(57)【要約】【課題】高変倍比で全変倍範囲にわたり、しかも全画面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光学機器を得ること。【解決手段】物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を有し、広角端に対し望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が大きく、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が小さくなるようにレンズ群を移動させて変倍を行い、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から順に、負レンズと正レンズの２枚より成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、該第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５１．５　＜　ｆ１／ｆｗ　＜　３．００．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９０．４　＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜　０．７なる条件を満足すること。【選択図】　　　　図１
2004117521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、該第３レンズ群は、物体側から順に、負レンズと正レンズの２枚より成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、該第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
１．５　＜　ｆ１／ｆｗ　＜　３．０
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９
０．４　＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜　０．７
なる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】
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、該第３レンズ群は、物体側から順に、負レンズと両レンズ面が非球面の正レンズの２枚より成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、該第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項３】
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、物体側から順に、該第１レンズ群は負レンズと正レンズから成り、該第３レンズ群は負レンズと正レンズから成り、該第４レンズ群はプラスチック材より成るレンズと負レンズから成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ３２とするとき、
０．４５　＜　ｆ３２／ｆｗ　＜　０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
【請求項５】
前記第３レンズ群の正レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ３３、Ｒ３４とするとき、
０．２＜（Ｒ３４＋Ｒ３３）／（Ｒ３３−Ｒ３４）＜０．９
なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２、３又は４のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群の正レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々、Ｎ３２、ν３２、該第３レンズ群の負レンズの材料のアッベ数をν３１とするとき、
１．４５　＜　Ｎ３２　＜　１．５５
２　＜　ν３２−ν３１　＜　３０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項７】
前記第３レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径と材料の屈折率を各々、Ｒ３１、Ｎ３１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−５　＜　ｆｗ・（Ｎ３１−１）／Ｒ３１　＜　−１
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズから成り、該負レンズと正レンズの材料のアッベ数を各々、ν１１、ν１２とするとき、
１５　＜　ν１２−ν１１　＜　４０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項９】
前記第４レンズ群は、物体側から順に、プラスチック材より成る非球面レンズと、負レンズから成り、該非球面レンズの焦点距離をｆ４１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．００１　＜　ｆｗ／ｆ４１　＜　０．４
なる条件を満足す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】
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、物体側より順に、第１レンズ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズより成り、第２レンズ群は、物体側に凹面を向けた負レンズより成り、第３レンズ群は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズより成り、第４レンズ群は、物体側に凹面を向けたプラスチック材より成る正又は負のレンズと、物体側に凹面を向けた負レンズより成っていることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１１】
前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
１．５　＜　ｆ１／ｆｗ　＜　３．０
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９
０．４　＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜　０．７
を満足することを特徴とする請求項１０のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第１レンズ群の負レンズと正レンズの材料のアッベ数をν１１、ν１２、前記第３レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ３２、該第３レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３１、該第３レンズ群の正レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ３３，Ｒ３４、該第３レンズ群の負レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ３１、ν３１、該第３レンズ群の正レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ３２、ν３２、前記第４レンズ群の物体側のレンズの焦点距離をｆ４１とするとき、
０．４５　＜　ｆ３２／ｆｗ　＜　０．６
０．２０　＜（Ｒ３４＋Ｒ３３）／（Ｒ３３−Ｒ３４）＜　０．９
１．４５　＜　Ｎ３２　＜　１．５５
２　＜　ν３２−ν３１　＜　３０
−５　＜　ｆｗ・（Ｎ３１−１）／Ｒ３１　＜　−１
１５　＜　ν１２−ν１１　＜　４０
０．００１　＜　ｆｗ／ｆ４１　＜　０．４
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１１のズームレンズ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズ及びそれを有する光学機器に関し、特にビデオカメラ、デジタルカメラ、フィルムカメラ、そして放送用カメラ等に好適に用いられる構成レンズ枚数が比較的少ないレンズ系全体の小型化を図ったズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等のうち、レンズシャッターカメラには比較的バッフォーカスが短く、小型化で高変倍化のズームレンズが望まれている。
【０００３】
バックフォーカスの短いズームレンズとしては正、負の屈折力のレンズ群より成る２群ズームレンズが一般的に多く用いられている。この２群ズームレンズはメカ構成が簡素であるが、高変倍に伴う色収差変動の補正、あるいは変倍による像面変動の補正に対しては、レンズ群が２つしかない為、自由度か小さく、ある程度の小型化と高い光学性能を両立させるには変倍比３〜３．５程度が限界である。
【０００４】
変倍比４〜５程度を達成するには２群ズームレンズでは自由度が小さく、少なくとも３つのレンズ群が必要となってくる。
【０００５】
従来より比較的バックフォーカスが短く、また、高変倍に適したズームレンズとして正、正、負の屈折力の３つのレンズ群より成る３群ズームレンズが知られている。
【０００６】
また、３群ズームレンズに比較的屈折力の弱いレンズ群を像面側に追加した４群ズームレンズが知られている。
【０００７】
本出願人は正の屈折力の第１レンズ群、正又は負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群を有する４群ズームレンズであるか、又は正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群そして負の屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群より成る３群ズームレンズを提案している（例えば特許文献１〜６）。
【０００８】
又、正、負、正そして負の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群より成る４群ズームレンズが知られている（例えば特許文献７〜９）。
【特許文献１】
特開平６−２１４１５７号公報
【特許文献２】
特開平６−２１４１５８号公報
【特許文献３】
特開平６−２２２２６７号公報
【特許文献４】
特開平６−２５００８７号公報
【特許文献５】
特開平６−２５００８８号公報
【特許文献６】
特開平６−２９４９３２号公報
【特許文献７】
特公平１−１８０１８０号公報
【特許文献８】
特開平１０−３０１０２７号公報
【特許文献９】
米国特許第５１７０２９２号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般にズームレンズの変倍比を高変倍にすると変倍にともなう収差変動が大となり、これを抑制しようとするとレンズ群の数が増大し、又レンズ構成が複雑になってくる。このとき光学系を無理に小型化しようとすると、光学性能を良好に維持することが難しくなってくる。
【００１０】
特に正、負、正そして負の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群より成る４群ズームレンズにおいて、高変倍比で小型のレンズ系を達成するには変倍に伴う各レンズ群の移動条件や各レンズ群の屈折力等を適切に設定する必要がある。これらが満足されないと諸収差の発生が増大し、全変倍範囲にわたり良好なる画質の映像を得るのが難しくなってくる。
【００１１】
本発明は、変倍に伴う各レンズ群の移動条件や、各レンズ群の屈折力等を適切に設定することにより高変倍比で全変倍範囲にわたり、しかも全画面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光学機器の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、該第３レンズ群は、物体側から順に、負レンズと正レンズの２枚より成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、該第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
１．５　＜　ｆ１／ｆｗ　＜　３．０
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９
０．４　＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜　０．７
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明のズームレンズは、
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、該第３レンズ群は、物体側から順に、負レンズと両レンズ面が非球面の正レンズの２枚より成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、該第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明のズームレンズは、
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、物体側から順に、該第１レンズ群は負レンズと正レンズから成り、該第３レンズ群は負レンズと正レンズから成り、該第４レンズ群はプラスチック材より成るレンズと負レンズから成り、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記第３レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ３２とするとき、
０．４５　＜　ｆ３２／ｆｗ　＜　０．６
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項５の発明は請求項１、２、３又は４の発明において、
前記第３レンズ群の正レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ３３、Ｒ３４とするとき、
０．２＜（Ｒ３４＋Ｒ３３）／（Ｒ３３−Ｒ３４）＜０．９
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
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レンズ群の正レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々、Ｎ３２、ν３２、該第３レンズ群の負レンズの材料のアッベ数をν３１とするとき、
１．４５　＜　Ｎ３２　＜　１．５５
２　＜　ν３２−ν３１　＜　３０
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
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３レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径と材料の屈折率を各々、Ｒ３１、Ｎ３１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−５　＜　ｆｗ・（Ｎ３１−１）／Ｒ３１　＜　−１
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１９】
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１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズから成り、該負レンズと正レンズの材料のアッベ数を各々、ν１１、ν１２とした時、
１５　＜　ν１２−ν１１　＜　４０
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２０】
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、
前記第４レンズ群は物体側から順に、プラスチック材より成る非球面レンズと、負レンズから成り、該非球面レンズの焦点距離をｆ４１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．００１　＜　ｆｗ／ｆ４１　＜　０．４
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項１０の発明のズームレンズは、
物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端に対し望遠端での該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きく、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行い、物体側より順に、第１レンズ群は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズより成り、第２レンズ群は、物体側に凹面を向けた負レンズより成り、第３レンズ群は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズより成り、第４レンズ群は、物体側に凹面を向けたプラスチック材より成る正又は負のレンズと、物体側に凹面を向けた負レンズより成っていることを特徴としている。
【００２２】
請求項１１の発明は請求項１０の発明において、
前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５
１．５　＜　ｆ１／ｆｗ　＜　３．０
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９
０．４　＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜　０．７
を満足することを特徴としている。
【００２３】
請求項１２の発明は請求項１１の発明において、
前記第１レンズ群の負レンズと正レンズの材料のアッベ数をν１１、ν１２、前記第３レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ３２、該第３レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３１、該第３レンズ群の正レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ３３，Ｒ３４、該第３レンズ群の負レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ３１、ν３１、該第３レンズ群の正レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ３２、ν３２、前記第４レンズ群の物体側のレンズの焦点距離をｆ４１とするとき、
０．４５　＜　ｆ３２／ｆｗ　＜　０．６
０．２０　＜（Ｒ３４＋Ｒ３３）／（Ｒ３３−Ｒ３４）＜　０．９
１．４５　＜　Ｎ３２　＜　１．５５
２　＜　ν３２−ν３１　＜　３０
−５　＜　ｆｗ・（Ｎ３１−１）／Ｒ３１　＜　−１
１５　＜　ν１２−ν１１　＜　４０
０．００１　＜　ｆｗ／ｆ４１　＜　０．４
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項１３の発明の光学機器は請求項１〜１２のいずれか１項に記載のズームレンズを有することを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
図１は本発明の実施形態１のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図２、図３は本発明の実施形態１に対応する数値実施例１の広角端、望遠端のズーム位置における収差図である。
【００２７】
図４は本発明の実施形態２のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図５、図６は本発明の実施形態２に対応する数値実施例２の広角端、望遠端のズーム位置における収差図である。
【００２８】
図７は本発明の実施形態３のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図８、図９は本発明の実施形態３に対応する数値実施例３の広角端、望遠端のズーム位置における収差図である。
【００２９】
図１０は本発明の実施形態４のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図１１、図１２は本発明の実施形態４に対応する数値実施例４の広角端、望遠端のズーム位置における収差図である。
【００３０】
図１３は本発明の実施形態５のズームレンズの広角端のレンズ断面図、図１４、図１５は本発明の実施形態５に対応する数値実施例５の広角端、望遠端のズーム位置における収差図である。
【００３１】
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は負の屈折力の第４レンズ群である。広角端に対して望遠端での、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔（軸上空気間隔）が大きく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が大きく、第３群と第４群の間隔が小さくなるように各レンズ群を矢印の如く物体側へ移動させてズーミングを行っている。
【００３２】
ＳＰは絞りである。ＩＰは像面であり、デジタルカメラのときは撮像素子がフィルム用カメラのときはフィルムが位置している。フォーカスは第３群Ｌ３の全部又はその一部を移動させて行っている。
【００３３】
実施形態１〜５において、光学系が振動したときに生ずる画像ぶれを任意の１つのレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて補正している。尚、各実施形態において、広角端と望遠端とは変倍用のレンズ群が機構上、光軸上、一端から他端まで移動するときの両端のズーム位置をいう。
【００３４】
収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、ＦはＦ線、ΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。又、ＦｎｏはＦナンバー、Ｙは像高である。
【００３５】
次に実施形態１〜５のズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。実施形態１〜５に係るズームレンズは、負の屈折力が比較的強い第４レンズ群Ｌ４に変倍作用を大きく分担させており、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の合成屈折力を正の屈折力としており、特に望遠端においてテレフォトタイプを形成することで望遠端における光学全長の短縮を図っている。
【００３６】
実施形態１〜５においてはメカ構造の簡素化を図るために第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４をズーミングにおいて一体移動するようにしているが、一体に移動させなくても良い。ズーミングに際し絞りＳＰを第２レンズ群Ｌ２と一体で移動しているが、別々に移動しても良い。また、絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の中に配置しても良い。
【００３７】
第１レンズ群Ｌ１を物体側から順に負レンズ、正レンズで構成している。これにより望遠端における球面収差を良好に補正している。実施形態１〜５では軸上光束が光軸から高い点を通過するため正の屈折力で発生する球面収差を補正するために負レンズを物体側に配置して補正している。また、これにより広角端における歪曲収差も良好に補正している。
【００３８】
特に実施形態１〜５では、第１レンズ群Ｌ１が広角端から望遠端への変倍において大きく物体側へ移動しており、特に望遠端における第１レンズ群Ｌ１の球面収差をある程度良好に補正する必要がある。そこで、第１レンズ群Ｌ１を物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズを物体側に配置させることで第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差を良好に補正している。
【００３９】
第３レンズ群Ｌ３は比較的強い正の屈折力を有するので正レンズで発生する球面収差が大きくなり過ぎる傾向にある。この球面収差を補正する為に負レンズを物体側に配置し、軸上光束が光軸から離れた所を通過するようにして、効果的に球面収差を補正している。また、変倍において第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の空気間隔は望遠端で小さくし、第４レンズ群Ｌ４の変倍分担を大きくし、全系の高変倍を実現している。変倍比を大きくするためには第３レンズ群Ｌ３の像側主点をより像面側に位置させる必要があり、第３レンズ群Ｌ３を物体側から順に負、正のレンズより成るレトロフォーカスタイプとしている。
【００４０】
更に、第３レンズ群Ｌ３の正レンズを両面が非球面のレンズとしている。実施形態１〜５のズームレンズは望遠端において正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１が大きく物体側に移動するため望遠端における第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差を良好に補正する必要がある。３次収差領域の補正は第３レンズ群Ｌ３のレンズ形状を最適化すれば可能であるが、第３レンズ群Ｌ３を負レンズと正レンズの２枚で構成した場合、高次の球面収差が補正困難になる。
【００４１】
そこで、正レンズを非球面レンズとして特に望遠端の球面収差を良好に補正している。このときの非球面は、光軸から周辺にかけて正の屈折力が弱くなる形状の非球面が良い。また、望遠端における球面収差と広角端におけるコマ収差を同時に補正するためには両面を非球面とするのが好ましい。特に軸外光束が光軸から離れた点を通過する像面側のレンズ面を非球面とし、広角端におけるコマ収差を良好に補正している。両面を非球面とすることで、収差補正分担の自由度が増えるため全系において高い光学性能を容易に実現している。
【００４２】
第４レンズ群Ｌ４を物体側から順にプラスチック材より成る非球面レンズと負レンズで構成している。第４レンズ群Ｌ４は広角端から望遠端にかけての変倍において大きく物体側へ移動するため第４レンズ群Ｌ４を通過する軸上光束と軸外光束が広角端と望遠端で大きく異なる。広角端においては軸外光束が高く、望遠端においては軸上光束が高くなる。広角端における軸外の収差を補正しつつ、望遠端における球面収差を補正するためには物体側へプラスチック材より成る非球面レンズを配置し、望遠端における球面収差を効果的に補正している。又、非球面レンズをプラスチック材より製作し、製造を容易にしている。
【００４３】
なお、本実施形態において、「第ｉレンズ群」の呼称は、それが複数枚のレンズで構成される場合だけではなく、１枚のレンズのみで構成される場合にも用いるものとする。
【００４４】
実施形態１〜５において最も好ましくは、物体側より順に、第１レンズ群Ｌ１は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズより成ること、第２レンズ群Ｌ２は、物体側に凹面を向けた負レンズより成ること、第３レンズ群Ｌ３は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両レンズ面が非球面であって、かつ凸面の正レンズより成ること、第４レンズ群Ｌ４は、両レンズ面が非球面であって物体側に凹面を向けたプラスチック材より成る正又は負のレンズと、物体側に凹面を向けた負レンズより成ることが良い。
【００４５】
実施形態１〜５では第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、第１レンズ群の負レンズと正レンズの材料のアッベ数をν１１、ν１２、第３レンズ群Ｌ３の正レンズの焦点距離をｆ３２、第３レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３１、該第３レンズ群Ｌ３の正レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ３３，Ｒ３４、第３レンズ群Ｌ３の負レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ３１、ν３１、第３レンズ群Ｌ３の正レンズの材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎ３２、ν３２、第４レンズ群の物体側のレンズの焦点距離をｆ４１とするとき、
３．８　＜　ｆｔ／ｆｗ　＜　５．５　・・・（１）
１．５　＜　ｆ１／ｆｗ　＜　３．０　・・・（２）
０．６　＜　ｆ３／ｆｗ　＜　０．９　・・・（３）
０．４　＜｜ｆ４／ｆｗ｜＜　０．７　・・・（４）
０．４５　＜　ｆ３２／ｆｗ　＜　０．６　・・・（５）
０．２０　＜（Ｒ３４＋Ｒ３３）／（Ｒ３３−Ｒ３４）＜　０．９　・・・（６）
１．４５　＜　Ｎ３２　＜　１．５５　・・・（７）
２　＜　ν３２−ν３１　＜　３０　・・・（８）
−５　＜　ｆｗ・（Ｎ３１−１）／Ｒ３１　＜　−１　・・・（９）
１５　＜　ν１２−ν１１　＜　４０　・・・（１０）
０．００１　＜　ｆｗ／ｆ４１　＜　０．４　・・・（１１）
なる条件式のうち１以上を満足している。そして各条件式に対応した効果を得ている。
【００４６】
次に前述の各条件式の技術的意味について述べる。
【００４７】
条件式（１）は広角端と望遠端における全系の焦点距離の比に関し、適切な変倍比を設定したものである。
【００４８】
条件式（１）の下限値を超えると高変倍を達成していないため良くない。また、上限値を超えると変倍比が大きくなり過ぎて、高い光学性能を得ることが困難となる。更に好ましくは、条件式（１）の上限値を５．０、下限値を３．９とすることが好ましい。
【００４９】
条件式（２）は第１レンズ群Ｌ１と広角端における全系の焦点距離の比を規定しており、主にレンズ系全体の小型化と高性能化を図るためのものである。
【００５０】
条件式（１）の下限値を超えると第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなり過ぎて特に望遠端における球面収差が補正困難となり、又広角端における歪曲収差も補正困難となる。また、下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなり過ぎると、負の屈折力を有する最終レンズ群の変倍分担が大きくなり十分な変倍比を得ることが困難となり、レンズ全長も増大するため良くない。更に小型化と高性能化を両立させるために好ましくは、条件式（２）の上限値を２．３、下限値を１．８とすることが望ましい。
【００５１】
条件式（３）は第３レンズ群Ｌ３と広角端における全系の焦点距離の比を規定しており、主にレンズ系全体の小型化と高性能化を図るためのものである。
【００５２】
条件式（３）の下限値を超えると第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなり過ぎて第３群で発生する球面収差と非点収差が増大し、第３レンズ群Ｌ３を簡素な構成では全変倍範囲において良好な光学性能を得ることが困難となる。また、上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなり過ぎると特に望遠端において第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の軸上空気間隔を長く確保することが困難となり、強いては第３レンズ群Ｌ３の変倍における移動量が増大すると共にペッツバール和が負の方向に増大する傾向にあり、像面特性が悪化する。更に小型化と高性能化を両立させるために好ましくは、条件式（３）の下限値を０．７とすることが望ましい。また、上限値を０．８とすることが望ましい。
【００５３】
条件式（４）は負の屈折力を有する最終レンズ群である第４レンズ群Ｌ４と広角端における全系の焦点距離の比を規定しており、主にレンズ系全体の小型化と高性能化を図るためのものである。
【００５４】
条件式（４）の下限値を超えると第４レンズ群Ｌ４の屈折力が強くなり過ぎて特に広角端における歪曲収差が補正困難となり、また、像面特性が悪化する。また、上限値を超えると第４レンズ群Ｌ４の屈折力が弱くなり過ぎて特に第４レンズ群Ｌ４の変倍における移動量が増大し、望遠端における光学全長が増大するため良くない。更に小型化と高性能化を両立させるために好ましくは、条件式（４）の下限値を０．５４とすることが望ましい。また、上限値を０．６とすることが望ましい。
【００５５】
条件式（５）は第３レンズ群Ｌ３の最も像面側に位置している正レンズの焦点距離を規定しており、主に高性能化と小型化を図るためのものである。条件式（５）の下限値を超えると正レンズの屈折力が強くなり過ぎて球面収差が補正不足となるため好ましくない。また、上限値を超えると正レンズの屈折力が弱くなり過ぎて特に望遠端におけるレンズ全長が増大するため好ましくない。更に好ましくは、条件式（５）の上限値を０．５５、下限値を０．４６とすることが望ましい。
【００５６】
条件式（６）は第３レンズ群Ｌ３の最も像面側に位置している正レンズのレンズ面の曲率半径を適切に設定するためのものである。条件式（６）の下限値を超えると物体側に対し像面側のレンズ面の曲率半径が弱くなり過ぎて正レンズの像側主点がより像面側に位置するため十分な変倍比を得ることが困難となる。また、上限値を超えると物体側に対し像面側のレンズ面の曲率半径が強くなり過ぎて特に球面収差が補正不足となるため好ましくない。更に好ましくは、条件式（６）の上限値を０．８、下限値を０．４とすることが望ましい。
【００５７】
条件式（７）は第３レンズ群Ｌ３の正レンズの材質の屈折率を規定したものであり主に像面特性を良好に補正するためのものである。条件式（７）の下限値をこえて屈折率が低くなりすぎるとレンズ面の曲率半径が強くなり過ぎて高次の球面収差が増大するため好ましくない。また、上限値を超えると屈折率が高くなり過ぎるとペッツバール和が負の方向に増大し像面湾曲がオーバーになるため好ましくない。更に好ましくは、条件式（７）の上限値を１．５２、下限値を１．４７とすることが望ましい。
【００５８】
条件式（８）は第３レンズ群Ｌ３の負レンズと正レンズの材料のアッベ数の差を規定したものであり、主に全変倍範囲において軸上色収差を良好に補正するためのものである。条件式（８）の下限値を超えてアッベ数の差が小さくなると特に広角端において軸上色収差（ｇ線）がアンダーになり過ぎて補正することが困難となる。また、上限値を超えてアッベ数の差が大きくなり過ぎると特に望遠端において軸上色収差（ｇ線）がオーバーになり過ぎて補正することが困難となる。更に好ましくは、条件式（８）の上限値を２０、下限値を３　　　　とすることが望ましい。
【００５９】
条件式（９）は第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の負レンズの物体側のレンズ面の屈折力を規定したものであり、主に球面収差を良好に補正するためのものである。比較的強い正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３において、正の屈折力で発生する球面収差を負レンズで補正する必要があり、物体側のレンズ面に負の屈折力を持たせることで効果的に補正している。条件式（９）の下限値を超えると負の屈折力が強くなり過ぎて球面収差が補正過剰となり、また、特に望遠端におけるコマ収差が補正困難となる。また、上限値を超えると球面収差が補正不足となるため好ましくない。更に好ましくは、条件式（９）の下限値を−３とすることが望ましい。また、上限値を−１．５とすることが望ましい。
【００６０】
条件式（１０）は第１レンズ群Ｌ１中の負レンズと正レンズの材料のアッベ数の差を規定したものであり主に色収差を良好に補正するためにものである。条件式（１０）の下限値を超えると特に広角端における軸上色収差がアンダーになり過ぎて補正困難となる。また、上限値を超えると特に望遠端における軸上色収差がオーバーになり過ぎて好ましくない。更に好ましくは、条件式（１０）の上限値を３５、下限値２０とすることが望ましい。
【００６１】
条件式（１１）は第４レンズ群Ｌ４のプラスチック材より成る非球面レンズの焦点距離を規定したものである。プラスチック材より成るレンズは温度、または湿度などの環境変化によりピント（焦点距離）変動を起こす。ピント変動をある程度小さくするためにはプラスチック材より成るレンズの屈折力をある程度弱くする必要がある。
【００６２】
条件式（１１）の下限値を超えると屈折力が弱くなり過ぎて特に望遠端における軸上色収差の補正が困難となる。また、上限値を超えると屈折力が強くなり過ぎて環境変化に伴うピント変動の補正が困難となるため好ましくない。更に好ましくは条件式（１１）の下限値を０．００５、上限値を０．２とするのが良い。
【００６３】
以下に、本発明の実施形態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は各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉厚又は空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。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とするとき、
【００６４】
【数１】
2004117521.tif 000003
【００６５】
で表される。但しＲは曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数である。
【００６６】
又、「ｅ−Ｘ」は「×１０−Ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。
【００６７】
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。
【００６８】
【外１】
2004117521.tif 000004
【００６９】
【外２】
2004117521.tif 000005
【００７０】
【外３】
2004117521.tif 000006
【００７１】
【外４】
2004117521.tif 000007
【００７２】
【外５】
2004117521.tif 000008
【００７３】
【表１】
2004117521.tif 000009
【００７４】
以上説明した実施形態によれば、レンズシャッターカメラ等の比較的バックフォーカスの短いカメラに最適な高い光学性能を有した変倍比４〜６程度のズームレンズを実現できる。
【００７５】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたレンズシャッターカメラ（光学機器）の実施形態を図１６を用いて説明する。
【００７６】
図１６において、１０はカメラ本体、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はカメラ本体に内蔵されたストロボ、１３は外部式ファインダー、１４はシャッターボタンである。
【００７７】
このように本発明のズームレンズをレンズシャッター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
以上説明したように、ズームレンズを構成する各要素を適切に設定することにより、構成レンズ枚数が少なくコンパクトで、優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する光学機器が達成できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、高変倍比で全変倍範囲にわたり、しかも全画面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光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のズームレンズの実施形態１の光学断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端における収差図
【図３】本発明の数値実施例１の望遠端における収差図
【図４】本発明のズームレンズの実施形態２の光学断面図
【図５】本発明の数値実施例２の広角端における収差図
【図６】本発明の数値実施例２の望遠端における収差図
【図７】本発明のズームレンズの実施形態３の光学断面図
【図８】本発明の数値実施例３の広角端における収差図
【図９】本発明の数値実施例３の望遠端における収差図
【図１０】本発明のズームレンズの実施形態４の光学断面図
【図１１】本発明の数値実施例４の広角端における収差図
【図１２】本発明の数値実施例４の望遠端における収差図
【図１３】本発明のズームレンズの実施形態５の光学断面図
【図１４】本発明の数値実施例５の広角端における収差図
【図１５】本発明の数値実施例５の望遠端における収差図
【図１６】本発明の光学機器の概略図
【符号の説明】
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
Ｆ　Ｆ線
ΔＳ　サジタル像面
ΔＭ　メリディオナル像面
【図１】
2004117521.tif 000010
【図２】
2004117521.tif 000011
【図３】
2004117521.tif 000012
【図４】
2004117521.tif 000013
【図５】
2004117521.tif 000014
【図６】
2004117521.tif 000015
【図７】
2004117521.tif 000016
【図８】
2004117521.tif 000017
【図９】
2004117521.tif 000018
【図１０】
2004117521.tif 000019
【図１１】
2004117521.tif 000020
【図１２】
2004117521.tif 000021
【図１３】
2004117521.tif 000022
【図１４】
2004117521.tif 000023
【図１５】
2004117521.tif 000024
【図１６】
2004117521.tif 000025