(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レンズ群、変倍機能を有する負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、変倍により変動する像面を補正すると共に合焦機能を有する正の屈折力の第４レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、
該第２レンズ群は物体側より順に、屈折力の絶対値が物体側に比べ像側に強く、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第２１レンズ、負の第２２レンズ、物体側に凸面を向けた正の第２３レンズ、負の第２４レンズからなり、第３レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた正の第３１レンズ、像側に凹面を向けた負の第３２レンズ、正の第３３レンズからなり、第４レンズ群は正レンズ、負レンズからなり、該第３２レンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲ３２ｂ、該第３３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３３ａ、該第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前記第３２レンズの焦点距離をｆ３２、とするとき、
０．１＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜０．９
３．０＜ｆ３／ｆｗ＜４．０
０．８＜｜ｆ３２｜／ｆ３≦１．２８７
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．５
３．１＜ｆ４／ｆｗ＜４．１
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３１レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状でかつ物体側のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項２のズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群全体を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて結像位置を変位させる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】
撮像素子上に像を形成する為の光学系である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】
請求項１乃至５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、スチルカメラ、ビデオカメラ、銀塩写真用カメラそしてデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する光学機器に関する。
【０００２】
この他本発明は、光学系の一部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ることにより、該光学系が振動（傾動）した時の撮影画像（画像）のぶれを光学的に補正して静止画像を得るようにし撮影画像の安定化を図ったビデオカメラや銀塩写真用カメラ、デジタルカメラなどに好適な防振機能を有したズームレンズ及びそれを有する光学機器に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
進行中の車や航空機等移動物体上から撮影しようとすると、撮影系に振動が伝わり手振れとなり撮影画像にぶれが生じる。従来より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。
【０００４】
例えば、特開昭５６−２１１３３号公報では、光学装置に振動状態を検知する検知手段を設け、該検知手段からの出力信号に応じて、光学装置内の一部の光学部材を、振動による画像の振動的変位を相殺する方向に移動させることにより画像のぶれを補正し（防振を行い）画像の安定化を図っている。特開昭６１−２２３８１９号公報では、最も物体側に可変頂角プリズムを配置した撮影系において、撮影系の振動に対応させて該可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させて画像のぶれを補正し、画像の安定化を図っている。特開平１−１１６６１９号公報や特開平２−１２４５２１号公報では、加速度センサーを利用して撮影系の振動を検出し、この時得られる信号に応じ、撮影系の一部のレンズ群を光軸と垂直方向に振動させることにより画像のぶれを補正し、静止画像を得ている。
【０００５】
また特開平７−１２８６１９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。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。一方、特開平５−６０９７４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レンズ群を正レンズとメニスカス形状の負レンズより成るテレフォトタイプとしてレンズ全長の短縮化を図っている。
【０００６】
また、本出願人は、特開平１０−２６０３５６号公報、特開平１１−２９５５９４号公報、特開２００１−４２２１３号公報、特開２００１−６６５００号公報、特開２０００−３２１４９４号公報にて正、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。
【０００７】
このうち特開平１０−２６０３５６号公報、特開平１１−２９５５９４号公報では、第２レンズ群を３枚のレンズで構成した例を開示している。又、特開２００１−６６５００号公報、特開２０００−３２１４９４号公報では、第４レンズ群を３枚のレンズで構成した例を開示している。また特開２０００−３２１４９４号公報では第２レンズ群を４枚のレンズ、第３レンズ群を３枚のレンズ、第４レンズ群を２枚のレンズで構成した例を開示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、画像のぶれを補正する防振手段を撮影系の前方に配置し、該防振手段の構成する一部の可動レンズ群（可動部材）を振動させて撮影画像のぶれを無くし、静止画像を得る方法は装置全体が大型化し、且つ該可動レンズ群を移動させるための移動機構が複雑化してくるという問題点があった。
【０００９】
又、可変頂角プリズムを利用して防振を行う光学系では、特に長焦点距離側において防振時に偏心倍率色収差の発生量が多くなるという問題点があった。
【００１０】
一方、撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行う防振光学系においては、防振のために特別に余分な光学系を必要としないという利点はあるが、移動させるレンズのための空間を必要とし、また防振時における偏心収差の発生量が多くなってくるという問題点があった。
【００１１】
また正、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レンズ群全体を光軸に垂直方向に移動させて防振を行った場合、第３レンズ群を全長短縮のため正レンズとメニスカス形状の負レンズのテレフォトタイプで構成したとき、偏心コマや偏心像面湾曲といった偏心収差が多く発生して画質が劣化するという問題点があった。
【００１２】
また正、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の第２レンズ群を３枚のレンズで構成すると、第２レンズ群の屈折力を大きくして変倍の際の移動量を短縮しようとした場合に倍率色収差の補正が不十分となる傾向があった。
【００１３】
またこのタイプの４群構成のズームレンズの第４レンズ群を３枚以上のレンズで構成すると２枚のレンズを用いた構成に比べ小型化の点で不利となるばかりか、変倍およびフォーカシングの際に第４レンズ群が移動する際の駆動トルクが大きくなる傾向があった。
【００１４】
本発明は、高変倍比で多くの画素よりなる固体撮像素子を用いたときにも、十分対応できる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。
【００１５】
この他本発明は、光学系の一部を構成する比較的小型軽量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、該光学系が振動（傾動）したときの画像のぶれを補正するように構成するとともに、画素のぶれを補正するためのレンズ群の構成を適切なものとすることにより、装置全体の小型化、機構上の簡素化及び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ、該レンズ群を偏心させた時の偏心収差を良好に補正した防振機能を有し、１００万画素以上の画素を含む撮像素子を用いたカメラであっても、十分対応することができ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。
【００１６】
【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レンズ群、変倍機能を有する負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、変倍により変動する像面を補正すると共に合焦機能を有する正の屈折力の第４レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、
該第２レンズ群は物体側より順に、屈折力の絶対値が物体側に比べ像側に強く、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第２１レンズ、負の第２２レンズ、物体側に凸面を向けた正の第２３レンズ、負の第２４レンズからなり、第３レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた正の第３１レンズ、像側に凹面を向けた負の第３２レンズ、正の第３３レンズからなり、第４レンズ群は正レンズ、負レンズからなり、該第３２レンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲ３２ｂ、該第３３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３３ａ、該第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前記第３２レンズの焦点距離をｆ３２、とするとき、
０．１＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜０．９
３．０＜ｆ３／ｆｗ＜４．０
０．８＜｜ｆ３２｜／ｆ３≦１．２８７
を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．５
３．１＜ｆ４／ｆｗ＜４．１
を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明は請求項２の発明において、
前記第３１レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状でかつ物体側のレンズ面が非球面であることを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、
前記第３レンズ群全体を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて結像位置を変位させることを特徴としている。
【００２０】
請求項５の発明は請求項１乃至４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為の光学系であることを特徴としている。
【００２１】
請求項６の発明の光学機器は、
請求項１乃至５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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
図１３は本発明の実施形態４の広角端におけるレンズ断面図、図１４、図１５、図１６は本発明の実施形態４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。
【００３０】
図１７は本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の要部概略図である。
【００３１】
図１８は本発明において、光学系が振動したときに生ずる画像ぶれを補正する光学的原理の説明図である。
【００３２】
各実施形態のズームレンズのレンズ断面図と図１７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。
【００３３】
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。ＦＰはフレアーカット絞りであり、不要光をカットしている。
【００３４】
各実施形態では、第３レンズ群Ｌ３の全部を光軸に垂直方向の成分を持つように移動（変移）させることにより、光学系全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正している。尚、第３レンズ群Ｌ３の一部を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて撮影画像のぶれを補正しても良い。
【００３５】
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不動である。
【００３６】
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。
【００３７】
各実施形態においては、第３レンズ群Ｌ３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。
【００３８】
次に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撮影画像のぶれを補正する防振系の光学的原理を図１８を用いて説明する。
【００３９】
図１８（Ａ）に示すように、光学系が物点Ｐ側より順に、固定群（固定レンズ群）Ｙ１、偏心群(偏心レンズ群、シフト群)Ｙ２そして固定群（固定レンズ群）Ｙ３の３つのレンズ群から成り立っており、光学系から十分に離れた光軸Ｌａ上の物点Ｐが撮像面ＩＰの中心に像点ｐとして結像しているものとする。今、撮像面ＩＰを含めた光学系全体が、図１８（Ｂ）のように手ぶれにより瞬間的に傾いたとすると、物点Ｐは像点Ｐ'にやはり瞬間的に移動し、ぶれた画像となる。一方、偏心群Ｙ２を光軸Ｌａと垂直方向に移動させると、図１８（Ｃ）のように、像点ｐは点ｐ"に移動し、その移動量と方向は光学系の屈折力配置に依存し、そのレンズ群の偏心敏感度として表される。そこで図１８（Ｂ）で、手振れによってずれた像点ｐ'を偏心群Ｙ２を適切な量だけ光軸と垂直方向に移動させることによって、もとの結像位置ｐに戻すことで図１８（Ｄ）に示すとおり、手振れ補正つまり防振を行っている。
【００４０】
今、光軸をθ°補正するために必要な偏心群Ｙ２の移動量（シフト量）をΔ、光学系全体の焦点距離をｆ，偏心群Ｙ２の偏心敏感度をＴＳとすると移動量Δは以下の式で与えられる。
【００４１】
Δ＝ｆ・tan（θ）  ／  ＴＳ
今、偏心群Ｙ２の偏心敏感度ＴＳが大きすぎると、移動量Δは小さな値となり防振に必要なシフト群Ｙ２の移動量は小さく出来るが、適切に防振を行うための制御が困難になり、補正残りが生じてしまう。特に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラでは、ＣＣＤなどの撮像素子のイメージサイズが銀塩フィルムと比べて小さく、同一画角に対する焦点距離が短いため、同一角度を補正するための偏心群Ｙ２のシフト量Δが小さくなる。従って、メカの精度が同程度だと画面上での補正残りが相対的に大きくなることになってしまう。
【００４２】
一方偏心敏感度ＴＳが小さすぎると制御のために必要な偏心群Ｙ２の移動量が大きくなってしまい、偏心群Ｙ２を駆動するためのアクチュエーターなどの駆動手段も大きくなってしまう。
【００４３】
各実施形態では、各レンズ群の屈折力配置を適切な値に設定することで、第３レンズ群Ｌ３の偏心敏感度ＴＳを適正な値とし、メカの制御誤差による防振の補正残りが少なく、アクチュエーターなどの駆動手段の負荷も少ないズームレンズを達成している。
【００４４】
次に各実施形態のレンズ構成の特徴について説明する。
【００４５】
各実施形態では第３レンズ群Ｌ３を物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第３１レンズ、像面側に凹面をむけたメニスカス形状の負の第３２レンズ、正の第３３レンズで構成している。第３１レンズはその物体側の面が非球面形状より成っている。第３レンズ群Ｌ３中に像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第３２レンズを設けることにより第３レンズ群Ｌ３全体をテレフォトタイプのレンズ構成として第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の主点間隔を短縮し、レンズ全長の短縮化を達成している。
【００４６】
第３レンズ群Ｌ３中に、このようなメニスカス形状の負の第３２レンズを設けた場合、そのレンズ面で正の歪曲収差が発生し、これが防振時における偏心歪曲が大きくなる原因となる。この偏心歪曲を低減させるには第３レンズ群Ｌ３全体で発生する歪曲収差を少なくしてやればよい。各実施形態ではメニスカス形状の負の第３２レンズの像面側に正の第３３レンズを配置することによってある程度のテレフォトタイプのレンズ構成を維持しつつ、第３レンズ群Ｌ３内で歪曲収差を補正し、第３レンズ群Ｌ３をシフトして防振を行う際に発生する偏心歪曲収差の発生を低減している。
【００４７】
また各実施形態では第３１レンズの物体側の面を非球面形状とすることにより、第３レンズ群Ｌ３で発生する球面収差を抑制するとともに、防振時に発生する偏心コマ収差を低減している。さらに第３１レンズの像側の面も非球面とすると高次の球面収差と偏芯コマ収差の補正が両立しやすくなり、より大口径化を図ることができる。
【００４８】
また各実施形態では第４レンズ群Ｌ４を１枚の正の第４１レンズと１枚の負の第４２レンズで構成することにより色収差の補正とレンズ系全体のコンパクト化の両立を図っている。
【００４９】
また１００万画素以上の撮像素子を用いたデジタルカメラ、ビデオカメラ用のズームレンズのような高解像力が必要な光学系では、変倍に伴なう倍率色収差を十分に補正する必要がある。そのためには第２レンズ群Ｌ２は少なくとも３枚の負レンズと１枚の正レンズを有するようにしている。第２レンズ群Ｌ２を２枚の負レンズで構成し、レンズ全長を短縮するために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を大きくして変倍に伴う移動量を小さくしようとすると、倍率色収差の補正が困難になる。各実施形態では第２レンズ群Ｌ２を物体側から順に、屈折力の絶対値が物体側に比べ像側に強く、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負の第２１レンズ、負の第２２レンズ、物体側に凸面を向けた正の第２３レンズ、負の第２４レンズで構成し、第２レンズ群Ｌ２の前後の対称性を小さくすることで主点の色消し効果を高め、倍率色収差の補正を効果的に行なっている。
【００５０】
そして、各実施形態では該第３２レンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲ３２ｂ、該第３３レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３３ａ、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、該第３２レンズの焦点距離をｆ３２、該第３１レンズの材料の屈折率をＮ３１、該第３３レンズの材料のアッベ数をν３３、前記第３１レンズの物体側のレンズ面の曲率半径と３次非球面係数を各々Ｒ３１ａ、Ａ´３１とするとき、
０．１＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜０．９                ・・・（１）
３．０＜ｆ３／ｆｗ＜４．０                        ・・・（２）
０．８＜｜ｆ３２｜／ｆ３≦１．２８７              ・・・（３）
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．５                    ・・・（４）
３．１＜ｆ４／ｆｗ＜４．１                        ・・・（５）
１．５５＜Ｎ３１＜１．８５                        ・・・（６）
６５＜ν３３                                      ・・・（７）
０．００１＜Ｒ３１ａ×（｜Ａ'３１｜）1/2＜０．２   ・・・（８）
なる条件式のうち１以上を満足するようにしている。
【００５１】
次に各条件式の技術的意味について説明する。
【００５２】
条件式（１）は第３レンズ群Ｌ３の第３２レンズの像側の面と第３３レンズの物体側の面で構成される空気レンズの形状を規定した式である。第３３レンズの物体側の面が第３２レンズの像側の面と同じ曲率半径のとき条件式（１）は１となるため、条件式（１）が１未満にて空気レンズの屈折力は負となる。第３１レンズの物体側の面でプラス側になりがちなペッツバール和を補正するためには空気レンズの屈折力は負であるのがよい。特にペッツバール和を良好に補正するためには条件式（１）の上限を越えないことが好ましい。また条件式（１）の下限を超えて空気レンズの負の屈折力が強くなりすぎると第３２レンズと第３３レンズの偏芯精度が厳しくなり製造誤差により偏芯コマ収差、像面倒れが発生するため好ましくない。
【００５３】
条件式（２）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を規定した式である。条件式（２）の上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が長すぎると絞りから像面までの距離が長くなりレンズ系全体の小型化の点でよくない。下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が短すぎると第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が短くなりすぎ第４レンズ群Ｌ４が変倍と合焦のために必要とする移動空間が十分確保できなくなりよくない。
【００５４】
条件式（３）は第３２レンズの焦点距離を規定した式である。条件式（３）の上限を超えて第３２レンズの焦点距離が長すぎると第３レンズ群Ｌ３をテレフォトタイプのレンズ構成として第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の主点間隔を短縮し、レンズ全長を短縮する効果が薄れてしまいレンズ系全体の小型化の点でよくない。下限を超えて第３２レンズの焦点距離が短すぎると球面収差、コマ収差をともに良好に補正することが困難となるためよくない。
【００５５】
条件式（４）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を規定した式である。条件式（４）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長すぎると変倍に必要な第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大するためレンズ全長が長くなるだけでなく前玉径の増大も招くためよくない。下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が短すぎるとペッツバール和が負の方向に大となりオーバー側に像面彎曲が発生するためよくない。
【００５６】
条件式（５）は第４レンズ群Ｌ４の焦点距離を規定した式である。条件式（５）の上限を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が長すぎるとレンズバックが長くなり小型化の点でよくない。下限を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が短すぎるとレンズ全長の短縮の点では有利であるがフィルター等を挿入するために必要な長さのバックフォーカスが確保できなくなってくるので良くない。
【００５７】
条件式（６）は第３１レンズの材料の屈折率を規定した式である。上限を超えて屈折率が大きすぎると一般に精密加工が難しくとなるためよくない。また一般に上限を超える硝材はアッベ数が小さく分散が大きいため色収差補正の点でも好ましくない。下限を超えて屈折率が小さすぎると所望の屈折力を得るために特に物体側の面の曲率がきつくなり、球面収差の補正とコマ収差の補正の両立が困難となるばかりか、防振のために第３レンズ群Ｌ３を光軸に垂直方向の成分を持つように移動させたときの第３１レンズへの入射角変動が大きすぎて偏芯コマ収差、像面倒れが発生し防振時の性能劣化を招くためよくない。
【００５８】
条件式（７）は第３３レンズの材料のアッベ数を規定する式である。条件式（７）の下限を超えてアッベ数が小さくなると分散が大きくなり特に軸上色収差が補正不足となるためよくない。
【００５９】
条件式（８）は第３１レンズの物体側の面の非球面形状を規定する式である。数値実施例ではｍｍ単位で表わしている為、上限値と下限値の単位はｍｍとなっている。
【００６０】
正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群ズームレンズにおいて、特に変倍比が高い場合、絞り開放での軸上光束は広角端では絞りにて径が決められる。又、望遠端では第１レンズ群又は第２レンズ群の有効径を決めることにより前玉の小型化を図っている。この場合、軸上ランド光線が第３レンズ群Ｌ３中の各レンズを通過する高さは広角端より望遠端で低くなる。よって第３レンズ群Ｌ３中に用いられる非球面では、望遠端での軸上ランド光線が通る高さまでの非球面形状は変倍全域の収差補正に関与するが、これより高い位置での非球面形状は広角側の収差補正に関与する。よって非球面の周辺部は広角側の高次の球面収差補正のために形状を設定することが可能である。レンズ中心域とレンズ周辺域をある程度独立して形状をコントロールするには、非球面の形状を特定する式において次数の離れた低次係数と高次係数を適切に設定するのが有効である。よって光軸から中間の高さまでは比較的低次の非球面項の組合せにて緩やかな曲率変化とし、中間の高さ以上では高次の非球面項により低次の非球面項から定義されるレンズ周辺形状を補正して所望の曲率変化となるようにするのがよい。このためには非球面項として最も低次である３次から高次側は９〜１０次程度までの非球面係数を有する定義式が望ましい。特に３次非球面係数を用いることにより光軸近傍から中間の高さまでの曲率を緩やかに変化させることが可能となる。
【００６１】
条件式（８）の上限を超えて曲率半径Ｒ３１ａに対して３次非球面係数Ａ´３１が大きくなると光軸近傍の曲率変化が大きすぎるため、特に望遠側の球面収差に対し補正過剰となりよくない。また下限を超えて曲率半径Ｒ３１ａに対して３次非球面係数Ａ´３１が小さすぎると中間の高さまで緩やかに曲率変化させる効果が薄れてくるため、広角端における低次と高次の球面収差の両立が難しくなりよくない。
【００６２】
尚、更に好ましくは前述の条件式１、２、４〜８の数値を次のごとく設定するのが良い。
【００６３】
０．１２＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜０．８５            ・・・（１ａ）
３．１＜ｆ３／ｆｗ＜３．９                        ・・・（２ａ）
１．０５＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．４                  ・・・（４ａ）
３．２＜ｆ４／ｆｗ＜４．０                        ・・・（５ａ）
１．６５＜Ｎ３１＜１．８２                        ・・・（６ａ）
６８＜ν３３                                      ・・・（７ａ）
０．０１＜Ｒ３１ａ×（｜Ａ'３１｜）1/2＜０．１６   ・・・（８ａ）
各実施形態において、防振時の光量変化の低減を図るためには変倍時に絞りＳＰの開口径を望遠側で小さくして中心光束を制限することで相対的に周辺光量を増加するようにしてやるのが良い。
【００６４】
また第３レンズ群Ｌ３は、防振のために光軸と直交する方向に移動する長さ分、レンズ有効径をそれだけ大きくしてやるのが良い。従って余計な軸上光束が入り過ぎないようにするには第３レンズ群Ｌ３の物体側あるいは像面側に固定の絞りを配置するのが望ましい。各実施形態では第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に固定絞りＦＰを配置することでスペースを有効に利用しつつ、不要な光束が入らないようにしている。
【００６５】
以上のように、各実施形態では、ズームレンズの一部を構成する比較的小型軽量の第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、該ズームレンズが振動（傾動）したときの画像のぶれを補正するように構成するとともに、画像ぶれを補正するための第３レンズ群Ｌ３のレンズ構成および屈折力配置等を適切なものとすることにより、装置全体の小型化、機構上の簡素化及び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ該第３レンズ群Ｌ３を偏心させた時の偏心収差を良好に補正した防振機能を有し、１００万画素以上のデジタルカメラ、ビデオカメラにも十分対応出来るズームレンズを達成している。
【００６６】
次に、本発明の実施形態１〜４に各々対応する数値実施例１〜４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＋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ｋを離心率、Ａ´，Ｂ，Ｂ´，Ｃ，Ｃ´，Ｄ，Ｄ´，Ｅ・・・を非球面係数、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、
【００６７】
【数１】
0003919580.tif 000002
【００６８】
なる式で表わしている。但しＲは曲率半径である。また例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０-Z」を意味する。また、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。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。
【００６９】
【外１】
0003919580.tif 000003
【００７０】
【外２】
0003919580.tif 000004
【００７１】
【外３】
0003919580.tif 000005
【００７２】
【外４】
0003919580.tif 000006
【００７３】
【表１】
0003919580.tif 000007
【００７４】
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１９を用いて説明する。
【００７５】
図１９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上に形成された被写体像が表示される。
【００７６】
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素子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。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば高変倍比で多くの画素よりなる固体撮像素子を用いたときにも、十分対応できる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。
【００７８】
この他本発明によれば光学系の一部を構成する比較的小型軽量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、該光学系が振動（傾動）したときの画像のぶれを補正するように構成するとともに、画素のぶれを補正するためのレンズ群の構成を適切なものとすることにより、装置全体の小型化、機構上の簡素化及び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ、該レンズ群を偏心させた時の偏心収差を良好に補正した防振機能を有し、１００万画素以上の画素を含む撮像素子を用いたカメラであっても、十分対応することができ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の広角端の収差図
【図３】  本発明の数値実施例１の中間のズーム位置の収差図
【図４】  本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】  本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】  本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】  本発明の数値実施例２の中間のズーム位置の収差図
【図８】  本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】  本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】  本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１１】  本発明の数値実施例３の中間のズーム位置の収差図
【図１２】  本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１３】  本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１４】  本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１５】  本発明の数値実施例４の中間のズーム位置の収差図
【図１６】  本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１７】  本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図
【図１８】  本発明における防振の光学的原理の説明図
【図１９】  本発明の光学機器の要部概略図
【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
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
ΔＭ  メリディオナル像面
ΔＳ  サジタル像面
ＳＰ  絞り
ＦＰ  フレアーカット絞り
ＩＰ  結像面
Ｇ  ＣＣＤのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ω  半画角
ｆｎｏ  Ｆナンバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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