JP2004085600A - 広角ズームレンズ系 - Google Patents
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Abstract
【目的】短焦点距離端の画角がおよそ１００°に及ぶ広角でありながら、画角に伴って大きくなりがちなレンズ径を抑えた小型の広角ズームレンズ系を得る。
【構成】物体側から順に、負、正、正の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へズーミングする際、第１、２レンズ群間隔、第２、３レンズ群間隔ともに狭くなるように動き、負の第１レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、次の条件式（１）及び（２）を満足する広角ズームレンズ系。
（１）０．３０＜ｆｗ／ｆ１ｐ＜０．４０
（２）−１．０＜（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １）＜１．０
但し、
ｆｗ：短焦点距離端における全系の焦点距離、
ｆ１ｐ：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの焦点距離、
ｒ１ｐ ‐ １：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ１ｐ ‐ ２：同正レンズの像側の面の曲率半径。
【選択図】 図１
【構成】物体側から順に、負、正、正の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へズーミングする際、第１、２レンズ群間隔、第２、３レンズ群間隔ともに狭くなるように動き、負の第１レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、次の条件式（１）及び（２）を満足する広角ズームレンズ系。
（１）０．３０＜ｆｗ／ｆ１ｐ＜０．４０
（２）−１．０＜（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １）＜１．０
但し、
ｆｗ：短焦点距離端における全系の焦点距離、
ｆ１ｐ：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの焦点距離、
ｒ１ｐ ‐ １：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ１ｐ ‐ ２：同正レンズの像側の面の曲率半径。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、短焦点距離端の画角がおよそ１００°に及ぶ広角ズームレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
物体側から順に負正正の３群ズームによって広角を達成しようとしたものは、特開平４‐７０７０６号公報、特開２０００‐１３１６１１号公報、特開平２００００‐１３１６１２号公報等で提案されているが、短焦点距離端の画角が特開平４‐７０７０６号公報のズームレンズ系はおよそ６１．６゜、特開２０００‐１３１６１１号公報および特開２０００‐１３１６１２号公報のズームレンズ系は９５．６゜と広角化が十分でなかった。また画角に伴って大きくなるレンズ径の小型化について考慮されていない。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、短焦点距離端の画角がおよそ１００°に及ぶ広角でありながら、画角に伴って大きくなりがちなレンズ径を抑えた小型の広角ズームレンズ系を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群及び正の第３レンズ群の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へズーミングする際、第１、２レンズ群間隔、第２、３レンズ群間隔ともに狭くなるように動く広角ズームレンズ系において、負の第１レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）０．３０＜ｆｗ／ｆ１ｐ＜０．４０
（２）−１．０＜（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １）＜１．０
但し、
ｆｗ：短焦点距離端における全系の焦点距離、
ｆ１ｐ：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの焦点距離、
ｒ１ｐ ‐ １：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ１ｐ ‐ ２：同正レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００５】
第１レンズ群は、具体的には、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸のパワーの弱いメニスカスレンズ、及び両凸の正レンズから構成することができる。物体側に凸のメニスカスレンズは弱いパワーであれば正負いずれのパワーでもよいが、正のパワーを持つにしても、最も像側の両凸の正レンズが第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズである。
【０００６】
本発明の広角ズームレンズ系は、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０．６６＜ΔＸ２／ΔＸ３＜０．８０
但し、
ΔＸ２：短焦点距離端から長焦点距離端への第２レンズ群の移動量、
ΔＸ３：短焦点距離端から長焦点距離端への第３レンズ群の移動量、
である。
【０００７】
また、絞りは第３レンズ群の物体側に配置し第３レンズ群とともに移動させるのがよい。
【０００８】
本発明は、別の態様によると、負の第１レンズ群は、その最も像側に正レンズが配置され、該正レンズの物体側に物体側に凸のパワーの弱いメニスカスレンズを有し、該メニスカスレンズはプラスチック製で、光軸からの高さが高くなるにつれ球面に比較して正のパワーが強くなるような少なくとも１面の非球面を有し、さらに次の条件式（４）を満足することを特徴としている。
（４）ｆｗ／｜ｆｍ｜＜０．２５
但し、
ｆｍ：プラスチックメニスカス非球面レンズの焦点距離、
である。
プラスチックメニスカス非球面レンズのパワーは正負を問わないが、正のパワーを持つ場合にも、そのパワーは、最も像側の正レンズのパワーより小さいパワーである。
【０００９】
メニスカス非球面レンズは、次の条件式（５）を満足する両面非球面レンズとすることが好ましい。
（５）０．０６＜（ΔＡＳＰ１−ΔＡＳＰ２）／ｆｗ＜０．１０
但し、
ΔＡＳＰ１：物体側の面の光軸からの高さｈにおける近軸球面サグ量と非球面サグ量との差、
ΔＡＳＰ２：像側の面の光軸からの高さｈにおける近軸球面サグ量と非球面サグ量との差、
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるズームレンズ系は、図３１の簡易移動図に示すように、物体側から順に、負の第１レンズ群１０、正の第２レンズ群２０及び正の第３レンズ群３０の３つのレンズ群からなっている。短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０の間隔、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０の間隔ともに狭くなるように移動する。フォーカシングは第１レンズ群１０によって行う。絞Ｓは、第３レンズ群３０の前方（物体側）にあって、第３レンズ群３０と一緒に移動する。
【００１１】
通常ズームレンズ系の広角化には一眼レフカメラ用のミラーのスペースや各種フィルターを像面の前に置く場所を確保するため、また口径食を防ぎコサイン４乗則による周辺光量の低下を防ぐため、第１レンズ群に負のパワーを与えた広角ズームが用いられる。しかし一般に第１レンズ群が負のパワーの広角ズームでは、入射瞳がレンズ内に位置し軸外光束の入射角が画角に対応して大きくなり、レンズの前玉径を大きくしてしまう。
【００１２】
これを抑えるため、全体として負のパワーの第１レンズ群中の最も像側に正レンズを配置し、第１レンズ群中物体側の負レンズで軸外光束を光軸から外側に強く曲げ再び正レンズで光軸側に強く曲げることで入射瞳を物体側に寄せて前玉径を小さく抑えている。以上の作用を得るため、正レンズは、最も像側に配置することが望ましい。
【００１３】
条件式（１）は、第１レンズ群中に含まれる正レンズのパワーを比較的強くすることを表している。第１レンズ群全体のパワーは、第２、第３レンズ群とのパワーバランスからの制約がある（第１レンズ群全体の焦点距離をｆ１、短焦点距離端の全系の焦点距離をｆｗとすると、およそ１．０＜ｆ１／ｆｗ＜１．２程度）ので、条件式（１）は同時に正レンズ中の負レンズ群のパワーが強いことも表している。条件式（１）の下限を越えて第１レンズ群中の正レンズのパワーが小さいと、入射瞳を物体側へ出す効果が小さくなり前玉径の大型化を招いてしまう。条件式（１）の上限を越えて第１レンズ群中の正レンズのパワーが大きくなると、主に画角に伴って大きくなる歪曲収差や像面湾曲、非点隔差が大きく発生し、補正しきれなくなってしまう。
【００１４】
条件式（２）は、条件式（１）に従ってパワーの強くなった正レンズの形状をシェイプファクター（（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １））で規定している。条件式（２）は実質的に同正レンズが両凸レンズであることを示しており、パワーが強くなった正レンズの収差発生を小さく抑えるために、両面でパワーを分担し発生する収差も両面に振り分けて小さく抑えている。条件式（２）の下限を越えると物体側が凹か平面のレンズとなり物体側面への軸外光束の入射角が大きくなりコマや非点隔差が大きく発生してしまう。条件式（２）の上限を越えると像側が平面か凹のレンズとなり軸外光束の射出角が大きくなりやはりコマや非点隔差が大きくなってしまう。
【００１５】
さらに本広角ズームレンズ系では、短焦点距離端での画角１００°を達成するため、像側の２つの正レンズ群を違う速度でズーム時に移動させて間隔を変化させることで広角化に伴って発生する非点隔差、像面湾曲のズーミング時の変化を抑えている。
【００１６】
条件式（３）は第２、３レンズ群の移動量の比を表すものである。
条件式（３）の下限を越えると間隔の変化が小さくなりズーミング時の収差変動を抑える効果が少なくなり短焦点距離端と長焦点距離端で収差のバランスを取ることができなくなってしまう。条件式（３）の上限を越えると間隔変化が大きくなりすぎ短焦点距離端でレンズ全長の増大を招いたり、入射瞳位置を適切にして前玉系を小さくできなくなり、コマのバランスを取ることができなくなってしまう。
【００１７】
上述したように第２、３レンズ群の間隔を変え、入射瞳位置を適切にし、コマのバランスを取るためには絞りは第３レンズ群の物体側に置き第３レンズ群とともに動かすのがよい。
【００１８】
また本広角ズームレンズ系では、広角化に伴う収差を抑えるため第１レンズ群中にプラスチックの非球面レンズを配置することが望ましい。この非球面レンズの位置は、プラスチックで高精度に形状を成形するためにはレンズ径が小さい方がよいのでなるべく像側がよいが、最も像側に置くとレンズの組立作業中に手で触れたり汚して傷がつき易い。このため、汚れや傷がつきにくいように最も像側の正レンズよりも物体側とし、群中に配置している。
【００１９】
条件式（４）は、プラスチックメニスカス非球面レンズのパワーを規定している。プラスチックは線膨張係数が大きく環境変化による性能（形状）変化が硝子に比べて大きい。そのためパワーを条件式（４）の範囲に小さくとどめ環境変化の影響を少なくするようにし、非球面効果を主に持たせるようにしている。
【００２０】
条件式（５）はプラスチック非球面レンズのもつ非球面量を規定している。条件式（５）の下限を越えると非球面量が少なくなるので歪曲や非点隔差を補正する効果が小さくなり全系の収差を保てなくなってしまう。条件式（５）の上限を越えると非球面量が大きくなり歪曲や非点隔差が過剰に補正され、また非球面量が多くなるとプラスチックの成形が難しくなってしまう。また、非球面は両面に設けた方が収差補正を分担できるので効果がより高い。
【００２１】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルである。また、表中のＦＮＯ．はＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆＢ はバックフォーカス（最も像側の面から撮像面までの空気換算距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎｄ はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
回転対称非球面は次式で定義される。
ｘ＝ｃｙ２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ２ｙ２］１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８ ＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２・・・
（但し、ｘは非球面形状、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）
【００２２】
［実施例１］
図１ないし図６は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例１を示している。図１、図３および図５はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２、図４および図６はそれぞれ図１、図３および図５での諸収差図を示している。表１はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２３】
【表１】
【００２４】［実施例２］
図７ないし図１２は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例２を示している。図７、図９および図１１はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図８、図１０および図１２はそれぞれ図７、図９、および図１１での諸収差図を示している。表２はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２５】
【表２】
【００２６】
［実施例３］
図１３ないし図１８は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例３を示している。図１３、図１５および図１７はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図１４、図１６および図１８はそれぞれ図１３、図１５および図１７での諸収差図を示している。表３はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２７】
【表３】
【００２８】
［実施例４］
図１９ないし図２４は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例４を示している。図１９、図２１および図２３はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２０、図２２および図２４はそれぞれ図１９、図２１および図２３での諸収差図を示している。表４はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２９】
【表４】
【００３０】
［実施例５］
図２５ないし図３０は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例５を示している。図２５、図２７および図２９はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２６、図２８および図３０はそれぞれ図２５、図２７および図２９での諸収差図を示している。表５はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００３１】
【表５】
【００３２】
各実施例の各条件式に対する値を表６に示す。
【表６】
【００３３】
表６からも明らかなように、実施例１ないし実施例５の数値は、条件式（１）ないし（５）を満足しており、かつ収差図に示すように各焦点距離での諸収差もよく補正されている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、短焦点距離端での画角がおよそ１００°に及ぶ広角でありながら、画角に伴って大きくなりがちなレンズ径を抑えた小型の広角ズームレンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による広角ズームレンズ系の実施例１の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】本発明による広角ズームレンズ系の実施例１の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による広角ズームレンズ系の実施例１の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】本発明による広角ズームレンズ系の実施例２の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
【図９】本発明による広角ズームレンズ系の実施例２の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【図１１】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。
【図１３】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ構成の諸収差図である。
【図１５】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ構成の諸収差図である。
【図１７】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ構成の諸収差図である。
【図１９】本発明による広角ズームレンズ系の実施例４の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２０】図１９のレンズ構成の諸収差図である。
【図２１】本発明による広角ズームレンズ系の実施例４の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図２２】図２１のレンズ構成の諸収差図である。
【図２３】本発明による広角ズームレンズ系の実施例４の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２４】図２３のレンズ構成の諸収差図である。
【図２５】本発明による広角ズームレンズ系の実施例５の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２６】図２５のレンズ構成の諸収差図である。
【図２７】本発明による広角ズームレンズ系の実施例５の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図２８】図２７のレンズ構成の諸収差図である。
【図２９】本発明による広角ズームレンズ系の実施例５の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図３０】図２９のレンズ構成の諸収差図である。
【図３１】本発明による広角ズームレンズ系の簡易移動図である。
【技術分野】
本発明は、短焦点距離端の画角がおよそ１００°に及ぶ広角ズームレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
物体側から順に負正正の３群ズームによって広角を達成しようとしたものは、特開平４‐７０７０６号公報、特開２０００‐１３１６１１号公報、特開平２００００‐１３１６１２号公報等で提案されているが、短焦点距離端の画角が特開平４‐７０７０６号公報のズームレンズ系はおよそ６１．６゜、特開２０００‐１３１６１１号公報および特開２０００‐１３１６１２号公報のズームレンズ系は９５．６゜と広角化が十分でなかった。また画角に伴って大きくなるレンズ径の小型化について考慮されていない。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、短焦点距離端の画角がおよそ１００°に及ぶ広角でありながら、画角に伴って大きくなりがちなレンズ径を抑えた小型の広角ズームレンズ系を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群及び正の第３レンズ群の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へズーミングする際、第１、２レンズ群間隔、第２、３レンズ群間隔ともに狭くなるように動く広角ズームレンズ系において、負の第１レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）０．３０＜ｆｗ／ｆ１ｐ＜０．４０
（２）−１．０＜（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １）＜１．０
但し、
ｆｗ：短焦点距離端における全系の焦点距離、
ｆ１ｐ：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの焦点距離、
ｒ１ｐ ‐ １：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ１ｐ ‐ ２：同正レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００５】
第１レンズ群は、具体的には、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸のパワーの弱いメニスカスレンズ、及び両凸の正レンズから構成することができる。物体側に凸のメニスカスレンズは弱いパワーであれば正負いずれのパワーでもよいが、正のパワーを持つにしても、最も像側の両凸の正レンズが第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズである。
【０００６】
本発明の広角ズームレンズ系は、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０．６６＜ΔＸ２／ΔＸ３＜０．８０
但し、
ΔＸ２：短焦点距離端から長焦点距離端への第２レンズ群の移動量、
ΔＸ３：短焦点距離端から長焦点距離端への第３レンズ群の移動量、
である。
【０００７】
また、絞りは第３レンズ群の物体側に配置し第３レンズ群とともに移動させるのがよい。
【０００８】
本発明は、別の態様によると、負の第１レンズ群は、その最も像側に正レンズが配置され、該正レンズの物体側に物体側に凸のパワーの弱いメニスカスレンズを有し、該メニスカスレンズはプラスチック製で、光軸からの高さが高くなるにつれ球面に比較して正のパワーが強くなるような少なくとも１面の非球面を有し、さらに次の条件式（４）を満足することを特徴としている。
（４）ｆｗ／｜ｆｍ｜＜０．２５
但し、
ｆｍ：プラスチックメニスカス非球面レンズの焦点距離、
である。
プラスチックメニスカス非球面レンズのパワーは正負を問わないが、正のパワーを持つ場合にも、そのパワーは、最も像側の正レンズのパワーより小さいパワーである。
【０００９】
メニスカス非球面レンズは、次の条件式（５）を満足する両面非球面レンズとすることが好ましい。
（５）０．０６＜（ΔＡＳＰ１−ΔＡＳＰ２）／ｆｗ＜０．１０
但し、
ΔＡＳＰ１：物体側の面の光軸からの高さｈにおける近軸球面サグ量と非球面サグ量との差、
ΔＡＳＰ２：像側の面の光軸からの高さｈにおける近軸球面サグ量と非球面サグ量との差、
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるズームレンズ系は、図３１の簡易移動図に示すように、物体側から順に、負の第１レンズ群１０、正の第２レンズ群２０及び正の第３レンズ群３０の３つのレンズ群からなっている。短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０の間隔、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０の間隔ともに狭くなるように移動する。フォーカシングは第１レンズ群１０によって行う。絞Ｓは、第３レンズ群３０の前方（物体側）にあって、第３レンズ群３０と一緒に移動する。
【００１１】
通常ズームレンズ系の広角化には一眼レフカメラ用のミラーのスペースや各種フィルターを像面の前に置く場所を確保するため、また口径食を防ぎコサイン４乗則による周辺光量の低下を防ぐため、第１レンズ群に負のパワーを与えた広角ズームが用いられる。しかし一般に第１レンズ群が負のパワーの広角ズームでは、入射瞳がレンズ内に位置し軸外光束の入射角が画角に対応して大きくなり、レンズの前玉径を大きくしてしまう。
【００１２】
これを抑えるため、全体として負のパワーの第１レンズ群中の最も像側に正レンズを配置し、第１レンズ群中物体側の負レンズで軸外光束を光軸から外側に強く曲げ再び正レンズで光軸側に強く曲げることで入射瞳を物体側に寄せて前玉径を小さく抑えている。以上の作用を得るため、正レンズは、最も像側に配置することが望ましい。
【００１３】
条件式（１）は、第１レンズ群中に含まれる正レンズのパワーを比較的強くすることを表している。第１レンズ群全体のパワーは、第２、第３レンズ群とのパワーバランスからの制約がある（第１レンズ群全体の焦点距離をｆ１、短焦点距離端の全系の焦点距離をｆｗとすると、およそ１．０＜ｆ１／ｆｗ＜１．２程度）ので、条件式（１）は同時に正レンズ中の負レンズ群のパワーが強いことも表している。条件式（１）の下限を越えて第１レンズ群中の正レンズのパワーが小さいと、入射瞳を物体側へ出す効果が小さくなり前玉径の大型化を招いてしまう。条件式（１）の上限を越えて第１レンズ群中の正レンズのパワーが大きくなると、主に画角に伴って大きくなる歪曲収差や像面湾曲、非点隔差が大きく発生し、補正しきれなくなってしまう。
【００１４】
条件式（２）は、条件式（１）に従ってパワーの強くなった正レンズの形状をシェイプファクター（（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １））で規定している。条件式（２）は実質的に同正レンズが両凸レンズであることを示しており、パワーが強くなった正レンズの収差発生を小さく抑えるために、両面でパワーを分担し発生する収差も両面に振り分けて小さく抑えている。条件式（２）の下限を越えると物体側が凹か平面のレンズとなり物体側面への軸外光束の入射角が大きくなりコマや非点隔差が大きく発生してしまう。条件式（２）の上限を越えると像側が平面か凹のレンズとなり軸外光束の射出角が大きくなりやはりコマや非点隔差が大きくなってしまう。
【００１５】
さらに本広角ズームレンズ系では、短焦点距離端での画角１００°を達成するため、像側の２つの正レンズ群を違う速度でズーム時に移動させて間隔を変化させることで広角化に伴って発生する非点隔差、像面湾曲のズーミング時の変化を抑えている。
【００１６】
条件式（３）は第２、３レンズ群の移動量の比を表すものである。
条件式（３）の下限を越えると間隔の変化が小さくなりズーミング時の収差変動を抑える効果が少なくなり短焦点距離端と長焦点距離端で収差のバランスを取ることができなくなってしまう。条件式（３）の上限を越えると間隔変化が大きくなりすぎ短焦点距離端でレンズ全長の増大を招いたり、入射瞳位置を適切にして前玉系を小さくできなくなり、コマのバランスを取ることができなくなってしまう。
【００１７】
上述したように第２、３レンズ群の間隔を変え、入射瞳位置を適切にし、コマのバランスを取るためには絞りは第３レンズ群の物体側に置き第３レンズ群とともに動かすのがよい。
【００１８】
また本広角ズームレンズ系では、広角化に伴う収差を抑えるため第１レンズ群中にプラスチックの非球面レンズを配置することが望ましい。この非球面レンズの位置は、プラスチックで高精度に形状を成形するためにはレンズ径が小さい方がよいのでなるべく像側がよいが、最も像側に置くとレンズの組立作業中に手で触れたり汚して傷がつき易い。このため、汚れや傷がつきにくいように最も像側の正レンズよりも物体側とし、群中に配置している。
【００１９】
条件式（４）は、プラスチックメニスカス非球面レンズのパワーを規定している。プラスチックは線膨張係数が大きく環境変化による性能（形状）変化が硝子に比べて大きい。そのためパワーを条件式（４）の範囲に小さくとどめ環境変化の影響を少なくするようにし、非球面効果を主に持たせるようにしている。
【００２０】
条件式（５）はプラスチック非球面レンズのもつ非球面量を規定している。条件式（５）の下限を越えると非球面量が少なくなるので歪曲や非点隔差を補正する効果が小さくなり全系の収差を保てなくなってしまう。条件式（５）の上限を越えると非球面量が大きくなり歪曲や非点隔差が過剰に補正され、また非球面量が多くなるとプラスチックの成形が難しくなってしまう。また、非球面は両面に設けた方が収差補正を分担できるので効果がより高い。
【００２１】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルである。また、表中のＦＮＯ．はＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆＢ はバックフォーカス（最も像側の面から撮像面までの空気換算距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎｄ はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
回転対称非球面は次式で定義される。
ｘ＝ｃｙ２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ２ｙ２］１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８ ＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２・・・
（但し、ｘは非球面形状、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）
【００２２】
［実施例１］
図１ないし図６は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例１を示している。図１、図３および図５はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２、図４および図６はそれぞれ図１、図３および図５での諸収差図を示している。表１はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２３】
【表１】
図７ないし図１２は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例２を示している。図７、図９および図１１はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図８、図１０および図１２はそれぞれ図７、図９、および図１１での諸収差図を示している。表２はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２５】
【表２】
［実施例３］
図１３ないし図１８は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例３を示している。図１３、図１５および図１７はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図１４、図１６および図１８はそれぞれ図１３、図１５および図１７での諸収差図を示している。表３はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２７】
【表３】
［実施例４］
図１９ないし図２４は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例４を示している。図１９、図２１および図２３はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２０、図２２および図２４はそれぞれ図１９、図２１および図２３での諸収差図を示している。表４はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００２９】
【表４】
［実施例５］
図２５ないし図３０は、本発明の広角ズームレンズ系の実施例５を示している。図２５、図２７および図２９はそれぞれ短焦点距離端、中間焦点距離および長焦点距離端におけるレンズ構成図を示し、図２６、図２８および図３０はそれぞれ図２５、図２７および図２９での諸収差図を示している。表５はその数値データである。絞りＳは第３レンズ群３０の物体側（第１２面の前方）１．７０の位置にある。
【００３１】
【表５】
各実施例の各条件式に対する値を表６に示す。
【表６】
表６からも明らかなように、実施例１ないし実施例５の数値は、条件式（１）ないし（５）を満足しており、かつ収差図に示すように各焦点距離での諸収差もよく補正されている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、短焦点距離端での画角がおよそ１００°に及ぶ広角でありながら、画角に伴って大きくなりがちなレンズ径を抑えた小型の広角ズームレンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による広角ズームレンズ系の実施例１の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】本発明による広角ズームレンズ系の実施例１の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による広角ズームレンズ系の実施例１の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】本発明による広角ズームレンズ系の実施例２の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
【図９】本発明による広角ズームレンズ系の実施例２の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【図１１】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。
【図１３】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ構成の諸収差図である。
【図１５】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ構成の諸収差図である。
【図１７】本発明による広角ズームレンズ系の実施例３の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ構成の諸収差図である。
【図１９】本発明による広角ズームレンズ系の実施例４の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２０】図１９のレンズ構成の諸収差図である。
【図２１】本発明による広角ズームレンズ系の実施例４の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図２２】図２１のレンズ構成の諸収差図である。
【図２３】本発明による広角ズームレンズ系の実施例４の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２４】図２３のレンズ構成の諸収差図である。
【図２５】本発明による広角ズームレンズ系の実施例５の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２６】図２５のレンズ構成の諸収差図である。
【図２７】本発明による広角ズームレンズ系の実施例５の中間焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図２８】図２７のレンズ構成の諸収差図である。
【図２９】本発明による広角ズームレンズ系の実施例５の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図３０】図２９のレンズ構成の諸収差図である。
【図３１】本発明による広角ズームレンズ系の簡易移動図である。
Claims (6)
- 物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群及び正の第３レンズ群の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へズーミングする際、第１、２レンズ群間隔、第２、３レンズ群間隔ともに狭くなるように動く広角ズームレンズ系において、
負の第１レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを含み、
次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする広角ズームレンズ系。
（１）０．３０＜ｆｗ／ｆ１ｐ＜０．４０
（２）−１．０＜（ｒ１ｐ ‐ ２＋ｒ１ｐ ‐ １）／（ｒ１ｐ ‐ ２−ｒ１ｐ ‐ １）＜１．０
但し、
ｆｗ：短焦点距離端における全系の焦点距離、
ｆ１ｐ：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの焦点距離、
ｒ１ｐ ‐ １：第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ１ｐ ‐ ２：同正レンズの像側の面の曲率半径。 - 請求項１記載の広角ズームレンズ系において、第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸の負メニスカスレンズ、物体側に凸のパワーの弱いメニスカスレンズ、及び両凸の正レンズからなり、この最も像側の両凸の正レンズが第１レンズ群中の最もパワーの大きい正レンズである広角ズームレンズ系。
- 請求項１または２に記載の広角ズームレンズ系において、さらに次の条件式（３）を満足する広角ズームレンズ系。
（３）０．６６＜ΔＸ２／ΔＸ３＜０．８０
但し、
ΔＸ２：短焦点距離端から長焦点距離端への第２レンズ群の移動量、
ΔＸ３：短焦点距離端から長焦点距離端への第３レンズ群の移動量。 - 請求項１記載の広角ズームレンズ系において、絞りは第３レンズ群の物体側にあって第３レンズ群とともに動く広角ズームレンズ系。
- 物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群及び正の第３レンズ群の３つのレンズ群からなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、第１、２レンズ群間隔、第２、３レンズ群間隔ともに狭くなるように動く広角ズームレンズ系において、
負の第１レンズ群は、その最も像側に正レンズが配置され、該正レンズの物体側に物体側に凸のパワーの弱いメニスカスレンズを有し、該メニスカスレンズはプラスチック製で、光軸からの高さが高くなるにつれ球面に比較して正のパワーが強くなるような少なくとも１面の非球面を有し、さらに次の条件式（４）を満足することを特徴とする広角ズームレンズ系。
（４）ｆｗ／｜ｆｍ｜＜０．２５
但し、
ｆｍ：プラスチックメニスカス非球面レンズの焦点距離。 - 請求項５記載の広角ズームレンズ系において、上記メニスカスレンズは両面が非球面であり、次の条件式（５）を満足する広角ズームレンズ系。
（５）０．０６＜（ΔＡＳＰ１−ΔＡＳＰ２）／ｆｗ＜０．１０
但し、
ΔＡＳＰ１：物体側の面の光軸からの高さｈにおける近軸球面サグ量と非球面サグ量との差、
ΔＡＳＰ２：像側の面の光軸からの高さｈにおける近軸球面サグ量と非球面サグ量との差。
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