(57)【要約】    【課題】  ４群タイプでリヤーフォーカス方式を採用し、レンズ系全体を小型化し、高変倍比にもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を得ること。    【解決手段】  物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第１レンズ群の最も像側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｒとするとき、      １．４７  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７７なる条件式を満足すること。【選択図】          図１
2006221208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第１レンズ群の最も像側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｒとするとき、
１．４７  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７７
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】
物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
６．６  ＜  φ１Ｆ／ｆｗ  ＜  ８．５
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３】
物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ２Ｆとするとき、
３．２  ＜  φ１Ｆ／φ２Ｆ  ＜  ４．４
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４】
広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの前記第４レンズ群の結像倍率をβ４Ｔ、
【数１】
2006221208.tif 000009
とするとき、
１．８  ＜  ｆ１／ｆＡ  ＜  ２．４
０．１＜  ｜ｆ２／ｆＡ｜  ＜  ０．４４
１．０  ＜  ｆ３／ｆ４  ＜  １．４
０．２  ＜  ｜β４Ｔ｜  ＜  ０．３２
なる条件式のうちの１つ以上を満足することを特徴とする請求項１から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レンズ群を移動させてフォーカスを行うことを特徴とする請求項１から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レンズ群の最も物体側には、絞りが設けられており、該第３レンズ群は、物体側より順に、物体側のレンズ面が凸面で１以上の非球面を有する正レンズと、最も像側には像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズとを有し、全体として３枚以下のレンズより成ることを特徴とする請求項１から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４レンズ群は、両レンズ面が凸面で、１以上の非球面を有する正レンズと負レンズとの接合レンズを有することを特徴とする請求項１から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３レンズ群の全体または一部のレンズを光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、被写体像の変移を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項のズームレンズと、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していることを特徴とする光学機器。
【請求項１１】
前記ズームレンズの最大半画角をωｗとするとき、
ｔａｎωｗ  ≦  ０．６２
の条件式を満足することを特徴とする請求項１０の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズおよびそれを有する光学機器に関し、特にレンズ系全体が小型で、しかも高い光学性能を有したビデオカメラ、デジタルカメラ、フィルム用カメラ、放送用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルカメラ、電子スチルカメラそしてフィルムを用いたフィルム用カメラ等のカメラ（光学機器）に用いられているズームレンズとして、物体側より順に、変倍及び合焦の際に固定で正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力で光軸上を移動して変倍作用を有する第２レンズ群、変倍及び合焦の際に固定の正の屈折力を有する第３レンズ群、および変倍及び合焦の際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群の構成のいわゆるリヤーフォーカス方式の４群ズームレンズが提案されている（特許文献１〜４）。
【０００３】
又、物体側より順に、正の屈折力で固定の第１レンズ群、負の屈折力で変倍のために移動する第２レンズ群、固定で集光作用を有し正の屈折力の第３レンズ群、像面位置を維持するために光軸上を移動する正の屈折力の第４レンズ群と、非球面を有するズームレンズが提案されている（特許文献５）。このズームレンズでは、第２レンズ群をメニスカス状の負レンズと両レンズ面が凹面の負レンズと、正レンズより構成し、第３レンズ群を１面以上の非球面である単レンズから構成し、第４レンズ群を１面以上の非球面を有するレンズより構成している。
【０００４】
リアフォーカス式の４群ズームレンズにおいて、結像系に相当する第３レンズ群と第４レンズ群を小型化する為に、第３レンズ群を物体側から順に正レンズと負レンズで構成し、第３レンズ群を所謂、望遠レンズタイプとして第３レンズ群の主点位置を物体側に移動させて第３レンズ群と第４レンズ群の実距離間隔を短くして小型化を図ったズームレンズが、提案されている（特許文献６〜１７）。
【０００５】
一方撮影系に振動が伝わり手振れとなるときに生じる撮影画像のぶれを防止する機能（防振機能）を有した防振光学系(ズームレンズ)が種々提案されている（特許文献１８、１９）。
【０００６】
例えば特許文献１８では、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて第３レンズ群を正、負の屈折力の二つのレンズ群より構成し、このうち正の屈折力のレンズ群を振動させることにより画像のぶれを補正している。又特開平７−１９９１２４号公報では、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて、第３レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正している。
【０００７】
また、本出願人は、特許文献１９にて正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて、第３レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正するズームレンズを開示している。
【特許文献１】特開平７−２７０６８４号公報
【特許文献２】特開平７−３１８８０４号公報
【特許文献３】特開平８−２９２３６９号公報
【特許文献４】特開平１１−３０５１２４号公報
【特許文献５】特開平５−７２４７２号公報
【特許文献６】特開平５−１９１６５号公報
【特許文献７】特開平５−２９７２７５号公報
【特許文献８】特開平５−６０９７３号公報
【特許文献９】特開平５−６０９７４号公報
【特許文献１０】特開平５−１０７４７３号公報
【特許文献１１】特開平６−１３０２９７号公報
【特許文献１２】特開平８−２９２３６９号公報
【特許文献１３】特開平８−３０４７００号公報
【特許文献１４】特開平１１−３０５１２４号公報
【特許文献１５】特開２０００−２０６４０７号公報
【特許文献１６】米国特許第５１８９５５８号公報
【特許文献１７】米国特許第５３９６３６７号公報
【特許文献１８】特開平７−１２８６１９号公報
【特許文献１９】特開平１１−２１３３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いるズームレンズとして光学機器の小型化と撮像素子の高画素化に伴って、高い光学性能を有しかつレンズ系全体が小型のものが要望されている。又ビデオカメラで高画質で静止画像を記録することが望まれてきており、高い光学性能でありながら小型なレンズ系が要求されている。
【０００９】
一般にズームレンズにおいて各レンズ群を屈折力を強めれば所定の変倍比を得るための各レンズ群の移動量が少なくなるため、高変倍化とレンズ全長の短縮化を図ることができる。
【００１０】
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強めると、ズーミングやフォーカスのときの収差変動が大きくなり、又製作上の精度が厳しくなり、例えば、レンズがレンズ群内で相対軸ずれを起こすと、像性能が著しく劣化してくる。
【００１１】
又、ズームレンズにおいて第１レンズ群以外のレンズ群でフォーカスを行うリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となる等の特長が得られる。
【００１２】
しかしながら反面、高変倍化が難しくなり又フォーカスの際の収差変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般に渡り高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
【００１３】
特に高変倍化を図ろうとすると全変倍範囲にわたり、又物体距離全般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。
【００１４】
本発明は、レンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第１レンズ群の最も像側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｒとするとき、
１．４７  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７７
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
６．６  ＜  φ１Ｆ／ｆｗ  ＜  ８．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ２Ｆとするとき、
３．２  ＜  φ１Ｆ／φ２Ｆ  ＜  ４．４
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明において、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの前記第４レンズ群の結像倍率をβ４Ｔ、
【００１９】
【数１】
2006221208.tif 000003
【００２０】
とするとき、
１．８  ＜  ｆ１／ｆＡ  ＜  ２．４
０．１＜  ｜ｆ２／ｆＡ｜  ＜  ０．４４
１．０  ＜  ｆ３／ｆ４  ＜  １．４
０．２  ＜  ｜β４Ｔ｜  ＜  ０．３２
なる条件式のうちの１つ以上を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群を移動させてフォーカスを行うことを特徴としている。
【００２２】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群の最も物体側には、絞りが設けられており、該第３レンズ群は、物体側より順に、物体側のレンズ面が凸面で１以上の非球面を有する正レンズと、最も像側には像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズとを有し、全体として３枚以下のレンズより成ることを特徴としている。
【００２３】
請求項７の発明は請求項１から６のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群は、両レンズ面が凸面で、１以上の非球面を有する正レンズと負レンズとの接合レンズを有することを特徴としている。
【００２４】
請求項８の発明は請求項１から７のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群の全体または一部のレンズを光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、被写体像の変移を行うことを特徴としている。
【００２５】
請求項９の発明は請求項１から８のいずれか１項の発明において、撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴としている。
【００２６】
請求項１０の発明の光学機器は、請求項１から９のいずれか１項のズームレンズと、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していることを特徴としている。
【００２７】
請求項１１の発明は請求項１０の発明において、前記ズームレンズの最大半画角をωｗとするとき、
ｔａｎωｗ  ≦  ０．６２
の条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によればレンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにもかかわらず高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する光学機器の実施形態について説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施形態１の広角端におけるレンズ断面図、図２、図３、図４は本発明の実施形態１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。
【００３１】
図５は本発明の実施形態２の広角端におけるレンズ断面図、図６、図７、図８は本発明の実施形態２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。
【００３２】
図９は本発明の実施形態３の広角端におけるレンズ断面図、図１０、図１１、図１２は本発明の実施形態３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。
【００３３】
図１３は本発明の光学機器の要部概略図である。
【００３４】
各実施形態のズームレンズのレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第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は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に位置している。
【００３５】
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、撮像手段の撮像面が位置している。
【００３６】
収差図において、ｄ、ｇはｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００３７】
各実施形態では、広角端から望遠端への変倍(ズーミング)に際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を移動させて補正している。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ヤーフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線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への変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は、変倍及びフォーカスの為には光軸方向に固定であるが収差補正上必要に応じて移動させてもよい。
【００３８】
各実施形態においては、第４レンズ群Ｌ４を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に、第４レンズ群Ｌ４を移動させてフォーカスを行うようにしている。特に、曲線４ａ、４ｂに示すように、広角端から望遠端への変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させている。これにより第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。各実施形態において例えば、望遠端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。
【００３９】
各実施形態においては、第３レンズ群Ｌ３の一部または全部を光軸と垂直方向の成分を持つように移動（変移）させて光学系全体が振動したときの像ぶれを補正するようにしている。これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止している。
【００４０】
次に各実施形態のレンズ構成の特徴について説明する。
【００４１】
◎第２レンズ群Ｌ２は、１枚以上の負の単レンズと、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより成り、該接合レンズの負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒｓ１、Ｒｓ２とするとき、
１．０４  ＜  ｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜  ＜  １．１４  ・・・（１）
なる条件式を満足している。
【００４２】
前述した４群タイプのズームレンズにおいて、レンズ系全体の小型化を図る場合、変倍用の第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を短くする必要がある。しかし、単純に第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を短くすると第２レンズ群Ｌ２に屈折力の負担が大きくかかり、光学性能を良好に保つ事が困難になってくる。そこで上述のごとく第２レンズ群Ｌ２のレンズ構成及びレンズ形状を特定し、かつ条件式（１）の範囲に設定することにより、軸外の光学性能、特にフレアーを良好に補正している。
【００４３】
◎第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
６．６  ＜  φ１Ｆ／ｆｗ  ＜  ８．５  ・・・（２）
なる条件式を満足している。
【００４４】
条件式（２）は、ズームレンズを光学機器に用い、機器全体の小型化を図る際に好適な条件である。条件式（２）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の光線有効径が大きくなると、レンズ系全体が大型化してくる。逆に下限値をこえて小さくなると、画面周辺の光量が不足して撮影画像の周辺部分が暗くなってしまい好ましくない。
【００４５】
◎第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第１レンズ群の最も像側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｒとするとき、
１．４７  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７７  ・・・（３）
なる条件式を満足している。
【００４６】
条件式（３）は、ズームレンズを光学機器に用い装置の小型化を図りつつ良好なる光学性能を得る際に、好適な条件である。条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面と最も像面側のレンズ面との光線有効径の差が大きくなると望遠端における軸上色収差を良好に補正することが困難になってくる。逆に、下限値を超えて差が小さくなると、ズーム中間の焦点距離における軸外性能が悪化してきて好ましくない。
【００４７】
◎第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ２Ｆとするとき、
３．２  ＜  φ１Ｆ／φ２Ｆ  ＜  ４．４  ・・・（４）
なる条件式を満足している。
【００４８】
条件式（４）は、ズームレンズを光学機器に用い、装置全体の小型化を図りつつ、良好なる光学性能を得る際に好適な条件である。条件式（４）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面と第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面との光線有効径の差が大きくなるとズーム中間の焦点距離における画面周辺での光量を十分に確保することが困難になってくる。逆に、下限値を超えて差が小さくなると、ズーム中間の焦点距離における軸外性能が悪化してきて好ましくない。
【００４９】
◎広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの第４レンズ群Ｌ４の結像倍率をβ４Ｔ、
【００５０】
【数３】
2006221208.tif 000004
【００５１】
とするとき、
１．８  ＜  ｆ１／ｆＡ  ＜  ２．４  ・・・（５）
０．１＜  ｜ｆ２／ｆＡ｜  ＜  ０．４４  ・・・（６）
１．０  ＜  ｆ３／ｆ４  ＜  １．４  ・・・（７）
０．２  ＜  ｜β４Ｔ｜  ＜  ０．３２  ・・・（８）
なる条件式のうちの１つ以上を満足している。
【００５２】
条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を適正にするための条件式である。条件式（５）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎると、レンズ系全体の焦点距離が長くなり、所望の焦点距離を確保するのが困難となる。逆に下限値を超えると第１レンズ群Ｌ１の屈折力の負担が大きくなり、良好な光学性能、特に望遠端の球面収差や色収差を悪化させるので好ましくない。
【００５３】
条件式（６）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離（換言すると焦点距離の逆数であるパワー）を適正にするための条件式である。条件式（６）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長くなりすぎると、収差補正上は好ましいが、所望のズーム比を得るためには第２レンズ群Ｌ２の移動量を大きくしなければならず、レンズ系全体の長大化を招き好ましくない。逆に下限値を超えるとペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面が倒れてくるので良好な光学性能を保つのが困難になる。
【００５４】
条件式（７）は結像系に相当する第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の小型化を図るための最適な屈折力配分を表している。特に第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を最適にした時、第３レンズ群Ｌ３から射出する光束を第４レンズ群Ｌ４に略アフォーカルで入射させ、最適なバックフォーカスを確保するためのものである。
【００５５】
条件式（７）の上限値を超えると第３レンズ群Ｌ３から射出する光束がアフォーカルから逸脱し、第４レンズ群Ｌ４が大型化してくる。また第４レンズ群Ｌ４の移動に伴う収差変動が大きくなり好ましくない。逆に下限値を超えると第４レンズ群Ｌ４の屈折力が弱くなり、フォーカスのための移動量が大きくなり全長が長くなってくる。
【００５６】
条件式（８）は第４レンズ群Ｌ４の結像倍率に関し、条件式（８）の範囲に設定することにより結像系に相当する第３レンズ群Ｌ３から第４レンズ群Ｌ４及び像面までの長さを短縮している。条件式（８）の上限値を超えるとバックフォーカスが短くなりすぎて、像面に配したＣＣＤ等の光学部材と干渉してくるので良くない。逆に下限値を超えるとバックフォーカスが長くなりすぎ、レンズ全長の大型化を招き好ましくない。
【００５７】
◎第２レンズ群Ｌ２は１枚以上の負レンズと、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより成り、該接合レンズの負レンズの材料のアッベ数をνａとするとき、
３５  ≦  νａ  ≦  ４７  ・・・（９）
なる条件式を満足している。
【００５８】
条件式（９）は、第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズのうちの接合レンズの負レンズの材料のアッベ数を３５以上４７以下にすることによって、第２レンズ群Ｌ２で発生する色収差を良好に補正するための条件である。この範囲を外れると色収差の補正が難しくなってくる。
【００５９】
◎各実施形態のズームレンズをデジタルカメラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等の撮像範囲が特定されている撮像素子を有する光学機器に適用したとき、該ズームレンズの最大半画角をωｗは
ｔａｎωｗ  ≦  ０．６２  ・・・（１０）
の条件式を満足している。
【００６０】
条件式（１０）は、各実施形態のズームレンズを、撮像素子を有する光学機器に適用したとき、ズームレンズの焦点距離と撮像素子の有効径より決まる撮影画角を適切に設定し、全画面にわたり、良好なる光学性能を得る為のものである。
【００６１】
条件式（１０）を外れると、軸外収差の補正が難しくなり、全画面にわたり、
高い光学性能を得るのが難しくなってくる。
【００６２】
尚、各実施形態において更に好ましくは前述の条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００６３】
１．０５  ＜  ｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜  ＜  １．１３  ・・・（１ａ）
６．８  ＜  φ１Ｆ／ｆｗ  ＜  ８．３      （２ａ）
１．５０  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７０  ・・・（３ａ）
３．５  ＜  φ１Ｆ／φ２Ｆ  ＜  ４．１  ・・・（４ａ）
１．９  ＜  ｆ１／ｆＡ  ＜  ２．３  ・・・（５ａ）
０．２＜  ｜ｆ２／ｆＡ｜  ＜  ０．４２  ・・・（６ａ）
１．１  ＜  ｆ３／ｆ４  ＜  １．３  ・・・（７ａ）
０．２２  ＜  ｜β４Ｔ｜  ＜  ０．３１  ・・・（８ａ）
３５  ≦  νａ  ≦  ４６  ・・・（９ａ）
ｔａｎωｗ  ≦  ０．６  ・・・（１０ａ）
◎第３レンズ群Ｌ３の最も物体側には、絞りが設けられており、該第３レンズ群Ｌ３は、物体側より順に、物体側のレンズ面が凸面で１以上の非球面を有する正レンズと、最も像側には像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズとを有する全体として３枚以下のレンズより成っている。
【００６４】
レンズ系全体を更に小型化するには、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で光束径を十分細くして、射出させることが重要である。各実施形態のズームレンズでは、もともと第３レンズ群Ｌ３には第２レンズ群Ｌ２から発散光で入射するため、該光束を細くして射出するには第３レンズ群Ｌ３の正レンズの負担が大きくなる。そこで、第３レンズ群Ｌ３の正レンズを両レンズ面が非球面のレンズにすることにより、収差が更に良好な状態を保ちつつ光束を細くしている。それにより、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を更に縮めることができ、レンズ系全体の小型化をより効果的に達成している。特に、両レンズ面が非球面のレンズの物体側のレンズ面には発散光が入射し、該レンズ面で収斂して像面側のレンズ面には収斂光が入射するようにして、収差補正を良好に行っている。
【００６５】
◎第４レンズ群Ｌ４は、両レンズ面が凸面で、１以上の非球面を有する正レンズと負レンズとの接合レンズを有している。
【００６６】
これにより第４レンズ群Ｌ４でフォーカスするときの像面変動や色収差の変動を少なくしている。
【００６７】
◎第１レンズ群Ｌ１は、物体側より順に、物体側に比べ、像側に屈折力の絶対値に大きい凹面を向けた負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ１３で構成している。負レンズＧ１１と正レンズＧ１２は独立又は接合している。これにより、良好なる光学性能を得ている。
【００６８】
以上のように、各実施形態によればレンズ系全体を小型化し、高変倍比にもかかわらず高い光学性能を得ている。
【００６９】
この他リアフォーカス方式を採用して迅速なフォーカスを可能とし、ズーム比が１０倍と高変倍比にもかかわらず広角端から望遠端のズーム領域に至る全ズーム範囲にわたり、また無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり高い光学性能を有し、かつＦナンバーが１．８程度と大口径比でありながら、レンズの構成枚数が少ないズームレンズを実現している。
【００７０】
又、第３レンズ群Ｌ３の全体または一部のレンズを光軸方向に略垂直方向の成分を持つように移動させて、被写体像の像面移動を補正し、防振を行うことにより、撮影画像のズレを防ぐための特別な光学系を用いずに容易に行っている。
【００７１】
次に各実施形態１〜３に各々対応する数値実施例１〜３の数値データを示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ面＋１面との間の間隔、Ｎｉとνｉ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、アッベ数を示す。また、もっとも像側の４つの平面はフェースプレート、フィルター等に相当するガラスブロックである。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。またｋを離心率、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ・・・を非球面係数とし、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とするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／[１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2]＋Ｂｈ4＋Ｃｈ6
＋Ｄｈ8＋Ｅｈ10＋Ｆｈ12＋・・・
で表示される。但しＲは曲率半径である。「ｅ−０Ｘ」は「×１０-x」を意味している。又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。
【００７２】
【数４】
2006221208.tif 000005
【００７３】
【数５】
2006221208.tif 000006
【００７４】
【数６】
2006221208.tif 000007
【００７５】
【表１】
2006221208.tif 000008
【００７６】
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（光学機器）の実施形態を図１３を用いて説明する。
【００７７】
図１３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、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は不図示の表示素子に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。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された披写体像が表示される。１５は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。
【００７８】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施形態１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図２】実施形態１のズームレンズの広角端における諸収差図
【図３】実施形態１のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図４】実施形態１のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図５】実施形態２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図６】実施形態２のズームレンズの広角端における諸収差図
【図７】実施形態２のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図８】実施形態２のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図９】実施形態３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１０】実施形態３のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１１】実施形態３のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図１２】実施形態３のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１３】本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
【００８０】
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  像面
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
ΔＭ  メリディオナル像面
ΔＳ  サジタル像面
Ｇ  ガラスブロック
【図１】
2006221208.tif 000010
【図２】
2006221208.tif 000011
【図３】
2006221208.tif 000012
【図４】
2006221208.tif 000013
【図５】
2006221208.tif 000014
【図６】
2006221208.tif 000015
【図７】
2006221208.tif 000016
【図８】
2006221208.tif 000017
【図９】
2006221208.tif 000018
【図１０】
2006221208.tif 000019
【図１１】
2006221208.tif 000020
【図１２】
2006221208.tif 000021
【図１３】
2006221208.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ２Ｆとするとき、
３．２  ＜  φ１Ｆ／φ２Ｆ  ＜  ４．４
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】
該第１レンズ群の最も像側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｒとするとき、
１．４７  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７７
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
６．６  ＜  φ１Ｆ／ｆｗ  ＜  ８．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ。
【請求項４】
広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの前記第４レンズ群の結像倍率をβ４Ｔ、
【数１】
2006221208.tif 000023
とするとき、
１．８  ＜  ｆ１／ｆＡ  ＜  ２．４
０．１＜  ｜ｆ２／ｆＡ｜  ＜  ０．４４
１．０  ＜  ｆ３／ｆ４  ＜  １．４
０．２  ＜  ｜β４Ｔ｜  ＜  ０．３２
なる条件式のうちの１つ以上を満足することを特徴とする請求項１から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レンズ群を移動させてフォーカスを行うことを特徴とする請求項１から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レンズ群の最も物体側には、絞りが設けられており、該第３レンズ群は、物体側より順に、物体側のレンズ面が凸面で１以上の非球面を有する正レンズと、最も像側には像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズとを有し、全体として３枚以下のレンズより成ることを特徴とする請求項１から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４レンズ群は、両レンズ面が凸面で、１以上の非球面を有する正レンズと負レンズとの接合レンズを有することを特徴とする請求項１から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３レンズ群の全体または一部のレンズを光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、被写体像の変移を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項のズームレンズと、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していることを特徴とする光学機器。
【請求項１１】
前記ズームレンズの最大半画角をωｗとするとき、
ｔａｎωｗ  ≦  ０．６２
の条件式を満足することを特徴とする請求項１０の光学機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群を有し、該第２レンズ群を像面側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、変倍に伴う像面変動を該第４レンズ群を移動させて補正するズームレンズであって、該第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｆ、該第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の光線有効径をφ２Ｆとするとき、
３．２  ＜  φ１Ｆ／φ２Ｆ  ＜  ４．４
なる条件式を満足することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、該第１レンズ群の最も像側のレンズ面の光線有効径をφ１Ｒとするとき、
１．４７  ＜  φ１Ｆ／φ１Ｒ  ＜  １．７７
なる条件式を満足することを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
６．６  ＜  φ１Ｆ／ｆｗ  ＜  ８．５
なる条件式を満足することを特徴としている。