JP4327987B2 - ズーム光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真用カメラ特にレンズシャッターカメラに用いられるズーム光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レンズシャッターカメラは、ズームレンズを用いるものが一般的であり、特に変倍比が３を超えるレンズ系の要望が高くなっている。一方小型で安価なレンズ系の要望が高くなっている。
【０００３】
レンズシャッターカメラ用ズームレンズとして、様々なタイプのレンズ系が知られているが、特に変倍比３以上のレンズ系の場合、正、正、負の屈折力配分の３群ズームレンズが多く知られている。この３群ズームレンズは、例えば物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズ群よりなり、広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出すようにしたレンズ系である。
【０００４】
上記のようなズームレンズの従来例として、特開平１１−１８３８０１号、特開平１１−１１９０９８号、特開平１１−５２２３２号、特開平９−１７９０２５号、特開平９−１２００２８号、特開平９−９０２２５号、特開平８−２６２３２５号の各公報に記載されているズームレンズが知られている。これら従来例は、焦点距離の変化に対して望遠端での全長が長く複雑で大きな鏡枠が必要になる。
【０００５】
また特開平９−３３８１３号公報に記載されているズームレンズは、望遠比が大でありカメラを小型にすることは難しい。
【０００６】
更に特開平８−１５２５５９号公報に記載されたズームレンズは、空気間隔等の要求精度が高く製作が難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、全長が短く特に焦点距離の変化に対して望遠端における全長が短く、光学性能が良好であり、ズーミングの際の結像性能の劣化が少ないズーム光学系を提供するものである。特に変倍比が３．８を超える高変倍のズーム光学系を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズーム光学系（第１の構成の光学系）は、例えば図１に示すように物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を物体側へ繰り出すもので、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
【０００９】
（１） ｆＴ／ｆＷ＞３．８
（２） ０＜［Ｓ（ｆＴａ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴａ−ｆＷ）＜０．２
（３） ０．８＜Ｌ（ｆＴａ）／（ｆＴａ−ｆＷ）＜１．０５
（４） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２３
ただしｆＴ，ｆＷは夫々望遠端および広角端における全系の焦点距離、ｆＴａは広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離領域の任意の焦点距離、Ｓ（Ｗ）は広角端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｓ（ｆＴａ）は焦点距離がｆＴａにおける最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｌ（ｆＴａ）は焦点距離ｆＴａにおける最も物体側の面から像面までの距離、Ｈ（Ｇ１）は最も物体側の面から第１レンズ群Ｇ１の前側主点までの距離である。
【００１０】
本発明のズーム光学系は、高変倍率にするために上記のような正の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３にて構成し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するようにレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれも物体側に繰り出すことにより広角端から望遠端への変倍を行なうようにした。
【００１１】
また本発明のズーム光学系は、次に述べる理由により前記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するようにした。
【００１２】
条件（１）は本発明のズーム光学系のズーム比を示すものであって、この条件（１）の下限の３．８を超えると目的とする高変倍ズーム光学系になし得ない。
【００１３】
また、この条件（１）を満足しないと、条件（２）、（３）の分母（ｆＴａ−ｆＷ）の値が小になり、これら条件を満足するようなレンズ構成にするのが困難になる。
【００１４】
条件（２）は、光学系の第１面（最も物体側の面）から最終面（最も像側の面）までの距離のズーミング時焦点距離をｆＷから（ｆＴａまで変化させた時）の変化量と全系の焦点距離のズーミング時焦点距離をｆＷから（ｆＴａまで変化させた時）の変化量との比で、下限の０を超えると光軸方向のレンズ面の位置ずれに対するバックフォーカス位置の補正感度が大になり結像性能が劣化しやすくなる。また上限の０．２を超えると各レンズ群のパワーが弱くなり、全長を短くしようとすると変倍比を確保することが困難になる。また、レンズ系の一部を光軸方向へ移動させてフォーカシングを行なう場合、移動レンズ群の移動量が大になり、フォーカシング可能な至近距離を小にすることができない。
【００１５】
この条件（２）において、上限を０．０７に代えて下記条件（２−１）を満足するようにすればより望ましい。
（２−１） ０＜［Ｓ（ｆＴａ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴａ−ｆＷ）＜０．０７
【００１６】
条件（３）は、望遠時（焦点距離ｆＴａの時）の光学系の全長と全系の焦点距離の変化量（広角端から焦点距離ｆＴａまでの焦点距離の変量）との比を定めたもので、この条件（３）の下限の０．８を超えると球面収差、コマ収差、軸上色収差のズーミング時の変動が大になる等の性能劣化が著しい。また、上限の１．０５を超えると望遠比［Ｌ（ｆＴａ）／ｆＴａ］が増大し、光学系の全長を短くすることが出来ない。
【００１７】
上記条件（３）において、その上限値を１．０４、下限値を０．９とし下記条件（３−１）を満足するようにすればより望ましい。
（３−１） ０．９＜Ｌ（ｆＴａ）／（ｆＴａ−ｆＷ）＜１．０４
【００１８】
条件（４）は第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から前側主点位置までの距離［Ｈ（Ｇ１）］と望遠時の全系の焦点距離（ｆＴａ）との比を規定したものである。条件（４）の下限の０を超えると望遠比Ｌ（ｆＴａ）／ｆＴａの増大をまねき、光学系の全長を短くしてコンパクトにすることが出来ない。上限の０．０２３を超えると諸収差特に歪曲収差が補正過剰になる。
【００１９】
この条件（４）において、下限値を０．０１、上限値を０．０２にして下記条件（４−１）を満足するようにすればより望ましい。
（４−１） ０．０１＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２
【００２０】
本発明のズーム光学系の他の第２の構成は物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１が物体側より順に物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと像側より強い曲率の面を物体側に向けた正の単レンズの２枚のレンズにて構成され、負の第３レンズ群Ｇ３が物体側より順に、両凹負レンズと、像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有し、下記条件（２Ａ）、（３Ａ）を満足するものである。
（２Ａ） ０＜［Ｓ（ｆＴ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴ−ｆＷ）＜０．２
（３Ａ） ０．８＜Ｌ（ｆＴ）／（ｆＴ−ｆＷ）＜１．０５
ただし、ｆＷ，ｆＴは夫々広角端および望遠端におけるズーム光学系全系の焦点距離、Ｓ（ｆＷ）は広角端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｓ（ｆＴ）は望遠端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｌ（ｆＴ）は望遠端における光学系の全長である。
【００２１】
この第２の構成は、３群ズーム光学系で各レンズ群のパワー配分並びにズーミングの際のレンズ群の移動は、前述の構成のズーム光学系と実質上同じである。即ち、この第２の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端へのズーミングの際に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少するように移動する光学系である。
【００２２】
上記の通りの構成にすることにより、この第２の構成のズーム光学系も、第１の構成と同様、高倍変化の光学系を実現し得るようにした。
【００２３】
また、本発明の第２の構成のズーム光学系は、第１レンズ群Ｇ１を物体側より順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと、像側よりも強い曲率の面を物体側に向けた正の単レンズの２枚のレンズにて構成して、レンズ系の全長を短縮し、かつ諸収差特に像面湾曲、非点収差を良好に補正し得るようにした。
【００２４】
また、第３レンズ群を物体側より順に、両凹負レンズと、像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有する構成にして、諸収差特に像面湾曲、非点収差を良好に補正し得るようにした。
【００２５】
また、この第２の構成のズーム光学系は、前記条件（２Ａ）、（３Ａ）を満足することを特徴とする。
【００２６】
この条件は、第１面から最終面までの距離の望遠端と広角端との間の変化量と広角端から望遠端への焦点距離の変化量との比を規定するもので、この条件（２Ａ）の下限を超えると光軸方向のレンズ面の位置のずれに対するバックフォーカス位置の補正感度が大になり、結像性能が劣化しやすくなる。
【００２７】
この条件（２Ａ）の上限を超えると各レンズ群のパワーが弱くなり全長を短くしようとすると変倍比を大にすることが困難になる。また一部のレンズ群を移動させてフォーカシングを行なう場合、レンズ群の移動量が大になり、フォーカシング可能な至近距離を小にできない。
【００２８】
また、条件（３Ａ）は望遠端における光学系の全長と広角端から望遠端への焦点距離の変化量との比を規定するもので、その下限の０．８を超えると球面収差、コマ収差、軸上色収差のズーミング時の変動が大になる。また上限の１．０５を超えると望遠比が増大し光学系の全長を短くすることが困難になる。
【００２９】
この第２の構成の光学系は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とを前述のような構成にすることにより条件（１）を規定することなしに高変倍比でコンパクトな構成の光学系になし得る。特に条件（２）、（３）の代りに条件（２Ａ）、（３Ａ）を満足するようにして、諸収差等の光学性能の優れた光学系になし得、条件（４）を満足することなしに高変倍比でコンパクトであってしかも諸収差が良好に補正された良好な光学性能のズーム光学系を実現し得る。
【００３０】
本発明の第３の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズ群とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を増大し第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、負の屈折力の第３レンズ群が物体側より順に、両凹レンズと像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズを有し、フォーカシング時に少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化する光学系で、下記条件（１０）を満足するズーム光学系である。
（１０） （β３Ｔ）2 ／［Ｆ（Ｔ）×０．０３］＜６０
ただしβ３Ｔは第３レンズ群の望遠端における倍率、Ｆ（Ｔ）は望遠端におけるＦナンバーである。
【００３１】
この第３の構成のズーム光学系は、変倍比を高くするためにレンズ群のパワー配分並びにズーミングの際の可動レンズ群の移動方式は、前述の第１、第２の構成の光学系と同様である。即ち、第３の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔を増大させまた第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を減少させるように各レンズ群を物体側へ移動させるようにした。
【００３２】
そして、この第３の構成の光学系は、前記負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３が物体側より順に、両凹レンズと像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有する構成にすることによって諸収差特に像面湾曲、非点収差が良好に補正されるようにした。
【００３３】
本発明のズーム光学系のように、物体側より順に、正の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、負の第３レンズ群Ｇ３にて構成したレンズ系は、特に望遠側において第１レンズ群Ｇ１の偏芯誤差により光学系の性能が低下する。そのため前記第３の構成の光学系は、フォーカシング時に少なくとも第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を変化させるようにして、第１レンズ群Ｇ１のフォーカシング時における移動量を少なくしあるいは固定させて第１レンズ群Ｇ１の偏芯誤差を小さく抑えるようにした。
【００３４】
また、条件（１０）は、第３レンズ群Ｇ３の望遠端における倍率β３Ｔの２乗と焦点深度との比を規定したものである。この条件の上限の６０を超えるとフォーカシングの際の第２レンズ群と第３レンズ群との間隔の変化の精度が厳しくなる。
【００３５】
更に本発明の第４の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、フォーカシングの際に少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化し、下記条件（１）、（４）、（５）、（６）を満足するズーム光学系。
（１） ｆＴ／ｆＷ＞３．８
（４） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２３
（５） １５＜（β３Ｔ）2 −（β３Ｔ）2 ×（β２Ｔ）2 ＜２７
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴａ＜０．５
ただし、ｆＷ，ｆＴは夫々広角端および望遠端における全系の焦点距離、ｆＴａは広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離領域の任意の焦点距離、Ｈ（Ｇ１）は第１面から第１レンズ群の前側主点までの距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、β２Ｔ，β３Ｔは夫々第２レンズ群および第３レンズ群の望遠端における倍率である。
【００３６】
この第４の構成の光学系も高変倍比のズーム光学系を達成するために、第１〜第３の構成と同様に、物体側より順に、正の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３とにて構成し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を繰り出すことによって広角端から望遠端へのズーミングを行なうものである。
【００３７】
また、この第４の構成は、少なくとも第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させてフォーカシングを行なうようにしたもので、これによりフォーカシングの際に、第１レンズ群Ｇ１の移動を少なくし又は固定として、第１レンズ群Ｇ１の偏芯誤差による光学系の性能の低下を抑えるようにした。
【００３８】
また本発明の第４の構成のズーム光学系は、上記条件（１）、（４）、（５）、（６）を満足するものである。
【００３９】
条件（１）は光学系のズーム比を規定するもので、条件（１）の下限を超えると高変倍比のズーム光学系になし得ない。
【００４０】
条件（４）は第１レンズ群Ｇ１の第１面（最も物体側の面）から前側主点位置までの距離Ｈ（１Ｇ）と望遠側領域での焦点距離ｆＴａとの比を規定するものである。この条件（４）の下限の０を超えると望遠比が増大し光学系の全長が大になって光学系をコンパクトになし得ない。また上限の０．０２３を超えると諸収差特に歪曲収差が補正過剰になる。
【００４１】
条件（５）は、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向に移動した時の像面位置の補正感度を示すもので、下限の１５を超えるとフォーカシング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大になり、最近接撮影距離を小さくする上で障害になる。また上限の２７を超えると像面位置の補正感度が高くなりすぎて第２レンズ群Ｇ２の停止精度が厳しくなる。
【００４２】
条件（６）は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離域の任意の焦点距離ｆＴａとの比を示すもので、条件（６）の下限の０．３を超えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなり、レンズ偏芯時の性能劣化が大になる。また上限の０．５を超えると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり、光学系の全長が長くなる。
【００４３】
本発明のズーム光学系の前記第１の構成において、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１を物体側から順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと像側よりも物体側の面が強い曲率で物体側に凸面を向けた正の単レンズとにて構成し、第３レンズ群Ｇ３を物体側より順に、両凹負レンズと、像側より物体側が曲率が強く物体側に凸面を向けた正レンズと、像側よりも物体側の面が曲率が強く物体側に凹面を向けた負レンズとより構成することが好ましい。
【００４４】
前記本発明のズーム光学系において、第１レンズ群Ｇ１を前述のような物体側より順に物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと像側よりも物体側の面が強い曲率を有する正の単レンズの２枚のレンズにて構成することにより、この第１レンズ群Ｇ１の主点位置を光学系の全長を短縮しかつ諸収差特に歪曲収差を良好に補正し得る位置に設定することが容易になる。
【００４５】
また前記の第１、第４の構成の本発明のズーム光学系において、第３レンズ群Ｇ３を物体側より順に、両凹レンズと、像側より物体側が強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より物体側が強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有する構成にするようにすれば諸収差特に像面湾曲、非点収差を良好に補正し得るので望ましい。
【００４６】
また、前記第２、第３の構成の光学系において、下記条件（４Ａ）を満足することが望ましい。
（４Ａ） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴ＜０．０２８
【００４７】
この条件（４Ａ）は第１レンズ群Ｇ１の第１面からこのレンズ群Ｇ１の前側主点位置までの距離Ｈ（Ｇ１）と望遠端の全系の焦点距離との比を規定するものである。条件（４Ａ）の下限を超えると望遠端における光学系の望遠比つまり望遠端における全長Ｌ（Ｔ）と望遠端における全系の焦点距離ｆＴとの比Ｌ（Ｔ）／ｆＴが大になり光学系の全長を小さくできなくなる。また上限を超えると諸収差特に歪曲収差が補正過剰になる。
【００４８】
また、前記第１、第２、第３の構成において、下記条件（５）を満足することが望ましい。
（５） １５＜（β３Ｔ）2 −（β３Ｔ)2 ×（β２Ｔ）2 ＜２７
ただし、β２Ｔ、β３Ｔは夫々第２レンズ群、第３レンズ群の望遠端における倍率である。
【００４９】
上記条件（５）は前述のように、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向に移動した時の像面位置の補正感度を示すもので、下限の１５を超えるとフォーカシング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大になり、最近接撮影距離を小さくする上で障害になる。また上限の２７を超えると像面位置の補正感度が高くなりすぎて第２レンズ群Ｇ２の停止精度が厳しくなる。
【００５０】
また、前記第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、下記条件（６）を満足することが望ましい。
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴ＜０．５
ただし、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離である。
【００５１】
この条件（６）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と望遠端における全系の焦点距離ｆＴとの比を規定するものである。
【００５２】
条件（６）の下限の０．３を超えると、第１レンズ群の屈折力が強くなり、レンズが偏芯したときの光学系の性能劣化が著しくなる。また上限の０．５を超えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり光学系の全長が長くなる。
【００５３】
前記第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、第２レンズ群Ｇ２が少なくとも、負レンズと正レンズを接合した負の屈折力の接合レンズと負レンズと正レンズとを接合した正の屈折力の接合レンズとを有する構成にすれば、軸上色収差と軸外色収差とを効果的に補正し得る。
【００５４】
第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、第３レンズ群Ｇ３中に球面レンズの凹面に樹脂を薄く塗布することによって非球面を形成した非球面レンズを含むようにし、この非球面レンズが下記条件（７）を満足することが望ましい。
（７） ０．２＜［（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）］Ｙ＜０．９
ただし、Ｒａは光軸から高さＹにおける非球面の局所的曲率半径つまり非球面上の光軸から高さＹの点における法線が光軸と交わるまでの距離、Ｒｂは非球面の光軸上の曲率半径、Ｎ１、Ｎ２は夫々非球面の物体側および像側の屈折率である。
【００５５】
条件（７）を満足することにより塗布する樹脂の厚さを大きく変化させることなしに良好な結像性能を得ることが可能な非球面を容易に形成し得る。
【００５６】
この非球面レンズにおいて、塗布する樹脂の厚さが大きく変化すると、温度と湿度の変化により性能が劣化する。また製作時における樹脂を凝固させる際の容易さの点でも好ましくない。
【００５７】
条件（７）の下限を超えると、非球面による効果が失われ好ましくない。また、条件（７）の上限を超えると光学系全体の収差のバランスをとれなくなり好ましくない。
【００５８】
上記条件（７）の代りに下記条件（７−１）を満足するようにすることが更に望ましい。
（７−１） −０．１＜（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）＜０．４
【００５９】
また、前記第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置された正レンズのアッベ数νd (１Ｒ）が下記条件（８）を満足することが望ましい。
（８） νd (１Ｒ）＞８１
【００６０】
本発明のような全長の短いズーム光学系の場合、第１レンズ群Ｇ１に含まれる正レンズには低分散ガラスを用いることが望ましい。つまり第１レンズ群Ｇ１の正レンズに条件（８）を満足するガラスを用いることにより、軸上色収差と倍率の色収差を共に小さくすることが可能になる。
【００６１】
前述のように、本発明のズーム光学系（第１〜第４の構成）において、第３レンズ群Ｇ３中に非球面レンズを含むようにすることが望ましい。その場合、レンズ面に薄膜を設けこの膜の面を非球面にすることが考えられる。
【００６２】
このような複合レンズの樹脂膜は、湿度変化により像面位置が変化するため、この像面位置の変化を小さく抑える必要がある。
【００６３】
このように、複合レンズの湿度変化による像面位置の変化を小さくするためには、次の条件（９）を満足することが望ましい。
（９） Ｋ＜０．０１
ただし、Ｋは樹脂の吸水率で、乾燥時の重量がＭ１である試験片を２３±２℃の純水中に２３±１時間浸漬し、この時の重量がＭ２である時Ｋ＝（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１にて与えられる。
【００６４】
従来の複合レンズにて用いられる樹脂膜はＫ＝０．０１３であるがこの樹脂膜を用いた複合レンズの場合、湿度変化による像面位置の変化は十分満足の得られる程度のものではなく、Ｋ＜０．０１であることが望ましい。
【００６５】
更にＫ＜０．００５であれば一層望ましい。
【００６６】
前記本発明のズーム光学系（第１〜第４の構成のズーム光学系）において、明るさ絞りＳを第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置すれば、第１レンズ群Ｇ１のレンズ外径を小さくすることが可能である。特に第１レンズ群中に特殊低分散ガラスのような高価なガラスを使用する場合、コストを低く抑えられるため有効である。
【００６７】
また、本発明のズーム光学系にいて、明るさ絞りＳを第２レンズ群Ｇ２中に配置すれば光学系中のほぼ中央に明るさ絞りＳが設定されることになり、性能のバランスが良くなり特に無限遠から至近距離物体へのフォーカシングの際の像面湾曲の変動を抑えることができる。
【００６８】
また、本発明のズーム光学系において、明るさ絞りＳを第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置すれば、第３レンズ群Ｇ３のレンズ外径を小さくすることができる。この場合、第３レンズ群Ｇ３の重量を小さくでき、第３レンズ群Ｇ３を移動させて無限遠から至近距離の物体へのフォーカシングの際、駆動系の消費電力を小さくできる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図示する各実施例のズーム光学系について説明する。
【００７０】
本発明の光学系の実施例は、図１乃至図１２に示す通りで下記のデータを有する。
【００７１】
【００７２】
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
ただしｒ1 ，ｒ2 ，・・・ はレンズ各面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ は各レンズのアッベ数である。尚データ中のｒ1 ,ｒ2 ,・・・、ｄ1 ,ｄ2 ,・・・等の長さの単位はｍｍである。
【００８２】
実施例１は、図１に示す通りの構成で、正の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００８３】
この光学系の第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズ（ｒ1 〜ｒ2 ）と物体側の面が像側より強い曲率の正の単レンズ（ｒ3 〜ｒ4 ）からなる。
【００８４】
第２レンズ群Ｇ２は負レンズと正レンズの接合レンズ（ｒ6 〜ｒ8 ）と正レンズ（ｒ9 〜ｒ10）と負レンズと正レンズの接合レンズ（ｒ11〜ｒ13）とにて構成されている。
【００８５】
また第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズ（ｒ15〜ｒ16）と物体側が像側より強い曲率の凸面の正レンズ（ｒ17〜ｒ18）と物体側に像側より曲率の強い凹面を向けた負レンズ（ｒ19〜ｒ20）とよりなる。
【００８６】
この実施例１は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の両凹レンズがその物体側の面に非球面ｒ14を有する樹脂膜を設けた複合レンズである。
【００８７】
また明るさ絞りＳは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。
【００８８】
この実施例１は条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【００８９】
実施例２乃至実施例５は夫々図２乃至図５に示すように物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【００９０】
これら実施例２乃至５のズーム光学系は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３がいずれも実施例１と同様の構成である。
【００９１】
また明るさ絞りＳも同様に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されている。
【００９２】
また、実施例１と同様に第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズが非球面複合レンズである。
【００９３】
この実施例２乃至５は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。尚実施例３、４、５は条件（９）も満足する。
【００９４】
実施例６は、図６に示す構成のズーム光学系で物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【００９５】
この実施例６は、第２レンズ群Ｇ２が負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ二つからなる点と、明るさ絞りＳが第２レンズ群Ｇ２中に配置されているつまり物体側の接合レンズ（ｒ5 〜ｒ7 ）と像側の接合レンズ（ｒ9 〜ｒ11）との間に配置されている点とで実施例１〜５の光学系と相違する。
【００９６】
またこの実施例６の光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【００９７】
本発明の実施例７のズーム光学系は、図８に示す通りの構成であり、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、実施例６と類似する構成、つまり第１、第２、第３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は夫々い実施例６と類似し、また第３レンズ群Ｇ３の物体側のレンズが非球面複合レンズで、明るさ絞りＳは第２レンズ群Ｇ２中に配置されている。
【００９８】
この実施例７は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【００９９】
本発明の実施例８は、図８に示す通りで、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１００】
また第１レンズ群Ｇ１は他の実施例１〜７と同じ構成であるが、第２レンズ群Ｇ２は負レンズと正レンズの接合レンズ二つ（ｒ5 〜ｒ7 とｒ8 〜ｒ10）と正レンズ（ｒ11〜ｒ12）とからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側が凹面の正のメニスカスレンズ（ｒ15〜ｒ16）と像側より物体側が曲率が強い凹レンズ（ｒ17〜ｒ18）である。
【０１０１】
また、第３レンズ群Ｇ３の物体側の正のメニスカスレンズが、その凹面ｒ15に樹脂膜を設けた非球面複合レンズで、面ｒ14が非球面である。
【０１０２】
更に明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配置されている。
【０１０３】
この実施例８のズーム光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【０１０４】
実施例９は、図９に示すように物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１０５】
また第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２は、実施例８と類似する構成であるが、第３レンズ群Ｇ３は実施例１等と類似の構成である。
【０１０６】
この実施例９は、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の両凹レンズ（ｒ15〜ｒ16）がその物体側の面ｒ15に非球面ｒ14を有する樹脂膜を設けた非球面複合レンズであり、また明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配置されている。
【０１０７】
この実施例９の光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【０１０８】
実施例１０は、図１０に示す通り、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３よりなる。
【０１０９】
この実施例１０の第１、第２、第３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等は、実施例８と同様の構成であり、第３レンズ群Ｇ３の物体側のレンズ（ｒ15〜ｒ16）がその物体側の凹面ｒ15に非球面ｒ14を有する樹脂膜を形成した非球面複合レンズである。
【０１１０】
この実施例１０の光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【０１１１】
実施例１１のズーム光学系は、図１１に示すように、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１１２】
この実施例１１は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とは、実施例１等と同様のレンズ構成であるが、第２レンズ群Ｇ２は負レンズと正レンズの接合レンズ二つ（ｒ 6 〜ｒ 8 ）および（ｒ 11 〜ｒ 13 ）とその像側に配置されたこれら二つの接合レンズの間に正レンズ（ｒ 9 〜ｒ 10 ）とよりなる。この実施例１１は、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の両凹レンズ（ｒ15〜ｒ16）がその物体側の凹面ｒ15に非球面ｒ14を有する樹脂膜を形成した非球面複合レンズである。
【０１１３】
更に、この実施例１１は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。
【０１１４】
実施例１１のズーム光学系は、条件（１）〜条件（１０）を満足する。
【０１１５】
実施例１２は、図１２に示す構成の光学系で、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１１６】
この実施例１２は、第１、第２、第３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のレンズ構成等は、実施例９と類似するが、複合レンズを用いていない点で相違する。
【０１１７】
実施例１２のズーム光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（７）を満足する。
上記実施例の断面図（図１〜図１２）において、上段は広角端、中段は中間焦点距離、下段は望遠端である。
【０１１８】
本発明の各実施例のズーム光学系は、無限遠物体から近距離の物体へのフォーカシングを第２レンズ群Ｇ２のみを物体側へくり出すかあるいは第３レンズ群のみを像側へ繰り込むことによって行なうことができる。また第２レンズ群Ｇ２を物体側へ繰り出すと共に第３レンズ群Ｇ３を像側へ繰り込むことによって無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングが可能である。
【０１１９】
例えば実施例１０において、第１レンズ群と第２レンズ群とを物体側へ繰り上げ第３レンズ群を像側へ繰り込んで物体距離８０cmにフォーカシングを行なう時の広角端、中間焦点距離、望遠端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔および第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は下記の通りである。
【０１２０】
ワイド端（ｆ＝39.2901 ）
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔 ２．９４
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔 １６．２９
バックフォーカスｆB ６．６６
中間焦点距離（ｆ＝80.9996 ）
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔 １１．７３
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔 ８．８９
バックフォーカスｆB ２９．２９
望遠端（ｆ＝164.9051）
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔 １５．５４
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔 ４．９４
バックフォーカスｆB ７２．６２
【０１２１】
本発明のズーム光学系の実施例にて用いられる非球面の形状は、光軸方向をｘ軸、光軸と直角な方向をｙ軸としたとき、下記の式にて表わされる。
【０１２２】
上記式において、ｒは基準球面の曲率半径、ｋ，Ａ2，Ａ4，Ａ6，・・・は非球面係数である。
【０１２３】
図１３、１４、１５は、夫々本発明の実施例１の広角端、中間焦点距離および望遠端における無限遠物体にフォーカスした時の収差曲線図である。
【０１２４】
これら図に示すように、この実施例１のズーム光学系は、諸収差が良好に補正されており、またズーミングによる収差変動も少ない。
【０１２５】
また他の実施例２〜１２の各ズーム光学系も実施例１と同様に各収差が良好に補正されており、ズーミング時の収差変動も少ない。
【０１２６】
図１６、図１７は本発明のズームレンズをコンパクトカメラの撮影レンズとして３５ミリカメラに組込んだ状態を示す図で、図１６はその斜視図、図１７は断面図である。
【０１２７】
これら図において、１は第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３よりなる本発明のズーム光学系で実施例１のワイド端の状態を示してある。２はフィルム、３はファインダー用対物レンズ、４は像正立プリズム、５は接眼レンズ、６は絞り、７、８は夫々撮影用光路およびファインダー用光路である。又１０はカメラボディーである。
【０１２８】
このカメラにおいて、撮影用光路とファインダー用光路とはほぼ平行に並ぶように構成され、被写体像はファインダー用対物レンズ３、像正立プリズム４、絞り６、接眼レンズ５にて構成されるファインダーにより観察されると共に本発明のズーム光学系１によりフィルム２上に結像され撮影される。フィルムに変えてＣＣＤ等の電子撮像素子を用いてもよい。
【０１２９】
本発明は、特許請求の範囲に記載するもののほか次の各項に記載する光学系も発明の目的を達成し得る。
【０１３０】
（１）特許請求の範囲の請求項１に記載する光学系で、正の屈折力の第１レンズ群が、物体側より順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと、像側よりも物体側の面が強い曲率の面である正の単レンズとにて構成され、第３レンズ群が、物体側より順に両凹負レンズと、像側よりも強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側よりも強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズを有することを特徴とするズーム光学系。
【０１３１】
（２）特許請求の範囲の請求項２に記載する光学系で、下記条件（４Ａ）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（４Ａ） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴ＜０．０２８
【０１３２】
（３）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）又は（２）の項に記載する光学系で、下記条件（５）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（５） １５＜（β３Ｔ）2 −（β３Ｔ）2 ×（β２Ｔ）2 ＜２７
【０１３３】
（４）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）又は（３）の項に記載する光学系で、下記条件（６）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴ＜０．５
【０１３４】
（５）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）、（３）又は（４）に記載する光学系で、第２レンズ群が全体として負の屈折力を有していて負レンズと正レンズを接合した接合レンズと、全体として正の屈折力を有していて負レンズと正レンズとを接合した接合レンズとを少なくとも有していることを特徴とするズーム光学系。
【０１３５】
（６）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）に記載する光学系で、第３レンズ群中に球面レンズの凹面に樹脂を薄く塗布することによって非球面を形成するレンズを少なくとも１枚有し、下記条件（７）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（７） −０．２＜［（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）］Ｙ＜０．９
【０１３６】
（７）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）に記載する光学系で、第１レンズ群の最も像側の正レンズが下記条件（８）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（８） νd （１Ｒ）＞８１
【０１３７】
【発明の効果】
本発明によれば、望遠端における光学系の全長が短く、結像性能が良好で、ズーミングによる性能の劣化の少ない、変倍比３．８を超える高い変倍比のズーム光学系を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の構成を示す図
【図２】本発明の実施例２の構成を示す図
【図３】本発明の実施例３の構成を示す図
【図４】本発明の実施例４の構成を示す図
【図５】本発明の実施例５の構成を示す図
【図６】本発明の実施例６の構成を示す図
【図７】本発明の実施例７の構成を示す図
【図８】本発明の実施例８の構成を示す図
【図９】本発明の実施例９の構成を示す図
【図１０】本発明の実施例１０の構成を示す図
【図１１】本発明の実施例１１の構成を示す図
【図１２】本発明の実施例１２の構成を示す図
【図１３】本発明の実施例１の広角端における収差曲線図
【図１４】本発明の実施例１の中間焦点距離における収差曲線図
【図１５】本発明の実施例１の望遠端における収差曲線図
【図１６】本発明のズーム光学系を用いたコンパクトカメラの外観を示す図
【図１７】本発明のズーム光学系を用いたコンパクトカメラの断面図
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真用カメラ特にレンズシャッターカメラに用いられるズーム光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レンズシャッターカメラは、ズームレンズを用いるものが一般的であり、特に変倍比が３を超えるレンズ系の要望が高くなっている。一方小型で安価なレンズ系の要望が高くなっている。
【０００３】
レンズシャッターカメラ用ズームレンズとして、様々なタイプのレンズ系が知られているが、特に変倍比３以上のレンズ系の場合、正、正、負の屈折力配分の３群ズームレンズが多く知られている。この３群ズームレンズは、例えば物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズ群よりなり、広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出すようにしたレンズ系である。
【０００４】
上記のようなズームレンズの従来例として、特開平１１−１８３８０１号、特開平１１−１１９０９８号、特開平１１−５２２３２号、特開平９−１７９０２５号、特開平９−１２００２８号、特開平９−９０２２５号、特開平８−２６２３２５号の各公報に記載されているズームレンズが知られている。これら従来例は、焦点距離の変化に対して望遠端での全長が長く複雑で大きな鏡枠が必要になる。
【０００５】
また特開平９−３３８１３号公報に記載されているズームレンズは、望遠比が大でありカメラを小型にすることは難しい。
【０００６】
更に特開平８−１５２５５９号公報に記載されたズームレンズは、空気間隔等の要求精度が高く製作が難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、全長が短く特に焦点距離の変化に対して望遠端における全長が短く、光学性能が良好であり、ズーミングの際の結像性能の劣化が少ないズーム光学系を提供するものである。特に変倍比が３．８を超える高変倍のズーム光学系を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズーム光学系（第１の構成の光学系）は、例えば図１に示すように物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を物体側へ繰り出すもので、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
【０００９】
（１） ｆＴ／ｆＷ＞３．８
（２） ０＜［Ｓ（ｆＴａ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴａ−ｆＷ）＜０．２
（３） ０．８＜Ｌ（ｆＴａ）／（ｆＴａ−ｆＷ）＜１．０５
（４） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２３
ただしｆＴ，ｆＷは夫々望遠端および広角端における全系の焦点距離、ｆＴａは広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離領域の任意の焦点距離、Ｓ（Ｗ）は広角端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｓ（ｆＴａ）は焦点距離がｆＴａにおける最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｌ（ｆＴａ）は焦点距離ｆＴａにおける最も物体側の面から像面までの距離、Ｈ（Ｇ１）は最も物体側の面から第１レンズ群Ｇ１の前側主点までの距離である。
【００１０】
本発明のズーム光学系は、高変倍率にするために上記のような正の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３にて構成し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するようにレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれも物体側に繰り出すことにより広角端から望遠端への変倍を行なうようにした。
【００１１】
また本発明のズーム光学系は、次に述べる理由により前記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するようにした。
【００１２】
条件（１）は本発明のズーム光学系のズーム比を示すものであって、この条件（１）の下限の３．８を超えると目的とする高変倍ズーム光学系になし得ない。
【００１３】
また、この条件（１）を満足しないと、条件（２）、（３）の分母（ｆＴａ−ｆＷ）の値が小になり、これら条件を満足するようなレンズ構成にするのが困難になる。
【００１４】
条件（２）は、光学系の第１面（最も物体側の面）から最終面（最も像側の面）までの距離のズーミング時焦点距離をｆＷから（ｆＴａまで変化させた時）の変化量と全系の焦点距離のズーミング時焦点距離をｆＷから（ｆＴａまで変化させた時）の変化量との比で、下限の０を超えると光軸方向のレンズ面の位置ずれに対するバックフォーカス位置の補正感度が大になり結像性能が劣化しやすくなる。また上限の０．２を超えると各レンズ群のパワーが弱くなり、全長を短くしようとすると変倍比を確保することが困難になる。また、レンズ系の一部を光軸方向へ移動させてフォーカシングを行なう場合、移動レンズ群の移動量が大になり、フォーカシング可能な至近距離を小にすることができない。
【００１５】
この条件（２）において、上限を０．０７に代えて下記条件（２−１）を満足するようにすればより望ましい。
（２−１） ０＜［Ｓ（ｆＴａ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴａ−ｆＷ）＜０．０７
【００１６】
条件（３）は、望遠時（焦点距離ｆＴａの時）の光学系の全長と全系の焦点距離の変化量（広角端から焦点距離ｆＴａまでの焦点距離の変量）との比を定めたもので、この条件（３）の下限の０．８を超えると球面収差、コマ収差、軸上色収差のズーミング時の変動が大になる等の性能劣化が著しい。また、上限の１．０５を超えると望遠比［Ｌ（ｆＴａ）／ｆＴａ］が増大し、光学系の全長を短くすることが出来ない。
【００１７】
上記条件（３）において、その上限値を１．０４、下限値を０．９とし下記条件（３−１）を満足するようにすればより望ましい。
（３−１） ０．９＜Ｌ（ｆＴａ）／（ｆＴａ−ｆＷ）＜１．０４
【００１８】
条件（４）は第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から前側主点位置までの距離［Ｈ（Ｇ１）］と望遠時の全系の焦点距離（ｆＴａ）との比を規定したものである。条件（４）の下限の０を超えると望遠比Ｌ（ｆＴａ）／ｆＴａの増大をまねき、光学系の全長を短くしてコンパクトにすることが出来ない。上限の０．０２３を超えると諸収差特に歪曲収差が補正過剰になる。
【００１９】
この条件（４）において、下限値を０．０１、上限値を０．０２にして下記条件（４−１）を満足するようにすればより望ましい。
（４−１） ０．０１＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２
【００２０】
本発明のズーム光学系の他の第２の構成は物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１が物体側より順に物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと像側より強い曲率の面を物体側に向けた正の単レンズの２枚のレンズにて構成され、負の第３レンズ群Ｇ３が物体側より順に、両凹負レンズと、像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有し、下記条件（２Ａ）、（３Ａ）を満足するものである。
（２Ａ） ０＜［Ｓ（ｆＴ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴ−ｆＷ）＜０．２
（３Ａ） ０．８＜Ｌ（ｆＴ）／（ｆＴ−ｆＷ）＜１．０５
ただし、ｆＷ，ｆＴは夫々広角端および望遠端におけるズーム光学系全系の焦点距離、Ｓ（ｆＷ）は広角端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｓ（ｆＴ）は望遠端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｌ（ｆＴ）は望遠端における光学系の全長である。
【００２１】
この第２の構成は、３群ズーム光学系で各レンズ群のパワー配分並びにズーミングの際のレンズ群の移動は、前述の構成のズーム光学系と実質上同じである。即ち、この第２の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端へのズーミングの際に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少するように移動する光学系である。
【００２２】
上記の通りの構成にすることにより、この第２の構成のズーム光学系も、第１の構成と同様、高倍変化の光学系を実現し得るようにした。
【００２３】
また、本発明の第２の構成のズーム光学系は、第１レンズ群Ｇ１を物体側より順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと、像側よりも強い曲率の面を物体側に向けた正の単レンズの２枚のレンズにて構成して、レンズ系の全長を短縮し、かつ諸収差特に像面湾曲、非点収差を良好に補正し得るようにした。
【００２４】
また、第３レンズ群を物体側より順に、両凹負レンズと、像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有する構成にして、諸収差特に像面湾曲、非点収差を良好に補正し得るようにした。
【００２５】
また、この第２の構成のズーム光学系は、前記条件（２Ａ）、（３Ａ）を満足することを特徴とする。
【００２６】
この条件は、第１面から最終面までの距離の望遠端と広角端との間の変化量と広角端から望遠端への焦点距離の変化量との比を規定するもので、この条件（２Ａ）の下限を超えると光軸方向のレンズ面の位置のずれに対するバックフォーカス位置の補正感度が大になり、結像性能が劣化しやすくなる。
【００２７】
この条件（２Ａ）の上限を超えると各レンズ群のパワーが弱くなり全長を短くしようとすると変倍比を大にすることが困難になる。また一部のレンズ群を移動させてフォーカシングを行なう場合、レンズ群の移動量が大になり、フォーカシング可能な至近距離を小にできない。
【００２８】
また、条件（３Ａ）は望遠端における光学系の全長と広角端から望遠端への焦点距離の変化量との比を規定するもので、その下限の０．８を超えると球面収差、コマ収差、軸上色収差のズーミング時の変動が大になる。また上限の１．０５を超えると望遠比が増大し光学系の全長を短くすることが困難になる。
【００２９】
この第２の構成の光学系は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とを前述のような構成にすることにより条件（１）を規定することなしに高変倍比でコンパクトな構成の光学系になし得る。特に条件（２）、（３）の代りに条件（２Ａ）、（３Ａ）を満足するようにして、諸収差等の光学性能の優れた光学系になし得、条件（４）を満足することなしに高変倍比でコンパクトであってしかも諸収差が良好に補正された良好な光学性能のズーム光学系を実現し得る。
【００３０】
本発明の第３の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズ群とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を増大し第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、負の屈折力の第３レンズ群が物体側より順に、両凹レンズと像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズを有し、フォーカシング時に少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化する光学系で、下記条件（１０）を満足するズーム光学系である。
（１０） （β３Ｔ）2 ／［Ｆ（Ｔ）×０．０３］＜６０
ただしβ３Ｔは第３レンズ群の望遠端における倍率、Ｆ（Ｔ）は望遠端におけるＦナンバーである。
【００３１】
この第３の構成のズーム光学系は、変倍比を高くするためにレンズ群のパワー配分並びにズーミングの際の可動レンズ群の移動方式は、前述の第１、第２の構成の光学系と同様である。即ち、第３の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔を増大させまた第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を減少させるように各レンズ群を物体側へ移動させるようにした。
【００３２】
そして、この第３の構成の光学系は、前記負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３が物体側より順に、両凹レンズと像側より強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有する構成にすることによって諸収差特に像面湾曲、非点収差が良好に補正されるようにした。
【００３３】
本発明のズーム光学系のように、物体側より順に、正の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、負の第３レンズ群Ｇ３にて構成したレンズ系は、特に望遠側において第１レンズ群Ｇ１の偏芯誤差により光学系の性能が低下する。そのため前記第３の構成の光学系は、フォーカシング時に少なくとも第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を変化させるようにして、第１レンズ群Ｇ１のフォーカシング時における移動量を少なくしあるいは固定させて第１レンズ群Ｇ１の偏芯誤差を小さく抑えるようにした。
【００３４】
また、条件（１０）は、第３レンズ群Ｇ３の望遠端における倍率β３Ｔの２乗と焦点深度との比を規定したものである。この条件の上限の６０を超えるとフォーカシングの際の第２レンズ群と第３レンズ群との間隔の変化の精度が厳しくなる。
【００３５】
更に本発明の第４の構成のズーム光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、フォーカシングの際に少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変化し、下記条件（１）、（４）、（５）、（６）を満足するズーム光学系。
（１） ｆＴ／ｆＷ＞３．８
（４） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２３
（５） １５＜（β３Ｔ）2 −（β３Ｔ）2 ×（β２Ｔ）2 ＜２７
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴａ＜０．５
ただし、ｆＷ，ｆＴは夫々広角端および望遠端における全系の焦点距離、ｆＴａは広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離領域の任意の焦点距離、Ｈ（Ｇ１）は第１面から第１レンズ群の前側主点までの距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、β２Ｔ，β３Ｔは夫々第２レンズ群および第３レンズ群の望遠端における倍率である。
【００３６】
この第４の構成の光学系も高変倍比のズーム光学系を達成するために、第１〜第３の構成と同様に、物体側より順に、正の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３とにて構成し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を繰り出すことによって広角端から望遠端へのズーミングを行なうものである。
【００３７】
また、この第４の構成は、少なくとも第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させてフォーカシングを行なうようにしたもので、これによりフォーカシングの際に、第１レンズ群Ｇ１の移動を少なくし又は固定として、第１レンズ群Ｇ１の偏芯誤差による光学系の性能の低下を抑えるようにした。
【００３８】
また本発明の第４の構成のズーム光学系は、上記条件（１）、（４）、（５）、（６）を満足するものである。
【００３９】
条件（１）は光学系のズーム比を規定するもので、条件（１）の下限を超えると高変倍比のズーム光学系になし得ない。
【００４０】
条件（４）は第１レンズ群Ｇ１の第１面（最も物体側の面）から前側主点位置までの距離Ｈ（１Ｇ）と望遠側領域での焦点距離ｆＴａとの比を規定するものである。この条件（４）の下限の０を超えると望遠比が増大し光学系の全長が大になって光学系をコンパクトになし得ない。また上限の０．０２３を超えると諸収差特に歪曲収差が補正過剰になる。
【００４１】
条件（５）は、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向に移動した時の像面位置の補正感度を示すもので、下限の１５を超えるとフォーカシング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大になり、最近接撮影距離を小さくする上で障害になる。また上限の２７を超えると像面位置の補正感度が高くなりすぎて第２レンズ群Ｇ２の停止精度が厳しくなる。
【００４２】
条件（６）は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離域の任意の焦点距離ｆＴａとの比を示すもので、条件（６）の下限の０．３を超えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなり、レンズ偏芯時の性能劣化が大になる。また上限の０．５を超えると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり、光学系の全長が長くなる。
【００４３】
本発明のズーム光学系の前記第１の構成において、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１を物体側から順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと像側よりも物体側の面が強い曲率で物体側に凸面を向けた正の単レンズとにて構成し、第３レンズ群Ｇ３を物体側より順に、両凹負レンズと、像側より物体側が曲率が強く物体側に凸面を向けた正レンズと、像側よりも物体側の面が曲率が強く物体側に凹面を向けた負レンズとより構成することが好ましい。
【００４４】
前記本発明のズーム光学系において、第１レンズ群Ｇ１を前述のような物体側より順に物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと像側よりも物体側の面が強い曲率を有する正の単レンズの２枚のレンズにて構成することにより、この第１レンズ群Ｇ１の主点位置を光学系の全長を短縮しかつ諸収差特に歪曲収差を良好に補正し得る位置に設定することが容易になる。
【００４５】
また前記の第１、第４の構成の本発明のズーム光学系において、第３レンズ群Ｇ３を物体側より順に、両凹レンズと、像側より物体側が強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側より物体側が強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズとを有する構成にするようにすれば諸収差特に像面湾曲、非点収差を良好に補正し得るので望ましい。
【００４６】
また、前記第２、第３の構成の光学系において、下記条件（４Ａ）を満足することが望ましい。
（４Ａ） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴ＜０．０２８
【００４７】
この条件（４Ａ）は第１レンズ群Ｇ１の第１面からこのレンズ群Ｇ１の前側主点位置までの距離Ｈ（Ｇ１）と望遠端の全系の焦点距離との比を規定するものである。条件（４Ａ）の下限を超えると望遠端における光学系の望遠比つまり望遠端における全長Ｌ（Ｔ）と望遠端における全系の焦点距離ｆＴとの比Ｌ（Ｔ）／ｆＴが大になり光学系の全長を小さくできなくなる。また上限を超えると諸収差特に歪曲収差が補正過剰になる。
【００４８】
また、前記第１、第２、第３の構成において、下記条件（５）を満足することが望ましい。
（５） １５＜（β３Ｔ）2 −（β３Ｔ)2 ×（β２Ｔ）2 ＜２７
ただし、β２Ｔ、β３Ｔは夫々第２レンズ群、第３レンズ群の望遠端における倍率である。
【００４９】
上記条件（５）は前述のように、第２レンズ群Ｇ２が光軸方向に移動した時の像面位置の補正感度を示すもので、下限の１５を超えるとフォーカシング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大になり、最近接撮影距離を小さくする上で障害になる。また上限の２７を超えると像面位置の補正感度が高くなりすぎて第２レンズ群Ｇ２の停止精度が厳しくなる。
【００５０】
また、前記第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、下記条件（６）を満足することが望ましい。
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴ＜０．５
ただし、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離である。
【００５１】
この条件（６）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と望遠端における全系の焦点距離ｆＴとの比を規定するものである。
【００５２】
条件（６）の下限の０．３を超えると、第１レンズ群の屈折力が強くなり、レンズが偏芯したときの光学系の性能劣化が著しくなる。また上限の０．５を超えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり光学系の全長が長くなる。
【００５３】
前記第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、第２レンズ群Ｇ２が少なくとも、負レンズと正レンズを接合した負の屈折力の接合レンズと負レンズと正レンズとを接合した正の屈折力の接合レンズとを有する構成にすれば、軸上色収差と軸外色収差とを効果的に補正し得る。
【００５４】
第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、第３レンズ群Ｇ３中に球面レンズの凹面に樹脂を薄く塗布することによって非球面を形成した非球面レンズを含むようにし、この非球面レンズが下記条件（７）を満足することが望ましい。
（７） ０．２＜［（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）］Ｙ＜０．９
ただし、Ｒａは光軸から高さＹにおける非球面の局所的曲率半径つまり非球面上の光軸から高さＹの点における法線が光軸と交わるまでの距離、Ｒｂは非球面の光軸上の曲率半径、Ｎ１、Ｎ２は夫々非球面の物体側および像側の屈折率である。
【００５５】
条件（７）を満足することにより塗布する樹脂の厚さを大きく変化させることなしに良好な結像性能を得ることが可能な非球面を容易に形成し得る。
【００５６】
この非球面レンズにおいて、塗布する樹脂の厚さが大きく変化すると、温度と湿度の変化により性能が劣化する。また製作時における樹脂を凝固させる際の容易さの点でも好ましくない。
【００５７】
条件（７）の下限を超えると、非球面による効果が失われ好ましくない。また、条件（７）の上限を超えると光学系全体の収差のバランスをとれなくなり好ましくない。
【００５８】
上記条件（７）の代りに下記条件（７−１）を満足するようにすることが更に望ましい。
（７−１） −０．１＜（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）＜０．４
【００５９】
また、前記第１、第２、第３、第４の構成の光学系において、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置された正レンズのアッベ数νd (１Ｒ）が下記条件（８）を満足することが望ましい。
（８） νd (１Ｒ）＞８１
【００６０】
本発明のような全長の短いズーム光学系の場合、第１レンズ群Ｇ１に含まれる正レンズには低分散ガラスを用いることが望ましい。つまり第１レンズ群Ｇ１の正レンズに条件（８）を満足するガラスを用いることにより、軸上色収差と倍率の色収差を共に小さくすることが可能になる。
【００６１】
前述のように、本発明のズーム光学系（第１〜第４の構成）において、第３レンズ群Ｇ３中に非球面レンズを含むようにすることが望ましい。その場合、レンズ面に薄膜を設けこの膜の面を非球面にすることが考えられる。
【００６２】
このような複合レンズの樹脂膜は、湿度変化により像面位置が変化するため、この像面位置の変化を小さく抑える必要がある。
【００６３】
このように、複合レンズの湿度変化による像面位置の変化を小さくするためには、次の条件（９）を満足することが望ましい。
（９） Ｋ＜０．０１
ただし、Ｋは樹脂の吸水率で、乾燥時の重量がＭ１である試験片を２３±２℃の純水中に２３±１時間浸漬し、この時の重量がＭ２である時Ｋ＝（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１にて与えられる。
【００６４】
従来の複合レンズにて用いられる樹脂膜はＫ＝０．０１３であるがこの樹脂膜を用いた複合レンズの場合、湿度変化による像面位置の変化は十分満足の得られる程度のものではなく、Ｋ＜０．０１であることが望ましい。
【００６５】
更にＫ＜０．００５であれば一層望ましい。
【００６６】
前記本発明のズーム光学系（第１〜第４の構成のズーム光学系）において、明るさ絞りＳを第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置すれば、第１レンズ群Ｇ１のレンズ外径を小さくすることが可能である。特に第１レンズ群中に特殊低分散ガラスのような高価なガラスを使用する場合、コストを低く抑えられるため有効である。
【００６７】
また、本発明のズーム光学系にいて、明るさ絞りＳを第２レンズ群Ｇ２中に配置すれば光学系中のほぼ中央に明るさ絞りＳが設定されることになり、性能のバランスが良くなり特に無限遠から至近距離物体へのフォーカシングの際の像面湾曲の変動を抑えることができる。
【００６８】
また、本発明のズーム光学系において、明るさ絞りＳを第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置すれば、第３レンズ群Ｇ３のレンズ外径を小さくすることができる。この場合、第３レンズ群Ｇ３の重量を小さくでき、第３レンズ群Ｇ３を移動させて無限遠から至近距離の物体へのフォーカシングの際、駆動系の消費電力を小さくできる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図示する各実施例のズーム光学系について説明する。
【００７０】
本発明の光学系の実施例は、図１乃至図１２に示す通りで下記のデータを有する。
【００８２】
実施例１は、図１に示す通りの構成で、正の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００８３】
この光学系の第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズ（ｒ1 〜ｒ2 ）と物体側の面が像側より強い曲率の正の単レンズ（ｒ3 〜ｒ4 ）からなる。
【００８４】
第２レンズ群Ｇ２は負レンズと正レンズの接合レンズ（ｒ6 〜ｒ8 ）と正レンズ（ｒ9 〜ｒ10）と負レンズと正レンズの接合レンズ（ｒ11〜ｒ13）とにて構成されている。
【００８５】
また第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズ（ｒ15〜ｒ16）と物体側が像側より強い曲率の凸面の正レンズ（ｒ17〜ｒ18）と物体側に像側より曲率の強い凹面を向けた負レンズ（ｒ19〜ｒ20）とよりなる。
【００８６】
この実施例１は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の両凹レンズがその物体側の面に非球面ｒ14を有する樹脂膜を設けた複合レンズである。
【００８７】
また明るさ絞りＳは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。
【００８８】
この実施例１は条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【００８９】
実施例２乃至実施例５は夫々図２乃至図５に示すように物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【００９０】
これら実施例２乃至５のズーム光学系は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３がいずれも実施例１と同様の構成である。
【００９１】
また明るさ絞りＳも同様に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されている。
【００９２】
また、実施例１と同様に第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズが非球面複合レンズである。
【００９３】
この実施例２乃至５は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。尚実施例３、４、５は条件（９）も満足する。
【００９４】
実施例６は、図６に示す構成のズーム光学系で物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【００９５】
この実施例６は、第２レンズ群Ｇ２が負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ二つからなる点と、明るさ絞りＳが第２レンズ群Ｇ２中に配置されているつまり物体側の接合レンズ（ｒ5 〜ｒ7 ）と像側の接合レンズ（ｒ9 〜ｒ11）との間に配置されている点とで実施例１〜５の光学系と相違する。
【００９６】
またこの実施例６の光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【００９７】
本発明の実施例７のズーム光学系は、図８に示す通りの構成であり、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、実施例６と類似する構成、つまり第１、第２、第３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は夫々い実施例６と類似し、また第３レンズ群Ｇ３の物体側のレンズが非球面複合レンズで、明るさ絞りＳは第２レンズ群Ｇ２中に配置されている。
【００９８】
この実施例７は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【００９９】
本発明の実施例８は、図８に示す通りで、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１００】
また第１レンズ群Ｇ１は他の実施例１〜７と同じ構成であるが、第２レンズ群Ｇ２は負レンズと正レンズの接合レンズ二つ（ｒ5 〜ｒ7 とｒ8 〜ｒ10）と正レンズ（ｒ11〜ｒ12）とからなり、第３レンズ群Ｇ３は物体側が凹面の正のメニスカスレンズ（ｒ15〜ｒ16）と像側より物体側が曲率が強い凹レンズ（ｒ17〜ｒ18）である。
【０１０１】
また、第３レンズ群Ｇ３の物体側の正のメニスカスレンズが、その凹面ｒ15に樹脂膜を設けた非球面複合レンズで、面ｒ14が非球面である。
【０１０２】
更に明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配置されている。
【０１０３】
この実施例８のズーム光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【０１０４】
実施例９は、図９に示すように物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１０５】
また第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２は、実施例８と類似する構成であるが、第３レンズ群Ｇ３は実施例１等と類似の構成である。
【０１０６】
この実施例９は、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の両凹レンズ（ｒ15〜ｒ16）がその物体側の面ｒ15に非球面ｒ14を有する樹脂膜を設けた非球面複合レンズであり、また明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配置されている。
【０１０７】
この実施例９の光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【０１０８】
実施例１０は、図１０に示す通り、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３よりなる。
【０１０９】
この実施例１０の第１、第２、第３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等は、実施例８と同様の構成であり、第３レンズ群Ｇ３の物体側のレンズ（ｒ15〜ｒ16）がその物体側の凹面ｒ15に非球面ｒ14を有する樹脂膜を形成した非球面複合レンズである。
【０１１０】
この実施例１０の光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（８）を満足する。
【０１１１】
実施例１１のズーム光学系は、図１１に示すように、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１１２】
この実施例１１は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３とは、実施例１等と同様のレンズ構成であるが、第２レンズ群Ｇ２は負レンズと正レンズの接合レンズ二つ（ｒ 6 〜ｒ 8 ）および（ｒ 11 〜ｒ 13 ）とその像側に配置されたこれら二つの接合レンズの間に正レンズ（ｒ 9 〜ｒ 10 ）とよりなる。この実施例１１は、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の両凹レンズ（ｒ15〜ｒ16）がその物体側の凹面ｒ15に非球面ｒ14を有する樹脂膜を形成した非球面複合レンズである。
【０１１３】
更に、この実施例１１は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。
【０１１４】
実施例１１のズーム光学系は、条件（１）〜条件（１０）を満足する。
【０１１５】
実施例１２は、図１２に示す構成の光学系で、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【０１１６】
この実施例１２は、第１、第２、第３レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のレンズ構成等は、実施例９と類似するが、複合レンズを用いていない点で相違する。
【０１１７】
実施例１２のズーム光学系は、条件（１）、（２）、（２Ａ）、（３）、（３Ａ）、（４）〜（７）を満足する。
上記実施例の断面図（図１〜図１２）において、上段は広角端、中段は中間焦点距離、下段は望遠端である。
【０１１８】
本発明の各実施例のズーム光学系は、無限遠物体から近距離の物体へのフォーカシングを第２レンズ群Ｇ２のみを物体側へくり出すかあるいは第３レンズ群のみを像側へ繰り込むことによって行なうことができる。また第２レンズ群Ｇ２を物体側へ繰り出すと共に第３レンズ群Ｇ３を像側へ繰り込むことによって無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングが可能である。
【０１１９】
例えば実施例１０において、第１レンズ群と第２レンズ群とを物体側へ繰り上げ第３レンズ群を像側へ繰り込んで物体距離８０cmにフォーカシングを行なう時の広角端、中間焦点距離、望遠端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔および第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は下記の通りである。
【０１２０】
ワイド端（ｆ＝39.2901 ）
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔 ２．９４
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔 １６．２９
バックフォーカスｆB ６．６６
中間焦点距離（ｆ＝80.9996 ）
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔 １１．７３
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔 ８．８９
バックフォーカスｆB ２９．２９
望遠端（ｆ＝164.9051）
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔 １５．５４
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔 ４．９４
バックフォーカスｆB ７２．６２
【０１２１】
本発明のズーム光学系の実施例にて用いられる非球面の形状は、光軸方向をｘ軸、光軸と直角な方向をｙ軸としたとき、下記の式にて表わされる。
上記式において、ｒは基準球面の曲率半径、ｋ，Ａ2，Ａ4，Ａ6，・・・は非球面係数である。
【０１２３】
図１３、１４、１５は、夫々本発明の実施例１の広角端、中間焦点距離および望遠端における無限遠物体にフォーカスした時の収差曲線図である。
【０１２４】
これら図に示すように、この実施例１のズーム光学系は、諸収差が良好に補正されており、またズーミングによる収差変動も少ない。
【０１２５】
また他の実施例２〜１２の各ズーム光学系も実施例１と同様に各収差が良好に補正されており、ズーミング時の収差変動も少ない。
【０１２６】
図１６、図１７は本発明のズームレンズをコンパクトカメラの撮影レンズとして３５ミリカメラに組込んだ状態を示す図で、図１６はその斜視図、図１７は断面図である。
【０１２７】
これら図において、１は第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３よりなる本発明のズーム光学系で実施例１のワイド端の状態を示してある。２はフィルム、３はファインダー用対物レンズ、４は像正立プリズム、５は接眼レンズ、６は絞り、７、８は夫々撮影用光路およびファインダー用光路である。又１０はカメラボディーである。
【０１２８】
このカメラにおいて、撮影用光路とファインダー用光路とはほぼ平行に並ぶように構成され、被写体像はファインダー用対物レンズ３、像正立プリズム４、絞り６、接眼レンズ５にて構成されるファインダーにより観察されると共に本発明のズーム光学系１によりフィルム２上に結像され撮影される。フィルムに変えてＣＣＤ等の電子撮像素子を用いてもよい。
【０１２９】
本発明は、特許請求の範囲に記載するもののほか次の各項に記載する光学系も発明の目的を達成し得る。
【０１３０】
（１）特許請求の範囲の請求項１に記載する光学系で、正の屈折力の第１レンズ群が、物体側より順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと、像側よりも物体側の面が強い曲率の面である正の単レンズとにて構成され、第３レンズ群が、物体側より順に両凹負レンズと、像側よりも強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側よりも強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズを有することを特徴とするズーム光学系。
【０１３１】
（２）特許請求の範囲の請求項２に記載する光学系で、下記条件（４Ａ）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（４Ａ） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴ＜０．０２８
【０１３２】
（３）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）又は（２）の項に記載する光学系で、下記条件（５）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（５） １５＜（β３Ｔ）2 −（β３Ｔ）2 ×（β２Ｔ）2 ＜２７
【０１３３】
（４）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）又は（３）の項に記載する光学系で、下記条件（６）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴ＜０．５
【０１３４】
（５）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）、（３）又は（４）に記載する光学系で、第２レンズ群が全体として負の屈折力を有していて負レンズと正レンズを接合した接合レンズと、全体として正の屈折力を有していて負レンズと正レンズとを接合した接合レンズとを少なくとも有していることを特徴とするズーム光学系。
【０１３５】
（６）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）に記載する光学系で、第３レンズ群中に球面レンズの凹面に樹脂を薄く塗布することによって非球面を形成するレンズを少なくとも１枚有し、下記条件（７）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（７） −０．２＜［（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）］Ｙ＜０．９
【０１３６】
（７）特許請求の範囲の請求項１又は２あるいは前記の（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）に記載する光学系で、第１レンズ群の最も像側の正レンズが下記条件（８）を満足することを特徴とするズーム光学系。
（８） νd （１Ｒ）＞８１
【０１３７】
【発明の効果】
本発明によれば、望遠端における光学系の全長が短く、結像性能が良好で、ズーミングによる性能の劣化の少ない、変倍比３．８を超える高い変倍比のズーム光学系を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の構成を示す図
【図２】本発明の実施例２の構成を示す図
【図３】本発明の実施例３の構成を示す図
【図４】本発明の実施例４の構成を示す図
【図５】本発明の実施例５の構成を示す図
【図６】本発明の実施例６の構成を示す図
【図７】本発明の実施例７の構成を示す図
【図８】本発明の実施例８の構成を示す図
【図９】本発明の実施例９の構成を示す図
【図１０】本発明の実施例１０の構成を示す図
【図１１】本発明の実施例１１の構成を示す図
【図１２】本発明の実施例１２の構成を示す図
【図１３】本発明の実施例１の広角端における収差曲線図
【図１４】本発明の実施例１の中間焦点距離における収差曲線図
【図１５】本発明の実施例１の望遠端における収差曲線図
【図１６】本発明のズーム光学系を用いたコンパクトカメラの外観を示す図
【図１７】本発明のズーム光学系を用いたコンパクトカメラの断面図
Claims (6)
- 物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズ群とよりなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少するように各レンズ群を物体側へ繰り出す光学系で、フォーカシングの際に第２レンズ群が移動し、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）、（５）を満足するズーム光学系。
（１） ｆＴ／ｆＷ＞３．８
（２） ０＜［Ｓ（ｆＴａ）−Ｓ（ｆＷ）］／（ｆＴａ−ｆＷ）＜０．２
（３） ０．８＜Ｌ（ｆＴａ）／（ｆＴａ−ｆＷ）＜１．０５
（４） ０＜Ｈ（Ｇ１）／ｆＴａ＜０．０２３
（５） １５＜（β３Ｔ） 2 −（β３Ｔ） 2 ×（β２Ｔ） 2 ＜２７
ただしｆＷ，ｆＴは夫々広角端および望遠端の焦点距離、ｆＴａは広角端の焦点距離の３．８倍を超える焦点距離領域の任意の焦点距離、Ｓ（Ｗ）は広角端における最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｓ（ｆＴａ）は焦点距離がｆＴａにおける最も物体側の面から最も像側の面までの距離、Ｌ（ｆＴａ）は焦点距離ｆＴａにおける最も物体側の面から像面までの距離、Ｈ（Ｇ１）は最も物体側の面から第１レンズ群の前側主点までの距離、β２Ｔ，β３Ｔは夫々第２レンズ群および第３レンズ群の望遠端における倍率である。 - 前記正の屈折力の第１レンズ群が、物体側より順に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス単レンズと、像側よりも物体側の面が強い曲率の面である正の単レンズとにて構成され、第３レンズ群が、物体側より順に両凹負レンズと、像側よりも強い曲率の凸面を物体側に向けた正レンズと、像側よりも強い曲率の凹面を物体側に向けた負レンズを有することを特徴とする請求項１のズーム光学系。
- 下記条件（６）を満足することを特徴とする請求項１又は２のズーム光学系。
（６） ０．３＜ｆ１／ｆＴ＜０．５
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは望遠端における全系の焦点距離である。 - 前記第２レンズ群が全体として負の屈折力を有していて負レンズと正レンズを接合した接合レンズと、全体として正の屈折力を有していて負レンズと正レンズとを接合した接合レンズとを少なくとも有していることを特徴とする請求項１、２又は３のズーム光学系。
- 前記第３レンズ群中に球面レンズの凹面に樹脂を薄く塗布することによって非球面を形成するレンズを少なくとも１枚有し、下記条件（７）を満足することを特徴とする請求項１、２、３又は４のズーム光学系。
（７） −０．２＜［（１／Ｒｂ−１／Ｒａ）／（Ｎ１−Ｎ２）］Ｙ＜０．９
ただし、Ｒａは光軸から高さＹにおける非球面の局所的曲率半径つまり非球面上の光軸から高さＹの点における法線が光軸と交わるまでの距離、Ｒｂは非球面の光軸上の曲率半径、Ｎ１、Ｎ２は夫々非球面の物体側および像側の屈折率である。 - 前記第１レンズ群の最も像側の正レンズが下記条件（８）を満足することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５のズーム光学系。
（８） νd （１Ｒ）＞８１
ただし、νd （１Ｒ）は第１レンズ群の最も像側に配置された正レンズのアッベ数である。
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