JP3733355B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ズームレンズに関し、特に、撮像管や固体撮像素子を用いた電子カメラ、なかんずく近年の高精細画像を取り込む用途に適した画素数の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な高い光学性能を有するズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子カメラは、撮像面積の小さな撮像管や固体撮像素子を用いて光学像を電気信号に変換するため、撮影レンズには明るいレンズ系が必要となり、また、レンズと撮像素子の間にローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学部材や、ＲＧＢ三原色それぞれの画像をそれぞれの撮像素子で受光する所謂多板式の電子カメラのように、それぞれの撮像素子に光束を導く所謂色分解プリズム等の光学素子を配置する必要が生じ、焦点距離に比較して大きなバックフォーカスが必要となる。
【０００３】
さらに、動画像を撮影する用途が多く、撮影レンズとしては高変倍率のズームレンズを用いることが一般的であり、これらの要求を満たすレンズ系としては、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を有する負の屈折力を持つ第２レンズ群と、ズーミングに際して前後に移動して変倍の際に像面を一定に保つ作用の負の屈折力を持つ第３レンズ群と、ズーミングに際して固定の結像作用を有する正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなる４群ズームレンズがよく知られている。
【０００４】
また、近年の電子カメラでは、フォーカシングも電気的にモータ等により行う場合が増えてきた。そこで、従来、第１レンズ群を繰り出してフォーカシングを行っていたのに対し、フォーカシングに際しての駆動力の省力化やレンズ全長を一定に保てる点等から、レンズ径が大きく重い第１レンズ群以外のレンズ群又はその一部を移動してフォーカシングを行う所謂インナーフォーカス方式が一般的になってきた。
【０００５】
物体側から順に、正・負・負・正の構成のズームレンズにインナーフォーカス方式を採用した従来例としては、特許文献１や特許文献２等のものがあり、第３レンズ群をフォーカシングに際して移動させる例が示されている。
【０００６】
また、撮像素子として１枚の固体撮像素子を用いた所謂単板式電子カメラでは、所謂色分解プリズムを必要としないため、バックフォーカスが比較的小さくて済むので、正・負・負・正の構成から第３レンズ群を省き、結像レンズ群の第４レンズ群を分割して、その一方に像面を一定に保つコンペンセータの役割を担わせた、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を有する負の屈折力を持つ第２レンズ群と、ズーミングに際して固定の正の屈折力を持つ第３レンズ群と、ズーミングに際して前後に移動して変倍の際に像面を一定に保つ作用の正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなる４群ズームレンズがよく知られている。
【０００７】
このレンズタイプでは、第４レンズ群やその一部を移動させることによりフォーカシングを行うことが一般的であり、特許文献３や特許文献４や特許文献４等が知られている。
【０００８】
また、特に近年の製造技術の発展により、撮像範囲の大きさに比べて画素数の非常に多い固体撮像素子が開発され、例えばハイビジョン映像のように高精細な画像を得ることが可能となってきている。そのため、撮影レンズも撮像素子の性能を十分に引き出すことができる極めて高い光学性能を有するズームレンズが必要になってきた。撮像素子が小型化され、例えば固体撮像素子の各ピクセルの大きさが小さくなる程、高い解像力が必要となるため、撮影レンズに対する光学性能の要求はますます高くなっている。その要求に応えるズームレンズとしては、特許文献５のものが知られている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６３−４４６１４号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平３−２５９２０９号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開昭６２−１７８９１７号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開昭６２−２１５２２５号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開昭６３−１２３００９号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開平１−１２６６１４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、高い光学性能を得るためには、光線をできるだけ少しずつ多くの回数屈折させて結像する方が、各屈折面での収差の発生量が少なくなるので望ましく、必然的に多くの枚数のレンズが用いられ、その結果、光学性能の向上に伴ってレンズ系も大型化する傾向が強い。
【００１６】
また、特にズームレンズでは可動群が多いため、ズーミングに伴う収差変動が生じる。理想的には、各レンズ群において収差が補正されていれば、ズーミングに伴う収差変動は生じないが、広角端から望遠端にかけて必ずしも一定の光線の通り方をする訳ではないので、若干の収差が残存し、高い光学性能を達成しようとすると、この残存収差による収差変動が無視できなくなる。そこで、可動群の数を増やし、広角端から望遠端にかけて複雑に移動させることにより、高度に収差変動を補正することが行われ、レンズ系の大型化につながる。
【００１７】
前述の従来例の特許文献６のものでは、高精細な画像を取り込むために高い光学性能を達成しているが、２つのコンペンセータを配置することによりこの収差変動を補正しており、群構成が複雑化している。また、大口径の第１レンズ群又はその一部を移動させてフォーカシングを行っており、大きな駆動力を必要とする問題もある。
【００１８】
そこで、比較的簡単な構成の従来の４群ズームレンズ構成をとりながら、高い光学性能を達成することにより、レンズ系の小型化を図ることが期待されている。
【００１９】
この点に鑑みて従来技術を眺めると、一般にズームレンズでは、移動距離の大きな変倍作用のレンズ群、所謂バリエータの屈折力を大きくし、移動距離を小さくすることによって、小型化を達成する方法がよく採用される。
【００２０】
しかし、この方法を採用すると、バリエータで発生する残存収差による収差変動をどの群において補正するかが問題となり、物体側から順に、正・負・負・正の４群ズームレンズでは、結像レンズ群である第４レンズ群が固定されているために、第１レンズ群乃至第３レンズ群でのズーミングによる収差変動を補正することが困難となる。また、物体側から順に、正・負・正・正の４群ズームレンズでは、屈折力の大きなバリエータの第２レンズ群とコンペンセータの第４レンズ群によって収差変動を補正することが容易となるが、収差変動の補正にも限界があり、第２レンズ群の負の屈折力をバックフォーカスを確保するために十分大きくすることは困難であり、所謂単板式の電子カメラ以外に適用することは難しく、所謂多板式の電子カメラと同等の解像力を得るには、数倍多くの画素数を持つ撮像素子が必要となる。
【００２１】
特許文献１や特許文献２等の、物体側から順に、正・負・負・正の４群ズームレンズの例や、特許文献３や特許文献４や特許文献５等の、物体側から順に、正・負・正・正の４群ズームレンズの例では残存収差が大きく、後記する本発明の目的である高精細な画像の取り込みには満足のゆく性能ではない。
【００２２】
以上のように、これらの従来例では、小型化、バックフォーカスの確保、高い光学性能の全てを満足するに至っていない。
【００２３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単なズームレンズ構成でありながら、撮像管や固体撮像素子等を用いた電子カメラ、特に近年の高精細画像を取り込む用途に適した画素数の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な、高い光学性能を有し、各種フィルタ類等の光学部材や光路分割用のプリズム等の光学素子をレンズと撮像素子の間に挿入可能な大きなバックフォーカスを有する小型のズームレンズを提供することにある。
【００２４】
また、本発明の別の目的は、無限遠物点から近距離物点に至るまで、安定した高い光学性能を有する、バックフォーカスの大きな、小型のズームレンズを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、上記の問題点を解決するために、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第２レンズ群、負の屈折力を持ち、第２レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第３レンズ群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第４レンズ群からなり、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第３−１サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレンズの第３−２サブレンズ群から構成され、
前記接合ダブレットレンズの接合面は、正の屈折力を有し、
前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行うことを特徴とするものである。
本発明のもう１つのズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第２レンズ群、負の屈折力を持ち、第２レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第３レンズ群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第４レンズ群からなり、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第３−１サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレンズの第３−２サブレンズ群から構成され、以下の条件を満足することを特徴とすものである。
（５） −５．０＜ｆ_3-1 ／ｆ_W ＜−３．０
（６） ０．０＜１／ＳＦ_3-2 ＜０．１
ただし、ｆ_3-1 は第３−１サブレンズ群の焦点距離、ＳＦ_3-2 は第３−２サブレンズ群のシェイピングファクターである。ここで、シェイピングファクターＳＦは、レンズの物体側の面、像側の面の曲率半径をそれぞれｒ_F 、ｒ_R とするとき、以下の式で定義される。
ＳＦ＝（ｒ_F ＋ｒ_R ）／（ｒ_F −ｒ_R ）
【００２６】
【作用】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００２７】
大きなバックフォーカスを確保するためには、物体側から順に、負・正の所謂レトロフォーカスタイプの構成にすることが望ましく、しかも、負の屈折力が強い程好ましい。しかし、物体側から順に、正・負・正・正の４群ズームレンズでは、負の屈折力を有するレンズ群が第２レンズ群のみであるため、変倍作用を有する第２レンズ群の屈折力を強くする必要があり、屈折力が過度に強いと、ズーミングに伴う収差変動が極めて大きなものとなり、好ましくない。
【００２８】
そこで、本発明のズームレンズのレンズタイプは、物体側から順に、正・負・負・正のタイプ、詳しくは、上記のレンズタイプを選択した。
【００２９】
このとき、前述のように、小型化を図るために大きな移動距離の可動群である第２レンズ群の屈折力を強めることは、収差変動が大になり好ましくない。
【００３０】
高い光学性能を得るには、特にズーミングに伴う収差変動の補正が重要であり、そのためには、各レンズ群、特に可動群での収差発生量を抑制することが望ましく、むしろ第２レンズ群の屈折力を弱めることが望まれる。
【００３１】
一方、物体側から順に、正・負・負・正の４群ズームレンズが大型化する別の理由としては、発散光束を収束光束に変換する結像レンズ群である第４レンズ群が大きな屈折力を持つために、一般に収差の発生が大きく、そのため、収差の発生を抑制する目的でレンズ枚数の増加又は各レンズ要素の屈折力の低下が図られ、第４レンズ群全体としては大型化する傾向が強い。
【００３２】
そこで、ズームレンズの例として、結像レンズ群である第４レンズ群を適切な構成とすることによって、小型でありながら良好に収差補正を行うことを可能とし、第２レンズ群の屈折力を弱めてズーミングに伴う収差変動を抑制し、可動群である第２レンズ群の移動距離が大となっても、レンズ系全体としての全長の小型化を達成したものがある。
【００３３】
具体的には、前述のように、第４レンズ群を、物体側から順に、正の屈折力を持つ第４−１サブレンズ群と、それから比較的間隔を空けて配置された正の屈折力を持つ第４−２サブレンズ群から構成し、第４−１サブレンズ群には、第１レンズ群乃至第３レンズ群による発散光束を平行光束に近い光束に変換する作用を、第４−２サブレンズ群には、収束光束に変換させる作用を持たせている。
【００３４】
さらに、第４−１サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズを配置して、屈折回数を多くして球面収差の発生を抑制すると共に、さらに像側に、少なくとも１枚の負レンズを配置することにより、正の球面収差を発生させ、第４−１サブレンズ群全体として正の球面収差を発生させ、第４−２サブレンズ群で発生する負の球面収差を打ち消す作用を持たせ、第４レンズ群全体として負の球面収差の発生を抑制している。また、この負レンズでは、負のコマ収差が発生し、第３レンズ群で発生する正のコマ収差を打ち消す作用を持たせている。
【００３５】
第４−２サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の、接合面が負の屈折力を有する接合レンズから構成し、この接合面において正のコマ収差を発生させ、正レンズで発生する負のコマ収差を打ち消させることにより、第４−２サブレンズ群で発生するコマ収差を抑制している。
【００３６】
また、第４レンズ群では、一般に負の軸上色収差、負の倍率色収差が発生するが、第４−１サブレンズ群の負レンズ、及び、第４−２サブレンズ群の接合面において正の軸上色収差、正の倍率色収差を発生させ、色収差を補正している。
【００３７】
さらに、非点収差との補正バランスを考慮すると、この第４−１サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと、少なくとも１枚の物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成し、非点収差の発生量を小さくせしめて、第４−１サブレンズ群の正レンズで発生する負の非点収差の補正に有効に使うことが望ましい。
【００３８】
また、第４−２サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと正レンズの接合レンズから構成し、この接合面で発生する正の球面収差、コマ収差等を適度な値に抑制し、過剰補正とならないようにすることが望ましい。
【００３９】
さらに良好に収差補正を行うためには、以下の条件を満足することが望ましい。
【００４０】
（１） ２．５＜ｆ_4-1 ／ｆ_W ＜４．５
（２） ２．２＜ｆ_4-2 ／ｆ_W ＜４．２
（３） ０．８＜ｆ_4-1 ／ｆ_4-2 ＜１．２
（４） ６．０＜ｆ_4C／ｆ_W ＜１１．０
ただし、ｆ_4-1 、ｆ_4-2 はそれぞれ第４−１サブレンズ群、第４−２サブレンズ群の焦点距離、ｆ_4Cは第４−２サブレンズ群の構成要素である接合レンズの焦点距離、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
【００４１】
条件式（１）乃至（３）は、第４−１サブレンズ群、第４−２サブレンズ群の屈折力及び配分を規定したものであり、条件式（１）の下限値２．５を越えて小さくなると、正の屈折力が強くなりすぎ、負レンズを配置しても十分大きな正の球面収差を発生させることができなくなり、第４レンズ群として負の球面収差が増大する。また、上限値４．５を越えて大きくなると、第４−１サブレンズ群では正の屈折力が弱まり、適切な正の屈折力を得るために第４−２サブレンズ群の正の屈折力が強まり、第４−１サブレンズ群では正の球面収差が、第４−２サブレンズ群では負の球面収差が増大する。広角端では、これらの球面収差がうまく打ち消すことができるが、望遠端では、第４−１サブレンズ群での正の球面収差が上回り、補正が極めて困難となる。
【００４２】
条件式（２）の下限値２．２を越えて小さくなると、第４−２サブレンズ群の正の屈折力が大きくなるために、負の球面収差が増大し、屈折力のバランスから第４−１サブレンズ群の屈折力が低下し、正の球面収差が増大しても補正が困難となる。また、第４−１サブレンズ群の屈折力低下に伴ってペッツバール和が負になり、像面の正方向への倒れが顕著になる。また、上限値４．２を越えて大きくなると、第４−２サブレンズ群の屈折力が小さくなり、負の球面収差が小さくなるものの、第４−１サブレンズ群の屈折力が増大し、正の球面収差が減少するため、第４レンズ群としては負の球面収差の増大を招く。また、正のコマ収差が大きくなるが、近軸的な屈折力の適正化から第３レンズ群の主点位置が物体側にシフトし、第３レンズ群で発生する正のコマ収差が減少するため、ズーミングに伴うコマ収差の変動が大きくなり、特に望遠端のコマ収差が極めて大きくなる。
【００４３】
条件式（３）の下限値０．８を越えて小さくなると、正の屈折力が第４−１サブレンズ群に偏り、バックフォーカスが小さくなると共に、第４−１サブレンズ群で発生する正の球面収差が減少し、第４レンズ群としての負の球面収差が増大する。また、上限値１．２を越えて大きくなると、正の屈折力が第４−２サブレンズ群に偏り、第４−１サブレンズ群の正の球面収差と第４−２サブレンズ群の負の球面収差が共に増大し、特に望遠端での補正バランスが崩れ、望遠端で正の球面収差が増大する。
【００４４】
条件式（４）は、第４−２サブレンズ群の接合レンズの屈折力を規定したものであり、下限値６．０を越えて小さくなると、接合レンズの物体側に位置する第４−２サブレンズ群の正レンズの屈折力が小さくなり、第４−２サブレンズ群での負の球面収差は小さくなるが、レンズ全長を大きくしないために第２レンズ群、第３レンズ群の主点位置の関係が変動することにより、第２レンズ群の正の球面収差が大きく、また、第３レンズ群の正の球面収差が小さくなり、ズーミングに伴う球面収差の変動が極めて大きくなる。また、上限値１１．０を越えて大きくなると、広角端では第３レンズ群の正の球面収差が増大し、望遠端では第２レンズ群の正の球面収差が増大することにより、正の球面収差が補正できなくなる。
【００４５】
さらに良好に収差補正を行うためには、以下の条件を満足することが望ましい。
【００４６】
（１）’２．９＜ｆ_4-1 ／ｆ_W ＜３．７
（２）’２．９＜ｆ_4-2 ／ｆ_W ＜３．６
（３）’０．９＜ｆ_4-1 ／ｆ_4-2 ＜１．１
（４）’７．０＜ｆ_4C／ｆ_W ＜１０．０
また、極めて高い光学性能を満足し、かつ、十分なバックフォーカスを確保し、全長を小型に保つには、第１レンズ群乃至第３レンズ群の屈折力配分に関して、以下の条件を満足することが望ましい。
【００４７】
（７） ７．０＜ｆ₁ ／ｆ_W ＜１０．０
（８） −２．５＜ｆ₂ ／ｆ_W ＜−１．３
（９） −５．２＜ｆ₃ ／ｆ_W ＜−３．９
ただし、ｆ_i はそれぞれ第ｉレンズ群の焦点距離である。
【００４８】
条件式（７）の下限値７．０を越えて小さくなると、特に望遠端での負の非点収差が大きくなり、第２レンズ群の屈折力を大きくして大きな正の非点収差を発生させる必要が生じ、ズーミングに伴う非点収差の変動が大きくなる。また、第２レンズ群の屈折力の増大に伴って、特に望遠端での正の球面収差の発生が極めて大になり、補正が困難となる。上限値１０．０を越えて大きくなると、諸収差の補正から第２レンズ群の屈折力が弱く、第３レンズ群、第４レンズ群の屈折力が増大し、ズーミングに伴う球面収差、非点収差の変動が大きく、補正が困難となる。
【００４９】
条件式（８）の下限値−２．５を越えて小さくなると、第２レンズ群の負の屈折力が小さくなり、第３レンズ群の屈折力を増大させてバックフォーカスの確保に必要な負の屈折力を得なければならず、正の球面収差とコマ収差が増大し、補正が困難となる。また、上限値−１．３を越えて大きくなると、第２レンズ群で発生する負の歪曲収差と負のペッツバール和の補正をしなければならず、各群で収差発生量が増大し、好ましくない。
【００５０】
条件式（９）の下限値−５．２を越えて小さくなると、第３レンズ群の正の球面収差が小さくなり、第４レンズ群の負の球面収差を補正することができなくなる。第４レンズ群の屈折力を減少させて負の球面収差を小さくすると、負の非点収差が増大し、非点収差のバランスが崩れることとなる。また、上下値−３．９を越えて大きくなると、バックフォーカスを大きくするためには有利であるが、正の球面収差、コマ収差が増大し、第４レンズ群で発生する負の球面収差、コマ収差を大きくしないと、補正できなくなる。しかし、第４レンズ群の屈折力を増大させると、非点収差の発生量が増大し、補正できなくなる。
【００５１】
さらに良好に収差補正を行うためには、以下の条件を満足することが望ましい。
【００５２】
（７）’７．７＜ｆ₁ ／ｆ_W ＜８．５
（８）’−２．２＜ｆ₂ ／ｆ_W ＜−１．６
（９）’−５．０＜ｆ₃ ／ｆ_W ＜−４．１
さて、特にフォーカシングに対して収差変動が少なく、無限遠物点から近距離物点まで安定して高い光学性能を得るためには、適切なフォーカシング方式とフォーカシングを行うレンズ群の適切な構成が重要であることは言うまでもない。本発明者は、特願平４−２８４９１１号において、物体側から順に、正・負・負・正の４群ズームレンズにおいて、負の第３レンズ群を、物体側から順に、物体側に強い負の屈折力の面を向けた負レンズと像側に負の屈折力の面を向けたメニスカスレンズで構成し、この第３レンズ群を物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行う方法を考案した。このフォーカシング方式では、無限遠物点から近距離物点にフォーカシングした際に、負レンズで負の方向に変動する球面収差をメニスカスレンズでこの球面収差の変動を正にして打ち消すことにより、フォーカシングに伴う球面収差の変動を小さく保つことができる。
【００５３】
ここで、さらに光学性能の向上を考えると、前述のように、変倍作用を主に担う第２レンズ群の屈折力を弱めることが望ましいが、レンズ全長を大型化せずにバックフォーカスを確保するためには、適度な負の屈折力が必要であり、第２レンズ群の屈折力を弱める代りに、第３レンズ群の屈折力を強める必要が生じる。このとき、第３レンズ群の負レンズで発生する正の軸上色収差と負の倍率色収差が大きくなるが、像側に配置したメニスカスレンズを正の屈折力とし、その屈折力を強めると、色収差は補正できるが、フォーカシングに対する収差変動が大きく、本来の目的に反する。
【００５４】
そこで、本発明のズームレンズは、第３レンズ群を、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第３−１サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレンズの第３−２サブレンズ群から構成し、色収差を良好に補正したものである。
【００５５】
さらに、この接合ダブレットレンズについて、接合面は正の屈折力を持たせることが望ましい。この構成により、接合面において負の軸上色収差と正の倍率色収差を発生させ、色収差補正を可能にすると共に、レンズ形状を強い正レンズとせずに済むため、フォーカシングに際して正の球面収差の変動を小さく保つことが可能となるのである。
【００５６】
また、さらに、この接合ダブレットレンズは、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるため、その構成は両凸レンズと両凹レンズの組み合せによるダブレットレンズが望ましく、他の組み合せでは、倍率色収差の補正を効果的に行うことが困難となる。
【００５７】
さらに良好に諸収差の補正を行うためには、以下の条件を満足することが望ましい。
【００５８】
（５） −５．０＜ｆ_3-1 ／ｆ_W ＜−３．０
（６） ０．０＜１／ＳＦ_3-2 ＜０．１
ただし、ｆ_3-1 は第３−１サブレンズ群の焦点距離、ＳＦ_3-2 は第３−２サブレンズ群のシェイピングファクターである。ここで、シェイピングファクターＳＦは、レンズの物体側の面、像側の面の曲率半径をそれぞれｒ_F 、ｒ_R とするとき、以下の式で定義される。
【００５９】
ＳＦ＝（ｒ_F ＋ｒ_R ）／（ｒ_F −ｒ_R ）
条件式（５）の下限値−５．０を越えて小さくなると、負の屈折力を確保するために、第３−２サブレンズ群が負レンズ群となり、近軸的な関係から主点位置が変動するため、第３レンズ群で発生する正の球面収差が小さくなり、第４レンズ群で発生する負の球面収差を補正することが困難となる。また、第３レンズ群で発生する正の軸上色収差が大きくなり、他のレンズ群で負の軸上色収差を発生させると、ズーミングに伴う収差変動が極めて大きくなり、特に望遠端での軸上色収差を補正できなくなる。また、上限値−３．０を越えて大きくなると、第３−１サブレンズ群で発生する正の軸上色収差を補正するために、第３−２サブレンズ群の正の屈折力を大きくすることが必要になるが、フォーカシングに際しての収差変動を抑制するために、軸上色収差を打ち消すまで屈折力を大きくすることができず、広角端、望遠端での収差バランスをとるために第４レンズ群の負の軸上色収差、第２レンズ群の正の軸上色収差が大きくなり、それに伴って第２レンズ群で発生する負の倍率色収差が補正できなくなる。
【００６０】
条件式（６）の下限値０．０を越えて小さくなると、レンズ形状は正に強くなるため、接合面の曲率は正の屈折力を弱めるために緩くなり、また、物体側の面の曲率が強くなる。そのため、物体側の面で発生する負の球面収差と像側の面で発生する正の球面収差の変動が大きくなり、第３レンズ群として発生する正の球面収差が、広角端では小さく、望遠端では大きくなり、第４レンズ群で発生する負の球面収差をコントロールしても補正しきれない。また、フォーカシングに際しての収差変動が大きく、近距離物点に対する性能劣化を招く。また、上限値０．１を越えて大きくなると、負形状が強くなり、像側の屈折面で大きな正の球面収差が発生する。一方、適度な正の屈折力を確保するために接合面の曲率は強くなり、負の球面収差が大となるが、像側の面で発生する正の球面収差を補正するには至らない。そのため、正の球面収差が大きくなり、他のレンズ群を用いても補正できなくなる。
【００６１】
さらに良好に収差補正を行うには、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６２】
（５）’−４．５＜ｆ_3-1 ／ｆ_W ＜−３．６
（６）’０．０＜１／ＳＦ_3-2 ＜０．０５
以下の条件を満足すればさらに良い。
【００６３】
（６）”０．０＜１／ＳＦ_3-2 ＜０．０３ 。
【００６４】
【実施例】
以下に、図面を参照にして本発明の実施例１〜６のズームレンズについて説明する。
【００６５】
各実施例の数値データは後記するが、実施例１は、図１に広角端から標準状態を経て望遠端に至る各レンズ群の様子を示すように、その構成は、物体側から順に、全体として正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群Ｉと、全体として負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸上を移動することにより変倍作用を有する第２レンズ群IIと、全体として負の屈折力を持ち、ズーミングに際して光軸上を前後に移動することにより像面を一定に保つ作用を有する第３レンズ群III と、全体として正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を有する第４レンズ群IVとからなる。
【００６６】
第１レンズ群Ｉは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズの接合レンズと、２枚の像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる。
【００６７】
第２レンズ群IIは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００６８】
第３レンズ群III は、物体側から順に、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凹レンズ（第３−１サブレンズ群III-1 ）と、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ（第３−２サブレンズ群III-2 ）からなる。
【００６９】
第４レンズ群IVは、物体側から順に、全体として正の屈折力を持つ第４−１サブレンズ群IV-1と、全体として正の屈折力を持つ第４−２サブレンズ群IV-2からなり、第４−１サブレンズ群IV-1は、物体側から順に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に凸面を向けた平凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４−２サブレンズ群IV-2は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズの接合レンズからなる。
【００７０】
絞りは、第３レンズ群III と第４レンズ群IVの間に配置され、ズーミングに際して固定である。
【００７１】
本実施例は、レンズと撮像面との間に、複数の撮像素子に光路を分割する等のためにプリズム等の光学部材を挿入するのに十分なバックフォーカスを有し、図に示したように、ＲＧＢ３原色の画像をそれぞれの撮像素子で得るために、光束をそれぞれの撮像素子に導くための光路分割用プリズムＰをレンズと撮像素子の間に配置している。
【００７２】
実施例１の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図６、図７、図８に示す。また、望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を図９に示す。なお、収差状況としては、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸外横収差を示す。以下、同じ。
【００７３】
これらの図から明らかなように、本実施例は、広角端から望遠端に至るズーミングに際して、また、無限遠物点から近距離物点に至るフォーカシングに際して、安定して極めて高い光学性能を有し、近年の高精細画像を取り込む用途に適した画素数の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な光学性能を有している。
【００７４】
実施例２は、図２に広角端での断面図を示すようなレンズ構成であり、実施例１と比較して、第２レンズ群IIが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた平凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる点と、第４−１サブレンズ群IV-1が、物体側から順に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる点で異なっている。実施例２の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図１０、図１１、図１２に示す。また、望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を図１３に示す。
【００７５】
実施例３は、図３に広角端での断面図を示すようなレンズ構成であり、実施例１と比較して、第４−１サブレンズ群IV-1が、物体側から順に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる点で異なっている。実施例３の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図１４、図１５、図１６に示す。また、望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を図１７に示す。
【００７６】
実施例４は、実施例３と同様の構成を取っており、図示は省く。実施例４の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図１８、図１９、図２０に示す。また、望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を図２１に示す。
【００７７】
実施例５は、図４に広角端での断面図を示すようなレンズ構成であり、実施例１と比較して、第２レンズ群IIが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた平凹レンズからなる点と、第４−１サブレンズ群IV-1が、物体側から順に、像側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズと、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凸レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる点で異なっている。図４より明らかに、本実施例は、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学部材を挿入するには十分なバックフォーカスを確保しているが、実施例１乃至４のようにレンズと撮像面の間には複数の撮像素子に光路を分割する等のためにプリズム等の光学部材を挿入していない。その分レンズ全長を短くした例であり、本発明のズームレンズ系が、単板式電子カメラのように全長の短縮化の優先度を高めた場合にも、十分適用できることを示している。
【００７８】
実施例５の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図２２、図２３、図２４に示す。また、望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を図２５に示す。
【００７９】
実施例６は、図５に広角端での断面図を示すようなレンズ構成であり、実施例５と比較して、第２レンズ群IIが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に強い屈折力の方の面を向けた両凹レンズからなる点で異なっている。実施例６の広角端、標準状態、望遠端での無限遠物点に対する収差状況をそれぞれ図２６、図２７、図２８に示す。また、望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を図２９に示す。
【００８０】
以上の各実施例では、第３レンズ群III を物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行っているが、第１レンズ群Ｉ等の他のレンズ群や、第４−２サブレンズ群IV-2や第４−１サブレンズ群IV-1 等の他のレンズ群の一部、あるいは、第３レンズ群III と第４レンズ群IV等の他のレンズ群、あるいは、他のレンズ群の一部を組み合わせて移動することによりフォーカシングを行うことも可能である。
【００８１】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、２ωは画角、ｒ₁ 、ｒ₂ …は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁ 、ｄ₂ …は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、ズーム間隔に関する表中、括弧内の数値は、物点距離１ｍにフォーカシングしたときの間隔を示す。
【００８２】
実施例１
ｆ ＝ 9.200 〜25.567 〜72.007
Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0
２ω＝49.113°〜17.618°〜 6.258°
ｒ₁ = 197.3081 ｄ₁ = 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00
ｒ₂ = 105.1497 ｄ₂ = 5.3000 ｎ_d2 =1.56907 ν_d2 =71.30
ｒ₃ = -546.9522 ｄ₃ = 0.1000
ｒ₄ = 72.8412 ｄ₄ = 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97
ｒ₅ = 547.8902 ｄ₅ = 0.1000
ｒ₆ = 52.3882 ｄ₆ = 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97
ｒ₇ = 151.1643 ｄ₇ =(可変)
ｒ₈ = 61.0924 ｄ₈ = 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52
ｒ₉ = 15.9872 ｄ₉ = 5.3531
ｒ₁₀= -40.8139 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38
ｒ₁₁= 64.0384 ｄ₁₁= 0.1000
ｒ₁₂= 30.5618 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00
ｒ₁₃= 968.8110 ｄ₁₃= 1.4972
ｒ₁₄= -31.0496 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68
ｒ₁₅= -805.0028 ｄ₁₅=(可変)
ｒ₁₆= -19.3481 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20
ｒ₁₇= 1087.0698 ｄ₁₇= 0.1000
ｒ₁₈= 28.2827 ｄ₁₈= 5.9981 ｎ_d10=1.80610 ν_d10=40.95
ｒ₁₉= -30.0000 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.77250 ν_d11=49.66
ｒ₂₀= 27.8186 ｄ₂₀=(可変)
ｒ₂₁= ∞（絞り） ｄ₂₁= 1.5000
ｒ₂₂= 621.8818 ｄ₂₂= 3.8793 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70
ｒ₂₃= -20.5472 ｄ₂₃= 0.1000
ｒ₂₄= 32.2619 ｄ₂₄= 3.7155 ｎ_d13=1.61375 ν_d13=56.36
ｒ₂₅= ∞ ｄ₂₅= 2.9102
ｒ₂₆= -18.9985 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43
ｒ₂₇= -38.9775 ｄ₂₇= 8.2271
ｒ₂₈= -94.3367 ｄ₂₈= 6.3283 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70
ｒ₂₉= -24.5090 ｄ₂₉= 0.1000
ｒ₃₀= 31.2799 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26
ｒ₃₁= 15.8062 ｄ₃₁= 3.5100 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30
ｒ₃₂= -95.3269 ｄ₃₂= 3.0000
ｒ₃₃= ∞ ｄ₃₃=25.3000 ｎ_d18=1.58267 ν_d18=46.33
ｒ₃₄= ∞ ｄ₃₄=11.1000 ｎ_d19=1.51633 ν_d19=64.15
ｒ₃₅= ∞
ズーム間隔

ｆ₁/ｆ_W ＝ 8.1595 ｆ₂/ｆ_W ＝-1.8699 ｆ₃/ｆ_W ＝-4.6529
ｆ_4-1/ｆ_W ＝ 3.3008 ｆ_4-2/ｆ_W ＝ 3.2201 ｆ_4-1/ｆ_4-2 ＝ 1.0251
ｆ_4C /ｆ_W ＝ 7.3954 ｆ_3-1/ｆ_W ＝-4.2373 1/ＳＦ_3-2 ＝ 0.0083 。
【００８３】
実施例２
ｆ ＝ 9.244 〜25.601 〜71.927
Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0
２ω＝48.969°〜17.589°〜 6.264°
ｒ₁ = 197.6120 ｄ₁ = 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00
ｒ₂ = 104.8697 ｄ₂ = 5.3000 ｎ_d2 =1.56907 ν_d2 =71.30
ｒ₃ = -446.3652 ｄ₃ = 0.1000
ｒ₄ = 68.8505 ｄ₄ = 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97
ｒ₅ = 417.5884 ｄ₅ = 0.1000
ｒ₆ = 54.1787 ｄ₆ = 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97
ｒ₇ = 146.6534 ｄ₇ =(可変)
ｒ₈ = 63.0838 ｄ₈ = 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52
ｒ₉ = 16.2826 ｄ₉ = 5.3543
ｒ₁₀= -38.9621 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38
ｒ₁₁= 55.1903 ｄ₁₁= 0.1000
ｒ₁₂= 32.3006 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00
ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 1.5376
ｒ₁₄= -29.3192 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68
ｒ₁₅= -149.4560 ｄ₁₅=(可変)
ｒ₁₆= -18.6422 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20
ｒ₁₇= 512.8154 ｄ₁₇= 0.1000
ｒ₁₈= 31.0045 ｄ₁₈= 5.8971 ｎ_d10=1.78590 ν_d10=44.18
ｒ₁₉= -19.1922 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.72916 ν_d11=54.68
ｒ₂₀= 29.3552 ｄ₂₀=(可変)
ｒ₂₁= ∞（絞り） ｄ₂₁= 1.5000
ｒ₂₂= 271.8809 ｄ₂₂= 3.8968 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70
ｒ₂₃= -21.8578 ｄ₂₃= 0.1000
ｒ₂₄= 35.0934 ｄ₂₄= 3.7018 ｎ_d13=1.61375 ν_d13=56.36
ｒ₂₅= -558.1239 ｄ₂₅= 3.1444
ｒ₂₆= -19.8361 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43
ｒ₂₇= -43.8636 ｄ₂₇= 8.6035
ｒ₂₈= -537.6966 ｄ₂₈= 6.1330 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70
ｒ₂₉= -27.0630 ｄ₂₉= 0.1000
ｒ₃₀= 32.6168 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26
ｒ₃₁= 15.8461 ｄ₃₁= 4.0882 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30
ｒ₃₂= -110.2597 ｄ₃₂= 3.0000
ｒ₃₃= ∞ ｄ₃₃=25.3000 ｎ_d18=1.58267 ν_d18=46.33
ｒ₃₄= ∞ ｄ₃₄=11.1000 ｎ_d19=1.51633 ν_d19=64.15
ｒ₃₅= ∞
ズーム間隔

ｆ₁/ｆ_W ＝ 8.1381 ｆ₂/ｆ_W ＝-1.8711 ｆ₃/ｆ_W ＝-4.5789
ｆ_4-1/ｆ_W ＝ 3.4349 ｆ_4-2/ｆ_W ＝ 3.1847 ｆ_4-1/ｆ_4-2 ＝ 1.0786
ｆ_4C /ｆ_W ＝ 8.4447 ｆ_3-1/ｆ_W ＝-3.9887 1/ＳＦ_3-2 ＝ 0.0273 。
【００８４】
実施例３
ｆ ＝ 9.155 〜25.470 〜71.792
Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0
２ω＝49.282°〜17.658°〜 6.273°
ｒ₁ = 189.8195 ｄ₁ = 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00
ｒ₂ = 106.3382 ｄ₂ = 5.3000 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.61
ｒ₃ = -363.5344 ｄ₃ = 0.1000
ｒ₄ = 73.3026 ｄ₄ = 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97
ｒ₅ = 721.8012 ｄ₅ = 0.1000
ｒ₆ = 51.1180 ｄ₆ = 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97
ｒ₇ = 140.5591 ｄ₇ =(可変)
ｒ₈ = 59.2368 ｄ₈ = 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52
ｒ₉ = 15.9520 ｄ₉ = 5.3453
ｒ₁₀= -42.2129 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38
ｒ₁₁= 61.1428 ｄ₁₁= 0.1000
ｒ₁₂= 30.0722 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00
ｒ₁₃= 543.5115 ｄ₁₃= 1.5641
ｒ₁₄= -30.0999 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68
ｒ₁₅= -463.3256 ｄ₁₅=(可変)
ｒ₁₆= -19.0377 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20
ｒ₁₇= 255.4218 ｄ₁₇= 0.1000
ｒ₁₈= 31.9211 ｄ₁₈= 5.9916 ｎ_d10=1.78590 ν_d10=44.18
ｒ₁₉= -20.4887 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.72916 ν_d11=54.68
ｒ₂₀= 30.9715 ｄ₂₀=(可変)
ｒ₂₁= ∞（絞り） ｄ₂₁= 1.5000
ｒ₂₂= 239.2299 ｄ₂₂= 3.8935 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70
ｒ₂₃= -21.5818 ｄ₂₃= 0.1000
ｒ₂₄= 34.8649 ｄ₂₄= 3.5799 ｎ_d13=1.61772 ν_d13=49.83
ｒ₂₅= -319.6570 ｄ₂₅= 2.9338
ｒ₂₆= -19.8422 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43
ｒ₂₇= -47.6130 ｄ₂₇= 8.4357
ｒ₂₈= -354.0919 ｄ₂₈= 6.0278 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70
ｒ₂₉= -26.2256 ｄ₂₉= 0.1000
ｒ₃₀= 32.9626 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26
ｒ₃₁= 15.6412 ｄ₃₁= 3.6999 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30
ｒ₃₂= -104.6406 ｄ₃₂= 3.0000
ｒ₃₃= ∞ ｄ₃₃=25.3000 ｎ_d18=1.58267 ν_d18=46.33
ｒ₃₄= ∞ ｄ₃₄=11.1000 ｎ_d19=1.51633 ν_d19=64.15
ｒ₃₅= ∞
ズーム間隔

ｆ₁/ｆ_W ＝ 8.1919 ｆ₂/ｆ_W ＝-1.8780 ｆ₃/ｆ_W ＝-4.5943
ｆ_4-1/ｆ_W ＝ 3.4269 ｆ_4-2/ｆ_W ＝ 3.2182 ｆ_4-1/ｆ_4-2 ＝ 1.0648
ｆ_4C /ｆ_W ＝ 8.6941 ｆ_3-1/ｆ_W ＝-3.9640 1/ＳＦ_3-2 ＝ 0.0151 。
【００８５】
実施例４
ｆ ＝ 9.192 〜25.517 〜71.615
Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0
２ω＝48.985°〜17.610°〜 6.287°
ｒ₁ = 189.9135 ｄ₁ = 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00
ｒ₂ = 105.6874 ｄ₂ = 5.3000 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.61
ｒ₃ = -358.8365 ｄ₃ = 0.1000
ｒ₄ = 73.4031 ｄ₄ = 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97
ｒ₅ = 727.2932 ｄ₅ = 0.1000
ｒ₆ = 51.1560 ｄ₆ = 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97
ｒ₇ = 140.5501 ｄ₇ =(可変)
ｒ₈ = 59.3218 ｄ₈ = 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52
ｒ₉ = 15.9171 ｄ₉ = 5.3448
ｒ₁₀= -42.3113 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38
ｒ₁₁= 60.0575 ｄ₁₁= 0.1000
ｒ₁₂= 30.1516 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00
ｒ₁₃= 622.6014 ｄ₁₃= 1.5650
ｒ₁₄= -30.3946 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68
ｒ₁₅= -439.3981 ｄ₁₅=(可変)
ｒ₁₆= -18.9565 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20
ｒ₁₇= 283.3954 ｄ₁₇= 0.1000
ｒ₁₈= 32.0654 ｄ₁₈= 5.9912 ｎ_d10=1.78590 ν_d10=44.18
ｒ₁₉= -20.6565 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.72916 ν_d11=54.68
ｒ₂₀= 31.1179 ｄ₂₀=(可変)
ｒ₂₁= ∞（絞り） ｄ₂₁= 1.5000
ｒ₂₂= 224.1327 ｄ₂₂= 3.8934 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70
ｒ₂₃= -21.5625 ｄ₂₃= 0.1000
ｒ₂₄= 34.8176 ｄ₂₄= 3.5800 ｎ_d13=1.61772 ν_d13=49.83
ｒ₂₅= -327.3882 ｄ₂₅= 2.9338
ｒ₂₆= -19.7780 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43
ｒ₂₇= -47.8125 ｄ₂₇= 8.4361
ｒ₂₈= -352.3666 ｄ₂₈= 6.0280 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70
ｒ₂₉= -26.1466 ｄ₂₉= 0.1000
ｒ₃₀= 33.1453 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26
ｒ₃₁= 15.5881 ｄ₃₁= 3.7000 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30
ｒ₃₂= -102.2519 ｄ₃₂= 3.0000
ｒ₃₃= ∞ ｄ₃₃=25.3000 ｎ_d18=1.58267 ν_d18=46.33
ｒ₃₄= ∞ ｄ₃₄=11.1000 ｎ_d19=1.51633 ν_d19=64.15
ｒ₃₅= ∞
ズーム間隔

ｆ₁/ｆ_W ＝ 8.1667 ｆ₂/ｆ_W ＝-1.8783 ｆ₃/ｆ_W ＝-4.5869
ｆ_4-1/ｆ_W ＝ 3.4088 ｆ_4-2/ｆ_W ＝ 3.2082 ｆ_4-1/ｆ_4-2 ＝ 1.0625
ｆ_4C /ｆ_W ＝ 8.7193 ｆ_3-1/ｆ_W ＝-3.9599 1/ＳＦ_3-2 ＝ 0.0150 。
【００８６】
実施例５
ｆ ＝ 9.160 〜25.558 〜71.950
Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0
２ω＝49.220°〜17.602°〜 6.256°
ｒ₁ = 214.8678 ｄ₁ = 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00
ｒ₂ = 114.8112 ｄ₂ = 5.3000 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.61
ｒ₃ = -280.1195 ｄ₃ = 0.1000
ｒ₄ = 69.2733 ｄ₄ = 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97
ｒ₅ = 498.1384 ｄ₅ = 0.1000
ｒ₆ = 51.4092 ｄ₆ = 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97
ｒ₇ = 132.3773 ｄ₇ =(可変)
ｒ₈ = 66.7529 ｄ₈ = 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52
ｒ₉ = 16.0594 ｄ₉ = 5.3649
ｒ₁₀= -41.9645 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38
ｒ₁₁= 93.3191 ｄ₁₁= 0.1000
ｒ₁₂= 30.3487 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00
ｒ₁₃= 243.7892 ｄ₁₃= 1.6437
ｒ₁₄= -32.4908 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68
ｒ₁₅= ∞ ｄ₁₅=(可変)
ｒ₁₆= -19.0018 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20
ｒ₁₇= 267.3031 ｄ₁₇= 0.1000
ｒ₁₈= 25.7142 ｄ₁₈= 5.3023 ｎ_d10=1.78590 ν_d10=44.18
ｒ₁₉= -47.5733 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.72916 ν_d11=54.68
ｒ₂₀= 24.9853 ｄ₂₀=(可変)
ｒ₂₁= ∞（絞り） ｄ₂₁= 1.5000
ｒ₂₂= 242.0915 ｄ₂₂= 3.6544 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70
ｒ₂₃= -19.3814 ｄ₂₃= 0.1000
ｒ₂₄= 29.3715 ｄ₂₄= 2.9821 ｎ_d13=1.60311 ν_d13=60.70
ｒ₂₅= -1456.1020 ｄ₂₅= 1.6402
ｒ₂₆= -19.3088 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43
ｒ₂₇= -47.7151 ｄ₂₇=10.7574
ｒ₂₈= -142.1109 ｄ₂₈= 6.0592 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70
ｒ₂₉= -24.9286 ｄ₂₉= 0.1000
ｒ₃₀= 29.8304 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26
ｒ₃₁= 14.9246 ｄ₃₁= 4.3524 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30
ｒ₃₂= -163.9926
ズーム間隔

ｆ₁/ｆ_W ＝ 8.1905 ｆ₂/ｆ_W ＝-1.8921 ｆ₃/ｆ_W ＝-4.4614
ｆ_4-1/ｆ_W ＝ 3.2068 ｆ_4-2/ｆ_W ＝ 3.3069 ｆ_4-1/ｆ_4-2 ＝ 0.9697
ｆ_4C /ｆ_W ＝ 8.7237 ｆ_3-1/ｆ_W ＝-3.9675 1/ＳＦ_3-2 ＝ 0.0144 。
【００８７】
実施例６
ｆ ＝ 9.003 〜25.492 〜71.972
Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0
２ω＝49.949°〜17.642°〜 6.253°
ｒ₁ = 214.6492 ｄ₁ = 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00
ｒ₂ = 113.0438 ｄ₂ = 5.3000 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.61
ｒ₃ = -292.9631 ｄ₃ = 0.1000
ｒ₄ = 69.7853 ｄ₄ = 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97
ｒ₅ = 708.8696 ｄ₅ = 0.1000
ｒ₆ = 50.0471 ｄ₆ = 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97
ｒ₇ = 122.1518 ｄ₇ =(可変)
ｒ₈ = 58.2294 ｄ₈ = 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52
ｒ₉ = 15.4000 ｄ₉ = 5.2784
ｒ₁₀= -40.5987 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38
ｒ₁₁= 98.4973 ｄ₁₁= 0.1000
ｒ₁₂= 28.7904 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00
ｒ₁₃= 195.0991 ｄ₁₃= 1.6170
ｒ₁₄= -32.0483 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68
ｒ₁₅= 1284.2129 ｄ₁₅=(可変)
ｒ₁₆= -17.9064 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20
ｒ₁₇= 1249.1440 ｄ₁₇= 0.1000
ｒ₁₈= 22.5533 ｄ₁₈= 4.2041 ｎ_d10=1.78590 ν_d10=44.18
ｒ₁₉= -46.4740 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.72916 ν_d11=54.68
ｒ₂₀= 21.2975 ｄ₂₀=(可変)
ｒ₂₁= ∞（絞り） ｄ₂₁= 1.5000
ｒ₂₂= 208.7578 ｄ₂₂= 3.1994 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70
ｒ₂₃= -19.6135 ｄ₂₃= 0.1000
ｒ₂₄= 26.3003 ｄ₂₄= 2.9996 ｎ_d13=1.60311 ν_d13=60.70
ｒ₂₅= -1108.9644 ｄ₂₅= 1.4438
ｒ₂₆= -19.4039 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43
ｒ₂₇= -51.1011 ｄ₂₇=10.5712
ｒ₂₈= -116.8701 ｄ₂₈= 2.6008 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70
ｒ₂₉= -23.0163 ｄ₂₉= 0.1000
ｒ₃₀= 26.6785 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26
ｒ₃₁= 13.4925 ｄ₃₁= 3.8121 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30
ｒ₃₂= -374.3053
ズーム間隔

ｆ₁/ｆ_W ＝ 8.2930 ｆ₂/ｆ_W ＝-1.9015 ｆ₃/ｆ_W ＝-4.4611
ｆ_4-1/ｆ_W ＝ 3.1052 ｆ_4-2/ｆ_W ＝ 3.3149 ｆ_4-1/ｆ_4-2 ＝ 0.9367
ｆ_4C /ｆ_W ＝ 9.2481 ｆ_3-1/ｆ_W ＝-4.0210 1/ＳＦ_3-2 ＝ 0.0286 。
【００８８】
以上の本発明のズームレンズは、以下のように構成することができる。
〔１〕物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第２レンズ群、負の屈折力を持ち、第２レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第３レンズ群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第４レンズ群からなり、前記第４レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ第４−１サブレンズ群と、それから比較的間隔を空けて配置された正の屈折力を持つ第４−２サブレンズ群から構成され、前記第４−１サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズからなり、前記第４−２サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも１枚の正レンズと接合面が負の屈折力である少なくとも１枚の接合レンズからなることを特徴とするズームレンズ。
〔２〕前記第４−１サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと、物体側に凹面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズから構成されることを特徴とする上記〔１〕記載のズームレンズ。
〔３〕物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第２レンズ群、負の屈折力を持ち、第２レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第３レンズ群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第４レンズ群からなり、前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第３−１サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレンズの第３−２サブレンズ群から構成されることを特徴とするズームレンズ。
〔４〕前記第４−２サブレンズ群は、物体側から順に、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと正レンズの接合レンズから構成されることを特徴とする上記〔１〕記載のズームレンズ。
〔５〕以下の条件を満足することを特徴とする上記〔１〕記載のズームレンズ：
（１） ２．５＜ｆ_4-1 ／ｆ_W ＜４．５
ただし、ｆ_4-1 は第４−１サブレンズ群の焦点距離、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
〔６〕以下の条件を満足することを特徴とする上記〔１〕記載のズームレンズ：
（２） ２．２＜ｆ_4-2 ／ｆ_W ＜４．２
ただし、ｆ_4-2 は第４−２サブレンズ群の焦点距離、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
〔７〕以下の条件を満足することを特徴とする上記〔１〕記載のズームレンズ：
（３） ０．８＜ｆ_4-1 ／ｆ_4-2 ＜１．２
ただし、ｆ_4-1 、ｆ_4-2 はそれぞれ第４−１サブレンズ群、第４−２サブレンズ群の焦点距離である。
〔８〕以下の条件を満足することを特徴とする上記〔１〕記載のズームレンズ：
（４） ６．０＜ｆ_4C／ｆ_W ＜１１．０
ただし、ｆ_4Cは第４−２サブレンズ群の構成要素である接合レンズの焦点距離、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
〔９〕前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行うことを特徴とする上記〔３〕記載のズームレンズ。
〔１０〕前記第３−２サブレンズ群の接合面は正の屈折力であることを特徴とする上記〔３〕記載のズームレンズ。
〔１１〕前記第３−２サブレンズ群の接合ダブレットレンズは、両凸レンズと両凹レンズからなることを特徴とする上記〔３〕記載のズームレンズ。
〔１２〕以下の条件を満足することを特徴とする上記〔３〕記載のズームレンズ：
（５） −５．０＜ｆ_3-1 ／ｆ_W ＜−３．０
ただし、ｆ_3-1 は第３−１サブレンズ群の焦点距離、ｆ_W は広角端におけるレンズ全系の焦点距離である。
〔１３〕以下の条件を満足することを特徴とする上記〔３〕記載のズームレンズ：
（６） ０．０＜１／ＳＦ_3-2 ＜０．１
ただし、ＳＦ_3-2 は第３−２サブレンズ群のシェイピングファクターであり、ここで、シェイピングファクターＳＦは、レンズの物体側の面、像側の面の曲率半径をそれぞれｒ_F 、ｒ_R とするとき、以下の式で定義される。
【００８９】
ＳＦ＝（ｒ_F ＋ｒ_R ）／（ｒ_F −ｒ_R ） 。
【００９０】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、また各実施例からも明らかなように、本発明によれば、比較的簡単なズームレンズ構成でありながら、撮像管や固体撮像素子等を用いた電子カメラ、特に、近年の高精細画像を取り込む用途に適した画素数の多い撮像素子を用いた電子カメラに最適な高い光学性能を有し、各種フィルタ類等の光学部材や光路分割用のプリズム等の光学素子をレンズと撮像素子の間に挿入可能な大きなバックフォーカスを有する、小型のズームレンズを実現することができる。
【００９１】
また、本発明の別の発明によれば、無限遠物点から近距離物点に至るまで、安定した高い光学性能を有する、バックフォーカスの大きな、小型のズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの広角端から標準状態を経て望遠端に至る各レンズ群の様子を示す図である。
【図２】実施例２の広角端でのレンズ断面図である。
【図３】実施例３の広角端でのレンズ断面図である。
【図４】実施例５の広角端でのレンズ断面図である。
【図５】実施例６の広角端でのレンズ断面図である。
【図６】実施例１の広角端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図７】実施例１の標準状態での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図８】実施例１の望遠端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図９】実施例１の望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を示す収差図である。
【図１０】実施例２の広角端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１１】実施例２の標準状態での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１２】実施例２の望遠端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１３】実施例２の望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を示す収差図である。
【図１４】実施例３の広角端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１５】実施例３の標準状態での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１６】実施例３の望遠端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１７】実施例３の望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を示す収差図である。
【図１８】実施例４の広角端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図１９】実施例４の標準状態での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２０】実施例４の望遠端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２１】実施例４の望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を示す収差図である。
【図２２】実施例５の広角端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２３】実施例５の標準状態での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２４】実施例５の望遠端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２５】実施例５の望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を示す収差図である。
【図２６】実施例６の広角端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２７】実施例６の標準状態での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２８】実施例６の望遠端での無限遠物点に対する収差状況を示す収差図である。
【図２９】実施例６の望遠端における物点距離１ｍの場合の収差状況を示す収差図である。
【符号の説明】
Ｉ …第１レンズ群
II …第２レンズ群
III …第３レンズ群
III-1 …第３−１サブレンズ群
III-2 …第３−２サブレンズ群
IV …第４レンズ群
IV-1…第４−１サブレンズ群
IV-2…第４−２サブレンズ群
Ｐ …光路分割用プリズム

Claims (2)

1. 物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第２レンズ群、負の屈折力を持ち、第２レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第３レンズ群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第４レンズ群からなり、
   前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第３−１サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレンズの第３−２サブレンズ群から構成され、
   前記接合ダブレットレンズの接合面は、正の屈折力を有し、
   前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行うことを特徴とするズームレンズ。
2. 物体側から順に、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定の第１レンズ群、負の屈折力を持ちズーミングに際して光軸に沿って移動して変倍作用を持つ第２レンズ群、負の屈折力を持ち、第２レンズ群のズーミング移動に伴って変動する像面を光軸に沿って移動して一定に保つ作用の第３レンズ群、正の屈折力を持ちズーミングに際して固定で結像作用を持つ第４レンズ群からなり、
   前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に負の屈折力の強い方の面を向けた負レンズの第３−１サブレンズ群と、正の屈折力を持ち凹面を像側に向けた接合ダブレットレンズの第３−２サブレンズ群から構成され、以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （５） −５．０＜ｆ_3-1 ／ｆ_W ＜−３．０
   （６） ０．０＜１／ＳＦ_3-2 ＜０．１
   ただし、ｆ_3-1 は第３−１サブレンズ群の焦点距離、ＳＦ_3-2 は第３−２サブレンズ群のシェイピングファクターである。ここで、シェイピングファクターＳＦは、レンズの物体側の面、像側の面の曲率半径をそれぞれｒ_F 、ｒ_R とするとき、以下の式で定義される。
   ＳＦ＝（ｒ_F ＋ｒ_R ）／（ｒ_F −ｒ_R ）

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