、前記第３群は正の屈折力の第３１レンズより構成され、前記第１２レンズの材質の屈折率をＮ１２ｎ、前記第１群の焦点距離をｆ１、前記第３群の焦点距離をｆ３、ワイド端、テレ端における前記第２群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ，β２Ｔ、ワイド端、テレ端における全系の焦点距離をそれぞれｆＷ，ｆＴとしたとき、
１．５５＜Ｎ１２ｎ
β２Ｗ×β２Ｔ≦１．０
１．１＜｜ｆ１｜／（ｆＷ×ｆＴ） 1/2 ≦１．４４１
１０．０＜ｆ３／ｆＷ＜１５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第１２レンズと前記第１３レンズは空気を介して離れており、該第１２レンズの像面側のレンズ面の参照曲率半径をＲＮ、該第１３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲＰとしたとき、
０＜（ＲＰ＋ＲＮ）／（ＲＰ−ＲＮ）
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。 - 前記第１２レンズと前記第１３レンズは空気を介して離れており、該第１２レンズと該第１３レンズとの空気間隔をｄ、テレ端における前記第１群と前記第２群の間隔をｄＴとしたとき、
０．１＜ｄ／｜ｆ１｜＜０．５
０．１＜ｄＴ／ｆＴ
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２のズームレンズ。 - 前記第２２レンズと前記第２３レンズは互いに接合されて接合レンズを構成しており、該接合レンズの焦点距離をｆＧ、前記第２群の焦点距離をｆ２、該第２２レンズと該第２３レンズの材質の屈折率をそれぞれＮ２２ｐ，Ｎ２３ｎ、該第２２レンズと該第２３レンズの材質のアッベ数をそれぞれν２２ｐ，ν２３ｎとしたとき、
０．５＜｜ｆＧ｜／ｆ２＜２．５
０＜Ｎ２３ｎ−Ｎ２２ｐ＜０．２
５＜ν２２ｐ−ν２３ｎ＜３５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。 - 請求項１から４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カメラシステム。
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