(57)【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群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群から構成され、広角端から望遠端への変倍に際して前記第２群は像面側へ移動し、前記第４群は像面側に凸状の軌跡で移動し、前記第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うズームレンズであって、
前記第１群は負レンズと正レンズを含む４つのレンズを有し、前記第１群を構成する正レンズのうちの１つの正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐ、広角端において物体距離が無限遠であるときの前記第４群と前記第５群の間隔をＤ４Ｗ、前記第１群の焦点距離をＦ１、前記第２群の焦点距離をＦ２、前記第４群の焦点距離をＦ４とするとき、
６５＜ν１Ｐ
０．６７１６５≦｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０
７．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１０
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群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群から構成され、広角端から望遠端への変倍に際して前記第２群は像面側へ移動し、前記第４群は像面側に凸状の軌跡で移動し、前記第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うズームレンズであって、
前記第１群は負レンズと正レンズを含む４つのレンズを有し、前記第１群を構成する正レンズのうちの１つの正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐ、広角端において物体距離が無限遠であるときの前記第４群と前記第５群の間隔をＤ４Ｗ、広角端における最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面の間隔をＴＤ、前記第４群の焦点距離をＦ４、望遠端における全系の焦点距離をＦｔとするとき、
６５＜ν１Ｐ
０．６７１６５≦｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０
０．６＜ＴＤ／Ｆｔ＜０．９
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項３】
前記第１群を構成する正レンズが１つであるときは該正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐａとし、前記第１群を構成する正レンズが複数あるときは、該複数の正レンズの材質のアッベ数の平均値をν１Ｐａとするとき、
７０＜ν１Ｐａ
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１群と前記第２群のレンズ枚数の合計は８以上であ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２群は複数の負レンズを有し、該複数の負レンズの材質の屈折率のうち最も小さい屈折率をＮ２ｎとしたとき、
１．６９＜Ｎ２ｎ
を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１群の焦点距離をＦ１、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
１０＜Ｆ１／Ｆｗ＜２５
【数１】
0004510178.tif 000021
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】
広角端から望遠端への変倍に伴う前記第２群の移動量をＭ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
【数２】
0004510178.tif 000022
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】
広角端から望遠端への変倍に伴う前記第２群の移動量をＭ２、第２群の焦点距離をＦ２としたとき、
５＜｜Ｍ２／Ｆ２｜＜１０
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】
請求項１から８のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴とするカメラ。
【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に関し、特に写真用カメラやビデオカメラ、そして放送用カメラ等に用いられる大口径比で高変倍比でしかも広画角のズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ホームビデオカメラ等の小型軽量化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にもめざましい進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小型化、構成の簡略化に力が注がれている。
【０００３】
これらの目的を達成する一つの手段として、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂リヤーフォーカス式（若しくはインナーフォーカス式）のズームレンズが知られている。
【０００４】
一般にリヤーフォーカス式のズームレンズは第１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り、又、近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な焦点合わせができる等の特長がある。
【０００５】
このようなリヤーフォーカス式のズームレンズとして、例えば特開昭62-215225 号公報や、特開昭62-206516 号公報，特開昭62-24213号公報，特開昭63-247316 号公報、そして特開平4-43311 号公報では、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、第２群を移動させて変倍を行い、第４群を移動させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行っている。
【０００６】
一方、本出願人は、例えば特開平8-146295号公報において、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、該第２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群を移動させて補正すると共に、該第４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を提案している。
【０００７】
又、特開平5-215967号公報では物体側より順に変倍中固定の正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、そして変倍に伴う像面変動を補正するための正の屈折力の第５群の５つのレンズ群より成り、変倍に際して第３群と第４群の少なくとも１つを移動させると共に、フォーカスの際に第５群を移動させたリヤーフォーカス式のズームレンズが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般にズームレンズにおいて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り、更に近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
【０００９】
しかしながら反面、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わたりレンズ系全体の小型化を図りつつ高い光学性能を得るのが大変難しくなるという問題点が生じてくる。
【００１０】
特に広角端での画角が７０度程度と広画角で変倍比５０程度と高変倍のズームレンズでは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るという問題点が生じてくる。
【００１１】
本発明は、先に特開平8-146295号公報で提案したリヤーフォーカス方式のズームレンズを改良し、変倍比５０程度の高変倍化を図り、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。
【００１２】
この他、全変倍範囲及び物体距離全般にわたり色収差の発生の少ないズームレンズの提供を目的とする。
【００１３】
【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、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群から構成され、広角端から望遠端への変倍に際して前記第２群は像面側へ移動し、前記第４群は像面側に凸状の軌跡で移動し、前記第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うズームレンズであって、
前記第１群は負レンズと正レンズを含む４つのレンズを有し、前記第１群を構成する正レンズのうちの１つの正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐ、広角端において物体距離が無限遠であるときの前記第４群と前記第５群の間隔をＤ４Ｗ、前記第１群の焦点距離をＦ１、前記第２群の焦点距離をＦ２、前記第４群の焦点距離をＦ４とするとき、
６５＜ν１Ｐ    ‥‥‥（１）
０．６７１６５≦｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０
７．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１０
を満足することを特徴としている。
【００１４】
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群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群から構成され、広角端から望遠端への変倍に際して前記第２群は像面側へ移動し、前記第４群は像面側に凸状の軌跡で移動し、前記第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うズームレンズであって、
前記第１群は負レンズと正レンズを含む４つのレンズを有し、前記第１群を構成する正レンズのうちの１つの正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐ、広角端において物体距離が無限遠であるときの前記第４群と前記第５群の間隔をＤ４Ｗ、広角端における最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面の間隔をＴＤ、前記第４群の焦点距離をＦ４、望遠端における全系の焦点距離をＦｔとするとき、
６５＜ν１Ｐ
０．６７１６５≦｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０
０．６＜ＴＤ／Ｆｔ＜０．９
を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第１群を構成する正レンズが１つであるときは該正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐａとし、前記第１群を構成する正レンズが複数あるときは、該複数の正レンズの材質のアッベ数の平均値をν１Ｐａとするとき、
７０＜ν１Ｐａ
を満足することを特徴としている。
【００１６】
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１群と前記第２群のレンズ枚数の合計は８以上であることを特徴としている。
【００１７】
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２群は複数の負レンズを有し、該複数の負レンズの材質の屈折率のうち最も小さい屈折率をＮ２ｎとしたとき、
１．６９＜Ｎ２ｎ
を満足することを特徴としている。
【００１８】
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１群の焦点距離をＦ１、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
１０＜Ｆ１／Ｆｗ＜２５
【数１】
0004510178.tif 000002
を満足することを特徴としている。
【００１９】
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、広角端から望遠端への変倍に伴う前記第２群の移動量をＭ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
【数２】
0004510178.tif 000003
を満足することを特徴としている。
【００２０】
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、広角端から望遠端への変倍に伴う前記第２群の移動量をＭ２、第２群の焦点距離をＦ２としたとき、
５＜｜Ｍ２／Ｆ２｜＜１０
を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項９の発明のカメラは請求項１から８のいずれか１項のズームレンズを有することを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１，図３，図５，図７，図９，図１１，図１３，図１５，図１７，図１９は本発明の後述する数値実施例１〜１０のレンズ断面図、図２，図４，図６，図８，図１０，図１２，図１４，図１６，図１８，図２０は本発明の後述する数値実施例１〜１０の諸収差図である。収差図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端を示している。図２１（Ａ），（Ｂ）は本発明のリヤーフォーカス式のズームレンズと従来のリヤーフォーカス式のズームレンズの近軸屈折力配置を示す概略図である。
【００２８】
図中、Ｌ１は正の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は負の屈折力の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ４は負の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の前方に配置している。ＩＰは像面である。Ｇはフェースプレート，フィルター等のガラスブロックである。
【００２９】
広角端から望遠端への変倍に際して矢印のように第２群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群を像面側に凸状の軌跡を有しつつ移動させて補正している。又、第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。
【００３０】
同図に示す第４群の実線の曲線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際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。第１群，第３群，第５群は変倍及びフォーカスの際固定である。
【００３１】
本実施例においては、第４群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群を移動させてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際して像面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４群と第５群との空気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。
【００３２】
本実施例において、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は、同図の直線４ｃに示すように第４群を後方（像面側）へ繰り込むことにより行っている。
【００３３】
そして第１群を負レンズと正レンズとを含む４つのレンズより構成し、第１群中に正レンズが１つのときは該正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐ、又は複数存在するときはそのうち１つの正レンズの材質のアッベ数をν１Ｐとしたとき、条件式（１）を満足するようにしている。
【００３４】
条件式（１）は変倍に寄与する絞りより物体側のレンズ群において、該レンズ群における色収差の発生を小さくし、高変倍（３０倍以上）化を図るときの望遠端での軸上色収差を小さくする為のものである。即ち、第１レンズ群で発生する色収差を小さく抑えて、主変倍群である第２レンズ群がズーミングに際して可動したときのズーム全域での色収差を小さく抑えている。
【００３５】
この式（１）を逸脱する範囲で第１レンズ群を構成するとレンズ枚数が多くなり大型化する。あるいは望遠端での軸上色収差が大きくなって適当でない。
【００３６】
一般に第１レンズ群を光軸上移動させて距離合せを行う、所謂前玉フォーカス方式が知られているが、この方式は広角側で至近距離撮影時に周辺画面に光束を確保するために前玉径が大きくなりがちとなる。このため、このフォーカス方式では、本発明の目的の１つである小型化は難しくなる。この際、構成上最も径の大きい第１レンズ群はズーミング中固定になっている方が、機構上の簡略化のためにも良い。
【００３７】
そこで第３レンズ群以降に配置されたレンズ群、特に第４レンズ群でフォーカシングを行うものが小型化を目的とする際には好ましい。又、絞りユニットを有する第３レンズ群も固定であるほうが機構上の簡略化には好ましい。
【００３８】
第４レンズ群は、広角端より中間ズームまでの変倍領域にかけて像面側に移動するのが好ましい。更に高変倍のズームレンズを構成するには第４レンズ群は広角端より望遠端にかけて像面側に凸の軌跡で移動し、又、特に略完全往復していればスペース効率が良く、小型の高変倍ズームレンズが可能となる。このとき、特に第２レンズ群のズーミング中の横倍率は等倍（−１）を挟んで変化している構成にするのが良い。
【００３９】
このような構成の基でレンズを（１）式を満たすようにして、３０倍以上の高変倍で望遠端でのＦＮＯが明るく、なおかつ前玉径を小さく全系を小型にしたバランスの良い良好な性能のズームレンズを得ている。また後述するように広角端において第４群と第５群の間隔が条件式（２２）を満足するようにして撮影可能な至近距離が短くなるようにしている。
【００４０】
次に、この構成で前玉径が小型化できる技術的意味を説明する。
【００４１】
従来より広角化を図ろうとすると、広角端寄りの中間ズーム位置において第１レンズ群への軸外光束の入射高が高くなり、この結果、第１レンズ群のレンズ有効径が増大してくる。この前玉径の増大を防止するには上記中間ズーム位置で物体側より瞳（絞り）へ入射する軸外光束の入射角度θを浅めに（小さめに）設定するように構成するのが良い。そのためには上述したように第４レンズ群は広角端より中間ズーム域にかけて像面側に移動するのが好ましい。
【００４２】
このように構成することにより、前玉径を決定する焦点距離での入射瞳位置はかなり物体側に寄り、径の小型化が可能になる。このとき、特に全ズーム域でレンズの射出瞳位置は像面よりプラス側（像面より反物体側）にあるのが有効である。
【００４３】
このことを、図２１（Ａ）に従って検証する。図２１（Ａ）は広角端から少し望遠側に寄った中間ズームの位置で、第１レンズの有効径を決定する焦点距離の位置である。同時に、図２１（Ｂ）に参考のために特開昭62-24213号公報で開示されているズームレンズの近軸屈折力配置を示す。図２１（Ｂ）に示すように、像面側から物体側へ軸外光束の光線を逆追跡すると、第４レンズ群に強い負のパワーがあるために像面側からでる軸外光束は射出瞳がややプラス側に寄っている。これに対して、図２１（Ａ）ではこの光束が第５レンズ群で絞りＳＰ側に曲げられ、更に第４レンズ群で絞りＳＰを有する第３レンズ群に緩やかな角度で入っていく。この絞りＳＰを通過する角度θが従来のズームレンズよりも緩くできるため、結果的に第１レンズの径を小さくできるのである。
【００４４】
このように本発明では、射出瞳位置が像面からプラス側（反物体側）にあるのが好ましい。少なくとも前玉径の決定に寄与する広角端ではプラス側になっていることが好ましい。
【００４５】
本発明の目的とするリヤーフォーカス式のズームレンズは、以上の諸条件を満足させることにより達成することができるが、更にレンズ系全体の小型化を図りつつ、高変倍化を図る際の変倍に伴う収差変動を少なくし、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るには目的に応じて次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００４６】
(ア-1)前記第１群中に正レンズが１つのときは該正レンズの材質のアッベ数又は該第１群中の正レンズが複数あるときは、それらの材質のアッベ数の平均値をν１Ｐａとするとき、
７０＜ν１Ｐａ…（２）
を満足することである。但し、ν１Ｐａは第１群中に正レンズが１つのときは該正レンズの材質のアッベ数をいう。
【００４７】
条件式（２）を満たすように構成することにより、充分高倍にしたときの色収差を良好に補正している。
【００４８】
(ア-2)第１レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を有するメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を有する正レンズ、そして少なくとも２枚の正レンズを有しているのがよい。第１レンズ群の像面側には２枚の物体側に凸面を有する正メニス状のレンズブロックが有るのが好ましい。このレンズブロックは正単レンズでも良いし、貼合せのメニスカス形状のブロックでも良い。
【００４９】
(ア-3)絞りより物体側で構成される変倍群の中で主変倍群である第２レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズを有し、全体として４枚以上で構成しているのが良い。
【００５０】
特に、物体側から順に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さらに少なくとも２枚のレンズで構成されていることが好ましい。これは高変倍の構成にするとき、主変倍群である第２レンズ群の移動により発生する色収差の変動が大きくなりがちである。これを除去するためには第２レンズ群内で充分に色収差の発生を抑えておく必要がある。そのためにこのように構成しているのが好ましい。
【００５１】
(ア-4)前記第２群は複数の負レンズを有し、該複数の負レンズの材質の屈折率のうち最も小さい屈折率をＮ２ｎとしたとき、
１．６９＜Ｎ２ｎ…（３）
を満足することである。
【００５２】
この範囲をはずれると、所望のズーム比を得るために第２レンズ群のパワー（屈折力）をきつくする必要があり、特にペッツバール和が負の値に大きくなりがちとなり、像面が補正過剰になり適当でない。
【００５３】
特に像面の倒れを良好に抑えるためには、更に以下の範囲に有ることが好ましい。
【００５４】
１．７５＜Ｎ２ｎ…（３ａ）
このような硝材を選択することによりペッツバール和を良好に補正し、像面のズーム変動を小さくすることができる。
【００５５】
(ア-5)第１レンズ群と第２レンズ群を構成するレンズは、合計８枚以上のレンズで構成することである。これにより変倍群である第１レンズ群と第２レンズ群において発生する色収差の多くのレンズで分担することにより、変動を小さくすることにより変倍比３０〜５０の高変倍化を達成している。
【００５６】
この際特にレンズ枚数の上限は設けないが、前玉有効径や、可動群である第２レンズ群の重さを考えると、１０枚以下であることが好ましい。
【００５７】
(ア-6)前記第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
１０＜Ｆ１／Ｆｗ＜２５…（４）
【００５８】
【数５】
0004510178.tif 000004
【００５９】
を満足することである。
【００６０】
いずれの式も広角化（２ω≧６０度）を行い更に高変倍（３０倍以上）で前玉径を小型にするのに最適な第１レンズ群のパワーを提供するものである。
【００６１】
これらの式は、第２レンズ群に対する物点、即ち倍率に係わる式である。全系を小さく設定するには、第２レンズ群がズーミングに際して等倍を挟んでいるのが好ましい。等倍を挟むと第４レンズ群のズーミングの軌跡は略往復になり、最も効果的なスペース効率で高変倍が可能となる。
【００６２】
具体的には、これらの式の上限を越えると、第２レンズ群に対する物点が遠くなり、第２レンズ群の結像倍率が低くなり、効果的な小型化が難しくなる。更に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり小型化の達成が難しくなる。また下限値を越えると、第２レンズ群の倍率が大きくなり、高倍化の達成が難しくなる。
【００６３】
(ア-7)前記第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたとき、
７．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１０…（６）
を満足することである。
【００６４】
条件式（６）は変倍部である第１レンズ群と第２レンズ群を最適に設定し、ズーミングによる収差変動を小さくしつつ高変倍（３０倍以上）を行う為のものである。
【００６５】
特に、第２レンズ群の移動による変倍を効果的に行うための条件である。下限を越えると３０倍以上の高倍化のために第２レンズ群の移動量を大きく取る必要があり大型化及び前玉径が大きくなる。また、上限値を越えると所望のズーム比を得るために第２レンズ群のパワーがきつくなり像面のズーム変動が大きくなり適当でない。特にペッツバール和が負の値に大きくなりがちとなり、像面が補正過剰になり適当でない。
【００７０】
(ア-9)広角端において物体側の第１レンズ面から最終レンズ面までの長さ（光学フィルター，色分解プリズム等を除く）をＴＤ，望遠端での全系の焦点距離をＦｔとしたとき、
０．６＜ＴＤ／Ｆｔ＜０．９…（８）
を満足することである。
【００７１】
条件式（８）は、３０倍以上の高変倍となっても望遠端でのＦＮＯが明るく、なおかつ前玉径を小さく全系を小型にするためのものである。
【００７２】
一般に、ズームレンズの高倍化、特に実効倍率で３０倍以上５０倍程度のズーム比を確保しつつ、充分小型で、良好な性能を維持するためには、主変倍系である第２レンズ群の屈折力を強くして、第２レンズ群のズーミングに伴う移動量を少なくすればよい。しかしながら第２レンズ群の屈折力を強くするとペッツバール和が大きくなり像面が補正過剰（オーバー）になるだけでなく、望遠端のレンズの明るさを決める第１レンズ群の前玉が小さくなりすぎて、望遠端の暗いズームレンズとなってしまう。
【００７３】
この式は、３０倍以上の高変倍となっても望遠端でのＦＮＯが明るく、なおかつ前玉径を小さく全系を小型にするため、また所望のズーム比を得るための最適でむだのないレンズの配置、パワー配置を設定するために必要な条件である。
【００７４】
即ち、この式の上限を越えると望遠端のＦナンバーは明るくなるが全長、前玉が大型化してしまう。また、下限値を越えると所望のズーム比を得るために各群のパワー配置がきつくなり像面のズーム変動や距離による収差変動が大きくなり適当でない。特に上述したようにペッツバール和が負の値に大きくなりがちとなり、像面が補正過剰になる。
【００７５】
(ア-10)広角端から望遠端への変倍に伴う第２群の移動量をＭ２（像面側へ移動するときを正の符号とする）、全系の広角端と望遠端での焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
【００７６】
【数６】
0004510178.tif 000005
【００７７】
なる条件を満足することである。
【００７８】
この式は、ズーミングに際して最も移動量を持つ第２レンズ群に対して、広角端から望遠端へのズーム比を考慮して、小型化と最も最適な性能を持たせるために必要な関係である。
【００７９】
（９）式の上限を越えると望遠端のＦナンバーは明るくなり球面収差の補正が難しくなるばかりでなく全長、前玉が大型化してしまう。また、下限値を越えると所望のズーム比を得るために第２レンズ群のパワーがきつくなり像面のズーム変動が大きくなり適当でない。特にペッツバール和が負の値に大きくなりがちとなり、像面が補正過剰になり適当でない。
【００８０】
(ア-11)広角端から望遠端への変倍に伴う第２群の移動量をＭ２（像面側へ移動するときを正の符号とする）、第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたとき、
５＜｜Ｍ２／Ｆ２｜＜１０…（１０）
を満足することである。
【００８１】
この式（１０）は、主変倍群である第２レンズ群が所望のズーム比を得るために必要な移動量とその時のパワーの関係を示したものである。Ｆ２が一定の時はＭ２が大きいと高変倍になり、Ｍ２が一定の時は｜Ｆ２｜が小さい方が高変倍になる。この関係をバランス良く設定しているのがこの式である。この式の上限を越えると移動量が大きくなって大型化するか、Ｆ２のパワーがきつくなって収差変動が大きくなる。この式の下限値を超えると所望の変倍比が得られなくなる。
【００８２】
(ア-12)前玉径の小型化に関係する絞り位置は、望遠端において第３レンズ群の近傍に配置するのがよい。特に第３レンズ群近傍にズーミング中固定である方が機構構成上は好ましい。特に前玉径の小型化には第３レンズ群の比較的物体側、好ましくは最も物体側に配置させるのがよい。
【００８３】
(ア-13)第３レンズ群は少なくとも２枚の正レンズを有しているのが好ましい。これは全系の中で第３レンズ群のパワーは比較的強く、高変倍をするには少ないレンズ枚数では球面収差の補正ができないからである。特にこの群の中に非球面を用いてこの収差補正を分担させても良い。１枚の負レンズを第３レンズ群に有しておくと更に色収差の補正にも有効である。
【００８４】
(ア-14)第４レンズ群はズーミング中の像面位置を一定にするコンペンセーター（補正群）であり、フォーカスを担当する群でもある。それぞれの収変変動、特に色収差変動を少なくするために少なくとも１枚の正レンズを有するのが好ましい。
【００８５】
本発明においては上述したように距離合わせは第４レンズ群で行い、この際、第４レンズ群は近距離に距離合わせ（フォーカシング）するときは像面側に繰り込むように構成している。
【００８６】
このように負の第４レンズ群を繰り込んで距離合わせを行うと、正レンズ群で行うリヤーフォーカス方式に比べて、近軸的な変倍比に対して近距離側で変倍比が小さくなることがなく、高変倍化しても近距離側で所望の変倍比が得られる。
【００８７】
(ア-15)フォーカスやズーミングの収差変動を小さくするためには、第４レンズ群内に非球面を有するのがよい。特に球面収差の中間ズーム域での球面収差の変動補正には第５レンズ群内に非球面を有するのが好ましい。
【００８８】
(ア-16)適当なバックフォーカスを保持しつつ、固体撮像素子に対する射出瞳位置を変動を小さく設定するためには、第４レンズ群の倍率β４がズーミングに伴い常に同一符号であることが好ましい。β４がズーミング中符号を変えて変化すると、最終結像レンズ群である固定の第５レンズ群への入射角度の変化が大きく、ズーミングに伴い、特に周辺光束の固体撮像素子（ＣＣＤ等）へ入射角度の変動が大きく、テレセントリックな結像からのズレが大きくなりシェーディング発生の原因になり適当でない。
【００８９】
更に射出瞳がプラス側で短くなるワイド端、テレ端でのシェーディングを小さくし、適当なバックフォーカスを保持するには、第４レンズ群の横倍率をβ４とするとき、β４は常に正の値であり以下の条件を満たしているのが好ましい。
【００９０】
２＜β４＜６…（１１）
この式を逸脱すると、上述したような繰り込む事によるフォーカシングができず、有限距離側で変倍比が小さくなり、高変倍化しても近距離側で所望の変倍比が得られないことにもなり適当でない。
【００９１】
(ア-17)全系を小さくし移動スペースを有効に設定するには、第４レンズ群は略完全往復もしくは像面側に凸の軌跡にしておけば良い。そのためには、第３レンズ群の結像倍率は負の値で、広角端から望遠端にかけて絶対値が大きくなり更に小さくなるのが好ましい。ここで広角端及び望遠端の第３レンズ群の近軸横倍率をそれぞれβ３Ｗ，β３Ｔとすると、
β３Ｗ≒β３Ｔ…（１２）
であると最もスペース効率が良い（尚、「≒」は±１０％以内のことをいう）。特に広角端から望遠端への第３レンズ群の近軸横倍率の絶対値の最大値をβ３ＭＡＸとすると
｜β３ＭＡＸ｜＞０．８…（１３）
特に高倍化させるには
｜β３ＭＡＸ｜＞０．９…（１３ａ）
になっているのが良く、更に−１を越えている方が高倍化に好適である。
【００９２】
(ア-18)第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
【００９３】
【数７】
0004510178.tif 000006
【００９４】
を満足することである。
【００９５】
以上の式は絞りから像面側に配したレンズ群のパワーに関する式である。それぞれの範囲はズームレンズの射出瞳位置を短くなりすぎないように設定し、更に物体側からの斜光束が瞳に浅い角度で入射させ、入射瞳を短く、前玉径の小型化に寄与させるための条件である。
【００９６】
共に上限値を越えると斜光束が浅い角度に設定できずに、前玉径の増大を招き、また下限値を越えると射出瞳がプラス側に短くなりすぎ、固体撮像素子に対してテレセントリックな光束を確保できず、またズーム、フォーカスに対して収差変動が大きくなり適当ではない。この範囲に入っていれば距離合わせ（フォーカシング）に対しても大きな移動にならないように小型化を達成するものである。このように範囲を逸脱すると前玉径が大型化し全系も大型化して、更に撮像素子に対して適当な射出角度を設定できなくなる。
【００９７】
(ア-19)第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとしたとき、
【００９８】
【数８】
0004510178.tif 000007
【００９９】
を満足することである。
【０１００】
条件式（１６）は全系の焦点距離に対して、最後の結像レンズである第５レンズ群を良好な収差にして、またバックフォーカスを適当に確保するためのものである。
【０１０１】
条件式（１６）の上限値を越えるとバックフォーカスが長くなり大型化するため適当でない。また、下限値を越えると第５レンズ群の屈折力が強くなり特に球面収差やコマ収差が特に中間ズーム域で発生し適当でない。またテレセントリックな関係が崩れ、射出瞳が短くなり適当でない。
【０１０２】
(ア-20)第ｉ群の焦点距離をＦｉ、全系の広角端の焦点距離をＦｗとしたとき、
４．０＜Ｆ３／Ｆｗ＜６…（１７）
４．０＜｜Ｆ４／Ｆｗ｜＜６．５…（１８）
４．０＜Ｆ５／Ｆｗ＜６…（１９）
を満足することである。
【０１０３】
また、以上の式（１７）〜（１９）は絞りから像面側に配したレンズ群のパワーを特定している。それぞれの範囲はズームレンズの射出瞳位置を短くなりすぎないように設定し、更に上述した様に物体側からの斜光束が瞳に浅い角度で入射させ、前玉径の小型化に寄与させるための条件である。
【０１０４】
共に上限値を越えると上記斜光束が浅い角度に設定できずに、前玉径の増大を招き、また下限値を越えると射出瞳がプラス側に短くなりすぎ、固体撮像素子に対してテレセントリックな光束を確保できず、またズーム、フォーカスに対して収差変動が大きくなり適当ではない。この範囲に入っていれば距離合わせ（フォーカシング）に対しても大きな移動にならないように小型化を達成するものである。このように範囲を逸脱すると前玉径が大型化し全系も大型化して、更に撮像素子に対して適当な射出角度を設定するのが難しくなる。
【０１０５】
(ア-21)第ｉ群の焦点距離をＦｉとしたとき、
−１．５＜Ｆ４／Ｆ５＜−０．９…（２０）
を満足することである。
この式の上限を越えると第４レンズ群の屈折力が強くなりフォーカシングの距離変動が大きくなり適当でない。また下限値を越えるとフォーカシングの移動量が大きくなり大型化して適当でないばかりでなく固定の結像レンズである第５レンズ群の屈折力が強くなり射出瞳が短くなり適当でない。
【０１０６】
(ア-22)リヤーフォーカス方式をとるズームレンズの場合、どうしても望遠端の近距離のフォーカスレンズ移動量が大きくなる。特にズームの倍率が大きくなればなるほど、第４レンズ群の像面位置補正の移動量・フォーカスの為の移動量が共に大きくなる。この場合以下の条件を満足させると良い。
【０１０７】
２．０＜Ｄ２Ｗ／Ｄ４Ｗ＜５．０…（２１）
ここでＤ２Ｗ，Ｄ４Ｗはそれぞれ広角端に於ける物体距離無限遠での第２レンズ群と第３レンズ群および第４レンズ群，第５レンズ群の間隔である。Ｄ２Ｗは特に主変倍レンズ群である第２レンズ群の移動可能範囲に寄与する量である。またＤ４Ｗは第４レンズ群の像面位置補正の移動量・フォーカスの為の移動量に係わる量である。この中に入っていると適正なズーム倍率と適正な至近距離を提供できる。上限値を逸脱すると第４レンズ群の特にフォーカスの為の移動量を確保できない。また下限値を越えると所望のズーム比を確保するための第２レンズ群の移動量が確保できず適当でない。この場合のＤ２Ｗは第２レンズ群の最も像面側の面と第３レンズ群の最も物体側の面との間隔である。
【０１０８】
(ア-23)第４レンズ群の像面位置補正の移動量・フォーカスの為の移動量を適正に確保するためには以下の式を満たしているのが好ましい。
【０１０９】
０．６７１６５≦｜Ｄ４Ｗ／Ｆ４｜＜１．０    ‥‥‥（２２）
但し、Ｄ４Ｗは広角端で物体距離無限遠のときの第４群と第５群の間隔、Ｆ４は第４群の焦点距離である。
【０１１０】
この範囲を逸脱するとフォーカスのための所望の移動量が確保できず至近距離が遠くになってしまう。
【０１１１】
(ア-24)光学系の射出瞳を適当に設定しつつ、レンズのバックフォーカスを適正に確保するためには第５群の結像倍率をβ５とするとき、以下の条件を満たしているのが好ましい。
【０１１２】
０．２＜｜β５｜＜０．６０…（２３）
この式を逸脱すると、バックフォーカスが大きくなりレンズ系が大きくなるばかりでなく射出瞳が短くなり適当でない。
【０１１３】
(ア-25)全系を小型化にするときは、以下の条件を満たすのが好ましい。
【０１１４】
２．０＜Ｂｆｗ／Ｆｗ＜４．０…（２４）
ここで、Ｆｗは全系の広角端の焦点距離、Ｂｆｗは広角端での、物体距離無限遠時のバックフォーカス（ガラスブロック、フィルター等実施例中の“Ｇ“を除く）である。この式は、全系を効果的に小型化するのに必要な式であり、下限値を越えると、フィルター等のブロックを入れるのが無理になるばかりでなく、射出瞳が短めとなり、撮像素子への結像がテレセントリック系からズレることになり不適当である。また上限値を越えると大型化してくるので良くない。
【０１１５】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。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。
【０１１６】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき、
【０１１７】
【数９】
0004510178.tif 000008
【０１１８】
なる式で表している。尚、最終の２つのレンズ面はローパスフィルター、フェースプレート等の光学ブロックを示している。「ｅ−Ｘ」は「１０-X」を意味している。
【０１１９】
【外１】
0004510178.tif 000009
【０１２０】
【外２】
0004510178.tif 000010
【０１２１】
【外３】
0004510178.tif 000011
【０１２２】
【外４】
0004510178.tif 000012
【０１２３】
【外５】
0004510178.tif 000013
【０１２４】
【外６】
0004510178.tif 000014
【０１２５】
【外７】
0004510178.tif 000015
【０１２６】
【外８】
0004510178.tif 000016
【０１２７】
【外９】
0004510178.tif 000017
【０１２８】
【外１０】
0004510178.tif 000018
【０１２９】
【表１】
0004510178.tif 000019
【０１３０】
【表２】
0004510178.tif 000020
【０１３１】
【発明の効果】
本発明によれば、変倍比５０程度の高変倍化を図り、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を達成することができる。
【０１３２】
又、全変倍範囲及び物体距離全般にわたり色収差の発生の少ないズームレンズを達成することができる。
【０１３３】
又、本発明によれば、変倍比５０程度の高変倍化を図り、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】  本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】  本発明の数値実施例１の収差図
【図３】  本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図４】  本発明の数値実施例２の収差図
【図５】  本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図６】  本発明の数値実施例３の収差図
【図７】  本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図８】  本発明の数値実施例４の収差図
【図９】  本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１０】  本発明の数値実施例５の収差図
【図１１】  本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図１２】  本発明の数値実施例６の収差図
【図１３】  本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【図１４】  本発明の数値実施例７の収差図
【図１５】  本発明の数値実施例８のレンズ断面図
【図１６】  本発明の数値実施例８の収差図
【図１７】  本発明の数値実施例９のレンズ断面図
【図１８】  本発明の数値実施例９の収差図
【図１９】  本発明の数値実施例１０のレンズ断面図
【図２０】  本発明の数値実施例１０の収差図
【図２１】  本発明に係るズームレンズの近軸屈折力配置の説明図
【符号の説明】
Ｌ１  第１群
Ｌ２  第２群
Ｌ３  第３群
Ｌ４  第４群
Ｌ５  第５群
ＳＰ  絞り
ＩＰ  像面
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
ΔＳ  サジタル像面
ΔＭ  メリディオナル像面
【図１】
0004510178.tif 000023
【図２】
0004510178.tif 000024
【図３】
0004510178.tif 000025
【図４】
0004510178.tif 000026
【図５】
0004510178.tif 000027
【図６】
0004510178.tif 000028
【図７】
0004510178.tif 000029
【図８】
0004510178.tif 000030
【図９】
0004510178.tif 000031
【図１０】
0004510178.tif 000032
【図１１】
0004510178.tif 000033
【図１２】
0004510178.tif 000034
【図１３】
0004510178.tif 000035
【図１４】
0004510178.tif 000036
【図１５】
0004510178.tif 000037
【図１６】
0004510178.tif 000038
【図１７】
0004510178.tif 000039
【図１８】
0004510178.tif 000040
【図１９】
0004510178.tif 000041
【図２０】
0004510178.tif 000042
【図２１】
0004510178.tif 000043