屈折率分布型レンズを用いたズームレンズ
【目的】 光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを用いた、小型軽量で且つ高性能なズームレンズを提供すること。
【構成】 本発明のズームレンズは、物体側より順に、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、負または正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とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群Ｇ１および前記第４レンズ群Ｇ４は固定であり、前記第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、前記第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１は、光軸方向に屈折率変化を有する少なくとも１つの屈折率分布型レンズを備え、−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９の条件を満足する。
【構成】 本発明のズームレンズは、物体側より順に、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、負または正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とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群Ｇ１および前記第４レンズ群Ｇ４は固定であり、前記第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、前記第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１は、光軸方向に屈折率変化を有する少なくとも１つの屈折率分布型レンズを備え、−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９の条件を満足する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラ等に適したズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ビデオカメラ用ズームレンズは全て均質媒質レンズからなり、その多くのものは、物体側より順に、正、負、負、正または正、負、正、正の屈折力を有する４群構成であった。この種の４群構成ズームレンズでは、第２レンズ群および第３レンズ群を光軸に沿って移動させるか、あるいは第２レンズ群および第４レンズ群を移動させてズーミング（変倍操作）を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、小型軽量で且つ高性能のズームレンズに対する要望が更に強くなっている。一般に、ズームレンズの更なる小型軽量化を図る手段として、各レンズ群のパワー（屈折力）を強くする方法が用いられている。しかしながら、全て均質媒質レンズからなる従来のズームレンズでは、各レンズ群のパワー（屈折力）を強くして小型軽量化を図る結果、諸収差の補正が犠牲となり結像性能が低下するという不都合があった。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを用いた、小型軽量で且つ高性能なズームレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【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、物体側より順に、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、負または正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とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群Ｇ１および前記第４レンズ群Ｇ４は固定であり、前記第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、前記第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１は、光軸方向に屈折率変化を有する少なくとも１つの屈折率分布型レンズを備え、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ１とし、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する分散値をν１とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ２とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する分散値をν２としたとき、−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記屈折率分布型レンズのｄ線に対する最大屈折率差｜Δｎ｜は、０．０３＜｜Δｎ｜＜０．２の条件を満足する。また、前記屈折率分布型レンズの屈折率の変化する領域の深さＤは、Ｄ＜１０の条件を満足し、さらに前記屈折率分布型レンズの屈折率は、光軸に沿って線形的に変化しているのが好ましい。
【０００７】
【作用】上述のように、本発明においては、第１レンズ群Ｇ１が光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを備えている。このように、第１レンズ群Ｇ１に屈折率分布型レンズを用いることにより、ズームレンズで必ず問題となってくる望遠端における色収差を小さく抑えることが可能になる。そして、第１レンズ群Ｇ１に配置される屈折率分布型レンズは、次の条件式（１）を満足する。
【０００８】−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９（１）
ここで、ｎ１：屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する屈折率ν１：屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する分散値ｎ２：屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する屈折率ν２：屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する分散値
【０００９】条件式（１）は、屈折率分布型レンズの物体側頂点での屈折率および分散値と像側頂点での屈折率および分散値との関係を規定しており、色収差を良好に補正するための条件である。条件式（１）の上限値および下限値によって規定される範囲を逸脱すると、色収差における２次スペクトルが大きくなってしまう。さらに、望遠端における球面収差を良好に補正することができなくなってしまい不都合である。
【００１０】また、さらに良好な結像性能を得るために、以上の構成に加えて、次の条件式（２）を満足するのが好ましい。
０．０３＜｜Δｎ｜＜０．２ （２）
ここで、｜Δｎ｜：屈折率分布型レンズのｄ線に対する最大屈折率差の大きさ
【００１１】条件式（２）は、屈折率分布型レンズの最大屈折率差の大きさについて適切な範囲を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、屈折率分布型レンズが製造上困難になる可能性が高まるため望ましくない。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、屈折率分布型レンズが諸収差を良好に補正する能力が低下してしまい、屈折率分布型レンズの長所を生かすことができなくなってしまう。
【００１２】また、さらに良好な結像性能を得るために、以上の諸条件に加えて、次の条件式（３）を満足するのが好ましい。
Ｄ＜１０ （３）
ここで、Ｄ：屈折率分布型レンズの屈折率が変化する領域の深さ
【００１３】条件式（３）は、屈折率分布型レンズの屈折率が変化する領域の深さについて適切な範囲を規定している。条件式（３）の上限値を上回ると、屈折率分布型レンズが製造上困難になる可能性が高まるため望ましくない。また、本発明においては、製造上の困難さをできるだけ軽減させるため、屈折率分布型レンズの屈折率を光軸方向に線形的に変化させることが望ましい。さらに、第４レンズ群Ｇ４中に非球面を用いることにより、さらに良好な結像性能を得ることができる。
【００１４】
【実施例】本発明によるズームレンズは各実施例において、物体側より順に、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、負または正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とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動するように構成されている。
【００１５】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づいて説明する。
〔実施例１〕図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。図示のズームレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第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および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貼合わせレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向け像側に非球面を有するメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび両凸レンズからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００１６】図１は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動する。ただし、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍中固定である。次の表（１）に、本発明の実施例１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ナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率および分散値（アッベ数）を示している。なお、レンズの最終面と像面との間には、各種フィルターの平行平面板が配置されており、これらの平行平面板を含めて収差補正がされているので、その諸元も併せて表に示す。
【００１７】また、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮ ＬＥＮＳ）のｊ線に対する屈折率ｎjは、次の式（４）で表している。
ｎj ＝ｎ0j＋ｎ1jｘ＋ｎ2jｘ2 ＋・・・ （４）
ここで、ｘ ：屈折率分布型レンズの物体側頂点を原点として像面方向を正とした場合の距離ｎ0j：ｊ線に対する基準ガラスの屈折率ｎ1j、ｎ2j、・・：ｊ線に対する屈折率分布係数なお、具体的には表において、ｎC はＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を、ｎd はｄ線に対する屈折率を、ｎF はＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率を示している。
【００１８】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をＳ（ｙ）、基準の曲率半径をＲ、円錐係数をｋ、ｎ次の非球面係数をＣn としたとき、以下の数式（ａ）で表される。
【数１】
Ｓ（ｙ）＝（ｙ2 ／Ｒ）／〔１＋（１−ｋ・ｙ2 ／Ｒ2 ）1/2 〕
＋Ｃ2 ・ｙ2 ＋Ｃ4 ・ｙ4 ＋Ｃ6 ・ｙ6 ＋Ｃ8 ・ｙ8 ＋Ｃ10・ｙ10＋・・・ （ａ）
また、非球面の近軸曲率半径ｒは、次の数式（ｂ）で定義される。
ｒ＝１／（２・Ｃ2 ＋１／Ｒ） （ｂ）
各実施例の諸元表中の非球面には、面番号の左に＊印を付している
【００１９】
【表１】ｆ ＝９．２９〜５２．３７ＦNO＝１．２４〜１．４２
（非球面データ）
ｋ Ｃ2 Ｃ4 １６面 1.0000 0.0000 0.77949×10-4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10 0.15516×10-6 0.20807×10-9 0.49439×10-11 （屈折率分布型レンズの屈折率変化データ）
ｎC=1.58619-0.01026 ｘｎd=1.58913-0.01050 ｘｎF=1.59581-0.01077 ｘ（条件対応値）
（１）（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＝−３．４５（２）｜Δｎ｜＝０．０８０（３）Ｄ ＝７．６４
【００２０】図２は実施例１の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。球面収差を示す収差図において、ＦNOはＦナンバーを、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）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、Ｓはサジタル像面を示し、Ｍはメリディオナル像面を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２１】〔実施例２〕図３は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。図示のズームレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第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および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貼合わせレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向け像側に非球面を有するメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび両凸レンズからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００２２】図３は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動する。ただし、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍中固定である。実施例２のズームレンズは、上述した実施例１のズームレンズと同様な構成を有する。
【００２３】次の表（２）に、本発明の実施例２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ナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率および分散値（アッベ数）を示している。なお、レンズの最終面と像面との間には、各種フィルターの平行平面板が配置されており、これらの平行平面板を含めて収差補正がされているので、その諸元も併せて表に示す。
【００２４】
【表２】ｆ ＝９．２６〜５２．３８ＦNO＝１．２４〜１．４２
（非球面データ）
ｋ Ｃ2 Ｃ4 １６面 1.0000 0.0000 0.77949×10-4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10 0.15516×10-6 0.20807×10-9 0.49439×10-11 （屈折率分布型レンズの屈折率変化データ）
ｎC=1.51432-0.01003 ｘｎd=1.51680-0.01029 ｘｎF=1.52238-0.01063 ｘ（条件対応値）
（１）（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＝−７．５７（２）｜Δｎ｜＝０．０７６（３）Ｄ ＝７．４０
【００２５】図４は実施例２の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。球面収差を示す収差図において、ＦNOはＦナンバーを、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）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、Ｓはサジタル像面を示し、Ｍはメリディオナル像面を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２６】〔実施例３〕図５は、本発明の第３実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。図示のズームレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第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および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貼合わせレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向け像側に非球面を有するメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび両凸レンズからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００２７】図５は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動する。ただし、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍中固定である。実施例３のズームレンズは、上述した実施例１のズームレンズと同様な構成を有する。
【００２８】次の表（３）に、本発明の実施例３の諸元の値を掲げる。表（３）において、ｆは焦点距離を、ＦNOはＦナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率および分散値（アッベ数）を示している。なお、レンズの最終面と像面との間には、各種フィルターの平行平面板が配置されており、これらの平行平面板を含めて収差補正がされているので、その諸元も併せて表に示す。
【００２９】
【表３】ｆ ＝９．４２〜５２．３８ＦNO＝１．２４〜１．４２
（非球面データ）
ｋ Ｃ2 Ｃ4 １６面 1.0000 0.0000 0.77949×10-4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10 0.15516×10-6 0.20807×10-9 0.49439×10-11 （屈折率分布型レンズの屈折率変化データ）
ｎC=1.69297-0.01109 ｘｎd=1.69680-0.01133 ｘｎF=1.70553-0.01158 ｘ（条件対応値）
（１）（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＝−1 ．５７（２）｜Δｎ｜＝０．０８４（３）Ｄ ＝７．４０
【００３０】図６は実施例３の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。球面収差を示す収差図において、ＦNOはＦナンバーを、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）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、Ｓはサジタル像面を示し、Ｍはメリディオナル像面を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３１】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、現在の加工技術で実用性が高い、光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを用いることによって、設計上の自由度は増大し、したがって、小型軽量で且つ高性能なズームレンズを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。
【図２】図１の実施例１の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。
【図４】図３の実施例２の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。
【図６】図５の実施例３の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。
【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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラ等に適したズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ビデオカメラ用ズームレンズは全て均質媒質レンズからなり、その多くのものは、物体側より順に、正、負、負、正または正、負、正、正の屈折力を有する４群構成であった。この種の４群構成ズームレンズでは、第２レンズ群および第３レンズ群を光軸に沿って移動させるか、あるいは第２レンズ群および第４レンズ群を移動させてズーミング（変倍操作）を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、小型軽量で且つ高性能のズームレンズに対する要望が更に強くなっている。一般に、ズームレンズの更なる小型軽量化を図る手段として、各レンズ群のパワー（屈折力）を強くする方法が用いられている。しかしながら、全て均質媒質レンズからなる従来のズームレンズでは、各レンズ群のパワー（屈折力）を強くして小型軽量化を図る結果、諸収差の補正が犠牲となり結像性能が低下するという不都合があった。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを用いた、小型軽量で且つ高性能なズームレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【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、物体側より順に、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、負または正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とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群Ｇ１および前記第４レンズ群Ｇ４は固定であり、前記第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、前記第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１は、光軸方向に屈折率変化を有する少なくとも１つの屈折率分布型レンズを備え、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ１とし、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する分散値をν１とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ２とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する分散値をν２としたとき、−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記屈折率分布型レンズのｄ線に対する最大屈折率差｜Δｎ｜は、０．０３＜｜Δｎ｜＜０．２の条件を満足する。また、前記屈折率分布型レンズの屈折率の変化する領域の深さＤは、Ｄ＜１０の条件を満足し、さらに前記屈折率分布型レンズの屈折率は、光軸に沿って線形的に変化しているのが好ましい。
【０００７】
【作用】上述のように、本発明においては、第１レンズ群Ｇ１が光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを備えている。このように、第１レンズ群Ｇ１に屈折率分布型レンズを用いることにより、ズームレンズで必ず問題となってくる望遠端における色収差を小さく抑えることが可能になる。そして、第１レンズ群Ｇ１に配置される屈折率分布型レンズは、次の条件式（１）を満足する。
【０００８】−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９（１）
ここで、ｎ１：屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する屈折率ν１：屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する分散値ｎ２：屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する屈折率ν２：屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する分散値
【０００９】条件式（１）は、屈折率分布型レンズの物体側頂点での屈折率および分散値と像側頂点での屈折率および分散値との関係を規定しており、色収差を良好に補正するための条件である。条件式（１）の上限値および下限値によって規定される範囲を逸脱すると、色収差における２次スペクトルが大きくなってしまう。さらに、望遠端における球面収差を良好に補正することができなくなってしまい不都合である。
【００１０】また、さらに良好な結像性能を得るために、以上の構成に加えて、次の条件式（２）を満足するのが好ましい。
０．０３＜｜Δｎ｜＜０．２ （２）
ここで、｜Δｎ｜：屈折率分布型レンズのｄ線に対する最大屈折率差の大きさ
【００１１】条件式（２）は、屈折率分布型レンズの最大屈折率差の大きさについて適切な範囲を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、屈折率分布型レンズが製造上困難になる可能性が高まるため望ましくない。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、屈折率分布型レンズが諸収差を良好に補正する能力が低下してしまい、屈折率分布型レンズの長所を生かすことができなくなってしまう。
【００１２】また、さらに良好な結像性能を得るために、以上の諸条件に加えて、次の条件式（３）を満足するのが好ましい。
Ｄ＜１０ （３）
ここで、Ｄ：屈折率分布型レンズの屈折率が変化する領域の深さ
【００１３】条件式（３）は、屈折率分布型レンズの屈折率が変化する領域の深さについて適切な範囲を規定している。条件式（３）の上限値を上回ると、屈折率分布型レンズが製造上困難になる可能性が高まるため望ましくない。また、本発明においては、製造上の困難さをできるだけ軽減させるため、屈折率分布型レンズの屈折率を光軸方向に線形的に変化させることが望ましい。さらに、第４レンズ群Ｇ４中に非球面を用いることにより、さらに良好な結像性能を得ることができる。
【００１４】
【実施例】本発明によるズームレンズは各実施例において、物体側より順に、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、負または正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とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動するように構成されている。
【００１５】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づいて説明する。
〔実施例１〕図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。図示のズームレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第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および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貼合わせレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向け像側に非球面を有するメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび両凸レンズからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００１６】図１は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動する。ただし、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍中固定である。次の表（１）に、本発明の実施例１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ナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率および分散値（アッベ数）を示している。なお、レンズの最終面と像面との間には、各種フィルターの平行平面板が配置されており、これらの平行平面板を含めて収差補正がされているので、その諸元も併せて表に示す。
【００１７】また、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮ ＬＥＮＳ）のｊ線に対する屈折率ｎjは、次の式（４）で表している。
ｎj ＝ｎ0j＋ｎ1jｘ＋ｎ2jｘ2 ＋・・・ （４）
ここで、ｘ ：屈折率分布型レンズの物体側頂点を原点として像面方向を正とした場合の距離ｎ0j：ｊ線に対する基準ガラスの屈折率ｎ1j、ｎ2j、・・：ｊ線に対する屈折率分布係数なお、具体的には表において、ｎC はＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を、ｎd はｄ線に対する屈折率を、ｎF はＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率を示している。
【００１８】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をＳ（ｙ）、基準の曲率半径をＲ、円錐係数をｋ、ｎ次の非球面係数をＣn としたとき、以下の数式（ａ）で表される。
【数１】
Ｓ（ｙ）＝（ｙ2 ／Ｒ）／〔１＋（１−ｋ・ｙ2 ／Ｒ2 ）1/2 〕
＋Ｃ2 ・ｙ2 ＋Ｃ4 ・ｙ4 ＋Ｃ6 ・ｙ6 ＋Ｃ8 ・ｙ8 ＋Ｃ10・ｙ10＋・・・ （ａ）
また、非球面の近軸曲率半径ｒは、次の数式（ｂ）で定義される。
ｒ＝１／（２・Ｃ2 ＋１／Ｒ） （ｂ）
各実施例の諸元表中の非球面には、面番号の左に＊印を付している
【００１９】
【表１】ｆ ＝９．２９〜５２．３７ＦNO＝１．２４〜１．４２
（非球面データ）
ｋ Ｃ2 Ｃ4 １６面 1.0000 0.0000 0.77949×10-4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10 0.15516×10-6 0.20807×10-9 0.49439×10-11 （屈折率分布型レンズの屈折率変化データ）
ｎC=1.58619-0.01026 ｘｎd=1.58913-0.01050 ｘｎF=1.59581-0.01077 ｘ（条件対応値）
（１）（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＝−３．４５（２）｜Δｎ｜＝０．０８０（３）Ｄ ＝７．６４
【００２０】図２は実施例１の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。球面収差を示す収差図において、ＦNOはＦナンバーを、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）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、Ｓはサジタル像面を示し、Ｍはメリディオナル像面を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２１】〔実施例２〕図３は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。図示のズームレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第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および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貼合わせレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向け像側に非球面を有するメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび両凸レンズからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００２２】図３は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動する。ただし、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍中固定である。実施例２のズームレンズは、上述した実施例１のズームレンズと同様な構成を有する。
【００２３】次の表（２）に、本発明の実施例２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ナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率および分散値（アッベ数）を示している。なお、レンズの最終面と像面との間には、各種フィルターの平行平面板が配置されており、これらの平行平面板を含めて収差補正がされているので、その諸元も併せて表に示す。
【００２４】
【表２】ｆ ＝９．２６〜５２．３８ＦNO＝１．２４〜１．４２
（非球面データ）
ｋ Ｃ2 Ｃ4 １６面 1.0000 0.0000 0.77949×10-4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10 0.15516×10-6 0.20807×10-9 0.49439×10-11 （屈折率分布型レンズの屈折率変化データ）
ｎC=1.51432-0.01003 ｘｎd=1.51680-0.01029 ｘｎF=1.52238-0.01063 ｘ（条件対応値）
（１）（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＝−７．５７（２）｜Δｎ｜＝０．０７６（３）Ｄ ＝７．４０
【００２５】図４は実施例２の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。球面収差を示す収差図において、ＦNOはＦナンバーを、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）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、Ｓはサジタル像面を示し、Ｍはメリディオナル像面を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２６】〔実施例３〕図５は、本発明の第３実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。図示のズームレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第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および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貼合わせレンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を向け像側に非球面を有するメニスカスレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの貼合わせレンズおよび両凸レンズからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００２７】図５は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群Ｇ２は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸に沿って往復移動する。ただし、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍中固定である。実施例３のズームレンズは、上述した実施例１のズームレンズと同様な構成を有する。
【００２８】次の表（３）に、本発明の実施例３の諸元の値を掲げる。表（３）において、ｆは焦点距離を、ＦNOはＦナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率および分散値（アッベ数）を示している。なお、レンズの最終面と像面との間には、各種フィルターの平行平面板が配置されており、これらの平行平面板を含めて収差補正がされているので、その諸元も併せて表に示す。
【００２９】
【表３】ｆ ＝９．４２〜５２．３８ＦNO＝１．２４〜１．４２
（非球面データ）
ｋ Ｃ2 Ｃ4 １６面 1.0000 0.0000 0.77949×10-4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10 0.15516×10-6 0.20807×10-9 0.49439×10-11 （屈折率分布型レンズの屈折率変化データ）
ｎC=1.69297-0.01109 ｘｎd=1.69680-0.01133 ｘｎF=1.70553-0.01158 ｘ（条件対応値）
（１）（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＝−1 ．５７（２）｜Δｎ｜＝０．０８４（３）Ｄ ＝７．４０
【００３０】図６は実施例３の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。球面収差を示す収差図において、ＦNOはＦナンバーを、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）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、Ｓはサジタル像面を示し、Ｍはメリディオナル像面を示している。各収差図から明らかなように、本実施例では、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３１】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、現在の加工技術で実用性が高い、光軸方向に屈折率変化を有する屈折率分布型レンズを用いることによって、設計上の自由度は増大し、したがって、小型軽量で且つ高性能なズームレンズを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。
【図２】図１の実施例１の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。
【図４】図３の実施例２の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。
【図６】図５の実施例３の諸収差図であって、（ａ）は広角端における諸収差図、（ｂ）は中間焦点距離状態における諸収差図、（ｃ）は望遠端における諸収差図である。
【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
【特許請求の範囲】
【請求項１】 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負または正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、前記第３レンズ群は光軸に沿って往復移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、光軸方向に屈折率変化を有する少なくとも１つの屈折率分布型レンズを備え、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ１とし、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する分散値をν１とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ２とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する分散値をν２としたとき、−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】 前記屈折率分布型レンズのｄ線に対する最大屈折率差の大きさ｜Δｎ｜は、０．０３＜｜Δｎ｜＜０．２の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】 前記屈折率分布型レンズの屈折率の変化する領域の深さＤは、Ｄ＜１０の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
【請求項４】 前記屈折率分布型レンズの屈折率は、光軸に沿って線形的に変化していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】 前記第１レンズ群は少なくとも２つのレンズ群を備え、前記屈折率分布型レンズは前記少なくとも２つのレンズ群のうち最も物体側のレンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１】 物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負または正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動し、前記第３レンズ群は光軸に沿って往復移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、光軸方向に屈折率変化を有する少なくとも１つの屈折率分布型レンズを備え、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ１とし、前記屈折率分布型レンズの物体側頂点におけるｄ線に対する分散値をν１とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する屈折率をｎ２とし、前記屈折率分布型レンズの像側頂点におけるｄ線に対する分散値をν２としたとき、−１０．６＜（ν２−ν１）／〔（ｎ２−ｎ１）・１００〕＜−０．９の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】 前記屈折率分布型レンズのｄ線に対する最大屈折率差の大きさ｜Δｎ｜は、０．０３＜｜Δｎ｜＜０．２の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】 前記屈折率分布型レンズの屈折率の変化する領域の深さＤは、Ｄ＜１０の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
【請求項４】 前記屈折率分布型レンズの屈折率は、光軸に沿って線形的に変化していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】 前記第１レンズ群は少なくとも２つのレンズ群を備え、前記屈折率分布型レンズは前記少なくとも２つのレンズ群のうち最も物体側のレンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開平７−１８１３８５
【公開日】平成７年（１９９５）７月２１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−３４５６２１
【出願日】平成５年（１９９３）１２月２２日
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【公開日】平成７年（１９９５）７月２１日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）１２月２２日
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
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