JP2003140044A - ズームレンズ、並びにそれを用いたビデオカメラ及びディジタルスチルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ズーム比が１０倍程度と高倍率でありなが
ら、Ｆナンバーが１．８〜と明るく、しかも、小型で高
性能なズームレンズを実現する。 【解決手段】 第１レンズ群１１の合成焦点距離をｆ
１、第２レンズ群１２の合成焦点距離をｆ２、第３レン
ズ群１４の合成焦点距離をｆ３、第４レンズ群１５の合
成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距
離をｆｗとし、下記（数６８）〜（数７１）の条件式を
満足させる。 ［数６８］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０ 【数６９】 ［数７０］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数７１］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズ、並
びにそれを用いたビデオカメラ及びディジタルスチルカ
メラに関する。さらに詳細には、特にビデオカメラやデ
ィジタルスチルカメラに好適な、ズーム比が１０倍程度
と高倍率でありながら、Ｆナンバーが１．８〜と明る
く、かつ、バックフォーカスの長い高解像度の非球面ズ
ームレンズ、並びにそれを用いたビデオカメラ及びディ
ジタルスチルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の民生用ビデオカメラにおいては、
ＤＶフォーマットの普及に伴って、小型化と高画質化を
両立させることが必須となっている。さらに、最近のビ
デオカメラには静止画撮影機能も付加されているため、
撮影可能範囲の最も周辺部の画質をも向上させ、かつ、
広い範囲を撮影したいという、広画角化が強く求められ
るようになっている。

【０００３】例えば、特開平９−２８１３９２号公報に
は、高画質で、ワイド端において６０度程度の画角を有
し、かつ、ズーム比が１０倍程度のズームレンズが開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平９−２
８１３９２号公報に開示されたズームレンズにおいて
は、１０枚という少ないレンズ構成で小型化と高画質化
が実現されているが、画角も小さく、撮影可能範囲の最
周辺部では画質が大きく劣化している。高画質を維持し
つつ、より大きな画角を実現するためには、１０枚以上
のレンズを使用するか、光学全長をより大きくする必要
があり、小型のズームレンズを実現することは困難であ
った。

【０００５】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、ズーム比が１０倍程
度と高倍率でありながら、Ｆナンバーが１．８〜と明る
く、しかも、小型で高性能なズームレンズ、並びにそれ
を用いたビデオカメラ及びディジタルスチルカメラを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るズームレンズの第１の構成は、物体側
から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有
し、前記像面に対して固定された第１レンズ群と、負の
屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用
を行う第２レンズ群と、光軸に対して垂直に配置され、
前記像面に対して固定された絞りと、正の屈折力を有
し、前記像面に対して固定された第３レンズ群と、正の
屈折力を有し、前記第２レンズ群及び被写体となる物体
の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位
置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とを備え
たズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側
から順に配置された負レンズと、正レンズと、物体側に
凸面を向けた正レンズとからなり、前記第２レンズ群
は、物体側から順に配置された負レンズと、負レンズと
正レンズとの接合レンズとからなると共に、前記レンズ
群の少なくとも一面が非球面であり、前記絞りには、透
過する光を一定量減衰させる機能を有する光学素子が取
り付けられていると共に、前記光学素子は前記絞りに対
して傾けて配置されており、前記第３レンズ群は、物体
側から順に配置された正レンズと、正レンズと負レンズ
との接合レンズとからなると共に、前記レンズ群の少な
くとも一面が非球面であり、前記第４レンズ群は、少な
くとも一面が非球面である１枚の正レンズからなり、前
記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、前記第２レンズ
群の合成焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の合成焦点
距離をｆ３、前記第４レンズ群の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数２９）〜（数３２）の条件式を満足するこ
とを特徴とする。 ［数２９］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０

【０００７】

【数３０】

【０００８】［数３１］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数３２］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０ このズームレンズの第１の構成によれば、収差性能を良
好に整えつつ、レンズ面やＣＣＤフェースプレートから
の反射に起因するゴーストやフレアをカットして高解像
度のズームレンズをコンパクトに構成することができ
る。

【０００９】また、前記本発明のズームレンズの第１の
構成においては、前記第２レンズ群の少なくとも１枚の
負レンズの屈折率が１．８５以上であるのが好ましい。
この好ましい例によれば、ペッツバール和を改善し、撮
影可能範囲の最周辺部において良好な画質を得ることが
できる。また、この場合には、絞り径がワイド端からテ
レ端にかけて徐々に小さくなるのが好ましい。この場合
にはさらに、ワイド端における絞り径をＤｗ、テレ端に
おける絞り径をＤｔとしたとき、下記（数３３）の条件
式を満足するのが好ましい。 ［数３３］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５ この好ましい例によれば、ワイド端からテレ端にかけて
Ｆナンバーをスムーズに変化させることができるだけで
なく、特に、ノーマル位置からテレ端にかけての上光
線、下光線の不要光をカットして良好な画質を得ること
ができる。また、この場合には、前記絞りと前記光学素
子とのなす角度をαとしたとき、前記光学素子が下記
（数３４）の条件式を満足するように配置されているの
が好ましい。 ［数３４］ ５＜α＜１５ この好ましい例によれば、レンズ全長を大幅に長くする
必要がなく、また、光学性能を劣化させることなく第３
レンズ群及び第４レンズ群の各レンズ面やＣＣＤフェー
スプレートからの反射に起因するゴーストやフレアをカ
ットすることができる。従って、高解像度のズームレン
ズをコンパクトに構成することができる。また、この場
合には、前記第２レンズ群の前記非球面において、レン
ズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ₂₁、
レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ
₂₉としたとき、下記（数３５）の条件式を満足するのが
好ましい。 ［数３５］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３ また、この場合には、前記第３レンズ群の前記非球面に
おいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率
半径をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な
曲率半径をｒ₃₉としたとき、下記（数３６）の条件式を
満足するのが好ましい。 ［数３６］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７ また、この場合には、前記第４レンズ群の前記非球面に
おいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率
半径をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な
曲率半径をｒ₄₉としたとき、下記（数３７）の条件式を
満足するのが好ましい。 ［数３７］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９ この好ましい例によれば、ズームレンズの高解像度を実
現するために十分な収差性能を得ることができる。

【００１０】また、この場合には、ワイド端における全
系の合成焦点距離をｆｗ、空気中におけるレンズ最終面
から前記像面までの距離をＢＦとしたとき、下記（数３
８）の条件式を満足するのが好ましい。 ［数３８］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０ この好ましい例によれば、赤外カットフィルタや水晶な
どのローパスフィルタを挿入するための十分なバックフ
ォーカスを確保することができる。また、必要以上にバ
ックフォーカスが大きくなることはないので、小型のズ
ームレンズを実現することができる。

【００１１】また、この場合には、前記第１レンズ群の
最も像面側に位置する面の曲率半径と、前記第２レンズ
群の最も物体側に位置する面の曲率半径とが同一である
のが好ましい。この好ましい例によれば、第１レンズ群
の最も像面側に位置する面と第２レンズ群の最も物体側
に位置する面とが、レンズ周辺部にいくにしたがって面
間隔が小さくなっていくことを防止することができるの
で、鏡筒の作製が容易となる。

【００１２】また、この場合には、前記第４レンズ群と
前記像面との間に赤外カットフィルタが配置され、前記
赤外カットフィルタが、光軸上から任意に待避できるの
が好ましい。この好ましい例によれば、夜間などの低照
度時においても、補助灯などを必要とせず、十分撮影可
能な明るさを得ることができる。

【００１３】また、本発明に係るズームレンズの第２の
構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、
正の屈折力を有し、前記像面に対して固定された第１レ
ンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動することに
よって変倍作用を行う第２レンズ群と、前記像面に対し
て固定された絞りと、正の屈折力を有し、前記像面に対
して固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し、前
記第２レンズ群及び被写体となる物体の移動に伴って変
動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光
軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズで
あって、前記第１レンズ群は、物体側から順に配置され
た負レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正レ
ンズとからなり、前記第２レンズ群は、物体側から順に
配置された負レンズと、負レンズと正レンズとの接合レ
ンズとからなると共に、前記レンズ群の少なくとも一面
が非球面であり、前記第３レンズ群は、物体側から順に
配置された正レンズと、正レンズと負レンズとの接合レ
ンズとからなると共に、前記レンズ群の少なくとも一面
が非球面であり、前記第４レンズ群は、少なくとも一面
が非球面である１枚の正レンズからなり、前記第３レン
ズ群、第４レンズ群のうち少なくとも１枚の正レンズ
が、赤外カット特性を有するレンズであることを特徴と
する。

【００１４】このズームレンズの第２の構成によれば、
収差性能を良好に補正しつつ、レンズに赤外カット特性
を付加することにより、赤外カットフィルタが不要とな
るので、高解像度のズームレンズをコンパクトに、か
つ、低コストで構成することができる。

【００１５】また、前記本発明のズームレンズの第２の
構成においては、前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ
１、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、前記第３
レンズ群の合成焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の合
成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距
離をｆｗとしたとき、下記（数３９）〜（数４２）の条
件式を満足するのが好ましい。 ［数３９］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０

【００１６】

【数４０】

【００１７】［数４１］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数４２］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０ この好ましい例によれば、収差性能を良好に整えつつ、
非常にコンパクトなズームレンズを得ることができる。
また、この場合には、前記第２レンズ群の少なくとも１
枚の負レンズの屈折率が１．８５以上であるのが好まし
い。この場合にはさらに、前記赤外カット特性を有する
レンズが、レンズ有効径内における任意の径の内側と外
側とでそれぞれ異なる透過率特性を有するのが好まし
い。この好ましい例によれば、レンズの中心付近と周辺
部分とで波長の透過率特性が異なることに起因して発生
する色むらを抑えて良好な画質を得ることができる。こ
の場合にはさらに、絞り径がワイド端からテレ端にかけ
て徐々に小さくなるのが好ましく、さらには、ワイド端
における絞り径をＤｗ、テレ端における絞り径をＤｔと
したとき、下記（数４３）の条件式を満足するのが好ま
しい。 ［数４３］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５ この好ましい例によれば、ワイド端からテレ端にかけて
Ｆナンバーをスムーズに変化させることができるだけで
なく、特に、ノーマル位置からテレ端にかけての不要光
をカットして良好な画質を得ることができる。さらに
は、前記第２レンズ群の前記非球面において、レンズ有
効径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ₂₁、レン
ズ有効径の９割の径における局所的な曲率半径をｒ₂₉と
したとき、下記（数４４）の条件式を満足するのが好ま
しい。 ［数４４］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３ さらには、前記第３レンズ群の前記非球面において、レ
ンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径を
ｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半
径をｒ₃₉としたとき、下記（数４５）の条件式を満足す
るのが好ましい。 ［数４５］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７ さらには、前記第４レンズ群の前記非球面において、レ
ンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径を
ｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率半
径をｒ₄₉としたとき、下記（数４６）の条件式を満足す
るのが好ましい。 ［数４６］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９ さらには、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆ
ｗ、空気中におけるレンズ最終面から前記像面までの距
離をＢＦとしたとき、下記（数４７）の条件式を満足す
るのが好ましい。 ［数４７］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０ さらには、前記第１レンズ群の最も像面側に位置する面
の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に位置す
る面の曲率半径とが同一であるのが好ましい。

【００１８】さらには、前記第４レンズ群と前記像面と
の間に撮像素子のフェースプレートが配置され、かつ、
光学的ローパスフィルタが前記撮像素子のフェースプレ
ートに形成されているのが好ましい。この好ましい例に
よれば、光学的ローパスフィルタを挿入するために長く
していたバックフォーカスを短くすることができるの
で、ズームレンズのさらなる小型化を図ることができ
る。

【００１９】また、本発明に係るズームレンズの第３の
構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、
正の屈折力を有し、前記像面に対して固定された第１レ
ンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動することに
よって変倍作用を行う第２レンズ群と、前記像面に対し
て固定された絞りと、正の屈折力を有し、前記像面に対
して固定された第３レンズ群と、正の屈折力を有し、前
記第２レンズ群及び被写体となる物体の移動に伴って変
動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光
軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズで
あって、前記第１レンズ群は、物体側から順に配置され
た負レンズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正レ
ンズとからなり、前記第２レンズ群は、物体側から順に
配置された負レンズと、負レンズと正レンズとの接合レ
ンズとからなると共に、前記レンズ群の少なくとも一面
が非球面であり、前記第３レンズ群は、物体側から順に
配置された正レンズと負レンズとからなると共に、前記
レンズ群の少なくとも一面が非球面であり、前記第４レ
ンズ群は、物体側から順に配置された負レンズと正レン
ズとの接合レンズからなると共に、前記レンズ群の少な
くとも一面が非球面であり、前記第３レンズ群、第４レ
ンズ群のうち少なくとも１枚の正レンズが、赤外カット
特性を有するレンズであることを特徴とする。

【００２０】このズームレンズの第３の構成によれば、
収差性能を良好に補正しつつ、レンズに赤外カット特性
を付加することにより、赤外カットフィルタが不要とな
るので、高解像度のズームレンズをコンパクトに、か
つ、低コストで構成することができる。

【００２１】また、前記本発明のズームレンズの第３の
構成においては、前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ
１、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、前記第３
レンズ群の合成焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の合
成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距
離をｆｗとしたとき、下記（数４８）〜（数５１）の条
件式を満足するのが好ましい。 ［数４８］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０

【００２２】

【数４９】

【００２３】［数５０］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数５１］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０ この好ましい例によれば、収差性能を良好に整えつつ、
非常にコンパクトなズームレンズを得ることができる。
また、この場合には、前記第２レンズ群の少なくとも１
枚の負レンズの屈折率が１．８５以上であるのが好まし
い。この場合にはさらに、前記赤外カット特性を有する
レンズが、レンズ有効径内における任意の径の内側と外
側とでそれぞれ異なる透過率特性を有するのが好まし
い。この場合にはさらに、絞り径がワイド端からテレ端
にかけて徐々に小さくなるのが好ましく、さらには、ワ
イド端における絞り径をＤｗ、テレ端における絞り径を
Ｄｔとしたとき、下記（数５２）の条件式を満足するの
が好ましい。 ［数５２］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５ この場合にはさらに、前記第２レンズ群の前記非球面に
おいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率
半径をｒ₂₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な
曲率半径をｒ₂₉としたとき、下記（数５３）の条件式を
満足するのが好ましい。 ［数５３］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３ この場合にはさらに、前記第３レンズ群の前記非球面に
おいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率
半径をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な
曲率半径をｒ₃₉としたとき、下記（数５４）の条件式を
満足するのが好ましい。 ［数５４］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７ この場合にはさらに、前記第４レンズ群の前記非球面に
おいて、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率
半径をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な
曲率半径をｒ₄₉としたとき、下記（数５５）の条件式を
満足するのが好ましい。 ［数５５］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９ この場合にはさらに、ワイド端における全系の合成焦点
距離をｆｗ、空気中におけるレンズ最終面から前記像面
までの距離をＢＦとしたとき、下記（数５６）の条件式
を満足するのが好ましい。 ［数５６］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０ この場合にはさらに、前記第１レンズ群の最も像面側に
位置する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体
側に位置する面の曲率半径とが同一であるのが好まし
い。

【００２４】この場合にはさらに、前記第４レンズ群と
前記像面との間に撮像素子のフェースプレートが配置さ
れ、かつ、光学的ローパスフィルタが前記撮像素子のフ
ェースプレートに形成されているのが好ましい。

【００２５】また、本発明に係るビデオカメラの構成
は、ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記
ズームレンズとして前記本発明のズームレンズを用いる
ことを特徴とする。

【００２６】このビデオカメラの構成によれば、小型
化、軽量化に優れ、かつ、高解像度のビデオカメラを実
現することができる。

【００２７】また、本発明に係るディジタルスチルカメ
ラの構成は、ズームレンズを備えたディジタルスチルカ
メラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズ
ームレンズを用いることを特徴とする。

【００２８】このディジタルスチルカメラの構成によれ
ば、小型、軽量化に優れ、かつ、高倍率でありながら、
高解像のディジタルスチルカメラを実現することができ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。

【００３０】［第１の実施の形態］図１は本発明の第１
の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
である。

【００３１】図１に示すように、物体側（図１では、左
側）から像面１７側（図１では、右側）に向かって第１
レンズ群１１、第２レンズ群１２、絞り１３、第３レン
ズ群１４、第４レンズ群１５、赤外カットフィルタ、水
晶カットフィルタ、撮像素子のフェースプレート等に光
学的に等価な平板ガラス１６が順に配置されており、こ
れによりズームレンズが構成されている。尚、平板ガラ
ス１６は、具体的には、物体側から像面１７側に向かっ
て順に配置された、赤外カットフィルタ、光学的ローパ
スフィルタ、撮像素子のフェースプレートにより構成さ
れている。

【００３２】第１レンズ群１１は、正の屈折力を有し、
変倍時、フォーカス時においても、像面１７に対して固
定された状態にある。第２レンズ群１２は、負の屈折力
を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う。絞り１３は、光軸に対して垂直に配置され、変倍
時、フォーカス時においても像面１７に対して固定され
た状態にある。第３レンズ群１４は、正の屈折力を有
し、変倍時、フォーカス時においても、像面１７に対し
て固定された状態にある。第４レンズ群１５は、正の屈
折力を有し、第２レンズ群１２及び被写体となる物体の
移動に伴って変動する像面１７を基準面から一定の位置
に保つように光軸上を移動することにより、変倍による
像の移動とフォーカス調整とを同時に行う。

【００３３】第１レンズ群１１は、物体側から順に配置
された負レンズ１ａと、正レンズ１ｂと、物体側に凸面
を向けた正レンズ１ｃとにより構成されている。第２レ
ンズ群１２は、物体側から順に配置された負レンズ２ａ
と、両凹レンズ（負レンズ）２ｂと正レンズ２ｃとの接
合レンズとにより構成されており、前記レンズ群の少な
くとも一面は非球面となっている。絞り１３には、透過
する光を一定量減衰させる機能を有する光学素子が取り
付けられており、前記光学素子は絞り１３に対して傾け
て配置されている。第３レンズ群１４は、物体側から順
に配置された正レンズ３ａと、正レンズ３ｂと負レンズ
３ｃとの接合レンズとにより構成されており、前記レン
ズ群の少なくとも一面は非球面となっている。第４レン
ズ群１５は、１枚の正レンズ４ａにより構成されてお
り、少なくとも一面は非球面となっている。

【００３４】また、本実施の形態のズームレンズは、第
１レンズ群１１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群１
２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群１４の合成焦点
距離をｆ３、第４レンズ群１５の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、下記（数５７）〜（数６０）の条件式を満足してい
る。 ［数５７］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０

【００３５】

【数５８】

【００３６】［数５９］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数６０］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０ 上記（数５７）は、第１レンズ群１１の屈折力に関する
条件式である。上記（数５７）の条件式の下限を下回る
と、第１レンズ群１１の屈折力が大きくなって、長焦点
側における球面収差、及び軸外におけるコマ収差の補正
が困難となる。一方、上記（数５７）の条件式の上限を
超えると、レンズ全長が長くなって、ズームレンズのコ
ンパクト化が困難となる。

【００３７】上記（数５８）は、第２レンズ群１２の屈
折力に関する条件式である。上記（数５８）の条件式の
下限を下回ると、全系のペッツバール和が大きくなっ
て、像面湾曲の補正が困難となる。一方、上記（数５
８）の条件式の上限を超えると、ペッツバール和は小さ
くなるが、ズーミング時における第２レンズ群１２の移
動量が多くなってしまう結果、全系が長くなってしまう
ために、ズームレンズのコンパクト化が困難となる。

【００３８】上記（数５９）は、第３レンズ群１４の屈
折力に関する条件式である。上記（数５９）の条件式の
下限を下回ると、第３レンズ群１４の屈折力が大きくな
って、水晶カットフィルタ等を挿入するためのバックフ
ォーカスを確保することができなくなると共に、球面収
差の補正も困難となる。一方、上記（数５９）の条件式
の上限を超えると、ペッツバール和が大きくなって、像
面湾曲の補正が困難となる。

【００３９】上記（数６０）は、第４レンズ群１５の屈
折力に関する条件式である。上記（数６０）の条件式の
下限を下回ると、全系のレンズ系が大きくなって、小型
化が困難となる。一方、上記（数６０）の条件式の上限
を超えると、近距離撮影時と遠距離撮影時の軸外収差を
同時に良好に補正することが困難となる。

【００４０】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、第２レンズ群１２の少なくとも１枚の負レンズの
屈折率が１．８５以上であるのが望ましい。前記屈折率
が１．８５を下回ると、ペッツバール和が悪化し、撮影
可能範囲の中心部と最周辺部の最適結像位置とが異なっ
て、光学性能が劣化してしまうおそれがある。

【００４１】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、絞り径がワイド端からテレ端にかけて徐々に小さ
くなっており、ワイド端における絞り径をＤｗ、テレ端
における絞り径をＤｔとしたとき、下記（数６１）の条
件式が満たされるのが望ましい。 ［数６１］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５ 上記（数６１）は、絞りに関する条件式である。上記
（数６１）の条件式の上限を超えると、ワイド端からテ
レ端にかけてＦナンバーの変化度合いが大きくなり、ズ
ーミング領域全般における明るさのバランスが崩れてし
まう。図１５に、ワイド端からテレ端にかけて変化する
絞り径を示す。

【００４２】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、絞り１３に、透過する光を一定量減衰させる機能
を有する光学素子が取り付けられている。ここで、前記
光学素子は、絞り１３に対して斜めに取り付けられてい
る。この場合、絞り１３と前記光学素子とのなす角度を
αとしたとき、下記（数６２）の条件式が満たされるの
が望ましい。 ［数６２］ ５＜α＜１５ 上記（数６２）は、絞り１３の配置に関する条件式であ
る。上記（数６２）の条件式の下限を下回ると、絞り１
３と前記光学素子とのなす角度が小さくなって、ゴース
トやフレアを除去することが困難となる。一方、上記
（数６２）の条件式の上限を超えると、絞り１３と前記
光学素子とのなす角度が大きくなって、ズームレンズの
コンパクト化が困難となる。また、第３レンズ群１４の
焦点距離が長くなって、収差性能のバランスが悪化する
ために、良好な光学性能を確保することが困難となる。

【００４３】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、第２レンズ群１２の非球面において、レンズ有効
径の１割の径における局所的な曲率半径をｒ₂₁、レンズ
有効径の９割における局所的な曲率半径をｒ₂₉としたと
き、下記（数６３）の条件式が満たされるのが望まし
い。 ［数６３］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３ また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レ
ンズ群１４の非球面において、レンズ有効径の１割の径
における局所的な曲率半径をｒ₃₁、レンズ有効径の９割
の径における局所的な曲率半径をｒ₃₉としたとき、下記
（数６４）の条件式が満たされるのが望ましい。 ［数６４］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７ また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第４レ
ンズ群１５の非球面において、レンズ有効径の１割の径
における局所的な曲率半径をｒ₄₁、レンズ有効径の９割
の径における局所的な曲率半径をｒ₄₉としたとき、下記
（数６５）の条件式が満たされるのが望ましい。 ［数６５］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９ 上記（数６３）〜（数６５）の条件式を満足させること
により、ズームレンズの高い解像度を実現するために十
分な収差性能を得ることが可能となる。

【００４４】上記（数６３）は、第２レンズ群１２を構
成する非球面レンズの非球面量に関する条件式である。
上記（数６３）の条件式の下限を下回ると、球面収差が
補正不足となって、十分な収差性能が得られなくなる。
一方、上記条件式（数６３）の上限を超えると、球面収
差、特に、近距離撮影時の球面収差が補正不足となっ
て、十分な収差性能が得られなくなる。

【００４５】上記（数６４）は、第３レンズ群１４を構
成する非球面レンズの非球面量に関する条件式である。
上記（数６４）の条件式の下限を下回ると、球面収差が
補正不足となって、十分な収差性能が得られなくなる。
一方、上記条件式（数６４）の上限を超えると、球面収
差が補正過剰になると共に、コマフレアが発生し易くな
る。

【００４６】上記（数６５）は、第４レンズ群１５を構
成する非球面レンズの非球面量に関する条件式である。
上記（数６５）の条件式の下限を下回るか、上限を超え
ると、ワイド端（広角端）からテレ端（望遠端）にかけ
てのトータルな収差バランスが崩れてしまって、十分な
収差性能が得られなくなる。

【００４７】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗ、空
気中におけるレンズ最終面から像面までの距離をＢＦと
したとき、下記（数６６）の条件式が満たされるのが望
ましい。 ［数６６］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０ 上記（数６６）の条件式を満足させることにより、赤外
カットフィルタや水晶などのローパスフィルタを挿入す
るための十分なバックフォーカスを確保することができ
る。上記（数６６）の条件式の下限を下回ると、赤外カ
ットフィルタや水晶などのローパスフィルタを挿入する
ための十分なバックフォーカスを確保することができな
い。一方、上記（数６６）の上限を超えると、必要以上
にバックフォーカスが大きくなって、小型のズームレン
ズを実現することができない。

【００４８】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、第１レンズ群１１の最も像面１７側に位置する面
の曲率半径と、第２レンズ群１２の最も物体側に位置す
る面の曲率半径とが同一であるのが望ましい。この構成
によれば、第１レンズ群１１の最も像面１７側に位置す
る面と第２レンズ群１２の最も物体側に位置する面と
が、レンズ周辺部にいくにしたがって面間隔が小さくな
っていくことを防止することができるので、鏡筒の作製
が容易となる。

【００４９】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、第４レンズ群１５と像面１７との間に配置され
た、平板ガラス１６の一部である赤外カットフィルタ
が、光軸上から任意に待避できるのが望ましい。この構
成によれば、夜間などの低照度時においても、補助灯な
どを必要とせず、十分撮影可能な明るさを得ることがで
きる。

【００５０】以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形
態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。

【００５１】（実施例１）下記（表１）に、本実施の形
態におけるズームレンズの具体的数値例を示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】上記（表１）において、ｒｄ（ｍｍ）はレ
ンズの曲率半径、ｔｈ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレン
ズ間の空気間隔、ｎｄは各レンズのｄ線に対する屈折
率、νはレンズのｄ線に対するアッベ数を示している
（後述する実施例２、３についても同様である）。ま
た、非球面を有する面（上記（表１）中の面番号の横に
＊印で表示）は、下記（数６７）によって定義される
（後述する実施例２、３についても同様である）。

【００５４】

【数６７】

【００５５】但し、上記（数６７）中、ｙは光軸からの
高さ、Ｚは光軸からの高さがｙの非球面形状の非球面頂
点の接平面からの距離、ｃは非球面頂点の曲率、ｋは円
錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは非球面係数を表している。

【００５６】下記（表２）に、本実施例におけるズーム
レンズの非球面係数を示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】また、下記（表３）に、物点がレンズ先端
から測って２ｍの位置の場合における、ズーミングによ
って可変な空気間隔（ｍｍ）を示す。下記（表３）にお
ける標準（ノーマル）位置は、第３レンズ群１４と第４
レンズ群１５とが最接近する位置である。下記（表３）
中、ｆ（ｍｍ）、ＦＮｏ．、ω（度）は、それぞれ焦点
距離、Ｆナンバー、入射半画角である（後述する実施例
２、３についても同様である）。

【００５９】

【表３】

【００６０】図２〜図４に、本実施例のズームレンズの
ワイド端（図２）、ノーマル位置（図３）、テレ端（図
４）における収差性能図を示す。各図において、（ａ）
は球面収差（ｍｍ）の図である。（ｂ）は非点収差（ｍ
ｍ）の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリ
ジオナル像面湾曲を示している。（ｃ）は歪曲収差
（％）を示す図である。（ｄ）は軸上色収差（ｍｍ）の
図であり、実線はｄ線、短い破線はＦ線、長い破線はＣ
線に対する値を示している。（ｅ）は倍率色収差（ｍ
ｍ）の図であり、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線に対
する値を示している（以下の実施例２、３についても同
様である）。

【００６１】図２〜図４に示す収差性能図から明らかな
ように、本実施例のズームレンズは良好な収差性能を示
すことが分かる。

【００６２】［第２の実施の形態］図５は本発明の第２
の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図
である。

【００６３】図５に示すように、物体側（図５では、左
側）から像面２７側（図５では、右側）に向かって第１
レンズ群２１、第２レンズ群２２、絞り２３、第３レン
ズ群２４、第４レンズ群２５、赤外カットフィルタ、水
晶カットフィルタ、撮像素子のフェースプレート等に光
学的に等価な平板ガラス２６が順に配置されており、こ
れによりズームレンズが構成されている。尚、平板ガラ
ス２６は、具体的には、物体側から像面２７側に向かっ
て順に配置された、赤外カットフィルタ、光学的ローパ
スフィルタ、撮像素子のフェースプレートにより構成さ
れている。

【００６４】第１レンズ群２１は、正の屈折力を有し、
変倍時、フォーカス時においても、像面２７に対して固
定された状態にある。第２レンズ群２２は、負の屈折力
を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う。絞り２３は、変倍時、フォーカス時においても像面
２７に対して固定された状態にある。第３レンズ群２４
は、正の屈折力を有し、変倍時、フォーカス時において
も、像面２７に対して固定された状態にある。第４レン
ズ群２５は、正の屈折力を有し、第２レンズ群２２及び
被写体となる物体の移動に伴って変動する像面２７を基
準面から一定の位置に保つように光軸上を移動すること
により、変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時
に行う。

【００６５】第１レンズ群２１は、物体側から順に配置
された負レンズ５ａと、正レンズ５ｂと、物体側に凸面
を向けた正レンズ５ｃとにより構成されている。第２レ
ンズ群２２は、物体側から順に配置された負レンズ６ａ
と、両凹レンズ（負レンズ）６ｂと正レンズ６ｃとの接
合レンズとにより構成されており、前記レンズ群の少な
くとも一面は非球面となっている。第３レンズ群２４
は、物体側から順に配置された正レンズ７ａと、正レン
ズ７ｂと負レンズ７ｃとの接合レンズとにより構成され
ており、前記レンズ群の少なくとも一面は非球面となっ
ている。第４レンズ群２５は、１枚の正レンズ８ａによ
り構成されており、少なくとも一面は非球面となってい
る。また、第３レンズ群２４、第４レンズ群２５のうち
少なくとも１枚の正レンズは、赤外カット特性を有する
レンズにより構成されている。

【００６６】また、本実施の形態のズームレンズは、第
１レンズ群２１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群２
２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群２４の合成焦点
距離をｆ３、第４レンズ群２５の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、上記（数５７）〜（数６０）の条件式を満足してい
る。

【００６７】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第２レンズ群２
２の少なくとも１枚の負レンズの屈折率が１．８５以上
であるのが望ましい。

【００６８】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、前記赤外カット特性を有するレンズが、レンズ有
効径内における任意の径の内側と外側とでそれぞれ異な
る透過率特性を有するのが望ましい。この構成によれ
ば、レンズの中心付近と周辺部分とで波長の透過率特性
が異なることに起因して発生する色むらを抑えて良好な
画質を得ることができる。

【００６９】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、絞り径がワイド
端からテレ端にかけて徐々に小さくなっており、ワイド
端における絞り径をＤｗ、テレ端における絞り径をＤｔ
としたとき、上記（数６１）の条件式が満たされるのが
望ましい。

【００７０】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第２レンズ群２
２の非球面において、レンズ有効径の１割の径における
局所的な曲率半径をｒ₂₁、レンズ有効径の９割における
局所的な曲率半径をｒ₂₉としたとき、上記（数６３）の
条件式が満たされるのが望ましい。

【００７１】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群２
４の非球面において、レンズ有効径の１割の径における
局所的な曲率半径をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径にお
ける局所的な曲率半径をｒ₃₉としたとき、上記（数６
４）の条件式が満たされるのが望ましい。

【００７２】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第４レンズ群２
５の非球面において、レンズ有効径の１割の径における
局所的な曲率半径をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径にお
ける局所的な曲率半径をｒ₄₉としたとき、上記（数６
５）の条件式が満たされるのが望ましい。

【００７３】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、ワイド端におけ
る全系の合成焦点距離をｆｗ、空気中におけるレンズ最
終面から像面までの距離をＢＦとしたとき、上記（数６
６）の条件式が満たされるのが望ましい。

【００７４】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第１レンズ群２
１の最も像面側に位置する面の曲率半径と、第２レンズ
群２２の最も物体側に位置する面の曲率半径とが同一で
あるのが望ましい。

【００７５】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ては、光学的ローパスフィルタが撮像素子のフェースプ
レートに形成されているのが望ましい。この構成によれ
ば、光学的ローパスフィルタを挿入するために長くして
いたバックフォーカスをさらに短くすることができるの
で、ズームレンズのさらなる小型化を図ることができ
る。

【００７６】以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形
態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。

【００７７】（実施例２）下記（表４）に、本実施の形
態におけるズームレンズの具体的数値例を示す。

【００７８】

【表４】

【００７９】また、下記（表５）に、本実施例における
ズームレンズの非球面係数を示す。

【００８０】

【表５】

【００８１】また、下記（表６）に、物点が無限遠の位
置の場合における、ズーミングによって可変な空気間隔
（ｍｍ）を示す。

【００８２】

【表６】

【００８３】図６〜図８に、本実施例のズームレンズの
ワイド端（図６）、ノーマル位置（図７）、テレ端（図
８）における収差性能図を示す。図６〜図８に示す収差
性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは
良好な収差性能を示すことが分かる。

【００８４】［第３の実施の形態］図９は本発明の第３
の実施形態におけるズームレンズの構成を示す配置図で
ある。

【００８５】図９に示すように、物体側（図９では、左
側）から像面３７側（図９では、右側）に向かって第１
レンズ群３１、第２レンズ群３２、絞り３３、第３レン
ズ群３４、第４レンズ群３５、赤外カットフィルタ、水
晶カットフィルタ、撮像素子のフェースプレート等に光
学的に等価な平板ガラス３６が順に配置されており、こ
れによりズームレンズが構成されている。尚、平板ガラ
ス３６は、具体的には、物体側から像面３７側に向かっ
て順に配置された、赤外カットフィルタ、光学的ローパ
スフィルタ、撮像素子のフェースプレートにより構成さ
れている。

【００８６】第１レンズ群３１は、正の屈折力を有し、
変倍時、フォーカス時においても、像面３７に対して固
定された状態にある。第２レンズ群３２は、負の屈折力
を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行
う。絞り３３は、変倍時、フォーカス時においても像面
３７に対して固定された状態にある。第３レンズ群３４
は、正の屈折力を有し、変倍時、フォーカス時において
も、像面３７に対して固定された状態にある。第４レン
ズ群３５は、正の屈折力を有し、第２レンズ群３２及び
被写体となる物体の移動に伴って変動する像面３７を基
準面から一定の位置に保つように光軸上を移動すること
により、変倍による像の移動とフォーカス調整とを同時
に行う。

【００８７】第１レンズ群３１は、物体側から順に配置
された負レンズ９ａと、正レンズ９ｂと、物体側に凸面
を向けた正レンズ９ｃとにより構成されている。第２レ
ンズ群３２は、物体側から順に配置された負レンズ１０
ａと、両凹レンズ（負レンズ）１０ｂと正レンズ１０ｃ
との接合レンズとにより構成されており、前記レンズ群
の少なくとも一面が非球面となっている。第３レンズ群
３４は、物体側から順に配置された正レンズ１１ａと負
レンズ１１ｂとにより構成されており、前記レンズ群の
少なくとも一面が非球面となっている。第４レンズ群３
５は、物体側から順に配置された、負レンズ１２ａと正
レンズ１２ｂとの接合レンズにより構成されており、前
記レンズ群の少なくとも一面が非球面となっている。ま
た、第３レンズ群３４、第４レンズ群３５のうち少なく
とも１枚の正レンズが、赤外カット特性を有するレンズ
により構成されている。

【００８８】また、本実施の形態のズームレンズは、第
１レンズ群３１の合成焦点距離をｆ１、第２レンズ群３
２の合成焦点距離をｆ２、第３レンズ群３４の合成焦点
距離をｆ３、第４レンズ群３５の合成焦点距離をｆ４、
ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとしたと
き、上記（数５７）〜（数６０）の条件式を満足してい
る。

【００８９】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第２レンズ群３
２の少なくとも１枚の負レンズの屈折率が１．８５以上
であるのが望ましい。

【００９０】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第２の実施の形態と同様に、前記赤外カット
特性を有するレンズが、レンズ有効径内における任意の
径の内側と外側とでそれぞれ異なる透過率特性を有する
のが望ましい。

【００９１】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、絞り径がワイド
端からテレ端にかけて徐々に小さくなっており、ワイド
端における絞り径をＤｗ、テレ端における絞り径をＤｔ
としたとき、上記（数６１）の条件式が満たされるのが
望ましい。

【００９２】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第２レンズ群３
２の非球面において、レンズ有効径の１割の径における
局所的な曲率半径をｒ₂₁、レンズ有効径の９割における
局所的な曲率半径をｒ₂₉としたとき、上記（数６３）の
条件式が満たされるのが望ましい。

【００９３】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第３レンズ群３
４の非球面において、レンズ有効径の１割の径における
局所的な曲率半径をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径にお
ける局所的な曲率半径をｒ₃₉としたとき、上記（数６
４）の条件式が満たされるのが望ましい。

【００９４】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第４レンズ群２
５の非球面において、レンズ有効径の１割の径における
局所的な曲率半径をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径にお
ける局所的な曲率半径をｒ₄₉としたとき、上記（数６
５）の条件式が満たされるのが望ましい。

【００９５】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、ワイド端におけ
る全系の合成焦点距離をｆｗ、空気中におけるレンズ最
終面から像面までの距離をＢＦとしたとき、上記（数６
６）の条件式が満たされるのが望ましい。

【００９６】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第１の実施の形態と同様に、第１レンズ群３
１の最も像面側に位置する面の曲率半径と、第２レンズ
群３２の最も物体側に位置する面の曲率半径とが同一で
あるのが望ましい。

【００９７】また、本実施の形態のズームレンズにおい
ても、上記第２の実施の形態と同様に、光学的ローパス
フィルタが撮像素子のフェースプレートに形成されてい
るのが望ましい。

【００９８】以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形
態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。

【００９９】（実施例３）下記（表７）に、本実施の形
態におけるズームレンズの具体的数値例を示す。

【０１００】

【表７】

【０１０１】また、下記（表８）に、本実施例における
ズームレンズの非球面係数を示す。

【０１０２】

【表８】

【０１０３】また、下記（表９）に、物点がレンズ先端
から測って２ｍの位置の場合における、ズーミングによ
って可変な空気間隔（ｍｍ）を示す。

【０１０４】

【表９】

【０１０５】図１０〜図１２に、本実施例のズームレン
ズのワイド端（図１０）、ノーマル位置（図１１）、テ
レ端（図１２）における収差性能図を示す。図１０〜図
１２に示す収差性能図から明らかなように、本実施例の
ズームレンズは良好な収差性能を示す。

【０１０６】［第４の実施の形態］図１３は本発明の第
４の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置
図である。

【０１０７】図１３に示すように、本実施の形態におけ
るビデオカメラは、ズームレンズ１００と、赤外カット
フィルタ１０１と、ローパスフィルタ１０２と、撮像素
子１０３と、信号処理回路１０４と、液晶ビューファイ
ンダ１０５と、記録系１０６と、液晶モニタ１０７と、
筐体１０８とを備えている。ここで、ズームレンズ１０
０としては、上記第１の実施の形態のズームレンズが用
いられている。尚、ズームレンズ１００として上記第２
又は第３の実施の形態のズームレンズを用いる場合に
は、赤外カットフィルタ１０１は不要である。

【０１０８】このように、本発明のズームレンズを用い
てビデオカメラを構成すれば、ズーム比が１０倍程度と
高倍率でありながら、小型で高機能なビデオカメラを実
現することができる。尚、上記第２又は第３の実施の形
態のズームレンズを使用した場合であっても、同様に、
ズーム比が１０倍程度と高倍率でありながら、小型で高
機能なビデオカメラを実現することができる。

【０１０９】［第５の実施の形態］図１４は本発明の第
５の実施の形態におけるディジタルスチルカメラの構成
を示す配置図である。

【０１１０】図１４に示すように、本実施の形態におけ
るディジタルスチルカメラは、ズームレンズ１１０と、
赤外カットフィルタ１１１と、ローパスフィルタ１１２
と、撮像素子１１３と、信号処理回路１１４と、光学ビ
ューファインダ１１５と、記録系１１６と、液晶モニタ
１１７と、筐体１１８とを備えている。ここで、ズーム
レンズ１００としては、上記第１の実施の形態のズーム
レンズが用いられている。尚、ズームレンズ１００とし
て上記第２又は第３の実施の形態のズームレンズを用い
る場合には、赤外カットフィルタ１１１は不要である。

【０１１１】このように、本発明のズームレンズを用い
てディジタルスチルカメラを構成すれば、ズーム比が１
０程度と高倍率でありながら、小型で高機能なディジタ
ルスチルカメラを実現することができる。尚、上記第２
又は第３の実施の形態のズームレンズを使用した場合で
あっても、同様に、ズーム比が１０倍程度と高倍率であ
りながら、小型で高機能なディジタルスチルカメラを実
現することができる。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のズームレ
ンズによれば、物体側から像面側に向かって順に配置さ
れた、正の屈折力を有し、前記像面に対して固定された
第１レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動する
ことによって変倍作用を行う第２レンズ群と、光軸に対
して垂直に配置され、前記像面に対して固定された絞り
と、正の屈折力を有し、前記像面に対して固定された第
３レンズ群と、正の屈折力を有し、前記第２レンズ群及
び被写体となる物体の移動に伴って変動する前記像面を
基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第
４レンズ群とを備えたズームレンズにおいて、適切なパ
ワー配置と最適な非球面形状を選択することにより、ズ
ーム比が１０倍程度と高倍率でありながら、Ｆナンバー
が１．８〜と明るく、しかも、小型で高性能なズームレ
ンズを実現することができる。また、このズームレンズ
はビデオカメラを構成するのに適しているため、これを
用いてビデオカメラを構成することにより、ズーム比が
１０倍程度と高倍率でありながら、小型で高機能なビデ
オカメラを実現することができる。さらに、このズーム
レンズはディジタルスチルカメラを構成するのに適して
いるため、これを用いてディジタルスチルカメラを構成
することにより、ズーム比が１０倍程度と高倍率であり
ながら、小型で高機能なディジタルスチルカメラを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるズームレン
ズの構成を示す配置図

【図２】本発明の第１の実施の形態のズームレンズのワ
イド端における収差性能図

【図３】本発明の第１の実施の形態のズームレンズのノ
ーマル位置における収差性能図

【図４】本発明の第１の実施の形態のズームレンズのテ
レ端における収差性能図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるズームレン
ズの構成を示す配置図

【図６】本発明の第２の実施の形態のズームレンズのワ
イド端における収差性能図

【図７】本発明の第２の実施の形態のズームレンズのノ
ーマル位置における収差性能図

【図８】本発明の第２の実施の形態のズームレンズのテ
レ端における収差性能図

【図９】本発明の第３の実施形態におけるズームレンズ
の構成を示す配置図

【図１０】本発明の第３の実施の形態のズームレンズの
ワイド端における収差性能図

【図１１】本発明の第３の実施の形態のズームレンズの
ノーマル位置における収差性能図

【図１２】本発明の第３の実施の形態のズームレンズの
テレ端における収差性能図

【図１３】本発明の第４の実施の形態におけるビデオカ
メラの構成を示す配置図

【図１４】本発明の第５の実施の形態におけるディジタ
ルスチルカメラの構成を示す配置図

【図１５】本発明の実施の形態におけるズームレンズの
焦点距離に対する絞り径の変化の様子を示すグラフ

【符号の説明】

１１、２１、３１ 第１レンズ群 １２、２２、３２ 第２レンズ群 １３、２３、３３ 絞り １４、２４、３４ 第３レンズ群 １５、２５、３５ 第４レンズ群 １６、２６、３６ 平板ガラス １７、２７、３７ 像面 １００、１１０ ズームレンズ １０１、１１１ 赤外カットフィルタ １０２、１１２ ローパスフィルタ １０３、１１３ 撮像素子 １０４、１１４ 信号処理回路 １０５、１１５ ビューファインダ １０６、１１６、記録系 １０７、１１７ 液晶モニタ １０８、１１８ 筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 17/12 Ｇ０３Ｂ 19/02 ５Ｃ０２２ 19/02 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｄ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｚ (72)発明者 山田 克 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H044 AJ06 EE00 EF04 2H054 AA01 2H083 AA04 AA09 2H087 KA02 KA03 MA15 PA07 PA20 PB10 QA02 QA07 QA17 QA21 QA25 QA34 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 RA32 RA43 SA23 SA27 SA29 SA32 SA63 SA72 SA74 SB04 SB14 SB23 SB24 SB32 SB33 2H101 DD65 DD66 5C022 AA13 AB12 AB13 AB23 AB66 AC42 AC54 AC55

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から像面側に向かって順に配置さ
   れた、正の屈折力を有し、前記像面に対して固定された
   第１レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動する
   ことによって変倍作用を行う第２レンズ群と、光軸に対
   して垂直に配置され、前記像面に対して固定された絞り
   と、正の屈折力を有し、前記像面に対して固定された第
   ３レンズ群と、正の屈折力を有し、前記第２レンズ群及
   び被写体となる物体の移動に伴って変動する前記像面を
   基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第
   ４レンズ群とを備えたズームレンズであって、 前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
   ズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとか
   らなり、 前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
   ズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとからなると
   共に、前記レンズ群の少なくとも一面が非球面であり、 前記絞りには、透過する光を一定量減衰させる機能を有
   する光学素子が取り付けられていると共に、前記光学素
   子は前記絞りに対して傾けて配置されており、 前記第３レンズ群は、物体側から順に配置された正レン
   ズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとからなると
   共に、前記レンズ群の少なくとも一面が非球面であり、 前記第４レンズ群は、少なくとも一面が非球面である１
   枚の正レンズからなり、 前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ１、前記第２レン
   ズ群の合成焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の合成焦
   点距離をｆ３、前記第４レンズ群の合成焦点距離をｆ
   ４、ワイド端における全系の合成焦点距離をｆｗとした
   とき、下記（数１）〜（数４）の条件式を満足すること
   を特徴とするズームレンズ。 ［数１］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０ 【数２】 ［数３］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数４］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０
2. 【請求項２】 前記第２レンズ群の少なくとも１枚の負
   レンズの屈折率が１．８５以上である請求項１に記載の
   ズームレンズ。
3. 【請求項３】 絞り径がワイド端からテレ端にかけて徐
   々に小さくなる請求項２に記載のズームレンズ。
4. 【請求項４】 ワイド端における絞り径をＤｗ、テレ端
   における絞り径をＤｔとしたとき、下記（数５）の条件
   式を満足する請求項３に記載のズームレンズ。 ［数５］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５
5. 【請求項５】 前記絞りと前記光学素子とのなす角度を
   αとしたとき、前記光学素子が下記（数６）の条件式を
   満足するように配置された請求項２に記載のズームレン
   ズ。 ［数６］ ５＜α＜１５
6. 【請求項６】 前記第２レンズ群の前記非球面におい
   て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
   をｒ₂₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
   半径をｒ₂₉としたとき、下記（数７）の条件式を満足す
   る請求項２に記載のズームレンズ。 ［数７］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３
7. 【請求項７】 前記第３レンズ群の前記非球面におい
   て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
   をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
   半径をｒ₃₉としたとき、下記（数８）の条件式を満足す
   る請求項２に記載のズームレンズ。 ［数８］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７
8. 【請求項８】 前記第４レンズ群の前記非球面におい
   て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
   をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
   半径をｒ₄₉としたとき、下記（数９）の条件式を満足す
   る請求項２に記載のズームレンズ。 ［数９］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９
9. 【請求項９】 ワイド端における全系の合成焦点距離を
   ｆｗ、空気中におけるレンズ最終面から前記像面までの
   距離をＢＦとしたとき、下記（数１０）の条件式を満足
   する請求項２に記載のズームレンズ。 ［数１０］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０
10. 【請求項１０】 前記第１レンズ群の最も像面側に位置
    する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に
    位置する面の曲率半径とが同一である請求項２に記載の
    ズームレンズ。
11. 【請求項１１】 前記第４レンズ群と前記像面との間に
    赤外カットフィルタが配置され、前記赤外カットフィル
    タが、光軸上から任意に待避できる請求項２に記載のズ
    ームレンズ。
12. 【請求項１２】 物体側から像面側に向かって順に配置
    された、正の屈折力を有し、前記像面に対して固定され
    た第１レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動す
    ることによって変倍作用を行う第２レンズ群と、前記像
    面に対して固定された絞りと、正の屈折力を有し、前記
    像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈折力を
    有し、前記第２レンズ群及び被写体となる物体の移動に
    伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つ
    ように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズーム
    レンズであって、 前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
    ズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとか
    らなり、 前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
    ズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとからなると
    共に、前記レンズ群の少なくとも一面が非球面であり、 前記第３レンズ群は、物体側から順に配置された正レン
    ズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとからなると
    共に、前記レンズ群の少なくとも一面が非球面であり、 前記第４レンズ群は、少なくとも一面が非球面である１
    枚の正レンズからなり、 前記第３レンズ群、第４レンズ群のうち少なくとも１枚
    の正レンズが、赤外カット特性を有するレンズであるこ
    とを特徴とするズームレンズ。
13. 【請求項１３】 前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ
    １、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、前記第３
    レンズ群の合成焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の合
    成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距
    離をｆｗとしたとき、下記（数１１）〜（数１４）の条
    件式を満足する請求項１２に記載のズームレンズ。 ［数１１］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０ 【数１２】 ［数１３］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数１４］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０
14. 【請求項１４】 前記第２レンズ群の少なくとも１枚の
    負レンズの屈折率が１．８５以上である請求項１３に記
    載のズームレンズ。
15. 【請求項１５】 前記赤外カット特性を有するレンズ
    が、レンズ有効径内における任意の径の内側と外側とで
    それぞれ異なる透過率特性を有する請求項１４に記載の
    ズームレンズ。
16. 【請求項１６】 絞り径がワイド端からテレ端にかけて
    徐々に小さくなる請求項１４に記載のズームレンズ。
17. 【請求項１７】 ワイド端における絞り径をＤｗ、テレ
    端における絞り径をＤｔとしたとき、下記（数１５）の
    条件式を満足する請求項１６に記載のズームレンズ。 ［数１５］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５
18. 【請求項１８】 前記第２レンズ群の前記非球面におい
    て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
    をｒ₂₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
    半径をｒ₂₉としたとき、下記（数１６）の条件式を満足
    する請求項１４に記載のズームレンズ。 ［数１６］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３
19. 【請求項１９】 前記第３レンズ群の前記非球面におい
    て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
    をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
    半径をｒ₃₉としたとき、下記（数１７）の条件式を満足
    する請求項１４に記載のズームレンズ。 ［数１７］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７
20. 【請求項２０】 前記第４レンズ群の前記非球面におい
    て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
    をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
    半径をｒ₄₉としたとき、下記（数１８）の条件式を満足
    する請求項１４に記載のズームレンズ。 ［数１８］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９
21. 【請求項２１】 ワイド端における全系の合成焦点距離
    をｆｗ、空気中におけるレンズ最終面から前記像面まで
    の距離をＢＦとしたとき、下記（数１９）の条件式を満
    足する請求項１４に記載のズームレンズ。 ［数１９］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０
22. 【請求項２２】 前記第１レンズ群の最も像面側に位置
    する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に
    位置する面の曲率半径とが同一である請求項１４に記載
    のズームレンズ。
23. 【請求項２３】 前記第４レンズ群と前記像面との間に
    撮像素子のフェースプレートが配置され、かつ、光学的
    ローパスフィルタが前記撮像素子のフェースプレートに
    形成された請求項１４に記載のズームレンズ。
24. 【請求項２４】 物体側から像面側に向かって順に配置
    された、正の屈折力を有し、前記像面に対して固定され
    た第１レンズ群と、負の屈折力を有し、光軸上を移動す
    ることによって変倍作用を行う第２レンズ群と、前記像
    面に対して固定された絞りと、正の屈折力を有し、前記
    像面に対して固定された第３レンズ群と、正の屈折力を
    有し、前記第２レンズ群及び被写体となる物体の移動に
    伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つ
    ように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズーム
    レンズであって、 前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
    ズと、正レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとか
    らなり、 前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
    ズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとからなると
    共に、前記レンズ群の少なくとも一面が非球面であり、 前記第３レンズ群は、物体側から順に配置された正レン
    ズと負レンズとからなると共に、前記レンズ群の少なく
    とも一面が非球面であり、 前記第４レンズ群は、物体側から順に配置された負レン
    ズと正レンズとの接合レンズからなると共に、前記レン
    ズ群の少なくとも一面が非球面であり、 前記第３レンズ群、第４レンズ群のうち少なくとも１枚
    の正レンズが、赤外カット特性を有するレンズであるこ
    とを特徴とするズームレンズ。
25. 【請求項２５】 前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ
    １、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ２、前記第３
    レンズ群の合成焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の合
    成焦点距離をｆ４、ワイド端における全系の合成焦点距
    離をｆｗとしたとき、下記（数２０）〜（数２３）の条
    件式を満足する請求項２４に記載のズームレンズ。 ［数２０］ ５．０＜ｆ１／ｆｗ＜６．０ 【数２１】 ［数２２］ ２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５ ［数２３］ ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜４．０
26. 【請求項２６】 前記第２レンズ群の少なくとも１枚の
    負レンズの屈折率が１．８５以上である請求項２５に記
    載のズームレンズ。
27. 【請求項２７】 前記赤外カット特性を有するレンズ
    が、レンズ有効径内における任意の径の内側と外側とで
    それぞれ異なる透過率特性を有する請求項２６に記載の
    ズームレンズ。
28. 【請求項２８】 絞り径がワイド端からテレ端にかけて
    徐々に小さくなる請求項２６に記載のズームレンズ。
29. 【請求項２９】 ワイド端における絞り径をＤｗ、テレ
    端における絞り径をＤｔとしたとき、下記（数２４）の
    条件式を満足する請求項２８に記載のズームレンズ。 ［数２４］ Ｄｗ／Ｄｔ＜１．５
30. 【請求項３０】 前記第２レンズ群の前記非球面におい
    て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
    をｒ₂₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
    半径をｒ₂₉としたとき、下記（数２５）の条件式を満足
    する請求項２６に記載のズームレンズ。 ［数２５］ １．０＜ｒ₂₁／ｒ₂₉＜１．３
31. 【請求項３１】 前記第３レンズ群の前記非球面におい
    て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
    をｒ₃₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
    半径をｒ₃₉としたとき、下記（数２６）の条件式を満足
    する請求項２６に記載のズームレンズ。 ［数２６］ ０．４＜ｒ₃₁／ｒ₃₉＜０．７
32. 【請求項３２】 前記第４レンズ群の前記非球面におい
    て、レンズ有効径の１割の径における局所的な曲率半径
    をｒ₄₁、レンズ有効径の９割の径における局所的な曲率
    半径をｒ₄₉としたとき、下記（数２７）の条件式を満足
    する請求項２６に記載のズームレンズ。 ［数２７］ ０．４＜ｒ₄₁／ｒ₄₉＜０．９
33. 【請求項３３】 ワイド端における全系の合成焦点距離
    をｆｗ、空気中におけるレンズ最終面から前記像面まで
    の距離をＢＦとしたとき、下記（数２８）の条件式を満
    足する請求項２６に記載のズームレンズ。 ［数２８］ ０．３＜ＢＦ／ｆｗ＜１．０
34. 【請求項３４】 前記第１レンズ群の最も像面側に位置
    する面の曲率半径と、前記第２レンズ群の最も物体側に
    位置する面の曲率半径とが同一である請求項２６に記載
    のズームレンズ。
35. 【請求項３５】 前記第４レンズ群と前記像面との間に
    撮像素子のフェースプレートが配置され、かつ、光学的
    ローパスフィルタが前記撮像素子のフェースプレートに
    形成された請求項２６に記載のズームレンズ。
36. 【請求項３６】 ズームレンズを備えたビデオカメラで
    あって、前記ズームレンズとして請求項１〜３５のいず
    れかに記載のズームレンズを用いることを特徴とするビ
    デオカメラ。
37. 【請求項３７】 ズームレンズを備えたディジタルスチ
    ルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜
    ３５のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特
    徴とするディジタルスチルカメラ。