JP2013242430A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 望遠端における色収差の発生を軽減することができ、広画角、高ズーム比でズーム全域で良好な光学特性を有した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、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を含む後続レンズ群より構成され、各レンズ群間隔を変えてズーミングを行うズームレンズにおいて、広角端に比べて望遠端において、第１レンズ群と開口絞りは物体側に移動しており、第３レンズ群は１以上の正レンズを含み、第３レンズ群の１つの正レンズの材料の部分分散比θｇＦ３Ｐ、アッベ数νｄ３Ｐ、望遠端における全系の焦点距離ｆＴ、第３レンズ群の焦点距離ｆ３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、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、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置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はレンズ全長が短く、コンパクト（小型）で、広画角、高ズーム比（高変倍比）のズームレンズであることが要求されている。

特に球面収差、コマ収差などの単色（短波長）収差の補正に加え、色収差も良好に補正された高解像力のズームレンズであることが要求されている。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、負、正の屈折力を有する第１、第２、第３レンズ群と、それに続く１つ以上のレンズ群を含む後群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている。ポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。

このポジティブリード型の４群ズームレンズにおいて第１レンズ群と第３レンズ群の正レンズの材料に異常分散材料を使用し、色収差（２次スペクトル）を良好に補正したズームレンズが知られている（特許文献１）。また物体側より順に正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成る５群構成ズームレンズにおいて第３レンズ群に異常分散性を有する材料より成るレンズを用いたズームレンズが知られている（特許文献２）。この他、物体側より像側へ順に正、負、正、正、正の屈折力の５つのレンズ群より成る広画角、高ズーム比のズームレンズが知られている（特許文献３）。

特開２０１０−９１７８８号公報 特開２０１０−３２７００号公報 特開２００４−１１７８２６号公報

ポジティブリード型のズームレンズは全系の小型化を図りつつ、広画角化及び高ズーム比化を図ることが比較的容易である。多くのポジティブリード型のズームレンズにおいて、望遠端での焦点距離を長くしつつ、高ズーム比化を図ると望遠側のズーム領域において軸上色収差の二次スペクトルが多く発生してくる。このため、ポジティブリード型のズームレンズにおいて、高ズーム比化を図りつつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには色収差、特に２次スペクトルを軽減することが重要になってくる。

色収差や二次スペクトルを低減させるにはズームレンズ中の適切な位置に低分散かつ異常分散性の材料より成るレンズを用いるのが有効である。また色収差に関しては、材料特性（アッベ数や部分分散比）を基に、ズームレンズを構成する各レンズ群を最適化することが重要になってくる。

特に前述したポジティブリード型の４群又は５群より成るズームレンズでは第１レンズ群や第３レンズ群の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要である。この他ズーミングに際しての第１レンズ群、第３レンズ群のズーミングに際しての移動量等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ、広画角かつ高ズーム比、しかも望遠端において２次スペクトルを軽減し、全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。

例えば、望遠端の焦点距離が銀塩フィルムを用いたズームレンズでの換算焦点距離が１０００ｍｍを超えるような長焦点距離を含むと、第１レンズ群に単に異常分散性のある硝材を使用するだけでは、軸上色収差を低減するのが困難である。

望遠端において軸上色収差を低減するためには第１レンズ群と第３レンズ群の正レンズに異常分散性の硝材を使用するのが良い。しかしながら第１レンズ群と第３レンズ群の正レンズに異常分散性の硝材を使用すると広角端において倍率色収差が増加してくる。このように望遠端の軸上色収差を低減するために異常分散性の硝材を使用すると、逆に広角端において倍率色収差が増加してくるので、双方の色収差をバランス良く補正することが重要となる。

本発明は、望遠端における色収差の発生を軽減することができ、広画角、高ズーム比でズーム全域で良好な光学特性が得られる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、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を含む後群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群は物体側に移動しており、前記第３レンズ群は１以上の正レンズを含み、前記第３レンズ群の１つの正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ３Ｐ、アッベ数をνｄ３Ｐ、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１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
θｇＦ３Ｐ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ３Ｐ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ３Ｐ^２−５．６５６×１０^−３・νｄ３Ｐ＋０．７３７）＞０
５０．０＜νｄ３Ｐ＜１００．０
８．０＜ｆＴ／ｆ３＜２０．０
１５．０＜ｆ１／ｆＷ＜３０．０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、望遠端における色収差の発生を軽減することができ、広画角、高ズーム比でズーム全域で良好な光学特性を有したズームレンズが得られる。

本発明の実施例１のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例１の広角端，中間，望遠端の収差図 本発明の実施例２のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例２の広角端，中間，望遠端の収差図 本発明の実施例３のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例３の広角端，中間，望遠端の収差図 本発明の実施例４のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例４の広角端，中間，望遠端の収差図 本発明の実施例５のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例５の広角端，中間，望遠端の収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 「θｇＦ-νｄ図」の説明図

以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を含む後群より構成されている。ズーミングに際しては隣り合うレンズ群の間隔が変化する。

図１は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比４１．６、開口比３．５０〜７．０７程度のズームレンズである。

図３は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比４８．４、開口比２．８７〜７．０７程度のズームレンズである。

図５は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比４８．４、開口比２．８７〜７．０７程度のズームレンズである。

図７は、本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比４７．１、開口比３．５０〜７．０７程度のズームレンズである。

図９は、本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例５はズーム比９４．４、開口比３．５０〜９．００程度のズームレンズである。図１１は本発明のズームレンズを備えるデジタルスチルカメラ（撮像装置）の要部概略図である。図１２はθｇＦ−νｄ図の説明図である。

各実施例のズームレンズはビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。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。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＬＲは１以上のレンズ群を有する後群である。

ＳＰは開口絞りである。Ｇは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。

矢印は広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、各レンズ群の移動軌跡と、フォーカシングの際のレンズ群の移動方向を示している。球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図でＳとＭはｄ線におけるサジタル像面とメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図においてｇはｇ線である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、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。

各実施例はいずれも、物体側から像側へ順に、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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、そして１以上のレンズ群を有する全体として正の屈折力の後群ＬＲを有するズームレンズである。そしてズーミングに際しては、各レンズ群の間隔が変化している。

各実施例では全てのレンズ群が移動している。後群ＬＲは、実施例１、４、５では負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群より構成されている。実施例２では、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４により構成されている。実施例３では正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より構成されている。

次に各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。実施例１、４、５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、開口絞りＳＰを有する。更に正の屈折力の第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の５つのレンズ群から構成されている。

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Ｌ１は像側へ移動し、その後物体側へ移動する。即ち、第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡で移動する。第１レンズ群Ｌ１は広角端に比べて望遠端において物体側に位置している。第２レンズ群Ｌ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｌ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｌ５は物体側に凸状の軌跡で移動している。開口絞りＳＰは各レンズ群と異なった軌跡で物体側へ単調に移動又は像側に凸状の軌跡で移動している。そして広角端に比べて望遠端において物体側へ位置するように移動している。

実施例１、４、５のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の移動により主な変倍を行っている。ズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１を広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように移動させることで、広角端におけるレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）を短縮しつつ、大きなズーム比が得られるようにしている。

また、ズーミングに際し、広角端に比べ望遠端において第２レンズ群Ｌ２が像側に位置するように移動させることにより、第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。また、ズーミングに際し、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。また、ズーミングに際し、広角端に比べ望遠端において第４レンズ群Ｌ４が物体側に位置するように移動させることにより、フォーカスレンズ群である第５レンズ群Ｌ５が移動するためのフォーカススペースを十分確保している。

実施例１、４、５では、第５レンズ群Ｌ５を光軸上を移動させてフォーカシング（フォーカス）を行うリヤフォーカス式を採用している。また、開口絞りＳＰを広角端から望遠端のズーミングに際し、物体側へ各レンズ群とは異なった軌跡で移動させることにより、前玉有効径の小型化を図っている。また、開口絞りＳＰを広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように移動させることにより、広画角化を図る際の前玉有効径の小型化を図っている。

そして、第５レンズ群Ｌ５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。ズーミングに際して第５レンズ群Ｌ５を物体側に凸状の軌跡で移動することで、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５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５レンズ群Ｌ５に関する実線の曲線５ａと点線の曲線５ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカス（合焦）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シングを行う場合には、矢印５Ｃに示す如く最も像側のレンズ群である第５レンズ群Ｌ５を前方に繰出すことで行っている。

実施例２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、開口絞りＳＰ、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の４つのレンズ群から構成されている。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Ｌ１が像側へ凸状の軌跡で移動する。第１レンズ群Ｌ１は広角端に比べて望遠端において物体側へ位置している。第２レンズ群Ｌ２は像側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動し、第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動している。開口絞りＳＰは各レンズ群と異なった軌跡で像側へ凸状の軌跡で移動している。

本実施例のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の移動により主な変倍を行っている。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１を広角端に比べて望遠端において、物体側に位置するよう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、大きなズームが得られるようにしている。また、ズーミングに際し、広角端に比べ望遠端において第２レンズ群Ｌ２が像側に位置するように移動させることにより、第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。

また、ズーミングに際し、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。

実施例２では第４レンズ群Ｌ４を光軸上を移動させてフォーカシングを行うリヤフォーカス式を採用している。また、開口絞りＳＰをズーミングに際し、他のレンズ群とは異なった軌跡で移動させることにより、前玉有効径の小型化を図っている。また、開口絞りＳＰを広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように移動させることにより、広画角化を図る際の前玉有効径の小型化を図っている。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。

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シングを行う場合には、矢印４Ｃに示す如く第４レンズ群Ｌ４を前方に繰出すことで行っている。

実施例３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、開口絞りＳＰを有している。更に正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５の５つのレンズ群から構成されている。

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Ｌ１が像側へ凸状の軌跡で移動する。第１レンズ群Ｌ１は広角端に比べて望遠端において物体側に位置している。第２レンズ群Ｌ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｌ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｌ５は物体側に凸状の軌跡で移動している。開口絞りＳＰは各レンズ群と異なった軌跡で像側に凸状の軌跡で移動している。実施例３のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の移動により主な変倍を行っている。

ズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１を広角端に比べて望遠端において、物体側に位置するよう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、大きなズーム比が得られるようにしている。

また、ズーミングに際し、広角端に比べ望遠端において第２レンズ群Ｌ２が像側に位置するように移動させることにより、第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。また、ズーミングに際し、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。また、ズーミングに際し、広角端に比べ望遠端において第４レンズ群Ｌ４が物体側に位置するように移動させることにより、フォーカスレンズ群である第５レンズ群Ｌ５が移動するためのフォーカススペースを十分確保している。

実施例３では第５レンズ群Ｌ５を光軸上を移動させてフォーカシングを行うリヤフォーカス式を採用している。また、開口絞りＳＰを広角端から望遠端のズーミングに際し、物体側へ各レンズ群とは異なった軌跡で移動させることにより、前玉有効径の小型化を図っている。また、開口絞りＳＰを広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように像側に凸状の軌跡で移動させることにより、広画角化を図る際の前玉有効径の小型化を図っている。そして、第５レンズ群Ｌ５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。

ズーミングに際して第５レンズ群Ｌ５を物体側に凸状の軌跡で移動することで、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５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５レンズ群Ｌ５に関する実線の曲線５ａと点線の曲線５ｂ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シングを行う場合には、矢印５Ｃに示す如く第５レンズ群Ｌ５を前方に繰出すことで行っている。

以上の様に各実施例では、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを最も像側のレンズ群を物体側に移動させて行っている。

次に本発明のズームレンズの特徴を実施例を交えて説明する。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よい。しかしながらこのような構成のズームレンズはレンズの厚み（光軸方向の厚さ）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発生が多くなり、高い光学性能を得るのが困難になってくる。このため、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を構成するレンズ構成などを適切に設定することが重要となる。

また、それと共に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で色収差を含めた各種の収差が小さくなるように適切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はかりつつ、高ズーム比化を図るには、レンズ径の中で最も径（有効径）の大きい第１レンズ群全体を小さくする構成とことが重要になる。

第１レンズ群全体を小さくするには、第１レンズ群を構成するレンズ枚数を削減することが有効である。第１レンズ群において色収差の発生を低減するためには、第１レンズ群を構成する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。

図１２は、一般の光学ガラスにおいて縦軸に部分分散比θｇＦが上方向に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とったグラフ（以下「θｇＦ-νｄ図」と呼ぶ）である。このθｇＦ−νｄ図上に材料をマッピングさせると、ノーマルラインと呼ばれる直線に沿って分布することが知られている。

ここで、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される量である。

一般的に長焦点距離範囲を含むポジティブリードのズームレンズにおいて、軸上光線は第１レンズ群で最も高い位置を通り、軸上色収差の二次スペクトルや、色による球面収差が発生しやすい。色による球面収差の補正をバランスさせると軸上色収差量が大きくなる場合があるため、軸上色収差の二次スペクトルはできる限り小さい方が良い。この第１レンズ群において、軸上色収差の二次スペクトルを低減するためには、θｇＦ-νｄ図において、第１レンズ群を構成する正レンズと負レンズの硝材を結んだ直線の傾きを緩くすること必要である。

例えば、蛍石のようにアッベ数νｄが大きく、θｇＦ-νｄ図においてノーマルラインから部分分散比θｇＦが大きくなる方向の離れた領域にあるガラス材料を第１レンズ群内の正レンズに用いるのが良い。さらに、ランタン系の硝材のように、θｇＦ-νｄ図においてノーマルラインから部分分散比θｇＦが小さくなる方向の領域にあるガラス材料を第１レンズ群内の負レンズに用いるのが良い。このような組み合わせは第１レンズ群内での正レンズと負レンズの硝材を結ぶ直線の傾きがノーマルラインよりも大幅に緩くなり、軸上色収差の二次スペクトルを補正する効果がある。

このように第１レンズ群に使用するガラス材料を最適化することにより、軸上色収差の二次スペクトルを、所定の焦点距離範囲において小さくすることができる。しかしながら、ズーム倍率が４０倍（ズーム比が４０）を超え、望遠端の焦点距離が銀塩フィルムを用いた撮影レンズでの換算焦点距離で１０００ｍｍを超えるような長焦点距離の撮影レンズでは軸上色収差の二次スペクトル量が増加する。この二次スペクトルを抑えるためには、第１レンズ群以外の他のレンズ群にも蛍石のような異常分散性の硝材を使用する必要がある。

前述のように、色による球面収差や軸上色収差の二次スペクトルは、軸上光線が高い位置を通過するところで発生しやすい。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レンズ群を有するズームレンズの場合、軸上光線は第１レンズ群の次に第３レンズ群にて高い位置を通ることになる。この第３レンズ群の正レンズの材料に、θｇＦ-νｄ図においてノーマルラインから離れた領域にある硝材を用いれば、更に軸上色収差の二次スペクトルを低減することが容易になる。

一方、広角端においては、銀塩フィルムを用いた撮影レンズでの換算焦点距離で２８ｍｍ以下の広画角化を図ると、倍率色収差が悪化してくる。望遠端において軸上色収差を低減するために、異常分散性のある硝材を使用すると、広角端において倍率色収差が悪化する場合がある。

このように、異常分散性のある硝材を単にズームレンズに使用するだけでは、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。ノーマルラインから離れた領域にある硝材を用いて、高ズーム比化及び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を適切に設定する必要がある。特に各レンズ群内のレンズの屈折力、レンズ構成、ズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡などを適切に設定する必要がある。

一般にポジティブリードのズームレンズにおいて、第１レンズ群の最も物体側面の径は、広角端の軸外光線で決まる場合が多く、広画角化するほど前玉有効径が大きくなってくる。そのため、広角端にてレンズ全長を小さくし、開口絞りとレンズ群を別体とし、更に広角端において第１レンズ群に開口絞りを近づけるのが良い。そしてズーミングに際し、第１レンズ群を物体側に移動することで望遠端における倍率が増加し、第１レンズ群の有効径を小さくすることができる。

また第１レンズ群内の構成レンズ枚数を限定し、適切な材料を用いて歪曲収差をある程度許容し電子的に歪曲収差を補正するような構成とすれば、第１レンズ群のレンズ枚数を少なくしつつ有効径を小さくすることが容易となり、全系の小型化を図ることができる。

次に各実施例の共通した特徴について説明する。各実施例において、広角端に比べて望遠端において、第１レンズ群Ｌ１は物体側に移動している。第３レンズ群Ｌ３は１以上の正レンズを含んでいる。第３レンズ群Ｌ３の１つの正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ３Ｐ、アッベ数をνｄ３Ｐ、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆＷ、ｆＴとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。

このとき、
θｇＦ３Ｐ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ３Ｐ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ３Ｐ^２−５．６５６×１０^−３・νｄ３Ｐ＋０．７３７）＞０ ・・・（１）
５０．０＜νｄ３Ｐ＜１００．０ ・・・（２）
８．０＜ｆＴ／ｆ３＜２０．０ ・・・（３）
１５．０＜ｆ１／ｆＷ＜３０．０ ・・・（４）
なる条件式を満足している。ここで、材料のアッベ数νｄ３Ｐ、部分分散比θｇＦ３Ｐは前述したとおりである。

次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は第３レンズ群Ｌ３内の正レンズの材料の部分分散比θｇＦ３Ｐを規定している。条件式（１）の左辺が０よりも小さくなると、望遠端において軸上色収差の二次スペクトルが増加してくる。条件式（２）は第３レンズ群Ｌ３内の正レンズの材料のアッベ数νｄ３Ｐを規定している。

条件式（２）の上限値を超えてアッベ数νｄ３Ｐが大きくなると、第３レンズ群Ｌ３内の負レンズの材料のアッベ数との差が大きくなる。この結果、例えば、第３レンズ群Ｌ３内に接合レンズがある場合、接合レンズ面を緩くすることができ、全系の小型化には有利となるが、存在する硝材が少なくなる。また、条件式（２）の下限値を超えてアッベ数νｄ３Ｐが小さくなると、接合レンズ面の曲率がきつくなり、レンズ厚が増し全系が大型化するため好ましくない。

条件式（３）は望遠端における全系の焦点距離と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を規定している。条件式（３）の上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力（焦点距離の逆数）が強くなると、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量が少なくなる。そしてレンズ系の小型化は容易となるが望遠端において球面収差やコマ収差、軸上色収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。

また、条件式（３）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなると、望遠端において球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正は容易となるが、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量が大きくなり、全系が大型化してくる。

条件式（４）は広角端における全系の焦点距離と第１レンズ群Ｌ１の焦点距離の比を規定している。条件式（４）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなりすぎると、広角端において倍率色収差が増大し、望遠端において軸上色収差が増大してくる。また、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなることで望遠端において軸上色収差が大きくなり、この結果第３レンズ群Ｌ３のレンズの材料に異常分散硝材を使用しても色収差の補正が困難になる。

球面収差を補正するには第１レンズ群Ｌ１のレンズの枚数を増やせば良いが広画角化を図るにはレンズ枚数が増えて第１レンズ群Ｌ１の有効径が大型化してくる。条件式（４）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなりすぎると、広角端において倍率色収差、望遠端において軸上色収差、球面収差の補正が容易になる。しかしながら屈折力が弱くなりすぎることで、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Ｌ１の移動量が大きくなり、全系が大型化してくる。

以上のように構成すれば、諸収差を良好に補正し、特に高ズーム比化による軸上色収差の二次スペクトルの発生を軽減し、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズが得られる。各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。広角端から望遠端へのズーミングに際しての開口絞りＳＰの移動量をＭＳとする。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とする。

第３レンズ群Ｌ３は最も物体側に正レンズを有し、正レンズの焦点距離をｆ３Ａとする。広角端から望遠端へのズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３の移動量を各々Ｍ１、Ｍ３とする。第１レンズ群Ｌ１は正レンズを含む３つのレンズからなり、第１レンズ群Ｌ１内の少なくとも１つの正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ１Ｐ、アッベ数をνｄ１Ｐとする。第１レンズ群Ｌ１は１以上の負レンズを有し、第１レンズ群Ｌ１内の少なくとも１つの負レンズの材料の部分分散比をθｇＦ１Ｎ、アッベ数をνｄ１Ｎとする。

第１レンズ群Ｌ１は１以上の負レンズを有し、第１レンズ群Ｌ１内の少なくとも１つの負レンズの材料の屈折率をｎｄとする。広角端において第２レンズ群Ｌ２の最も像側のレンズ面から開口絞りＳＰまでの距離をＤ２、広角端において開口絞りＳＰから第３レンズ群Ｌ３の最も物体側のレンズ面までの距離をＤ３とする。このとき、以下の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

３．５＜ｆ３／ｆＷ＜６．５ ・・・（５）
１０．０＜ｆＴ／ｆ３Ａ＜２２．０ ・・・（６）
−１１．０＜Ｍ３／ｆＷ＜−４．５ ・・・（７）
−２０．０＜Ｍ１／ｆＷ＜−７．５ ・・・（８）
θｇＦ１Ｐ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ１Ｐ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ１Ｐ^２−５．６５６×１０^−３・νｄ１Ｐ＋０．７３７）＞０ ・・・（９）
５０．０＜νｄ１Ｐ＜１００．０ ・・・（１０）
３０．０＜νｄ１Ｎ＜５０．０ ・・・（１１）
０．５２＜θｇＦ１Ｎ ・・・（１２）
θｇＦ１Ｎ＜−０．００２０３×νｄ１Ｎ＋０．６５６ ・・・（１３）
１．７５＜ｎｄ＜２．１０ ・・・（１４）
−４０．０＜ｆＴ／ｆ２＜−２０．０ ・・・（１５）
−２０．０＜ｆＴ／ＭＳ＜−１１．０ ・・・（１６）
０．４５＜ＭＳ／Ｍ３＜０．７０ ・・・（１７）
１．０＜Ｄ２／Ｄ３＜５．０ ・・・（１８）
ここでレンズ群及び開口絞りの移動量の符号は広角端から望遠端へのズーミングによって移動した結果、その位置が広角端に比べて望遠端において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とする。

次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。条件式（５）は広角端における全系の焦点距離と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を規定している。条件式（５）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなりすぎると、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなる。そのためレンズ全長が大きくなり、全系の小型化が困難になる。

また、条件式（５）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が大きくなると、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量は小さくなるため全系の小型化は容易となる。しかしながら第３レンズ群Ｌ３にて球面収差、コマ収差、軸上色収差等が増大し、これらの補正が困難となる。または、広角側において焦点距離を短くするのが困難になる。これらの諸収差を補正するためにはレンズ枚数を増加する必要があり、全系が大型化するため好ましくない。

条件式（６）は望遠端における全系の焦点距離と第３レンズ群Ｌ３の最も物体側に正レンズが位置し、該正レンズの焦点距離の比を規定している。第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の正レンズは、第３レンズ群Ｌ３の中でも軸上光線が最も高い位置を通るため、球面収差、コマ収差、軸上色収差の補正に影響する。条件式（６）の上限値を超えて正レンズの屈折力が強くなると、上記諸収差の補正困難になる。

また、条件式（６）の下限値を超えて正レンズの屈折力が弱くなると、球面収差、コマ収差、軸上色収差等の補正は容易になるが、第３レンズ群Ｌ３のレンズ構成長が増すことになり、全系が大型化するため好ましくない。

条件式（７）は広角端における全系の焦点距離と第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量の比を規定している。条件式（７）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量が大きくなると、レンズ全系が大型化するため、好ましくない。また、条件式（７）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量が小さくなると、レンズ全系は小型化される。

しかしながら所定のズーム比を確保するためには第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強くしなければならなくなり、それにつれて球面収差やコマ収差が増大し、特に望遠端において軸上色収差が増大するため好ましくない。または、広角端において焦点距離を短くすることが困難となる。

条件式（８）は広角端における全系の焦点距離と第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際しての移動量の比を規定している。条件式（８）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際しての移動量が大きくなると、レンズ全系が大型化するため、好ましくない。条件式（８）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際しての移動量が小さくなると、レンズ全系は小型化される。しかしながら所定のズーム比を確保するためには第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めなければならず、この結果、広角端において倍率色収差や望遠端において球面収差やコマ収差が増加するため好ましくない。

ここで、第１レンズ群Ｌ１はポジティブリードのズームレンズにおいて、収差補正に大変重要な役割を持っている。第１レンズ群Ｌ１にて発生した収差は、第１レンズ群Ｌ１以降像面まで続くレンズ群の横倍率の自乗分だけ拡大される。このため、第１レンズＬ１にて発生する収差は第１レンズ群Ｌ１内で極力抑える必要がある。高ズーム比化により発生する軸上色収差を抑えるためには、前述のθｇＦ-νｄ図において、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズと正レンズの硝材を結んだ直線の傾きが緩やかになるようにするのが良い。これによれば、軸上色収差の二次スペクトルの補正が容易になる。

条件式（９）、（１０）は第１レンズ群Ｌ１内の正レンズの材料の部分分散比θｇＦ１Ｐとアッベ数νｄ１Ｐを規定している。条件式（９）が０よりも小さくなると、θｇＦ−νｄ図における、負レンズと正レンズの硝材を結ぶ直性が緩くできなくなり、軸上色収差の二次スペクトルが大きくなり、高ズーム比化を図る際に高い光学性能を得るのが難しくなる。

条件式（１０）の下限値を超えてアッベ数が小さくなると、色収差を補正するために、第１レンズ群Ｌ１内の接合レンズの接合レンズ面がきつくなる。接合レンズ面がきつくなると、レンズのコバが少なくなるため、加工条件を考慮すると、レンズ厚を厚くする必要がある。レンズを厚くすると、広画角化するにつれて前玉有効径が増大してきて全系の小型化が困難になる。また、条件式（１０）の上限値を超えてアッベ数が大きくなると、接合レンズ面が緩くなるため、全系の小型化は容易になるが、選択する材料が少なくなってくる。

条件式（１１）、（１２）、（１３）は第１レンズ群Ｌ１内の負レンズの材料のアッベ数νｄ１Ｎと部分分散比θｇＦ１Ｎを規定している。条件式（１１）の上限値を超えてアッベ数が大きくなると、色収差を補正するために、第１レンズ群Ｌ１内の接合レンズの接合レンズ面がきつくなる。接合レンズ面がきつくなると、レンズのコバが少なくなるため、加工条件を考慮すると、レンズ厚を厚くする必要がある。レンズを厚くすると、広画角化するにつれて前玉有効径が増大してきて全系の小型が困難になる。

また、条件式（１１）の下限値を超えてアッベ数が小さくなると、接合レンズ面が緩くなるため、全系の小型化は容易になるが、θｇＦ−νｄ図におけるノーマルラインよりも下側に現存するガラスが少なくなるので良くない。また、θｇＦ−νｄグラフにおいて条件式（１２）の下限値を超えて部分分散比θｇＦ１Ｎが小さくなる領域に存在する材料が少ない。

条件式（１３）の上限値を超えて部分分散比θｇＦ１Ｎが大きくなると、θｇＦ−νｄ図における、負レンズと正レンズの硝材を結ぶ直線が緩くできなくなり、軸上色収差の二次スペクトルが大きくなり、高ズーム比化を図る際に高い光学性能を得るのが難しくなる。

条件式（１４）は第１レンズ群Ｌ１内の負レンズの材料の屈折率を規定している。条件式（１４）の上限値を超えて屈折率が大きくなると、屈折率が高くなる分、第１レンズ群Ｌ１の有効径は小さくなるが、選択される材料が少なくなる。条件式（１４）の下限値を超えて屈折率が小さくなると、屈折率が低くなる分、第１レンズ群Ｌ１の有効径が増大してくる。

条件式（１５）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を規定している。各実施例では第１レンズ群Ｌ１と、第３レンズ群Ｌ３の他、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を適切に設定することにより、所定のズーム比を確保している。条件式（１５）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、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際しての移動量が少なくなり、全系の小型化は容易となるが、コマ収差が増大してくる。また、条件式（１５）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなると、ズーミングに際しての移動量が増大し、全系が大型化してくる。

条件式（１６）は望遠端における全系の焦点距離と開口絞りＳＰのズーミングに際しての移動量の比を規定している。開口絞りＳＰをズーミングに際して移動することにより、第２レンズ群Ｌ２や第３レンズ群Ｌ３のズーミングにおける移動量に自由度を持たせることができる。開口絞りＳＰを不動とした場合、メカ的な構造は簡単にはなるが、ズーミングに際し第３レンズ群Ｌ３の移動量が規定されることで、第２レンズ群Ｌ２や第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際しての移動量が大きくなる。

第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量が少なると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなるが、軸上色収差、球面収差、コマ収差等が増大してくる。このため、ズーミングに際して、開口絞りを移動させることで各レンズ群の屈折力を最適に設定して、諸収差を良好に補正している。

条件式（１６）の上限値を超えて開口絞りの移動量が少なくなると、第３レンズ群Ｌ３のズーミングにおける移動量が少なくなるため、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなる。第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなると、軸上色収差、球面収差、コマ収差等が増大するため好ましくない。また、軸上色収差、球面収差、コマ収差等を補正するためには第３レンズ群Ｌ３のレンズ枚数を増加させる必要があり、結果として第３レンズ群Ｌ３が大型化してくるため好ましくない。

また、条件式（１６）の下限値を超えて開口絞りＳＰの移動量が大きくなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなるため、所定のズーム比を得るには第１レンズ群Ｌ１や第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くする必要がある。第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなると、軸上色収差や、球面収差が増大してくる。また第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなると、コマ収差が増大してくるので良くない。またどちらのレンズ群にもレンズ枚数を増加する必要が出てくるため、全系が大型化してくる。

条件式（１７）は第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰのズーミングにおける移動量の比を規定している。条件式（１７）の上限値を超えて開口絞りＳＰの移動量が大きくなると、広角端において開口絞りと第１レンズ群Ｌ１の間隔がより離れることになり、第１レンズ群Ｌ１の有効径が大型化してくる。全系を小型化をするためには、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強める必要があるが、そうすると球面収差や軸上色収差が増大してくるので好ましくない。

また、条件式（１７）の下限値を超えて開口絞りＳＰの移動量が少なくなると、広角端において開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３の間隔が近づきすぎて、第３レンズ群Ｌ３の有効径が大きくなってくる。第３レンズ群Ｌ３の各レンズのコバなどのレンズ加工条件を満たそうとすると、レンズ肉厚が厚くなり、厚み分だけレンズが大型化するので良くない。または、厚み分だけ、例えば第３レンズ群Ｌ３の移動量が少なくなり、所定のズーム比を確保するには、第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強くしなければならない。

第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなると、球面収差、コマ収差、軸上色収差が増大してくるのが好ましくない。

条件式（１８）は広角端における、第２レンズ群Ｌ２と開口と絞りＳＰの間隔、第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰの間隔を規定している。条件式（１８）の上限値を超えて間隔が大きくなると、広角端において、第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳＰまでの距離が近くなるため、第１レンズ群Ｌ１の有効径を小さくすることができる。しかし、第１レンズ群Ｌ１に開口絞りＳＰが近づいたことにより、開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３から離れることになる。第３レンズ群Ｌ３では、軸外光線の入射高さが高くなり、有効径が大きくなる。結果として大型化してしまうため好ましくない。

条件式（１８）の下限値を超えて間隔が小さくなると、第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰの間隔が短くなるため、第１レンズ群Ｌ１を通る軸外光線の入射高さが高くなり、第１レンズ群Ｌ１の有効径が大きくなる。更に第１レンズ群Ｌ１が大型化してしまうため、好ましくない。なお、各実施例において、好ましくは、条件式（２）〜（８）、（１０）〜（１２）、（１４）〜（１８）の数値範囲を次の如くするのが良い。

６０．０＜νｄ３Ｐ＜９８．０ ・・・（２ａ）
８．２＜ｆＴ／ｆ３＜１９．５ ・・・（３ａ）
１５．３＜ｆ１／ｆＷ＜２８．５ ・・・（４ａ）
３．７＜ｆ３／ｆＷ＜６．２ ・・・（５ａ）
１０．３＜ｆＴ／ｆ３Ａ＜２１．５ ・・・（６ａ）
−１０．５＜Ｍ３／ｆＷ＜−４．９ ・・・（７ａ）
−１９．７＜Ｍ１／ｆＷ＜−７．８ ・・・（８ａ）
５５．０＜νｄ１Ｐ＜９８．０ ・・・（１０ａ）
３３．０＜νｄ１Ｎ＜４５．０ ・・・（１１ａ）
０．５３＜θｇＦ１Ｎ ・・・（１２ａ）
１．８０＜ｎｄ＜２．００ ・・・（１４ａ）
−３９．０＜ｆＴ／ｆ２＜−２１．０ ・・・（１５ａ）
−１９．０＜ｆＴ／ＭＳ＜−１１．８ ・・・（１６ａ）
０．５０＜ＭＳ／Ｍ３＜０．６６ ・・・（１７ａ）
１．３＜Ｄ２／Ｄ３＜４．５ ・・・（１８ａ）
また、さらに好ましくは条件式（２ａ）〜（８ａ）、（１０ａ）〜（１２ａ）、（１４ａ）〜（１８ａ）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。

７０．０＜νｄ３Ｐ＜９７．０ ・・・（２ｂ）
８．４＜ｆＴ／ｆ３＜１９．０ ・・・（３ｂ）
１５．５＜ｆ１／ｆＷ＜２７．８ ・・・（４ｂ）
３．８＜ｆ３／ｆＷ＜５．８ ・・・（５ｂ）
１０．５＜ｆＴ／ｆ３Ａ＜２１．０ ・・・（６ｂ）
−１０．３＜Ｍ３／ｆＷ＜−５．２ ・・・（７ｂ）
−１９．４＜Ｍ１／ｆＷ＜−８．０ ・・・（８ｂ）
６０．０＜νｄ１Ｐ＜９６．０ ・・・（１０ｂ）
３５．０＜νｄ１Ｎ＜４２．０ ・・・（１１ｂ）
０．５４＜θｇＦ１Ｎ ・・・（１２ｂ）
１．８２＜ｎｄ＜１．９５ ・・・（１４ｂ）
−３７．５＜ｆＴ／ｆ２＜−２１．３ ・・・（１５ｂ）
−１８．５＜ｆＴ／ＭＳ＜−１２．０ ・・・（１６ｂ）
０．５１＜ＭＳ／Ｍ３＜０．６４ ・・・（１７ｂ）
１．５＜Ｄ２／Ｄ３＜４．０ ・・・（１８ｂ）
次に各実施例において好ましい構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズを含む３つのレンズより構成されることが好ましい。

広画角タイプのズームレンズの場合、軸外光線により第１レンズ群Ｌ１のレンズ外径が決まるため、第１レンズ群Ｌ１のレンズ枚数が少ないほど全系の小型化に有利である。また、高ズーム比化を図るためには、第１レンズ群Ｌ１のレンズ枚数が少ないと球面収差や軸上色収差を共にバランス良く補正することが困難となる。そのため、広画角化及び高ズーム比化を図るためには、第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズを含む３枚のレンズで構成することが好ましい。

また、第１レンズ群Ｌ１は物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズの３枚から構成することが好ましい。また、第２レンズ群Ｌ２は、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成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、特に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になる。

各実施例において第３レンズ群Ｌ３は正の屈折力を有している。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。そこで第２レンズ群Ｌ２に続く後群の最も物体側に位置する第３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している。また、第３レンズ群Ｌ３は物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズを有することが望ましい。

この構成はトリプレット構成に１枚のレンズを追加した、所謂テッサータイプと呼ばれ、トリプレット構成に１枚のレンズを追加することにより、ペッツバール和を微調整することが容易になる。これにより、全ズーム領域において像面の平坦性を良好に維持することが容易になる。また、軸上光線が大きく広がる第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の正レンズに非球面を用いることにより、球面収差やコマ収差等の補正が容易になる。

各実施例では第３レンズ群Ｌ３中、または必要に応じて第２レンズ群Ｌ２中に非球面を導入し、特に第３レンズ群Ｌ３と第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定している。これによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および広画角化及び高ズーム比化を図る際に発生する球面収差、コマ収差等の補正を効果的に行っている。

以上のように各実施例によれば、固体撮像素子を用いた撮像装置に好適な、ズーム比が４１．６〜９４．４程度と高ズーム比で、広角端の撮影画角が６７度〜８２度と広画角で優れた光学性能を有するズームレンズが達成出来る。

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カメラ（撮像装置）の実施形態を図１１を用いて説明する。図１１において、２０はデジタルカメラ本体、２１は上述の実施例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は撮影光学系２１によって被写体像（像）を受光するＣＣＤ等の撮像素子（光電変換素子）、２３は撮像素子２２が受光した被写体像を記録する記録手段である。２４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２２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を実現している。

以下、実施例１〜５に対応する数値実施例１〜５の具体的数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との軸上間隔である。ｎｄｉ、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、アッベ数である。最も像側の２つの面はガラスブロックＧに相当している。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４〜Ａ１２を各々非球面係数としたとき、

なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０^-xを意味している。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面からの空気換算での距離を示している。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を（表１）に示す。

数値実施例１
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 91.764 1.80 1.91082 35.3 0.582
2 49.636 4.38 1.49700 81.5 0.538
3 -171.988 0.18
4 40.807 3.01 1.49700 81.5 0.538
5 126.402 (可変)
6 157.210 0.95 1.88300 40.8
7 8.768 4.76
8 -35.634 0.70 1.77250 49.6
9 30.470 0.20
10 17.427 1.78 1.95906 17.5
11 65.831 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 10.728 2.99 1.55332 71.7 0.540
14* -2789.552 1.65
15 24.031 0.60 1.77250 49.62
16 11.205 0.36
17 15.956 0.60 2.00100 29.1
18 11.273 2.37 1.49700 81.5 0.538
19 -28.103 (可変)
20 31.461 0.70 1.70154 41.2
21 16.418 (可変)
22 23.373 2.76 1.80100 35.0
23 -20.628 0.60 1.84666 23.8
24 402.226 (可変)
25 ∞ 0.50 1.51633 64.1
26 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-8.61394e-001 B= 6.43510e-006 C= 4.28494e-007 D=-7.79572e-009 E= 2.62605e-010

第14面
K =-3.11524e+006 B= 4.30164e-006 C= 5.58889e-007

各種データ
ズーム比 41.60
広角 中間 望遠
焦点距離 5.00 12.64 208.00
Fナンバー 3.50 5.00 7.07
半画角（度） 33.68 17.05 1.07
レンズ全長 97.29 94.69 138.82
ＢＦ 11.72 19.65 11.73

d 5 0.78 13.96 59.59
d11 33.93 16.43 1.40
d12 11.32 4.43 0.00
d19 3.60 4.14 8.33
d21 5.56 5.69 27.38
d24 10.89 18.82 10.90

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 78.31
2 6 -9.68
3 12 ∞
4 13 19.63
5 20 -49.90
6 22 33.11
7 25 ∞

数値実施例２
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 118.898 1.00 1.83400 37.2 0.578
2 51.355 5.65 1.43875 94.9 0.534
3 -146.583 0.18
4 44.384 3.60 1.59282 68.6 0.544
5 180.112 (可変)
6* 330.723 0.70 1.88300 40.8
7* 8.391 4.69
8 -36.639 0.50 1.80400 46.6
9 29.170 0.20
10 16.884 2.00 1.94595 18.0
11 84.719 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 10.061 3.05 1.55332 71.7 0.540
14* -71.895 2.21
15 26.902 0.50 1.64769 33.8
16 12.571 0.36
17 21.417 0.50 1.80400 46.6
18 8.405 2.50 1.45600 90.3
19 -25.249 0.30
20 -273.798 0.50 1.43875 94.9 0.529
21 46.826 (可変)
22 24.630 2.50 1.74950 35.3
23 -27.309 0.50 1.94595 18.0
24 -144.500 (可変)
25 ∞ 0.50 1.51633 64.1
26 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第6面
K =-1.75187e+004 B= 1.82087e-005 C= 2.83972e-007 D=-7.97912e-009 E= 4.09945e-011 F= 2.21220e-014

第7面
K = 1.20528e-001 B=-7.55082e-005 C= 1.39022e-006 D=-4.15841e-009 E=-7.59217e-010 F=-2.97367e-012

第13面
K =-1.58517e-001 B=-2.35006e-005 C=-4.60642e-007 D= 3.31500e-009 E= 2.62605e-010

第14面
K = 9.03683e+001 B= 1.28628e-004 C= 2.76898e-007

各種データ
ズーム比 48.37
広角 中間 望遠
焦点距離 4.30 13.30 208.00
Fナンバー 2.87 5.00 7.07
半画角（度） 37.77 16.25 1.07
レンズ全長 94.75 94.56 138.99
ＢＦ 10.40 19.43 10.43

d 5 0.78 17.70 63.20
d11 34.26 13.22 0.90
d12 10.24 3.39 -0.50
d21 7.62 9.38 33.52
d24 9.57 18.60 9.60

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 79.99
2 6 -9.25
3 12 ∞
4 13 22.13
5 22 33.59
6 25 ∞

数値実施例３
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 117.858 1.00 1.83400 37.2 0.578
2 51.351 5.70 1.43875 94.9 0.534
3 -146.230 0.18
4 44.371 3.60 1.59282 68.6 0.544
5 178.856 (可変)
6* 284.299 0.70 1.88300 40.8
7* 8.452 4.64
8 -34.894 0.50 1.80400 46.6
9 28.442 0.20
10 16.926 2.00 1.94595 18.0
11 87.126 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 10.061 3.65 1.55332 71.7 0.540
14* -71.895 2.07
15 33.298 0.50 1.64769 33.8
16 10.865 0.18
17 12.867 0.50 1.80400 46.6
18 8.112 2.55 1.43875 94.9 0.527
19 -26.710 0.30
20 -32.714 0.50 1.43875 94.9
21 33.396 (可変)
22 69.528 1.50 1.48749 70.2
23 -83.853 (可変)
24 24.716 2.50 1.74950 35.3
25 -36.247 0.50 1.94595 18.0
26 -7074.464 (可変)
27 ∞ 0.50 1.51633 64.1
28 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第6面
K =-1.66537e+004 B= 1.59155e-005 C= 3.94905e-007 D=-1.02328e-008 E= 4.49998e-011 F= 9.41671e-014

第7面
K = 5.11487e-002 B=-8.45566e-005 C= 3.16949e-006 D=-3.44729e-008 E=-6.31977e-010 F= 1.78549e-012

第13面
K = 1.42419e-002 B=-1.23913e-005 C=-2.77736e-007 D= 1.13051e-008 E= 2.62605e-010

第14面
K = 9.76358e+001 B= 1.67979e-004 C= 1.19681e-006

各種データ
ズーム比 48.37
広角 中間 望遠
焦点距離 4.30 12.77 208.00
Fナンバー 2.87 5.00 7.07
半画角（度） 37.77 16.88 1.07
レンズ全長 95.30 95.35 140.35
ＢF 9.83 18.45 9.07

d 5 0.78 16.61 62.85
d11 34.33 13.65 0.87
d12 10.02 3.67 -0.50
d21 2.90 4.34 8.82
d23 4.17 5.36 25.96
d26 9.00 17.62 8.24

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 79.69
2 6 -9.15
3 12 ∞
4 13 24.29
5 22 78.22
6 24 39.58
7 27 ∞

数値実施例４
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 91.809 1.80 1.91082 35.3 0.582
2 49.682 5.14 1.49700 81.5 0.538
3 -172.691 0.18
4 40.799 3.19 1.49700 81.5 0.538
5 125.399 (可変)
6 264.824 0.95 1.88300 40.8
7 8.654 4.75
8 -34.290 0.70 1.77250 49.6
9 29.514 0.20
10 17.261 2.03 1.95906 17.5
11 68.338 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 10.682 2.55 1.55332 71.7 0.540
14* -1301.722 1.88
15 25.419 0.60 1.77250 49.6
16 11.168 0.32
17 15.838 0.60 2.00330 28.3
18 11.699 2.19 1.49700 81.5 0.538
19 -26.225 (可変)
20 27.270 0.70 1.91082 35.3
21 16.857 (可変)
22 22.140 2.70 1.77250 49.6
23 -20.954 0.60 1.91082 35.3
24 -323.774 (可変)
25 ∞ 0.50 1.51633 64.1
26 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.00530e+000 B= 1.06429e-005 C= 3.26152e-007 D= 9.58317e-009 E= 2.62605e-010

第14面
K =-5.46043e+005 B=-1.36233e-005 C= 1.09625e-006

各種データ
ズーム比 47.06
広角 中間 望遠
焦点距離 4.42 12.67 208.00
Fナンバー 3.50 5.00 7.07
半画角（度） 37.01 17.00 1.07
レンズ全長 97.10 94.01 138.81
ＢＦ１1.63 19.04 11.10

d 5 0.78 14.02 60.14
d11 35.95 17.16 1.31
d12 9.99 1.81 0.09
d19 2.98 4.99 8.58
d21 4.69 5.91 26.52
d24 10.80 18.21 10.27

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 78.55
2 6 -9.25
3 12 ∞
4 13 19.11
5 20 -50.07
6 22 31.97
7 25 ∞

数値実施例５
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 110.420 0.50 1.88300 40.8 0.567
2 49.370 6.95 1.59282 68.6 0.544
3 -1197.279 0.18
4 46.135 4.25 1.43875 94.9 0.534
5 219.343 (可変)
6* 3857.846 0.50 1.88300 40.8
7* 8.384 5.38
8 -37.530 0.50 1.77250 49.6
9 26.886 0.20
10 18.126 2.00 2.00178 19.3
11 104.140 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 10.094 3.00 1.55332 71.7 0.540
14* -75.681 1.46
15 26.802 0.50 1.64769 33.8
16 10.724 0.37
17 13.612 0.50 1.74320 49.3
18 7.503 3.45 1.45600 90.3 0.534
19* -36.264 (可変)
20 51.283 0.50 1.51633 64.1
21 16.483 (可変)
22 24.725 2.40 1.78590 44.2
23 -29.675 0.50 1.92286 18.9
24 -86.407 (可変)
25 ∞ 0.50 1.51633 64.1
26 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 9.27342e+004 B= 3.81002e-005 C=-3.08623e-007 D= 9.42749e-010

第7面
K =-1.01331e-001 B= 2.19036e-005 C= 1.40543e-006 D=-2.72919e-008

第13面
K =-8.51411e-002 B=-1.17522e-004 C=-1.30376e-007 D=-2.15967e-008 E= 2.62605e-010

第14面
K =-3.49998e+001 B=-2.57554e-005 C=-4.66479e-007

第19面
K =-1.12299e+000 B= 1.68053e-006 C= 6.56435e-007 D= 1.63883e-009

各種データ
ズーム比 94.44
広角 中間 望遠
焦点距離 3.60 14.51 340.00
Fナンバー 3.50 5.00 9.00
半画角（度） 42.12 14.95 0.65
レンズ全長 95.91 97.40 165.41
ＢＦ１0.48 21.86 2.28

d 5 0.50 20.50 79.15
d11 29.12 9.42 1.17
d12 17.55 2.60 0.00
d19 2.28 2.57 11.94
d21 2.85 7.32 37.74
d24 9.65 21.03 1.45

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 98.89
2 6 -9.14
3 12 ∞
4 13 18.17
5 20 -47.27
6 22 26.66
7 25 ∞

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

Claims (20)

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、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を含む後群より構成され、
   ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
   広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群は物体側に移動しており、
   前記第３レンズ群は１以上の正レンズを含み、
   前記第３レンズ群の１つの正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ３Ｐ、アッベ数をνｄ３Ｐ、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１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   θｇＦ３Ｐ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ３Ｐ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ３Ｐ^２−５．６５６×１０^−３・νｄ３Ｐ＋０．７３７）＞０
   ５０．０＜νｄ３Ｐ＜１００．０
   ８．０＜ｆＴ／ｆ３＜２０．０
   １５．０＜ｆ１／ｆＷ＜３０．０
   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. ３．５＜ｆ３／ｆＷ＜６．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 前記第３レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、該正レンズの焦点距離をｆ３Ａとするとき、
   １０．０＜ｆＴ／ｆ３Ａ＜２２．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の移動量をＭ３とするとき、
   −１１．０＜Ｍ３／ｆＷ＜−４．５
   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のいずれか１項のズームレンズ。
5. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１レンズ群の移動量をＭ１とするとき、
   −２０．０＜Ｍ１／ｆＷ＜−７．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群は正レンズを含む３つのレンズからなり、前記第１レンズ群の少なくとも１つの正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ１Ｐ、アッベ数をνｄ１Ｐとするとき、
   θｇＦ１Ｐ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ１Ｐ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ１Ｐ^２−５．６５６×１０^−３・νｄ１Ｐ＋０．７３７）＞０
   ５０．０＜νｄ１Ｐ＜１００．０
   なる条件式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項のズームレンズ。
7. 前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、前記第１レンズ群の少なくとも１つの負レンズの材料の部分分散比をθｇＦ１Ｎ、アッベ数をνｄ１Ｎとするとき、
   ３０．０＜νｄ１Ｎ＜５０．０
   ０．５２＜θｇＦ１Ｎ
   θｇＦ１Ｎ＜−０．００２０３×νｄ１Ｎ＋０．６５６
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、前記第１レンズ群の少なくとも１つの負レンズの材料の屈折率をｎｄとするとき、
   １．７５＜ｎｄ＜２．１０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ。
9. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   −４０．０＜ｆＴ／ｆ２＜−２０．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項のズームレンズ。
10. 広角端から望遠端へのズーミングに際し、全てのレンズ群が移動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項のズームレンズ。
11. 前記開口絞りは、ズーミングに際して、前記各レンズ群とは異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項のズームレンズ。
12. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記開口絞りの移動量をＭＳとするとき、
    −２０．０＜ｆＴ／ＭＳ＜−１１．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項のズームレンズ。
13. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群と前記開口絞りの移動量を各々Ｍ３、ＭＳとするとき、
    ０．４５＜ＭＳ／Ｍ３＜０．７０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項のズームレンズ。
14. 広角端における前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面から前記開口絞りまでの距離をＤ２、広角端における前記開口絞りから前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面までの距離をＤ３とするとき、
    １．０＜Ｄ２／Ｄ３＜５．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項のズームレンズ。
15. 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、像側へ移動したのち物体側へ移動することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項のズームレンズ。
16. 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、最も像側のレンズ群が物体側へ移動することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項記載のズームレンズ。
17. 前記後群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項のズームレンズ。
18. 前記後群は、正の屈折力の第４レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項のズームレンズ。
19. 前記後群は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項のズームレンズ。
20. 請求項１乃至１９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光電変換素子を有することを特徴とする撮像装置。