(57)【要約】    【課題】  広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有したズームレンズを得ること。    【解決手段】  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、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、  ズーミングに際し、該第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、  フォーカスに際し、該第５レンズ群が移動するズームレンズにおいて、第５レンズ群は物体側から像側へ順に、１枚の負レンズＧ５１と２枚の正レンズＧ５２、Ｇ５３より成り、全系の広角端のズーム位置おける焦点距離を１に規格化したときの該第５レンズ群への軸上マージナル光線の入射換算傾角をα５、正レンズＧ２、Ｇ３の材料のアッベ数の平均値をν５ｐ、該負レンズＧ１の材料のアッベ数をν５ｎと設定したこと。【選択図】  図１
2005148485.tif 000002
【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、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、
ズーミングに際し、該第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、
フォーカスに際し、該第５レンズ群が移動するズームレンズにおいて、第５レンズ群は物体側から像側へ順に、１枚の負レンズＧ５１と２枚の正レンズＧ５２、Ｇ５３より成り、全系の広角端のズーム位置における屈折力φｗで規格化したときの該第５レンズ群への軸上マージナル光線の入射換算傾角をα５、該正レンズＧ５２、Ｇ５３の材料のアッベ数の平均値をν５ｐ、該負レンズＧ５１の材料のアッベ数をν５ｎとするとき、
０＜α５＜０．３５
１．８５＜ν５ｐ／ν５ｎ
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
無限遠物体の合焦状態において、全系の広角端のズーム位置における焦点距離をｆｗ（ｍｍ）、全系の広角端のズーム位置における屈折力φｗ（１／ｍｍ）で規格化したときの前記第５レンズ群の屈折力をφ５、該第５レンズ群の軸外主光線の出射換算傾角をαｂ５’、該第５レンズ群の軸外主光線の入射高をｈｂ５とするとき、
０（ｍｍ）＜−{(ｈｂ５−１)/αｂ５’＋ｈｂ５/(αｂ５’−φ５・ｈｂ５)}
・ｆｗ/３０＜１（ｍｍ）
を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
前記第４レンズ群は少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、該２枚の正レンズの材料のアッベ数と屈折率の平均値を各々ν４ｐ、Ｎ４ｐ、該負レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々ν４ｎ、Ｎ４ｎとするとき、
１．０＜ν４ｐ／ν４ｎ＜１．７
０．１８＜Ｎ４ｎ−Ｎ４ｐ
を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項４】
前記第４レンズ群は物体側から像側へ順に、１枚以上の正レンズと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズより成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】
全系の広角端のズーム位置における屈折力φｗで規格化したときの前記第４レンズ群の屈折力をφ４とするとき、
０．０２３（１／ｍｍ）＜φ４／ｆｗ
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】
自動合焦のときは前記第５レンズ群を光軸方向に移動させ、手動合焦の時には前記第１レンズ群を光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項７】
固体撮像素子上に像を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１〜７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固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関し、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子カメラやフィルム用カメラや放送用カメラ等に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりテレビカメラやビデオカメラ等のズームレンズには、カメラ全体の小型化に伴い、レンズ系全体が小型で、しかも大口径比、高変倍比、そして広角のものが要求されている。
【０００３】
ズームレンズのうち物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１レンズ群（合焦移動群、合焦レンズ群）、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群（変倍移動群、変倍レンズ群）、変倍に伴って変動する像面を補正する為の正又は負の屈折力の第３レンズ群（補正レンズ群）、開口絞り、そして結像用の正の屈折力の第４レンズ群（リレーレンズ群）の４つのレンズ群より成る、いわゆる４群ズームレンズは、レンズ系全体が小型で高倍率化・高性能化が容易なため、放送用ズームレンズや業務用ズームレンズに多く採用されている。この４群ズームレンズにおいて、第４レンズ群が比較的簡素な構成のズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜５）。
【０００４】
変倍移動群より物体側に合焦移動群を配置する前玉フォーカス方式は物体距離が一定であれば変倍を行っても合焦移動群の繰り出し量が変化しないため、マニュアルフォーカス方式に有利であることから、手動操作を重視する放送用ズームレンズや業務用ズームレンズで多く採用されている。
【０００５】
変倍移動群より像側に合焦移動群を配置するリアフォーカス方式は、フォーカス群の小型軽量化に有利であることから、オートフォーカス方式のズームレンズに多く採用されている。
【０００６】
これらの点を鑑み、正、負、負、正の屈折力の４群ズームレンズにおいて、オートフォーカス用として変倍移動群より像側のレンズ群を使用し、マニュアルフォーカス用として変倍移動群より物体側のレンズ群を使用したズームレンズが知られている（例えば特許文献６）。
【０００７】
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、負の屈折力の第４レンズ群、そして正の屈折力の第５レンズ群の５つのレンズ群を有し、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と共に、該第４レンズ群を光軸上移動させてフォーカスを行ったリヤーフォーカス式のズームレンズが知られている（例えば特許文献７）。
【０００８】
又、物体側より順に、変倍中固定の正の屈折力の第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第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、そして変倍に伴う像面変動を補正する為の正の屈折力の第５レンズ群の５つのレンズ群より成り、変倍に際して第３レンズ群と第４レンズ群の少なくとも１つを移動させるとともに、フォーカスの際に第５レンズ群を移動させたリヤーフォーカス式のズームレンズが知られている（例えば特許文献８）。
【特許文献１】特開平２−１１８５１０号公報
【特許文献２】特開平２−２０８６１８号公報
【特許文献３】特開平３−１２３３１０号公報
【特許文献４】特開平３−１４５６１５号公報
【特許文献５】特開平４−１３８４０７号公報
【特許文献６】実公昭６２−４３２８６号公報
【特許文献７】特開平８−１４６２９５号公報
【特許文献８】特開平５−２１５９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜５に開示されている４群ズームレンズは、第４レンズ群が物体側から順に、１枚の負レンズと２枚の正レンズで構成されているが、第４レンズ群への軸上光線の入射換算傾角α４が大きいために、第４レンズ群で合焦を行うと軸上光線の入射高ｈ４の変化が大きくなって、球面収差・軸上色収差等の軸上収差の変動が大きくなる傾向があった。
【００１０】
特許文献６では、第４レンズ群が物体側から順に、１枚の負レンズと２枚の正レンズで構成されているが、負レンズの材料のアッベ数ν４ｎと正レンズの材料のアッベ数ν４ｐが近いために第４レンズ群内の各レンズの曲率が増大して合焦時の軸外収差変動が増大したり、第４レンズ群の重量が増大して合焦用の所要駆動力が増大して消費電力の増大や駆動機構の大型化を招く傾向があった。
【００１１】
また、第４レンズ群の屈折力を小さく抑制しているため、第３レンズ群からの発散光束の収れん用に、絞りの物体側に新たに正の屈折力のレンズ群を配置しなければならないといった問題点があった。または、第３レンズ群からの光束の発散度の緩和のために第３レンズ群の屈折力を弱めなければならず、その結果第３レンズ群の変倍の際の移動量が増大してレンズ全長が長くなってくる傾向があった。
【００１２】
本発明は、フォーカスに伴う収差変動および画角変化の少ないレンズ系全体が小型の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。
【００１３】
この他本発明は、前玉フォーカス方式とリヤーフォーカス方式とを利用することにより、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能を有したズームレンズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の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、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、
ズーミングに際し、該第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、
フォーカスに際し、該第５レンズ群が移動するズームレンズにおいて、第５レンズ群は物体側から像側へ順に、１枚の負レンズＧ５１と２枚の正レンズＧ５２、Ｇ５３より成り、全系の広角端のズーム位置おける焦点距離を１に規格化したときの該第５レンズ群への軸上マージナル光線の入射換算傾角をα５、正レンズＧ５２、Ｇ５３の材料のアッベ数の平均値をν５ｐ、該負レンズＧ５１の材料のアッベ数をν５ｎとするとき、
０＜α５＜０．３５
１．８５＜ν５ｐ／ν５ｎ
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又、無限遠物体から近距離物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性能が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。
【００１８】
以下の図２〜図６、図８〜図１２、図１６〜図２０の収差図及び各実施例では、後述する数値実施例をｍｍ単位で表わしたときの値を基準としている。ｆは焦点距離である。物体距離は像面から測ったときの距離としている。
【００１９】
図２は、実施例１のｆ＝７．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図３は、実施例１のｆ＝２９．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図４は、実施例１のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図５は、実施例１のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離無限遠における収差図、
図６は、実施例１のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離０．５ｍにおける収差図、
図７は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端における断面図、
図８は、実施例２のｆ＝７．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図９は、実施例２のｆ＝２９．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図１０は、実施例２のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図１１は、実施例２のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離無限遠における収差図、
図１２は、実施例２のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離０．５ｍにおける収差図、
図１３は、本発明におけるズームレンズについて、第５レンズ群の配置の概念図、
図１４は、本発明におけるズームレンズについて、第４レンズ群の配置の概念図、
図１５は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端における断面図、
図１６は、実施例３のｆ＝７．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図１７は、実施例３のｆ＝２９．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図１８は、実施例３のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図、
図１９は、実施例３のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離無限遠における収差図、
図２０は、実施例３のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離０．５ｍにおける収差図である。
【００２０】
図２１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。
【００２１】
図２２は、本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
【００２２】
各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。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は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５群である。ＳＰは開口絞りであり、第４レンズ群Ｌ４の物体側に位置している。
【００２３】
Ｐは光学フィルター、フェースプレート色分解プリズム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スチ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ときはフィルム面に相当する。
【００２４】
収差図において、ｄ、ｇは各々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線によって表わしている。
【００２５】
次に本発明のズームレンズの特徴について説明する。
◎ズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が移動し、
フォーカスに際し、第５レンズ群Ｌ５が移動している。第５レンズ群Ｌ５は物体側から像側へ順に、１枚の負レンズＧ５１と２枚の正レンズＧ５２、Ｇ５３より成り、全系の広角端のズーム位置における焦点距離を１に規格化したとき図１３に示すように、第５レンズ群Ｌ５への軸上マージナル光線の入射換算傾角をα５、正レンズＧ５２、Ｇ５３の材料のアッベ数の平均値をν５ｐ、該負レンズのＧ５１の材料のアッベ数をν５ｎとするとき、
０＜α５＜０．３５            ・・・・・（１）
１．８５＜ν５ｐ／ν５ｎ      ・・・・・（２）
を満足している。
【００２６】
条件式（１）、（２）は、第５レンズ群Ｌ５の構成とレンズの材料のアッベ数比、軸上光線の入射換算傾角α５を適切に規定することにより、小型軽量で収差変動を抑制するための条件である。図１３の第５レンズ群Ｌ５の概念図に示すように、もっとも物体側に負レンズＧ５１を配置することにより、負レンズＧ５１への軸上光線の入射高ｈｎ５を大きくして、より小さい屈折力で第５レンズ群Ｌ５内の色収差補正を可能としている。結果、第５レンズ群Ｌ５内の各レンズ面の曲率が小さくなって、第５レンズ群Ｌ５での収差発生を抑制しつつ軽量化している。
【００２７】
負レンズＧ５１をより像側に配置してしまうと、入射高ｈｎ５が小さくなるために色収差補正により大きな屈折力が必要となって、各レンズ面の曲率が大きくなって合焦に伴う収差変動が増大したり、構成枚数が増えてくる。
【００２８】
条件式（１）は第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度と確保と軽量化を両立して少ない駆動力でかつ少ないストロークでの合焦を可能とし、かつ合焦にともなう収差変動を抑制するための条件である。第５レンズ群Ｌ５の軸上光線の入射換算傾角をα５、出射換算傾角をα５’とすると、第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度Δｓｋは、
Δｓｋ＝α５’２−α５２＝１−α５２      ・・・・・（７）
で表される。第５レンズ群Ｌ５の屈折力が大きくなって条件式（１）の下限値を越えると、第５レンズ群Ｌ５を構成する各レンズの曲率が大きくなって諸収差が悪化したり、合焦に伴う収差変動が大きくなってくる。条件式（１）の上限値を越えると、第５レンズ群Ｌ５の屈折力は小さくなり、レンズ系全体を軽量化することができるが第５レンズ群Ｌ５の軸上光線の入射高ｈ５が合焦に伴って大きく変化してしまい、球面収差、軸上色収差といった軸上収差の変動が大きくなってくる。
【００２９】
条件式（２）は、第５レンズ群Ｌ５を構成する正レンズＧ５２、Ｇ５３と負レンズＧ５１の材料のアッベ数の比を規定することにより、第５レンズ群Ｌ５の各構成レンズの屈折力を抑制して、合焦に伴う軸外収差の変動を抑制しかつ軽量化を図るための条件である。
【００３０】
条件式（２）の下限値を越えると｜φ５ｐ｜、｜φ５ｎ｜が増大し、各レンズ面の曲率が大きくなって第５レンズ群Ｌ５の重量が増える。また、第５レンズ群Ｌ５は絞りから離れているために軸外主光線の入射高ｈｂ５が高いために、各レンズ面の曲率が大きくなると合焦に伴う像面湾曲や非点収差等の軸外収差変動が増加してくる。
◎無限遠物体の合焦状態において、全系の広角端のズームレンズ位置における焦点距離をｆｗ（ｍｍ）、全系の広角端のズームレンズ位置における屈折力φｗ＝１／ｆｗで規格化したときの第５レンズ群Ｌ５の屈折力をφ５、第５レンズ群Ｌ５の軸外主光線の出射換算傾角をαｂ５’、該第５レンズ群Ｌ５の軸外主光線の入射高をｈｂ５とするとき、
０（ｍｍ）＜−{(ｈｂ５−１)/αｂ５’＋ｈｂ５/(αｂ５’−φ５・ｈｂ５)}
ｆｗ/３０＜１（ｍｍ）  ・・（３）
を満足している。
【００３１】
条件式（３）は、第５レンズ群Ｌ５の屈折力φ５と軸外主光線の出射条件を規定して、合焦に伴う画角変化を抑制するための条件である。部分系ｉの光軸方向の移動量を△ｘとしたときの画角変化量△ｙは、部分系の屈折力をφｉ、軸外主光線の入射高をｈｂｉ、軸外主光線の入出射換算傾角を各々αｂｉ、αｂｉ’として、
Δｙ＝αｂｉ’・φｉ・Δｘ・（Δｘ＋δ）
δ＝−（ｈｂｉ−１）／αｂｉ’−ｈｂｉ／（αｂｉ−φｉ・ｈｂｉ）  ・・（８）
で表される。ここでδは、絞りから部分系ｉまでの見かけの距離ａと、部分系ｉから像面までの見かけの距離ｂの差に相当する。条件式（３）を外れると（８）式のδが大きな値となって第５レンズ群Ｌ５の合焦に伴う画角変化が増大して、フレーミングに支障をきたしたり、第５レンズ群Ｌ５を合焦判定用としてウォブリング動作をさせる場合、画面周辺での画像が周期的に大きく振動して、見づらい映像となる。
◎第４レンズ群Ｌ４は少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、該２枚の正レンズの材料のアッベ数と屈折率の平均値を各々ν４ｐ、Ｎ４ｐ、該負レンズの材料のアッベ数と屈折率を各々ν４ｎ、Ｎ４ｎとするとき、
１．０＜ν４ｐ／ν４ｎ＜１．７      ・・・・・（４）
０．１８＜Ｎ４ｎ−Ｎ４ｐ            ・・・・・（５）
を満足している。
【００３２】
条件式（４）、（５）は、第４レンズ群Ｌ４の構成と、第４レンズ群Ｌ４を構成する２枚の正レンズと１枚の負レンズの材料のアッベ数比および屈折率差を規定することにより、第４レンズ群Ｌ４の色収差補正とペッツバール和を正方向に制御して軸外性能を良好とするための条件である。ペッツバール和Ｐは、第ｉ面の屈折力と第ｉ面と第ｉ＋１面との間の材料の屈折率を各々φＲｉ、Ｎｉとするとき、
【００３３】
【数１】
2005148485.tif 000003
【００３４】
で表される。４群ズームレンズにおいて、小型でかつ変倍比を大きくするためには、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力φ２を大きくする必要がある。したがって（９）式からペッツバール和Ｐは負の方向に大きくなりやすく、小型化や変倍比の増大に伴ってこの傾向は顕著になってくる。したがって変倍全域での像面湾曲や非点収差を改善するためには、正の屈折力をもつ第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５のペッツバール和の分担値を正に大きくすることが重要となってくる。しかしながら本実施例では第５レンズ群Ｌ５の構成レンズの屈折力を抑制しているため、第５レンズ群Ｌ５でペッツバール和を稼ぐことが困難となる。そこで、本発明では特に第４レンズ群Ｌ４の構成レンズの材料の屈折率差とアッベ数比を適切に設定して、第４レンズ群のペッツバール和の分担値Ｐ４を正の方向に大きくすることによりズーム全域での周辺性能を良好としている。条件式（４）の下限を越えると、ペッツバール和Ｐ４を正の方向に制御するためには有利であるが、各レンズの屈折力が大きくなりすぎて諸収差が大きくなってくる。条件式（４）の上限を越えると、ペッツバール和Ｐ４を正の方向に制御することが難しくなってくる。また、条件式（５）の下限を越えると負レンズと正レンズの材料の屈折率差が少なくなって、ペッツバール和Ｐ４を正の方向に制御することが難しくなってくる。
◎第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に、１枚以上の正レンズと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズより成っている。
【００３５】
本発明の実施例では、第４レンズ群Ｌ４の正レンズと負レンズの配列を規定して、第４レンズ群Ｌ４のペッツバール和の分担値Ｐ４をより正の方向に制御しやすくしている。図１４の第４レンズ群Ｌ４の概念図に示すように、負レンズＧｎをより物体側に配置することにより、負レンズＧｎへの軸上光線の入射高ｈｎが小さくなる。結果として、軸上色収差補正の所要屈折力が大きくなり、負レンズＧｎの材料の屈折率が正レンズＧＰ１、ＧＰ２の材料の屈折率より高い条件の下で、ペッツバール和を正の方向に制御することが容易となる。しかしながら第３レンズ群Ｌ３からの光束は発散で入射するので、もっとも物体側に負レンズＧｎを配置すると第４レンズ群Ｌ４が大型化したり、諸収差が増大するために好ましくない。そこで正レンズＧＰ１とＧＰ２との間に配置している。なお、第４レンズ群Ｌ４の構成枚数を増やすことにより諸収差をさらに良好にできる。
◎全系の広角端のズーム位置における屈折力φｗ（１／ｍｍ）で規格化したときの第４レンズ群Ｌ４の屈折力をφ４とするとき、
０．０２３（１／ｍｍ）＜φ４／ｆｗ          ・・・・・（６）
を満足している。
【００３６】
条件式（６）は、第４レンズ群Ｌ４の屈折力φ４を適切に設定してズームレンズ全体をコンパクトで少ないレンズ枚数で構成するための条件である。条件式（６）の下限値を越えると第４レンズ群Ｌ４の屈折力が小さくなって、第３レンズ群Ｌ３からの発散光束の収れんが困難になってくる。したがって光束の収れんのために第４レンズ群Ｌ４の物体側に新たに正レンズ群を配置する必要が生じて構成レンズ枚数が増えたり、第３レンズ群Ｌ３からの発散の緩和のために第３レンズ群Ｌ３の屈折力を弱めなければならず、結果として第３レンズ群Ｌ３の移動量が増大してレンズ全長が長くなってしまう。
◎自動合焦のときは第５レンズ群Ｌ５を光軸方向に移動させ、手動合焦の時には第１レンズ群Ｌ１を光軸方向に移動させている。
【００３７】
各実施例では、手動合焦用として第１レンズ群Ｌ１を移動可能として、手動合焦時の操作性を良好としている。焦点距離ｆの光学系において、物体距離無限遠時の結像点をｉ０とし、物体距離ｏｂｊに対する結像点をｉ（ｏｂｊ）としたとき、結像点の変化量Δｓｋ＝ｉ（ｏｂｊ）−ｉ０はニュートンの公式から次式で表される。
【００３８】
Δｓｋ＝ｆ２／（ｏｂｊ−ｆ）          ・・・・・（１０）
したがって変倍移動群より物体側の部分系Ｂ１について、合焦操作を行うと、物体距離ｏｂｊにおける結像点の変化量△ｓｋＢ１は、
ΔｓｋＢ１＝ｆＢ１２／（ｏｂｊ−ｆＢ１）    ・・・・・（１１）
で表され、変倍によらず一定である。
【００３９】
したがって部分系Ｂ１中の合焦用の部分系ＦＦの繰り出し量ΔｘＦＦは、変倍状態に関わらず変化しない。
【００４０】
しかしながら変倍移動群の像側では、部分系Ｂ１における結像点のずれ△ｓｋＢ１が変倍移動部分系Ｂ２で拡大又は縮小され、概略以下の式で表される。
【００４１】
ΔｓｋＢ２＝｛ｆＢ１２／（ｏｂｊ−ｆＢ１）｝βＢ２２    ・・・・・（１２）
したがって変倍移動群より像側の部分系Ｂ３中の合焦用の部分系ＦＲで合焦を行うと、その繰り出し量ΔｘＦＲは変倍移動群の結像倍率βＢ２の二乗に比例して増大する。
【００４２】
したがって、第１レンズ群Ｌ１を合焦用とすれば変倍に伴う繰り出し量の変化がないために、電気的な駆動手段が不要で手動操作における操作性・追従性の良好な合焦機構を容易に達成できる。
【００４３】
次に各実施例の具体的な特徴について説明する。
【実施例１】
【００４４】
図１は本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図である。
【００４５】
図１において、Ｌ１は第１レンズ群としての正の屈折力の前玉レンズ群である。Ｌ２は第２レンズ群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）のズーム位置への変倍を行っている。Ｌ３は第３レンズ群としての負の屈折力のコンペンセータであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸状の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエータＬ２とコンペンセータＬ３とで変倍系を構成している。
【００４６】
ＳＰは絞り、Ｌ４は第４レンズ群としての正の屈折力の変倍（ズーミング）中固定のリレー群である。Ｌ５は第５レンズ群としての正の屈折力の合焦群である。
【００４７】
次に数値実施例１における第５レンズ群Ｌ５の特徴について説明する。第５レンズ群Ｌ５は全体として正の屈折力を持つリアフォーカスレンズ群であり、近距離物体に合焦の際には光軸上を物体側へ移動する。本実施例では、至近距離を０．５ｍとすると第５レンズ群Ｌ５の繰り出し量は、像側への移動量の符号を正として−１３．２４ｍｍであり、広角端の屈折力φｗで規格化したときの第５レンズ群Ｌ５の繰り出し量Δｘは−１．７４２となる。
【００４８】
第５レンズ群Ｌ５は物体側から像側へ順に、負、正、正レンズの３枚構成であって、もっとも物体側に負レンズＧ５１を配置することにより、負レンズＧ５１への軸上光線入射高を大きくして、より小さい屈折力で色収差補正を可能として、第５レンズ群Ｌ５での諸収差の発生を抑制しつつ軽量化している。
【００４９】
表１は数値実施例１の広角端の焦点距離を１に規格化したときの近軸追跡値である。表１から、第５レンズ群Ｌ５の入射換算傾角α５は０．２９であり、条件式（１）を満たす。第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度Δｓｋは、
Δｓｋ＝１−α５２＝０．９１６          ・・・・・（１３）
であり、第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度を確保して少ないストロークでの合焦を可能としている。
【００５０】
第５レンズ群Ｌ５の負レンズＧ５１の材料のアッベ数ν５ｎは３０．１、正レンズの材料のアッベ数の平均値ν５ｐは６４．１で、（２）式の値は、
ν５ｐ／ν５ｎ＝２．１３          ・・・・・（１４）
で条件を満たしており、第５レンズ群Ｌ５の各構成レンズの屈折力を抑制して、合焦に伴う軸外収差の変動を抑制しかつ軽量化を図っている。
【００５１】
表１から、第５レンズ群Ｌ５の屈折力φ５は０．１４９４４５、軸外主光線の入射高ｈｂ５は０．８５９７３４、出射換算傾角αｂ５は−０．０２９５４２で、（３）式の値は０．１７５で条件式（３）を満たしており、合焦による画角変化を抑制している。
【００５２】
次に数値実施例１における第４レンズ群Ｌ４の特徴について説明する。第４レンズ群Ｌ４は全体として正の屈折力を持つ固定レンズ群である。本実施例の第４レンズ群Ｌ４は物体側から順に正、負、正レンズの３枚構成であり、負レンズをより物体側に正レンズを配置することにより、第４レンズ群Ｌ４でのペッツバール和を正の方向に大きく制御しやすい構成としている。
【００５３】
第４レンズ群Ｌ４の負レンズの材料の屈折率Ｎｎは１．８１０７８、アッベ数ν４ｎは４０．９、正レンズの材料の屈折率の平均値Ｎｐは１．６０５４８、アッベ数の平均値ν４ｐは６０．６で、（４）、（５）式の値は、
ν４ｐ／ν４ｎ＝１．４８          ・・・・・（１５）
Ｎ５ｎ−Ｎ５ｐ＝０．２０５        ・・・・・（１６）
となって条件式（４）、（５）を満たしており、第４レンズ群Ｌ４のペッツバール和を正の方向に大きくして変倍全域にわたり像面湾曲および非点収差を抑制して、周辺性能を良好としている。
【００５４】
表１から、第４レンズ群Ｌ４の屈折力φ４は０．２５２１４０で、（６）式の値は、ｆｗ＝７．６（ｍｍ）より、
φ４／ｆｗ＝  ０．０３３（１／ｍｍ）      ・・・・・（１７）
となって条件式（６）を満たしており、ズームレンズ全系のコンパクト化を図っている。
【００５５】
本実施例では、第１レンズ群Ｌ１を合焦レンズ群として光軸上を移動させることも可能である。第１レンズ群Ｌ１を手動合焦用とすれば変倍に伴う繰り出し量の変化がないために、電気的な駆動手段が不要で手動操作における操作性・追従性の良好な合焦機構を容易に達成できる。
【００５６】
【表１】
2005148485.tif 000004
【実施例２】
【００５７】
図７は本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。
【００５８】
図７において、Ｌ１は第１レンズ群としての正の屈折力の前玉レンズ群である。Ｌ２は第２レンズ群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）へのズーム位置の変倍（ズーミング）を行っている。Ｌ３は第３レンズ群としての負の屈折力のコンペンセータであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸状の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエータＬ２とコンペンセータＬ３とで変倍系を構成している。
【００５９】
ＳＰは絞り、Ｌ４は第４レンズ群としての正の屈折力の変倍中固定のリレー群である。Ｌ５は第５レンズ群としての正の屈折力の合焦群である。
【００６０】
次に数値実施例２における第５レンズ群Ｌ５の特徴について説明する。第５レンズ群Ｌ５は全体として正の屈折力を持つリアフォーカスレンズ群であり、近距離物体に合焦の際には光軸上を物体側へ移動する。本実施例では、至近距離を０．５ｍとすると第５レンズ群Ｌ５の繰り出し量は、像側への移動量の符号を正として−１２．５５ｍｍであり、広角端の屈折力φｗで規格化したときの第５レンズ群Ｌ５の繰り出し量Δｘは−１．６５１となる。
【００６１】
第５レンズ群Ｌ５は物体側から像側へ順に、負、正、正レンズの３枚構成であって、もっとも物体側に負レンズＧ５１を配置することにより、負レンズＧ５１への軸上光線入射高を大きくして、より小さい屈折力で色収差補正を可能として、第５レンズ群Ｌ５での諸収差の発生を抑制しつつ軽量化している。
【００６２】
表２は数値実施例２の広角端の屈折力φｗで規格化したときの近軸追跡値である。表２から、第５レンズ群Ｌ５の入射換算傾角α５は０．００４であり、条件式（１）を満たす。第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度Δｓｋは、
Δｓｋ＝１−α５２＝１．０００        ・・・・・（１８）
であり、第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度を確保して少ないストロークでの合焦を可能としている。
【００６３】
第５レンズ群Ｌ５の負レンズＧ５１の材料のアッベ数は２５．４、正レンズＧ５２、Ｇ５２の材料のアッベ数の平均は５０．９で、（２）式の値は、
ν５ｐ／ν５ｎ＝２．００          ・・・・・（１９）
で条件を満たしており、第５レンズ群Ｌ５の各構成レンズの屈折力を抑制して、合焦に伴う軸外収差の変動を抑制しかつ軽量化を図っている。
【００６４】
表２から、第５レンズ群Ｌ５の屈折力φ５は０．１７０４２７、軸外主光線の入射高ｈｂ５は１．２８２５６８、出射換算傾角αｂ５は０．０４８３３３で、（３）式の値は０．４１８で条件を満たしており、合焦による画角変化を抑制している。
【００６５】
次に数値実施例２における第４レンズ群Ｌ４の特徴について説明する。第４レンズ群Ｌ４は全体として正の屈折力を持つ固定レンズ群である。本実施例の第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に正、負、正レンズの３枚構成であり、負レンズをより物体側に正レンズを配置することにより、第４レンズ群Ｌ４でのペッツバール和を正の方向に大きく制御しやすい構成としている。
【００６６】
第４レンズ群Ｌ４の負レンズの材料の屈折率Ｎｎは１．８２０１７、ν４ｎアッベ数は４６．６、正レンズの材料の屈折率の平均値Ｎｐは１．６１６７１、アッベ数ν４ｐの平均は５４．１で、（４）、（５）式の値は、
ν４ｐ／ν４ｎ＝１．１６          ・・・・・（２０）
Ｎ５ｎ−Ｎ５ｐ＝０．２０３        ・・・・・（２１）
となって条件式（４）、（５）を満たしており、第４レンズ群Ｌ４のペッツバール和を正の方向に大きくして変倍全域にわたり像面湾曲および非点収差を抑制して、周辺性能を良好としている。
【００６７】
表１から、第４レンズ群Ｌ４の屈折力φ４は０．２０２０５６で、（６）式の値は、ｆｗ＝７．６（ｍｍ）より、
φ４／ｆｗ＝０．０２６６（１／ｍｍ）        ・・・・・（２２）
となって条件式（６）を満たしており、ズームレンズ全系のコンパクト化を図っている。
【００６８】
本実施例では、第１レンズ群Ｌ１を合焦レンズ群として光軸上を移動させることも可能である。第１レンズ群を手動合焦用とすれば変倍に伴う繰り出し量の変化がないために、電気的な駆動手段が不要で手動操作における操作性・追従性の良好な合焦機構を容易に達成できる。
【００６９】
【表２】
2005148485.tif 000005
【実施例３】
【００７０】
図１５は本発明の数値実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。
【００７１】
図１５において、Ｌ１は第１レンズ群としての正の屈折力の前玉レンズ群である。Ｌ２は第２レンズ群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）へズーム位置の変倍を行っている。Ｌ３は第３レンズ群としての負の屈折力のコンペンセータであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸状の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエータＬ２とコンペンセータＬ３とで変倍系を構成している。
【００７２】
ＳＰは絞り、Ｌ４は第４レンズ群としての正の屈折力の変倍中固定のリレー群である。Ｌ５は第５レンズ群としての正の屈折力の合焦レンズ群である。
【００７３】
次に数値実施例３における第５レンズ群Ｌ５の特徴について説明する。第５レンズ群Ｌ５は全体として正の屈折力を持つリアフォーカスレンズ群であり、近距離物体に合焦の際には光軸上を物体側へ移動する。本実施例では、至近距離物体を０．５ｍとすると第５レンズ群Ｌ５の繰り出し量は、像側への移動量の符号を正として−１２．４８ｍｍであり、広角端の屈折力φｗで規格化したときの第５レンズ群Ｌ５の繰り出し量Δｘは−１．６４２となる。
【００７４】
第５レンズ群Ｌ５は物体側から像側へ順に、負、正、正レンズの３枚構成であって、もっとも物体側に負レンズＧ５１を配置することにより、負レンズＧ５１への軸上光線入射高を大きくして、より小さい屈折力で色収差補正を可能として、第５レンズ群Ｌ５での諸収差の発生を抑制しつつ軽量化している。
【００７５】
表３は数値実施例３の広角端の焦点距離を１に規格化したときの近軸追跡値である。表２から、第５レンズ群Ｌ５の入射換算傾角α５は０．１５８であり、条件式（１）を満たす。第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度Δｓｋは、
Δｓｋ＝１−α５２＝０．９７５        ・・・・・（２３）
であり、第５レンズ群Ｌ５のバックフォーカスの敏感度を確保して少ないストロークでの合焦を可能としている。
【００７６】
第５レンズ群Ｌ５の負レンズＧ５１の材料のアッベ数は２３．８、正レンズＧ５２、Ｇ５３の材料のアッベ数の平均は７０．２で、（２）式の値は、
ν５ｐ／ν５ｎ＝２．９５０          ・・・・・（２４）
で条件を満たしており、第５レンズ群Ｌ５の各構成レンズの屈折力を抑制して、合焦に伴う軸外収差の変動を抑制しかつ軽量化を図っている。
【００７７】
表３から、第５レンズ群Ｌ５の屈折力φ５は０．１７０３８１、軸外主光線の入射高ｈｂ５は０．９３９７２８、出射換算傾角αｂ５は−０．０１２１９８で、（３）式の値は０．１３０で条件式（３）を満たしており、合焦による画角変化を抑制している。
【００７８】
次に数値実施例３における第４レンズ群Ｌ４の特徴について説明する。第４レンズ群Ｌ４は全体として正の屈折力を持つ固定レンズ群である。本実施例の第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に、正、正、負、正レンズの４枚構成であり、もっとも物体側に正レンズを２枚配置することにより、球面収差・軸上色収差・コマ収差等の補正をより容易としている。
【００７９】
第４レンズ群Ｌ４の負レンズの材料の屈折率Ｎｎは１．８３９４５、アッベ数ν４ｎは４２．７、正レンズの材料の屈折率の平均値Ｎｐは１．５５４３２、アッベ数の平均値ν４ｐは５７．２で、（４）、（５）式の値は、
ν４ｐ／ν４ｎ＝１．３４０          ・・・・・（２５）
Ｎ４ｎ−Ｎ４ｐ＝０．２８５          ・・・・・（２６）
となって条件式（４）、（５）を満たしており、第４レンズ群Ｌ４のペッツバール和を正の方向に大きくして変倍全域にわたり像面湾曲および非点収差を抑制して、周辺性能を良好としている。
【００８０】
表３から、第４レンズ群Ｌ４の屈折力φ４は０．２３４４０９で、（６）式の値は、ｆｗ＝７．６（ｍｍ）より、
φ４／ｆｗ＝０．０３１（１／ｍｍ）          ・・・・・（２７）
となって条件式（６）を満たしており、ズームレンズ全系のコンパクト化を図っている。
【００８１】
本実施例では、第１レンズ群Ｌ１を合焦レンズ群として光軸上を移動させることも可能である。第１レンズ群Ｌ１を手動合焦用とすれば変倍に伴う繰り出し量の変化がないために、電気的な駆動手段が不要で手動操作における操作性・追従性の良好な合焦機構を容易に達成できる。
【００８２】
【表３】
2005148485.tif 000006
【００８３】
各実施例において、更に好ましくは条件式（１）〜（６）の数値を次の如く設定するのが良い。
【００８４】
０＜α５＜０．３              ・・・・・（１ａ）
ν５ｐ／ν５ｎ＞１．９        ・・・・・（２ａ）
０（ｍｍ）＜−{(ｈｂ５−１)/αｂ５’＋ｈｂ５/(αｂ５’−φ５・ｈｂ５)}
・ｆｗ/３０＜０．８（ｍｍ）・・・・・（３ａ）
１．１＜ν４ｐ／ν４ｎ＜１．５  ・・・・・（４ａ）
Ｎｎ−Ｎｐ＞０．１９            ・・・・・（５ａ）
０．０２（１／ｍｍ）＜φ４／ｆｗ    ・・・（６ａ）
以上説明したように、本発明の実施例では、正、負、負、正、正の屈折力のレンズ群構成で第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３を変倍移動用、第５レンズ群Ｌ５を合焦用レンズ群としたリアフォーカス方式のズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５の構成や諸定数を適切に設定することにより、高倍率かつコンパクトで、光学性能の良好なズームレンズを達成している。
【００８５】
以下に、実施例１〜３に各々対応する数値実施例１〜３を示す。各実施例において、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。また、数値実施例１〜３では最も像側の３つの面はガラスブロックに相当する平面である。ｆは焦点距離、ｆｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。又前述の各条件式（１）〜（６）と数値実施例における諸数値との関係を表に示す。
【００８６】
【表４】
2005148485.tif 000007
【００８７】
【表５】
2005148485.tif 000008
【００８８】
【表６】
2005148485.tif 000009
【００８９】
【表７】
2005148485.tif 000010
【００９０】
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とデジタルビデオカメラの実施形態を図２１、図２２を用いて説明する。
【００９１】
図２１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センサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）、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上に形成された被写体像が表示される。
【００９２】
図２２において、２０はカメラ本体、２１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、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（光学変換素子）、２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリ、２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２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。
【００９３】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラやデジタルスチル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。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】数値実施例１の広角端における断面図
【図２】数値実施例１のｆ＝７．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図３】数値実施例１のｆ＝２９．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図４】数値実施例１のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図５】数値実施例１のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離無限遠における収差図
【図６】数値実施例１のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離０．５ｍにおける収差図
【図７】数値実施例２の広角端における断面図
【図８】数値実施例２のｆ＝７．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図９】数値実施例２のｆ＝２９．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図１０】数値実施例２のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図１１】数値実施例２のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離無限遠における収差図
【図１２】数値実施例２のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離０．５ｍにおける収差図
【図１３】本発明におけるズームレンズについて、第５群の配置の概念図
【図１４】本発明におけるズームレンズについて、第４群の配置の概念図
【図１５】数値実施例３の広角端における断面図
【図１６】数値実施例３のｆ＝７．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図１７】数値実施例３のｆ＝２９．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図１８】数値実施例３のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける収差図
【図１９】数値実施例３のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離無限遠における収差図
【図２０】数値実施例３のｆ＝１１１．５ｍｍ、物体距離０．５ｍにおける収差図
【図２１】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概略図
【図２２】本発明のズームレンズをデジタルカメラに適用したときの概略図
【符号の説明】
【００９５】
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
Ｐ    ガラスブロック
ｄ    ｄ線
ｇ    ｇ線
ΔＳ  サジタル像面
ΔＭ  メリディオナル像面
Ｆｎｏ  Ｆナンバー
ｆ    焦点距離
ω    半画角
【図１】
2005148485.tif 000011
【図２】
2005148485.tif 000012
【図３】
2005148485.tif 000013
【図４】
2005148485.tif 000014
【図５】
2005148485.tif 000015
【図６】
2005148485.tif 000016
【図７】
2005148485.tif 000017
【図８】
2005148485.tif 000018
【図９】
2005148485.tif 000019
【図１０】
2005148485.tif 000020
【図１１】
2005148485.tif 000021
【図１２】
2005148485.tif 000022
【図１３】
2005148485.tif 000023
【図１４】
2005148485.tif 000024
【図１５】
2005148485.tif 000025
【図１６】
2005148485.tif 000026
【図１７】
2005148485.tif 000027
【図１８】
2005148485.tif 000028
【図１９】
2005148485.tif 000029
【図２０】
2005148485.tif 000030
【図２１】
2005148485.tif 000031
【図２２】
2005148485.tif 000032