(57)【要約】    【課題】  大口径でかつ全系が小型で、迅速なフォーカスができ、しかも球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が容易に得られるズームレンズを得ること。    【解決手段】  物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群と第４レンズ群が不動であり、第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大するズームレンズにおいて、第３レンズ群は１つの正レンズからなり、正レンズの材料のｄ線における屈折率ｎｄ３を適切に設定する。【選択図】    図１
2014126765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が不動であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大するズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は１つの正レンズからなり、該正レンズの材料のｄ線における屈折率をｎｄ３とするとき、
１．６＜ｎｄ３＜２．４
なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
フォーカシングに際して、前記第３レンズ群は移動し、望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の横倍率を各々β３Ｔ、β４Ｔとするとき、
０．２＜｜（１−β３Ｔ2）×β４Ｔ2｜＜１．２
なる条件式を満たす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】
望遠端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３Ｔとするとき、
−４０．０＜β３Ｔ＜−１．５
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群の正レンズの物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径をそれぞれＲ３１、Ｒ３２とするとき、
−１．０＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜１．０
なる条件式を満たす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レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．８＜ｆ１／ｆ３＜２．４
なる条件式を満たす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３レンズ群の焦点距離をｆ３、望遠端における全系の焦点距離をｆＴとするとき、
０．２＜ｆ３／ｆＴ＜１．０
なる条件式を満たす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１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆＷとするとき、
０．８＜ｆ１／ｆＷ＜３．０
なる条件式を満たす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】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
０．６＜ｆ１／ｆ４＜２．２
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
開口絞りを有し、レンズ全長をＴＬ、望遠端における前記開口絞りから像面までの空気換算距離をＤＳＰとするとき、
０．１０＜ＤＳＰ／ＴＬ＜０．３５
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第３レンズ群の正レンズの材料のアッベ数をνｄ３とするとき、
３５＜νｄ３＜６５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０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撮像素子を有す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及びそれを有する撮像装置に関し、特にスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ＴＶカメラ、そして監視用カメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系には、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）が短く、全系が小型でしかも大口径比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レンズ群乃至第４レンズ群より成るポジティブリード型の４群ズームレンズが知られている。
【０００３】
前述した４群ズームレンズにおいて、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第３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インナー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１〜３）。
【０００４】
一般にインナーフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。また、近接撮影、特に極至近撮影が容易となる。さらに、フォーカシングに際して小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み、迅速なフォーカスが容易になる等の特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０１５２４号公報
【特許文献２】特開２００９−８６５３７号公報
【特許文献３】特開昭５９−５２２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、撮像装置の高機能化、小型化に伴って、それに用いるレンズ系には、高ズーム比で大口径、かつ撮像レンズ系全体が小型であり、さらに、色収差の少ない高い光学性能を有するズームレンズであることが強く要望されている。
【０００７】
一般にズームレンズにおいて、高ズーム比を確保しつつ、全系の小型化を図るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。しかしながら、このように構成したズームレンズは、各レンズ面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増してしまい、全体の短縮効果が不十分になり、小型化が難しく同時に諸収差が多く発生し、これらの諸補正が困難になってくる。
【０００８】
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、全系の小型化と、大口径比を確保しつつ高い光学性能を得るには、ズームレンズを構成する各要素を適切に設定することが重要となってくる。例えばズームタイプ（レンズ群の数や各レンズ群の屈折力）、各レンズ群のズーミングに伴う移動軌跡、そして各レンズ群の変倍負担等の構成を適切に設定することが重要になってくる。
【０００９】
これらの構成が適切でないと、大口径化を図る際に全系が大型化し、又、ズーミングに伴う諸収差の変動が増大し、全ズーム範囲、及び画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。例えば特許文献１に開示されたズームレンズでは、レンズ群構成、各レンズ群の屈折力分担等の要素が大口径化を図る際に必ずしも適切でないため、全系の小型化を維持しつつ、例えばＦナンバー２．８より大口径化を図るのが難しい。
【００１０】
特許文献１において、フォーカシング用の第３レンズ群の倍率を適切に設定し、フォーカス移動量を適正化すれば、第３レンズ群の小型化を図ることもできる。しかしながら大口径化を図った際、正のペッツバール和が増大し、これを十分に改善することが難しく、像面湾曲が増大する傾向となる。特許文献２、３ではフォーカシング用の第３レンズ群が複数のレンズより構成され、レンズ系全体の重量が重く、迅速なるフォーカシングが難しくなる傾向がある。
【００１１】
本発明は、大口径でかつ全系が小型で、しかも迅速なフォーカシングが容易で、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が不動であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大するズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は１つの正レンズからなり、該正レンズの材料のｄ線における屈折率をｎｄ３とするとき、
１．６＜ｎｄ３＜２．４
なる条件式を満たすことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大口径でかつ全系が小型で、迅速なフォーカスができ、しかも球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が容易に得られるズームレンズが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例１の広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例１の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例２の広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例２の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例３の広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例３の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図
【図７】本発明の撮像装置の要部概略図
【図８】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。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（光学的パワー＝焦点距離の逆数）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、正の屈折力の第４レンズ群より構成されている。ズーミングのためには第１レンズ群および第４レンズ群は不動で、第２レンズ群と第３レンズ群が移動する。
【００１６】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群は像側に単調移動している。第３レンズ群が非直線的に移動している。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し（広く）、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が縮小する（狭くなる）ようにしている。
【００１７】
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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）、中間ズーム位置、望遠端（長焦点距離端）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、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。実施例１はズーム比２．８５、開口比１．８５〜２．４０、撮影半画角６．０９度〜２．１４度程度のズームレンズである。
【００１８】
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠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２．８５、開口比１．８５〜１．８５、撮影半画角８．０２度〜２．８３度程度のズームレンズである。
【００１９】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠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１．９、開口比１．３４〜２．６０、撮影半画角３．５５度〜１．８７度程度のズームレンズである。図７は本発明のズームレンズを用いたデジタルビデオカメラの要部概略図である。図８は本発明のズームレンズを用いたネットワークカメラの要部概略図である。
【００２０】
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、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。又各実施例のズームレンズを画像投射装置（プロジェクター）用の投射光学系として用いることもできる。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｂｉは第ｉレンズ群を示す。レンズ断面図において、Ｂ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｂ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｂ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｂ４は正の屈折力の第４レンズ群である。
【００２１】
ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。Ｇは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやネットワークカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。矢印は広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００２２】
各実施例のズームレンズでは、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、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２との間隔が増大し、また第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３との間隔が縮小している。
【００２３】
具体的には、矢印まで示す如く広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２を像側へ移動させて変倍を行うとともに、変倍に伴う像面変動を第３レンズ群Ｂ３を非直線的に移動させて補正している。さらに、第３レンズ群Ｂ３を光軸上移動させてフォーカシングを行っている。第３レンズ群Ｂ３に関する実線の曲線３ａと点線の曲線３ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカス（合焦）しているときの広角端から望遠端への変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。
【００２４】
また望遠端のズーム位置において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印３ｃに示すように第３レンズ群Ｂ３を像側へ繰り込むことで行っている。なお、実施例１乃至実施例３において開口絞りＳＰはズーミングのためには不動であるが必要に応じて独立に又は他のレンズ群とともに移動させても良い。
【００２５】
収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、２点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図で実線のΔＳと点線のΔＭは各々ｄ線におけるサジタル像面とメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図において２点鎖線のｇはｇ線である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群（第２レンズ群Ｂ２）が機構上、光軸上を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。
【００２６】
各実施例では所定のズーム比を確保し、諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｂ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４より構成している。そして、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｂ１が撮像面に対して固定、第２レンズ群が像側へ移動して変倍を行っている。
【００２７】
変倍の際に結像面に対して第１レンズ群Ｂ１を固定することにより、高い位置精度を保つこと、ズーミング時のレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）の変化を無くしている。また、可動レンズ群を少なくし、機構部品の簡素化を図っている。機構部品を簡素化することにより、ゴミ等の発生を低減することができ、高い光学性能を維持したズームレンズおよびそれを用いた撮像装置を構成している。さらに、コンバータレンズなどのアクセサリを取り付ける場合のレンズ鏡筒の強度が強くなるようにしている。
【００２８】
ズーミングに際して、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３を移動させることで、可動レンズ群の数を最小限として、レンズ全系の小型化や構成の簡素化を図っている。また、フォーカシングを第３レンズ群Ｂ３の移動により行う。これにより無限遠物体から近距離物体へのフォーカシング時の収差変動を抑制している。特に第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４の間を略アフォーカルとなる屈折力配置を行うことで、フォーカシングに際しての諸収差、特にコマ収差の変動を抑制している。
【００２９】
さらにズーミングに際して、第４レンズ群Ｂ４を撮像面に対して不動とすることで、鏡筒構造の簡素化を図りつつ堅牢性を向上させている。
【００３０】
各実施例において第３レンズ群Ｂ３は１つの正レンズからなり、その正レンズの材料のｄ線における屈折率をｎｄ３とする。このとき、
１．６＜ｎｄ３＜２．４      ・・・（１）
なる条件式を満足している。第３レンズ群Ｂ３を１つの正レンズで構成することにより、第３レンズ群Ｂ３の小型化を達成している。条件式（１）は、第３レンズ群Ｂ３の正レンズの材料を規定した式である。
【００３１】
条件式（１）を満足することにより、第３レンズ群Ｂ３の屈折力を適切に定めることができ、諸収差の補正、特に球面収差とコマ収差の補正が容易に行え、高い結像性能を達成している。また、高屈折率材料を採用することにより、第３レンズ群Ｂ３の正レンズの肉厚の増大を抑制し、軽量化を容易にしている。この結果、第３レンズ群Ｂ３にてフォーカシングする際、迅速な動作を容易にしている。
【００３２】
条件式（１）の上限を超えて屈折率が高くなりすぎると、一般に、屈折率が大きい程分散が大きく色収差が発生しやすい。このため、ズーミングやフォーカシングによる色収差の変動を抑制するのが困難になる。条件式（１）の下限を超えて屈折率が低くなりすぎると、第３レンズ群Ｂ３に所定の屈折力を持たすためにレンズ面の曲率半径が小さくなり、望遠側において球面収差とコマ収差の補正が困難になる。また、全系の小型化が困難となる。各実施例において更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３３】
１．６５＜ｎｄ３＜２．１      ・・・（１ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、全体の小型化を図りつつ、軸上色収差およびズーミングに伴う球面収差の変動を良好に補正することが容易になる。更に好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３４】
１．７＜ｎｄ３＜１．９      ・・・（１ｂ）
以上のように各レンズ群の構成を適切にし、条件式（１）を満たすことにより、ズーム全域で高い結像性能を有し、大口径で全系が小型でしかも高速なフォーカシングが容易なズームレンズを得ている。
【００３５】
各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのがよい。第１レンズ群Ｂ１の焦点距離をｆ１、第３レンズ群Ｂ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｂ４の焦点距離をｆ４とする。広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆＷ、ｆＴとする。第３レンズ群Ｂ３、第４レンズ群Ｂ４の望遠端における横倍率を各々β３Ｔ、β４Ｔとする。また、第３レンズ群Ｂ３の正レンズの物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ３１、Ｒ３２とする。
【００３６】
第３レンズ群Ｂ３の正レンズの材料のアッベ数をνｄ３とする。レンズ全長をＴＬ、望遠端における開口絞りＳＰから像面までの空気換算距離（フィルター等の平行平面板を除去したときの距離）をＤＳＰとする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００３７】
０．２＜｜（１−β３Ｔ2）×β４Ｔ2｜＜１．２      ・・・（２）
−４０．０＜β３Ｔ＜−１．５                      ・・・（３）
−１．０＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜１．０  ・・・（４）
０．８＜ｆ１／ｆ３＜２．４                        ・・・（５）
０．２＜ｆ３／ｆＴ＜１．０                        ・・・（６）
０．８＜ｆ１／ｆＷ＜３．０                        ・・・（７）
０．６＜ｆ１／ｆ４＜２．２                        ・・・（８）
０．１０＜ＤＳＰ／ＴＬ＜０．３５                  ・・・（９）
３５＜νｄ３＜６５                                ・・・（１０）
【００３８】
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。条件式（２）は、第３レンズ群Ｂ３の位置敏感度を規定している。第３レンズ群Ｂ３を１つの正レンズで構成することにより、第３レンズ群Ｂ３の小型化を図っている。そして正レンズにてフォーカシング（合焦動作）を行うことで、フォーカスレンズを軽量化して、迅速な合焦動作を容易にしている。ここで、位置敏感度ＥＳとは、レンズ群を光軸方向に距離Δｘに移動させたときの結像位置（ピント位置）の光軸方向の移動量Δｓｋの比である。即ち
ＥＳ＝Δｓｋ／Δｘ
である。
【００３９】
物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｂ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４からなるズームレンズにて、第３レンズ群Ｂ３の移動量に対するバックフォーカスのズレ量をΔｓｋとする。第３レンズ群の移動量をΔｘとする。第３レンズ群Ｂ３の結像倍率をβ３、第４レンズ群Ｂ４の結像倍率をβ４とする。そのとき、ズレ量Δｓｋは概ね次の式で表わされる。
【００４０】
Δｓｋ＝｛（１−β３2）×β４2｝×Δｘ
上式によれば、位置敏感度ＥＳは移動レンズ群の結像倍率β３の絶対値が１の時０となり、１から離れるにしたがって大きくなることがわかる。第３レンズ群Ｂ３をフォーカス（合焦）レンズ群とする際、第３レンズ群Ｂ３より物体側のレンズ群と第３レンズ群Ｂ３の像側の第４レンズ群Ｂ４とが干渉しないよう、予め十分な間隔を設定する必要がある。位置敏感度が小さい場合、レンズ全長が増大するので良くない。
【００４１】
条件式（２）の上限を超えた場合、第３レンズ群Ｂ３の微小な移動に対し、像位置が大きく移動するので、高い位置精度が要求され、好ましくない。条件式（２）の下限を超えた場合、像位置を所定量移動するために必要な第３レンズ群Ｂ３の移動量が大きくなり、全系の小型化が困難となる。また、像位置を所定量移動するために第３レンズ群Ｂ３を移動した際の収差変動の抑制が困難となる。
【００４２】
条件式（３）は、第３レンズ群Ｂ３の望遠端における横倍率（結像横倍率）を規定している。条件式（３）の上限を超えて第３レンズ群Ｂ３の横倍率が大きくなると、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｂ３の移動量が大きくなり、ズーミングに際してのコマ収差の変動を抑えることが難しくなる。条件式（３）の下限を超えて第３レンズ群Ｂ３の横倍率が小さくなると、全系の小型化は容易になるが、ズーミングやフォーカシング等により、第３レンズ群Ｂ３を移動・停止を行う際、高い位置精度が必要となり、好ましくない。また、全ズーム範囲にわたり球面収差と色収差をバランス良く補正することが困難となる。
【００４３】
条件式（４）は、第３レンズ群Ｂ３の正レンズのレンズ形状（シェープファクタ）を規定している。条件式（４）は、球面収差の発生を抑えつつ、コマ収差を良好に補正するための条件を規定している。条件式（４）の上限を超えて、物体側のレンズ面の曲率半径が大きくなると、広角側において球面収差を良好に補正することが困難になる。条件式（４）の下限を超えて、像側のレンズ面の曲率半径が大きくなると、第３レンズ群Ｂ３で残存する球面収差を第４レンズ群Ｂ４で補正しなければならず、第４レンズ群Ｂ４のレンズ枚数が増加し、全系が大型化してくる。
【００４４】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１と、第３レンズ群Ｂ３の焦点距離ｆ３の比を規定している。条件式（５）の上限を超えて第１レンズ群Ｂ１の屈折力が小さくなると、望遠端においてレンズ全長が長くなり、全系が大型化してくる。また、変倍を行う第２レンズ群Ｂ２に対する物点が遠くなり、第２レンズ群Ｂ２の結像倍率が小さくなる。この結果、変倍比を大きくするために、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｂ２の移動量が大きくなり、全系が大型化してくる。
【００４５】
条件式（５）の下限を超えて第１レンズ群Ｂ１の屈折力が大きくなると、望遠端におけるレンズ全長は短縮されるが、Ｆナンバーを小さくした際、望遠側において色収差が残存してくるので、好ましくない。
【００４６】
条件式（６）は、第３レンズ群Ｂ３の焦点距離ｆ３と、望遠端における全系の焦点距離ｆＴの比を規定している。条件式（６）の上限を超えて第３レンズ群Ｂ３の屈折力が弱くなると、レンズ全長が大型化してくる。また、フォーカシングに際し、第３レンズ群Ｂ３の移動量が大きくなり、迅速なフォーカシングが難しくなる。条件式（６）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｂ３の屈折力が強くなりすぎると、全ズーム範囲にわたり球面収差やコマ収差が補正過剰となり、好ましくない。
【００４７】
条件式（７）は、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１と、広角端における全系の焦点距離ｆＷの比を規定している。条件式（７）の上限を超えて第１レンズ群Ｂ１の屈折力が小さくなると、高ズーム比化を図るのにレンズ全長を大きくする必要があり、好ましくない。条件式（７）の下限を超えて第１レンズ群Ｂ１の屈折力を大きくすると、高ズーム比化およびレンズ全長の短縮には有利だが、球面収差およびコマ収差の補正と色収差の補正との両立が難しく、好ましくない。
【００４８】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離ｆ１と、第４レンズ群Ｂ４の焦点距離ｆ４の比を規定している。条件式（８）を満たすことにより、バックフォーカスを所定量確保しつつ、レンズ全長の短縮を図っている。条件式（８）の上限を超えて第１レンズ群の屈折力が小さくなると、軸外収差を軽減することができるが、大口径化を図る際、望遠側において球面収差を補正するのが困難になる。
【００４９】
条件式（８）の下限を超えて第４レンズ群Ｂ４の屈折力が小さくなると、バックフォーカスを所定量確保するのが難しくなり、ズームレンズと撮像素子の間にフィルター等の光学部材を配置することが難しくなる。さらに、条件式（５）と条件式（８）を同時に満足すると、第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４の間を略アフォーカルとなる屈折力配置が実現しやすく、より好ましい。
【００５０】
条件式（９）は、ズームレンズにおける開口絞りＳＰの位置を正規化している。条件式（９）の上限を超えると、入射瞳位置が近くなり、大口径化を図った際、広角側において開口絞りＳＰの絞り径が径方向に大型化してくるので良くない。条件式（９）の下限を超えると、特に望遠側において、第１レンズ群Ｂ１へ入射する軸外光束が光軸から離れ、第１レンズ群Ｂ１が径方向に増大してくるので良くない。
【００５１】
条件式（１０）は、第３レンズ群Ｂ３の正レンズの材料のアッベ数を規定している。なお、アッベ数νｄはフラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線における材料の屈折率を各々Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。第３レンズ群Ｂ３が１つの正レンズで構成される場合、条件式（１０）の範囲外となる材料は、分散が大きく、ズーミングに際して色収差の変動を抑制することが困難となる。更に好ましくは条件式（２）乃至条件式（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５２】
０．３＜｜（１−β３Ｔ2）×β４Ｔ2｜＜１．０      ・・・（２ａ）
−３２．０＜β３Ｔ＜−２．０                      ・・・（３ａ）
−０．７＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜０．７  ・・・（４ａ）
０．９＜ｆ１／ｆ３＜２．０                        ・・・（５ａ）
０．２５＜ｆ３／ｆＴ＜０．９０                    ・・・（６ａ）
１．０＜ｆ１／ｆＷ＜２．８                        ・・・（７ａ）
０．８＜ｆ１／ｆ４＜２．０                        ・・・（８ａ）
０．１５＜ＤＳＰ／ＴＬ＜０．３０                  ・・・（９ａ）
４０＜νｄ３＜６０                                ・・・（１０ａ）
【００５３】
条件式（２ａ）を満たすことにより、望遠端における第３レンズ群Ｂ３の位置敏感度が更に適切に設定され、高速かつ高精度なフォーカシングを行うことが容易になる。条件式（３ａ）を満たすことにより、全系の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う球面収差の変動を抑制することが容易になる。条件式（４ａ）を満たすことにより、第３レンズ群Ｂ３で球面収差とコマ収差をより効果的に補正することが容易になる。条件式（５ａ）を満たすことにより、大口径化とレンズ全長の短縮が、より容易になる。
【００５４】
条件式（６ａ）を満たすことにより、望遠側において球面収差とコマ収差の補正が容易になり、またレンズ枚数を軽減するのが容易になる。条件式（７ａ）を満たすことにより、高ズーム比化を図りつつ、大口径化が容易になる。条件式（８ａ）を満たすことにより、バックフォーカスを所定量確保するのが容易となり、また、ズーミングに伴う倍率色収差の変動を抑制するのが容易になる。条件式（９ａ）を満たすことにより、大口径化に伴う絞り径の増大を抑制しやすくなる。条件式（１０ａ）を満たすことにより、ズーミングに伴う色収差の変動を抑えつつ、全系の小型化が容易になる。
【００５５】
さらに、好ましくは条件式（２ａ）乃至条件式（１０ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５６】
０．３５＜｜（１−β３Ｔ2）×β４Ｔ2｜＜０．７０  ・・・（２ｂ）
−２６．０＜β３Ｔ＜−２．４                      ・・・（３ｂ）
−０．３＜（Ｒ３１＋Ｒ３２）／（Ｒ３１−Ｒ３２）＜０．３  ・・・（４ｂ）
１．１＜ｆ１／ｆ３＜１．８                        ・・・（５ｂ）
０．３０＜ｆ３／ｆＴ＜０．７５                    ・・・（６ｂ）
１．１＜ｆ１／ｆＷ＜２．５                        ・・・（７ｂ）
１．０＜ｆ１／ｆ４＜１．８                        ・・・（８ｂ）
０．２０＜ＤＳＰ／ＴＬ＜０．２６                  ・・・（９ｂ）
４５＜νｄ３＜５０                                ・・・（１０ｂ）
【００５７】
各実施例では、以上のような構成とすることで広角端および望遠端におけるレンズ全長を短縮しつつ、高ズーム比化を図っている。また各実施例では、前述の如く構成することにより、非球面レンズを採用することなく、広角端において像面湾曲を良好に補正している。
【００５８】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルビデオカメラの実施例を図７を用いて説明する。図７において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至実施例３で説明したいずれか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はカメラ本体に内蔵され、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は液晶ディスプレイ等によって構成され、固体撮像素子１２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
【００５９】
また、本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたネットワークカメラの実施例を図８を用いて説明する。図８において、２０はカメラ本体、２１は実施例１乃至実施例３で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１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。このように本発明のズームレンズをデジタルビデオカメラやネットワーク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。
【００６０】
尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。
【００６１】
以下、実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３の具体的数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との軸上間隔である。ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。最も像側の２つの面はガラスブロックＧに相当している。
【００６２】
ＢＦは空気換算のバックフォーカスである。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を表１に示す。各数値実施例では広角端、中間ズーム位置、望遠端における３つの焦点距離におけるＦナンバー、半画角（度）、像高、レンズ全長、ＢＦ等における値を示している。半画角は光線追跡値による半画角を示す。前述の各条件式とパラメータに対する各実施例との対応を表１に示す。表１においてｆ２は第２レンズ群Ｂ２の焦点距離、β２Ｔは第２レンズ群Ｂ２の望遠端における横倍率を示す。
【００６３】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         48.534    4.41   1.60311    60.6           
2       -780.140    0.20                             
3         29.004    1.60   1.84666    23.8           
4         19.803    6.79   1.49700    81.5           
5         94.554  (可変)                             
6         89.689    0.80   1.83481    42.7           
7          8.289    2.49   1.95906    17.5           
8         13.872    2.28                             
9        -17.958    0.70   1.91082    35.3           
10        593.130  (可変)                             
11         66.485    2.21   1.77250    49.6           
12        -42.908  (可変)                             
13         24.843    2.13   1.77250    49.6           
14        540.505    0.15                             
15         16.854    3.67   1.59522    67.7           
16        -39.648    0.80   1.92286    18.9           
17         30.560    4.00                             
18(絞り)    ∞       4.85                             
19         43.054    2.50   1.84666    23.8           
20         -8.791    0.80   1.80100    35.0           
21          7.852    0.85                             
22         11.358    1.81   1.63636    35.4           
23        -31.736    8.09                             
24          ∞       2.30   1.51400    70.0           
25          ∞       1.00                             
像面        ∞   
【００６４】
各種データ
ズーム比     2.85 
広角     中間     望遠
焦点距離      28.14    58.46    80.32  
Fナンバー      1.85     1.97     2.40  
半画角（度）   6.09     2.94     2.14  
像高           3.00     3.00     3.00  
レンズ全長    86.45    86.45    86.45  
BF            10.61    10.61    10.61  
d 5           11.42    18.92    20.79  
d10           16.22     8.47     2.96  
d12            5.16     5.42     9.06  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      48.46  
2    6     -10.20  
3   11      34.06  
4   13      29.85  
5   24       ∞    
【００６５】
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1        121.088    3.55   1.62299    58.2           
2        -96.851    0.20                             
3         26.184    1.60   1.84666    23.8           
4         17.831    6.30   1.59522    67.7           
5         46.571  (可変)                             
6         89.099    0.80   1.70154    41.2           
7         10.169    2.61   1.95906    17.5           
8         14.319    3.68                             
9        -19.663    0.70   1.83481    42.7           
10       -137.956  (可変)                             
11         62.462    1.86   1.77250    49.6           
12        -71.865  (可変)                             
13         25.796    2.35   1.77250    49.6           
14       -252.749    0.15                             
15         14.752    3.64   1.59522    67.7           
16        -57.273    0.80   1.95906    17.5           
17         29.095    3.00                             
18(絞り)    ∞       4.65                             
19         21.739    2.15   1.84666    23.8           
20        -11.045    0.80   1.77250    49.6           
21          5.752    3.64                             
22          8.302    2.42   1.48749    70.2           
23        -41.192    3.52                             
24          ∞       2.30   1.51400    70.0           
25          ∞       1.00                             
像面        ∞   
各種データ
ズーム比     2.85 
広角     中間     望遠
焦点距離      21.30    44.06    60.63  
Fナンバー      1.85     1.85     1.85  
半画角（度）   8.02     3.90     2.83  
像高           3.00     3.00     3.00  
レンズ全長    80.04    80.04    80.04  
BF             6.04     6.04     6.04  
d 5            2.66    13.56    16.29  
d10           20.60    10.03     2.53  
d12            5.86     5.53    10.30  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      51.52  
2    6     -14.44  
3   11      43.52  
4   13      28.94  
5   24       ∞    
【００６６】
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         38.475    5.29   1.60311    60.6           
2        316.905    0.20                             
3         29.758    1.60   1.85478    24.8           
4         19.117    7.53   1.49700    81.5           
5         65.781  (可変)                             
6         53.697    1.00   1.77250    49.6           
7         11.008    3.30   1.95906    17.5           
8         15.008    5.01                             
9        -19.009    0.90   1.83481    42.7           
10      -1071.173  (可変)                             
11         59.276    5.31   1.80400    46.6           
12        -43.689  (可変)                             
13         42.239    6.29   1.59522    67.7           
14        -27.325    1.10   2.00069    25.5           
15       4691.232    0.20                             
16         23.613    5.00   1.60311    60.6           
17        -86.256    0.90   2.00069    25.5           
18        266.706    7.00                             
19(絞り)    ∞       7.81                             
20         13.476    1.69   1.85478    24.8           
21         54.125    0.80   1.80610    40.9           
22          6.714    1.06                             
23          7.379    1.88   1.64769    33.8           
24         16.618    5.78                             
25          ∞       2.30   1.51400    70.0           
26          ∞       1.00                             
像面        ∞   
【００６７】
各種データ
ズーム比     1.90 
広角     中間     望遠
焦点距離      48.38    77.46    91.88  
Fナンバー      1.34     2.34     2.60  
半画角（度）   3.55     2.22     1.87  
像高           3.00     3.00     3.00  
レンズ全長   104.17   104.17   104.17  
BF             8.30     8.30     8.30  
d 5           12.67    16.56    17.53  
d10           14.81     6.33     2.58  
d12            4.53     9.12    11.90  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      55.46  
2    6     -13.24  
3   11      32.02  
4   13      52.60  
5   25       ∞    
【００６８】
【表１】
2014126765.tif 000003
【符号の説明】
【００６９】
Ｂ１…第１レンズ群        Ｂ２…第２レンズ群        Ｂ３…第３レンズ群
Ｂ４…第４レンズ群
【図１】
2014126765.tif 000004
【図２】
2014126765.tif 000005
【図３】
2014126765.tif 000006
【図４】
2014126765.tif 000007
【図５】
2014126765.tif 000008
【図６】
2014126765.tif 000009
【図７】
2014126765.tif 000010
【図８】
2014126765.tif 000011