JP2004295140A

JP2004295140A - ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置

Info

Publication number: JP2004295140A
Application number: JP2004153604A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sekida; 誠関田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: JP4027344B2

Abstract

【課題】レンズ系全体の小型化を図りつつ変倍に伴う収差変動を良好に補正した高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた光学機器を得ること。
【解決手段】物体側より順に、正または負の屈折力の前群と、該前群の像側に少なくとも一つの正の屈折力の後群を有するズームレンズにおいて、該後群は広角端から望遠端への変倍に際して変倍作用を有するとともに、５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組の接合レンズを有すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた光学機器に関し、特にビデオカメラやフィルムカメラ、そして放送用カメラ等に好適に用いられる高変倍比でありながら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及びそれを用いた光学機器に関するものである。

最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、撮像装置（カメラ）の高機能化にともない、それに用いる光学系には広い画角を包含した大口径比のズームレンズが求められている。

この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種光学部材を配置する為、それに用いる光学系には、比較的バックフォーカスの長いレンズ系が要求される。さらに、カラー画像用の撮像素子を用いたカラーカメラの場合、色シェーデイングを避けるため、それに用いる光学系には像側のテレセントリック特性の良いものが望まれている。

これらの要求を達成する一つの手段として、従来より負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ間隔を変えて変倍を行う所謂ネガティブリードタイプの２群ズームレンズが種々提案されている。これらのネガティブリードタイプのズーム光学系では、正の屈折力の第２群を移動することで変倍を行い、負の屈折力の第１群を移動することで変倍に伴う像点位置の補正を行っている。これらの２つのレンズ群よりなるレンズ構成においては、ズーム倍率は２倍程度である。

さらに２倍以上の高い変倍比を有しつつレンズ全体をコンパクトな形状にまとめるため、例えば特公平７−３５０７号公報や、特公平６−４０１７０号公報等には２群ズームレンズの像側に負または正の屈折力の第３群を配置し、高倍化に伴って発生する諸収差の補正を行っている、所謂３群ズームレンズが提案されている。

また、米国特許第４８２８３７２号や第５２６２８９７号公報には、負，正，正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいての第２群が接合レンズを２組含み、第２群が６枚のレンズで構成されたものを開示している。

しかしながら、これらの３群ズームレンズは主として３５ｍｍフィルム写真用に設計されているため、固体撮像素子を用いた光学系に求められるバックフォーカスの長さと、良好なテレセントリック特性を両立したものとは言い難かった。

さらに、バックフォーカスの長さと、良好なテレセントリック特性を両立しつつ、更なる高倍化を図った場合、最も物体側に正の屈折力の第１群を有する所謂ポジティブリードタイプのズームレンズが広く用いられている。

ボジティブリードタイプのズームレンズとしては、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、そして正の屈折力の第４レンズ群を有し、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴なう像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカス式のズームレンズが、例えば特開昭６２−２０６５１６号公報、特開昭６２−２１５２２５号公報、特開昭６２−２４２１３号公報、特開平４−４３３１１号公報、特開平５−７２４７２号公報、特開平６−３４８８２号公報等に開示されている。

一般的にリアフォーカス式のズームレンズは、第１レンズ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レンズ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る。また近接撮影が可能となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な焦点合わせが出来るという特徴がある。

また、一般的な正，負，正，正の屈折力のレンズ群構成の４群ズームレンズでは、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより高い変倍作用を発生させている。レンズ全長の短縮化を図る場合、第２レンズ群の光軸上の移動量を減少させることが最も有効であるが、移動量を減少させる為には、第２レンズ群の屈折力を強くせざるをえず、屈折力を強くしたことによる結像性能（光学性能）の悪化が懸念される。

さらに、一般的な正，負，正，正の屈折力のレンズ群構成の４群ズームレンズでは、最もレンズ径が大きくなる第１レンズ群に負レンズ（凹レンズ）１枚・正レンズ（凸レンズ）２枚の３枚のレンズを使用している場合が多く、第１レンズ群の径方向及び光軸方向のコンパクト化が阻害されていた。

バックフォーカスとテレセントリック特性の双方を満足するネガティブリードの３群ズームレンズ系が、例えば、特開昭６３−１３５９１３号公報や、特開平７−２６１０８３号公報等で提案されている。また、特開平３−２８８１１３号公報には、３群ズームレンズにおいて負の屈折力の第１群を固定とし、正の屈折力の第２群と正の屈折力の第３群を移動させて変倍を行う光学系が開示されている。

ところが、これらの従来例においては、各レンズ群の構成枚数が比較的多く、レンズ全長が長い、製造コストが高くなる傾向があった。

さらに近年、カメラのコンパクト化とズームレンズの高倍化を両立する為に、非撮影時に各レンズ群の間隔を撮影状態と異なる間隔まで縮小し、カメラ本体からのズームレンズの突出量を少なくした所謂沈胴ズームレンズが広く用いられているが、上記従来例の様に各レンズ群の構成枚数が多く、結果的に各レンズ群の光軸上の長さが長くなる場合や、各レンズ群のズーミング及びフォーカシングにおける移動量が大きく、レンズ全長が長くなる場合においては、所望の沈胴長が
達成出来ない場合がある。

また、特開平７−２６１０８３号公報に記載される例では、負の屈折力の第１群の最も物体側に凸レンズ（正レンズ）が配置されており、特に広角化した場合のレンズ外径の増大が避けられない。

さらに、この例では負の屈折力の第１群を移動させて近距離物体へのフォーカシングを行うため、ズーミングでの移動とあいまってメカ構造が複雑化する傾向があった。

また、米国特許第４９９９００７号には、３群ズームレンズにおいて、第１レンズ群、第２レンズ群をそれぞれ１枚の単レンズで構成したものも開示されている。

ところが、広角端でのレンズ全長が比較的大きく、さらに広角端での第１群と絞りが大きく離れているため軸外光線の入射高が大きく第１群を構成するレンズの径が増大してしまうため、レンズ系全体が大きくなってしまう傾向があった。

さらに、ズーム広角端での画角を大きくした場合の特有な問題として歪曲収差の補正不足の問題がある。また、比較的感度の低い高画素の撮影素子で用いるためには更なる大口径比化が求められる。

また、ポジティブリードのズームレンズに関しては、通常、負レンズ１枚・正レンズ２枚の３枚で構成される第１レンズ群を１枚の正レンズにて構成した４群ズームレンズが、例えば特開昭６２−２４７３１７号公報や、特開平１０−６２６８７号公報等に開示されている。

このうち特開昭６２−２４７３１７号公報では、変倍動作中固定の単一の正レンズからなる正の屈折力の第１レンズ群、１枚のメニスカス状の正レンズと両レンズ面が凹面の負レンズとを貼り合せた一組の接合レンズからなり、広角端から望遠端への変倍に際して像面側に単調移動する負の屈折力の第２レンズ群、一組の接合レンズと１枚の正レンズからなり、広角端から望遠端への変倍に際して物体側に単調移動する正の屈折力の第３レンズ群、変倍に際して固定の正の屈折力の第４レンズ群にて構成している。

しかしながら、特開昭６２−２４７３１７号公報のズームレンズにおいては、第２レンズ群の移動が広角端から望遠端の変倍に際して単調に像面側に移動しており、先に述べた不具合は解消されていない。

また、特開平１０−６２６８７号公報は、変倍に際して第２、３、４レンズ群を移動させることにより、各レンズ群に変倍作用を分担させ、結像性能を悪化させることが無く、各レンズ群の移動量を少なくしているが、第２レンズ群にて主たる変倍作用を有していることには変わりがなく、レンズ全長の短縮には不十分である。

本発明では、これら従来例の欠点に鑑み、特に固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レンズ枚数の少ない、コンパクトで、小径化を達成した高変倍比で、優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれを用いた光学機器の提供を目的とする。

さらに、本発明では、次の事項のうち少なくとも１つを満足するズームレンズを得ることを目的としている。

即ち、
・広画端の画角を大きくしながら、高性能、コンパクト化を図ること。
・特に広角側での非点収差、歪曲収差を良好に補正すること。
・最小のレンズ構成を取りつつ、移動するレンズ群の収差分担を減らし、製造誤差によるレンズ群相互の偏心等での性能劣化を少なくし、製造の容易なものとすること。
・感度の低い高画素撮像素子に好適な大口径比化を図ること。
・構成枚数を最小としながら、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な良好な像側テレセントリック結像をもたせること。
・沈胴ズームレンズに要求される各レンズ群の光軸上の長さや各レンズ群のズーミング及びフォーカシングによる光軸上の移動量を短くすること。
・広角端のみならずズーム全域で歪曲収差を良好に補正すること。
・像側テレセントリック結像のズームによる変動を小さくすること。
・テレセントリック結像を保ったまま変倍レンズ群の移動量を減らし、さらなる小型化を達成すること。
・近距離物体へのフォーカシング機構を簡素化すること。
等である。

請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、正または負の屈折力の前群と、該前群の像側に少なくとも一つの正の屈折力の後群を有するズームレンズにおいて、該後群は広角端から望遠端への変倍に際して変倍作用を有するとともに、５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組の接合レンズを有することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、前記後群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズを有することを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１または２の発明において、前記後群の物体側直前に、絞りを配置したことを特徴としている。

請求項４の発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、該第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、該第２レンズ群は５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組みの接合レンズを有することを特徴としている。

請求項５の発明は請求項４の発明において、前記第２レンズ群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズを有することを特徴としている。

請求項６の発明は請求項４または５の発明において、前記第２レンズ群の物体側直前に、絞りを配置したことを特徴としている。

請求項７の発明は請求項４，５または６の発明において、前記第２レンズ群中の一部のレンズを移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴としている。

請求項８の発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、そして正の屈折力の第３レンズ群を有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、該第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、該第２レンズ群は５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組みの接合レンズを有し、該第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴としている。

請求項９の発明は請求項８の発明において、前記第１レンズ群は負レンズと正レンズの２枚のレンズにて構成したことを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項９の発明において、前記第１レンズ群中の負レンズの材質の屈折率をｎｄ１、アッベ数をνｄ１とした時に、
ｎｄ１＞１．７０ ‥‥‥（１）
νｄ１＞３５．０ ‥‥‥（２）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項１１の発明は請求項８，９または１０の発明において、前記第２レンズ群は最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズを有し、該正レンズの物体側のレンズ面を非球面とするとともに、該正レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径をＲ２１、該負レンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲ２３とした時に、
０＜（Ｒ２１−Ｒ２３）／（Ｒ２１＋Ｒ２３）＜０．１‥‥‥（３）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項１２の発明は請求項８または９の発明において、前記第２レンズ群は最も物体側に、物体側に強い凸面を向けた正レンズと、最も像側に両レンズ面が凸面の正レンズを有していることを特徴としている。

請求項１３の発明は請求項８または９の発明において、前記第２レンズ群中の２組みの接合レンズは、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと正レンズを接合した第２の接合レンズであることを特徴としている。

請求項１４の発明は請求項１３の発明において、前記第１の接合レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズと像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズにより構成されていることレンズと像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズにより構成されていることを特徴としている。

請求項１５の発明は請求項８から１４のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は単一の正レンズにて構成していることを特徴としている。

請求項１６の発明は請求項８から１５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動作に際して、前記第１レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、前記第３レンズ群は像側に移動することを特徴としている。

請求項１７の発明は請求項８から１６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おける、前記第１レンズ群の像面方向への最大移動量をＸ１，物体距離無限遠時における前記第３レンズ群の広角端からの望遠端への変倍に際しての光軸上の移動量をＸ３とした時に、
０．１＜｜Ｘ１／Ｘ３｜＜７．０ ‥‥‥（４）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項１８の発明は請求項８から１７のいずれか１項の発明において、望遠端における前記第１レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側項点から、像面までの距離をＬ、前記第１レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から、該第１レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離をＬ１、前記第２レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から、該第２レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離をＬ２、前記第３レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から、該第３レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離をＬ３とした時に、
０．２５＜（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）／Ｌ＜０．４５ ‥‥‥（５）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項１９の発明は請求項８から１８のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群において、該第２レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ２、該第２レンズ群中の空気間隔の合計をΣＡ２とした時に、
０．０５＜ΣＡ２／ΣＤ２＜０．３ ‥‥‥（６）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項２０の発明は請求項８から１９のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は各々非球面を有することを特徴としている。

請求項２１の発明は請求項８から２０のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群を構成する正レンズは非球面を有することを特徴としている。

請求項２２の発明は請求項８から２１のいずれか１項の発明において、前記第３群を物体側に移動させて無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴としている。

請求項２３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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、該第３レンズ群は５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組みの接合レンズを有することを特徴としている。

請求項２４の発明は請求項２３の発明において、前記正の屈折力の第３レンズ群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズを有することを特徴としている。

請求項２５の発明は請求項２３または２４の発明において、前記正の屈折力の第３レンズ群の物体側直前に、絞りを配置したことを特徴としている。

請求項２６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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群を有し、各群の間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、該第３レンズ群は５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組みの接合レンズを有することを特徴としている。

請求項２７の発明は請求項２６の発明において、前記第３レンズ群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズを有することを特徴とすしている。

請求項２８の発明は請求項２６または２７の発明において、前記第３レンズ群の物体側直前に、絞りを配置したことを特徴としている。

請求項２９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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、変倍に際して、該第２レンズ群が像面側に凸状の軌跡で移動する領域を含むと共に、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、望遠端におけるレンズ全長をＬＴ、望遠端における該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＬ１２Ｔとするとき、
Ｌ１２Ｔ／ＬＴ＜０．１５ ‥‥‥（７）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項３０の発明は請求項２９の発明において、広角端における全系の焦点距離をｆＷ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
１．０＜ｆ３／ｆＷ＜２．０ ‥‥‥（８）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項３１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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、変倍に際して、該第２レンズ群が像面側に凸状の軌跡で移動すると共に、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、望遠端における焦点距離をｆＴ、望遠端における該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＬ１２Ｔとするとき、
Ｌ１２Ｔ／ｆＴ＜０．５ ‥‥‥（９）
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項３２の発明は請求項２９，３０または３１の発明において、前記第１レンズ群は、１枚の正レンズにて構成されることを特徴としている。

請求項３３の発明は請求項２９から３２のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は、変倍に際して像面側に凸状の軌跡で移動することを特徴としている。

請求項３４の発明は請求項２９から３３のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は、広角端から望遠端への変倍に際して物体側に単調移動することを特徴としている。

請求項３５の発明は請求項２９から３４のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群は、広角端から望遠端への変倍に際して、少なくとも一部の領域にて物体側に移動することを特徴としている。

請求項３６の発明は請求項２９から３５のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群及び第３レンズ群は、各々少なくとも１面の非球面を有することを特徴としている。

請求項３７の発明は請求項２９から３６のいずれか１項の発明において、前記第４レンズ群を移動させて、フォーカシングを行うことを特徴としている。

請求項３８の発明は請求項２９から３７のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群の最も物体側に配置した正レンズの材質の屈折率とアッベ数を各々ｎ４，ν４としたとき
ｎ４＜１．７５ ‥‥‥（１０）
ν４＜５０ ‥‥‥（１１）
を満足することを特徴としている。

請求項３９の発明の光学機器は請求項１かえら３８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。

請求項１から３８のいずれか１項のズームレンズは、固体撮像素子に像を形成することを特徴としている。

請求項４１の発明の撮像装置は、請求項１から３８のいずれか１項又は請求項４０のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、構成レンズ枚数の少ない、コンパクトで、小径化を達成した高変倍比で、優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれを用いた光学機器を達成することができる。

図１は本発明の後述する実施形態１のレンズ断面図である。図２〜図４は本発明の実施形態１の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図５は本発明の後述する実施形態２のレンズ断面図である。図６〜図８は本発明の実施形態２の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図９は本発明の後述する実施形態３のレンズ断面図である。図１０〜図１２は本発明の実施形態３の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図１３は本発明の後述する実施形態４のレンズ断面図である。図１４〜図１６は本発明の実施形態４の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図１７は本発明の後述する実施形態５のレンズ断面図である。図１８〜図２０は本発明の実施形態５の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図２１は本発明の後述する実施形態６のレンズ断面図である。図２２〜図２４は本発明の実施形態６の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図２５は本発明の後述する実施形態７のレンズ断面図である。図２６〜図２８は本発明の実施形態７の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図２９は本発明の後述する実施形態８のレンズ断面図である。図３０〜図３２は本発明の実施形態８の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図３３は本発明の後述する実施形態９のレンズ断面図である。図３４〜図３６は本発明の実施形態９の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図３７は本発明の後述する実施形態１０のレンズ断面図である。図３８〜図４０は本発明の実施形態１０の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図４１は本発明の後述する実施形態１１のレンズ断面図である。図４２〜図４４は本発明の実施形態１１の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図４５は本発明の後述する実施形態１２のレンズ断面図である。図４６〜図４８は本発明の実施形態１２の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図４９は本発明の後述する実施形態１３のレンズ断面図である。図５０〜図５２は本発明の実施形態１３の広角端，中間，望遠端の収差図である。

図５３は本発明の後述する実施形態１４のレンズ断面図である。図５４〜図５６は本発明の実施形態１４の広角端，中間，望遠端の収差図である。

レンズ断面図においてＬ１は正または負の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正または負の屈折力の第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は正の屈折力の第４群（第４レンズ群）、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。Ｇはフィルターや色分解プリズム等のガラスブロックである。

矢印は広角端から望遠端への変倍における各レンズ群の移動軌跡を示している。

本発明のズームレンズはレンズ系全体を物体側より順に正又は負の屈折力の前群と後群に分けたとき、後群が変倍作用をするレンズ群を有し、かつ５枚以下のレンズより成り、このうち２組の接合レンズを含んでいることを特徴としている。

本発明はこれによってレンズ系全体を小型化し、高変倍比であるにも係らず、高い光学性能を有し、かつレンズの構成枚数を減らした簡易な構成のズームレンズ及びそれを用いた光学機器の達成を容易にしている。

次に本発明のズームレンズの特徴について順次説明する。

（Ａ１）まず本発明における負と正の屈折力の２つのレンズ群を有するズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

図１，図５は第１発明の実施形態１，２のレンズ断面図である。

本発明のズームレンズでは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の２つのレンズ群を有しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に移動し、第２レンズ群が物体側に移動している。

第１発明のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の像側方向への移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。

また、絞りＳＰを第２レンズ群の最も物体側（物体側直前）に置き、広角側での入射瞳と第１レンズ群との距離を縮めることで第１レンズ群を構成するレンズの外径の増大を抑えている。

本発明のズームレンズは、第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、第２レンズ群が５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組みの接合レンズを有することを特徴としている。

次に負正の２つのレンズ群を有する各実施形態のレンズ構成について説明する。

図１の実施形態１においては負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１３の３枚のレンズで構成している。

正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、両側が凸面の正レンズ２１、両側が凹面の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４の４枚のレンズより構成している。そして、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４を接合レンズとした２組みの接合レンズで構成している。

図５の実施形態２においては負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２枚のレンズで構成している。

正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズ２１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４、両側が凸面の正レンズ２５の５枚のレンズを有し、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４を接合レンズとし
た２組みの接合レンズと１枚の正レンズで構成している。

以上のように各レンズ群を所望の屈折力配置と収差補正とを両立するレンズ構成とすることにより、良好な性能を保ちつつ、レンズ系のコンパクト化を達成し
ている。

第１レンズ群は、軸外主光線を絞りＳＰ中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。

そして必要に応じてメニスカス状の負レンズ１１の像側のレンズ面を周辺で負の屈折力が弱くなる非球面とすることにより、非点収差と歪曲収差をバランス良く補正すると共に、２枚と言う少ない枚数で第１レンズ群を構成し、レンズ全体のコンパクト化に寄与している。

また第１レンズ群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために絞りと光軸が交差する点を中心とする同心球面に近い形状をとっている。

次に第２レンズ群は、そのレンズ群中の最も物体側に物体側に強い凸面を向けた正レンズ２１を配置し、第１レンズ群を射出した軸外主光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差が発生しない様な形状としている。

また、正レンズ２１は、最も軸上光線の通る高さが高いレンズであり、主に球面収差、コマ収差の補正に関与しているレンズである。

また、各実施形態１，２においては、正レンズ２１の物体側のレンズ面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とするのが良い。これによれば、球面収差、コマ収差を良好に補正することが容易となる。

次に、正レンズ２１の像面側に配置された負レンズ２２には像側に凹面をもたせ、それに続く像側の負レンズ２３の物体側の凸面とにより負の空気レンズを形成し、大口径比化に伴って発生する球面収差の補正を行っている。

さらに実施形態１，２においては、ＣＣＤ等の固体撮像素子の高画素化及びセルピッチの微細化に伴って要求される、色収差量の縮小化に対応する為に、第２レンズ群を２組みの接合レンズにて構成し、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正している。

また、第２レンズ群を接合レンズを２組みにて構成することによる利点は、所謂トリプレットタイプにおける負レンズ成分の屈折力を２成分に分離し、トリプレットタイプの様な単一の負レンズ成分による収差補正方法に対して収差補正上の自由度を増やすことで、負レンズ成分のガラス厚を増大させることにより補正していた軸外フレアの補正や、負レンズ成分の前後に設けた２つの負の空気レンズによる球面収差補正を行う必要が無くなり、トリプレットタイプに比較して第２レンズ群の光軸上の厚みを小さくすることが可能となり、光学全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮に寄与している。

実施形態１，２のズームレンズを用いて近距離物体を撮影する場合には、第１レンズ群を物体側へ移動することで良好な性能を得られるが、実施形態２では第２レンズ群の２組みの接合レンズの像側に配置した正レンズを物体側に移動しても良い。

これは、最も物体側に配置した第１レンズ群をフォーカシングさせた場合に生じる、前玉径の増大、レンズ重量が最も重い第１レンズ群を移動させることによるアクチュエーターの負荷の増大を防ぎ、さらに第１レンズ群と第２レンズ群とをカム等で単純に連携してズーミング時に移動させることが可能となり、メカ構造の簡素化及び精度向上を達成できるためである。

（Ａ２）次に本発明における負，正，正の屈折力の３つのレンズ群を有するズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

図９，図１３，図１７，図２１，図２５，図２９は本発明の実施形態３〜８のレンズ断面図である。

本発明のズームレンズでは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、そして正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸状の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動若しくは、物体側に凸状の軌跡で移動している。

本発明のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の往復移動及び第３レンズ群による像側方向への移動若しくは、物体側に凸状の軌跡で移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。

第３レンズ群は、撮像素子の小型化に伴う撮影レンズの屈折力の増大を分担し、第１、第２レンズ群で構成されるショートズーム系の屈折力を減らすことで特に第１レンズ群を構成するレンズでの収差の発生を抑え良好な光学性能を達成している。また、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置（光学機器）に必要な像側のテレセントリックな結像を第３レンズ群にフィールドレンズの役割を持たせることで達成している。

また、絞りＳＰを第２レンズ群の最も物体側に置き、広角側での入射瞳と第１レンズ群との距離を縮めることで第１レンズ群を構成するレンズの外径の増大を抑えると共に、第２レンズ群の物体側に配置した絞りを挟んで第１レンズ群と第３レンズ群とで軸外の諸収差を打ち消すことで構成レンズ枚数を増やさずに良好な光学性能を得ている。

本発明のズームレンズは、第１レンズ群が少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、第２レンズ群が５枚以下のレンズにて構成し、かつ少なくとも２組みの接合レンズを有し、第３レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴としている。

次に負，正，正の屈折力の３つのレンズ群を有する各実施形態のレンズ構成について説明する。

図９の実施形態３においては負の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２枚のレンズで構成している。

正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズ２１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４の４枚のレンズを有し、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４を接合レンズとした２組みの接合レンズで構成している。また、正の屈折力の第３レンズ群を像側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズ３１で構成している。

図１３の実施形態４においては負の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２枚のレンズで構成している。

正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズ２１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４の４枚のレンズを有し、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４を接合レンズとした２組みの接合レンズで構成している。また、正の屈折力の第３レンズ群を両レンズ面が凸面の正レンズ３１で構成している。

図１７の実施形態５においては負の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２枚のレンズで構成している。

図２１の実施形態６においては負の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、同じく像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１２、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１３の３枚のレンズで構成している。

正の屈折力の第２レンズ群を両レンズ面が凸面の正レンズ２１、両レンズ面が凹面の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４の４枚のレンズを有し、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４を接合レンズとした２組みの接合レンズで構成している。また、正の屈折力の第３レンズ群を両レンズ
面が凸面の正レンズ３１で構成している。

図２５の実施形態７においては負の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２枚のレンズで構成している。正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズ２１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４の４枚のレンズを有し、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４
を接合レンズとした２組みの接合レンズで構成している。

また、正の屈折力の第３レンズ群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ３１と両レンズ面が凸面の正レンズ３２で構成している。

図２９の実施形態８においては負の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２枚のレンズで構成している。正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、物体側に強い凸面を向けた正レンズ２１、像側に強い凹面を向けた負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２４、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２４の５枚のレンズを有し、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合レンズとし、また負レンズ２３と正レンズ２４を接合レンズとした２組みの接合レンズと一枚の負レンズで構成している。

また、正の屈折力の第３レンズ群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ３１で構成している。

以上のように各レンズ群を所望の屈折力配置と収差補正とを両立するレンズ構成とすることにより、良好な性能を保ちつつ、レンズ系のコンパクト化を達成している。

第１レンズ群は、軸外主光線を絞り中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。

そこで、実施形態３，４，５，７，８では通常の広角レンズと同様、最も物体側のレンズ径の増大が抑えられる負レンズと正レンズの構成としている。

また第１レンズ群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために絞りと光軸が交差する点を中心とする同心球面に近い形状をとっている．
次に第２レンズ群は、そのレンズ群中の最も物体側に物体側に強い凸面を向けた正レンズ２１を配置し、第１レンズ群を射出した軸外主光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差が発生しない様な形状としている。

また、各実施形態においては、正レンズ２１の物体側のレンズ面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とするのが良い。これによれば、球面収差、コマ収差を良好に補正するのが容易となる。

また、最も像面側に配置した正レンズ２４の像側面には周辺で正の屈折力が強くなる非球面を設けるのが良い。これによれば、大口径化で顕著になる球面収差の補正を効果的に行うことができる。

さらに本実施形態においては、ＣＣＤ等の固体撮像素子の高画素化及びセルピッチの微細化に伴って要求される、色収差量の縮小化に対応する為に、第２レンズ群を２組みの接合レンズにて構成し、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正している。

次に第３レンズ群は、物体側に凸面を設けた形状の正レンズ３１または負レンズ３１と正レンズ３２との接合レンズより構成し、像側テレセントリックにするためのフィールドレンズとしての役割をも有している。また、実施形態３，４，５，６，８では正レンズ３１の物体側面には周辺で正の屈折力が弱くなる非球面を設けており、ズーム全域での軸外諸収差の補正に寄与している。

いま、バックフォーカスをｓｋ’、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第３レンズ群の結像倍率をβ３とすると、
ｓｋ’＝ｆ３（１−β３）
の関係が成り立っている。

但し、
０＜β３＜１．０
である。

ここで、広角端から望遠端への変倍に際して第３レンズ群を像側に移動するとバックフォーカスｓｋ’が減少することになり、第３レンズ群の結像倍率β３は望遠側で増大する。

すると、結果的に第３レンズ群で変倍を分担できて第２レンズ群の移動量が減少し、そのためのスペースが節約できるためにレンズ系の小型化に寄与する。

本実施形態のズームレンズを用いて近距離物体を撮影する場合には、第１レンズ群を物体側へ移動することで良好な性能を得られるが、さらに望ましくは、第３レンズ群を物体側に移動した方が良い。

また、第３レンズ群にてフォーカシングを行う場合、広角端から望遠端への変倍に際して第３レンズ群を像側に移動することにより、フォーカシング移動量の大きい望遠端を像面側に配置することが出来る為、ズーミング及びフォーカシングで必要となる第３レンズ群の全ての移動量を最小とすることが可能となり、レンズ系のコンパクト化を達成している。

尚、本発明の負，正，正の屈折力の３つのレンズ群を有するズームレンズにおいて、良好なる光学性能を得るため、またはレンズ系全体の小型化を図るには、次の諸条件のうちの少なくとも１つを満足させるのが良い。

（ア−１）第１レンズ群を２枚構成とした際の、第１レンズ群中の負レンズの材質の屈折率をｎｄ１、アッベ数をνｄ１とした時に、以下の条件を満足するのが好ましい。

ｎｄ１＞１．７０ ‥‥（１）
νｄ１＞３５．０ ‥‥（２）
条件式（１）の上限値を超えると、第１レンズ群のペッツバール和が正の方向に増大し、像面彎曲補正が困難となる。

また、条件式（２）の上限値を超えると、特に広角端での倍率色収差補正が困難となり好ましくない。

（ア−２）第２レンズ群の最も物体側に配置した接合レンズを以下の条件を満足する形状とするのが良い。

０＜（Ｒ２１−Ｒ２３）／（Ｒ２１＋Ｒ２３）＜０．１‥‥（３）
ここで、Ｒ２１は正レンズ２１の物体側のレンズ面の近軸曲率半径、Ｒ２３は負レンズ２２の像側のレンズ面の曲率半径である。

条件式（３）の上限値を超えると第２レンズ群のペッツバール和が負の方向に増大し、像面彎曲補正が困難となる。

条件式（３）の下限値を超えると、球面収差・コマ収差の補正困難となり好ましくない。

（ア−３）光学系の全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮の為に、以下の条件を満足させるのが良い。

０．１＜｜Ｘ１／Ｘ３｜＜７．０ ‥‥‥（４）
ここで、Ｘ１は広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群の広角端からの像面方向への最大移動量，Ｘ３は物体距離無限遠時に第３レンズ群の広角端からの望遠端への変倍に際しての光軸上の移動量である。

条件式（４）の上限値を超えると、第３レンズ群の光軸上の移動量が増大し、第３レンズ群を移動させる為のモーターシャフト長が長く必要となり、沈胴全長を短くすることが難しくなり好ましくない。

条件式（４）の下限値を超えると、変倍に伴う第１レンズ群の像側に向けた凸の軌跡の移動条件がきつくなり、第１レンズ群の広角端から望遠端に至るカム軌跡の角度が大きくなる為、これも沈胴全長を長くする要因となる為好ましくない。

（ア−４）光学系の全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮の為には以下の条件を満足するのが良い。

０．２５＜（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）／Ｌ＜０．４５ ‥‥‥（５）
ここで、Ｌは望遠端における第１レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から像面までの距離、Ｌ１は第１レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から、第１レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離、Ｌ２は第２レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から、第２レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離、Ｌ３は第３レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点から、第３レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離である。

条件式（５）の上限値を超えると、望遠端での光学全長は短くなるが各レンズ群の光軸上の長さの合計が大きくなる為、沈胴全長が長くなり好ましくない。

条件式（５）の下限値を超えると、各レンズ群の光軸上の長さの合計が小さくなるが、望遠端での光学全長が長く、必然的に各レンズ群の光軸上の移動量が増大する為、各レンズ群を移動させる為のカム環等の長さが長くなり、結果的に沈胴全長が短くならず好ましくない。

（ア−５）第２レンズ群中の最も物体側に配置した負レンズ２２の材質の屈折率ｎｄ２２及びアッベ数νｄ２２については、以下の条件を満足するのが好ましい。

ｎｄ２２＜１．７５ ‥‥‥（ａ１）
νｄ２２＜５０ ‥‥‥（ａ２）
条件式（ａ１）の上限値を超えるとペッツバール和が正の方向に増大し像面彎曲補正が困難となる。

また条件式（ａ２）の上限値を超えると望遠端での軸上色収差補正が困難となり好ましくない。

（ア−６）第２レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ２、第２レンズ群中の空気間隔の合計をΣＡ２とした時に、
０．０５＜ΣＡ２／ΣＤ２＜０．３ ‥‥‥（６）
なる条件を満足することが良い。これによれば、コンパクト化と良好な結像性能の達成を両立できる。

条件式（３ａ）の上限値を超えると、第２レンズ群の光軸上の長さが長くなりコンパクト化が達成困難となり好ましくない。

条件式（３ａ）の下限値を超えると、空気レンズのパワーが小さくなり球面収差補正が困難となり好ましくない。

（Ａ３）次に本発明における正，負，正の屈折力の３つのレンズ群を有するズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

図３３，図３７は本発明の実施形態９，１０のレンズ断面図である。

本発明のズームレンズでは、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、そして正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有しており、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の往復移動若しくはズーミングに際して固定であり、第２レンズ群が物体側に移動
し、第３レンズ群は物体側に凸の軌跡で移動している。

本発明のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の往復移動並びに第３レンズ群による、物体側に凸状の軌跡で移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。

第３レンズ群を物体側に凸状の軌跡で移動することにより、絞りと像面との相対的な位置関係が大きく変化することが無いため、ズーミングによるＦＮｏの変化を少なくしている。

次に正，負，正の屈折力の３つのレンズ群を有する各実施形態のレンズ構成について説明する。

図３３の実施形態９においては、正の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１３の３枚のレンズで構成し、負レンズ１１と正レンズ１２とを接合レンズとしている。

負の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２１、両側が凹面の負レンズ２２、物体側に強い凸面を向けた正レンズ２３の３枚のレンズを有している。

次に、正の屈折力の第３レンズ群を物体側から順に、両側が凸面の正レンズ３１、両側が凹面の負レンズ３２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ３３、両レンズ面が凸面の正レンズ３４の４枚のレンズを有し、正レンズ３１と負レンズ３２とを接合レンズとし、また負レンズ３３と正レンズ３４を接合レンズとした２組みの接合レンズで構成している。

図３７の実施形態１０においては、正の屈折力の第１レンズ群を物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１３の３枚のレンズで構成し、負レンズ１１と正レンズ１２とを接合レンズとしている。

負の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ２１、両側が凹面の負レンズ２２、物体側に強い凸面を向けたメニスカス状の正レンズ２３の３枚のレンズを有している。

正の屈折力の第３レンズ群を物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ３１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ３２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ３３、両レンズ面が凸面の正レンズ３４、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ３５の５枚のレンズを有し、正レンズ３１と負レンズ３２とを接合レンズとし、また負レンズ３３と正レンズ３４を接合レンズとした２組みの接合レンズと１枚の正レンズで構成している。

この様な構成を取る理由は、ＣＣＤ等の固体撮像素子の高画素化及びセルピッチの微細化に伴って要求される、色収差量の縮小化に対応する為に、第３レンズ群を２組みの接合レンズにて構成し、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正している。

また、第３レンズ群を接合レンズを２組みにて構成することによる利点は、所謂トリプレットタイプにおける負レンズ成分の屈折力を２成分に分離し、トリプレットタイプの様な単一の負レンズ成分による収差補正方法に対して収差補正上の自由度を増やすことで、負レンズ成分のガラス厚を増大させることにより補正していた軸外フレアの補正や、負レンズ成分の前後に設けた２つの負の空気レンズによる球面収差の補正を行う必要が無くなり、トリプレットタイプに比較して第３レンズ群の光軸上の厚みを小さくすることが可能となり、光学全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮に寄与している。

（Ａ４）次に本発明における正，負，正，正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

図４１，図４５，図４９，図５３は本発明の実施形態１１〜１４のレンズ断面図である。

本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Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、そして正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４の４つのレンズ群を有し、変倍に際しては、矢印に示す如く該第２レンズ群が像面側に凸状の軌跡で移動する領域を含み、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化することを基本構成としている。

そして本発明では第３レンズ群が５枚以下のレンズでかつ少なくとも２組みの接合レンズを有していること、を特徴としている。

本発明において好ましくは、前記第３レンズ群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズを接合した第１の接合レンズを有することや、前記第３レンズ群の物体側直前に、絞りを配置したことが良い。

（Ａ５）次に本発明における正，負，正，正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

そして本発明では望遠端におけるレンズ全長をＬＴ、望遠端における第１レンズ群と第２レンズ群との間隔をＬ１２Ｔとしたとき、
Ｌ１２Ｔ／ＬＴ＜０．１５ ‥‥‥（７）
を満足すること，
または望遠端における全系の焦点距離をｆＴとしたとき
Ｌ１２Ｔ／ｆＴ＜０．５ ‥‥‥（９）
を満足すること，
のうち、少なくとも１つを満足することを特徴としている。

次に各条件式の技術的内容を説明すると、条件式（７）の上限値を超えると、第１レンズ群の光軸上の移動量が増大し、第１レンズ群を移動させる為のメカ構造の移動機構が長くなり好ましくない。

また、条件式（９）の上限値を超えると、第２レンズ群の光軸上の移動量が増大し、第２レンズ群を移動させる為のメカ構造の移動機構が長くなり好ましくない。

本発明の目的とするズームレンズは、以上の構成により達成されるが、更にレンズ系全体の小型化又は／及び良好なる光学性能を得るには次の構成のうち、少なくとも１つを満足させるのが良い。

（イ−１）広角端の全系の焦点距離をＦＷ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき
１．０＜ｆ３／ｆＷ＜２．０‥‥‥（８）
の条件を満足させるのが良い。

条件式（８）の上限値を超えると、変倍に際しての第３レンズ群の移動量が大きくなり、結果的に光学全長が長くなり好ましくない。

条件式（８）の下限値を超えると、光学全長を短くすることには有利だが、第２レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎる為、諸収差のバランスが悪くなり好ましくない。

（イ−２）第３レンズ群中の最も物体側に配置した正レンズ３１の材質の屈折率ｎ４及びアッべ数ν４については、以下の条件を満足するのが好ましい。

ｎ４＜１．７５ ‥‥（１０）
ν４＜５０ ‥‥（１１）
条件式（１０）の上限値を超えるとペッツバール和が正の方向に増大し像面湾曲の良好なる補正が困難となる。また条件式（１１）の上限値を超えると望遠端での軸上色収差の良好なる補正が困難となり好ましくない。

（イ−３）第３レンズ群を接合レンズ２組みにて構成するのが良い。これによる利点は、所謂トリプレットタイプにおける負レンズ成分の屈折力を２成分の屈折力に分離し、トリプレットタイプの様な単一の負レンズ成分による収差補正方法に対して収差補正上の自由度を増やすことで、負レンズ成分のガラス厚を増大させることにより補正していた軸外フレアの補正や、負レンズ成分の前後に設けた２つの負の空気レンズによる球面収差補正を行う必要が無くなり、トリプレットタイプに比較して第３レンズ群の光軸上の厚みを小さくすることが可能となり、光学全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮に寄与している。

（イ−４）正の屈折力の第４レンズ群は、像面側に比べ物体側に強い凸面を設けた形状の正レンズ４１を有し、像側テレセントリックにするためのフィールドレンズとしての役割を持たせるのが良い。また、正レンズ４１の物体側のレンズ面にはレンズ周辺で正の屈折力が弱くなる非球面を設けるのが良い。これによれば、ズーム全域での軸外諸収差の補正に好ましい。

いま、バックフォーカスをｓｋ’、第４レンズ群の焦点距離をｆ４、第４レンズ群の結像倍率をβ４とすると、
Ｓｋ’＝ｆ４（１−β４）
の関係が成り立っている。ただし、
０＜β４＜１．０
である。

ここで、広角端から望遠端への変倍に際して第４レンズ群を像側に移動するとバックフォーカスｓｋ’が減少することになり、第４レンズ群の結像倍率β４は望遠側で増大する。

すると、結果的に第４レンズ群で変倍を分担できて第３レンズ群の移動量が減少し、そのためのスペースが節約できるためにレンズ系の小型化に寄与する。

（イ−５）無限遠物体から近距離物体へフォーカスをする場合には、第１レンズ群を物体側へ移動することで良好な性能を得られるが、さらに望ましくは、第４レンズ群を物体側に移動した方が良い。

これによれば、最も物体側に配置した第１レンズ群をフォーカシングさせた場合に生じる、前玉径の増大、レンズ重量が比較的重い第１レンズ群を移動させることによるアクチュエーターの負荷の増大を防ぎ、さらに第４レンズ群以外の群をカム等で単純に連携してズーミング時に移動させることが可能となり、メカ構造の簡素化及び精度向上を達成できる。

また、第４レンズ群にてフォーカシングを行う場合、広角端から望遠端への変倍に際して、第４レンズ群の無限遠物体のフォーカス時の光軸上の位置を広角端より望遠端の方が像側寄りに設定することにより、フォーカシング移動量の大きい望遠端を像面側に配置することが出来る。

これによって、ズーミング及びフォーカシングで必要となる第４レンズ群のトータルの移動量を最小とすることが可能となり、レンズ系のコンパクト化を達成している。

本発明のズームレンズは以上の構成をとることにより、特に固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レンズ枚数が少なくコンパクトで、特に色収差を良好に補正した、優れた光学性能を有するズームレンズが達成している。

また、各レンズ群中に効果的に非球面を導入することによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および大口径比化した際の球面収差の補正が効果的に行っている。

次に、本発明の実施形態を示す。各実施形態において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、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、最も像側の２面はフェースプレート等のガラス材である。また、ｋ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｆは非球面係数である。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

Ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）×（ｈ／Ｒ）２｝１／２］
＋Ｂ×ｈ４＋Ｃ×ｈ６＋Ｄ×ｈ８＋Ｅ×ｈ１０＋Ｆ×ｈ１２
で表される。但しＲは曲率半径である。

また、本発明の負，正，正の屈折力の３つのレンズ群を有するズームレンズの各条件式と各実施形態との関係を表１に、本発明の正，負，正，正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズの各条件式と各実施形態との関係を表２に示す。

数値実施例３
f=5.50004 FNo=2.6〜4.4 2ω=61.9°〜27°
r 1= 27.337 d 1=1.30 n 1=1.73077 ν 1=40.5
r 2= 3.825 d 2=1.30
r 3= 6.484 d 3=2.00 n 2=1.84666 ν 2=23.8
r 4= 13.760 d 4=可変
r 5= 絞り d 5=0.20
r 6= 4.411 d 6=2.20 n 3=1.69350 ν 3=53.2
r 7= 7.267 d 7=0.50 n 4=1.64769 ν 4=33.8
r 8= 4.106 d 8=0.65
r 9= 19.852 d 9=0.50 n 5=1.84666 ν 5=23.8
r10= 6.165 d10=1.80 n 6=1.77250 ν 6=49.6
r11=-13.754 d11=可変
r12= 12.640 d12=1.60 n 7=1.74330 ν 7=49.3
r13=100.791 d13=可変
r14= ∞ d14=2.70 n 8=1.51633 ν 8=64.2
r15= ∞

＼焦点距離 5.50 7.14 13.75
可変間隔＼
d 5 10.60 7.62 2.13
d12 3.09 6.33 15.71
d14 3.53 2.91 1.84

非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
２ 3.82508D+00 -1.18775D+00 1.23787D-03 2.02847D-05
６ 4.41146D+00 -1.63605D+00 1.64237D-03 -6.44889D-06
１１ -1.37542D+01 3.06203D+00 3.98717D-05 1.35766D-05
１２ 1.26397D+01 6.34349D+00 -5.17636D-04 1.15506D-05

面No. ＤＥ
２ -9.24835D-07 3.03702D-08
６ 4.11869D-06 -3.27992D-07
１１ 2.89825D-06 -3.76984D-07
１２ -1.73496D-06 1.70851D-08

数値実施例４
f=4.99026 FNo=2.8〜4.0 2ω=67°〜36°
r 1= 43.272 d 1=1.20 n 1=1.80610 ν 1=40.7
r 2= 3.717 d 2=1.46
r 3= 7.417 d 3=2.10 n 2=1.84666 ν 2=23.8
r 4= 24.746 d 4=可変
r 5= 絞り d 5=0.50
r 6= 4.215 d 6=2.10 n 3=1.73077 ν 3=40.5
r 7= 22.889 d 7=0.50 n 4=1.62004 ν 4=36.3
r 8= 3.811 d 8=0.61
r 9= 16.939 d 9=0.50 n 5=1.80518 ν 5=25.4
r10= 3.749 d10=1.70 n 6=1.72000 ν 6=50.2
r11=-12.304 d11=可変
r12= 14.685 d12=1.50 n 7=1.69350 ν 7=53.2
r13=-58.751 d13=可変
r14= ∞ d14=2.70 n 8=1.51633 ν 8=64.2
r15= ∞

＼焦点距離 4.99 7.17 10.02
可変間隔＼
d 4 8.75 3.79 2.10
d11 4.46 6.01 11.66
d13 1.99 2.96 1.61

非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
１ 4.32724D+01 -4.07554D+01 -1.46637D-04 1.83732D-06
２ 3.71730D+00 -9.74866D-01 9.84836D-05 7.35439D-06
６ 4.21536D+00 -1.48996D+00 1.62847D-03 -5.20401D-06
１２ 1.46850D+01 9.62836D+00 -5.12881D-04 4.43077D-06

面No. ＤＥ
１ -2.50263D-08 0
２ -1.39191D-06 4.81608D-08
６ 3.82524D-06 -2.92557D-07
１２ -1.19040D-06 0

数値実施例５
f=5.53642 FNo=2.8〜4.0 2ω=61.6°〜34.4°
r 1= 60.000 d 1=1.30 n 1=1.80610 ν 1=40.7
r 2= 3.617 d 2=1.08
r 3= 6.362 d 3=2.00 n 2=1.84666 ν 2=23.9
r 4= 26.443 d 4=可変
r 5= 絞り d 5=0.00
r 6= 4.132 d 6=2.10 n 3=1.69350 ν 3=53.2
r 7= 20.869 d 7=0.50 n 4=1.69895 ν 4=30.1
r 8= 3.731 d 8=0.59
r 9= 13.220 d 9=0.50 n 5=1.84666 ν 5=23.9
r10= 6.758 d10=1.70 n 6=1.77250 ν 6=49.6
r11=-16.313 d11=可変
r12= 13.500 d12=1.60 n 7=1.58913 ν 7=61.3
r13=-38.852 d13=可変
r14= ∞ d14=2.70 n 8=1.51633 ν 8=64.2
r15= ∞

＼焦点距離 5.54 7.51 10.67
可変間隔＼
d 5 9.54 5.77 2.98
d12 4.71 7.25 11.90
d14 2.33 2.41 2.00

非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
２ 3.61747D+00 -9.61151D-01 6.11127D-04 4.26200D-06
６ 4.13218D+00 -1.02123D+00 1.04356D-03 2.27029D-05
１２ 1.35000D+01 5.18341D+00 -3.56565D-04 5.07926D-06

面No. ＤＥ
２ 3.43123D-07 -2.60176D-08
６ 5.97377D-07 -2.95016D-08
１２ -6.40158D-07 0

数値実施例６
f=5.01466 FNo=2.6〜4.0 2ω=66.8°〜29.6°
r 1= 28.289 d 1=1.10 n 1=1.77250 ν 1=49.6
r 2= 6.315 d 2=1.33
r 3= 12.328 d 3=0.60 n 2=1.88300 ν 2=40.8
r 4= 5.480 d 4=1.00
r 5= 6.993 d 5=1.50 n 3=1.84666 ν 3=23.8
r 6= 18.052 d 6=可変
r 7= 絞り d 7=0.00
r 8= 5.462 d 8=2.20 n 4=1.69350 ν 4=53.2
r 9= -11.310 d 9=0.70 n 5=1.56732 ν 5=42.8
r10= 5.125 d10=0.80
r11= 13.464 d11=0.50 n 6=1.84666 ν 6=23.8
r12= 5.077 d12=2.20 n 7=1.62374 ν 7=47.1
r13= -13.054 d13=可変
r14= 18.841 d14=1.50 n 8=1.67790 ν 8=55.3
r15=-777.778 d15=可変
r16= ∞ d16=2.70 n 9=1.51633 ν 9=64.2
r15= ∞
＼焦点距離 5.01 8.16 12.50 7.55 11.06
可変間隔＼
d 6 13.05 5.64 2.65 6.52 3.20
d13 5.78 7.75 14.91 7.18 12.06
d15 2.00 3.74 2.62 3.52 3.52

非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
２ 6.31534D+00 -5.46758D-02 -4.72268D-04 -8.98226D-06
８ 5.46152D+00 1.01605D-04 -5.53886D-04 -1.13342D-05
１４ 1.88412D+01 1.76849D+01 -4.79456D-04 2.27558D-06

面No. ＤＥ
２ -2.75545D-07 0
８ -6.29099D-07 0
１４ -1.16032D-06 0

数値実施例７
f=5.17390 FNo=2.9〜4.0 2ω=65.0°〜35.6°
r 1= 42.791 d 1=1.20 n 1=1.80610 ν 1=40.7
r 2= 4.049 d 2=1.16
r 3= 7.166 d 3=2.00 n 2=1.84666 ν 2=23.8
r 4= 20.302 d 4=可変
r 5= 絞り d 5=1.00
r 6= 4.193 d 6=1.80 n 3=1.73077 ν 3=40.5
r 7= 179.669 d 7=0.60 n 4=1.68893 ν 4=31.1
r 8= 3.922 d 8=0.64
r 9= 41.301 d 9=0.50 n 5=1.84666 ν 5=23.8
r10= 7.855 d10=1.50 n 6=1.77250 ν 6=49.6
r11= -11.189 d11=可変
r12= 12.787 d12=0.50 n 7=1.77250 ν 7=49.6
r13= 8.122 d13=1.60 n 8=1.60311 ν 8=60.6
r14= -80.823 d14=可変
r15= ∞ d15=2.70 n 8=1.51633 ν 8=64.2
r16= ∞

＼焦点距離 5.17 7.90 10.29 6.34 9.05
可変間隔＼
d 4 10.47 5.45 2.13 8.20 3.73
d11 3.44 7.70 8.58 6.01 8.34
d14 3.10 2.75 4.48 2.48 3.42

非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
２ 4.04923D+00 -9.22223D-01 5.29792D-04 -2.63504D-06
３ 7.16582D+00 5.55377D-02 6.54277D-05 -7.04953D-06
６ 4.19313D+00 -1.45647D+00 1.59107D-03 1.29514D-05

面No. ＤＥ
２ 1.56641D-06 0
３ 1.14638D-06 0
６ 4.75114D-08 0

数値実施例１１
f=6.536〜19.472 FNo=2.4〜4.3 2ω=31.5°〜11.6°
r 1= 24.829 d 1=3.50 n 1=1.51633 ν 1=64.1
r 2= -78.406 d 2=可変
r 3= -45.531 d 3=1.50 n 2=1.80610 ν 2=40.7
r 4= 4.868 d 4=1.47
r 5= 8.390 d 5=2.50 n 3=1.84666 ν 3=23.9
r 6= 26.870 d 6=可変
r 7= 絞り d 7=0.70
r 8= 4.610 d 8=2.30 n 4=1.73077 ν 4=40.5
r 9= -19.983 d 9=0.60 n 5=1.69895 ν 5=30.1
r10= 3.921 d10=0.71
r11= 11.628 d11=0.60 n 6=1.84666 ν 6=23.9
r12= 7.423 d12=2.20 n 7=1.69680 ν 7=55.5
r13= -25.786 d13=可変
r14= 17.234 d14=1.80 n 8=1.58913 ν 8=61.1
r15=-244.275 d15=可変
r16= ∞ d16=2.80 n 9=1.51633 ν 9=64.2
r17= ∞

＼焦点距離 6.54 9.41 19.47
可変間隔＼
d 2 1.22 1.37 3.61
d 6 14.34 7.82 1.63
d13 3.12 5.56 16.48
d15 3.00 2.67 2.00
非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
４ 4.86800D+00 -1.11787D+00 4.72504D-04 -7.93706D-07
８ 4.60970D+00 -2.51848D-01 -1.73777D-04 -1.86458D-06
１４ 1.72337D+01 8.29916D+00 -1.53985D-04 -7.43125D-07

面No. ＤＥ
４ 4.38068D-08 -1.11306D-09
８ -2.42243D-07 0
１４ -2.10170D-07 0

数値実施例１２
f=6.578〜19.447 FNo=2.6〜4.5 2ω=31.3°〜11.6°
r 1= 28.716 d 1=3.00 n 1=1.56732 ν 1=42.8
r 2=-1281.581 d 2=可変
r 3= 1000.000 d 3=1.50 n 2=1.80610 ν 2=40.7
r 4= 5.403 d 4=2.19
r 5= 9.291 d 5=2.50 n 3=1.84666 ν 3=23.9
r 6= 20.048 d 6=可変
r 7= 絞り d 7=0.70
r 8= 4.854 d 8=2.60 n 4=1.74330 ν 4=49.3
r 9= -38.097 d 9=0.60 n 5=1.64769 ν 5=33.8
r10= 3.844 d10=0.81
r11= 13.467 d11=0.60 n 6=1.84666 ν 6=23.9
r12= 7.570 d12=1.80 n 7=1.80400 ν 7=46.6
r13= -104.325 d13=可変
r14= 14.137 d14=1.80 n 8=1.58913 ν 8=61.3
r15= -244.275 d15=可変
r16= ∞ d16=2.80 n 9=1.51633 ν 9=64.2
r17= ∞

＼焦点距離 6.58 9.83 19.45
可変間隔＼
d 2 1.56 2.44 2.58
d 6 15.96 9.13 1.65
d13 4.19 7.93 18.37
d15 3.00 2.67 2.00
非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
４ 5.40288D+00 -1.34028D+00 5.92113D-04 -5.67615D-07
８ 4.85425D+00 -2.39569D-01 -1.68862D-04 -1.06360D-06
１４ 1.41367D+01 4.64118D+00 -2.00943D-04 2.29287D-06

面No. ＤＥ
４ 4.91986D-08 -2.86852D-10
８ -2.57826D-07 0
１４ -2.44803D-07 0

数値実施例１３
f=7.053〜20.962 FNo=2.8〜4.8 2ω=29.6°〜10.8°
r 1= 38.893 d 1=2.50 n 1=1.51633 ν 1=64.1
r 2= 694.191 d 2=可変
r 3= 546.993 d 3=1.40 n 2=1.80610 ν 2=40.7
r 4= 5.701 d 4=1.71
r 5= 9.484 d 5=2.80 n 3=1.80518 ν 3=25.4
r 6= 34.922 d 6=可変
r 7= 絞り d 7=0.50
r 8= 4.606 d 8=2.30 n 4=1.74330 ν 4=49.3
r 9= 38.291 d 9=0.60 n 5=1.64769 ν 5=33.8
r10= 3.638 d10=0.73
r11= 11.379 d11=0.50 n 6=1.84666 ν 6=23.9
r12= 6.453 d12=2.00 n 7=1.77250 ν 7=46.6
r13=-3576.271 d13=可変
r14= 18.906 d14=1.60 n 8=1.74330 ν 8=49.3
r15= 723.882 d15=可変
r16= ∞ d16=2.80 n 9=1.51633 ν 9=64.2
r17= ∞

＼焦点距離 7.05 9.98 20.96
可変間隔＼
d 2 1.26 3.75 6.28
d 6 18.03 11.25 1.46
d13 4.12 7.24 17.27
d15 3.75 3.24 1.90
非球面係数
面No. ｒＫＢＣ
４ 5.70084D+00 -1.36249D+00 4.81312D-04 -5.89681D-07
８ 4.60565D+00 -1.40692D-01 -2.29960D-04 -2.47556D-06
１４ 1.89058D+01 1.03434D+01 -2.02440D-04 1.84121D-06

面No. ＤＥ
４ 3.10192D-08 -4.41943D-10
８ -6.05192D-07 0
１４ -2.56630D-07 0

本発明における負，正の屈折力の２つのレンズ群を有するズームレンズの実施形態１，２について説明する。

図１の実施形態１は変倍比２倍、開口比２．８〜３．９程度のズームレンズである。

図５の実施形態２は変倍比２倍、開口比２．９〜４．０程度のズームレンズである。

次に、本発明の負，正，正の屈折力の３つのレンズ群を有するズームレンズの実施形態３〜８について説明する。

図９の実施形態３は変倍比２．５倍、開口比２．６〜４．４程度のズームレンズである。

図１３の実施形態４は変倍比２倍、開口比２．８〜４．０程度のズームレンズである。

本実施形態では第１レンズ群の最も物体側に配置された負レンズを両面非球面レンズとし、広角端での歪曲収差及び周辺像性能の向上を図った実施形態である。また、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は物体側に凸の軌跡で移動している。

図１７の実施形態５は変倍比２倍、開口比２．８〜４．０程度のズームレンズである。

本実施形態においては、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１群が像側に凸の往復移動、第２群が物体側に移動し、第３群は物体側に移動している。

図２１の実施形態６においては、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は物体側に凸の軌跡で移動している。

本実施形態においては、第１レンズ群を物体側より順に、メニスカス状の負レンズ１１・メニスカス状の負レンズ１２・メニスカス状の正レンズ１３の３枚のレンズにて構成すると共に、負レンズ１１の像側の面を光軸から離れるに従い凹屈折力が弱くなる非球面とすることにより、広角化と高倍率化を両立させている。

本実施形態は変倍比２．２倍、開口比２．６〜４．０程度のズームレンズである。

図２５の実施形態７においては、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸状の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に凸の軌跡で移動している。

本実施形態においては、第１レンズ群のメニスカス状の負レンズ１１の像側の面及びメニスカス状の正レンズ１２の物体側の面を非球面とし、特に広角端での歪曲収差及び像面彎曲の補正を行っている。また、第３レンズ群をメニスカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズの接合レンズとすることにより、第２レンズ群の二つの接合レンズと共に色収差を十分に補正する働きを有している。

本実施形態は変倍比２．０倍、開口比２．８〜４．０程度のズームレンズである。

図２９の実施形態８においては、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸状の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動している。

本実施形態においては、第２レンズ群を二つの接合レンズの像側に１枚の負レンズを配置することにより、第２レンズ群の主点位置を物体側に移動させ、第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔を短くすることが可能となり、結果的に第１レンズ群の径を小さくすることが可能となっている。

次に、本発明における正，負，正の３つのレンズ群を有するズームレンズの実施形態９，１０について説明する。

図３３の実施形態９は変倍比２．８倍、開口比２．５〜２．７程度のズームレンズである。

図３７に本発明の実施形態１０の光学断面図を示す。図３７の実施形態１０は変倍比２．９倍、開口比２．８〜３．０程度のズームレンズである。

次に、本発明の正，負，正，正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズの実施形態１１〜１４について説明する。

図４１の実施形態１１では、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レンズ群そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群を有しており、広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、第１レンズ群は像側に凸状の往復移動、第２レンズ群は像側に凸状の往復移動、第３レンズ群は物体側に単調移動し、第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動している。

本実施形態のズームレンズは、正の屈折力の第３レンズ群の移動により主な変倍を行い、正の屈折力の第１レンズ群及び負の屈折力の第２レンズ群の往復移動、及び正の屈折力の第４レンズ群による物体側に凸状の軌跡の移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。

第４レンズ群は、撮像素子の小型化に伴う撮影レンズの屈折力の増大を分担すると伴に、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を行っている。即ち第４レンズ群にフィールドレンズの役割を持たせている。

また、絞りＳＰを第３レンズ群のもっとも物体側に置き、広角側での入射瞳と第１レンズ群との距離を縮めることで第１レンズ群を構成するレンズの有効外径の増大をおさえるとともに、第３レンズ群の物体側に配置した絞りＳＰを挟んで第２レンズ群と第３レンズ群とで軸外の諸収差を打ち消すことで構成レンズ枚数を増やさずに良好な光学性能を得ている。

さらに、本実施形態においては正の屈折力の第１レンズ群を像面側に比べ物体側に強い凸面を向けた両レンズ面が凸面の正レンズ１１にて構成し、負の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に物体側に比べ像側に強い凹面を向けた両レンズ面が凹面の負レンズ２１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ２２の２枚のレンズで構成し、正の屈折力の第３レンズ群を物体側から順に、両レンズ面が凸面の正レンズ３１、物体側に比べ像側に強い凹面を向けた両レンズ面が凹面の負レンズ３２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ３３、両レンズ面が凸面の正レンズ３４の４枚のレンズを有し、正レンズ３１と負レンズ３２及び負レンズ３３と正レンズ３４を貼り合せた２組みの接合レンズで構成し、正の屈折力の第４レンズ群を像側に比べ物体側に強い凸面を向けた両レンズ面が凸面の正レンズ４１で構成している。

このように各レンズ群を所望の屈折力配置と収差補正とを両立するレンズ構成とすることにより、良好な光学性能を保ちつつ、レンズ系全体のコンパクト化を達成している。

負の屈折力の第２レンズ群は、軸外主光線を絞りＳＰ中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、とくに非点収差と歪曲収差が発生し易い。

そこで、通常の広角レンズと同様に最も物体側のレンズ径の増大が抑えられる負−正の屈折力とした上で、負レンズ２１の像側のレンズ面をレンズ周辺での負屈折力が弱くなる非球面とすることにより、非点収差と歪曲収差をバランス良く補正することにより、２枚と言う少ないレンズ枚数で第２レンズ群を構成し、レンズ全体のコンパクト化に寄与している。

また第２レンズ群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために絞りと光軸が交差する点を中心とする同心球面に近いレンズ形状をとっている。

次に正の屈折力の第３レンズ群は、そのレンズ群中の最も物体側に、物体側に強い凸面を向けた正レンズ３１を配置し、第２レンズ群を射出した軸外主光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差が多く発生しない様なレンズ形状としている。

また、正レンズ３１は、最も軸上光線の通る高さが高いレンズであり、主に球面収差、コマ収差の補正に関与しているレンズである。

本実施形態においては、正レンズ３１の物体側のレンズ面をレンズ周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とすることにより、球面収差、コマ収差を良好に補正している。

次に、正レンズ３１の像面側に配置された負レンズ３２には像側に凹面をもたせ、それに続く像側の負レンズ３３の物体側の凸面とにより負の空気レンズを形成し、球面収差の補正を行っている。

さらに本実施形態においては、ＣＣＤ等の固体撮像素子の高画素化及びセルピッチの微細化に伴って要求される、色収差量の縮小化に対応する為に、第３レンズ群を２組みの接合レンズにて構成し、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正している。

実施形態１１に対応する数値実施例１１は変倍比３．０倍、開口比２．４〜４．３程度のズームレンズである。

次に本発明のズームレンズの図４５の実施形態１２について説明する。実施形態１２は第２レンズ群の最も物体側に配置された負レンズを物体側に比べ像側に強い凹面を向けたメニスカス状の負レンズとし、また、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群は像側に凸状の往復移動、第２レンズ群は一旦物体側に移動した後、像側に凸状の往復移動をし、第３レンズ群は物体側に単調移動、第４レンズ群は像側に単調移動している。

この他の構成は実施形態１１と同様である。

実施形態１２に対応する数値実施例１２は変倍比３倍、開口比２．６〜４．５軽度のズームレンズである。

次に本発明のズームレンズの図４９の実施形態１３について説明する。実施形態１３は第１レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを像面側に比べ物体側に強い凸面を向けたメニスカス状の正レンズとし、第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを物体側に強い凸面を向けたメニスカス状の正レンズとし、第４レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを像面側に比べ物体側に強い凸面を向けたメニスカス状の正レンズとしている。

また広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群は像側に凸状の往復移動、第２レンズ群は一旦物体側に移動した後、像側に凸状の往復移動をし、第３レンズ群は物体側に単調移動、第４レンズ群は像側に単調移動している。

この他の構成は実施形態１１と同様である。実施形態１３に対応する数値実施例１３は変倍比３倍、開口比２．８〜４．８程度のズームレンズである。

次に本発明のズームレンズの図５３の実施形態１４について説明する。図５３の実施形態１４は第３レンズ群を２つの接合レンズの像側に、像側に強い凸面を向けた１枚の正メニスカスレンズを配置することにより、変倍によって生じる諸収差をさらに良好に補正している。

また広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群は像側に凸状の往復移動、第２レンズ群も像側に凸状の往復移動をし、第３レンズ群は物体側に単調移動、第４レンズ群は物体側に凸状の往復移動を行っている。

この他の構成は実施形態１１と同様である。実施形態１４に対応する数値実施例１４は変倍比３倍、開口比２．８〜４．６程度のズームレンズである。

以上のように各実施形態のズームレンズでは前述の如くレンズ構成を特定することにより、
・特に広角側での非点収差・歪曲収差を良好に補正することができる。
・最小のレンズ構成を取りつつ、移動するレンズ群の収差分担を減らし、製造誤差によるレンズ群相互の偏心等での性能劣化を少なくし、製造の容易なものとすることができる。
・構成レンズ枚数を最小としながら、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な良好な像側テレセントリック結像をもたせることができる。
・沈胴ズームレンズに要求される各レンズ群の光軸上の長さや各レンズ群のズーミング及びフォーカシングによる光軸上の移動量を短くすることができる。
・広角端のみならずズーム全域で歪曲収差を良好に補正することができる。
・テレセントリック結像を保ったまま変倍レンズ群の移動量を減らし、さらなる小型化を達成することができる。
・近距離物体へのフォーカシング機構を簡素化することができる。
等の効果を得ている。

この他各レンズ群中に効果的に非球面を導入することによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および大口径比化した際の球面収差の補正が効果的に行える。
などの効果が得られる。

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５７を用いて説明する。

図５７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。１５は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。

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。

本発明の実施形態１のレンズ断面図本発明の実施形態１の広角端の収差図本発明の実施形態１の中間の収差図本発明の実施形態１の望遠端の収差図本発明の実施形態２のレンズ断面図本発明の実施形態２の広角端の収差図本発明の実施形態２の中間の収差図本発明の実施形態２の望遠端の収差図本発明の実施形態３のレンズ断面図本発明の実施形態３の広角端の収差図本発明の実施形態３の中間の収差図本発明の実施形態３の望遠端の収差図本発明の実施形態４のレンズ断面図本発明の実施形態４の広角端の収差図本発明の実施形態４の中間の収差図本発明の実施形態４の望遠端の収差図本発明の実施形態５のレンズ断面図本発明の実施形態５の広角端の収差図本発明の実施形態５の中間の収差図本発明の実施形態５の望遠端の収差図本発明の実施形態６のレンズ断面図本発明の実施形態６の広角端の収差図本発明の実施形態６の中間の収差図本発明の実施形態６の望遠端の収差図本発明の実施形態７のレンズ断面図本発明の実施形態７の広角端の収差図本発明の実施形態７の中間の収差図本発明の実施形態７の望遠端の収差図本発明の実施形態８のレンズ断面図本発明の実施形態８の広角端の収差図本発明の実施形態８の中間の収差図本発明の実施形態８の望遠端の収差図本発明の実施形態９のレンズ断面図本発明の実施形態９の広角端の収差図本発明の実施形態９の中間の収差図本発明の実施形態９の望遠端の収差図本発明の実施形態１０のレンズ断面図本発明の実施形態１０の広角端の収差図本発明の実施形態１０の中間の収差図本発明の実施形態１０の望遠端の収差図本発明の実施形態１１のレンズ断面図本発明の実施形態１１の広角端の収差図本発明の実施形態１１の中間の収差図本発明の実施形態１１の望遠端の収差図本発明の実施形態１２のレンズ断面図本発明の実施形態１２の広角端の収差図本発明の実施形態１２の中間の収差図本発明の実施形態１２の望遠端の収差図本発明の実施形態１３のレンズ断面図本発明の実施形態１３の広角端の収差図本発明の実施形態１３の中間の収差図本発明の実施形態１３の望遠端の収差図本発明の実施形態１４のレンズ断面図本発明の実施形態１４の広角端の収差図本発明の実施形態１４の中間の収差図本発明の実施形態１４の望遠端の収差図本発明の光学機器の要部概略図

符号の説明

Ｌ１第１群
Ｌ２第２群
Ｌ３第３群
Ｌ４第４群
ＳＰ絞り
ＩＰ像面
Ｇガラスブロック
ｄｄ線
ｇｇ線
ΔＭメリディオナル像面
ΔＳサジタル像面

Claims

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、正の屈折力の第３レンズ群から成り、ズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、該第３レンズ群は５枚以下のレンズにて構成され、かつ少なくとも２組の接合レンズを有することを特徴とするズームレンズ。
前記第３レンズ群は、物体側が凸面の正レンズと像側が凹面の負レンズとを接合した第１の接合レンズを最も物体側に有することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
前記第３レンズ群の物体側直前に開口絞りを有することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、ズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから成り、物体側から数えて１番目の正レンズと２番目の負レンズ、３番目の負レンズと４番目の正レンズとがそれぞれ接合された２組の接合レンズで構成されていることを特徴とするズームレンズ。
前記第３レンズ群中の物体側から数えて１番目の正レンズの物体側の面は凸面であり、２番目の負レンズの像側の面は凹面であることを特徴とする請求項４のズームレンズ。
前記第３レンズ群の物体側直前に開口絞りを有することを特徴とする請求項４又は５のズームレンズ。
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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、該第２レンズ群が像側に凸状の軌跡で移動する領域を含むと共に、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから成り、物体側から数えて１番目の正レンズと２番目の負レンズ、３番目の負レンズと４番目の正レンズとがそれぞれ接合された２組の接合レンズで構成されていると共に、望遠端におけるレンズ全長をＬＴ、望遠端における該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＬ１２Ｔとするとき、
Ｌ１２Ｔ／ＬＴ＜０．１５
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
広角端における全系の焦点距離をｆＷ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
１．０＜ｆ３／ｆＷ＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項７のズームレンズ。
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、正の屈折力の第４レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して、該第２レンズ群が像側に凸状の軌跡で移動すると共に、該第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから成り、物体側から数えて１番目の正レンズと２番目の負レンズ、３番目の負レンズと４番目の正レンズとがそれぞれ接合された２組の接合レンズで構成されていると共に、望遠端における全系の焦点距離をｆＴ、望遠端における該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＬ１２Ｔとするとき、
Ｌ１２Ｔ／ｆＴ＜０．５
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズにて構成されることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して像側に凸状の軌跡で移動することを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に単調移動することを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項のズームレンズ。
前記第４レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、少なくとも一部の領域にて物体側に移動することを特徴とする請求項４〜１２のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを構成する材料の屈折率とアッベ数を各々ｎ４，ν４とするとき、
ｎ４＜１．７５
ν４＜５０
なる条件を満足することを特徴とする請求項４〜１３のいずれか１項のズームレンズ。
固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項のズームレンズ。
請求項１〜１５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る像を受光する固体撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。