JP2008152288A - ズームレンズ及びそれを有するカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 高変倍比で高い光学性能を有したズームレンズを得ること。
【解決手段】 物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、該第３レンズ群は光軸と垂直方向の成分を持つように移動可能であり、変倍に際しては、該第１レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に、該第２レンズ群は広角端に比べ望遠端で像面側に位置する様に、該第３レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に移動し、該第４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凸状の軌跡または物体側に単調に移動しており、前記第１レンズ群と、全系の望遠端での焦点距離ｆ１、ｆｔを適切に設定すること。
【選択図】 図１

Description

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。

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。

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（特許文献１〜７）。

特許文献１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。特許文献２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。特許文献３、４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静止画像を得ている。

特許文献５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群構成の変倍光学系において第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。特許文献６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群構成の変倍光学系において、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。

また、特許文献７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１、第２、第４レンズ群と絞りを移動させて変倍を行い、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。
特開昭５６−２１１３３号公報 特開昭６１−２２３８１９号公報 特開平１−１１６６１９号公報 特開平２−１２４５２１号公報 特開平７−１２８６１９号公報 特開平７−１９９１２４号公報 特開２００１−６６５００号

デジタルスチルカメラ等の光学機器ではレンズ全長の制約が特に大きい。また非使用状態（非撮影時）では各レンズ群は沈胴させて収納する場合が一般的になっている。

可変頂角プリズムのような防振のための補正光学系を撮影系の前方に配置した場合では光学系の前方に大きな補正光学系が存在するため、レンズ系全体を沈胴させて収納するのはスペース的にも、アクチュエーターの負荷的にも問題が多い。

また可変頂角プリズムを利用して防振を行う防振光学系では、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。

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、防振時における偏心収差の発生量が多くなって光学性能が低下してくるという問題点がある。

特開平１０−２６０３５６号公報に開示されている光学系は、高倍化には有利だが第１レンズ群の有効径が大きいため沈胴時の第１レンズ群を移動させるためのアクチュエーター等の負荷が大きくなってしまう。

また特開２００１−６６５００号公報で開示されている光学系は、広角端でのレンズ全長の短縮には有利だが、第３レンズ群が固定でかつ各レンズ群の移動条件が必ずしも最適ではないため、前玉径の有効径が大きくなる傾向がある。

本発明は、高変倍比で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。

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、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、かつ沈胴構造を有するカメラであっても、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。

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レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
該第３レンズ群は光軸と垂直方向の成分を持つように移動可能であり、
変倍に際しては、該第１レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に、該第２レンズ群は広角端に比べ望遠端で像面側に位置する様に、該第３レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に移動し、該第４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凸状の軌跡または物体側に単調に移動しており、
前記第１レンズ群と、全系の望遠端での焦点距離を各々ｆ１、ｆｔとするとき、
０．５＜ ｆ１／ｆｔ ≦０．７
なる条件式を満足することを特徴としている。

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レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
該第３レンズ群は光軸と垂直方向の成分を持つように移動可能であり、
変倍に際しては、該第１レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に、該第２レンズ群は広角端に比べ望遠端で像面側に位置する様に、該第３レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に移動し、該第４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凸状の軌跡または物体側に単調に移動しており、
前記第３レンズ群は像面に凹面を向けたメニスカス状の負の屈折力の負メニスカスレンズを有し、前記第３レンズ群と該負メニスカスレンズ３２の焦点距離を各々ｆ３、ｆ３２とするとき、
０．８＜ ｜ｆ３２／ｆ３｜ ＜１．５
なる条件式を満足することを特徴としている。

請求項３の発明は請求項２の発明において、前記第１レンズ群と、全系の望遠端での焦点距離を各々ｆ１、ｆｔとするとき、
０．５＜ ｆ１／ｆｔ ＜１．０
なる条件式を満足することを特徴としている。

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、望遠端において、無限遠物体に合焦しているときの、前記第３レンズ群の光軸に垂直方向の成分の移動量をΔＬ、このときの像面での結像位置の移動量をΔＩとし、
該第３レンズ群の偏心敏感度ＴＳを
ＴＳ＝ΔＩ／ΔＬ
とおいたとき、
０．５＜ ＴＳ ＜２．５
なる条件式を満足することを特徴としている。

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、広角端から望遠端までの変倍に要する前記第１レンズ群と第２レンズ群の移動量を各々ｍ１、ｍ２とするとき、
０．０５＜ ｜ｍ１／ｍ２｜ ＜０．５
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、広角端と、望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき

なる条件を満足することを特徴としている。

請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は１枚の負レンズと２枚の正レンズを有していることを特徴としている。

請求項８の発明は請求項１乃至７のいずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は屈折力の絶対値が物体側の面に比べ像面側の面が強い負レンズと正レンズを有し、いずれか１つの面が非球面であることを特徴としている。

請求項９の発明は請求項１乃至８のいずれか１項の発明において、広角端から望遠端までの該第２レンズ群と前記第３レンズ群の移動量を各々ｍ２、ｍ３とするとき
０．１＜ ｜ｍ３／ｍ２｜ ＜０．３
なる条件式を満足することを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項１乃至９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ための光学系であることを特徴としている。

請求項１１の発明のカメラは、請求項１から１０のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有していることを特徴としている。

本発明によれば高変倍比で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。

この他本発明によれば、ズームレンズ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を図りつつ、該レンズ群の偏心させたときの偏心収差発生量を少なく抑え、偏心収差を良好に補正した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を達成することが出来る。

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。

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。

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。

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。

図１３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。

図１４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。

各実施形態のズームレンズのレンズ断面図と図１３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の前方に位置しており、変倍に際して固定又は第３レンズ群Ｌ３と一体的又は独立に移動している。

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。

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（結像位置の変動）を補正している。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っている。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。

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１レンズ群Ｌ１を物体側へ第２レンズ群Ｌ２を像面側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸状の軌跡で移動させると共に、第４レンズ群Ｌ４を移動させて補正している。このときの変倍に際しては、該第１レンズ群Ｌ１は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に、該第２レンズ群Ｌ２は広角端に比べ望遠端で像面側に位置する様に、該第３レンズ群Ｌ３は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に移動している。特に第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸の軌跡の一部を有する様に移動させることでズーム中間位置での周辺光線を確保するために前玉径の増大を低減し、前玉径の小型化を達成している。

また広角端に比べ望遠端で第１レンズ群が物体側に、又第２レンズ群が像面側に位置する様に移動させることでレンズ全長を小型に維持しつつ、変倍比が大きくとれるようにしている。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。

各実施形態においては、第４レンズ群Ｌ４を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又は物体側に単調に移動させている。例えば広角端から略ズーム中間位置（広角端と望遠端の全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとしたとき

までは物体側へ移動し、その後像面側へ移動させている。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。

このように各実施形態では比較的有効径が小さく、軽量の第４レンズ群Ｌ４でフォーカスを行うことでアクチュエーターの負荷を低減でき、フォーカスの高速化を容易にしている。

尚、広角端と望遠端では変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

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。

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１４を用いて説明する。

図１４（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１４（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１４（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１４（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１４（Ｄ）に示すとおり、手振れ補正つまり防振を行っている。

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Δは以下の式で与えられる。

Δ＝ｆ・ｔａｎ（θ） ／ ＴＳ
ここで偏心敏感度ＴＳとはシフト群Ｙ２を光軸Ｌａに垂直方向に移動させたときのシフト群Ｙ２の移動量ΔＬとそのときの像面での像の移動量ΔＩの比
ＴＳ＝ΔＩ／ΔＬ
である。

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偏心群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。

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。そこで各実施形態では
０．５＜ ＴＳ ＜２．５ ・・・（１）
を満足するようにしている。

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。

今、偏心群Ｙ２の偏心敏感度ＴＳが（１）式の上限を超えて大きすぎるとシフト量Δは小さな値となり防振に必要な偏心群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。

一方、偏心敏感度ＴＳが（１）式の下限値を超えて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。特に画素が小さい撮像素子に対しては、望ましくは(１)式を
０．８＜ ＴＳ ＜１．３ ・・・（１´）
とすることで更に良好な防振特性が得られる。

次に各実施形態のレンズ構成の前述以外の特徴について説明する。

◎レンズ全長の小型化を達成するためには、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、全系の望遠端での焦点距離をｆｔとするとき
０．５＜ ｆ１／ｆｔ ＜１．０ ・・・（２）
なる条件を満足するのが望ましい。

条件式（２）の下限値を越えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなり過ぎるとレンズ全長の短縮には有利だが製造誤差による像面倒れや変倍時の像ゆれなどが多くなり、高い精度のレンズ鏡筒が必要になってくる。逆に上限値を越えると変倍に必要な第１レンズ群Ｌ１または第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり過ぎて小型化が不十分になるので良くない。

更に望ましくは
０．５５＜ ｆ１／ｆｔ ＜０．８ ・・・（２´）
の範囲とすることで更なる小型化と高性能化の両立が可能となる。

◎第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の変倍に伴う、光軸方向の移動量に関して、広角端から望遠端までの変倍に要する第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の移動量を各々ｍ１、ｍ２とするとき
０．０５＜ ｜ｍ１／ｍ２｜ ＜０．５ ・・・（３）
なる条件式を満足するようにしている。これによって広角端におけるレンズ全長の短縮化と前玉径の小型化を図っている。条件式（３）の下限値を越えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が第２レンズ群Ｌ２の移動量に比べて小さくなると広角端におけるレンズ全長の短縮や前玉径の縮小効果が不十分になる。逆に上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が第２レンズ群Ｌ２の移動量に比べて大きくなると第１レンズ群Ｌ１を繰り出すためのカム軌跡がきつくなったりレンズ鏡筒構造が複雑になったりして良くない。

更に望ましくは、条件式（２）の数値範囲を
０．０７＜ ｜ｍ１／ｍ２｜ ＜０．３ ・・・（３´）
の範囲に設定すると更なる小型化とカムカーブ角度の低減等のレンズ鏡筒構造の簡素化が達成出来る。

◎高い光学性能を維持しつつ、レンズ全長の短縮を図るには、全系の広角端と望遠端における焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき

なる条件式を満足するのが良い。

条件式（４）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなると変倍時の第２レンズ群Ｌ２の移動量は小さくなるがペッツヴァール和が全体に負の方向に大きくなり像面湾曲の補正が困難になるので良くない。逆に条件式（４）の上限値を超えると第２レンズ群Ｌ２の変倍時の移動量が大きくなって小型化が困難となるので良くない。

更に望ましくは、条件式(４)の数値範囲を

の範囲に設定すると更なる小型化と高性能化の両立が容易となる。

◎防振機能を有するズームレンズに限らず各レンズ群の構成と移動条件及び条件式（２）から条件式（４）が満足されれば、通常のズームレンズとしても必要十分な小型化が達成される。

◎望遠端での球面収差や軸上色収差の良好なる補正のためには、第１レンズ群Ｌ１は少なくとも１枚の負レンズと２枚の正レンズを有することが望ましい。さらに望ましくは第１レンズ群Ｌ１は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、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で構成するのが良い。

◎第２レンズ群Ｌ２は少なくとも２枚の負レンズと１枚の正レンズを有することが収差補正の点で望ましい。そして広角端での歪曲や非点収差を良好に補正するためには、物体側から順に像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ２１、両レンズ面が凹面の負レンズ２２、正レンズ２３を有する構成にするのが良い。更に変倍全域で倍率色収差を良好に補正するためには、正レンズ２３の像面側に負レンズ２４を設ける構成が望ましい。

◎一般にズームレンズではズーム全域(変倍範囲全域)で光学系全体の収差量がある程度の範囲内になるようにしている。各レンズ群が持つ収差分担は各レンズ群の屈折力配置を決めるとほぼある範囲内の値となる。各レンズ群の収差分担が０であれば、問題は無いが、実際にはレンズ構成等の関係でそのようにはならない。手ぶれ補正時の光学性能の劣化は偏心する光学系とその物体側のレンズ群の収差で決定され、特に偏心するレンズ群自体が持つ収差の影響が大きい。従ってズームレンズでは偏心しないときの収差と手ぶれ補正のため偏心したときの収差の両立が困難である。

そこで、各実施形態では第３レンズ群Ｌ３を２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成することで第３レンズ群Ｌ３自体で発生する収差を低減して、防振時に発生する偏心コマ収差や偏心非点収差、偏心倍率色収差等の偏心収差を低減している。

特に第３レンズ群以降のレンズ全長を短縮しつつ、防振時の収差を低減するには、第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸面を有する正レンズ３１、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ像面側の面が強い像面側に凹面を有するメニスカス状の負レンズ３２を有することが望ましい。更に第３レンズ群のいずれかの面が非球面であることが球面収差やコマ収差の補正に効果的である。更に収差補正を効果的に行なうためには、もうひとつの正レンズ３３を有するレンズ構成が望ましい。

◎第３レンズ群Ｌ３はレンズ中心からレンズ周辺に行くに従って正の屈折力が弱くなる形状の非球面を有することが球面収差の補正には効果的である。

◎開口絞りを第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置して、第３レンズ群Ｌ３と一体に移動させるのが良い。これによれば前玉径の縮小化を図りつつ、メカの構成の簡素化が容易となる。

◎第４レンズ群Ｌ４を１枚の正レンズ４１と１枚の負レンズ４２で構成するのが良い。これによれば、変倍時やフォーカス時に第４レンズ群Ｌ４が移動することによる球面収差や像面湾曲の変動を良好に補正することができる。

さらに変倍時の非点収差や歪曲の変動を補正するため、第４レンズ群に非球面を導入するのが良い。

◎光学系全体の小型化を達成するためには第３レンズ群Ｌ３が像面に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ３２を有するようにし、第３レンズ群Ｌ３と負レンズ３２の焦点距離を各々ｆ３、ｆ３２とするとき、
０．８＜ ｜ｆ３２／ｆ３｜ ＜１．５ ・・・（５）
なる条件式を満足することが望ましい。

条件式（５）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３中の負レンズ３２の屈折力が強くなるとレンズ全長の短縮化には有利だがペッツヴァール和が負の方向に増大してしまい像面湾曲の補正が困難になるので良くない。逆に下限値をこえてしまうとレンズ全長の短縮が不十分になり、第３レンズ群Ｌ３内での色収差の補正が十分に行なわれず、偏心倍率色収差が大きくなるので良くない。

◎レンズ全長の小型化と前玉径の縮小化を図るには、広角端から望遠端までの第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の移動量を各々ｍ２、ｍ３とするとき
０．１ ＜｜ｍ３／ｍ２｜＜ ０．３ ・・・（６）
なる条件を満足するのが良い。条件式（６）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の移動量が小さくなり過ぎると前玉径の短縮が十分に達成されない。逆に上限値を超えると防振機構が移動するための多くのスペースが必要となってレンズ鏡筒の小型化が困難となる。

◎第３レンズ群Ｌ３の像面側に第３レンズ群Ｌ３と変倍時には一体に移動して防振時には固定のフレアーカット絞りを設けるのが良い。これによればズーム中間位置での不要光をカットすることが出来る。

◎実施形態１、２では開口絞りは変倍時に第３レンズ群Ｌ３と一体に移動して独立に移動する群の数を減らして鏡筒構造の簡素化を図っているが、必ずしも沈胴を必要としない場合には実施形態３の様に開口絞りを光軸方向に変倍時に固定とすると変倍のための駆動手段の負荷が軽減出来る。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラ（光学機器）の実施形態を図１５を用いて説明する。

図１５において、１０はカメラ本体、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は被写体像を観察するためのファインダーである。

１３はストロボ装置、１４は測定窓、１５はカメラの動作を知らせる液晶表示窓、１６はレリーズボタン、１７は各種のモードを切り替える操作スイッチである。このように本発明のズームレンズを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達成している。

以上のように、構成することにより各実施形態によれば望遠端の色収差を良好に補正し、かつズーム全域に渡って良好な光学性能を有するズームレンズを実現している。

次に、本発明の実施形態１〜３に各々対応する数値実施例１〜３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、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、
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／[１＋[１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²]^1/2]＋Ａ´ｈ³＋Ｂｈ⁴＋Ｂ´ｈ⁵＋Ｃｈ⁶＋Ｃ´ｈ⁷＋Ｄｈ⁸＋Ｅｈ¹⁰
で表示される。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。

本発明の数値実施例１のレンズ断面図 本発明の数値実施例１の広角端の収差図 本発明の数値実施例１の中間のズーム位置の収差図 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図 本発明の数値実施例２のレンズ断面図 本発明の数値実施例２の広角端の収差図 本発明の数値実施例２の中間のズーム位置の収差図 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図 本発明の数値実施例３のレンズ断面図 本発明の数値実施例３の広角端の収差図 本発明の数値実施例３の中間のズーム位置の収差図 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図 本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図 本発明における防振の光学的原理の説明図 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

Claims (11)

1. 物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
   該第３レンズ群は光軸と垂直方向の成分を持つように移動可能であり、
   変倍に際しては、該第１レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に、該第２レンズ群は広角端に比べ望遠端で像面側に位置する様に、該第３レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に移動し、該第４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凸状の軌跡または物体側に単調に移動しており、
   前記第１レンズ群と、全系の望遠端での焦点距離を各々ｆ１、ｆｔとするとき、
   ０．５＜ ｆ１／ｆｔ ≦０．７
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
   該第３レンズ群は光軸と垂直方向の成分を持つように移動可能であり、
   変倍に際しては、該第１レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に、該第２レンズ群は広角端に比べ望遠端で像面側に位置する様に、該第３レンズ群は広角端に比べ望遠端で物体側に位置する様に移動し、該第４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凸状の軌跡または物体側に単調に移動しており、
   前記第３レンズ群は像面に凹面を向けたメニスカス状の負の屈折力の負メニスカスレンズを有し、前記第３レンズ群と該負メニスカスレンズ３２の焦点距離を各々ｆ３、ｆ３２とするとき、
   ０．８＜ ｜ｆ３２／ｆ３｜ ＜１．５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 前記第１レンズ群と、全系の望遠端での焦点距離を各々ｆ１、ｆｔとするとき、
   ０．５＜ ｆ１／ｆｔ ＜１．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
4. 望遠端において、無限遠物体に合焦しているときの、前記第３レンズ群の光軸に垂直方向の成分の移動量をΔＬ、このときの像面での結像位置の移動量をΔＩとし、
   該第３レンズ群の偏心敏感度ＴＳを
   ＴＳ＝ΔＩ／ΔＬ
   とおいたとき、
   ０．５＜ ＴＳ ＜２．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のズームレンズ。
5. 広角端から望遠端までの変倍に要する前記第１レンズ群と第２レンズ群の移動量を各々ｍ１、ｍ２とするとき、
   ０．０５＜ ｜ｍ１／ｍ２｜ ＜０．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のズームレンズ。
6. 広角端と、望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき
   
   なる条件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。
7. 前記第１レンズ群は１枚の負レンズと２枚の正レンズを有してい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。
8. 前記第３レンズ群は屈折力の絶対値が物体側の面に比べ像面側の面が強い負レンズと正レンズを有し、いずれか１つの面が非球面であ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。
9. 広角端から望遠端までの該第２レンズ群と前記第３レンズ群の移動量を各々ｍ２、ｍ３とするとき
   ０．１＜ ｜ｍ３／ｍ２｜ ＜０．３
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項のズームレンズ。
10. 撮像素子上に像を形成するための光学系であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項のズームレンズ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有していることを特徴とするカメラ。