JP2014029375A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全系が小型かつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏ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第１、負の第２、正の第３の屈折力のレンズ群、後群から構成され広角端に比べ望遠端において第１、第２レンズ群との間隔が拡大し、第２、第３レンズ群との間隔が縮小し、第３、後群との間隔が変化するズームレンズにおいて後群は全ズーム範囲において正の屈折力を有し、第２レンズ群の最も像側のレンズ面と第３レンズ群の最も像側のレンズ面との間に開口絞りが配置されており、第３レンズ群は物体側より像側へ順に非球面を含む正レンズＧ３１、非球面を含む正レンズＧ３２、負レンズを有しており、正レンズＧ３１の材料のｄ線における屈折率ｎｄ３１、正レンズＧ３２の材料のアッベ数と部分分散比νｄ３２、θｇＦ３２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、特にビデオカメラ、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に好適なものである。

近年、固体撮像素子や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。また撮像装置に用いられる撮像素子は高解像の画像が得られるよう、素子サイズが微細化されている。それに対応して撮像装置に用いられる撮影光学系には解像力を評価する１つである空間周波数においては、高い空間周波数まで解像力を有することが要求されている。

物体側に負の屈折力のレンズ群を配置したネガティブリード型のズームレンズはレンズ全長のコンパクト化は図りやすいが、高ズーム比が困難である。更にズーミングに伴う開放Ｆｎｏの変動が大きいため、ズーム全域で明るいＦｎｏを維持することは難しい。特に望遠側において明るいＦｎｏを得るのが困難である。一方、物体側に正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズは、高ズーム比が得やすくズーミングに際してのＦｎｏの変動を抑えやすい。

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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からなる４群ズームレンズが知られている。

４群ズームレンズにおいて、広角端のＦｎｏが２程度以下でズーム全域でもＦｎｏを３以下としたズームレンズが知られている（特許文献１、２）。特許文献１ではズーム比３、Ｆｎｏを２．０６〜２．７４としたズームレンズが開示されている。特許文献２ではズーム比４程度で、広角端でのＦｎｏが１．８５、望遠端でのＦｎｏが２．５３〜２．７６のズームレンズが開示されている。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群ズームレンズが知られている（特許文献３）。

特開２００１−１９４５８６号公報 特開２０１１−２５０３号公報 特開２０１０−３２７００号公報

高い空間周波数を有する撮影光学系においては、回折による光学特性の劣化が無視できなくなってくる。回折による結像性能の劣化は撮影光学系のＦナンバー（Ｆｎｏ）で決まる。このため、撮影光学系には開放Ｆｎｏの明るい（大口径比の）ことが求められている。さらに撮像素子の微細化に伴い悪化する暗所での撮影時のノイズを軽減するために、ズーム全域に渡り明るいＦｎｏを維持できる撮影光学系であることが求められている。更にそれに用いる撮影光学系としてレンズ全長が短く、全系がコンパクトで高ズーム比であること、しかも諸収差の少ない高解像力のズームレンズであること等が要求されている。

一般にズームレンズにおいて全系の小型化を図りつつ高ズーム比を達成するには、構成する各レンズ群の屈折力を強めると良い。またズーム全域で明るいＦｎｏを達成しながら高解像力化を図るには、各レンズ群単独で球面収差や色収差等の諸収差を良好に補正することが必要である。諸収差のうち、球面収差を効果的に補正するには、各ズームポジションで軸上光束の入射高さがほぼ一定となる開口絞り近傍のレンズ面に非球面を導入することが効果的である。また色収差を補正するには、１つのレンズ群を正レンズと負レンズの複数のレンズで構成し、屈折率や分散の異なる材料を適切に選択することが有効である。

またＦｎｏが明るい撮影光学系では、色収差は各波長毎のピント位置の差に相当する軸上色収差を抑制することの他に、ピント位置での光線のまとまり具合（集光度）に相当する色の球面収差を可視光全域にわたって小さく抑えることが重要となる。例えば、前述した４群ズームレンズにおいて、Ｆｎｏを明るく維持しつつ、高ズーム比を図ると、レンズ全長が大型化すると共に、球面収差、軸上色収差、さらに色の球面収差のズーミングに伴う変動が大きくなる。この結果、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難となる。

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。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、非球面を用いるときには、非球面を適用するレンズ群や非球面形状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、高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏを有しつつ、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。

本発明は、全系が小型でかつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏを達成しながら、高い光学性能を有した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、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群から構成され、広角端に比べ望遠端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が拡大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が縮小し、前記第３レンズ群と前記後群との間隔が変化するズームレンズにおいて、前記後群は全ズーム範囲において正の屈折力を有し、前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第３レンズ群の最も像側のレンズ面との間に開口絞りが配置されており、前記第３レンズ群は物体側より像側へ順に、非球面を含む正レンズＧ３１、非球面を含む正レンズＧ３２、負レンズを有しており、前記正レンズＧ３１の材料のｄ線における屈折率をｎｄ３１、前記正レンズＧ３２の材料のアッベ数と部分分散比をそれぞれνｄ３２、θｇＦ３２とするとき、
ｎｄ３１＞１．６３
νｄ３２＞６３．０
θｇＦ３２＋０．００５・νｄ３２＞０．５６７５
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、全系が小型かつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏを有するズームレンズが得られる。

本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端、中間ズーム位置、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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端、中間ズーム位置、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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端、中間ズーム位置、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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例４の広角端、中間ズーム位置、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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例５の広角端、中間ズーム位置、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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例６の広角端、中間ズーム位置、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

以下、図面を用いて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形態について説明する。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、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群から構成されている。全ズーム範囲にわたり後群は全体として正の屈折力を有している。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が拡大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が縮小し、第３レンズ群と後群との間隔が変化する。

開口絞りは第２レンズ群の最も像側のレンズ面と第３レンズ群の最も像側のレンズ面との間に配置されている。第３レンズ群は、少なくとも２枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズより構成されている。第３レンズ群の物体側に配置されている２つの正レンズは、いずれも非球面を有している。

図１は実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１の広角端、中間ズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。図３は実施例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の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図５は実施例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の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。

図７は実施例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の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図９は実施例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の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図１１は実施例６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１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例６の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。

図１３は本発明のズームレンズを備えるカメラ（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。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、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、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面や銀塩フィルム等の感光面が配置されている。

収差図において、球面収差はｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線について示している。非点収差図において点線のΔＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のΔＳはｄ線のサジタル像面である。二点鎖線はｇ線のメリディオナル像面、一点鎖線はｇ線のサジタル像面である。倍率色収差はｇ線、Ｃ線およびＦ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。

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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、それに続く１以上のレンズ群を有し、全体として正の屈折力の後群ＬＲから構成されている。後群ＬＲを正の屈折力とすることで、後群ＬＲを通過する軸外光線が光軸方向に屈折するようにしてテレセントリック性を高めている。それと共に、バックフォーカスを短くしてレンズ全長を短くしている。

実施例１〜５において後群ＬＲは正の第４レンズ群Ｌ４の１つのレンズ群から構成している。実施例６において後群ＬＲは負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４と正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５の２つのレンズ群から構成している。

各実施例では、レンズ断面図に示した矢印のように各レンズ群を移動させて広角端から望遠端へのズーミングを行っている。このとき広角端に比べ望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が拡大し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が縮小し、第３レンズ群Ｌ３と後群ＬＲとの間隔が変化するようにしている。

実施例１〜４において、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は像面側へ移動した後、物体側へ移動している。すなわち第１レンズ群Ｌ１は、像面側へ凸状の軌跡で（像面側へ凸の曲線に沿って）移動している。また第２レンズ群Ｌ２は像面側へ移動した後に物体側へ移動している。すなわち第２レンズ群Ｌ２は、像面側へ凸状の軌跡で移動している。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は、変倍に伴う像面位置の変動を補正するように物体側に凸状の軌跡で（物体側に凸の曲線に沿って）移動している。

実施例５では、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は像面側へ、第４レンズ群Ｌ４は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように物体側に凸状の軌跡で移動している。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は不動である。

実施例６では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は、一旦像面側へ凸状の軌跡で移動後、さらに物体側へ凸状の軌跡で移動している。第２レンズ群Ｌ２は、一旦像面側へ凸状の軌跡で移動後さらに物体側へ凸状の軌跡で移動している。また第３レンズ群Ｌ３および第４レンズ群Ｌ４は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動している。第５レンズ群Ｌ５は、変倍に伴う像面位置の変動を補正するように物体側に凸状の軌跡で移動している。

実施例１〜５では第４レンズ群Ｌ４で変倍に伴う像面変動の補正と、光軸上を（光軸の方向に）移動してフォーカシングを行うリアフォーカス方式を採用している。レンズ断面図の第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。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、レンズ断面図の矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方（物体側）に繰り出すことで行っている。

第４レンズ群Ｌ４がズーミングに際して物体側へ凸状の軌跡で移動することで、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長を短縮している。

実施例６では第５レンズ群Ｌ５で変倍に伴う像面変動の補正と、フォーカシングを行っている。レンズ断面図の第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。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、レンズ断面図の矢印５ｃに示すように第５レンズ群Ｌ５を前方に繰り出すことで行っている。

第５レンズ群Ｌ５がズーミングに際して物体側へ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との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長を短縮している。なお実施例６では第４レンズ群Ｌ４でフォーカシングを行っても良い。

実施例１および実施例３〜５において、開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。実施例２、６において開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３内に配置している。また開口絞りＳＰは、ズーミングに際して実施例１、２、６では第３レンズ群Ｌ３と一体で移動し、実施例５では不動である。実施例３、４では他のレンズ群と異なった軌跡で移動している。いずれの実施例でも開口絞りＳＰを第２レンズ群Ｌ２の最も像側のレンズ面と第３レンズ群Ｌ３の最も像側のレンズ面との間に配置している。

これにより広角端から中間ズーム位置にかけて前玉径を通過する軸外光線の入射高さを抑えることで、レンズ系をコンパクト化している。

実施例３、４では開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３との間隔が、広角端から中間ズーム位置にかけて広がった後に狭まり、望遠端において最も狭くなるように開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３とを異なるズーム軌跡（独立に）で移動させている。これにより中間ズーム位置での中間像高のフレア成分となる光束をカットし、ズーム全域で良好な光学性能を実現している。

第３レンズ群Ｌ３は物体側より像側へ順に、非球面を有する正レンズＧ３１と非球面を有する正レンズＧ３２を有している。正レンズＧ３１の材料のｄ線における屈折率をｎｄ３１、正レンズＧ３２の材料のアッベ数および部分分散比をそれぞれνｄ３２、θｇＦ３２とする。このとき、
ｎｄ３１＞１．６３ ・・・（１）
νｄ３２＞６３．０ ・・・（２）
θｇＦ３２＋０．００５・νｄ３２＞０．５６７５ ・・・（３）
なる条件式を満足している。

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。

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の最も物体側に配置した正レンズＧ３１の材料を規定する。また条件式（２）と（３）は正の屈折力の非球面レンズＧ３２の材料を規定している。

負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を通過して発散光となった軸上光束が、正レンズＧ３１と、正レンズＧ３２へ入射するときの光軸からの高さ（光線高さ）は高くなる。光線高さはレンズ系のＦｎｏ（Ｆナンバー）を明るくするほど高くなるため、正レンズＧ３１、正レンズＧ３２より球面収差が大きく発生する。そこで正レンズＧ３１と、正レンズＧ３２に、いずれも非球面を用いることで球面収差を補正している。

レンズ面で発生する球面収差を小さくするためには、レンズの材料の屈折率を大きくしてレンズ面の曲率を弱くすることが効果的である。しかし通常の光学材料では屈折率が大きくなるほど高分散となるため、短波長の光線に対して球面収差が補正過剰となり、波長による球面収差の差（色の球面収差）が大きくなる。そこで正レンズＧ３２には低分散でかつ異常分散性を有する材料を用いて、かつ非球面を用いることで、正レンズＧ３１では補正しきれない色の球面収差を補正している。

条件式（１）の下限値を超えて正レンズＧ３１の材料の屈折率が小さくなりすぎると、レンズ面の曲率が強くなり球面収差の発生が大きくなりすぎる。そのため正レンズＧ３１の非球面および正レンズＧ３２の非球面で球面収差を補正しきれなくなり、明るいＦｎｏのレンズ系を得るのが困難となる。

条件式（２）の下限値を超えて正レンズＧ３２のアッベ数が小さくなる、すなわち分散が大きくなりすぎると、正レンズＧ３１より色の球面収差が多く発生し、これを補正するのが困難になる。

条件式（３）の下限値を超えて、正レンズＧ３２の材料の異常分散性を規定する部分分散比θｇＦ３２が小さくなりすぎると、短波長の光線に対して正レンズＧ３１で過剰補正された球面収差を正レンズＧ３２で元に戻す効果が小さくなる。そして色の球面収差の補正が不十分となる。

各実施例では以上のように構成することにより、全系が小型でかつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏの大口径比化を達成しながら、高い光学性能を有したズームレンズを得ている。なお、更に好ましくは条件式（１）〜（３）の数値範囲を次のごとく設定するのが良い。

ｎｄ３１＞１．６６ ・・・（１ａ）
νｄ３２＞６５．０ ・・・（２ａ）
θｇＦ３２＋０．００５・νｄ３２＞０．５７０ ・・・（３ａ）
これによれば、波長による差を含めた球面収差の補正効果が高まり、高ズーム比で明るいＦｎｏのズームレンズの達成が容易となる。

また、さらに好ましくは各条件式（１ａ）〜（３ａ）の数値範囲を次のごとく設定すると、先に述べた条件式が意味する効果を最大限に得られる。

ｎｄ３１＞１．６８ ・・・（１ｂ）
νｄ３２＞６７．０ ・・・（２ｂ）
θｇＦ３２＋０．００５・νｄ３２＞０．５７３ ・・・（３ｂ）
本発明の効果を得る上で、条件式（１）、（２）に特に上限値に制約はないが、一般に入手容易な材料の制約等からあえて上限値を設定するなら、
ｎｄ３１＜２．１ ・・・（１ｃ）
νｄ３２＜１００ ・・・（２ｃ）
また、さらに
ｎｄ３１＜１．９５ ・・・（１ｄ）
νｄ３２＜９７ ・・・（２ｄ）
とするとさらに材料の入手性が容易となる。

以上のように構成すれば、諸収差を良好に補正し、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、さらに好ましくは次の諸条件のうちの１以上を満足するのが良い。広角端と望遠端における全系の焦点距離をｆｗ、ｆｔとする。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、ｆ３とする。望遠端における後群ＬＲの焦点距離をｆＲとする。

第３レンズ群において物体側より像面側へ順に、非球面を有する２つの正レンズＧ３１と正レンズＧ３２の焦点距離をそれぞれｆ３１、ｆ３２とする。正レンズＧ３１の物体側のレンズ面は光軸近傍で凸形状で、光軸から離れるに従い、正の屈折力が弱まる非球面形状である。正レンズＧ３２の物体側のレンズ面は凸で非球面形状である。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が正レンズＧ３１、正レンズＧ３２の物体側のレンズ面を通過する最大高さを基準とする。このとき正レンズＧ３１、正レンズＧ３２の物体側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をそれぞれＳａｇ１ａ、Ｓａｇ２ａとする。正レンズＧ３１の像面側のレンズ面は凸形状である。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が正レンズＧ３１の像面側のレンズ面を通過する最大高さを基準とする。このとき正レンズＧ３１の像面側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をＳａｇ１ｂとする。但し、サグ量はレンズ面頂点から光軸に対して立てた垂線からの距離と定義し、符号は該垂線から光の進行方向に測った量を正とする。近軸曲率半径からのサグ量をΔ（球）、非球面形状のサグ量をΔ（非）とするとき、サグ量の差Ｓａｇは
Ｓａｇ＝Δ（球）−Δ（非）
である。

正レンズＧ３１の像面側のレンズ面が球面形状のときは差Ｓａｇ１ｂは
Ｓａｇ１ｂ＝０
である。正レンズＧ３２の材料のｄ線における屈折率をｎｄ３２とする。

各実施例のズームレンズを固体撮像素子を用いた撮像装置に用いたとする。このとき、広角端での全系のＦナンバーをＦｎｏｗとする。広角端および望遠端での第２レンズ群Ｌ２の横倍率をそれぞれβ２ｗおよびβ２ｔとする。広角端から望遠端のズーミング中、軸上光線もしくは軸外光線が該レンズＧ３１の物体側面を通過する最大高さをｈｇｔ３１ａ、像面での最大光線高さをＹｍａｘ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。

０．１＜ｆＲ／ｆｔ＜１．５ ・・・（４）
１．２＜ｆ３／ｆｗ＜５．０ ・・・（５）
−１．３＜（ｆ２・ｆ３）／（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．１ ・・・（６）
０．０００８＜Ｓａｇ１ａ／ｆ３１＜０．０２００ ・・・（７）
０．０００１＜｜Ｓａｇ２ａ｜／ｆ３２＜０．０１２０ ・・・（８）
０．０３＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．６０ ・・・（９）
０．２＜ｆ１／ｆｔ＜２．６ ・・・（１０）
０．０５＜Ｆｎｏｗ／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．５０ ・・・（１１）
１．５＜β２ｔ／β２ｗ＜２５．０ ・・・（１２）
０．０４＜（ｆ１・ｆＲ）／ｆｔ^２＜２．６０ ・・・（１３）
０．２＜｜Ｓａｇ１ａ−Ｓａｇ１ｂ｜・（ｎｄ３１−１）／（｜Ｓａｇ２ａ｜・（ｎｄ３２−１））＜１５．０ ・・・（１４）
０．３＜ｈｇｔ３１ａ／（Ｙｍａｘ・Ｆｎｏｗ）＜１．０ ・・・（１５）
次に前述した条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は望遠端における後群ＬＲの焦点距離を規定する。望遠端では後群ＬＲを通過する軸外光束の光線高さが高くなる。

条件式（４）の下限値を超えて後群ＬＲの焦点距離が小さくなる、すなわち正の屈折力が大きくなりすぎると、軸外光束が後群ＬＲに入射するときの光線高さが高くなるので望遠端において軸外光束を光軸方向に屈折させる作用が強くなりすぎる。その結果、望遠端において射出瞳の位置が像面に近づきすぎて、広角端との射出瞳位置の差異が大きくなると共にテレセントリック性が悪化する。

このため、固体撮像素子との結像効率が画面周辺で低下してくる。また上限値を超えて後群ＬＲの正の屈折力が小さくなりすぎると、バックフォーカスが長くなりレンズ全長を小型化することが困難となる。

条件式（５）は第３レンズ群Ｌ３の屈折力を規定する。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りすぎると、レンズ全長の小型化と高ズーム比化には有利となる。しかしながら、第３レンズ群Ｌ３を構成する正レンズのレンズ面の曲率が強くなりすぎて球面収差の発生量が大きくなり大口径比が困難となる。また上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が小さくなりすぎると、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３のズームストロークが大きくなりすぎてレンズ全長が大型化してくる。

条件式（６）は、広角端と望遠端における全系の焦点距離に対する第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３の屈折力を規定する。条件式（６）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると、レンズ全長の小型化には有利となる。しかしながら広角端において第２レンズ群Ｌ２より倍率色収差、像面湾曲、非点収差が多く発生し、また第３レンズ群Ｌ３より球面収差が大きく発生してくる。そのため大口径比化が困難となる。

逆に上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２と、第３レンズ群Ｌ３のズームストロークが大きくなりすぎてレンズ全長が大型化してくる。

条件式（７）は非球面を有する正レンズＧ３１において、凸形状である物体側の面の非球面サグ量と屈折力を規定するものである。Ｓａｇ１ａの符号が正の場合、光線通過最大径において凸形状の非球面曲率が近軸曲率に比べて緩い、すなわち正の屈折力が小さいことを意味する。正レンズＧ３１にはズーム全域で軸上光線が高い位置を通過するため、非球面による球面収差の補正効果が高い。

条件式（７）の下限値を超えて正レンズＧ３１における物体側のレンズ面の非球面形状のサグ量の差が小さくなりすぎると、正レンズＧ３１の周辺部を通過する光線比率が大きな軸上光線で発生するアンダー方向の球面収差を補正する効果が不十分となる。この結果、大口径比化が困難となる。また条件式（７）の下限値を超えて正レンズＧ３１の屈折力が小さくなりすぎると、正レンズＧ３２の屈折力を相対的に強めざるを得ない。この結果、正レンズＧ３２より球面収差が大きく発生してくる。

逆に条件式（７）の上限値を超えて非球面形状のサグ量の差が大きくなりすぎると、球面収差が補正過剰となる。また上限値を超えて正レンズＧ３１の屈折力が大きくなりすぎると、正レンズＧ３１で発生する球面収差が大きくなりすぎてこのときの球面収差を非球面や他のレンズ群で補正するのが困難になる。

条件式（８）は非球面を有する正レンズＧ３２の物体側のレンズ面が凸で非球面形状のときの非球面形状のサグ量と屈折力を規定する。正レンズＧ３２は正レンズＧ３２より発生する球面収差を補正する他に、正レンズＧ３１では補正しきれない色の球面収差を補正する役割を有する。このため、非球面形状のサグ量の差Ｓａｇ２ａの符号は正レンズＧ３１と正レンズＧ３２の屈折力や材料の組み合わせにより正、負の両方の値を取り得る。

条件式（８）の下限値を超えて正レンズＧ３２の物体側のレンズ面の非球面形状のサグ量が小さくなりすぎると、正レンズＧ３２より発生する球面収差の補正が不十分となる。また正レンズＧ３１より発生する色の残存球面収差の補正が不十分となる。この結果、大口径比化が困難となる。また下限値を超えて正レンズＧ３２の屈折力が小さくなりすぎると、正レンズＧ３１の屈折力が強くなりすぎて正レンズＧ３１より球面収差が大きく発生して、このときの球面収差の補正が困難となる。

逆に条件式（８）の上限値を超えて非球面形状のサグ量が大きくなりすぎると、球面収差が補正過剰となる。補正過剰となると、正レンズＧ３１と正レンズＧ３２との球面収差のキャンセル効果が大きすぎ、球面収差の形状が複数の変曲点を持って解像性能が悪化してくる。また正レンズＧ３１と正レンズＧ３２の相対偏心に対する光学性能の劣化の度合いが大きくなり製造誤差に極めて敏感となる。また上限値を超えて正レンズＧ３２の屈折力が大きくなりすぎると、正レンズＧ３２より球面収差が大きく発生して、このときの球面収差を非球面や他のレンズで補正するのが困難になる。

条件式（９）は第２レンズ群Ｌ２の屈折力を規定する。条件式（９）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２より倍率色収差、像面湾曲、非点収差等が多く発生し、これらの諸収差のズーム変動が大きくなる。これらの諸収差を、他のレンズ群で補正することが難しくなり、ズーム全域において大口径比化を図るのが困難となる。逆に上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなりすぎると、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２のズームストロークが大きくなりすぎてレンズ全長が大型化してくる。

条件式（１０）は第１レンズ群Ｌ１の屈折力を規定する。条件式（１０）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が大きくなりすぎると、望遠端において軸上色収差が大きくなりすぎて、望遠端において良好な光学性能を得るのが困難となる。また上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２に十分な変倍比が与えられず高ズーム比化が困難となる、もしくはズーミングに際しての第２レンズ群のズームストロークが大きくなりレンズ全長が大型化してくる。

条件式（１１）は広角端におけるＦナンバーとズーム比との関係を規定する。条件式（１１）の下限値を超えてズーム比に対するＦナンバーが小さくなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３より球面収差が大きく発生してズーム全域で高い光学性能を維持することが困難となる。また上限値を超えてズーム比に対するＦナンバーが大きくなりすぎると、高ズーム比化と大口径比化が困難となる。

条件式（１２）は第２レンズ群Ｌ２の変倍分担を規定する。条件式（１２）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が小さくなりすぎると、高ズーム比化が困難となる。また上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２より倍率色収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差が多く発生し、これらの諸収差のズーム変動が大きくなる。このときの諸収差を他のレンズ群で補正することが困難となり、ズーム全域において大口径比化が困難となる。

条件式（１３）は第１レンズ群Ｌ１と望遠端における後群ＬＲの屈折力を規定している。条件式（１３）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１および望遠端における後群ＬＲの屈折力が大きくなりすぎると、射出瞳位置のズーム変動が大きくなりすぎる。この結果、テレセントリック性が悪化して固体撮像素子との結像効率が画面周辺で低下してくる。逆に上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１および後群ＬＲの屈折力が小さくなりすぎると、レンズ全長が大型化してくる。

条件式（１４）は正レンズＧ３１および正レンズＧ３２の非球面形状のサグ量すなわち、非球面による球面収差の補正量の分担比率を規定する。正レンズＧ３１の像面側のレンズ面が球面形状のときは差Ｓａｇ１ｂ＝０となる。条件式（１４）の下限値を超えて正レンズＧ３１の非球面形状のサグ量が小さくなりすぎるか、または正レンズＧ３２の非球面形状のサグ量が大きくなりすぎると、正レンズＧ３２での球面収差の補正量の分担比率が大きくなりすぎる。

逆に上限値を超えて正レンズＧ３１の非球面形状のサグ量が大きくなりすぎるか、正レンズＧ３２の非球面形状のサグ量が小さくなりすぎると、正レンズＧ３１での球面収差の補正量の分担比率が大きくなりすぎる。そのためいずれの場合も第３レンズ群Ｌ３で球面収差を効果的に補正することが困難となり、大口径比化が困難となる。

条件式（１５）は、ズームレンズを撮像素子を有する撮像装置に用いたときの撮像素子の大きさと、広角端におけるＦナンバーと正レンズＧ３１の有効径との関係を規定する。正レンズＧ３１の物体側のレンズ面を軸上光線もしくは軸外光線が通過する最大高さｈｇｔ３１ａは正レンズＧ３１の有効径を決定している。

条件式（１５）の下限値を超えて正レンズＧ３１の有効径が小さくなりすぎると、明るいＦナンバーの軸上光束に対して十分な有効径を確保するのが困難となり、大口径比が困難となる。また上限値を超えて正レンズＧ３１の有効径が大きくなりすぎると、正レンズＧ３１より球面収差が大きく発生して、このときの球面収差を正レンズＧ３１および正レンズＧ３２の非球面により補正が困難となり大口径比を図りつつ高い光学性能を得るのが困難になる。なお、好ましくは前述した各条件式の数値範囲を次のごとく設定するのが良い。

０．２＜ｆＲ／ｆｔ＜１．３ ・・・（４ａ）
１．６＜ｆ３／ｆｗ＜４．５ ・・・（５ａ）
−１．２＜（ｆ２・ｆ３）／（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．２ ・・・（６ａ）
０．００１＜Ｓａｇ１ａ／ｆ３１＜０．０１６ ・・・（７ａ）
０．０００１＜｜Ｓａｇ２ａ｜／ｆ３２＜０．０１００ ・・・（８ａ）
０．０５＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．５０ ・・・（９ａ）
０．３＜ｆ１／ｆｔ＜２．３ ・・・（１０ａ）
０．０８＜Ｆｎｏｗ／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．４５ ・・・（１１ａ）
１．７＜β２ｔ／β２ｗ＜２０．０ ・・・（１２ａ）
０．０７＜（ｆ１・ｆＲ）／ｆｔ^２＜２．４０ ・・・（１３ａ）
０．４５＜｜Ｓａｇ１ａ−Ｓａｇ１ｂ｜・（ｎｄ３１−１）／（｜Ｓａｇ２ａ｜・（ｎｄ３２−１））＜１２ ・・・（１４ａ）
０．４＜ｈｇｔ３１ａ／（Ｙｍａｘ・Ｆｎｏｗ）＜０．９ ・・・（１５ａ）
また、さらに好ましくは各条件式の数値範囲を次のごとく設定すると、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。

０．２５＜ｆＲ／ｆｔ＜１．２ ・・・（４ｂ）
２．０＜ｆ３／ｆｗ＜４．０ ・・・（５ｂ）
−１．１０＜（ｆ２・ｆ３）／（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．２５・・・（６ｂ）
０．００１２＜Ｓａｇ１ａ／ｆ３１＜０．０１３０ ・・・（７ｂ）
０．０００２＜｜Ｓａｇ２ａ｜／ｆ３２＜０．００９０ ・・・（８ｂ）
０．０７＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．４５ ・・・（９ｂ）
０．４＜ｆ１／ｆｔ＜２．０ ・・・（１０ｂ）
０．１＜Ｆｎｏｗ／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．４ ・・・（１１ｂ）
１．９＜β２ｔ／β２ｗ＜１８．０ ・・・（１２ｂ）
０．１＜（ｆ１・ｆＲ）／ｆｔ^２＜２．２ ・・・（１３ｂ）
０．６＜｜Ｓａｇ１ａ−Ｓａｇ１ｂ｜・（ｎｄ３１−１）／（｜Ｓａｇ２ａ｜・（ｎｄ３２−１））＜９．０ ・・・（１４ｂ）
０．４５＜ｈｇｔ３１ａ／（Ｙｍａｘ・Ｆｎｏｗ）＜０．８５・・・（１５ｂ）
また正レンズＧ３１は両凸形状とするのが良い。これによれば、物体側と像面側の２つのレンズ面で正レンズの屈折力を分担させレンズ面の曲率を弱くすることができるため、球面収差の発生が少なくなる。

第３レンズ群Ｌ３を３枚以上の正レンズで構成するのが良い。これによれば各正レンズに屈折力を分担させレンズ面の曲率を弱く保ちながら第３レンズ群Ｌ３の屈折力を高めることができるので、ズーム全域で大口径比を維持しながら高ズーム比化が容易となる。

各実施例によれば以上のように各構成要件を設定することにより、全系が小型でかつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏを有する大口径比化を達成しながら、高い光学性能を有したズームレンズが得られる。

次に各実施例のレンズ構成の特長について説明する。実施例１において、第１レンズ群Ｌ１は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ（負の屈折力のレンズ）と、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ（正の屈折力のレンズ）とを接合した接合レンズで構成している。これにより望遠端において色収差とズーミングに伴う倍率色収差の変動を補正している。負レンズと正レンズはｄ線における屈折率が１．８以上の材料を使用して、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を高めながらレンズ面の曲率があまり強くならないようにして球面収差の発生を抑えている。

第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの３枚のレンズで構成している。これによりズーミングに伴う倍率色収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の変動を効果的に補正している。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、次のとおりである。

像面側に比べて物体側の曲率が強い両レンズ面が凸形状の正レンズＧ３１と正レンズＧ３１と同様のレンズ形状の正レンズＧ３２、物体側に比べ像面側の曲率が強い両レンズ面が凹形状の負レンズＧ３３を有する。更に像面側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ３４の４枚のレンズより構成している。

正レンズＧ３１は両面が非球面形状であり、正レンズＧ３２は物体側のレンズ面が非球面形状である。これにより、可視光全域の波長に対して球面収差を良好に補正し、ズーム全域で、明るいＦナンバーを実現している。また正レンズＧ３２と、その像面側に配置された負レンズＧ３３とを接合し、接合レンズを構成することにより第３レンズ群Ｌ３より発生する色収差を軽減している。

また第３レンズ群Ｌ３の最も像面側の正レンズＧ３４に正の屈折力を分担させ、第３レンズ群Ｌ３より発生する球面収差を抑制している。正レンズＧ３４には異常分散性を有する材料を使用し、第３レンズ群Ｌ３より２次スペクトルが発生するのを抑えている。第４レンズ群Ｌ４は両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとを接合した接合レンズより構成して、フォーカシングに伴う軸上色収差および倍率色収差の変動を抑制している。開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置し、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体で移動している。

実施例２は実施例１と同様のレンズ構成より構成しているが、開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の正レンズＧ３１と正レンズＧ３２の間に配置している点が異なっている。これにより開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置する場合に比べ、望遠端において第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔を短くして望遠端におけるレンズ全長の小型化を図っている。また開口絞りＳＰの最大径をズームポジションにより変化させて、各ズームポジションで所望のＦナンバーが得られるようにしている。

実施例３において、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３のレンズ構成は実施例１と同様である。第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、像面側に凹面を向けた２つのメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの４枚のレンズで構成している。

本構成によりズーミングに伴う倍率色収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の変動を良好に補正している。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから構成し、レンズ重量を軽量化することでフォーカス速度の高速化を容易にしている。また両レンズ面を非球面形状として、ズーミングおよびフォーカシングに伴う像面湾曲や非点収差の変動を抑制している。

開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に配置し、ズーミングに際し開口絞りＳＰの最大径を変化させながら、第２レンズ群Ｌ２と、第３レンズ群Ｌ３とは異なる軌跡で移動させている。これにより各ズームポジションで所望のＦナンバーが得られるようにしている。また、大口径比化を図る際に多く発生する中間像高のフレア光線を開口絞りＳＰで効果的に遮断して、ズーム全域で高い光学性能を得ている。

実施例４では実施例１と同様のレンズより構成している。開口絞りＳＰは実施例３と同様に、ズーミングに際して移動および最大径の制御を行っている。

実施例５において第１レンズ群Ｌ１は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと、像側に比べ物体側に、より強い曲率を有する両レンズ面が凸形状の正レンズとを接合した接合レンズを有する。更に物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの３枚のレンズで構成している。これにより望遠端において色収差とズーミングに伴う倍率色収差の変動を補正し、ズーム比１４以上の高ズーム比を達成している。第２レンズ群Ｌ２は物体側から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの３枚のレンズで構成している。

これによりズーミングに伴う倍率色収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の変動を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から順に、像面側に比べて物体側に強い曲率を有する正レンズＧ３１と、正レンズＧ３１と同様のレンズ形状の正レンズＧ３２、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズを有する。更に像面側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの４枚のレンズにより構成している。第４レンズ群Ｌ４は両凸形状の正レンズと像面側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとを接合した接合レンズで構成し、フォーカシングに伴う軸上色収差および倍率色収差の変動を抑制している。

開口絞りは第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置し、ズーミングに際して、不動で、最大径をズームポジションにより変化させて各ズームポジションで所望のＦナンバーが得られるようにしている。

実施例６において、第１レンズ群Ｌ１は実施例５と同様のレンズ構成より構成している。第２レンズ群Ｌ２は物体側に比べて像面側に強い曲率を有した両凹形状の負レンズ、像面側に比べて物体側に強い曲率を有した両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズの３枚のレンズで構成している。これによりズーミングに伴う倍率色収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の変動を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３および開口絞りＳＰの構成は実施例２と同様であるが、最も像面側に位置する正レンズは両凸形状としている。

これにより正の屈折力の分担比を高めて第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力を強めてズーム比約１０の高いズーム比を実現している。第４レンズ群Ｌ４は像面側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズで構成している。そして広角端から望遠端へのズーミングの際に第３レンズ群Ｌ３との間隔が広がるように移動させることで変倍作用を持たせて、高ズーム比を得ている。

第５レンズ群Ｌ５は両凸形状の正レンズと像面側を凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとを接合した接合レンズで構成して、フォーカシングに伴う軸上色収差および倍率色収差の変動を抑制している。尚、フォーカシングは第４レンズ群Ｌ４で行っても良い。

実施例１〜４および実施例６において広角端近傍での像高を、他のズームポジションと異なるように設定しても良い。これによれば開口絞りＳＰより物体側のレンズ群の有効径を低減することができるので、レンズ系のコンパクト化を図ることができる。また広角端近傍では負の歪曲を有するため、像平面上で樽型の歪曲が発生している。これは物点に対する像平面上の結像点が、理想像高に対しより低い像高に位置している状態で、この結像点の位置の違いを電気的に補正して歪曲を小さくしても良い。

なお、第３レンズ群Ｌ３の全部または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させても良い。即ち、撮影画像のブレを補正するようにしても良い。実施例６では第４レンズ群Ｌ４を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、撮影画像のブレを補正しても良い。

以上のように各実施例によれば、全系が小型でかつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり明るいＦｎｏを有しながら、高い光学性能を有したズームレンズが得られる。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（撮像装置）の実施形態を図１３を用いて説明する。図１３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。

本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのないミラーレスのノンレフレックスカメラにも適用することができる。

以下、実施例１〜６に対応する数値実施例１〜６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。半画角は光線トレースにより求めた値である。

［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 25.017 1.20 1.95906 17.5
2 18.420 5.11 1.83481 42.7
3 63.744 (可変)
4 31.426 0.90 1.88300 40.8
5 7.979 5.44
6 -35.773 0.70 1.71300 53.9
7 21.040 0.89
8 16.642 1.74 2.00272 19.3
9 40.798 (可変)
10(絞り) ∞ 0.80
11* 11.210 3.05 1.69350 53.2
12* -24.997 0.20
13* 13.695 2.25 1.49710 81.6
14 -68.097 0.60 1.69895 30.1
15 7.740 1.99
16 -12.068 1.25 1.59522 67.7
17 -8.906 (可変)
18 17.981 3.06 1.91082 35.3
19 -21.166 0.60 1.92286 18.9
20 61.333 (可変)
21 ∞ 1.10 1.51633 64.1
22 ∞ 0.60
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 4.26209e-001 A 4=-2.04663e-004 A 6=-2.18028e-006 A 8=-7.37121e-008 A10= 2.71327e-009
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.02434e-005 A 6=-3.85411e-006 A 8= 1.39289e-007
第13面
K =-1.23460e-001 A 4= 4.96525e-005 A 6=-6.32488e-008 A 8= 1.84140e-007 A10= 1.61498e-009

各種データ
ズーム比 4.79
広角 中間 望遠
焦点距離 6.24 13.68 29.89
Fナンバー 1.75 2.16 2.84
半画角（度） 37.26 19.25 8.79
像高 4.28 4.65 4.65
レンズ全長 60.18 60.04 73.55
BF 7.15 10.22 8.06

d 3 0.29 8.61 17.34
d 9 19.29 6.77 2.50
d17 3.68 4.67 15.87
d20 5.82 8.90 6.74

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 49.70
2 4 -9.69
3 10 15.39
4 18 27.37

［数値実施例２］
面データ
面番号 r d nd νd
1 28.118 1.00 1.95906 17.5
2 20.642 5.31 1.88300 40.8
3 85.837 (可変)
4 44.702 0.70 1.91082 35.3
5 8.129 5.02
6 -31.250 0.50 1.65160 58.5
7 22.121 1.41
8 18.405 1.70 2.10205 16.8
9 41.248 (可変)
10* 12.509 2.86 1.77250 49.5
11* -31.063 0.90
12(絞り) ∞ 0.90
13* 14.758 2.29 1.59522 67.7
14 -25.169 0.50 1.85478 24.8
15 9.512 1.76
16 -13.012 1.72 1.49700 81.5
17 -8.103 (可変)
18 17.073 2.75 1.91082 35.3
19 -66.870 0.50 1.95906 17.5
20 84.668 (可変)
21 ∞ 1.10 1.51633 64.1
22 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第10面
K = 7.25807e-001 A 4=-1.37243e-004 A 6=-8.01701e-007 A 8= 2.27348e-008 A10=-1.21095e-010
第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.76945e-005 A 6= 2.79454e-006 A 8=-1.45975e-008
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.09870e-004 A 6= 5.04476e-006 A 8=-8.20527e-008

各種データ
ズーム比 4.79
広角 中間 望遠
焦点距離 6.24 13.38 29.89
Fナンバー 1.80 2.10 2.60
半画角（度） 37.26 19.48 8.83
像高 4.28 4.65 4.65
レンズ全長 58.47 57.04 71.09
BF 6.61 10.69 10.44

d 3 0.69 7.80 17.49
d 9 17.65 5.08 0.60
d17 3.71 3.66 12.74
d20 5.38 9.46 9.22

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 47.03
2 4 -9.16
3 10 15.15
4 18 23.60

［数値実施例３］
面データ
面番号 r d nd νd
1 30.651 0.95 1.92286 18.9
2 21.617 4.33 1.83481 42.7
3 121.208 (可変)
4 62.677 0.70 1.77250 49.6
5 9.091 2.45
6 17.177 0.70 1.77250 49.6
7 11.108 3.33
8 -29.145 0.70 1.48749 70.2
9 84.910 0.20
10 15.490 1.27 1.95906 17.5
11 26.324 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 10.918 2.94 1.77250 49.5
14* -33.882 0.33
15* 12.812 2.22 1.55332 71.7
16 83.724 0.75 1.84666 23.8
17 7.166 1.80
18 -15.794 1.60 1.49700 81.5
19 -9.238 (可変)
20* 15.678 1.97 1.76802 49.2
21* 46.933 (可変)
22 ∞ 1.00 1.51633 64.1
23 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.42878e-001 A 4=-1.25915e-004 A 6=-3.49292e-007 A 8=-7.40222e-008
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.33133e-004 A 6=-3.34080e-006 A 8=-1.70725e-008
第15面
K = 1.13028e-001 A 4= 1.17210e-004 A 6=-2.72800e-006 A 8= 9.52315e-008
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.22690e-005 A 6=-4.69782e-007 A 8= 4.14261e-008 A10=-1.55541e-010
第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.74213e-005 A 6=-3.72845e-007 A 8= 4.05018e-008

各種データ
ズーム比 4.82
広角 中間 望遠
焦点距離 6.20 13.63 29.86
Fナンバー 1.85 2.30 2.88
半画角（度） 37.11 19.00 8.76
像高 4.23 4.65 4.65
レンズ全長 59.94 59.57 70.58
BF 7.13 9.91 8.32

d 3 0.40 9.23 18.87
d11 20.57 7.08 2.85
d12 1.59 1.74 0.60
d19 4.00 5.36 13.69
d21 5.97 8.76 7.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 50.67
2 4 -10.42
3 13 15.10
4 20 29.84

［数値実施例４］
面データ
面番号 r d nd νd
1 25.130 1.00 1.95906 17.5
2 19.602 5.10 1.81600 46.6
3 79.701 (可変)
4 38.809 0.80 1.95874 32.3
5 8.910 5.16
6 -41.275 0.60 1.65160 58.5
7 16.248 1.35
8 17.094 1.96 1.95906 17.5
9 51.725 (可変)
10(絞り) ∞ (可変)
11* 10.012 3.64 1.82080 42.7
12* -35.342 0.20
13* 21.915 2.19 1.59522 67.7
14 -23.835 0.60 1.84666 23.9
15 8.669 2.14
16 -11.751 1.42 1.49700 81.5
17 -7.718 (可変)
18 15.011 2.63 1.91082 35.3
19 -89.579 0.60 1.95906 17.5
20 39.342 (可変)
21 ∞ 1.10 1.51633 64.1
22 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 6.78386e-001 A 4=-1.00803e-004 A 6=-2.30352e-006 A 8= 6.98164e-008 A10=-2.44475e-009 A12= 2.26698e-011
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.50217e-005 A 6= 9.59061e-007 A 8= 2.19062e-008 A10=-2.68783e-010
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.18719e-004 A 6=-1.08089e-006 A 8= 3.22456e-008

各種データ
ズーム比 4.00
広角 中間 望遠
焦点距離 6.00 12.10 24.00
Fナンバー 1.53 2.00 2.28
半画角（度） 38.33 21.59 10.95
像高 4.28 4.65 4.65
レンズ全長 60.45 56.54 66.12
BF 6.23 8.94 8.10

d 3 0.30 5.64 14.48
d 9 17.96 6.58 1.90
d10 3.05 1.18 1.43
d17 3.51 4.82 10.82
d20 5.00 7.71 6.88

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 45.74
2 4 -9.92
3 11 15.20
4 18 26.12

［数値実施例５］
面データ
面番号 r d nd νd
1 38.028 1.00 1.84666 23.9
2 21.290 4.00 1.60311 60.6
3 -37187.686 0.20
4 19.811 2.60 1.69680 55.5
5 51.812 (可変)
6 32.230 0.60 1.88300 40.8
7 4.759 2.35
8 -24.051 0.50 1.77250 49.6
9 18.543 0.34
10 9.377 1.20 1.95906 17.5
11 21.129 (可変)
12(絞り) ∞ 0.70
13* 18.373 1.60 1.74330 49.3
14 -342.165 0.52
15* 11.071 2.00 1.49710 81.6
16 -26.997 0.12
17 18.211 0.50 1.84666 23.9
18 8.561 2.01
19 -10.177 1.20 1.48749 70.2
20 -8.592 (可変)
21 19.233 1.80 1.80400 46.6
22 -19.436 0.55 1.95906 17.5
23 -49.560 (可変)
24 ∞ 1.94 1.51633 64.1
25 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 1.69407e-001 A 4=-1.34721e-005 A 6=-3.98984e-006 A 8=-6.77875e-009
第15面
K = 4.87468e-002 A 4=-3.00764e-004 A 6= 5.41178e-006

各種データ
ズーム比 14.62
広角 中間 望遠
焦点距離 4.21 16.22 61.62
Fナンバー 1.70 2.60 2.80
半画角（度） 29.08 7.88 2.08
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 59.14 59.14 59.14
BF 7.85 12.14 6.05

d 5 0.65 13.24 19.73
d11 19.88 7.29 0.80
d20 6.96 2.67 8.76
d23 6.07 10.36 4.27

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 30.56
2 6 -5.67
3 12 15.29
4 21 19.04

［数値実施例６］
面データ
面番号 r d nd νd
1 31.941 0.70 1.84666 23.9
2 21.494 3.00 1.49700 81.5
3 389.497 0.13
4 25.287 2.00 1.69680 55.5
5 105.488 (可変)
6 -160.176 0.40 1.91082 35.3
7 6.231 2.61
8 -12.525 0.40 1.80400 46.6
9 38.481 0.36
10 22.729 1.35 1.95906 17.5
11 -37.936 (可変)
12* 9.983 1.81 1.80139 45.5
13 -315.230 0.92
14(絞り) ∞ 0.95
15* 18.601 1.28 1.43700 95.1
16 966.804 0.50 1.84666 23.9
17 8.748 0.32
18 14.589 2.15 1.59522 67.7
19 -9.676 (可変)
20 -8.119 0.40 1.59522 67.7
21 -20.290 (可変)
22 25.112 2.10 1.78800 47.4
23 -15.972 0.50 1.92286 18.9
24 -27.452 (可変)
25 ∞ 0.80 1.51633 64.1
26 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第12面
K =-2.83813e+000 A 4= 2.11053e-004 A 6=-6.51880e-007 A 8=-2.08564e-007 A10= 5.60738e-009 A12=-2.15153e-011
第15面
K = 2.98580e+000 A 4=-1.50771e-004 A 6=-6.94081e-006 A 8= 9.59172e-007 A10=-2.42917e-008

各種データ
ズーム比 10.01
広角 中間 望遠
焦点距離 4.62 14.88 46.20
Fナンバー 1.85 2.47 3.30
半画角（度） 38.85 13.80 4.45
像高 3.10 3.63 3.63
レンズ全長 48.77 53.91 64.59
BF 6.77 11.50 5.72

d 5 1.03 9.39 18.46
d11 14.98 3.59 0.80
d19 1.65 3.03 5.82
d21 2.46 4.52 11.91
d24 5.75 10.48 4.69

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 33.64
2 6 -6.10
3 12 10.22
4 20 -23.02
5 22 18.04

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

Claims (18)

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、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群から構成され、
   広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が拡大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が縮小し、前記第３レンズ群と前記後群との間隔が変化するズームレンズにおいて、
   前記後群は全ズーム範囲において正の屈折力を有し、前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面と前記第３レンズ群の最も像側のレンズ面との間に開口絞りが配置されており、
   前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、非球面を含む正レンズＧ３１、非球面を含む正レンズＧ３２、負レンズを有しており、
   前記正レンズＧ３１の材料のｄ線における屈折率をｎｄ３１、前記正レンズＧ３２の材料のアッベ数と部分分散比をそれぞれνｄ３２、θｇＦ３２とするとき、
   ｎｄ３１＞１．６３
   νｄ３２＞６３．０
   θｇＦ３２＋０．００５・νｄ３２＞０．５６７５
   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. 望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、望遠端における前記後群の焦点距離をｆＲとするとき、
   ０．１＜ｆＲ／ｆｔ＜１．５
   なる条件式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. 前記正レンズＧ３１は両凸形状であ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. 前記第３レンズ群は３枚以上の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   １．２＜ｆ３／ｆｗ＜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４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとするとき、
   −１．３＜（ｆ２・ｆ３）／（ｆｗ・ｆｔ）＜−０．１
   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項に記載のズームレンズ。
7. 前記正レンズＧ３１の焦点距離をｆ３１、前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面は凸形状で、光軸から離れるに従い正の屈折力が弱まる非球面形状であり、広角端から望遠端のズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面を通過する最大の入射高さにおいて、前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をＳａｇ１ａとするとき、
   ０．０００８＜Ｓａｇ１ａ／ｆ３１＜０．０２００
   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項に記載のズームレンズ。
8. 前記正レンズＧ３２の焦点距離をｆ３２、前記正レンズＧ３２の物体側のレンズ面は凸で非球面形状であり、広角端から望遠端のズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が前記正レンズＧ３２の物体側のレンズ面を通過する最大の入射高さにおいて、前記正レンズＧ３２の物体側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をＳａｇ２ａとするとき、
   ０．０００１＜｜Ｓａｇ２ａ｜／ｆ３２＜０．０１２０
   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項に記載のズームレンズ。
9. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
   ０．０３＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．６０
   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項に記載のズームレンズ。
10. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
    ０．２＜ｆ１／ｆｔ＜２．６
    なる条件式を満足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. 広角端におけるＦナンバーをＦｎｏｗ、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとするとき、
    ０．０５＜Ｆｎｏｗ／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．５０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 広角端および望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をそれぞれβ２ｗ、β２ｔとするとき、
    １．５＜β２ｔ／β２ｗ＜２５．０
    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項に記載のズームレンズ。
13. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における前記後群の焦点距離をｆＲ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
    ０．０４＜（ｆ１・ｆＲ）／ｆｔ^２＜２．６０
    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項に記載のズームレンズ。
14. 前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面は凸形状で、光軸から離れるに従い正の屈折力が弱まる非球面形状であり、広角端から望遠端のズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面を通過する最大の入射高さにおいて、前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をＳａｇ１ａ、
    前記正レンズＧ３２の物体側のレンズ面は凸で非球面形状であり、広角端から望遠端のズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が前記正レンズＧ３２の物体側のレンズ面を通過する最大の入射高さにおいて、前記正レンズＧ３２の物体側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をＳａｇ２ａ、
    広角端から望遠端へのズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が前記正レンズＧ３１の像面側のレンズ面を通過する最大の入射高さにおいて、前記正レンズＧ３１の像面側のレンズ面の近軸曲率半径のサグ量の該非球面形状のサグ量に対する差をＳａｇ１ｂ、また前記正レンズＧ３１および前記正レンズＧ３２の材料のｄ線における屈折率をそれぞれｎｄ３１、ｎｄ３２とするとき、
    ０．２＜｜Ｓａｇ１ａ−Ｓａｇ１ｂ｜・（ｎｄ３１−１）／（｜Ｓａｇ２ａ｜・（ｎｄ３２−１））＜１５．０
    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項に記載のズームレンズ。
15. 最も像面側に位置するレンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に凸状の軌跡を描いて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項に記載のズームレンズ。
16. 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１５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
17. 請求項１乃至１６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。
18. 広角端におけるＦナンバーをＦｎｏｗ、広角端から望遠端のズーミングに際して、軸上光線もしくは軸外光線が前記正レンズＧ３１の物体側のレンズ面を通過する最大の入射高さをｈｇｔ３１ａ、像面での最大光線の入射高さをＹｍａｘとするとき、
    ０．３＜ｈｇｔ３１ａ／（Ｙｍａｘ・Ｆｎｏｗ）＜１．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。