JP4770007B2 - 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ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた小型カメラなどに適したズームレンズで、特にズーム比が２．５倍以上で、広角端で６０°以上の画角を有するズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固体撮像素子に適したズームレンズが特開平１１−２３９６７などで知られているが、凹先行のタイプでは比較的単純な構成で良好な収差補正が得られるものの、全長が長くなりやすく、広角端における歪曲収差の補正が困難であった。一方凸先行のタイプは、前玉径が比較的大きく全長が複雑になりがちであるが、全長が比較的短く、広角端における歪曲収差の補正に有利であるという利点がある。この凸先行タイプのレンズでは特開平６−２７３７７号公報や特開平８−２７８４４４号公報記載のレンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−２７３７７号及び特開平８−２７８４４４号の実施例では、まだ全長が長く、また各群の厚さが大きくなりやすいため、小型化に不利であった。
【０００４】
そこで本発明においては、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適し、小型で、ズーム比が３倍程度で、広角端で６０°の画角を有し、優れた結像性能を有するズームレンズの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、物体側より順に、少なくとも、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が固定で、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が縮小し、前記第３レンズ群と像面との間隔が拡大するように、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、１枚の正レンズから成り、前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズ及び少なくとも１枚の正レンズを含み、前記第３レンズ群は、絞り及び少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを含む構成で、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズを提供する。
【０００６】
３．９＜ｆ１／ｆ３＜４３ （１）
６．３＜ＴＬ／ｆｗ＜７．９ （２）
−１．４＜ｆ２／ｆ３＜−０．９８ （３）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離。
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ＴＬ：全系の全長（第１面から像面までの距離）、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施の形態について説明する。
図1、図５、図９、図１３、図１７、図２１、図２５、図２９、図３３、図３７、図４１、図４５、図４９に本発明のレンズ断面図を示す。
図からわかるように、本発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＳを含み正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを有する構成である。
【０００８】
最も物体側に配置された正屈折力の第１レンズ群は、主に第２レンズ群で発生する負の歪曲収差を補正する働きを持つとともに、正の収斂作用によって、第２レンズ群以降に入射する光軸と平行に入射する光線の高さを下げる働きがあり、この作用によって全系の小型化が図れる。
【０００９】
負屈折力の第２レンズ群は、物体側から像側に移動することによって焦点距離を変化させる作用と、第３レンズ群に対して非線形に移動することによって、広角端から望遠端へのズームに際し、焦点距離を一定に保つ作用を担っている。
【００１０】
正屈折力の第３レンズ群は、広角端から望遠端へのズームに際し、像側から物体側に移動することによって、全系の焦点距離を変化させる役割を担う。
【００１１】
本発明は、全系の小型化を図る上では、１群の小型化が重要であるという認識のもとに正屈折力の第１レンズ群を１枚の正レンズで構成した結果、広角の正レンズ先行型ズームレンズで問題となる前玉径の増大を最小に抑え、全系の小型化を図りながら、歪曲収差等諸収差を良好に補正することができた。
【００１２】
ここで条件式（１）は、上記正の第１レンズ群を単レンズで構成するための条件であって、上記正の第１レンズ群の焦点距離と正の第３レンズ群の焦点距離の比を規定するものである。条件式（１）の上限を超えると、正の第１レンズ群の屈折力が非常に弱いため、広角端での負の歪曲収差の補正が困難であり、また構成が負、正の２群ズームレンズに近づくため、全長の短縮が困難である。逆に下限を超える場合は、正の第１レンズ群の焦点距離が短い場合と、正の第３レンズ群の焦点距離が長い場合が考えられるが、正の第１レンズ群の焦点距離が短い場合、この第１レンズ群が正の単レンズで構成されているため、ここで発生する色収差の補正が困難であり、第1レンズ群を単レンズで構成することができなくなる。一方正の第３レンズ群の焦点距離が長い場合は、全系の大型化を招くため好ましくない。
【００１３】
条件式（２）は、小型化に関する条件で、上記レンズ全系の広角端における焦点距離ｆｗと、全長との関係を規定している。この式の上限を超えると、全長が大きくなり小型化が困難になるか、広角端における画角が狭くなり、ズーム比が小さくなってしまう。逆にこの式の下限を超えると、全系の小型化には有利であるものの、ズーム比を大きくした場合に収差補正が困難であるため好ましくない。
【００１４】
絞りは、諸収差をバランス良く補正するために、第３レンズ群中に配設することが好ましく、更に、第３レンズ群の最も物体側に配設するのがより好ましい。
【００１５】
以上のような構成をとることによって、諸収差の補正が良好な小型のズームレンズを得ることが出来るが、諸収差を良好に補正しつつ高いズーム比と小型化を図るために本発明は条件式（３）を満足することが望ましい。
【００１６】
条件式（３）の上限を超えても下限を超えてもペッツバール和の補正が困難であり、また、この上限を超えた場合は、第３レンズ群の焦点距離が長いため、ズーム比を高くするのは有利であるが、全長が長くなってしまうため好ましくない。あるいは第2レンズ群の屈折力が過大であるため、諸収差の補正が困難である。逆に下限を超えた場合は、第２レンズの焦点距離が長く第３レンズ群の焦点距離が短いため、諸収差の補正には有利であるが、望遠側で第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が接近するために、高いズーム比を確保することが困難である。
【００１７】
また、諸収差を良好に補正しつつ小型化を図るために、本発明は条件式（４）を満足することが望ましい。この上限を超えた場合は、第３レンズ群の厚さが厚すぎて、小型化に反する。逆に下限を超えた場合には第３レンズ群の厚さが薄すぎるため、特にコマ収差の補正が困難になる。
【００１８】
また、小型化を図りつつ良好な収差補正を得るために、本発明は条件式（５）を満足することが望ましい。この上限を超えた場合は全系の小型化を図ることが困難であり、逆に下限を超えた場合には、ズーミングにおける色収差の変動や球面収差の変動を良好に補正することが困難になるため好ましくない。
【００１９】
なお、本発明のレンズは、前記正の第3レンズ群の像側にさらに正の第4レンズ群を有する構成が望ましい。正の第4レンズ群は、全系の射出瞳をコントロールする作用を持ち、像面に配設されたＣＣＤ等の固体撮像素子に対して効率よく光を導くことができる。また、第4レンズ群は縮小光学系の働きもするため、全系の収差を良好に補正するために有効である。また、第4レンズ群は、前記固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのフィルタすなわちローパスフィルタＰ１と、前記固体撮像素子を保護するカバー硝子Ｐ２を含む。
【００２０】
第4レンズ群を有する場合、この第4レンズ群は条件式（６）を満足することが望ましい。この上限を超えても下限を超えても、全系の射出瞳位置が適切な位置にならないため好ましくない。また、この上限を超えた場合は、第4レンズ群の屈折力が過大であって、収差補正上有利であるものの全系の大型化をまねくため好ましくない。逆に下限を超えると第4レンズ群の屈折力が小さすぎて、良好な収差補正の上では好ましくない。
【００２１】
ところで、銀塩のコンパクトカメラの分野では、収納時に各レンズ群の間隔を可能な限り縮小し、実際の使用時には所定のレンズ間隔に拡大するような鏡筒機構を持つ沈胴タイプが主流となっている。この沈胴機構を活かし、カメラの小型化を図るには、レンズの全長を短縮するより、各レンズ群の厚さの総和を小さくすることが効果的である。ここで、「各レンズ群の厚さ」とは、「各レンズ群の最も物体側の端面から各レンズ群の最も像面側の端面までの光軸上の距離」を示す。また、絞りがレンズ群の端面に配設された場合にはその絞り面からの距離を示す。また第４レンズ群の場合は、レンズと前記ローパスフィルタＰ１と前記カバー硝子Ｐ２の内で最も物体側の端面から最も像側の端面迄の光軸上の距離となる。そして、「各レンズ群の厚さの総和」とは、前記「各レンズ群の厚さ」を全て加えたもので、「各レンズ群」間の空気間隔は含まない。
【００２２】
条件式（７）は、このような沈胴式カメラでレンズの小型化を図る上で満足することが望ましい条件である。この上限を超えると、沈胴時の小型化が達成出来ないため好ましくなく、逆に下限を超えると各レンズ群の厚さが薄すぎて、ズーム時の収差変動の補正が困難である。
【００２３】
本発明の構成であれば、下記の実施例１〜実施例８及び実施例１２に示すように、いわゆる非球面を使用することなく、各面を平面又は球面のみで構成しても十分な光学性能を達成できる。この場合には、加工も容易で安価に製造できる。
【００２４】
また、下記の実施例９〜実施例１１及び実施例１３に示すように、前記第３レンズ群は、最も物体側に絞りが配設され、最も像側のレンズの少なくとも一方の面が非球面であることが好ましい。非球面は、絞りから離れる程コマ収差（外側のコマ収差）を良好に補正でき更に加工精度も低くできるので好ましいが、一方で、絞りに近い程、球面収差特に望遠端での球面収差を良好に補正できるので、両者のバランス上前記のように最も像側のレンズの少なくとも一方の面に配設するのが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例１〜実施例１３について説明する。各実施例とも、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が縮小し、第３レンズ群と像面との間隔が拡大するように、第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、第１レンズ群と第４レンズ群が固定の構成である。
【００２６】
実施例１は、図１に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例１の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図２〜４に示す。
【００２７】
実施例２は、図５に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例２の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例２の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図６〜８に示す。
【００２８】
実施例３は、図９に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例３の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例３の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図１０〜１２に示す。
【００２９】
実施例４は、図１３に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例４の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例４の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図１４〜１６に示す。
【００３０】
実施例５は、図１７に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例５の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例５の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図１８〜２０に示す。
【００３１】
実施例６は、図２１に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例６の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例６の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図２２〜２４に示す。
【００３２】
実施例７は、図２５に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例７の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例７の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図２６〜２８に示す。
【００３３】
実施例８は、図２９に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例８の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例８の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図３０〜３２に示す。
【００３４】
実施例９は、図３３に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、両凹レンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例９の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例９の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図３４〜３６に示す。
【００３５】
実施例１０は、図３７に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例１０の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１０の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図３８〜４０に示す。
【００３６】
実施例１１は、図４１に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例１１の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１１の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図４２〜４４に示す。
【００３７】
実施例１２は、図４５に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凸レンズの接合レンズの５枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例１２の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１２の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図４６〜４８に示す。
【００３８】
実施例１３は、図４９に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた２枚のメニスカスレンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例１３の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１３の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図５０〜５２に示す。
【００３９】
以下の表１乃至表１３に、それぞれ実施例１乃至実施例１３の諸元の値を掲げる。
【００４０】
［全体諸元］中のｆは焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角（単位：度（°））を表す。各々〜で区切った値は、左側から順に、広角端、中間焦点距離、望遠端での値を示す。
【００４１】
［レンズ諸元］中、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面間隔、第４カラムνはアッベ数、第５カラムｎはｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率を表し、空気の屈折率1.000000は省略してある。
【００４２】
［非球面データー］について、非球面は、光軸方向の座標をx、光軸と垂直方向の座標をy、基準の曲率半径をｒ、円錐定数をK、n次の非球面係数をCnとして以下の式で表される。
【００４３】
【数１】
x=(y2/r)/[1+[1-Ｋ(y2/r2)]1/2]+C2*y2+C4*y4+C6*y6+C8*y8+C10*y10
式中、*は積を示す。
表中の非球面係数の数値において、「Ｅ−６」等は「×１０-6」等を示す。
【００４４】
［ズーミングデーター］には、広角端、中間焦点距離、望遠端の各状態での焦点距離、可変間隔の値を示す。
【００４５】
また、以下の全ての緒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その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われるが、光学系は比例
拡大又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。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
【表６】
【００５２】
【表７】
【００５３】
【表８】
【００５４】
【表９】
【００５５】
【表１０】
【００５６】
【表１１】
【００５７】
【表１２】
【００５８】
【表１３】
以下に各実施例の条件対応数値を掲げる。
【００５９】
【表１４】
［条件対応値］
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ 実施例６
(1)f1/f3 5.64 5.64 7.60 7.86 7.45 8.00
(3)f2/f3 -1.07 1.07 -1.00 -1.03 -1.05 -1.07
(6)f3/f4 0.64 0.64 0.57 0.55 0.58 0.64
(4)S3/f3 0.60 0.60 0.89 0.88 0.86 0.72
(5)S2/fw 0.96 0.96 0.99 0.98 0.99 0.96
(2)TL/fw 6.48 6.48 7.28 6.70 7.26 6.41
(7)Σd/fw 3.00 3.00 3.60 3.54 3.59 3.12
実施例7 実施例8 実施例9 実施例10 実施例11 実施例12 実施例13
(1)f1/f3 7.04 8.09 5.99 4.93 4.93 5.33 4.93
(3)f2/f3 -1.07 -1.03 -1.07 -1.07 -1.07 -1.00 -1.07
(6)f3/f4 0.65 0.51 0.64 0.64 0.64 0.65 0.64
(4)S3/f3 0.65 0.97 0.62 0.56 0.55 0.71 0.56
(5)S2/fw 0.96 1.11 0.96 0.98 0.98 1.03 0.98
(2)TL/fw 6.39 6.52 6.37 6.71 6.53 7.17 6.66
(7)Σd/fw 3.05 4.05 3.03 3.04 2.93 3.43 3.03
なお、本発明の実施例の各レンズは、第２レンズ群もしくは第４レンズ群の群全体又は群内の一部分の移動によってフォーカスが可能である。もちろん第１レンズから第４レンズまで全てのレンズを移動させて行う全体繰出しでもよいことは言うまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、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適し、小型で、ズーム比が３倍程度で、広角端で６０°の画角を有し、優れた結像性能を有するズームレンズを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレンズ断面図。
【図２】実施例１の広角端における収差図。
【図３】実施例１の中間焦点距離における収差図。
【図４】実施例１の望遠端における収差図。
【図５】実施例２のレンズ断面図。
【図６】実施例２の広角端における収差図。
【図７】実施例２の中間焦点距離における収差図。
【図８】実施例２の望遠端における収差図。
【図９】実施例３のレンズ断面図。
【図１０】実施例３の広角端における収差図。
【図１１】実施例３の中間焦点距離における収差図。
【図１２】実施例３の望遠端における収差図。
【図１３】実施例４のレンズ断面図。
【図１４】実施例４の広角端における収差図。
【図１５】実施例４の中間焦点距離における収差図。
【図１６】実施例４の望遠端における収差図。
【図１７】実施例５のレンズ断面図。
【図１８】実施例５の広角端における収差図。
【図１９】実施例５の中間焦点距離における収差図。
【図２０】実施例５の望遠端における収差図。
【図２１】実施例６のレンズ断面図。
【図２２】実施例６の広角端における収差図。
【図２３】実施例６の中間焦点距離における収差図。
【図２４】実施例６の望遠端における収差図。
【図２５】実施例７のレンズ断面図。
【図２６】実施例７の広角端における収差図。
【図２７】実施例７の中間焦点距離における収差図。
【図２８】実施例７の望遠端における収差図。
【図２９】実施例８のレンズ断面図。
【図３０】実施例８の広角端における収差図。
【図３１】実施例８の中間焦点距離における収差図。
【図３２】実施例８の望遠端における収差図。
【図３３】実施例９のレンズ断面図。
【図３４】実施例９の広角端における収差図。
【図３５】実施例９の中間焦点距離における収差図。
【図３６】実施例９の望遠端における収差図。
【図３７】実施例１０のレンズ断面図。
【図３８】実施例１０の広角端における収差図。
【図３９】実施例１０の中間焦点距離における収差図。
【図４０】実施例１０の望遠端における収差図。
【図４１】実施例１１のレンズ断面図。
【図４２】実施例１１の広角端における収差図。
【図４３】実施例１１の中間焦点距離における収差図。
【図４４】実施例１１の望遠端における収差図。
【図４５】実施例１２のレンズ断面図。
【図４６】実施例１２の広角端における収差図。
【図４７】実施例１２の中間焦点距離における収差図。
【図４８】実施例１２の望遠端における収差図。
【図４９】実施例１３のレンズ断面図。
【図５０】実施例１３の広角端における収差図。
【図５１】実施例１３の中間焦点距離における収差図。
【図５２】実施例１３の望遠端における収差図
【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 ：絞り
Ｐ１：ローパスフィルター
Ｐ２：カバー硝子
ＦNO：Ｆナンバー
Ｙ ：像高
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた小型カメラなどに適したズームレンズで、特にズーム比が２．５倍以上で、広角端で６０°以上の画角を有するズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固体撮像素子に適したズームレンズが特開平１１−２３９６７などで知られているが、凹先行のタイプでは比較的単純な構成で良好な収差補正が得られるものの、全長が長くなりやすく、広角端における歪曲収差の補正が困難であった。一方凸先行のタイプは、前玉径が比較的大きく全長が複雑になりがちであるが、全長が比較的短く、広角端における歪曲収差の補正に有利であるという利点がある。この凸先行タイプのレンズでは特開平６−２７３７７号公報や特開平８−２７８４４４号公報記載のレンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−２７３７７号及び特開平８−２７８４４４号の実施例では、まだ全長が長く、また各群の厚さが大きくなりやすいため、小型化に不利であった。
【０００４】
そこで本発明においては、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適し、小型で、ズーム比が３倍程度で、広角端で６０°の画角を有し、優れた結像性能を有するズームレンズの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、物体側より順に、少なくとも、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が固定で、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が縮小し、前記第３レンズ群と像面との間隔が拡大するように、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、１枚の正レンズから成り、前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズ及び少なくとも１枚の正レンズを含み、前記第３レンズ群は、絞り及び少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを含む構成で、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズを提供する。
【０００６】
３．９＜ｆ１／ｆ３＜４３ （１）
６．３＜ＴＬ／ｆｗ＜７．９ （２）
−１．４＜ｆ２／ｆ３＜−０．９８ （３）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離。
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ＴＬ：全系の全長（第１面から像面までの距離）、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施の形態について説明する。
図1、図５、図９、図１３、図１７、図２１、図２５、図２９、図３３、図３７、図４１、図４５、図４９に本発明のレンズ断面図を示す。
図からわかるように、本発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、絞りＳを含み正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを有する構成である。
【０００８】
最も物体側に配置された正屈折力の第１レンズ群は、主に第２レンズ群で発生する負の歪曲収差を補正する働きを持つとともに、正の収斂作用によって、第２レンズ群以降に入射する光軸と平行に入射する光線の高さを下げる働きがあり、この作用によって全系の小型化が図れる。
【０００９】
負屈折力の第２レンズ群は、物体側から像側に移動することによって焦点距離を変化させる作用と、第３レンズ群に対して非線形に移動することによって、広角端から望遠端へのズームに際し、焦点距離を一定に保つ作用を担っている。
【００１０】
正屈折力の第３レンズ群は、広角端から望遠端へのズームに際し、像側から物体側に移動することによって、全系の焦点距離を変化させる役割を担う。
【００１１】
本発明は、全系の小型化を図る上では、１群の小型化が重要であるという認識のもとに正屈折力の第１レンズ群を１枚の正レンズで構成した結果、広角の正レンズ先行型ズームレンズで問題となる前玉径の増大を最小に抑え、全系の小型化を図りながら、歪曲収差等諸収差を良好に補正することができた。
【００１２】
ここで条件式（１）は、上記正の第１レンズ群を単レンズで構成するための条件であって、上記正の第１レンズ群の焦点距離と正の第３レンズ群の焦点距離の比を規定するものである。条件式（１）の上限を超えると、正の第１レンズ群の屈折力が非常に弱いため、広角端での負の歪曲収差の補正が困難であり、また構成が負、正の２群ズームレンズに近づくため、全長の短縮が困難である。逆に下限を超える場合は、正の第１レンズ群の焦点距離が短い場合と、正の第３レンズ群の焦点距離が長い場合が考えられるが、正の第１レンズ群の焦点距離が短い場合、この第１レンズ群が正の単レンズで構成されているため、ここで発生する色収差の補正が困難であり、第1レンズ群を単レンズで構成することができなくなる。一方正の第３レンズ群の焦点距離が長い場合は、全系の大型化を招くため好ましくない。
【００１３】
条件式（２）は、小型化に関する条件で、上記レンズ全系の広角端における焦点距離ｆｗと、全長との関係を規定している。この式の上限を超えると、全長が大きくなり小型化が困難になるか、広角端における画角が狭くなり、ズーム比が小さくなってしまう。逆にこの式の下限を超えると、全系の小型化には有利であるものの、ズーム比を大きくした場合に収差補正が困難であるため好ましくない。
【００１４】
絞りは、諸収差をバランス良く補正するために、第３レンズ群中に配設することが好ましく、更に、第３レンズ群の最も物体側に配設するのがより好ましい。
【００１５】
以上のような構成をとることによって、諸収差の補正が良好な小型のズームレンズを得ることが出来るが、諸収差を良好に補正しつつ高いズーム比と小型化を図るために本発明は条件式（３）を満足することが望ましい。
【００１６】
条件式（３）の上限を超えても下限を超えてもペッツバール和の補正が困難であり、また、この上限を超えた場合は、第３レンズ群の焦点距離が長いため、ズーム比を高くするのは有利であるが、全長が長くなってしまうため好ましくない。あるいは第2レンズ群の屈折力が過大であるため、諸収差の補正が困難である。逆に下限を超えた場合は、第２レンズの焦点距離が長く第３レンズ群の焦点距離が短いため、諸収差の補正には有利であるが、望遠側で第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が接近するために、高いズーム比を確保することが困難である。
【００１７】
また、諸収差を良好に補正しつつ小型化を図るために、本発明は条件式（４）を満足することが望ましい。この上限を超えた場合は、第３レンズ群の厚さが厚すぎて、小型化に反する。逆に下限を超えた場合には第３レンズ群の厚さが薄すぎるため、特にコマ収差の補正が困難になる。
【００１８】
また、小型化を図りつつ良好な収差補正を得るために、本発明は条件式（５）を満足することが望ましい。この上限を超えた場合は全系の小型化を図ることが困難であり、逆に下限を超えた場合には、ズーミングにおける色収差の変動や球面収差の変動を良好に補正することが困難になるため好ましくない。
【００１９】
なお、本発明のレンズは、前記正の第3レンズ群の像側にさらに正の第4レンズ群を有する構成が望ましい。正の第4レンズ群は、全系の射出瞳をコントロールする作用を持ち、像面に配設されたＣＣＤ等の固体撮像素子に対して効率よく光を導くことができる。また、第4レンズ群は縮小光学系の働きもするため、全系の収差を良好に補正するために有効である。また、第4レンズ群は、前記固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのフィルタすなわちローパスフィルタＰ１と、前記固体撮像素子を保護するカバー硝子Ｐ２を含む。
【００２０】
第4レンズ群を有する場合、この第4レンズ群は条件式（６）を満足することが望ましい。この上限を超えても下限を超えても、全系の射出瞳位置が適切な位置にならないため好ましくない。また、この上限を超えた場合は、第4レンズ群の屈折力が過大であって、収差補正上有利であるものの全系の大型化をまねくため好ましくない。逆に下限を超えると第4レンズ群の屈折力が小さすぎて、良好な収差補正の上では好ましくない。
【００２１】
ところで、銀塩のコンパクトカメラの分野では、収納時に各レンズ群の間隔を可能な限り縮小し、実際の使用時には所定のレンズ間隔に拡大するような鏡筒機構を持つ沈胴タイプが主流となっている。この沈胴機構を活かし、カメラの小型化を図るには、レンズの全長を短縮するより、各レンズ群の厚さの総和を小さくすることが効果的である。ここで、「各レンズ群の厚さ」とは、「各レンズ群の最も物体側の端面から各レンズ群の最も像面側の端面までの光軸上の距離」を示す。また、絞りがレンズ群の端面に配設された場合にはその絞り面からの距離を示す。また第４レンズ群の場合は、レンズと前記ローパスフィルタＰ１と前記カバー硝子Ｐ２の内で最も物体側の端面から最も像側の端面迄の光軸上の距離となる。そして、「各レンズ群の厚さの総和」とは、前記「各レンズ群の厚さ」を全て加えたもので、「各レンズ群」間の空気間隔は含まない。
【００２２】
条件式（７）は、このような沈胴式カメラでレンズの小型化を図る上で満足することが望ましい条件である。この上限を超えると、沈胴時の小型化が達成出来ないため好ましくなく、逆に下限を超えると各レンズ群の厚さが薄すぎて、ズーム時の収差変動の補正が困難である。
【００２３】
本発明の構成であれば、下記の実施例１〜実施例８及び実施例１２に示すように、いわゆる非球面を使用することなく、各面を平面又は球面のみで構成しても十分な光学性能を達成できる。この場合には、加工も容易で安価に製造できる。
【００２４】
また、下記の実施例９〜実施例１１及び実施例１３に示すように、前記第３レンズ群は、最も物体側に絞りが配設され、最も像側のレンズの少なくとも一方の面が非球面であることが好ましい。非球面は、絞りから離れる程コマ収差（外側のコマ収差）を良好に補正でき更に加工精度も低くできるので好ましいが、一方で、絞りに近い程、球面収差特に望遠端での球面収差を良好に補正できるので、両者のバランス上前記のように最も像側のレンズの少なくとも一方の面に配設するのが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例１〜実施例１３について説明する。各実施例とも、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が縮小し、第３レンズ群と像面との間隔が拡大するように、第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、第１レンズ群と第４レンズ群が固定の構成である。
【００２６】
実施例１は、図１に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例１の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図２〜４に示す。
【００２７】
実施例２は、図５に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例２の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例２の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図６〜８に示す。
【００２８】
実施例３は、図９に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例３の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例３の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図１０〜１２に示す。
【００２９】
実施例４は、図１３に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例４の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例４の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図１４〜１６に示す。
【００３０】
実施例５は、図１７に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例５の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例５の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図１８〜２０に示す。
【００３１】
実施例６は、図２１に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例６の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例６の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図２２〜２４に示す。
【００３２】
実施例７は、図２５に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例７の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例７の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図２６〜２８に示す。
【００３３】
実施例８は、図２９に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例８の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例８の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図３０〜３２に示す。
【００３４】
実施例９は、図３３に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、両凹レンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、両凸レンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例９の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例９の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図３４〜３６に示す。
【００３５】
実施例１０は、図３７に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例１０の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１０の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図３８〜４０に示す。
【００３６】
実施例１１は、図４１に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例１１の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１１の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図４２〜４４に示す。
【００３７】
実施例１２は、図４５に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凸レンズの接合レンズの５枚から成り、
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
全ての面は平面又は球面で構成される。
実施例１２の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１２の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図４６〜４８に示す。
【００３８】
実施例１３は、図４９に示すように、
第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズ１枚から成り、
第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの３枚から成り、
第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有し、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた２枚のメニスカスレンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの４枚から成り、最も像側のレンズの物体側の面が非球面である。
第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズ１枚と、前記ローパスフィルタＰ１と、前記カバー硝子Ｐ２とから構成される。
絞りは第３レンズ群中の物体側に配置され、一体に動く。
実施例１３の収差は実施例１とほぼ同程度で良好に補正されている。
実施例１３の無限遠物点合焦時の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差図をそれぞれ図５０〜５２に示す。
【００３９】
以下の表１乃至表１３に、それぞれ実施例１乃至実施例１３の諸元の値を掲げる。
【００４０】
［全体諸元］中のｆは焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス、ＦNOはＦナンバー、２ωは画角（単位：度（°））を表す。各々〜で区切った値は、左側から順に、広角端、中間焦点距離、望遠端での値を示す。
【００４１】
［レンズ諸元］中、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面間隔、第４カラムνはアッベ数、第５カラムｎはｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率を表し、空気の屈折率1.000000は省略してある。
【００４２】
［非球面データー］について、非球面は、光軸方向の座標をx、光軸と垂直方向の座標をy、基準の曲率半径をｒ、円錐定数をK、n次の非球面係数をCnとして以下の式で表される。
【００４３】
【数１】
x=(y2/r)/[1+[1-Ｋ(y2/r2)]1/2]+C2*y2+C4*y4+C6*y6+C8*y8+C10*y10
式中、*は積を示す。
表中の非球面係数の数値において、「Ｅ−６」等は「×１０-6」等を示す。
【００４４】
［ズーミングデーター］には、広角端、中間焦点距離、望遠端の各状態での焦点距離、可変間隔の値を示す。
【００４５】
また、以下の全ての緒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その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われるが、光学系は比例
拡大又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。
【００４６】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
【００５９】
【表１４】
［条件対応値］
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ 実施例６
(1)f1/f3 5.64 5.64 7.60 7.86 7.45 8.00
(3)f2/f3 -1.07 1.07 -1.00 -1.03 -1.05 -1.07
(6)f3/f4 0.64 0.64 0.57 0.55 0.58 0.64
(4)S3/f3 0.60 0.60 0.89 0.88 0.86 0.72
(5)S2/fw 0.96 0.96 0.99 0.98 0.99 0.96
(2)TL/fw 6.48 6.48 7.28 6.70 7.26 6.41
(7)Σd/fw 3.00 3.00 3.60 3.54 3.59 3.12
実施例7 実施例8 実施例9 実施例10 実施例11 実施例12 実施例13
(1)f1/f3 7.04 8.09 5.99 4.93 4.93 5.33 4.93
(3)f2/f3 -1.07 -1.03 -1.07 -1.07 -1.07 -1.00 -1.07
(6)f3/f4 0.65 0.51 0.64 0.64 0.64 0.65 0.64
(4)S3/f3 0.65 0.97 0.62 0.56 0.55 0.71 0.56
(5)S2/fw 0.96 1.11 0.96 0.98 0.98 1.03 0.98
(2)TL/fw 6.39 6.52 6.37 6.71 6.53 7.17 6.66
(7)Σd/fw 3.05 4.05 3.03 3.04 2.93 3.43 3.03
なお、本発明の実施例の各レンズは、第２レンズ群もしくは第４レンズ群の群全体又は群内の一部分の移動によってフォーカスが可能である。もちろん第１レンズから第４レンズまで全てのレンズを移動させて行う全体繰出しでもよいことは言うまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、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適し、小型で、ズーム比が３倍程度で、広角端で６０°の画角を有し、優れた結像性能を有するズームレンズを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレンズ断面図。
【図２】実施例１の広角端における収差図。
【図３】実施例１の中間焦点距離における収差図。
【図４】実施例１の望遠端における収差図。
【図５】実施例２のレンズ断面図。
【図６】実施例２の広角端における収差図。
【図７】実施例２の中間焦点距離における収差図。
【図８】実施例２の望遠端における収差図。
【図９】実施例３のレンズ断面図。
【図１０】実施例３の広角端における収差図。
【図１１】実施例３の中間焦点距離における収差図。
【図１２】実施例３の望遠端における収差図。
【図１３】実施例４のレンズ断面図。
【図１４】実施例４の広角端における収差図。
【図１５】実施例４の中間焦点距離における収差図。
【図１６】実施例４の望遠端における収差図。
【図１７】実施例５のレンズ断面図。
【図１８】実施例５の広角端における収差図。
【図１９】実施例５の中間焦点距離における収差図。
【図２０】実施例５の望遠端における収差図。
【図２１】実施例６のレンズ断面図。
【図２２】実施例６の広角端における収差図。
【図２３】実施例６の中間焦点距離における収差図。
【図２４】実施例６の望遠端における収差図。
【図２５】実施例７のレンズ断面図。
【図２６】実施例７の広角端における収差図。
【図２７】実施例７の中間焦点距離における収差図。
【図２８】実施例７の望遠端における収差図。
【図２９】実施例８のレンズ断面図。
【図３０】実施例８の広角端における収差図。
【図３１】実施例８の中間焦点距離における収差図。
【図３２】実施例８の望遠端における収差図。
【図３３】実施例９のレンズ断面図。
【図３４】実施例９の広角端における収差図。
【図３５】実施例９の中間焦点距離における収差図。
【図３６】実施例９の望遠端における収差図。
【図３７】実施例１０のレンズ断面図。
【図３８】実施例１０の広角端における収差図。
【図３９】実施例１０の中間焦点距離における収差図。
【図４０】実施例１０の望遠端における収差図。
【図４１】実施例１１のレンズ断面図。
【図４２】実施例１１の広角端における収差図。
【図４３】実施例１１の中間焦点距離における収差図。
【図４４】実施例１１の望遠端における収差図。
【図４５】実施例１２のレンズ断面図。
【図４６】実施例１２の広角端における収差図。
【図４７】実施例１２の中間焦点距離における収差図。
【図４８】実施例１２の望遠端における収差図。
【図４９】実施例１３のレンズ断面図。
【図５０】実施例１３の広角端における収差図。
【図５１】実施例１３の中間焦点距離における収差図。
【図５２】実施例１３の望遠端における収差図
【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 ：絞り
Ｐ１：ローパスフィルター
Ｐ２：カバー硝子
ＦNO：Ｆナンバー
Ｙ ：像高
Claims (8)
- 物体側より順に、少なくとも、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群とからなり、
広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が固定で、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が縮小し、前記第３レンズ群と像面との間隔が拡大するように、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズから成り、
前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズ及び少なくとも１枚の正レンズを含み、
前記第３レンズ群は、絞り及び少なくとも１枚の正レンズ及び少なくとも１枚の負レンズを含む構成で、
さらに以下の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
３．９＜ｆ１／ｆ３＜４３ （１）
６．３＜ＴＬ／ｆｗ＜７．９ （２）
−１．４＜ｆ２／ｆ３＜−０．９８ （３）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離。
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ＴＬ：全系の全長（第１面から像面までの距離）、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離。 - 前記ズームレンズは、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
−１．０７≦ｆ２／ｆ３≦−１．００ （３）´ - 前記ズームレンズは、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
０．５２＜Ｓ３／ｆ３＜１．０４ （４）
但し、
Ｓ３：前記第３レンズ群の厚さ。 - 前記ズームレンズは、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のズームレンズ。
０．９６＜Ｓ２／ｆｗ＜１．１３ （５）
但し、
Ｓ２：前記第２レンズ群の厚さ。 - 前記ズームレンズは、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のズームレンズ。
０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．８ （６）
但し、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離。 - 前記ズームレンズは、さらに以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のズームレンズ。
２．７＜Σｄ／ｆｗ≦４．０５ （７）
但し、
Σｄ：前記第１レンズ群の厚さと前記第２レンズ群の前記厚さと前記第３レンズ群の厚さと前記第４レンズ群の厚さの総和。 - 前記ズームレンズは、平面又は球面のみで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群は、最も物体側に絞りが配設され、最も像側のレンズの少なくとも一方の面が非球面であることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のズームレンズ。
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