JP3161258B2 - リヤーフォーカス式のズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリヤーフォーカス式のズ
ームレンズに関し、特に写真用カメラやビデオカメラそ
して放送用カメラ等に用いられる変倍比６、広角端のＦ
ナンバー１．８程度の大口径比で高変倍比でしかも広画
角のレンズ全長の短いリヤーフォーカス式のズームレン
ズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ホームビデオカメラ等の小型軽量
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にもめざまし
い進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小
型化、構成の簡略化に力が注がれている。

【０００３】これらの目的を達成するひとつの手段とし
て、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが
知られている。

【０００４】一般にリヤーフォーカス式のズームレンズ
は第１群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに
比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小
型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易
となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行
っているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な
焦点合わせが出来る等の特長がある。

【０００５】このようなリヤーフォーカス式のズームレ
ンズが、例えば特開平５−２１５９６７号公報で提案さ
れている。同公報では物体側より順に変倍中固定の正の
屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、正の屈
折力の第３群、負の屈折力の第４群、そして変倍に伴う
像面変動を補正する為の正の屈折力の第５群の５つのレ
ンズ群より成り、変倍に際して第３群と第４群の少なく
とも１つを移動させると共に、フォーカスの際に第５群
を移動させた、リヤーフォーカス式のズームレンズを提
案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にズームレンズに
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され、又迅速なるフォーカスが可能となり、更
に近接撮影が容易となる等の特長が得られる。

【０００７】しかしながら反面、フォーカスの際の収差
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたりレンズ系全体の小型化を図りつつ高
い光学性能を得るのが大変難しくなるという問題点が生
じてくる。

【０００８】特に大口径比で高変倍のズームレンズでは
全変倍範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学
性能を得るのが大変難しくなるという問題点が生じてく
る。

【０００９】先に提案された特開平５−２１５９６７号
公報におけるリヤーフォーカス式のズームレンズでは比
較的高変倍比を有しているが変倍に際して３つのレンズ
群を移動させている為に機構構成が複雑化してレンズ系
全体が大型化してくる傾向があった。

【００１０】又像面近傍の比較的高重量の第５群を変倍
及びフォーカスの際に移動させている為、ＣＣＤ等の固
体撮像素子やフィルム近傍の機構構成が複雑になり、ゴ
ミ等が付着してくること、変倍及びフォーカスの際のモ
ータへの負荷が大きくなること、等の問題点があった。

【００１１】本発明は、リヤーフォーカス方式を採用し
つつ、大口径比化、広画角化及び変倍比６程度の高変倍
化、そして前玉径の縮小化を図り、レンズ系全体の小型
化を図りつつ、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわ
たり、又無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般
にわたり、良好なる光学性能を有した、特に広角端にお
ける歪曲収差を良好に補正した簡易な構成のリヤーフォ
ーカス式のズームレンズの提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のリヤー
フォーカス式のズームレンズは物体側より順に正の屈折
力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３
群、負の屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群の
５つのレンズ群を有し、該第２群を像面側へ移動させて
広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴なう像面変
動を該第４群を移動させて補正すると共に該第４群を光
軸上移動させてフォーカスを行い、該第３群を正の単一
レンズより構成し、第２群の焦点距離をＦ２、全系の広
角端の焦点距離をＦｗとするとき、 −１．２ ＜ Ｆ２／Ｆｗ ＜ −０．８ ・・・（５） を特徴としている。

【００１３】

【実施例】図１（Ａ）は本発明のリヤーフォーカス式の
ズームレンズの近軸屈折力配置を示す一実施例の概略図
である。図２〜図７は本発明の後述する数値実施例１〜
６のレンズ断面図、図８〜図１９は本発明の後述する数
値実施例１〜６の諸収差図である。収差図において
（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端を示している。

【００１４】図中、Ｌ１は正の屈折力の第１群（第１レ
ンズ群）、Ｌ２は負の屈折力の第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）、Ｌ
４は負の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ５は正の
屈折力の第５群（第５レンズ群）である。ＳＰは開口絞
りであり、第３群Ｌ３の前方に配置している。ＩＰは像
面である。

【００１５】広角端から望遠端への変倍に際して矢印の
ように第２群を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う
像面変動を第４群を像面側に凸状の軌跡を有しつつ移動
させて補正している。又、第４群を光軸上移動させてフ
ォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。

【００１６】同図に示す第４群の実線の曲線４ａと点線
の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカス
しているときの広角端から望遠端への変倍に伴う際の像
面変動を補正する為の移動軌跡を示している。第１群，
第３群，第５群は変倍及びフォーカスの際、固定であ
る。

【００１７】本実施例においては、第４群を移動させて
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して像面側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。これにより第４群と第５群との空気の有効利用を図
りレンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

【００１８】本実施例において、例えば望遠端において
無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は、
同図の直線４ｃに示すように第４群を後方（像面側）へ
繰り込むことにより行っている。

【００１９】一般に第１レンズ群を光軸上移動させて距
離合わせを行う、所謂前玉フォーカス方式が知られてい
るが、この方式は広角側で至近距離撮影時に周辺画面に
光束を確保するために前玉径が大きくなりがちとなる。
この為、このフォーカス方式では、本発明の目的の１つ
である小型化は難しくなる。この際、構成上最も径の大
きい第１レンズ群はズーミング中固定になっている方
が、機構上の簡略化のためにも良い。

【００２０】そこで第３レンズ群以降に配置されたレン
ズ群、特に第４レンズ群でフォーカシングを行うものが
小型化を目的とする際には好ましい。また絞りユニット
を有する第３レンズ群も固定である方が機構上の簡略化
には好ましい。特に絞りユニットを有する第３レンズ群
は単レンズで構成すると絞りユニット周辺の機構は小型
になり、組立においても簡単になる。又第４レンズ群の
可動スペースを確保するためにも好ましい。

【００２１】特に第４レンズ群は、広角端より中間ズー
ムまでの変倍領域にかけて像面側に移動するのが好まし
い。更に高変倍のズームレンズを構成するには第４レン
ズ群は広角端より望遠端にかけて像面側に凸の軌跡で移
動し、又特に略完全往復していればスペース効率が良
く、小型の高変倍ズームレンズが可能となる。この時特
に第２レンズ群のズーミング中の横倍率は等倍（−１）
を挟んで変化している構成にするのが良い。次にこの構
成で前玉径が小型化できる技術的意味を説明する。

【００２２】従来より広角化を図ろうとすると、広角端
寄りの中間ズーム位置において第１レンズ群への軸外光
束の入射高が高くなり、この結果、第１レンズ群のレン
ズ有効径が増大してくる。この前玉径の増大を防止する
には上記中間ズーム位置で物体側より瞳（絞り）へ入射
する軸外光束の入射角度θを浅めに（小さめに）設定す
るように構成するのが良い。その為には上述したように
第４レンズ群は広角端より中間ズーム域にかけて像面側
に移動するのが好ましい。

【００２３】この様に構成することにより、前玉径を決
定する焦点距離はかなり望遠側に寄り、径の小型化が可
能になる。このとき、特に全ズーム域でレンズの射出瞳
位置は像面よりプラス側（像面より反物体側）にあるの
が有効である。

【００２４】このことを図１（Ａ）に従って検証する。
図１（Ａ）は広角端から少し望遠側に寄った中間ズーム
の位置で、第１レンズの有効径を決定する焦点距離の位
置である。同時に図１（Ｂ）に参考の為に特開昭６２−
２４２１３号公報で開示されているズームレンズの近軸
屈折力配置を示す。像面側から物体側へ軸外光束の光線
を逆追跡すると、第４レンズ群に強い負のパワーがある
ために像面側からでる軸外光束は射出瞳が、ややプラス
側に寄っている。この光束が第５レンズ群で絞りＳＰ側
に曲げられ更に第４レンズ群で絞りＳＰを有する第３レ
ンズ群にゆるやかな角度で入っていく。この絞りＳＰを
通過する角度θが従来のズームレンズよりもゆるくでき
る為結果的に第１レンズの径を小さくできるのである。

【００２５】このように本発明では、射出瞳位置が像面
からプラス側（反物体側）にあるのが好ましい。少なく
とも前玉系の決定に寄与する広角端ではプラス側になっ
ている事が好ましい。そして本発明では条件式（５）を
満足するようにしている。この式の上限値を越えると第
２レンズ群の屈折力が強くなり、ペッツバール和が負の
値で大きくなるために、像面が補正過剰となり適当でな
い。又下限値を越えると所望の変倍比を得るために第２
レンズ群の移動量が大きくなり前玉径及び全系が大型化
して適当ではない。

【００２６】本発明の目的とするリヤーフォーカス式の
ズームレンズは以上の諸条件を満足させることにより達
成することができるが、更にレンズ系全体の小型化を図
りつつ、高変倍化を図る際の変倍に伴なう収差変動を少
なくし、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るには次
の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。

【００２７】（１−１）第ｉレンズ群の焦点距離をＦ
ｉ、全系の広角端の焦点距離をＦｗとすると以下の条件
式を満たしている事が好ましい。

【００２８】 ４＜Ｆ１／Ｆｗ＜６．５ ‥‥‥（１） この条件は、本発明の様に小型化や機構の簡略化をしな
がら６倍程度のズームレンズを設定するのに必要な式で
ある。この式は第２レンズ群に対する物点、即ち倍率に
係わる式である。全系を小さく設定するには、第２レン
ズ群がズーミングに際して等倍を挟んでいるのが好まし
い。等倍を挟むと第４レンズ群のズーミングの軌跡は略
往復になり、最も効果的なスペース効率で高変倍が可能
となる。具体的には、この式の上限値を越えると第１レ
ンズ群の焦点距離が長くなり、主変倍レンズ群である第
２レンズ群に対する物点が遠くなり、第２レンズ群の結
像倍率が低くなり、効果的な小型化が難しくなる。更
に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり小
型化の達成が難しくなる。

【００２９】又下限値を越えると第１レンズ群の焦点距
離が短くなり、第２レンズ群の結像横倍率を上述したよ
うに確保しようとすると、第２レンズ群の屈折力が強く
なり保持精度が厳しくなり適当でない。

【００３０】（１−２）物体側から順に、ズーミング中
固定の正の屈折力の第１レンズ群、ズーミング中可動の
負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ
群、ズーミングに伴う像点の移動を補正する負の屈折力
の第４レンズ群、正の第５レンズ群の順の構成におい
て、距離合わせを第４レンズ群で行うことが好ましい。
この際、第４レンズ群は近距離に距離合わせ（フォーカ
シング）するときは像面側に繰り込むように構成するの
が良い。このように負の第４レンズ群を繰り込んで距離
合わせを行うと、従来のような正レンズ群で行うリヤー
フォーカス方式の様に近軸的な変倍比に対して近距離側
で変倍比が小さくなることがなく、高変倍化しても近距
離側で所望の変倍比が得られる。

【００３１】（１−３）前玉径の小型化に関係する絞り
ＳＰの位置は、望遠端において第３レンズ群の近傍に配
置するのが良い。この時広角側において、絞りＳＰの位
置は望遠端での位置よりも物体側にあるように移動して
も前玉径の小型化に有効である。

【００３２】一般に従来のズームレンズでは、第１レン
ズ群への軸外光束の入射高は、入射瞳が第１レンズ群か
ら深い所（奥まったところ）にあるため、広角端寄りの
中間ズーム位置で最も高くなる。この入射高の最も高い
位置を、入射瞳即ち絞りＳＰを移動させることにより、
広角端近傍に設定できれば第１レンズ群の外径を最も効
率的に小さくできる。

【００３３】特に絞りＳＰは、第３レンズ群近傍にズー
ミング中固定である方が機構構成上は好ましい。このと
き絞りＳＰは第３レンズ群の近傍にあるのが良い。特に
前玉径の小型化には第３レンズ群の比較的物体側、好ま
しくは最も物体側には位置させるのが良い。

【００３４】（１−４）広角端において、物体距離無限
遠での第２レンズ群と第３レンズ群の間隔（絞りが第３
レンズ群の物体側にある場合は、絞り面まで）をＤ２
ｗ、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔をＤ４ｗとする
と以下の式を満足しているのが好ましい。

【００３５】 １．５＜Ｄ２ｗ／Ｄ４ｗ＜２．９ ‥‥‥（２） この式は、望遠端になれば増加する第４レンズ群のフォ
ーカス移動量の為の間隔を、主変倍レンズ群である第２
レンズ群の移動範囲との関係で規定しているものであ
る。

【００３６】このようなリヤーフォーカス方式をとるズ
ームレンズの場合、どうしても望遠端の近距離のフォー
カレンズ移動量が大きくなる。特にズームの倍率が大き
くなればなるほど、第４レンズ群の像面位置補正の移動
量・フォーカスの為の移動量が共に大きくなる間隔，Ｄ
２ｗが大きい、即ちズーミングのための移動範囲が大き
いとズーム比が大きくなり、所望の至近撮影距離の為の
第４レンズ群の移動量が望遠端で大きくする必要があ
る。その相関を示したものである。上限値を越えると、
望遠端で至近距離が遠くなり適当でない。又下限値を越
えると、ズーム比の小さなズームレンズとなり適当でな
い。

【００３７】（１−５）フォーカスレンズの移動に関し
ては以下の式を満たしているのが好ましい。

【００３８】 ０．３＜｜Ｄ４ｗ／Ｆ４｜＜０．５ ‥‥‥（３） この式は、フォーカスレンズである第４レンズ群の屈折
力と可動間隔を適切に設定したものである。上限値を越
えると所望の至近距離のために必要な間隔以上の間隔を
設定した事となり全長が大型化し適当でない。又下限値
を越えるとフォーカスのための必要な間隔が確保できず
適当でない。

【００３９】（１−６）第４レンズ群は、以下の関係を
満たしているのが好ましい。

【００４０】 −２．６＜Ｆ４／Ｆｗ＜−１．５ ‥‥‥（４） この式の上限値を越えると第４レンズ群の屈折力が強く
なり、ペッツバール和が負の値で大きくなるために、像
面が補正過剰となり適当でない。又下限値を越えると所
望の至近撮影距離を得るために第４レンズ群の移動量が
大きくなり全系が大型化して適当ではない。

【００４１】

【００４２】

【００４３】（１−８）第３レンズ群には、光束は発散
系で入射し集束系にして第４レンズ群に導くのが良い。
即ちズーム全域で結像倍率β３は常に負の値をもつのが
小型化に適している。

【００４４】β３＜０ ‥‥‥（６） この式を満たすと、第４レンズ群を効率よく移動させ
る、特に第４レンズ群が広角端より望遠端にかけて像面
側に凸の軌跡で移動し、又特に略完全往復する為に必要
なものであり小型化に有効である。

【００４５】全系を小さくし、移動スペースを有効に設
定するには、第４レンズ群は略完全往復もしくは像面側
に凸の軌跡にしておけば良いのは上述の通りである。そ
のためには、第３レンズ群の結像倍率β３は負の値で、
広角端から望遠端にかけて絶対値が大きくなり更に小さ
くなるのが好ましい。ここで広角端及び望遠端の第３レ
ンズ群の近軸横倍率をそれぞれβ３Ｗ，β３Ｔとすると β３Ｗ≒β３Ｔ であると、最もスペース効率が良い。特に広角端から望
遠端への第３レンズ群の近軸横倍率の絶対値の最大値を
β３ＭＡＸすると ｜β３ＭＡＸ｜＞０．８ ‥‥‥（７） になっているのが良く、更に−１を越えている方が高倍
化に好適である。

【００４６】（１−９）広角端から望遠端にかけての第
２レンズ群の結像倍率の比（β２Ｔ／β２ｗ）をＺ２、
望遠端における全系の焦点距離をＦｔとし，全系の広角
端と望遠端での焦点距離の比（Ｆｔ／Ｆｗ）をＺとする
と ０．６８＜Ｚ２／Ｚ＜１．０ ‥‥‥（８） を満足している事が好ましい。この式は全体の変倍に対
する第２レンズ群の変倍の割合を示すものである。この
上限値を越えるとレンズ系のどこかの群がズーミング
中、減倍している事になり変倍効率が悪く大型化の原因
となり適当でない。

【００４７】また下限値を越えると変倍に寄与するレン
ズ群が複数個有る事になりそれぞれの制御が難しくな
る。特に、第４レンズ群はズーミングにより完全往復し
ていれば最もスペース効率が良いが所望のズーム比を得
るために第４レンズ群は完全に戻らない場合のある。こ
のとき第４レンズ群も若干の変倍に寄与するわけである
が（｜β３Ｗ｜＜｜β３Ｔ｜）、そのときは以下の範囲
にあるのが良い。

【００４８】０．６８＜Ｚ２／Ｚ＜０．８ この範囲を逸脱し、第４レンズ群の変倍寄与が大きくな
ると第４レンズ群の可動スペースが大きくなり、全系が
大型化し適当でない。

【００４９】（１−１０）また第３レンズ群は、以下の
式を満たしてるのが好ましい。

【００５０】 １．５＜Ｆ３／Ｆｗ＜２．０ ‥‥‥（９） この式は上述した第３レンズ群の倍率を適切に設定する
為に有効なものである。この上限値を越えると大型化
し、下限値を越えると第４レンズ群のフォーカスのため
の可動間隔を適切に設定できなくなる。

【００５１】この範囲を逸脱すると第４レンズ群を効率
よく移動できず、特に第４レンズ群が広角端より望遠端
にかけて像面側に凸の軌跡で移動し、或いは特に略完全
往復することができなくなる。また第３レンズ群を単レ
ンズで構成する事により小型化を達成しているが、特に
球面収差を軽減するために、第３レンズ群のいずれかの
面に非球面を有していても良い。

【００５２】（１−１１）フォーカスレンズ群であり、
像点の補正レンズ群である第４レンズ群は可動するため
小さく軽い構成の方が小型化、機構の簡略かには好まし
い。そのためには第４レンズ群は負の単レンズで構成し
ているのが好ましい。このときフォーカス及びズームで
の色収差の変動を押さえるため、以下の関係を満たすの
がよい。

【００５３】２０＜ν４＜５０ ‥‥‥（１０） ここでν４は第４レンズ群を構成するレンズのアッベ数
である。またこの時、第４レンズ群を構成する単レンズ
の屈折は以下の範囲にあるのが良い。

【００５４】１．６５＜Ｎ４ ‥‥‥（１１） ここでＮ４は第４レンズ群を構成するレンズの屈折率で
ある。この範囲を逸脱すると、上述した範囲の焦点距離
Ｆ４にするためには曲率Ｒがきつくなり収差の劣化が著
しくなり適当でない。

【００５５】特に、第４レンズ群を単レンズ（あるいは
貼り合わせ等の１ブロック）で構成するとき、このレン
ズは両凹レンズである事が好ましい。その物体側及び像
面側の曲率半径をそれぞれＲ４ａ，Ｒ４ｂとすると、以
下の式を満たすのが更に好ましい。

【００５６】 ｜Ｒ４ａ｜／Ｒ４ｂ＞１．１ ‥‥‥（１２） この様に構成すると第４レンズ群の第２主点位置が第５
レンズ群側に移り、第４レンズ群の可動範囲を大きく取
れるので有効である。

【００５７】特に、収差の発生を小さくして可動範囲を
多く取るには更に以下の範囲にあるのが好ましい。

【００５８】 １．４＜｜Ｒ４ａ｜／Ｒ４ｂ＜３．０ ‥‥‥（１２ａ） （１−１２）全系の焦点距離に対して、最後の結像レン
ズである第５レンズ群を良好な収差にして、またバック
フォーカスを適当に確保するために以下の条件式を満た
しているのが好ましい。

【００５９】 １．５０＜Ｆ５／Ｆｗ＜２．５０ ‥‥‥（１３） 上限値を越えるとバックフォーカスが長くなり大型化す
るため適当でない。また下限値を越えると第５レンズ群
の屈折力が強くなり特に球面収差やコマ収差が特に中間
ズーム域で発生し適当でない。またテレセントリックな
関係が崩れ、射出瞳が短くなり適当でない。またフィル
ター等のブロックを入れるのが無理になり、好ましくな
い。

【００６０】本発明の構成では、ズームレンズの射出瞳
位置を短くなりすぎないように設定し、更に上述した様
に物体側からの斜光束が瞳に浅い角度で入射させ、前玉
径の小型化に寄与している。

【００６１】上述した絞りから像面側のレンズ群のパワ
ー設定範囲を上限値を越えて設定すると、上記斜光束が
浅い角度に設定できずに前玉径の増大を招き、また下限
値を越えると射出瞳がプラス側に短くなりすぎ、固体撮
像素子に対してテレセントリックな光束を確保できず、
またズーム、フォーカスに対して収差変動が大きくなり
適当ではない。

【００６２】以上の範囲に入っていれば距離合わせ（フ
ォーカシング）に対しても大きな移動にならないように
小型化を達成するものである。このように範囲を逸脱す
ると前玉径が大型化し全系も大型化して、更に撮像素子
に対して適当な射出角度を設定できなくなる。

【００６３】特に射出瞳位置に関しては以下の条件も満
足しているのが好ましい。

【００６４】 −１．２＜Ｆ４／Ｆ５＜−０．８０ ‥‥‥（１４） この式の上限値を越えると第４レンズ群の屈折力が強く
なりフォーカシングの距離変動が大きくなり適当でな
い。また下限値を越えるとフォーカシングの移動量が大
きくなり大型化して適当でないばかりでなく固定の結像
レンズである第５レンズ群の屈折力が強くなり射出瞳が
短くなり適当でない。

【００６５】（１−１３）光学系の射出瞳を適当に設定
しつつ、レンズのバックフォーカスを適正に確保するた
めには、第５群の結像倍率をβ５としたとき、以下の条
件を満たしているのが好ましい。

【００６６】｜β５｜＜０．２５ ‥‥‥（１５） この式を逸脱すると、バックフォーカスが大きくなりレ
ンズ系が大きくなるばかりでなく射出瞳が短くなり適当
でない。

【００６７】（１−１４）全系の焦点距離に対して、最
後の結像レンズである第５レンズ群を良好な収差にし
て、またバックフォーカスを適当に確保するために以下
の条件式を満たしているのが好ましい。

【００６８】

【数１】 上限値を越えるとバックフォーカスが長くなり大型化す
るため適当でない。また下限値を越えると第５レンズ群
の屈折力が強くなり特に球面収差やコマ収差が特に中間
ズーム域で発生し適当でない。またテレセントリックな
関係が崩れ、射出瞳が短くなり適当でない。

【００６９】（１−１５）適当なバックフォーカスを保
持しつつ、固体撮像素子に対する射出瞳位置を変動を小
さく設定するには、第４レンズ群の結像倍率β４がズー
ミングに伴い常に同一符号であることが好ましい。結像
倍率β４がズーミング中、符号を変えて変化すると、最
終結像レンズ群である固定の第５レンズ群への入射角度
の変化が大きく、ズーミングに伴い、特に周辺光束の固
体撮像素子（ＣＣＤ等）へ入射角度の変動が大きく、テ
レセントリックな結像からのズレが大きくなりシェーデ
ィング発生の原因になり適当でない。

【００７０】更に、特に射出瞳がプラス側で短くなる広
角端、望遠端でのシェーディングを小さくし、適当なバ
ックフォーカスを保持するには以下の式を満足するのが
好ましい。

【００７１】β４Ｗ×β４Ｔ＞０ ‥‥‥（１７） ここで、広角端及び望遠端の物体距離無限遠での第４レ
ンズ群の近軸横倍率をそれぞれβ４Ｗ，β４Ｔとする。

【００７２】（１−１６）全系を小型化にするときは、
以下の条件を満たすのが好ましい。

【００７３】 １．５＜Ｂｆｗ／Ｆｗ＜２．２ ‥‥‥（１８） ここで、Ｂｆｗは広角端での物体距離無限遠時のバック
フォーカス（ガラスブロック、フィルター等実施例中の
“Ｇ”を除く）である。この式は全系を効果的に小型化
するのに必要な式であり、下限値を越えるとフィルター
等のブロックを入れるのが無理になるばかりでなく、射
出瞳が短めとなり、撮像素子への結像がテレセントリッ
ク系からズレることになり不適当である。また上限値を
越えると大型化して不適当である。

【００７４】（１−１７）第１レンズ群は少なくとも１
枚の負レンズを含む複数のレンズで構成され、第２レン
ズ群は少なくとも１枚の正レンズを含む複数のレンズで
構成され、第３レンズ群は１枚の正レンズで構成され、
第４レンズ群は少なくとも１枚の負レンズで構成され、
第５レンズ群は少なくとも１枚の負レンズを含む複数の
レンズで構成されているのが好ましい。

【００７５】特に第１レンズ群は、物体側より順に、物
体側に凸面を有する負メニスカスレンズ、物体側に凸面
を有する正レンズ、物体側に凸面を有する正レンズの３
枚で構成され、第２レンズ群は、物体側より順に、物体
側に凸面を有する負メニスカスレンズ、両凹レンズ、正
レンズの順で構成されているのが良い。

【００７６】第３レンズ群のいずれかのレンズ面に非球
面を持っていても良い。非球面は物体側、像面側いずれ
に配しても良い。特に非球面は、球面収差の補正のため
には物体側に施した方が比較的良好である。

【００７７】又第４レンズ群はズーミング中の第２レン
ズ群の若しくは第２レンズ群の移動に伴う像点変動を補
正すると共に、フォーカシングを行う様に移動する。特
にフォーカシングに伴う収差変動、特に色収差変動を押
さえるため単レンズではなく、正レンズと負レンズの２
枚で構成しても良い。特にこの際正レンズと負レンズは
貼合せにして１ブロック化しても良い。またこのとき正
レンズと負レンズのアッベ数をそれぞれν４ｐ，ν４ｎ
とすると ν４ｐ＜ν４ｎ を満たしているのが好ましい。この範囲を逸脱すると色
収差の距離変動が大きくなり適当ではない。

【００７８】このように第４レンズ群を正レンズと負レ
ンズの２枚を貼合せにするとズーミングとフォーカシン
グで共に移動する第４レンズ群の構成が１ブロックとな
り上述した単レンズで構成する物となんら変わりがなく
簡易化し保持し易くなる。

【００７９】更に、第４レンズ群を構成する正レンズ、
負レンズのアッベ数を、ν４ｐ，ν４ｎとするとき、以
下の式を満足するのが好ましい。

【００８０】ν４ｎ−ν４ｐ＞１５ 更に、ズーミング中の色収差の変動を有効に行うために
は、以下の式を満たしている方が良い。

【００８１】ν４ｎ−ν４ｐ＞３０ 第４レンズ群を構成するレンズが上述したように１ブロ
ック化した場合、特に正レンズと負レンズの貼合せや負
レンズ１枚で構成された場合、そのブロックの物体側面
は物体側に凹を向け、像側面は像側に凹面をむけている
のが好ましい。

【００８２】第５レンズ群はズーミング中固定の正レン
ズ群であり、球面収差が発生し易い。この球面収差を補
正するには、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１
枚の負レンズで構成するのが好ましい。特に第５レンズ
群に正レンズを１枚、負レンズを１枚の２枚で構成する
ときはいずれかのレンズ面に非球面を配するのが良い。
これにより良好に球面収差を補正できる。特に色収差の
補正を行うために貼合せレンズを配しても良い。

【００８３】また、第５レンズ群に正レンズを１枚、負
レンズを１枚の２枚で構成するときは、物体側から順に
物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、両凸レン
ズの順に構成したほうがよい。こうすることにより第２
主点位置が像面側になり、バックフォーカスの確保に有
効である。またこの時２つのレンズは梁合わせてブロッ
ク化しても良い。こうするとレンズ群の保持が容易とな
り簡易構成化が可能となる。

【００８４】（１−１８）広角化の為に第１レンズ群と
第２レンズ群の主点間隔ｅ１を広角端でいかに小さくで
きるかは重要な点のひとつである。そのためには特に第
２レンズ群の形状は具体的には以下のような構成が好ま
しい。

【００８５】主点間隔ｅ１を広角端で短くする為に、第
２レンズ群の物体側（第１）主点を物体側に設定するよ
うな構成にすることが、広角化には望ましい。具体的に
は、第２レンズ群の物体側より順に、物体側に凸面を有
する負メニスカスレンズＬ２１、両凹の負レンズＬ２
１、空気間隔を挟んで正レンズＬ２３の順に配置するこ
とである。この空気間隔によって第２レンズ群の物体側
主点が第１レンズ寄りになり、広角側における主点間隔
ｅ１を短く取りやすくなり広角化に有効である。また更
に正レンズＬ２３の像面側に負レンズＬ２４を配しても
良い。この負レンズＬ２４により更に第２レンズ群の物
体側主点が第１レンズ寄りになり、またズーミングによ
る色収差の変動も押さえられるので有効である。

【００８６】（１−１９）小型で広角のズームレンズの
達成は、最も物体側のレンズの外径をφ１、広角端の全
系の焦点距離をＦｗとするとき、以下の条件式を満足す
ることで可能である。

【００８７】 ０．１０＜Ｆｗ／φ１＜０．２０ ‥‥‥（１９） 一般に広角端の焦点距離Ｆｗが短くなると、前玉径φ１
は大きくなる。逆に広角端の焦点距離Ｆｗが長めになる
と、レンズの望遠端の明るさにも寄るが前玉径φ１小さ
くなる。（１９）式は、小型で広角のズームレンズを達
成するための前玉径と広角端の焦点距離の適切なバラン
スを提示したものである。この式の上限・下限どちらを
逸脱しても小型で広角のズームレンズの提供はできなく
なる。具体的には、上限を逸脱すると望遠寄りのズーム
レンズになり、下限を逸脱すると大型のズームレンズに
なりがちとなる。

【００８８】ここで論じている前玉径φ１とは、第１レ
ンズの光学有効径に準ずるもので、実際のレンズ外径の
ことである。前玉径φ１は、第１レンズの光学有効径よ
り０〜６％程度大きいものを示す。

【００８９】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空
気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレ
ンズのガラスの屈折率とアッベ数である。

【００９０】尚、数値実施例において最後から２つのレ
ンズ面はフェースプレート等のガラス材である。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。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、
Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき

【００９１】

【数２】 なる式で表している。又「ｅ−０Ｘ」は「１０^−X」を
意味している。

【００９２】

【外１】

【００９３】

【外２】

【００９４】

【外３】

【００９５】

【外４】

【００９６】

【外５】

【００９７】

【外６】

【００９８】

【表１】

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、リヤーフ
ォーカス方式を採用しつつ、大口径比化、広画角化及び
変倍比６程度の高変倍化、そして前玉径の縮少化を図
り、レンズ系全体の小型化を図りつつ、広角端から望遠
端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から近距離
物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を
有した、特に広角端における歪曲収差を良好に補正した
簡易な構成のリヤーフォーカス式の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】本発明に係るリヤーフォーカス式のズームレン
ズの近軸屈折力配置の説明図

【図２】本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図３】本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図４】本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図５】本発明の数値実施例４のレンズ断面図

【図６】本発明の数値実施例５のレンズ断面図

【図７】本発明の数値実施例６のレンズ断面図

【図８】本発明の数値実施例１の広角端の収差図

【図９】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図

【図１０】本発明の数値実施例２の広角端の収差図

【図１１】本発明の数値実施例２２の望遠端の収差図

【図１２】本発明の数値実施例３の広角端の収差図

【図１３】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図

【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の望遠端の収差図

【図１６】本発明の数値実施例５の広角端の収差図

【図１７】本発明の数値実施例５の望遠端の収差図

【図１８】本発明の数値実施例６の広角端の収差図

【図１９】本発明の数値実施例６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 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５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

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
   の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
   第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
   有し、該第２群を像面側へ移動させて広角端から望遠端
   への変倍を行い、変倍に伴なう像面変動を該第４群を移
   動させて補正すると共に該第４群を光軸上移動させてフ
   ォーカスを行い、該第３群を正の単一レンズより構成
   し、第２群の焦点距離をＦ２、全系の広角端の焦点距離
   をＦｗとするとき、 −１．２ ＜ Ｆ２／Ｆｗ ＜ −０．８ を満足する ことを特徴とするリヤ−フォーカス式のズー
   ムレンズ。
2. 【請求項２】 広角端から望遠端への変倍に際して前記
   第４群は像面側に凸状の軌跡を有して移動していること
   を特徴とする請求項１のリヤーフォーカス式のズームレ
   ンズ。
3. 【請求項３】 前記第１群の焦点距離をＦ１、広角端に
   おける全系の焦点距離をＦｗとしたとき ４＜Ｆ１／Ｆｗ＜６．５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１のリヤー
   フォーカス式のズームレンズ。
4. 【請求項４】 第３群の焦点距離をＦ３、全系の広角端
   の焦点距離をＦＷとするとき １．５ ＜ Ｆ３／Ｆｗ ＜ ２．０ を満足することを特徴とする請求項３のリヤ−フォーカ
   ス式のズームレンズ。
5. 【請求項５】 第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広角端
   の焦点距離をＦＷとするとき、 −２．６ ＜ Ｆ４／Ｆｗ ＜ −１．５ １．５ ＜ Ｆ５／Ｆｗ ＜ ２．５ を満足することを特徴とする請求項４のリヤーフォーカ
   ス式のズームレンズ。
6. 【請求項６】 広角端において、物体距離無限遠での第
   ２レンズ群と第３レンズ群の間隔（絞りが第３レンズ群
   の物体側にある場合は、絞り面まで）をＤ２ｗ、第４レ
   ンズ群と第５レンズ群の間隔をＤ４ｗとするとき １．５＜Ｄ２ｗ／Ｄ４ｗ＜２．９ を満足することを特徴とする請求項５のリヤーフォーカ
   ス式のズームレンズ。
7. 【請求項７】 ０．３＜｜Ｄ４ｗ／Ｆ４｜＜０．５ を満足することを特徴とする請求項６のリヤーフォーカ
   ス式のズームレンズ。
8. 【請求項８】 広角端から望遠端への第３レンズ群の近
   軸横倍率の絶対値の最大値をβ３ＭＡＸすると ｜β３ＭＡＸ｜＞０．８ を満足することを特徴とする請求項７のリヤーフォーカ
   ス式のズームレンズ。
9. 【請求項９】 広角端から望遠端にかけての第２レンズ
   群の結像倍率の比（β２Ｔ／β２ｗ）をＺ２、望遠端に
   おける全系の焦点距離をＦｔとし，全系の広角端と望遠
   端での焦点距離の比（Ｆｔ／Ｆｗ）をＺとすると ０．６８＜Ｚ２／Ｚ＜１．０ を満足することを特徴とする請求項８のリヤーフォーカ
   ス式のズームレンズ。