JPH1048518A - 変倍光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化と高変倍化との両立が可能な変倍光学
系。 【解決手段】 物体側から順に、正屈折力の第１レンズ
群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負屈折力の
第３レンズ群Ｇ３と、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、
正屈折力の第５レンズ群Ｇ５とを備えている。そして、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レン
ズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レ
ンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は増大し、第３
レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は減少し、第
４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔は変化する
ように、少なくとも第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ
群Ｇ５は物体側へ移動し、条件式（１）および（２）を
満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変倍光学系に関し、
特に高変倍化が可能で且つ近距離合焦が可能な変倍光学
系に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、スチルカメラやビデオカメラなど
に用いられる撮影光学系では、ズームレンズが一般的と
なっている。特に、変倍比が３倍を超える、いわゆる高
変倍ズームレンズを備えたカメラが主流となりつつあ
る。

【０００３】この種のカメラでは、３５ｍｍ判で焦点距
離が５０ｍｍ程度の画角を焦点距離範囲に含むズームレ
ンズが一般的に用いられている。特に、高変倍ズームレ
ンズには、変倍に際して３つ以上のレンズ群が移動する
ように構成された、いわゆる多群ズームレンズが主に用
いられている。また、撮影光学系とカメラ本体とが一体
的に構成された一体型カメラでは、携帯性が重視され、
小型化や軽量化が要求される。このため、小型化や軽量
化に適したズームレンズに関する提案が種々なされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高変倍ズームレンズでは、高変倍化を図る際に、望遠端
状態の焦点距離を長くすると、レンズ全長が大きくなっ
たり、絞り径が大きくなったりする。その結果、レンズ
系の大型化、ひいてはカメラの大型化を招き、携帯性も
悪化してしまう。逆に、高変倍化を図る際に、広角端状
態の焦点距離を短くすると、広角端状態における周辺光
量が cos４乗則により著しく不足する。したがって、口
径食を減らす必要が生じるが、開口絞りから離れた位置
に配置されるレンズ群を通過する軸外光束が光軸から離
れて、結果的にレンズ径の大型化を招いてしまう。この
ように、従来のズームレンズでは、小型化と高変倍化と
の両立を達成することが極めて困難であった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、小型化と高変倍化との両立が可能な変倍光学
系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】前記課題を解決するため
に、本発明においては、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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３
と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折
力を有する第５レンズ群Ｇ５とを備え、広角端状態から
望遠端状態への変倍に際して、前記第１レンズ群Ｇ１と
前記第２レンズ群Ｇ２との間に形成される第１空気間隔
は増大し、前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ
３との間に形成される第２空気間隔は増大し、前記第３
レンズ群Ｇ３と前記第４レンズ群Ｇ４との間に形成され
る第３空気間隔は減少し、前記第４レンズ群Ｇ４と前記
第５レンズ群Ｇ５との間に形成される第４空気間隔は変
化するように、少なくとも前記第１レンズ群Ｇ１および
前記第５レンズ群Ｇ５は物体側へ移動し、前記第１レン
ズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群Ｇ２
の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距
離をｆ３とし、広角端状態におけるレンズ系全体の焦点
距離をｆｗとし、望遠端状態におけるレンズ系全体の焦
点距離をｆｔとしたとき、 −０．５＜（ｆ２−ｆ３）／（ｆ２・ｆ３）^1/2 ＜０．３ ０．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＜１．４ の条件を満足することを特徴とする変倍光学系を提供す
る。

【０００７】本発明の好ましい態様によれば、前記第１
レンズ群Ｇ１と前記第４レンズ群Ｇ４との間に配置され
るレンズ群のうちの１つのレンズ群を光軸に沿って移動
させて、近距離物体への合焦を行う。また、広角端状態
における前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３
との軸上空気間隔をd23wとし、望遠端状態における前記
第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３との軸上空気
間隔をd23tとし、前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ
２とし、前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３とし、
広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗと
し、望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｔ
としたとき、 0.07＜（d23t−d23w）（fw・ft）^1/2 ／（f2・f3）＜0.35 の条件を満足することが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】従来より、一眼レフレックス式の
カメラに用いられる標準ズームレンズ、すなわち３５ｍ
ｍ判フィルム用で焦点距離が５０ｍｍ程度の画角を焦点
距離範囲に含むズームレンズには、主として正負正正の
４群タイプのズームレンズが用いられている。正負正正
４群タイプのズームレンズでは、広角端状態で第１レン
ズ群と第２レンズ群とが強い負の合成屈折力を有し、第
３レンズ群と第４レンズ群とが強い正の合成屈折力を有
し、全体の屈折力配置がレトロフォーカス型となる。そ
して、望遠端状態で、第１レンズ群と第２レンズ群との
間隔を広げて第１レンズ群による収斂作用を強め、第３
レンズ群と第４レンズ群との間隔を広げて第３レンズ群
と第４レンズ群との合成屈折力を正に弱めて、第２レン
ズ群から第４レンズ群の合成屈折力を正に弱めることに
より、レンズ系全体の屈折力配置を望遠型に近づけてい
る。

【０００９】上述の構成により、広角端状態では第１レ
ンズ群を通過する軸外光束を光軸に近づけてレンズ径の
小型化を図りながら、望遠端状態ではレンズ全長の短縮
化を図っている。また、正負正正４群タイプのズームレ
ンズでは、正負正の３群タイプのズームレンズの最も像
側の正レンズ群を２つの正レンズ群に分割した構成を有
する。そして、分割された２つの正レンズ群の間に形成
される空気間隔を変化させることにより、変倍を行って
いる。したがって、正負正正４群タイプのズームレンズ
では、正負正の３群タイプのズームレンズよりも、高変
倍化に伴って発生する軸外収差の変動を良好に抑えるこ
とができる。

【００１０】ところで、正負正正４群タイプのズームレ
ンズでは、第２レンズ群が唯一の負レンズ群である。し
たがって、ペッツバール和を適切な値にするために、第
２レンズ群は強い負屈折力を有する。また、従来より、
小型化と高変倍化とを達成するためには、ズームレンズ
を構成する各レンズ群の屈折力を強めることが効果的で
あることが知られている。特に、第２レンズ群の屈折力
を強めると、広角端状態において第２レンズ群と第３レ
ンズ群との間隔を狭めることができるため、第１レンズ
群を通過する軸外光束が光軸に近づき、レンズ径の小型
化を図ることができる。したがって、第１レンズ群の屈
折力を正に強めても、レンズ径の大型化を招くことがな
く、結果的に望遠端状態のレンズ全長を短縮化すること
ができる。

【００１１】しかしながら、正負正正４群タイプのズー
ムレンズでは、第３レンズ群あるいは第４レンズ群に隣
接して開口絞りが配置されるのが一般的である。したが
って、広角端状態から望遠端状態へ変倍する際に、第２
レンズ群を通過する軸外光束の入射高があまり変化せ
ず、その入射角だけが変化する。このため、高変倍化に
伴って軸外収差の変動が発生しやすく、高い光学性能を
維持するにはレンズ構成枚数を多くしたり、非球面の導
入が不可欠であった。

【００１２】そこで、本発明の変倍光学系では、正負正
正４群タイプのズームレンズにおいて正負正３群タイプ
のズームレンズの最も像側の正レンズ群を２つの正レン
ズ群に分割することによって高変倍化を達成したよう
に、正負正正４群タイプのズームレンズにおける負屈折
力の第２レンズ群を２つの負レンズ群に分割している。
そして、分割した２つの負レンズ群を広角端状態から望
遠端状態への変倍に際して独立に移動させることによ
り、変倍に伴う軸外収差の変動を良好に補正して、高性
能化と高変倍化との両立化を達成している。特に、従来
の正負正正４群タイプのズームレンズでは、第２レンズ
群の変倍を担う割合が非常に大きいのに対して、本発明
の変倍光学系では、分割された２つの負レンズ群で変倍
を担う割合を分担することができるので、各レンズ群の
相互偏心に伴う性能劣化を極力抑えることが可能とな
る。

【００１３】以上の考察に基づいて、本発明の変倍光学
系は、正負負正正の屈折力配置を有し、以下の５つの条
件〜を満足するように各レンズ群を機能させてい
る。 広角端状態では、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ
３を近づけてその合成屈折力を強い負屈折力とし、第４
レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とを近づけてその合成
屈折力を強い正屈折力とし、第３レンズ群Ｇ３と第４レ
ンズ群Ｇ４とを適切な間隔を隔てて配置する。 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第１レンズ
群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を広げるように、少
なくとも第１レンズ群Ｇ１を物体側へ移動させる。

【００１４】広角端状態から望遠端状態への変倍時
に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を広
げ、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔を広
げるように、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との
間隔を狭める。 第２レンズ群Ｇ２の使用倍率β２が変倍範囲の全体に
亘って−１＜１／β２＜１を満たし、第３レンズ群Ｇ３
の使用倍率β３が変倍範囲の全体に亘って−１＜β３＜
１を満たすように、第２レンズ群Ｇ２の屈折力および第
３レンズ群Ｇ３の屈折力を決定する。 第４レンズ群Ｇ４の物体側か、第４レンズ群Ｇ４中
か、あるいは第５レンズ群Ｇ５中に、開口絞りを配置す
る。

【００１５】本発明においては、従来の正負正正４群タ
イプのズームレンズと同様に、広角端状態での屈折力配
置を逆望遠型として第１レンズ群Ｇ１のレンズ径の小型
化を図っており、の条件を満足することが望ましい。
望遠端状態では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２
との間隔を広げて第１レンズ群Ｇ１による収斂作用を強
めることによって、レンズ全長の短縮化を図っている。
しかしながら、広角端状態におけるレンズ全長を大きく
すると、第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸か
ら離れて、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径が大型化する。
このため、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して
第１レンズ群Ｇ１を物体側へ移動させており、の条件
が必要となる。

【００１６】次に、屈折力φ１のレンズ群と屈折力φ２
のレンズ群とが軸上空気間隔Ｄだけ隔てて配置されてい
る場合、２つのレンズ群の合成屈折力φは次の式（ａ）
で表される。 φ＝φ１＋φ２−φ１・φ２・Ｄ （ａ） ここで、２つのレンズ群の空気間隔がΔだけ広がった場
合、２つのレンズ群の合成屈折力φ’は次の式（ｂ）で
表される。 φ’＝φ１＋φ２−φ１・φ２・（Ｄ＋Δ） （ｂ）

【００１７】したがって、２つのレンズ群の合成屈折力
の変化Δφは、次の式（ｃ）で表される。 Δφ＝φ’−φ＝−φ１・φ２・Δ （ｃ） 式（ｃ）を参照すると、２つのレンズ群の屈折力の符号
が同じである場合、２つのレンズ群の合成屈折力はその
空気間隔を広げると負に強まることがわかる。また、２
つのレンズ群の屈折力の符号が互いに異なる場合、２つ
のレンズ群の合成屈折力はその空気間隔を広げると負に
弱まることがわかる。

【００１８】本発明においては、広角端状態から望遠端
状態への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ
群Ｇ３との間隔を広げてその合成屈折力を負に強め、第
４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔を広げてそ
の合成屈折力を正に弱め、第２レンズ群Ｇ２と第３レン
ズ群Ｇ３とにより形成される負部分系と第４レンズ群Ｇ
４と第５レンズ群Ｇ５とにより形成される正部分系との
間隔を狭めることにより、広角端状態よりも望遠端状態
において第２レンズ群Ｇ２〜第５レンズ群Ｇ５の合成屈
折力を負に強めている。したがって、条件が必要とな
る。特に、本発明においては、変倍に際して第２レンズ
群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを独立に移動させている
が、第２レンズ群Ｇ２は主として軸外収差の補正を、第
３レンズ群Ｇ３は主として軸上収差の補正をそれぞれ担
っている。

【００１９】また、条件を満足するように第２レンズ
群Ｇ２の屈折力と第３レンズ群Ｇ３の屈折力とを配分す
ると、第２レンズ群Ｇ２を通過する軸外光束は光軸から
離れた位置を通過するようになるので、軸上収差と軸外
収差とを独立に補正することが可能となる。特に、変倍
時に第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変
化させることにより、変倍時に第２レンズ群Ｇ２を通過
する軸外光束の高さを変化させて、変倍に伴う軸外収差
の変動も良好に補正している。逆に、第３レンズ群Ｇ３
は、第２レンズ群Ｇ２よりも像側に配置されているの
で、第２レンズ群Ｇ２よりも開口絞りに近く、第３レン
ズ群Ｇ３を通過する軸外光束は光軸に近い。このため、
第３レンズ群Ｇ３により発生する軸外収差の方が、第２
レンズ群Ｇ２により発生する軸外収差よりも少ない。し
たがって、第２レンズ群Ｇ２において軸上収差の補正を
行うことにより、大口径化を図ることができる。

【００２０】ところで、高変倍ズームレンズにおいて変
倍に伴う軸外収差の変動を良好に抑えるためには、広角
端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する際
に、軸外光束の通過する高さが変化するレンズ群の数を
増やすことが肝要である。これにより、例えば広角端状
態で発生する軸外収差を補正するためのレンズ群や望遠
端状態で発生する軸外収差を補正するためのレンズ群な
どを規定して、各レンズ群の収差補正上の機能を明確に
することができる。本発明においては、広角端状態から
望遠端状態へのレンズ位置状態の変化に伴って、第２レ
ンズ群Ｇ２を通過する軸外光束が光軸に近づき、第１レ
ンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸から離れるよう
に、各レンズ群を機能させて高変倍化を達成している。
そして、第４レンズ群Ｇ４の近傍にあるいは第５レンズ
群Ｇ５の近傍に、開口絞りを配置している。

【００２１】以下、本発明の各条件式について説明す
る。本発明においては、次の条件式（１）および（２）
を満足する。 −０．５＜（ｆ２−ｆ３）／（ｆ２・ｆ３）^1/2 ＜０．３ （１） ０．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＜１．４ （２） ここで、 ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離 ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離 ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離 ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体の焦点距離 ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体の焦点距離

【００２２】条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点
距離ｆ２と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３とのバラン
スを図るための条件式であり、変倍時に発生する軸上収
差の変動と軸外収差の変動とを良好に補正するための条
件を規定している。条件式（１）の上限値を上回った場
合、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離が負に小さくなり、広
角端状態において第２レンズ群Ｇ２を通過する軸外光束
が光軸に近づく。その結果、第２レンズ群Ｇ２により軸
上収差と軸外収差とを独立して補正することが難しくな
り、所定の変倍比を維持しながら高性能化を図ることが
困難となってしまう。逆に、条件式（１）の下限値を下
回った場合、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離が負に小さく
なり、第３レンズ群Ｇ３において発生する正の球面収差
を少ないレンズ構成枚数で補正することが困難となり、
所定の光学性能を得ることができなくなってしまう。

【００２３】条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点
距離ｆ１について適切な範囲を規定しており、レンズ系
の短縮化とレンズ径の小型化とのバランスを図るための
条件式である。条件式（２）の上限値を上回った場合、
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離が正に大きくなって収斂作
用が弱まるので、望遠端状態でのレンズ全長が大型化し
てしまう。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、広
角端状態において第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束
が光軸から離れて、画面周辺部において所定の光量を確
保するにはレンズ径の大型化を招いてしまう。なお、望
遠端状態におけるレンズ全長の短縮化をさらに図るに
は、条件式（２）の上限値を１．２に設定することが望
ましい。

【００２４】また、本発明においては、前述のように、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第２レンズ
群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化する。したが
って、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３を少な
いレンズ枚数で構成するために、以下の条件式（３）を
満足することが望ましい。 0.07＜（d23t−d23w）（fw・ft）^1/2 ／（f2・f3）＜0.35 （３） ここで、 d23w：広角端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レン
ズ群Ｇ３との軸上空気間隔 d23t：望遠端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レン
ズ群Ｇ３との軸上空気間隔

【００２５】前述の式（ｃ）を参照するとわかるよう
に、条件式（３）において、Δφ＝（d23t−d23w）／
（f2・f3）は、広角端状態から望遠端状態へレンズ位置
状態が変化する際の第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ
３との合成屈折力の変化量を表している。したがって、
条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３
との変倍作用を規定する条件式である。本発明では、広
角端状態において第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３
とを接近させることにより、第２レンズ群Ｇ２を通過す
る軸外光束を光軸に近づけさせている。逆に、望遠端状
態において、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを
引き離すことにより、第２レンズ群Ｇ２を通過する軸外
光束を光軸から離している。その結果、広角端状態から
望遠端状態へのレンズ位置状態の変化に伴う軸外収差の
変動を良好に補正している。

【００２６】条件式（３）の上限値を上回った場合、望
遠端状態において第２レンズ群Ｇ２を通過する軸外光束
の高さの差が小さくなる。その結果、変倍に伴う軸外収
差の変動を良好に補正することができなくなるので、好
ましくない。条件式（３）の下限値を下回った場合、広
角端状態および望遠端状態において第２レンズ群Ｇ２を
通過する軸外光束の高さの差が小さくなる。その結果、
変倍に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができ
なくなるので、好ましくない。

【００２７】ところで、ズームレンズの近距離合焦方法
として、フロント・フォーカス（ＦＦ）方式、インナー
・フォーカス（ＩＦ）方式、およびリア・フォーカス
（ＲＦ）方式が知られている。そして、レンズ径の比較
的小さいレンズ群を比較的少ない移動量だけ駆動するこ
とにより合焦が可能なインナー・フォーカス方式に関し
て、従来より種々の提案がなされている。インナー・フ
ォーカス方式を用いる場合、フォーカシング群（合焦に
際して駆動されるレンズ群）の移動量（フォーカシング
移動量）を小さくするための条件は、本出願人の出願に
かかる特開平７−３５９７９号公報に示す通りである。
したがって、本発明の変倍光学系においても、広角端状
態から望遠端状態までの各焦点距離範囲においてフォー
カシング群の横倍率を適切な値に規定することにより、
フォーカシング移動量を小さくし、フォーカシング機構
の簡易構成化が達成することができる。

【００２８】本発明においては、第２レンズ群Ｇ２ある
いは第３レンズ群Ｇ３をフォーカシング群とした場合、
そのフォーカシング移動量を小さくするために、以下の
条件式（４）を満足することが望ましい。 -0.5＜｛f1＋f2−（d12t−d12w）／２｝／（fw・ft）^1/2 ＜0.75 （４） ここで、 d12w：広角端状態における第１レンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との軸上空気間隔 d12t：望遠端状態における第１レンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との軸上空気間隔

【００２９】前述の条件に示す通り、本発明において
は、第２レンズ群Ｇ２の横倍率β２および第３レンズ群
Ｇ３の横倍率β３が、−１＜１／β２＜１、−１＜β３
＜１を満足している。したがって、第２レンズ群Ｇ２を
フォーカシング群とする場合に、フォーカシング移動量
を小さくするには、焦点距離範囲において１／β２の値
が０に近い値となることが必要である。また、第３レン
ズ群Ｇ３をフォーカシング群とする場合に、フォーカシ
ング移動量を小さくするには、焦点距離範囲においてβ
３の値が０に近い値となることが必要である。なお、第
２レンズ群Ｇ２の横倍率β２の逆数１／β２が０となる
とき、第３レンズ群Ｇ３の横倍率β３も０である。した
がって、焦点距離範囲の全体に亘ってフォーカシング移
動量を小さくするには、広角端状態から望遠端状態まで
の焦点距離範囲内に１／β２＝０となるレンズ位置状態
を含むことが望ましい。

【００３０】ところで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ
群Ｇ２との合成屈折力φ12は、次の式（ｄ）で表され
る。 φ12＝１／ｆ１＋１／ｆ２−ｄ12／（ｆ１・ｆ２） （ｄ） ここで、ｄ12：第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と
の主点間隔 すなわち、式（ｄ）においてφ12＝０を満足する場合、
次の式（ｅ）に示す関係が成立する。 ｆ１＋ｆ２−ｄ12＝０ （ｅ）

【００３１】したがって、フォーカシング群の移動量を
小さくする条件は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ
２との間隔がΔｄ＝（d12t−d12w）／２になるとき、式
（ｅ）の左辺の値が０に近くなることである。ただし、
d12tおよびd12wは軸上空気間隔であって主点間隔ではな
いので、式（ｅ）の左辺の値が正確に０になる必要はな
い。こうして、条件式（４）の下限値および上限値で規
定される範囲を満足することにより、フォーカシング移
動量を小さくすることが可能となる。なお、さらに効率
的なフォーカシングを行うには、条件式（４）の上限値
を０．５に、下限値を−０．３に設定することが望まし
い。これは、焦点距離が（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 となる際に
式（ｅ）の左辺をより０に近づけることにより、広角端
状態と望遠端状態とで同一の被写体に対するフォーカシ
ング移動量がほぼ同一の量に近づき、フォーカシング移
動量を減らすことができるからである。

【００３２】本発明においては、第４レンズ群Ｇ４の付
近に開口絞りが配置されるため、第４レンズ群Ｇ４を通
過する軸外光束は光軸の付近を通過する。したがって、
第４レンズ群Ｇ４単独で発生する負の球面収差を良好に
補正することが望ましい。そこで、本発明においては、
第４レンズ群Ｇ４を、少なくとも２枚の正レンズと、少
なくとも１枚の負レンズとで構成することが望ましい。

【００３３】別の観点によれば、本発明においては、高
変倍ズームレンズで発生しがちな手ブレ等に起因する像
ブレによる撮影の失敗を防ぐために、光学系のブレを検
出するブレ検出系と駆動手段とをレンズ系に組み合わせ
ることができる。そして、光学系を構成するレンズ群の
うち１つのレンズ群の全体または一部をシフトレンズ群
として偏心させることにより像をシフトさせて、ブレ検
出系により検出された光学系のブレに起因する像ブレ
（像位置の変動）を補正することにより、本発明の変倍
光学系をいわゆる防振光学系とすることが可能である。
また、本発明による変倍光学系は、ズームレンズに限定
されることなく、焦点距離状態が連続的に存在しないバ
リフォーカルズームレンズにも適用することができるこ
とはいうまでもない。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の各実施例にかかる変倍
光学系の屈折力配分および広角端状態（Ｗ）から望遠端
状態（Ｔ）への変倍時における各レンズ群の移動の様子
を示す図である。図１に示すように、本発明の各実施例
にかかる変倍光学系は、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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３
と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折
力を有する第５レンズ群Ｇ５とを備えている。そして、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レン
ズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に形成される第１空
気間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３
との間に形成される第２空気間隔は増大し、第３レンズ
群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に形成される第３空気
間隔は減少し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５と
の間に形成される第４空気間隔は増大するように、各レ
ンズ群が物体側へ移動する。

【００３５】各実施例において、非球面は、光軸に垂直
な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量
（サグ量）をＳ（ｙ）、基準の曲率半径をＲ、円錐係数
をκ、ｎ次の非球面係数をＣn としたとき、以下の数式
（ｆ）で表される。

【数１】 Ｓ（ｙ）＝（ｙ² ／Ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ² ／Ｒ² ）^1/2 ｝ ＋Ｃ₂ ・ｙ² ＋Ｃ₄ ・ｙ⁴ ＋Ｃ₆ ・ｙ⁶ ＋Ｃ₈ ・ｙ⁸ ＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋・・・ （ｆ） 各実施例において、非球面には面番号の右側に＊印を付
している。

【００３６】〔第１実施例〕図２は、本発明の第１実施
例にかかる変倍光学系の構成を示す図である。図２の変
倍光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズとの接合正レンズＬ11、および物体側に凸面を向
けた正メニスカスレンズＬ12からなる第１レンズ群Ｇ１
と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ21、両
凹レンズＬ22、および両凸レンズＬ23からなる第２レン
ズ群Ｇ２と、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズとの接合負レンズＬ３からなる第３レンズ
群Ｇ３と、両凸レンズＬ41、両凸レンズＬ42、および両
凹レンズＬ43からなる第４レンズ群Ｇ４と、両凸レンズ
Ｌ51、両凸レンズＬ52、物体側に凸面を向けた負メニス
カスレンズＬ53、両凸レンズＬ54、および物体側に凹面
を向けた負メニスカスレンズＬ55からなる第５レンズ群
Ｇ５とから構成されている。

【００３７】また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４との間に配置され、広角端状態から望
遠端状態への変倍に際して第４レンズ群Ｇ４と一体的に
移動する。図２は、広角端状態における各レンズ群の位
置関係を示しており、望遠端状態への変倍時には図１に
矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。ま
た、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って移動させることに
より、フォーカシング（合焦）を行っている。

【００３８】次の表（１）に、本発明の第１実施例の諸
元の値を掲げる。表（１）において、ｆは焦点距離を、
ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォ
ーカスを、Ｄ0 は物体と最も物体側の面との光軸に沿っ
た距離をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の
進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、
屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６
ｎｍ）に対する値を示している。

【００３９】

【表１】 ｆ＝36.00 〜87.50 〜175.00〜242.50 ＦNO＝ 3.63 〜 5.00 〜 5.63〜 5.91 ２ω＝63.80 〜27.58 〜13.99 〜 10.02° 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 80.9890 1.875 1.84666 23.83 2 48.9190 7.500 1.65160 58.44 3 188.3542 0.125 4 62.0956 5.000 1.69680 55.48 5 194.8188 (D5= 可変) 6* 214.1510 1.875 1.77250 49.61 7 20.7737 5.125 8 -184.8288 1.375 1.83500 42.98 9 62.8835 0.125 10 34.5887 3.750 1.78470 26.06 11 -110.2498 (D11=可変) 12 -31.8685 1.250 1.83500 42.98 13 35.7163 2.750 1.84666 23.83 14 622.9335 (D14=可変) 15 ∞ 0.875 （開口絞りＳ） 16 37.8685 3.750 1.48749 70.44 17 -50.6346 0.125 18 37.4303 3.750 1.48749 70.44 19 -135.8284 1.250 20 -42.1918 1.500 1.80610 33.27 21 196.9209 (D21=可変) 22* 33.2823 4.125 1.48749 70.44 23 -53.4455 1.250 24 39.5636 3.750 1.48749 70.44 25 -84.2589 0.125 26 136.4961 1.875 1.83500 42.98 27 22.6633 12.500 28 291.4677 2.500 1.84666 23.83 29 -129.4440 3.250 30 -22.5475 1.500 1.77250 49.61 31 -39.1697 (Bf) （非球面データ） κ Ｃ₂ Ｃ₄ 6 面 0.0000 0.0000 +3.59194×10^-6 Ｃ₆ Ｃ₈ Ｃ₁₀ -3.39411×10^-9 +1.85240×10^-11 -2.00749×10^-14 κ Ｃ₂ Ｃ₄ 22面 1.5645 0.0000 -1.63820×10^-5 Ｃ₆ Ｃ₈ Ｃ₁₀ -1.20340×10^-8 +9.72219×10^-11 -3.45087×10^-13 （変倍における可変間隔） ｆ 35.9992 87.4969 174.9924 242.4890 D5 2.5000 22.2716 38.9528 44.2319 D11 3.2478 3.7500 5.7286 6.2500 D14 26.2348 14.3758 6.8524 2.1875 D21 11.7914 5.1190 2.1064 1.2500 Bf 33.7487 58.3556 68.4495 73.2015 （撮影倍率−１／３０倍時の第３レンズ群Ｇ３のフォーカシング移動量） 焦点距離ｆ 35.9992 87.4969 174.9924 242.4890 Ｄ0 1031.8764 2506.8358 4962.2252 6845.6214 移動量 0.7604 0.6736 0.9681 1.1966 ただし、移動量の符号は物体側から像側への移動を正とする （条件対応値） ｆ１＝ ９３．７１９５ ｆ２＝−５４．５６２３ ｆ３＝−３５．８６９８ （１）（ｆ２−ｆ３）／（ｆ２・ｆ３）^1/2 ＝−０．２００ （２）ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＝ １．００３ （３）（d23t−d23w）（fw・ft）^1/2 ／（f2・f3） ＝ ０．１４３ （４）｛f1＋f2−（d12t−d12w）／２｝／（fw・ft）^1/2 ＝ ０．３９２

【００４０】図３乃至図１０は、ｄ線（λ＝５８７．６
ｎｍ）に対する第１実施例の諸収差図である。図３は広
角端状態（最短焦点距離状態）における無限遠合焦状態
での諸収差図であり、図４は第１中間焦点距離状態にお
ける無限遠合焦状態での諸収差図であり、図５は第２中
間焦点距離状態における無限遠合焦状態での諸収差図で
あり、図６は望遠端状態（最長焦点距離状態）における
無限遠合焦状態での諸収差図である。また、図７は広角
端状態における撮影倍率−１／３０倍での諸収差図であ
り、図８は第１中間焦点距離状態における撮影倍率−１
／３０倍での諸収差図であり、図９は第２中間焦点距離
状態における撮影倍率−１／３０倍での諸収差図であり
図１０は望遠端状態における撮影倍率−１／３０倍での
諸収差図である。

【００４１】各収差図において、ＦNOはＦナンバーを、
ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、Ａは各像高に対する半画
角を、Ｈは各像高に対する物体高をそれぞれ示してい
る。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジ
タル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示してい
る。さらに、球面収差を示す収差図において、破線はサ
インコンディション（正弦条件）を示している。各収差
図から明らかなように、本実施例では、各撮影距離状態
および各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され
ていることがわかる。

【００４２】〔第２実施例〕図１１は、本発明の第２実
施例にかかる変倍光学系の構成を示す図である。図１１
の変倍光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズとの接合正レンズＬ11、および物体側に凸面
を向けた正メニスカスレンズＬ12からなる第１レンズ群
Ｇ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ2
1、両凹レンズＬ22、および両凸レンズＬ23からなる第
２レンズ群Ｇ２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との接合負レンズＬ３からなる第３
レンズ群Ｇ３と、両凸レンズＬ41、物体側に凸面を向け
た正メニスカスレンズＬ42、および物体側に凹面を向け
た負メニスカスレンズＬ43からなる第４レンズ群Ｇ４
と、両凸レンズＬ51、両凸レンズと両凹レンズとの接合
レンズＬ52、両凸レンズＬ53、および物体側に凹面を向
けた負メニスカスレンズＬ54からなる第５レンズ群Ｇ５
とから構成されている。

【００４３】また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４との間に配置され、広角端状態から望
遠端状態への変倍に際して第４レンズ群Ｇ４と一体的に
移動する。図１１は、広角端状態における各レンズ群の
位置関係を示しており、望遠端状態への変倍時には図１
に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。ま
た、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って移動させることに
より、フォーカシング（合焦）を行っている。

【００４４】次の表（２）に、本発明の第２実施例の諸
元の値を掲げる。表（２）において、ｆは焦点距離を、
ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォ
ーカスを、Ｄ0 は物体と最も物体側の面との光軸に沿っ
た距離をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の
進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、
屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６
ｎｍ）に対する値を示している。

【００４５】

【表２】 ｆ＝36.00 〜75.00 〜112.50〜171.25 ＦNO＝ 3.90 〜 5.02 〜 5.50〜 5.87 ２ω＝63.83 〜31.40 〜21.12 〜 13.92° 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 121.0353 1.875 1.84666 23.83 2 53.6309 7.500 1.65160 58.44 3 903.2446 0.125 4 51.9503 5.000 1.74810 52.30 5 192.6792 (D5= 可変) 6 126.1037 1.875 1.77250 49.61 7 18.3230 5.250 8 -89.6368 1.375 1.83500 42.98 9 78.6459 0.125 10 29.8410 3.938 1.76182 26.55 11 -172.2154 (D11=可変) 12 -37.1905 1.250 1.83500 42.98 13 31.6473 2.750 1.84666 23.83 14 240.1302 (D14=可変) 15 ∞ 0.875 （開口絞りＳ） 16 26.9305 4.250 1.48749 70.44 17 -40.4244 0.125 18 39.9492 2.250 1.48749 70.44 19 253.3137 1.375 20 -30.0234 1.500 1.80610 33.27 21 -483.6197 (D21=可変) 22 26.5109 5.625 1.51680 64.20 23 -53.4455 1.250 24 39.5636 3.750 1.48749 70.44 25 136.4961 1.875 1.83500 42.98 26 22.6633 12.500 27 55.9783 2.875 1.75692 31.62 28 -89.4049 3.500 29 -15.4360 1.500 1.77250 49.61 30 -25.3558 (Bf) （変倍における可変間隔） ｆ 35.9999 74.9988 112.4982 171.2475 D5 2.5000 16.5419 24.5701 31.2236 D11 2.8282 3.7500 5.6280 7.5000 D14 24.6167 14.8946 10.1755 4.3750 D21 9.3022 5.8449 4.5679 3.9252 Bf 34.7531 50.5947 56.7812 61.6628 （撮影倍率−１／３０倍時の第３レンズ群Ｇ３のフォーカシング移動量） 焦点距離ｆ 35.9999 74.9988 112.4982 171.2475 Ｄ0 1032.8374 2148.9448 3208.8149 4856.2273 移動量 0.8007 0.7648 0.8867 1.1324 ただし、移動量の符号は物体側から像側への移動を正とする （条件対応値） ｆ１＝ ７０．０８８７ ｆ２＝−４３．９７１２ ｆ３＝−３８．７９９５ （１）（ｆ２−ｆ３）／（ｆ２・ｆ３）^1/2 ＝−０．０６６ （２）ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＝ ０．８９３ （３）（d23t−d23w）（fw・ft）^1/2 ／（f2・f3） ＝ ０．２１５ （４）｛f1＋f2−（d12t−d12w）／２｝／（fw・ft）^1/2 ＝ ０．１５０

【００４６】図１２乃至図１９は、ｄ線（λ＝５８７．
６ｎｍ）に対する第２実施例の諸収差図である。図１２
は広角端状態における無限遠合焦状態での諸収差図であ
り、図１３は第１中間焦点距離状態における無限遠合焦
状態での諸収差図であり、図１４は第２中間焦点距離状
態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図１５
は望遠端状態における無限遠合焦状態での諸収差図であ
る。また、図１６は広角端状態における撮影倍率−１／
３０倍での諸収差図であり、図１７は第１中間焦点距離
状態における撮影倍率−１／３０倍での諸収差図であ
り、図１８は第２中間焦点距離状態における撮影倍率−
１／３０倍での諸収差図であり図１９は望遠端状態にお
ける撮影倍率−１／３０倍での諸収差図である。

【００４７】各収差図において、ＦNOはＦナンバーを、
ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、Ａは各像高に対する半画
角を、Ｈは各像高に対する物体高をそれぞれ示してい
る。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジ
タル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示してい
る。さらに、球面収差を示す収差図において、破線はサ
インコンディション（正弦条件）を示している。各収差
図から明らかなように、本実施例では、各撮影距離状態
および各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され
ていることがわかる。

【００４８】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、小型
で、高変倍化が可能で、且つ近距離合焦が可能な変倍光
学系を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例にかかる変倍光学系の屈折力
配分および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への
変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例にかかる変倍光学系の構成
を示す図である。

【図３】第１実施例の広角端状態における無限遠合焦状
態での諸収差図である。

【図４】第１実施例の第１中間焦点距離状態における無
限遠合焦状態での諸収差図である。

【図５】第１実施例の第２中間焦点距離状態における無
限遠合焦状態での諸収差図である。

【図６】第１実施例の望遠端状態における無限遠合焦状
態での諸収差図である。

【図７】第１実施例の広角端状態における撮影倍率−１
／３０倍での諸収差図である。

【図８】第１実施例の第１中間焦点距離状態における撮
影倍率−１／３０倍での諸収差図である。

【図９】第１実施例の第２中間焦点距離状態における撮
影倍率−１／３０倍での諸収差図である。

【図１０】第１実施例の望遠端状態における撮影倍率−
１／３０倍での諸収差図である。

【図１１】本発明の第２実施例にかかる変倍光学系の構
成を示す図である。

【図１２】第２実施例の広角端状態における無限遠合焦
状態での諸収差図である。

【図１３】第２実施例の第１中間焦点距離状態における
無限遠合焦状態での諸収差図である。

【図１４】第２実施例の第２中間焦点距離状態における
無限遠合焦状態での諸収差図である。

【図１５】第２実施例の望遠端状態における無限遠合焦
状態での諸収差図である。

【図１６】第２実施例の広角端状態における撮影倍率−
１／３０倍での諸収差図である。

【図１７】第２実施例の第１中間焦点距離状態における
撮影倍率−１／３０倍での諸収差図である。

【図１８】第２実施例の第２中間焦点距離状態における
撮影倍率−１／３０倍での諸収差図である。

【図１９】第２実施例の望遠端状態における撮影倍率−
１／３０倍での諸収差図である。

【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 Ｇ５ 第５レンズ群 Ｌｉ 各レンズ成分 Ｓ 開口絞り

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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Ｇ
   ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈
   折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する
   第５レンズ群Ｇ５とを備え、 広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第１
   レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との間に形成され
   る第１空気間隔は増大し、前記第２レンズ群Ｇ２と前記
   第３レンズ群Ｇ３との間に形成される第２空気間隔は増
   大し、前記第３レンズ群Ｇ３と前記第４レンズ群Ｇ４と
   の間に形成される第３空気間隔は減少し、前記第４レン
   ズ群Ｇ４と前記第５レンズ群Ｇ５との間に形成される第
   ４空気間隔は変化するように、少なくとも前記第１レン
   ズ群Ｇ１および前記第５レンズ群Ｇ５は物体側へ移動
   し、 前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とし、前記第２
   レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群
   Ｇ３の焦点距離をｆ３とし、広角端状態におけるレンズ
   系全体の焦点距離をｆｗとし、望遠端状態におけるレン
   ズ系全体の焦点距離をｆｔとしたとき、 −０．５＜（ｆ２−ｆ３）／（ｆ２・ｆ３）^1/2 ＜０．３ ０．８＜ｆ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＜１．４ の条件を満足することを特徴とする変倍光学系。
2. 【請求項２】 前記第１レンズ群Ｇ１と前記第４レンズ
   群Ｇ４との間に配置されるレンズ群のうちの１つのレン
   ズ群を光軸に沿って移動させて、近距離物体への合焦を
   行うことを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
3. 【請求項３】 広角端状態における前記第２レンズ群Ｇ
   ２と前記第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔をd23wと
   し、望遠端状態における前記第２レンズ群Ｇ２と前記第
   ３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔をd23tとし、前記第２
   レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群
   Ｇ３の焦点距離をｆ３とし、広角端状態におけるレンズ
   系全体の焦点距離をｆｗとし、望遠端状態におけるレン
   ズ系全体の焦点距離をｆｔとしたとき、 0.07＜（d23t−d23w）（fw・ft）^1/2 ／（f2・f3）＜0.35 の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に
   記載の変倍光学系。
4. 【請求項４】 前記第３レンズ群Ｇ３よりも像側で前記
   第５レンズ群Ｇ５よりも物体側の光路中に開口絞りが設
   けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   か１項に記載の変倍光学系。
5. 【請求項５】 広角端状態における前記第１レンズ群Ｇ
   １と前記第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔をd12wと
   し、望遠端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第
   ２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔をd12tとし、前記第１
   レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群
   Ｇ２の焦点距離をｆ２とし、広角端状態におけるレンズ
   系全体の焦点距離をｆｗとし、望遠端状態におけるレン
   ズ系全体の焦点距離をｆｔとしたとき、 -0.5＜｛f1＋f2−（d12t−d12w）／２｝／（fw・ft）^1/2 ＜0.75 の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の変
   倍光学系。
6. 【請求項６】 前記第４レンズ群Ｇ４は、少なくとも２
   枚の正レンズと、少なくとも１枚の負レンズとを有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
   の変倍光学系。