(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【請求項３】
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。
【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。
【請求項５】
広角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。
【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。
【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３５ｍｍ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▲１▼〜▲５▼を満足するように各レンズ群を機能させている。
▲１▼広角端状態では、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３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。
▲２▼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】
▲３▼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。
▲４▼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。
▲５▼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、▲１▼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、▲２▼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Ｇ４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▲３▼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▲４▼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Ｇ３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▲４▼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β３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Ｇ２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＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。
【００３９】
【表１】
0003716418.tif 000002
0003716418.tif 000003
0003716418.tif 000004
【００４０】
図３乃至図１０は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）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、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＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。
【００４５】
【表２】
0003716418.tif 000005
0003716418.tif 000006
0003716418.tif 000007
【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
【図１】
0003716418.tif 000008
【図２】
0003716418.tif 000009
【図３】
0003716418.tif 000010
【図４】
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【図５】
0003716418.tif 000012
【図６】
0003716418.tif 000013
【図７】
0003716418.tif 000014
【図８】
0003716418.tif 000015
【図９】
0003716418.tif 000016
【図１０】
0003716418.tif 000017
【図１１】
0003716418.tif 000018
【図１２】
0003716418.tif 000019
【図１３】
0003716418.tif 000020
【図１４】
0003716418.tif 000021
【図１５】
0003716418.tif 000022
【図１６】
0003716418.tif 000023
【図１７】
0003716418.tif 000024
【図１８】
0003716418.tif 000025
【図１９】
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