(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成り、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第２１レンズ、負の屈折力の第２２レンズ、負の屈折力の第２３レンズ、正の屈折力の第２４レンズから成り、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２１レンズの焦点距離をｆ２１、前記第２２レンズの焦点距離をｆ２２、前記第２３レンズの焦点距離をｆ２３、最も像側のレンズ面から像面までの距離を空気換算した際の、広角端における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＴＬ、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ２とするとき、
０．０１＜｜ｆ２／√（ｆｗ＊ｆｔ）｜＜０．３５
０．０７０＜Ｄ２／ＴＬ＜０．１０５
５．０ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ７．０
３．０ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２１ ＜ ８．０
１．５ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２３ ＜ ２．５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第２１レンズと前記第２２レンズの空気間隔をＤ２１、該第２２レンズと前記第２３レンズとの空気間隔をＤ２２とするとき、
０．７ ＜ Ｄ２１ ／ Ｄ２２ ＜ １．４
なる条件式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】
前記第２１レンズ、第２２レンズ、第２３レンズの材料の平均屈折率をＮｎ２、前記第２４レンズの材料の屈折率をＮｐ２４とするとき、
０．１２ ＜ Ｎｐ２４ − Ｎｎ２ ＜ ０．１６
Ｎｐ２４ ＞ １．９
なる条件式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】
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
３．８ ＜ ｆ３ ／ ｆｗ ＜ ５．２
なる条件式を満足す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４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
２．０ ＜ ｜ｆ４ ／ ｆ２｜ ＜ ４．０
なる条件式を満足す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６】
前記第２１レンズは像側が凹でメニスカス形状であり、前記第２２レンズは像側が凹形状であり、前記第２３レンズは両凹形状であり、前記第２４レンズは物体側が凸形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に、ズーミングに際して固定の開口絞りを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズに関し、ビデオカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズとして好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いたビデオカメラ、監視用カメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系には、広画角・高ズーム比で高い光学性能を有した小型のズームレンズであることが要求されている。これらの要求を満足するズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。このうち、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカスタイプの４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０２３９６５号公報
【特許文献２】特開２００８−３１０２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年ビデオカメラや監視用カメラ等の撮像装置に使用されるズームレンズには、全系が小型で、広画角（広角）かつ高ズーム比であり、ズーム全域において高い光学性能を有していることが要望されている。全系の小型化を図りつつ、高ズーム比を実現するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めるのが良い。しかしながら、単に各レンズ群の屈折力を強めると、ズーミングに伴う収差変動が大きくなり、全ズーム範囲にわたり良好な光学性能を得ることが難しくなってくる。
【０００５】
前述したリアフォーカスタイプの４群ズームレンズにおいて全系を小型にしながら広画角及び高ズーム比を実現するためには、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群の屈折力やレンズ構成を適切に配置することが重要になってくる。第２レンズ群を構成する各レンズのレンズ形状や配置そして屈折力等が不適切であると、広画角で高ズーム比を確保しつつ全系の小型化を図るのが困難となる。また、ズーミングに伴う諸収差の変動が増大し、高い光学性能を得ることが難しくなる。この他、所定のズーム比を確保しつつ、広画角で全系の小型化を実現するためには、各レンズ群の屈折力を適切に設定することが重要となる。
【０００６】
本発明は、広画角及び高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成り、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第２１レンズ、負の屈折力の第２２レンズ、負の屈折力の第２３レンズ、正の屈折力の第２４レンズから成り、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２１レンズの焦点距離をｆ２１、前記第２２レンズの焦点距離をｆ２２、前記第２３レンズの焦点距離をｆ２３、最も像側のレンズ面から像面までの距離を空気換算した際の、広角端における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＴＬ、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ２とするとき、
０．０１＜｜ｆ２／√（ｆｗ＊ｆｔ）｜＜０．３５
０．０７０＜Ｄ２／ＴＬ＜０．１０５
５．０ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ７．０
３．０ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２１ ＜ ８．０
１．５ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２３ ＜ ２．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広画角及び高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図
【図３】実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図
【図５】実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図
【図７】実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図
【図９】実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における諸収差図
【図１１】本発明のズームレンズをビデオカメラに適用したときの要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の第４レンズ群より成っている。ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、第２レンズ群および第４レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。フォーカスに際しては第４レンズ群が移動する。第１レンズ群の物体側又は第４レンズ群の像側の少なくとも一方にコンバーターレンズ等の屈折力のあるレンズ群が配置される場合もある。
【００１１】
図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比１９．７９、広角端における撮影画角６７．４度のズームレンズである。図３は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比１９．７３、広角端における撮影画角６７．４度のズームレンズである。
【００１２】
図５は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比１９．６６、広角端における撮影画角６７．４度のズームレンズである。図７は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比１９．７１、広角端における撮影画角６７．０度のズームレンズである。
【００１３】
図９は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例５はズーム比１９．８５、広角端における撮影画角６８．２度のズームレンズである。図１１は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
【００１４】
各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いても良く、このときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。
【００１５】
実施例１〜５のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正または負の屈折力の第４レンズ群である。各レンズ群中においてＧｉｊは第ｉレンズ群Ｌｉの第ｊ番目の第ｉｊレンズである。各実施例のレンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。
【００１６】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際にはフィルム面に相当する。球面収差図においてはｄ線及びｇ線について示している。非点収差図においてΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面を表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群（第２レンズ群Ｌ２）が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００１７】
実施例１〜５は物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成される４群ズームレンズである。そして、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、矢印の如く第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行っている。そして、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて補正している。
【００１８】
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。
【００１９】
実施例１〜５においては、例えば望遠端における無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、実施例１〜５において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰはズーミング及びフォーカスのためには不動（固定）である。但し収差補正上、必要に応じてこれらを移動させても良い。
【００２０】
各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第２１レンズＧ２１、負の屈折力の第２２レンズＧ２２、負の屈折力の第２３レンズＧ２３、正の屈折力の第２４レンズＧ２４から成っている。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とする。最も像側のレンズ面から像面までの距離を空気換算した際の、広角端における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＴＬ、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面から該第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ２とする。このとき、
０．０１＜｜ｆ２／√（ｆｗ＊ｆｔ）｜＜０．３５          −（１）
０．０７０＜Ｄ２／ＴＬ＜０．１０５                      −（２）
なる条件式を満足している。
【００２１】
広画角化、高ズーム比（高倍率化）を図ると、ズーミングにおける変倍用のレンズ群の移動量と前玉有効径が増大してくる。前玉有効径の小型化を図るには、絞り位置を前玉側に近づける事が重要になってくる。そのため、各実施例のズームレンズは物体側より像側へ順に、正、負、絞り、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成としている。そして第２レンズ群Ｌ２の全長（物体側のレンズ面から像側のレンズ面までの長さ）を抑えることにより、第１レンズ群Ｌ１と絞りＳＰとの間隔を狭めている。
【００２２】
また、第２レンズ群Ｌ２のレンズ構成を物体側から像側へ順に負、負、負、正レンズとすることで、第２レンズ群Ｌ２の前側主点位置を物体側に近づけている。そして第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の主点間隔を実空間に対して短くしている。これにより、更に第１レンズ群Ｌ１と絞りＳＰとの間隔を短くし、前玉有効径を小型化している。また、第２レンズ群Ｌ２を構成する各レンズを独立したレンズとして構成しても良い。これによれば、各レンズ間にできる空気レンズを収差補正に利用することができて、ズーミングの際の収差変動を良好に補正することが容易になる。特に、第２３レンズＧ２３と第２４レンズＧ２４との間の空気間隔を利用することで広角側において非点収差の増大を抑えることが容易になる。
【００２３】
ズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２の移動量を少なくしつつ、高ズーム比化を図るためには、変倍作用を持つ第２レンズ群Ｌ２のパワー（屈折力）を強くすることが有効である。しかしながら、あまりパワーが強くなりすぎるとズーミングにおける像面湾曲の変動を抑えることが困難となる。
【００２４】
条件式（１）は、第２レンズ群Ｌ２のパワーを規定する条件式である。条件式（１）の下限値を下回ると第２レンズ群Ｌ２のパワーが過剰に強くなり、ズーミングにおける像面湾曲の変化を抑えることが困難となる。一方、条件式の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなってしまい、所定のズーム比を得るために必要な移動量が大きくなってしまい、前玉有効径が大型化し、またレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）が長大化して、全系の小型化が困難になる。
【００２５】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の全長を規定する条件式である。条件式（２）の上限値を上回ると、ズーミングの際に必要な第２レンズ群Ｌ２の移動量を確保しようとすると、全長が長大化してくる。また第１レンズ群Ｌ１と絞りＳＰとの間隔が広がってしまうことで前玉有効径が大型化し、全系の小型化が困難になる。条件式（２）の下限値を下回ると、各レンズの中心肉厚が過剰に薄くなり、安定してレンズを製造するのが難しくなる。
各実施例において更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するの
が良い。
０．１００＜｜ｆ２／√（ｆｗ＊ｆｔ）｜＜０．３４５      −（１ａ）
条件式（１ａ）により、更に像面湾曲の変化を軽減するのが容易になる。
０．０７５＜Ｄ２／ＴＬ＜０．１０２                      −（２ａ）
条件式（２ａ）により、更に全系の小型化が容易になる。更に好ましくは条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．１５＜｜ｆ２／√（ｆｗ＊ｆｔ）｜＜０．３４          −（１ｂ）
条件式（１ｂ）により、更に像面湾曲の変化を軽減するのが容易になる。
０．０８０＜Ｄ２／ＴＬ＜０．１００                      −（２ｂ）
条件式（２ｂ）により、更に全系の小型化が容易になる。
【００２６】
本発明のズームレンズは、以上の構成を満足することにより実現されるが、更に高ズーム比を維持しつつ光学性能を良好に維持するためには、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。第１、第３、第４レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４の焦点距離を各々ｆ１、ｆ３、ｆ４とする。第２１レンズＧ２１の焦点距離をｆ２１、第２２レンズＧ２２の焦点距離をｆ２２、第２３レンズＧ２３の焦点距離をｆ２３とする。第２１レンズＧ２１と第２２レンズＧ２２の空気間隔をＤ２１、第２２レンズＧ２２と第２３レンズＧ２３の空気間隔をＤ２２とする。第２１レンズ、第２２レンズ、第２３レンズＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３の材料の平均屈折率をＮｎ２、第２４レンズＧ２４の材料の屈折率をＮｐ２４とする。
【００２７】
このとき、
５．０ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ７．０                          −（３）
３．０ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２１ ＜ ８．０                          −（４）
１．５ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２３ ＜ ２．５                          −（５）
０．７ ＜ Ｄ２１ ／ Ｄ２２ ＜ １．４                          −（６）
０．１２ ＜ Ｎｐ２４ − Ｎｎ２ ＜ ０．１６                    −（７）
Ｎｐ２４ ＞ １．９                                            −（８）
３．８ ＜ ｆ３ ／ ｆｗ ＜ ５．２                              −（９）
２．０ ＜ ｜ｆ４ ／ ｆ２｜ ＜ ４．０                        −（１０）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００２８】
条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワー配分に関する条件式である。条件式（３）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強まり、ズーミングの際の移動量が短くなり小型化に対して有利となるがズーミングの際の像面湾曲の変動を抑えるのが困難となる。一方、下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１のパワーが強まりすぎて望遠端において球面収差及び軸上色収差を軽減するのが困難となる。
【００２９】
条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ１の、負の屈折力の第２１レンズＧ２１と負の第２２レンズＧ２２のパワー配分に関する条件式であり、ズーミングの際の球面収差とコマ収差の変動をバランスよく補正するためのものである。条件式（４）の上限値を上回ると、広角側において非点収差の補正が困難となる。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、前玉有効径が大きくなってしまい全系の小型化に不利となる。
【００３０】
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２の、負の屈折力の第２２レンズＧ２２と負の屈折力の第２３レンズＧ２３のパワー配分に関する条件式である。条件式（５）は第２２レンズとＧ２２第２３レンズＧ２３との間にできる空気レンズを収差補正に利用することで、ズーミングの際の収差変動を良好に補正している。条件式（５）の上限値を上回ると、過剰に空気レンズの厚みが厚くなってしまい、第２レンズ群Ｌ２の全長を短くするのが困難になる。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、望遠側において球面収差が補正不足となり球面収差の補正が困難となる。
【００３１】
条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２の、第２１レンズＧ２１と第２２レンズＧ２２の空気間隔と、第２２レンズＧ２２と第２３レンズＧ２３の空気間隔の配分に関する条件式である。第２２レンズＧ２２と第２３レンズＧ２３との間に出来る空気レンズを収差補正に積極的に利用しつつ、光学系全体を小型化するためには、第２レンズ群Ｌ２の全長を短くする必要がある。条件式（６）の上限値を上回ると、ズーミングの際の球面収差の変動が補正不足傾向となってしまう。一方、下限値を下回ると、広角側において非点収差の補正が困難となる。
【００３２】
条件式（７）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する正の屈折力のレンズの材料の屈折率と、第２レンズ群Ｌ２を構成する負の屈折力のレンズの材料の屈折率の平均値との差を規定したものである。条件式（７）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２全体の屈折力が低下し、ズーミングの際の移動量が大きくなってしまい、小型化が困難になる。一方、条件式（７）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２全体の屈折力が過剰に大きくなり、ズーミングの際の像面湾曲の変動を軽減するのが困難となる。
【００３３】
条件式（８）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する正の屈折力の第２４レンズＧ２４の材料の屈折率を規定したものである。条件式（８）の下限値を下回ると、第２４レンズＧ２４の光学面の曲率を強くする必要があり、第２４レンズＧ２４が両凸形状での肉厚の厚いレンズとなってしまい、第２レンズ群Ｌ２の全長を短くするのが困難となる。
【００３４】
条件式（９）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定したものである。条件式（９）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くしなければならない。この結果、広角端において諸収差、特に倍率色収差の補正が困難となる。
【００３５】
条件式（１０）は、ズーミングに際して移動する、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４のパワーの比率を規定したものである。条件式（１０）の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎて、レンズ全長を短くするのが困難となる。条件式（１０）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなりすぎて、前玉有効径の小型化とレンズ全長を短くするのが困難になる。
【００３６】
各実施例において更に好ましくは条件式（３）〜条件式（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
５．３ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ６．５                          −（３ａ）
条件式（３ａ）により、更にズーミングの際の像面湾曲の変動と望遠端において球面収差及び軸上色収差の補正が容易になる。
３．３ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２１ ＜ ７．０                          −（４ａ）
条件式（４ａ）により、更にズーミングの際の球面収差とコマ収差の変動を軽減するのが容易になる。
１．５５ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２３ ＜ ２．４                        −（５ａ）
条件式（５ａ）により、更に望遠側において球面収差の補正が容易になる。
０．８ ＜ Ｄ２１ ／ Ｄ２２ ＜ １．３                          −（６ａ）
条件式（６ａ）により、更にズーミングの際の球面収差の変動の軽減と広角端において非点収差の補正が容易になる。
０．１２２ ＜ Ｎｐ２４ − Ｎｎ２ ＜ ０．１５５                −（７ａ）
条件式（７ａ）により、更に全系の小型化が容易になる。
Ｎｐ２４ ＞ １．９２                                          −（８ａ）
条件式（８ａ）により、更に全系の小型化が容易になる。
４．０ ＜ ｆ３ ／ ｆｗ ＜ ５．１                              −（９ａ）
条件式（９ａ）により、更に広角端において倍率色収差の補正が容易になる。
２．５ ＜ ｜ｆ４ ／ ｆ２｜ ＜ ３．８                          −（１０ａ）
条件式（１０ａ）により、更にバックフォーカスの短縮と前玉有効径の小型化が容易になる。
【００３７】
更に好ましくは条件式(３ａ）〜条件式（１０ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
５．５ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ６．０                          −（３ｂ）
条件式（３ｂ）により、更にズーミングの際の像面湾曲の変動と望遠端において球面収差及び軸上色収差の補正が容易になる。
３．６ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２１ ＜ ６．０                          −（４ｂ）
条件式（４ｂ）により、更にズーミングの際の球面収差とコマ収差の変動を軽減するのが容易になる。
１．６ ＜ ｆ２２ ／ ｆ２３ ＜ ２．３                          −（５ｂ）
条件式（５ｂ）により、更に望遠側において球面収差の補正が容易になる。
０．９ ＜ Ｄ２１ ／ Ｄ２２ ＜ １．２                          −（６ｂ）
条件式（６ｂ）により、更にズーミングの際の球面収差の変動の軽減と広角端において非点収差の補正が容易になる。
０．１２５ ＜ Ｎｐ２４ − Ｎｎ２ ＜ ０．１５０                −（７ｂ）
条件式（７ｂ）により、更に全系の小型化が容易になる。
Ｎｐ２４ ＞ １．９４                                          −（８ｂ）
条件式（８ｂ）により、更に全系の小型化が容易になる。
４．２ ＜ ｆ３ ／ ｆｗ ＜ ５．０                              −（９ｂ）
条件式（９ｂ）により、更に広角端において倍率色収差の補正が容易になる。
２．７ ＜ ｜ｆ４ ／ ｆ２｜ ＜ ３．６                          −（１０ｂ）
条件式（１０ｂ）により、更にバックフォーカスの短縮と前玉有効径の小型化が容易になる。
【００３８】
各実施例において第２レンズ群Ｌ２を構成する第２１レンズＧ２１は像側が凹でメニスカス形状であり、第２２レンズＧ２２は像側が凹形状であり、第２３レンズＧ２３は両凹形状であり、第２４レンズＧ２４は物体側が凸形状である。これによって第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を強めたときのズーミングの際の収差変動を軽減しつつ、高ズーム比化を容易にしている。
【００３９】
以上のように各実施例によれば、撮影画角が６５度程度、ズーム比が２０倍程度の広画角で高ズーム、そして全系がコンパクトで全ズーム範囲にわたり、又全物体距離にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。
【００４０】
次に各実施例のレンズ構成について説明する。以下、レンズ構成は特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されている順に説明する。
【００４１】
［実施例１（図１）］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負の屈折力の第１１レンズＧ１１、物体側の面が凸形状の正の屈折力の第１２レンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の正の屈折力の第１３レンズＧ１３より成っている。第１１レンズＧ１１と第１２レンズＧ１２は接合されている。これにより、第１１レンズＧ１１で発生する諸収差を第１２レンズＧ１２、および第１３レンズＧ１３で補正している。
【００４２】
第２レンズ群Ｌ２は、２つの物体側の面が凸でメニスカス形状の負の屈折力の第２１レンズＧ２１、第２２レンズＧ２２、両凹形状の負の屈折力の第２３レンズＧ２３、物体側の面が凸形状の正の屈折力の第２４レンズＧ２４により成っている。各レンズは独立したレンズより成っている。
【００４３】
第３レンズ群Ｌ３は両凸形状の正の屈折力の第３１レンズＧ３１、物体側の面が凸でメニスカス形状の第３２レンズＧ３２より成っている。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正の屈折力の第４１レンズＧ４１と像面側の面が凸でメニスカス形状の負の屈折力の第４２レンズＧ４２を接合した接合レンズにより成っている。また、第４レンズ群Ｌ４に接合レンズを設けることによりズーム全域において軸上および倍率色収差を良好に補正している。
【００４４】
［実施例２（図３）］
各レンズ群のレンズ構成は実施例１と同じである。
【００４５】
［実施例３（図５）］
各レンズ群のレンズ構成は実施例１と同じである。
【００４６】
［実施例４（図７）］
第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４のレンズ構成は、実施例１と同じである。第３レンズ群Ｌ３は物体側の面が凸でメニスカス形状の正の屈折力の第３１レンズＧ３１、両凹形状の負の屈折力の第３２レンズＧ３２、両凸形状の正の屈折力の第３３レンズＧ３３より成っている。
【００４７】
［実施例５（図９）］
第１レンズ群Ｌ１、第４レンズ群Ｌ４のレンズ構成は実施例１と同じである。第２レンズ群Ｌ２は、２つの物体側の面が凸でメニスカス形状の負の屈折力の第２１レンズＧ２１、第２２レンズＧ２２、両凹形状の負の屈折力の第２３レンズＧ２３、両凸形状の正の屈折力の第２４レンズＧ２４により成っている。第２３レンズＧ２３と第２４レンズＧ２４は接合されている。第３レンズ群Ｌ３は物体側の面が凸でメニスカス形状の正の屈折力の第３１レンズＧ３１、両凹形状の負の屈折力の第３２レンズＧ３２、両凸形状の正の屈折力の第３３レンズＧ３３より成っている。
【００４８】
各実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって、レンズ系全体を小型化し、簡易なレンズ構成にもかかわらず、全ズーム範囲、又、物体距離全般にわたり高い光学性能を得ている。尚、各実施例のズームレンズは、諸収差のうち歪曲収差の補正を電気的な画像処理によって補正しても良い。
【００４９】
各実施例では、以上のように構成することで、広角端での画角２ωを６５度程度と広画角にしつつ、ズーム比２０程度と高ズーム比でありながら高性能なズームレンズを実現している。尚、各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の物体側や第４レンズ群Ｌ４の像側に屈折力の小さなレンズ群を付加しても良い。又、テレコンバーターレンズやワイドコンバーターレンズ等を物体側や像側に配置しても良い。
【００５０】
以下に、実施例１〜５に各々対応する数値実施例１〜５を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。また、数値実施例１〜５では最も像側の２つの面は光学ブロックに相当する平面である。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてＸとする。光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ３〜Ａ１２を各々非球面係数とする。このとき
【００５１】
【数１】
0005528157.tif 000002
なる式で表している。なお、各実施例においてＡ３〜Ａ１２のうち記載が無い項は０であることを示す。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味している。ＢＦはバックフォーカスである。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００５２】
数値実施例１
面データ
面番号       r        d      nd         νd       
1         65.534    1.60   1.84666    23.9       
2         27.639    6.70   1.69680    55.5       
3          ∞       0.17                         
4         26.864    3.40   1.80400    46.6       
5         66.684  (可変)                         
6         77.463    0.70   1.88300    40.8       
7          6.760    1.95                         
8         20.424    0.60   1.77250    49.6       
9         12.026    1.84                         
10        -22.172    0.60   1.77250    49.6       
11         40.052    0.30                         
12         16.128    1.70   1.94595    18.0       
13        217.453  (可変)                         
14(絞り)    ∞       1.20                         
15*        10.543    4.50   1.58313    59.4       
16*       -22.615    0.50                         
17         26.128    0.80   1.80518    25.4       
18         10.802  (可変)                         
19         18.581    3.50   1.51823    58.9       
20         -8.372    0.60   1.80518    25.4       
21        -14.422  (可変)                         
22          ∞       2.25   1.51633    64.1       
23          ∞       3.38 
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-9.71802e-001  
A 3=-1.41237e-005  A 5= 1.68899e-006  A 7= 1.13104e-008  A 9=-3.93385e-010  
第16面
K =-1.13015e+001  
A 3=-1.30222e-006  A 5= 4.58682e-006  A 7=-4.97281e-008  
各種データ
ズーム比     19.79 
広角     中間     望遠
焦点距離       4.80    28.91    95.00      
Fナンバー      1.65     3.06     3.50       
半画角（度）   33.7      5.9      1.8
像高           3.00     3.00     3.00       
レンズ全長    79.88    79.88    79.88      
BF            11.36    17.01     6.96      
d 5            0.80    20.27    26.42      
d13           27.17     7.70     1.55       
d18            9.89     4.24    14.30       
d21            6.50    12.15     2.09      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      39.22        
2    6      -6.82         
3   14      22.10         
4   19      20.77         
【００５３】
数値実施例２
面データ
面番号       r        d      nd         νd       
1         65.056    1.60   1.84666    23.9       
2         27.426    6.97   1.69680    55.5       
3       14215.813    0.17                         
4         26.685    3.36   1.80400    46.6       
5         65.550  (可変)                         
6         67.371    0.60   1.88300    40.8       
7          6.752    1.89                         
8         17.676    0.50   1.77250    49.6        
9         10.227    1.99                          
10        -23.921    0.50   1.80400    46.6        
11         47.138    0.31                          
12         15.385    1.74   1.94595    18.0        
13        155.525  (可変)                          
14(絞り)    ∞       1.30                         
15*        10.789    4.29   1.58313    59.4      
16*       -30.027    0.50                         
17         16.148    0.80   1.84666    23.9       
18          9.383  (可変)                         
19         18.143    3.31   1.51633    64.1        
20         -8.905    0.60   1.84666    23.9        
21        -14.452  (可変)                          
22          ∞       2.25   1.51633    64.1       
23          ∞       3.38 
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-9.06891e-001  
A 3=-1.03530e-005  A 5= 3.25109e-006  A 7=-2.60610e-008  A 9=-9.36882e-010  
第16面
K =-1.93183e+001  
A 3=-7.69346e-006  A 5= 6.25992e-006  A 7=-1.26916e-007  
各種データ
ズーム比     19.73 
広角     中間     望遠
焦点距離       4.79    28.80    94.51      
Fナンバー      1.65     3.06     3.50       
半画角（度）   33.7      6.0      1.8
像高           3.00     3.00     3.00       
レンズ全長    79.84    79.84    79.84      
BF            11.71    17.06     7.00      
d 5            0.75    20.29    26.46      
d13           27.16     7.62     1.45       
d18            9.79     4.44    14.50       
d21            6.84    12.20     2.13      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      39.25        
2    6      -6.93         
3   14      22.66         
4   19      20.52         
【００５４】
数値実施例３
面データ
面番号       r        d      nd         νd       
1         63.263    1.60   1.84666    23.9       
2         27.111    6.29   1.69680    55.5       
3       1525.195    0.17                         
4         26.708    3.23   1.80400    46.6       
5         64.501  (可変)                         
6         56.421    0.20   1.88300    40.8       
7          6.623    1.93                         
8         17.756    0.20   1.77250    49.6       
9         10.773    1.91                         
10        -24.802    0.20   1.80400    46.6       
11         51.245    0.49                         
12         15.233    1.73   1.94595    18.0       
13        107.928  (可変)                         
14(絞り)    ∞       1.30                         
15*        11.183    4.20   1.58313    59.4       
16*       -32.677    0.50                         
17         16.253    0.80   1.84666    23.9       
18          9.646  (可変)                         
19         19.178    3.25   1.51633    64.1       
20         -9.105    0.60   1.84666    23.9       
21        -14.556  (可変)                         
22          ∞       2.25   1.51633    64.1       
23          ∞       3.79 
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-8.60027e-001  
A 3= 2.12921e-006  A 5= 2.72892e-006  A 7= 4.57890e-009  A 9=-5.94387e-010  
第16面
K =-2.15573e+001  
A 3= 1.46828e-005  A 5= 6.62351e-006  A 7=-8.38539e-008  
各種データ
ズーム比     19.66 
広角     中間     望遠
焦点距離       4.80    28.88    94.39      
Fナンバー      1.65     3.06     3.50       
半画角（度）   33.7      5.9      1.8
像高           3.00     3.00     3.00       
レンズ全長    79.63    79.63    79.63      
BF            12.37    17.53     7.27      
d 5            0.72    20.81    27.15      
d13           28.36     8.27     1.92       
d18            9.60     4.43    14.69       
d21            7.10    12.26     2.00      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      39.71        
2    6      -7.20         
3   14      23.70         
4   19      20.97         
【００５５】
数値実施例４
面データ
面番号       r        d      nd         νd       
1         56.792    1.60   1.84666    23.9       
2         25.828    7.13   1.60311    60.6       
3       -899.450    0.20                         
4         25.404    3.62   1.80400    46.6       
5         75.745  (可変)                         
6         64.274    0.70   1.88300    40.8       
7          6.355    1.87                         
8         17.714    0.60   1.77250    49.6       
9         11.146    1.70                         
10        -25.447    0.60   1.77250    49.6       
11         30.421    0.30                         
12         13.847    1.66   1.94595    18.0       
13         78.491  (可変)                         
14(絞り)    ∞       1.30                         
15*        10.133    3.36   1.58313    59.4       
16         86.836    2.44                         
17        -74.636    0.65   1.84666    23.9       
18         36.631    0.58                         
19*        57.105    1.56   1.58313    59.4       
20        -42.525  (可変)                         
21         17.183    3.58   1.51633    64.1       
22         -9.574    0.60   1.84666    23.9       
23        -15.670  (可変)                         
24          ∞       2.25   1.51633    64.1       
25          ∞       4.02 
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-9.50879e-001  A 4= 1.22186e-004  A 6= 1.18292e-006  A 8=-1.85370e-009  A10=
3.29077e-010  
第19面
K = 3.62611e+001  A 4=-3.00814e-004  A 6=-1.55891e-006  A 8=-6.72189e-008  
各種データ
ズーム比     19.71 
広角     中間     望遠
焦点距離       4.79    35.47    94.49      
Fナンバー      1.65     3.17     3.50       
半画角（度）   33.5      4.8      1.8
像高           3.00     3.00     3.00       
レンズ全長    79.81    79.81    79.81      
BF            12.34    17.19     6.91      
d 5            0.67    20.22    24.51      
d13           25.24     5.70     1.40       
d20            7.51     2.66    12.94       
d23            6.84    11.69     1.41      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      36.71      
2    6      -6.58      
3   14      23.31      
4   21      20.74      
【００５６】
数値実施例５
面データ
面番号       r        d      nd         νd       
1         52.945    1.60   1.84666    23.9       
2         26.184    6.74   1.69680    55.5       
3        301.666    0.17                         
4         29.474    3.24   1.80400    46.6       
5         79.520  (可変)                         
6         93.731    0.60   2.00069    25.5       
7          7.457    1.86                         
8         24.500    0.80   1.91082    35.3       
9         13.000    2.05                         
10        -27.000    0.50   1.48749    70.2       
11          9.922    2.25   1.94595    18.0       
12         61.575  (可変)                         
13(絞り)    ∞       1.30                         
14*        11.189    3.23   1.58313    59.4       
15         46.818    3.79                         
16        -29.890    0.65   1.84666    23.9       
17        132.096    0.20                         
18         37.682    1.73   1.58313    59.4       
19*       -24.558  (可変)                         
20         16.048    4.84   1.48749    70.2       
21         -9.798    0.60   1.76182    26.5       
22        -18.668  (可変)                         
23          ∞       2.25   1.51633    64.1       
24          ∞       3.64 
像面        ∞   
非球面データ
第14面
K =-5.80665e-001  A 4= 2.34574e-005  A 6= 2.03502e-006  A 8=-7.19435e-008  A10=
1.49915e-009  A12=-9.47487e-012  
第19面
K =-8.80881e-001  A 4= 1.43040e-004  A 6= 6.06800e-007  A 8= 5.63717e-008  A10=
-2.96243e-009  A12= 4.88851e-011  
各種データ
ズーム比     19.85 
広角     中間     望遠
焦点距離       4.76    27.77    94.40      
Fナンバー      1.65     3.06     3.50       
半画角（度）   34.1      6.2      1.8
像高           3.00     3.00     3.00       
レンズ全長    83.88    83.88    83.88      
BF            11.28    16.91     7.13      
d 5            0.77    20.61    26.87      
d12           27.56     7.72     1.46       
d19            8.12     2.49    12.27       
d22            6.15    11.79     2.01      
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      40.03        
2    6      -6.88         
3   13      23.12        
4   20      23.90         
【００５７】
【表１】
0005528157.tif 000003
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施例を図１１を用いて説明する。図１１において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２は撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。１３は撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記憶するメモリ、１４は不図示の表示素子によって表示された被写体像を観察するためのファインダーである。このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。尚、本発明のズームレンズはデジタルスチルカメラにも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｌ１…第１レンズ群、  Ｌ２…第２レンズ群、  Ｌ３…第３レンズ群、  Ｌ４…第４レンズ群、  ＳＰ…絞り、  ＩＰ…結像面、  Ｇ…ＣＣＤのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック、  球面収差…実線：ｄ線、２点鎖線：ｇ線、  非点収差…実線：ｄ線サジタル像面、点線：ｄ線メリディオナル像面、  歪曲…ｄ線、  倍率色収差…２点鎖線：ｇ線
【図１】
0005528157.tif 000004
【図２】
0005528157.tif 000005
【図３】
0005528157.tif 000006
【図４】
0005528157.tif 000007
【図５】
0005528157.tif 000008
【図６】
0005528157.tif 000009
【図７】
0005528157.tif 000010
【図８】
0005528157.tif 000011
【図９】
0005528157.tif 000012
【図１０】
0005528157.tif 000013
【図１１】
0005528157.tif 000014