JP2009109630A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有する小型で高変倍比を有するズームレンズを得ること。
【解決手段】 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、１つ以上のレンズ群を含む後群を有し、
広角端に比べ望遠端での該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔が広くなるように、少なくとも該第２レンズ群が移動するズームレンズであって、
該第１レンズ群は、ｄ線における屈折率Ｎｄ１ａ、アッベ数νｄ１ａを各々適切に設定すること。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真用のカメラ等に好適なものである。

近年、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、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。

そしてそれに用いる撮影光学系としてレンズ全長が短く、コンパクトで高ズーム比（高変倍比）を有し、しかも高解像力のズームレンズが要求されている。

これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群、負の屈折力のレンズ群、そしてそれに続く１つ以上のレンズ群を含む後群を有するズームレンズが知られている（特許文献１〜４）。

後群のレンズ構成としては、正の屈折力の１つのレンズ群による構成、複数の正の屈折力のレンズ群による構成、正の屈折力のレンズ群と負の屈折力のレンズ群をそれぞれ１以上有する構成等が知られている。

これらのタイプのズームレンズでは、第１レンズ群により結像された像を、第２レンズ群以降のレンズ群を移動させて拡大又は縮小することでズーミングを行っている。

第１レンズ群が正の屈折力を有するいわゆるポジティブリードタイプのズームレンズでは、第１レンズ群が負の屈折力を有するいわゆるネガティブリードタイプのズームレンズに比べ、高変倍比が得やすいという特徴を有している。

また近年透光性セラミックスが開発され、それを光学材料として用いた撮影光学系が知られている。透光性セラミックスは光学ガラスに比べて屈折率が高く、又硬度と強度に優れている。この性質を利用して、レンズ系全体の薄型化を図った撮像装置が知られている（特許文献５）。
特開平７−２７０６８４号公報 特開２０００−３４７１０２号公報 特開２００３−３１５６７６号公報 特開平６−１４８５２３号公報 特開２００６−８４８８７号公報

近年、撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比で、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。

一般にズームレンズを小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。

しかしながら、このようにしたズームレンズは、レンズ肉厚が増してしまいレンズ系の短縮効果が不十分になると同時に諸収差の補正が困難になってくる。

このため、高ズーム比とレンズ系全体の小型化を図るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群を構成するレンズ構成等を適切に設定することが重要となる。

又、それと共にこのときレンズに使用する材料は、屈折率とアッベ数を考慮して、各ズームポジション（各ズーム位置）で色収差を含めた各種収差が小さくなるように選択することが重要となる。

例えばポジティブリード型のズームレンズで全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図るには、第１レンズ群中のレンズに屈折率とアッベ数等を考慮して適切なる材料を選択することが重要となってくる。

特許文献５では、正レンズと負レンズを貼り合わせた接合レンズの負レンズの材料に、透光性セラミックスを用いてレンズ肉厚の薄型化をし、レンズ系全体の小型化を図っている。

特許文献５では、セラミックスがガラスに比べて高屈折率、高硬度、高曲げ強度を有することに着目し、１枚の負レンズの薄肉化分だけ小型化ができるという効果を獲ている。

一般に光学ガラスは、屈折率を縦軸に上方向が大きな値となるように、アッベ数を横軸に左方向が大きな値となるように取ったグラフ（以下「ｎｄ−νｄ図」と呼ぶ）上にマッピングさせると、ほぼいくつかの直線に沿って分布することが知られている。

また一般に光学ガラスの屈折率が大きくなると、アッベ数は小さくなり、分散が大きくなる特性がある。

一方、可視光領域で光透過率の高いセラミックスや酸化物の単結晶および多結晶の中には、屈折率とアッベ数の関係が、前述のｎｄ−νｄ図において通常の光学ガラスとは異なる領域に存在するものが知られている。

すなわち同じアッベ数を有する光学ガラスに比べ、高い屈折率を有する材料が知られている。

このような性質を有するセラミックスを光学材料として用いると、収差補正及び光学系全体の小型化に有利となる。

しかしながら単にセラミックスより成るレンズをズームレンズに用いても全ズーム範囲にわたり、高い光学性能を得ることは難しい。

セラミックスより成るレンズを用いて高ズーム比化とレンズ系全体の小型化を図るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、透明性のセラミックスより成るレンズを適切に用いることにより、高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、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、１つ以上のレンズ群を含む後群を有し、
広角端に比べ望遠端での該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔が広くなるように、少なくとも該第２レンズ群が移動するズームレンズであって、
該第１レンズ群は、ｄ線における屈折率をＮｄ１ａ、アッベ数をνｄ１ａとするとき、
Ｎｄ１ａ＞２．３−０．０１・νｄ１ａ
１．６５＜Ｎｄ１ａ＜２．７０
なる条件を満足する材料で構成されるレンズＧ１ａを有することを特徴としている。

本発明によれば、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有する小型で高変倍比を有するズームレンズが得られる。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。

本発明のズームレンズは、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、１つ以上のレンズ群を含む後群から構成されている。

ズーミングに際しては、広角端に比べ望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広くなるように、少なくとも第２レンズ群が移動している。

後群のレンズ構成としては、物体側から像側へ順に正の屈折力の第３レンズ群と正の屈折力の第４レンズ群より成っている。

又は、物体側から像側へ順に正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より成っている。

図１は、実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における要部断面図（レンズ断面図）である。図２〜図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図５は、実施例２のズームレンズの広角端における要部断面図である。図６〜図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。

図９は、実施例３のズームレンズの広角端における要部断面図である。図１０〜図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。

図１３は、実施例４のズームレンズの広角端における要部断面図である。図１４〜図１６はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。

図１７は、実施例５のズームレンズの広角端における要部断面図である。図１８〜図２０はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。

図２１は、実施例６のズームレンズの広角端における要部断面図である。図２２〜図２４はそれぞれ実施例６のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。

図２５は、実施例７のズームレンズの広角端における要部断面図である。図２６〜図２８はそれぞれ実施例７のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図である。
図２９、図３０は各々本発明のズームレンズを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。

レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは１以上のレンズ群を含む後群である。

ＳＰは開口絞りである。開口絞りＳＰは図５、図９、図１７、図２１、図２５に示した実施例２、３および実施例５〜７のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。

又、開口絞りＳＰは図１および図１３に示した実施例１および実施例４のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｌ３中に配置している。

図９、図１７においてＦＰはフレアーカット絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置している。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。

ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。

又、銀塩フィルム用のカメラの撮像光学系として使用する際には、フィルム面に相当する。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ，ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を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。

矢印は、広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。

各実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、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、およびこれに続く１つ以上のレンズ群を含む後群ＬＲで構成している。

広角端から望遠端へのズーミングに際しては、広角端に比べ望遠端での該第１レンズ群Ｌ１と該第２レンズ群Ｌ２の間隔が広くなるように、第２レンズ群Ｌ２を移動させている。

実施例１〜６のズームレンズでは、後群ＬＲを正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成している。

このうち実施例１、２、４、６のズームレンズでは、広角端から望遠端のズーミングにおいて、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて主たる変倍を行っている。そして、第４レンズ群Ｌ４を移動させて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行っている。

ズーミングにおける第４レンズ群Ｌ４の移動軌跡を物体側へ凸状とすることで、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。

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変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。

また、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に示す如く第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。

尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３、そして開口絞りＳＰは、ズーミング及びフォーカスの為には光軸方向に移動しない。但し収差補正上必要に応じ移動させても良い。

実施例３および５のズームレンズでは、各レンズ群が移動してズーミングを行っている。
広角端から望遠端のズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡を描いて移動している。第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３は広角端に比べて望遠端で物体側に位置する様に移動している。

また第４レンズ群Ｌ４は、ズーミングに際し物体側に凸状の軌跡を描いて移動している。

ズーミングに際し、広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１を物体側に位置する様に移動させることで広角端におけるレンズ全長を短縮しつつ、大きな変倍比（ズーム比）が得られるようにしている。

又、ズーミングに際して広角端に比べ望遠端において、第３レンズ群Ｌ３が物体側に位置するように移動させることにより、第３レンズ群Ｌ３に大きな変倍効果を持たせている。

更に広角端から望遠端へのズーミングに際して正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動することで第２レンズ群Ｌ２にも変倍効果を持たせている。これにより第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなく高い変倍比を得ている。

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のフォーカスに関する移動軌跡は、先の実施例１、２、４、６と同じである。

開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体に移動しているが、別体にて移動しても、また固定としてもよい。一体に移動すると移動／可動で分けられる群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。

また、第３レンズ群Ｌ３と別体にて移動させる場合は、前玉径の小型化に有利である。

一方、開口絞りＳＰを固定とする場合は絞りユニットを移動させる必要がないため、ズーミングの際、駆動させるアクチュエータの駆動トルクを小さく設定できる省電力化の点で有利となる。

フレアーカット絞りＦＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動している。

実施例７のズームレンズでは、後群ＬＲを正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４と正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５から構成している。

広角端から望遠端のズーミングにおいて、第２レンズ群Ｌ２を物体側へ移動させて主たる変倍を行い、第４レンズ群Ｌ４を移動させて変倍に伴う像面変動を補正している。

第４レンズ群Ｌ４の移動軌跡を像側へ凸状とすることで、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５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。

また、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、第４レンズ群Ｌ４を矢印４ｃの如く後方（像側）に移動させて行っている。

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ズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。

尚、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して第５レンズ群Ｌ５を物体側に繰り出すことで行っても良い。

このときの第５レンズ群Ｌ５のフォーカスに関する移動軌跡は、先の実施例１〜６の第４レンズ群Ｌ４と同じである。

尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３、そして開口絞りＳＰは、ズーミング及びフォーカスの為には光軸方向に移動しない。但し収差補正上必要に応じ移動させても良い。

尚、各実施例では４つ又は５つのレンズ群で構成されるズームレンズを示しているが、第１レンズ群Ｌ１の物体側に必要に応じて屈折力のあるレンズ群やコンバーターレンズ群等を設けても良い。

又、実施例１〜６の第４レンズ群Ｌ４の像側や実施例７の第５レンズ群Ｌ５の像側に必要に応じて屈折力のあるレンズ群やコンバーターレンズ群等を設けても良い。

各実施例において、ｄ線における屈折率をＮｄ１ａ、アッベ数をνｄ１ａとする。

このとき、第１レンズ群Ｌ１は、
Ｎｄ１ａ＞２．３−０．０１・νｄ１ａ ・・・・（１）
１．６５＜Ｎｄ１ａ＜２．７０ ・・・・（２）
なる条件を満足する材料で構成されるレンズＧ１ａを少なくとも１つ有している。

次に、条件式（１）および（２）の技術的意味について説明する。

条件式（１）および（２）は、第１レンズ群Ｌ１を構成する１つのレンズＧ１ａの材料の屈折率Ｎｄ１ａおよびアッベ数νｄ１ａとの関係を規定している。

条件式（１）は、レンズＧ１ａの材料のアッベ数νｄ１ａを決めるとき、その材料の屈折率Ｎｄ１ａが、条件式（１）の右辺で計算される値よりも大きい材料を用いることを示している。

またレンズＧ１ａの材料のアッベ数νｄ１ａをより小さくするとき、すなわち分散をより大きくするときには、屈折率Ｎｄ１ａが、より大きな値の材料を用いることを意味している。

屈折率Ｎｄ１ａが、アッベ数の値から計算される条件式（１）の下限値を超えて小さくなると、レンズＧ１ａの各面の曲率が強くなる。この結果、レンズＧ１ａで発生する球面収差と軸上色収差が大きくなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１で球面収差と軸上色収差の補正残り（残存収差）が多くなる。

第１レンズ群Ｌ１で発生した収差量は、レンズ系全体では、第２レンズ群Ｌ２以降の各レンズ群の横倍率の積を乗じた値となる。

ズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２以降の横倍率の積は望遠端で最大となる。

そのため、第１レンズ群Ｌ１の球面収差と軸上色収差の補正残りが大きくなると、特に高変倍比（高ズーム比）のズームレンズにおいては、望遠端においてレンズ系全体として大きな収差量となる。このため、フレアが増大し、解像度が低下し、更に色にじみが増大して画質が劣化してくる。

またレンズＧ１ａの材料の屈折率Ｎｄ１ａが条件式（２）の下限値を超えて小さすぎると、レンズＧ１ａの曲率半径が強くなる。この結果、レンズＧ１ａで発生する球面収差が大きくなりすぎ、特に望遠端において、フレアが増大し、解像度が低下してくる。

又、上限値を超えて大きすぎると、レンズＧ１ａの屈折力が強くなりすぎ、レンズ系全体のペッツバール和の補正が困難となり、像面湾曲が発生してくるので良くない。

各実施例では以上のように条件式（１）、（２）を満足することにより、良好な光学性能を有する小型で高変倍比（高ズーム比）のズームレンズを得ている。

各実施例においては、前述の条件式（１）、（２）に加えて次の条件のうち１以上を満足するのがより好ましい。これによれば、各条件に相当する効果を得ることができる。

レンズＧ１ａが正の屈折力を有するときは、正の屈折力のレンズＧ１ａを正レンズＧ１ｐａとする。このとき正レンズＧ１ｐａの材料のアッベ数をνｄ１ｐａ、物体側の面の曲率半径をＲ１ｐ、像側の面の曲率半径をＲ２ｐとする。

正レンズＧ１ｐａの焦点距離をｆ１ｐａ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とする。

レンズＧ１ａが負の屈折力を有するときは、該負の屈折力のレンズＧ１ａを負レンズＧ１ｎａとする。このとき該負レンズＧ１ｎａのアッベ数をνｄ１ｎａ、物体側の面の曲率半径をＲ１ｎ、像側の面の曲率半径をＲ２ｎとする。

負レンズＧ１ｎａの焦点距離をｆ１ｎａとする。

第２レンズ群の焦点距離をｆ２とする。

このとき、
νｄ１ｐａ＞４５ ‥‥‥（３）
０．５＜（Ｒ１ｐ＋Ｒ２ｐ）／（Ｒ２ｐ−Ｒ１ｐ）＜１０．０ ‥‥‥（４）
０．３＜ｆ１ｐａ／ｆ１＜３．０ ‥‥‥（５）
νｄ１ｎａ＜４５ ‥‥‥（６）
−１０．０＜（Ｒ１ｎ＋Ｒ２ｎ）／（Ｒ２ｎ−Ｒ１ｎ）＜−１．５ ‥‥‥（７）
１．０＜｜ｆ１ｎａ／ｆ１｜＜３．０ ‥‥‥（８）
２．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１２．０ ‥‥‥（９）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。

次に条件式（３）〜（９）の技術的意味について説明する。

条件式（３）および（４）は、レンズＧ１ａが正の屈折力の正レンズＧ１ｐａの場合について、その材料のアッベ数およびレンズ形状を規定する式である。

条件式（３）の下限値を超えてアッベ数νｄ１ｐａが小さくなりすぎると、正レンズＧ１ｐａで発生する軸上色収差が大きくなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１で負レンズと組み合わせて色消しを行っても、望遠端において軸上色収差の二次スペクトルの補正が困難となる。

条件式（４）は正レンズＧ１ｐａのシェープファクター（レンズ形状）に関する式である。

条件式（４）の下限値を超えて、正レンズＧ１ｐａが両凸形状で像側の曲率が強くなりすぎると、正レンズＧ１ｐａの像側の面で広角端において軸外光線の射出角度が大きくなりすぎ、広角端において倍率色収差や非点収差が大きく発生してくるので良くない。

また条件式（４）の上限値を超えて、正レンズＧ１ｐａの曲率半径Ｒ１ｐとＲ２ｐの差が小さくなりすぎると、正レンズＧ１ｐａの屈折力が小さくなり、正レンズＧ１ｐａに十分な収差補正能力を与えることが難しくなってくる。

そのため、正レンズＧ１ｐａの材料の特徴、すなわち一般硝材と比較して低分散かつ高屈折率であることが十分に活用できず、高変倍比（高ズーム比化）と全系の小型化の両立が難しくなる。

また別の見方をすれば、条件式（４）の上限値を超えて、正レンズＧ１ｐａの曲率半径Ｒ１ｐとＲ２ｐの差が小さくなりすぎるとき、正レンズＧ１ｐａに十分な屈折力を与えようとすれば、正レンズＧ１ｐａの曲率半径Ｒ１ｐが小さくなりすぎる。

このとき、物体側に向けた凸面の屈折力が強くなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１で光線高さの高い望遠端における軸上光束の入射角が大きくなり、球面収差が大きく発生して望遠端において光学性能が悪化してくる。

条件式（５）は、第1レンズ群Ｌ１における正レンズＧ１ｐａの屈折力配分を規定するものである。

条件式（５）の下限値を超えて正レンズＧ１ｐａの焦点距離が小さくなりすぎる、すなわち屈折力が大きくなりすぎると、正レンズＧ１ｐａで発生する望遠端での球面収差と軸上色収差が大きくなりすぎる。このときの収差を第１レンズ群Ｌ１の他のレンズで補正するのが難しくなる。

また上限値を超えて正レンズＧ１ｐａの屈折力が小さくなりすぎると、レンズＧ１ｐａの材料の特徴である、一般硝材と比較して低分散のわりに高屈折率であるという特性が十分に発揮できず、高変倍比と全系の小型化の両立が難しくなる。

条件式（６）〜（８）はレンズＧ１ｐａが負の屈折力の負レンズＧ１ｎａのときのものである。

条件式（６）および（７）は、レンズＧ１ａが負の屈折力の負レンズＧ１ｎａの場合について、その材料のアッベ数およびレンズ形状を規定する式である。

正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１において、負レンズＧ１ｎａは正レンズと組み合わせて、色消しの役割を担っている。

条件式（６）の上限値を超えてアッベ数νｄ１ｎａが大きくなりすぎると、負レンズＧ１ｎａと組み合わせて色消しを行う正レンズとのアッベ数の差が小さくなるため、十分な色消しが行えず、望遠端においての軸上色収差が補正不足となってくる。

条件式（７）は負レンズＧ１ｎａのシェープファクターの式である。

条件式（７）の範囲では、負レンズＧ１ｎａは像側に曲率の強い凹面を向けたメニスカス形状となる。

条件式（７）の下限値を超えて、負レンズＧ１ｎａの像側の面の曲率半径Ｒ２ｎが小さい、すなわち曲率が強くなりすぎると、第１レンズ群Ｌ１で光線高さの高い望遠端において軸上光束の入射角が大きくなりすぎる。

そのため望遠端において、負レンズＧ１ｎａの像側の面で球面収差が大きく発生し、第１レンズ群Ｌ１の正レンズで補正しきれず、望遠端において光学性能が悪化してくる。

上限値を超えて、負レンズＧ１ｎａの曲率半径Ｒ１ｎとＲ２ｎの差が小さくなりすぎると、負レンズＧ１ｎａの屈折力が小さくなり、負レンズＧ１ｎａに十分な収差補正能力を与えることが難しくなる。

そのため、負レンズＧ１ｎａの材料の特徴、すなわち一般硝材と比較して低分散かつ高屈折率であることが十分に活用できず、高変倍比と小型化の両立が難しくなる。

条件式（８）は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１において、正レンズと組み合わせて色消しの目的で使用する、負レンズＧ１ｎａの適正な屈折力を規定するものである。

条件式（８）の下限値を超えて、負レンズＧ１ｎａの焦点距離ｆ１ｎａが小さい、すなわち負レンズＧ１ｎａの屈折力が強くなりすぎると、負レンズＧ１ｎａによる軸上色収差の補正量が過剰となり、色消しを良好に行うのが難しくなる。

一方、上限値を超えて負レンズＧ１ｎａの焦点距離ｆ１ｎａが大きい、すなわち負レンズＧ１ｎａの屈折力が弱くなりすぎると、負レンズＧ１ｎａによる軸上色収差の補正量が不足し、色消しを良好に行うのが難しくなる。

条件式（９）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力の比を規定したものである。

条件式（９）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が小さくなりすぎると、第１レンズ群Ｌ１で発生する軸上色収差と球面収差を十分に補正するのが難しくなる。特に条件式（１）および（２）と条件式（３）〜（８）の１以上の条件式を満たす材料を使用しても難しくなる。

また上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が大きくなりすぎると、第１レンズ群Ｌ１の結像位置は第１レンズ群Ｌ１から像側方向に遠く離れてくる。

このとき高変倍比を得るためには、第２レンズ群Ｌ２もしくは後群ＬＲの移動量を大きくする必要が生じ、全系が大型化してくるので良くない。

なお、各実施例において、好ましくは条件式（２）〜（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．７＜Ｎｄ１ａ＜２．６５ ・・・・（２ａ）
νｄ１ｐａ＞４８ ・・・・（３ａ）
０．６＜（Ｒ１ｐ＋Ｒ２ｐ）／（Ｒ２ｐ−Ｒ１ｐ）＜７．０ ・・・・（４ａ）
０．４＜ｆ１ｐａ／ｆ１＜２．４ ・・・・（５ａ）
νｄ１ｎａ＜４２ ・・・・（６ａ）
−８．０＜（Ｒ１ｎ＋Ｒ２ｎ）／（Ｒ２ｎ−Ｒ１ｎ）＜−２．０・・・・（７ａ）
１．１＜｜ｆ１ｎａ／ｆ１｜＜２．５ ・・・・（８ａ）
３．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１０．０ ・・・・（９ａ）
また、さらに好ましくは条件式（２ａ）〜（９ａ）の数値範囲を次の如く設定すると、先に述べた各条件式が意味する効果を最大限に得られる。

１．７＜Ｎｄ１ａ＜２．６ ・・・・（２ｂ）
νｄ１ｐａ＞５０ ・・・・（３ｂ）
０．７＜（Ｒ１ｐ＋Ｒ２ｐ）／（Ｒ２ｐ−Ｒ１ｐ）＜５．０ ・・・・（４ｂ）
０．４５＜ｆ１ｐａ／ｆ１＜１．８ ・・・・（５ｂ）
νｄ１ｎａ＜４０ ・・・・（６ｂ）
−６．５＜（Ｒ１ｎ＋Ｒ２ｎ）／（Ｒ２ｎ−Ｒ１ｎ）＜−２．５・・・・（７ｂ）
１．２＜｜ｆ１ｎａ／ｆ１｜＜２．０ ・・・・（８ｂ）
３．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜９．０ ・・・・（９ｂ）
また、第２レンズ群Ｌ２は、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の負レンズを有することが望ましい。

ズーミングに際して移動する第２レンズ群Ｌ２をこのようなレンズ構成にすることで、ズーミングに伴う倍率色収差の変動を抑制することが容易となる。

第２レンズ群Ｌ２に続く後群ＬＲを構成するレンズ群のうち、最も物体側に位置するレンズ群は正の屈折力を有することが望ましい。

広角端において軸上光束は、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を通過すると発散光束となるが、第２レンズ群Ｌ２に続く後群の最も物体側に位置するレンズ群を正の屈折力とすることで、光束に対して収斂作用を持たせ、後群のレンズ有効径を小さくすることができる。

そのためレンズの小型化に有利である。

また第１レンズ群Ｌ１が有する正レンズは２つ以下であることが、レンズ系全体の小型化を実現する上で好ましい。

以上のように各実施例によれば、一般の光学ガラスとは光学特性の異なる材料を第１レンズ群に効果的に使用することにより、高ズーム比でありながら、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズが得られる。

次に各実施例の具体的なレンズ構成について説明する。以下、レンズ構成は特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されているものとして説明する。

図１に示す実施例１のズームレンズでは、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、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成している。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動させて主たる変倍を行い、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動させて、主に変倍に伴う像面変動を補正する。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズＧ１１と正レンズＧ１２との接合レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズＧ１３より構成している。
第１レンズ群Ｌ１を3枚のレンズで構成することで、高変倍（高ズーム比）ながら球面収差と、軸上色収差および倍率色収差の各色の補正を良好に行っている。

正レンズＧ１２が正レンズＧ１ｐａに相当している。正レンズＧ１２の材料は、屈折率およびアッベ数が条件式（１）および（２）を満足する材料である、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット セラミックス等を用いている。

イットリウム・アルミニウム・ガーネットは、「ＹＡＧ」とも呼ばれ、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂で表される可視光領域で透明な酸化物である。

屈折率が１．８３、アッベ数が５９の光学特性を有し、ｎｄ−νｄ図上で一般の光学ガラス材料が存在しない範囲にあり、一般硝材が分布している範囲より左上側に位置していることが特徴である。

すなわち同じ屈折率を有する光学ガラス材料に比べ、低分散である。

本実施例のような、ズーミング時に固定の正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、移動して変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有するズームレンズでは、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強くすることが、レンズ系全体の小型化には有効である。

そのためには、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズの面の曲率を強くするか、もしくは材料の屈折率を大きくすることが必要である。

正レンズの面の曲率を強くすると、正レンズで球面収差と色収差が多く発生する。特に第１レンズ群Ｌ１内での軸上光束の光線高さが高い望遠端において球面収差と軸上色収差が多く発生し、高い光学性能を維持しつつ高変倍比を実現することが難しくなってくる。

また正レンズに高屈折率の材料を用いると、その像側の面の曲率を緩められるため、球面収差の発生を抑えることができる。

ところが一般の光学ガラス材料では、高屈折率になるほどアッベ数が小さくなる、すなわち高分散となるため正レンズで発生する色収差が増大し、これにより望遠端において軸上色収差が多く発生する。

以上のことから、一般の光学ガラス材料では、高い光学性能を維持しながら高変倍比とレンズ系全体の小型化の両立には限界がある。

一方で第１レンズ群Ｌ１の正レンズに、一般の光学ガラス材料に比べ高屈折率でかつアッベ数が大きな材料を使用すると、望遠端において球面収差と軸上色収差の両方の補正が容易となり、全系の小型化と高変倍比の両立が容易となる。

本実施例では、一般の光学ガラス材料と異なる光学特性を有するＹＡＧセラミックスを第１レンズ群Ｌ１中の正レンズＧ１２の材料に用いている。これにより望遠端において球面収差と軸上色収差を良好に補正して、約１０倍の高変倍比とレンズ系全体の小型化の両立を達成している。

なおＹＡＧは単結晶でもセラミックスと同等の光学特性を有しており、セラミックスの代わりに単結晶を正レンズＧ１２の材料に用いても同様の効果が得られる。またセラミックスの製造条件等により、上記の屈折率とアッベ数の値は若干変化するが実用上全く問題ない。

第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１２に高屈折率の材料を用いることで、レンズ全系のペッツバール和が負の方向に変化する。

これは第１レンズ群Ｌ１または第２レンズ群Ｌ２以降のレンズ群を構成する負レンズの材料の屈折率を高くするか、または正レンズの材料の屈折率を小さく設定することで、十分補正が容易となる。

第２レンズ群Ｌ２は、像側が凹面でメニスカス形状の負レンズＧ２１、両凹形状の負レンズＧ２２、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ２３の３枚で構成し、ズーミングに伴う収差変動を抑制している。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側に凸面を向けた正レンズＧ３１と、像側に凹面を向けた負レンズＧ３２と、両凸形状の正レンズＧ３３の３枚で構成している。

正レンズＧ３１は物体側の面を非球面とすることで、球面収差を良好に補正している。正レンズＧ３３は物体側の面を非球面とすることで、主に球面収差と非点収差を良好に補正している。

開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３内に配置して、望遠端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の距離を短くすることで、レンズ全長の短縮を行っている。

第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズＧ４１と像側が凸面でメニスカス形状の負レンズＧ４２を貼り合わせた接合レンズで構成している。正レンズと負レンズの接合レンズとすることで、ズーミングおよびフォーカスに伴う移動時の収差変動を抑えている。

次に図５に示す実施例２について説明する。各レンズ群の屈折力の符号やズーミングにおける各レンズ群の移動条件等の基本レンズ構成は図１の実施例１と同じである。

実施例２は実施例１に比べて、第２レンズ群Ｌ２に１枚の負レンズを追加して合計４枚のレンズで構成している。これにより、変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の屈折力と収差補正能力を高めて、さらに高い変倍比３４倍を実現している。

また実施例２は実施例１に比べて、第３レンズ群Ｌ３を正レンズと負レンズの２枚のレンズで構成し、開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置した点が異なる。

開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置することにより、入射瞳位置を物体側に近づけることができ、前玉径の小型化を図っている。

第１レンズ群Ｌ１中の正レンズＧ１３が正レンズＧ１ｐａに相当している。

第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１３の材料には、実施例１のレンズＧ１２と同じ材料のＹＡＧを用いている。

分散が同じ程度の通常のガラス材料を用いた場合に比べて高屈折率のため、球面収差をと色収差を悪化させずに正レンズＧ１３に大きな屈折力を与えることが容易となる。この結果、レンズ肉厚を薄くできる効果も加わり、レンズ全体の小型化が容易となる。

次に図９の実施例３について説明する。レンズ群の数や屈折力配置等の基本レンズ構成は実施例１と同じである。実施例３のズームレンズでは、４つのレンズ群の全レンズ群を移動させてズーミングを行うようにしている。

第１レンズ群Ｌ１は物体側が凸面の１つの正レンズＧ１１から構成している。正レンズＧ１１が正レンズＧ１ｐａに相当している。

正レンズＧ１１の材料には、屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たすＹＡＧを用いている。

通常のガラス材料に比べ高屈折率、低分散である特徴を生かし、第１レンズ群Ｌ１で色収差と球面収差の発生を抑制しながら、より強い屈折力を正レンズＧ１１、すなわち第１レンズ群Ｌ１に与えている。これにより第２レンズ群Ｌ２の変倍比を高めて、レンズ系全体の小型化を達成している。

第２レンズ群Ｌ２は、像側が凹面でメニスカス形状の負レンズＧ２１、両凹形状の負レンズＧ２２、物体側に凸面を向けた正レンズＧ２３の３枚で構成している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズＧ３１、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズＧ３２と像側が凹面でメニスカス形状の負レンズＧ３３とを貼り合わせた合成屈折力が負の接合レンズの２つのレンズ成分から構成している。

正レンズＧ３１は物体側の面を非球面とすることで、球面収差を良好に補正している。

第４レンズ群Ｌ４は、像側に比べ物体側に強い曲率を向けた１つの正レンズＧ４１から構成している。

次に図１３の実施例４について説明する。各レンズ群の屈折力の符号やズーミングにおける各レンズ群の移動条件等の基本レンズ構成は図１の実施例１と同じである。

実施例４では、第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１が負レンズＧ１ｎａに相当している。負レンズＧ１１の材料に、屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たす株式会社村田製作所社製の透光性セラミックス「ルミセラ」（登録商標）を用いている。

ｄ線の屈折率ｎｄが２．０９５と高い上に、アッベ数νｄが２９．４で、ｎｄ−νｄ図上で一般の光学ガラス材料が存在しない範囲にあり、同程度の分散を有する通常のガラス材料に比べて高屈折率であることが特徴である。

第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１に高屈折率の材料を使用することで、第１レンズ面の曲率をより弱い曲率とすることができる。この結果、負レンズＧ１１を高い光線高さで通過する望遠端において軸上光束の入射角を小さくすることができ、望遠端において球面収差の発生を抑制している。

そのためより大きな変倍比を達成することが容易である。

また負レンズＧ１１と正レンズＧ１２との屈折率差を大きくすることができるので、接合レンズ面での諸収差の補正能力を高めることができ、変倍時の球面収差の変動を小さく抑えることができる。

さらに、本実施例のような負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２で主たる変倍を行うズームレンズでは、レンズ系全体のコンパクト化と高変倍比を両立するために、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を大きくして変倍時の移動量を少なくすることが必要である。

変倍比を上げて第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を大きくすると、ペッツバール和はマイナスの値を取る傾向になる。

第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズの材料の屈折率を高くすることでペッツバール和のある程度の補正は可能である。しかしながら、負レンズの材料の分散も大きくなるため第２レンズ群Ｌ２での色収差が補正しきれず変倍時の倍率色収差の変動が大きくなる。

また正レンズの材料の屈折率を下げることで、ペッツバール和をプラス方向に補正することもある程度可能である。しかしながら、正レンズの面の曲率が強くなり球面収差の補正が困難になると共に、レンズ肉厚が増大するためレンズ系全体が大型化してくる。

そこで本実施例では第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１に高屈折率の材料を用いて、高変倍化に伴うペッツバール和をプラス側に補正し、像面湾曲の補正をしつつ高変倍化を達成している。

次に図１７の実施例５について説明する。各レンズ群の屈折力の符号やズーミングにおける各レンズ群の移動条件等の基本レンズ構成は図９の実施例３と同じである。

実施例５は実施例３に比べて、第１レンズ群Ｌ１を負レンズＧ１１と正レンズＧ１２の接合レンズから構成し、第１レンズ群Ｌ１の屈折力と収差補正能力を高めて、さらに高い変倍比を実現している点が異なっている。実施例５では負レンズＧ１１が負レンズＧ１ｎａに相当し、正レンズＧ１２が正レンズＧ１ｐａに相当している。

実施例５では、負レンズＧ１１の材料に、屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たす株式会社村田製作所社製の透光性セラミックス「ルミセラ」（登録商標）を用いている。又、正レンズＧ１２の材料に屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たすＹＡＧを用いている。

条件式（１）と（２）を満たす材料を第１レンズ群Ｌ１の正レンズと負レンズの両方に用いている。これにより、先に述べた正レンズに使用した効果と負レンズに使用した効果を組み合わせ、望遠端において球面収差と軸上色収差の低減を行うと共に、全系の小型化と高変倍化の両立を実現している。

次に図２１の実施例６について説明する。各レンズ群の屈折力の符号やズーミングにおける各レンズ群の移動条件等の基本レンズ構成は図５の実施例２と同じである。

負レンズＧ１１が負レンズＧ１ｎａに相当し、正レンズＧ１２と正レンズＧ１３がいずれも正レンズＧ１ｐａに相当している。

実施例６では、第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１に屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たす材料を使用し、正レンズＧ１２と正レンズＧ１３に屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たすＹＡＧを使用している。

第１レンズ群Ｌ１の３枚のレンズを全て屈折率とアッベ数が条件式（１）と（２）を満たす材料を使用することで、望遠端において球面収差と軸上色収差を抑制しつつ第１レンズ群Ｌ１の屈折力を上げている。これにより、３７倍を超える高変倍比と全系の小型化の両立を実現している。

実施例６では、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２および正レンズＧ１３は全て物体側に凸面を向けたメニスカス形状としている。

第１レンズ群Ｌ１中で、レンズの光軸から高い周辺部を通る光線は、望遠端において軸上光束のマージナル光線と、広角端から少し望遠側寄りのズーム中間位置での軸外光線の２つがある。

レンズで発生する収差量は、光軸から高い位置の光線ほど大きいため、レンズ形状は上記の２つの光束に対して有利な形状とすることが、収差補正上望まれる。

望遠端における軸上光束は、光軸に対して略平行光束である。このため、望遠端において球面収差に対する補正を考慮すると、第１レンズ群Ｌ１のレンズ面の曲率は緩くすることが望ましい。

一方、ズーム中間位置での軸外光束は、光軸に対し大きな入射角を有して入射するため、第１レンズ群Ｌ１の各レンズはメニスカス形状とすることでレンズに対する光線入射角を小さくすることができる。このため、軸外光線に対する収差、特に非点収差の補正上有利である。

以上のことから、第１レンズ群Ｌ１のレンズ形状は曲率がなるべく緩いメニスカス形状を取ることが、ズーム全域での収差補正上有利であるが、これは第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなる方向であり、レンズ系全体の小型化とは相反する条件である。

これに対し、第１レンズ群Ｌ１中の負レンズおよび正レンズに条件式（１）と（２）を満たす高屈折率、低分散材料を使用すれば、通常のガラス材料に比べ、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を維持したまま、より曲率の緩いメニスカス形状とすることができる。

そのため通常のガラス材料では達成できない、ズームレンズの高変倍化と全系の小型化の両立が容易となり、３７倍を超える変倍比（ズーム比）を有するコンパクトなズームレンズを実現している。

次に図２５の実施例７について説明する。

実施例７のズームレンズでは、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、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５で構成している。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動させて主たる変倍を行い、第４レンズ群Ｌ４は像側に凸状の軌跡で移動させて、主に変倍に伴う像面変動を補正している。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズＧ１１と平凸形状に近い物体側に凸面のメニスカス形状の正レンズＧ１２、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズＧ１３より構成している。

第１レンズ群Ｌ１を3枚のレンズで構成することで、高変倍ながら球面収差と、軸上色収差および倍率色収差の各色の補正を良好に行っている。また負レンズＧ１１と正レンズＧ１２は空気間隔で分離することで、収差補正の自由度を高めている。

正レンズＧ１２が正レンズＧ１ｐａに相当している。

正レンズＧ１２の材料は、屈折率およびアッベ数が条件式（１）および（２）を満足する材料である、ＹＡＧを用いている。

これにより望遠端において色収差と球面収差を良好に補正し、２０倍を超えるコンパクトなズームレンズを実現している。

第２レンズ群Ｌ２の構成は実施例１と同様である。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、両凸形状の正レンズＧ３１、両凸形状の正レンズＧ３２と像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ３３とからなり合成屈折力が正の接合レンズとから構成している。

第４レンズ群Ｌ４は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ４１と両凹レンズＧ４２との接合レンズから構成し、ズーミングおよびフォーカスに伴う色収差変動を良好に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ５１と両凸レンズＧ５２との接合レンズから構成している。正レンズＧ５２は像側の面を非球面とすることで、像面湾曲と非点収差を良好に補正している。

実施例７では、歪曲収差のズーミングに伴う変動が大きいが、固体撮像素子を用いた電子撮像装置に用いるときは、撮影画像のデジタル処理を行う際に電子的に歪曲補正を行うようにしても良い。

次に、本発明の実施例１〜７に各々対応する数値実施例１〜７を示す。

各数値実施例において面番号ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との面間隔、ｎｄｉとνｄｉ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。

バックフォーカス（ＢＦ）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した値である。レンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカス（ＢＦ）を加えた値である。

長さの単位は、ｍｍである。

またKを離心率、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13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、

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。

［数値実施例１］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 44.94323 1.10000 1.922860 20.9
2 24.87922 3.40000 1.830000 59.0
3 -311.66846 0.17000
4 16.91453 2.10000 1.651597 58.6
5 29.24701 可変
6 63.67081 0.70000 1.882997 40.8
7 5.89294 2.25000
8 -21.44479 0.60000 1.603112 60.6
9 11.64233 0.75000
10 10.52093 1.30000 1.922860 18.9
11 28.99573 可変
12* 8.44269 2.20000 1.693500 53.2
13 45.79602 1.30000
14(絞り) ∞ 2.20000
15 97.99307 0.60000 1.761821 26.5
16 8.37410 0.30000
17* 12.47224 1.75000 1.583126 59.4
18 -27.34674 可変
19 12.29636 2.70000 1.772499 49.6
20 -12.20927 0.60000 1.846660 23.9
21 -60.76956 可変
22 ∞ 2.00000 1.516330 64.1
23 ∞ 1.71844
像面 ∞

非球面データ
第１２面
K=2.74483E-01, A4=-1.79594E-04, A6=-2.82547E-06
第１７面
K=-2.26672, A4=1.00000E-05
各種データ
ズーム比 9.6600
広角 中間 望遠
焦点距離 5.0000 20.3823 48.2999
Ｆナンバー 1.85 2.70 3.01
画角 27.83° 7.38° 3.13°
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 58.8035 58.8035 58.8035
ＢＦ 8.2944 10.2099 5.3366

d5 0.70000 12.12237 16.13564
d11 16.47378 5.05141 1.03814
d18 4.31536 2.39985 7.27320
d21 5.25699 7.17251 2.29916

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率（広角端） 倍率（望遠端）
1 1 27.41611 0 0
2 6 -6.31700 -0.3798 -5.2872
3 12 17.27190 -1.5598 -0.6484
4 19 14.35338 0.3078 0.5139

［数値実施例２］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 49.68739 1.55000 1.846660 23.9
2 25.12842 6.50000 1.696797 55.5
3 -1729.79837 0.15000
4 22.95080 3.00000 1.830000 55.5
5 46.68457 可変
6 30.14527 0.70000 2.003300 28.3
7 4.83006 2.65000
8 -18.55234 0.55000 1.882997 40.8
9 31.55988 0.47000
10 9.84009 2.40000 1.922860 18.9
11 -27.02062 0.19158
12 -16.28005 0.50000 1.772499 49.6
13 18.04116 可変
14(絞り) ∞ 0.60000
15* 11.32193 5.50000 1.693500 53.2
16* -18.18735 0.15000
17 71.04026 0.80000 1.846660 23.9
18 11.99239 可変
19 14.22355 3.00000 1.517417 52.4
20 -7.53774 0.50000 1.846660 23.9
21 -12.54537 可変
22 ∞ 2.50000 1.516330 64.1
23 ∞ 2.59916
像面 ∞

非球面データ
第１５面
K=-7.89114E-01, A5=-1.23901E-06, A7=-7.85814E-08, A9=4.32890E-09,
A11=-4.74759E-11, A13=-9.62495E-15
第１６面
K=-1.11433E+01, A5=-4.76449E-06, A7=2.83204E-07, A9=-3.15298E-09,
A11=-1.25945E-12
各種データ
ズーム比 33.9934
広角 中間 望遠
焦点距離 3.5301 13.5231 120.0000
Ｆナンバー 1.44 2.14 4.47
画角 32.51° 9.45° 1.07°
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 78.7449 78.7449 78.7449
ＢＦ 10.1989 16.0116 6.9572

d5 0.88000 14.23147 22.76765
d13 24.80688 11.45541 2.91923
d18 12.74753 6.93479 15.98924
d21 5.95102 11.76375 2.70930

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率(広角端) 倍率(望遠端)
1 1 33.14114 0 0
2 6 -4.29030 -0.1912 -7.7263
3 15 20.53690 -1.7653 -0.9303
4 19 17.23578 0.3156 0.5037

［数値実施例３］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 29.03236 1.95000 1.830000 59.0
2 361.46208 可変
3 43.30611 0.75000 1.882997 40.8
4 7.43068 3.20000
5 -44.95277 0.70000 1.834807 42.7
6 23.04121 0.65000
7 14.66845 2.00000 1.846660 23.9
8 306.51010 可変
9(絞り) ∞ 0.80000
10* 7.77952 2.00000 1.693500 53.2
11 -73.84500 0.20000
12 10.01787 2.44000 1.696797 55.5
13 26.22635 0.60000 1.846660 23.9
14 4.95903 1.00000
15(フレアカット絞り)∞ 可変
16* 14.29660 2.40000 1.740130 49.3
17 2942.84542 可変
18 ∞ 1.34000 1.516330 64.1
19 ∞ 1.05653
像面 ∞

非球面データ
第１０面
K=-1.77968, A4=2.34400E-04, A6=-8.25752E-07, A8=-3.09637E-08
第１６面
K=-2.06255, A4=6.52119E-05, A6=-7.88598E-08, A8=1.46548E-09
各種データ
ズーム比 3.9829
広角 中間 望遠
焦点距離 7.5277 13.4557 28.9817
Ｆナンバー 2.88 3.42 4.24
画角 30.94° 18.54° 8.85°
像高 4.512 4.512 4.512
レンズ全長 51.6564 51.1266 62.1662
ＢＦ 8.2402 10.3825 11.3115

d2 0.40000 4.73517 12.32247
d8 18.26571 8.64734 1.89877
d15 4.66050 7.27162 16.54343
d17 5.50000 7.64222 8.57123

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率(広角端) 倍率(望遠端)
1 1 37.93266 0 0
2 3 -11.04148 -0.4351 -0.8207
3 10 16.50600 -0.9050 -2.6932
4 16 19.40387 0.5039 0.3456

［数値実施例４］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 35.34824 1.15000 2.095000 29.4
2 18.89327 4.60000 1.592400 68.3
3 -462.33550 0.17000
4 18.19543 3.25000 1.696797 55.5
5 100.74837 可変
6 57.14802 0.70000 1.882997 40.8
7 5.44873 2.30000
8 -21.33697 0.60000 1.589130 61.1
9 12.29605 0.68000
10 9.96332 1.30000 1.922860 18.9
11 25.22782 可変
12* 8.21640 2.20000 1.693500 53.2
13 39.96669 1.30000
14(絞り) ∞ 2.20000
15 17.98871 0.60000 1.808095 22.8
16 7.32207 0.30000
17* 16.39284 1.70000 1.583126 59.4
18 -125.78137 可変
19 10.73560 2.75000 1.772499 49.6
20 -11.53581 0.60000 1.846660 23.9
21 -61.29131 可変
22 ∞ 2.00000 1.516330 64.1
23 ∞ 0.50000
像面 ∞

非球面データ
第１２面
K=-2.39110E-01, A4=-6.38329E-05, A6=-2.20313E-06, A8=3.96290E-08
第１７面
K=1.08967, A4=-1.77316E-04
各種データ
ズーム比 12.3703
広角 中間 望遠
焦点距離 4.8502 21.6739 59.9984
Ｆナンバー 1.85 2.70 3.01
画角 28.56° 6.94° 2.52°
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 56.5775 56.5775 56.5775
ＢＦ 8.4535 10.4579 3.6112

d5 0.70000 12.44849 16.57634
d11 16.58036 4.83187 0.70402
d18 4.44365 2.43920 9.28589
d21 6.63450 8.63895 1.79226

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率(広角端) 倍率(望遠端)
1 1 27.01512 0 0
2 6 -6.09464 -0.3670 -8.3333
3 12 18.43591 -2.3795 -0.4561
4 19 12.78447 0.2056 0.5844

［数値実施例５］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 29.35857 1.15000 2.095000 29.4
2 20.80064 4.10000 1.83000 59.0
3 158.16504 可変
4 32.93325 0.90000 1.882997 40.8
5 8.00027 4.75000
6 -24.37164 0.75000 1.658441 50.9
7 38.21908 0.70000
8 18.43647 1.60000 1.922860 18.9
9 65.59441 可変
10(絞り) ∞ 0.80000
11* 11.14242 2.90000 1.583126 59.4
12* -22.17583 0.20000
13 6.15396 2.44000 1.487490 70.2
14 14.25292 0.85000 1.805181 25.4
15 4.86983 1.00000
16(フレアカット絞り)∞ 可変
17 12.26968 2.50000 1.487490 70.2
18 268.50377 可変
19 ∞ 1.28000 1.516330 64.1
20 ∞ 0.49976
像面 ∞

非球面データ
第１１面
K=-8.44270E-01, A4=-7.50417E-05, A6=-3.15793E-07, A8=-5.26465E-08,
A10=-2.90595E-09
第１２面
K=-1.37996, A4=-4.94528E-07, A6=1.84265E-07, A8=-1.31698E-07,
A10=-6.15376E-10
各種データ
ズーム比 5.7319
広角 中間 望遠
焦点距離 7.5941 19.8449 43.5285
Ｆナンバー 2.88 3.61 4.87
画角 31.36° 13.13° 6.07°
像高 4.629 4.629 4.629
レンズ全長 60.4644 62.4548 74.5041
ＢＦ 5.0003 9.2602 6.2429

d3 0.30000 11.20167 19.32764
d9 22.31348 6.93307 2.32569
d16 8.25059 10.45985 22.00786
d18 3.65645 7.91633 4.89900

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率(広角端) 倍率(望遠端)
1 1 50.07550 0 0
2 4 -11.15245 -0.3273 -0.7411
3 11 15.21537 -0.6236 -1.6858
4 17 26.29025 0.7430 0.6958

［数値実施例６］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 46.17511 1.45000 2.180000 30.0
2 24.00867 5.80000 1.830000 59.0
3 237.51436 0.15000
4 24.05337 3.50000 1.830000 55.5
5 68.08192 可変
6 24.47196 0.70000 2.003300 28.3
7 4.62238 2.65000
8 -16.14275 0.55000 1.882997 40.8
9 36.29418 0.45000
10 9.84248 2.30000 1.922860 18.9
11 -31.05346 0.19625
12 -17.37440 0.50000 1.772499 49.6
13 18.85440 可変
14(絞り) ∞ 0.60000
15* 11.58017 5.50000 1.693500 53.2
16* -18.33363 0.15000
17 67.16966 0.80000 1.846660 23.9
18 12.28976 可変
19 14.60839 3.85000 1.517417 52.4
20 -7.46088 0.50000 1.846660 23.9
21 -12.39644 可変
22 ∞ 2.50000 1.516330 64.1
23 ∞ 2.59528
像面 ∞

非球面データ
第１５面
K=-8.75470E-01, A5=-1.50137E-07, A7=-9.41021E-08, A9=4.38545E-09,
A11=-4.74233E-11, A13=4.76488E-14
第１６面
K=-1.06523E+01, A5=-4.77242E-06, A7=2.58060E-07, A9=-2.61728E-09,
A11=-6.15950E-13
各種データ
ズーム比 37.1395
広角 中間 望遠
焦点距離 3.5003 13.6219 129.9995
Ｆナンバー 1.44 2.18 4.45
画角 32.51° 9.38° 1.07°
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 79.1489 79.1489 79.1489
ＢＦ 10.2501 16.7025 6.9435

d5 0.65000 14.36067 23.12650
d13 24.65644 10.94577 2.17994
d18 13.94613 7.49367 17.25271
d21 6.00607 12.45854 2.69950

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率(広角端) 倍率(望遠端)
1 1 33.36071 0 0
2 6 -4.19566 -0.1823 -7.8405
3 15 20.50245 -1.7872 -0.9705
4 19 17.39000 0.3220 0.5121

［数値実施例７］
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞ ∞
1 49.38630 1.20000 1.846660 29.4
2 28.39763 0.12827
3 29.34852 3.50000 1.830000 59.0
4 734.29207 0.15000
5 25.76807 2.20000 1.487490 70.2
6 65.14833 可変
7 30.53921 0.60000 1.882997 40.8
8 6.67815 2.15000
9 -9.34365 0.60000 1.804000 46.6
10 16.16627 0.85000
11 18.17120 1.80000 1.808095 22.8
12 -33.66452 可変
13(絞り) ∞ 1.30000
14 59.09637 2.40000 1.719995 50.2
15 -20.71318 0.20000
16 25.37819 4.40000 1.696797 55.5
17 -9.45301 0.70000 1.846660 23.9
18 -33.54028 可変
19 -12.36401 1.80000 1.846660 23.9
20 -7.36880 0.60000 1.603112 60.6
21 19.13063 可変
22 15.19297 0.60000 1.846660 23.9
23 7.54403 6.80000 1.583126 59.4
24* -9.23242 5.00000
25 ∞ 2.00000 1.516330 64.1
26 ∞ 2.60076
像面 ∞

非球面データ
第２４面
K=-1.26921, A4=1.85516E-04, A6=-7.25684E-07, A8=-7.90180E-08,
A10=1.01940E-09
各種データ
ズーム比 20.4487
広角 中間 望遠
焦点距離 3.9122 17.8500 79.9994
Ｆナンバー 1.83 2.33 3.69
画角 32.06° 7.82° 1.75°
像高 2.45 2.45 2.45
レンズ全長 82.4471 82.4471 82.4471
ＢＦ 8.9197 8.9197 8.9197

d6 0.50000 17.21963 27.03909
d12 27.76047 11.04084 1.22138
d18 2.36314 7.42124 2.14799
d21 10.92557 5.86747 11.14072

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 倍率(広角端) 倍率(望遠端)
1 1 38.60000 0 0
2 7 -6.18383 -0.2220 -4.7181
3 14 12.52021 -0.4143 -0.3977
4 19 -14.87151 5.5809 5.5954
5 22 12.88148 0.1974 0.1974

各実施例では、高変倍、コンパクトで球面収差、コマ収差、像面湾曲、軸上色収差、倍率色収差が良好に補正された高画素のデジタルカメラ、ビデオカメラ等に対応可能な高性能なズームレンズを達成している。

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の実施例を図２９を用いて説明する。

図２９において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜７で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。

２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。

２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

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）の実施例を図３０を用いて説明する。

図３０において、１０はビデオカメラ本体、１１は実施例１〜７で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。

1２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。１３は固体撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録する記録手段である。

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。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例１の広角端における収差図 本発明の数値実施例１の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例１の望遠端における収差図 本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例２の広角端における収差図 本発明の数値実施例２の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例２の望遠端における収差図 本発明の数値実施例３の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例３の広角端における収差図 本発明の数値実施例３の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例３の望遠端における収差図 本発明の数値実施例４の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例４の広角端における収差図 本発明の数値実施例４の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例４の望遠端における収差図 本発明の数値実施例５の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例５の広角端における収差図 本発明の数値実施例５の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例５の望遠端における収差図 本発明の数値実施例６の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例６の広角端における収差図 本発明の数値実施例６の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例６の望遠端における収差図 本発明の数値実施例７の広角端におけるレンズ断面図 本発明の数値実施例７の広角端における収差図 本発明の数値実施例７の中間のズーム位置における収差図 本発明の数値実施例７の望遠端における収差図 本発明のズームレンズをデジタルカメラに適用したときの要部概略図 本発明のズームレンズをビデオカメラに適用したときの要部概略図

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
Ｌ５ 第５レンズ群
ＬＲ 後群
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリジオナル像面
ΔＳ サジタル像面
ＳＰ 絞り
ＩＰ 結像面
Ｇ ＣＣＤのフェ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、１つ以上のレンズ群を含む後群から構成され、
   広角端に比べ望遠端での該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔が広くなるように、少なくとも該第２レンズ群が移動するズームレンズであって、
   該第１レンズ群は、ｄ線における屈折率をＮｄ１ａ、アッベ数をνｄ１ａとするとき、
   Ｎｄ１ａ＞２．３−０．０１・νｄ１ａ
   １．６５＜Ｎｄ１ａ＜２．７０
   なる条件を満足する材料で構成されるレンズＧ１ａを少なくとも１つ有することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記レンズＧ１ａが正の屈折力を有するときは、該正の屈折力のレンズＧ１ａを正レンズＧ１ｐａとし、該正レンズＧ１ｐａの材料のアッベ数をνｄ１ｐａ、物体側の面の曲率半径をＲ１ｐ、像側の面の曲率半径をＲ２ｐとするとき、
   νｄ１ｐａ＞４５
   ０．５＜（Ｒ１ｐ＋Ｒ２ｐ）／（Ｒ２ｐ−Ｒ１ｐ）＜１０．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記レンズＧ１ａが正の屈折力を有するときは、該正の屈折力のレンズＧ１ａを正レンズＧ１ｐａとし、該正レンズＧ１ｐａの焦点距離をｆ１ｐａ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．３＜ｆ１ｐａ／ｆ１＜３．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記レンズＧ１ａが負の屈折力を有するときは、該負の屈折力のレンズＧ１ａを負レンズＧ１ｎａとし、該負レンズＧ１ｎａのアッベ数をνｄ１ｎａ、物体側の面の曲率半径をＲ１ｎ、像側の面の曲率半径をＲ２ｎとするとき、
   νｄ１ｎａ＜４５
   −１０．０＜（Ｒ１ｎ＋Ｒ２ｎ）／（Ｒ２ｎ−Ｒ１ｎ）＜−１．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
5. 前記レンズＧ１ａが負の屈折力を有するときは、該負の屈折力のレンズＧ１ａを負レンズＧ１ｎａとし、該負レンズＧ１ｎａの焦点距離をｆ１ｎａ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   １．０＜｜ｆ１ｎａ／ｆ１｜＜３．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   ２．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１２．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記後群を構成するレンズ群のうち、最も物体側に位置する第３レンズ群は正の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第１レンズ群が有する正レンズは２つ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 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乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。