JP2015179189A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型かつ高ズーム比で、全ズーム領域において高い光学性能を有するズームレンズズームレンズ及びそれを有する撮像装置を得ること。
【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、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により構成され、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、第１レンズ群は、正の屈折力を有する樹脂レンズを含む、複数の正レンズを有し、第３レンズ群は、負の屈折力を有する樹脂レンズを有し、第１レンズ群の焦点距離ｆ１、望遠端における全系の焦点距離ｆｔを各々適切に設定する。
【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、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真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デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置は高機能化され、かつ装置全体が小型化されている。これらの装置に用いられるズームレンズは、レンズ全長が短く、高ズーム比であることが求められている。また、レンズの軽量化やコストの削減を図ることが要求されている。

レンズ全長が短く、高ズーム比のズームレンズとして、物体側から像側へ順に、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。また、レンズの軽量化やコストの削減を図るために、ガラス以外の物質、例えば樹脂材料を用いたズームレンズが知られている。

こうしたポジティブリード型のズームレンズとして、特許文献１及び２に記載のズームレンズでは、第１レンズ群に正の屈折力を有する樹脂レンズを用い、さらに、第３レンズ群に負の屈折力を有する樹脂レンズを用いている。

特開２０１２−２２０８７２号公報 特開２０１２−２２６２２４号公報

一般に、樹脂レンズはガラスレンズに比べて、温度変化や製造誤差による屈折率の変化が大きく、膨張や収縮による形状変化の影響も大きい。これにより、温度変化や製造誤差によるピントズレや球面収差のズレ等が大きくなり、光学性能の低下を招きやすい。比較的少ない枚数のレンズにより構成されたポジティブリード型のズームレンズでは、各レンズ面の屈折力が強いため、全ズーム領域において、温度変化や製造誤差による光学性能の低下が顕著に現れる。

特許文献１及び２は、第１レンズ群に配置された正の屈折力を有する樹脂レンズと、第３レンズ群に配置された負の屈折力を有する樹脂レンズの間で、温度変化によるピントずれや球面収差のずれをキャンセルさせることを目的としている。

ここで、特許文献１及び２に記載のズームレンズにおいて、第１レンズ群の屈折力を強めることで、レンズ全長のさらなる小型化と、高倍化を実現することができる。しかし、第１レンズ群に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズの屈折力が強くなり過ぎ、その結果、温度変化によるピントずれや球面収差のずれを十分に補正することが困難になるおそれがある。

本発明は、小型かつ高ズーム比で、全ズーム領域において高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

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以上のレンズ群を含む後群により構成され、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、前記第１レンズ群は、正の屈折力を有する樹脂レンズを含む、複数の正レンズを有し、前記第３レンズ群は、負の屈折力を有する樹脂レンズを有し、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としたとき、
０．１５＜ｆ１／ｆｔ＜１．００
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、小型かつ高ズーム比で、全ズーム領域において高い光学性能を有するズームレンズが得られる。

本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例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 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例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 本発明の撮像装置の要部概略図

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について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以上のレンズ群を含む後群から構成される。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。ここで、レンズ群は、ズーミングに際して一体的に移動するレンズ要素であり、１枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。

図１は実施例１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、望遠端における収差図である。実施例１はズーム比１４．１２、開口比３．９６〜７．０３程度のズームレンズである。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１５．７９、開口比３．７７〜７．５７程度のズームレンズである。

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１８．６７、開口比３．０１〜６．９１程度のズームレンズである。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２０．００、開口比２．９８〜７．１４程度のズームレンズである。

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２５．５３、開口比３．０７〜６．１９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。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。また、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も用いることができる。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を物体側から像側へのレンズ群の順番とするとＬｉは第ｉレンズ群を示す。

実施例１及び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、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から成る。実施例１及び２は４つのレンズ群から成るポジティブリード型の４群ズームレンズであり、後群は、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から成る。

実施例３乃至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、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から構成される。実施例３乃至５は５つのレンズ群から成るポジティブリード型の５群ズームレンズであり、後群は、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から成る。

各実施例において、ＳＰは開口絞りであり、実施例１、２のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に位置している。実施例３乃至５のズームレンズでは、第３レンズ群Ｌ３中に位置している。各実施例において、開口絞りＳＰは、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体に移動する。これにより、望遠端において第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔を短縮することができる。その結果、レンズ全長の大型化を抑制することができる。

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等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面である。ビデオカメラやデジタルカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、像面ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった固体撮像素子（光電変換素子）に相当する。銀塩フィルムカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、像面ＩＰはフィルム面に相当する。

球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差を示している。非点収差図においてΔＳはサジタル像面、ΔＭは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。倍率色収差図ではｇ線における倍率色収差を示している。ωは撮像半画角である。なお以下の各実施例において広角端と望遠端はそれぞれ、機構上の制約の下、変倍用のレンズ群が光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときの各ズーム位置をいう。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１中に正の屈折力を有する樹脂レンズを用い、さらに、第３レンズ群Ｌ３中に負の屈折力を有する樹脂レンズを用いている。これにより、ズームレンズの軽量化を図ると共に、コストの削減を図っている。ここで、樹脂レンズとは樹脂材料を含むレンズを意味する。樹脂レンズは、例えば、ＩＴＯやＴｉＯ_２のようなナノ微粒子を樹脂材料中に分散させることにより作成することができる。ただし、樹脂レンズの作成方法は、これに限定されるものではない。

一般に最も物体側に正の屈折力を有するレンズ群が配置されたポジティブリード型のズームレンズにおいては、第１レンズ群Ｌ１の有効径が大きくなり、重量も大きくなる。第１レンズ群Ｌ１の重量が大きくなると、撮影状態において、第１レンズ群Ｌ１の自重により鏡筒が重力方向に偏芯するため、光学性能が低下するおそれがある。ここで、一般的な硝子材料の比重は、２．０（ｇ／ｃｍ^３）以上である。一方で、一般的な樹脂材料の比重は、１．５（ｇ／ｃｍ^３）程度である。ゆえに、第１レンズ群Ｌ１に樹脂レンズを用いることで、ズームレンズの重量を大幅に小さくすることができる。

一方で、温度変化に対する樹脂材料の線膨張係数は、硝子材料の線膨張係数に対して１０倍程度大きい。そのため、樹脂レンズを用いた場合、温度変化に伴いレンズ形状が大きく変化し、収差ずれを招きやすい。そこで、正の屈折力を有する樹脂レンズと負の屈折力を有する樹脂レンズを用いて、温度変化による収差ずれ（球面収差ずれや像面湾曲のずれ）を良好にキャンセルさせることにより、光学性能の低下を防ぐことができる。

また、本発明では、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側に配置された負レンズと、第１レンズ群Ｌ１に配置された正の屈折力を有する樹脂レンズを、それぞれ単レンズとして、空気間隔を隔てて配置することが好ましい。これにより、独立して曲率半径を設定可能なレンズ面が増え、温度変化による収差（球面収差や像面湾曲）の発生を良好にキャンセルさせることができる。

また、各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群が移動する。レンズ断面図中の矢印は、広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。

具体的には、実施例１及び２のズームレンズでは、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、像側へ凸状の軌跡を描くように移動する。第２レンズ群Ｌ２及び第４レンズ群Ｌ４は、像側へ単調に移動する。第３レンズ群Ｌ３は、物体側へ単調に移動する。

実施例３及び４のズームレンズでは、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、像側へ凸状の軌跡を描くように移動する。第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３は、物体側へ単調に移動し、第５レンズ群Ｌ５は、像側へ単調に移動する。第４レンズ群Ｌ４は、広角端に比べて望遠端で物体側に位置するように移動する。

実施例５のズームレンズでは、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、像側へ凸状の軌跡を描くように移動する。第２レンズ群Ｌ２は、像側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｌ３は、物体側へ単調に移動する。第５レンズ群Ｌ５は、像側へ単調に移動する。また、第４レンズ群Ｌ４は、広角端に比べて望遠端で物体側に位置するように移動する。

各実施例のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１及び第３レンズ群Ｌ３は、広角端に比べて望遠端でより物体側に位置している。これにより、広角端におけるレンズ全長を短くし、前玉（第１レンズ群Ｌ１）の小型化を図りつつ、高ズーム比のズームレンズが得られる。特に、第３レンズ群Ｌ３を、広角端に比べて望遠端でより物体側に位置するように移動させることで、第３レンズ群Ｌ３に変倍負担を持たせている。これにより、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２の屈折力をそれほど強めることなく、高ズーム比のズームレンズを得ることができる。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとしたとき、
０．１５＜ｆ１／ｆｔ＜１．００…（１）
なる条件式を満足している。

条件式（１）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が短くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなりすぎる。その結果、望遠端において球面収差が多く発生するため好ましくない。

条件式（１）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなりすぎる。その結果、高倍化を実現するために、ズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の移動量が増大し、望遠端におけるレンズ全長が大型化するため、好ましくない。

各実施例では上記の如く、条件式（１）を満足するように各要素を適切に設定している。これにより小型かつ高ズーム比で、全ズーム領域において高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。

なお、各実施例において、好ましくは条件式（１）の数値範囲を次のようにするのがよい。
０．２０＜ｆ１／ｆｔ＜０．７５…（１ａ）
また、より好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３５＜ｆ１／ｆｔ＜０．７０…（１ｂ）
また、さらに好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３５＜ｆ１／ｆｔ＜０．６５…（１ｃ）

さらに、各実施例において、次の条件式のうち１つ以上を満足することがより好ましい。ここで、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズの焦点距離をｆ１ｐ、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力を有する樹脂レンズの焦点距離をｆ３ｎとする。また、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズのアッベ数をνｄ１ｐ、部分分散比をθｇＦ１ｐ、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの焦点距離をｆ１ｎとする。また、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値をＮ３ｐａｖｅ、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力を有する樹脂レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ３ｎ、アッベ数をνｄ３ｎとする。さらに、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。

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）
で表される数値である。

また、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズが１枚である場合、屈折率の平均値Ｎ３ｐａｖｅは、該正レンズの材料の屈折率の値を示す。
１．００＜ｆ１ｐ／｜ｆ３ｎ｜＜１０．００…（２）
５０．０＜νｄ１ｐ＜１００．０…（３）
０．５５０＜θｇＦ１ｐ＜０．６５０…（４）
１．００＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜１．９０…（５）
０．０５＜ｆ３／ｆｔ＜０．３０…（６）
１．５０＜Ｎ３ｐａｖｅ＜２．００…（７）
１．４０＜Ｎｄ３ｎ＜１．６７…（８）
１０．０＜νｄ３ｎ＜３０．０…（９）
−２．００＜ｆ２／ｆｗ＜−１．３０…（１０）
なる条件式のうち１つ以上を満足するのがよい。

条件式（２）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズの焦点距離ｆ１ｐが短くなると、第１レンズ群Ｌ１に含まれる樹脂レンズの屈折力が強くなりすぎる。その結果、望遠端において、温度変化によりアンダー方向に発生するピント変動や球面収差の変動をキャンセルさせることが困難になるため、好ましくない。

条件式（２）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力を有する樹脂レンズの焦点距離ｆ３ｎが短くなると、第３レンズ群Ｌ３に含まれる樹脂レンズの屈折力が強くなりすぎる。その結果、広角端において、温度変化によりオーバー方向に発生する球面収差の変動をキャンセルさせることが困難になるため、好ましくない。

条件式（３）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力の樹脂レンズのアッベ数νｄ１ｐ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に含まれる正の屈折力の樹脂レンズの曲率がきつくなる。その結果、コバ厚を確保するために、レンズの厚さが増し、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。

条件式（３）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズのアッベ数νｄ１ｐが大きくなると、条件式（４）の数値範囲を満足する範囲で実在する硝材が限定されるため、好ましくない。

条件式（４）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズの部分分散比θｇＦ１ｐが小さくなると、第１レンズ群Ｌ１において２次スペクトルを十分に補正することができなくなる。その結果、望遠端において、ｇ線の軸上色収差がオーバー方向に多く発生するため、好ましくない。

条件式（４）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力の樹脂レンズの部分分散比θｇＦ１ｐが大きくなると、第１レンズ群Ｌ１において、広角端における２次スペクトルを過剰に補正することになる。その結果、広角端において、ｇ線の倍率色収差がアンダー方向に多く発生するため、好ましくない。

条件式（５）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの焦点距離ｆ１ｎが短くなると、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの屈折力が強くなりすぎる。その結果、第１レンズ群Ｌ１において２次スペクトルを十分に補正することができなくなり、望遠端において、ｇ線の軸上色収差がオーバー方向に多く発生するため、好ましくない。

条件式（５）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの焦点距離ｆ１ｎが長くなると、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズの屈折力が弱くなりすぎる。その結果、第１レンズ群Ｌ１において、色収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。

条件式（６）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなりすぎる。その結果、全ズーム領域において、球面収差がアンダー方向に多く発生するため好ましくない。

条件式（６）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が長くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなりすぎる。その結果、高倍化を実現するために、ズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量が増大し、望遠端におけるレンズ全長が大型化するため、好ましくない。

条件式（７）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値Ｎ３ｐａｖｅが小さくなると、ペッツバール和が増大し、像面湾曲がアンダー方向に多く発生するため、好ましくない。

条件式（７）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値Ｎ３ｐａｖｅが大きくなると、各正レンズの材料の分散が大きくなる傾向にある。その結果、色収差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。

条件式（８）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力の樹脂レンズのｄ線に対する屈折率Ｎｄ３ｎが小さくなると、温度変化に伴う収差変動をキャンセルするために、曲率をきつくする必要が生じる。その結果、全ズーム領域において、コマ収差が多く発生するため、好ましくない。

条件式（８）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力の樹脂レンズのｄ線に対する屈折率Ｎｄ３ｎが大きくなると、高倍化のために第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強めたときに、正のペッツバール和が増大する。その結果、像面湾曲がアンダー方向に多く発生するため、好ましくない。

条件式（９）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力を有する樹脂レンズのアッベ数νｄ３ｎが小さくなると、条件式（８）の数値範囲を満足する範囲で実在する硝材が限定されるため、好ましくない。

条件式（９）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負の屈折力の樹脂レンズのアッベ数νｄ３ｎが大きくなると、第３レンズ群Ｌ３において色収差を補正するために、第３レンズ群Ｌ３に含まれる樹脂レンズの屈折力を強める必要が生じる。結果として、広角端において、温度変化に伴う球面収差の変動がオーバー方向に多く発生するため、好ましくない。

条件式（１０）の下限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が長くなると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなりすぎる。その結果、高倍化を実現するために、ズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、望遠端におけるレンズ全長が大型化するため、好ましくない。

条件式（１０）の上限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が短くなると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなりすぎる。その結果、広角端において、ｇ線の倍率色収差がアンダー方向に多く発生するため、好ましくない。

また、好ましくは条件式（２）〜（１０）の数値範囲を次の如く設定すると、各条件式がもたらす効果を最大限に得ることができる。
１．５０＜ｆ１ｐ／｜ｆ３ｎ｜＜８．００…（２ａ）
５３．０＜νｄ１ｐ＜８０．０…（３ａ）
０．５５１＜θｇＦ１ｐ＜０．６２５…（４ａ）
１．１５＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜１．８７…（５ａ）
０．０８＜ｆ３／ｆｔ＜０．２５…（６ａ）
１．５４０＜Ｎ３ｐａｖｅ＜１．９００…（７ａ）
１．５００＜Ｎｄ３ｎ＜１．６５０…（８ａ）
１５．０＜νｄ３ｎ＜２５．０…（９ａ）
−１．６０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．３２…（１０ａ）

また、更に好ましくは条件式（２）〜（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２．００＜ｆ１ｐ／｜ｆ３ｎ｜＜７．００…（２ｂ）
５５．０＜νｄ１ｐ＜７０．０…（３ｂ）
０．５５２＜θｇＦ１ｐ＜０．５９０…（４ｂ）
１．２５＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜１．８５…（５ｂ）
０．１０＜ｆ３／ｆｔ＜０．２０…（６ｂ）
１．５５０＜Ｎ３ｐａｖｅ＜１．８００…（７ｂ）
１．６００＜Ｎｄ３ｎ＜１．６４０…（８ｂ）
２０．０＜νｄ３ｎ＜２４．５…（９ｂ）
−１．５５＜ｆ２／ｆｗ＜−１．３５…（１０ｂ）

次に各レンズ群の構成について説明する。各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、負レンズ、正の屈折力の樹脂レンズ、正レンズから構成される。第１レンズ群Ｌ１における正の屈折力を、複数の正レンズで分担することにより、樹脂レンズの正の屈折力を比較的弱くすることができる。これにより、望遠端における球面収差の発生を抑制することができる。

また、各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成される。第２レンズ群Ｌ２における負の屈折力を、複数の負レンズで分担することにより、各負レンズの負の屈折力を比較的弱くすることができる。これにより、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差の発生を抑制することができる。

第３レンズ群Ｌ３に関しては、実施例１では、物体側から像側へ順に、正レンズ、負の屈折力の樹脂レンズから構成される。また、実施例２では、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズ、負の屈折力の樹脂レンズから構成される。第３レンズ群Ｌ３における正の屈折力を、複数の正レンズで分担することにより、第３レンズ群Ｌ３で発生する、球面収差やコマ収差、軸上色収差を低減することができる。また、実施例３乃至５では、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負の屈折力の樹脂レンズ、正レンズから構成される。第３レンズ群Ｌ３における正の屈折力を、複数の正レンズで分担することにより、第３レンズ群Ｌ３で発生する、球面収差やコマ収差、軸上色収差を低減することができる。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３に負の屈折力の樹脂レンズを配置することにより、温度変化に伴って第１レンズ群Ｌ１に含まれる正の屈折力の樹脂レンズにおいて生じる、望遠端でのピント変動や球面収差の変動をキャンセルさせることができる。

実施例１及び２において、第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズが接合された接合レンズから構成される。また、実施例３及び４において、第４レンズ群Ｌ４は、負レンズから構成される。実施例５において、第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズが接合された接合レンズから構成される。

さらに、実施例３乃至５において、第５レンズ群Ｌ５は、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズが接合された接合レンズから構成される。

次に、本発明の実施例１〜５にそれぞれ対応する数値実施例１〜５を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、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。

またｋを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］＋Ａ４ｈ^４＋Ａ６ｈ^６＋Ａ８ｈ^８＋Ａ１０ｈ^１０
で表示される。但しＲは近軸曲率半径である。また「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。数値実施例において最も像側の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。

各実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）は、レンズ系の最も像側の面から近軸像面までの距離を、空気換算長により表したものである。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。

なお、広角端における有効像円径（イメージサークルの直径）を、望遠端における有効像円径に比べて小さくすることができる。これは、画像処理によって画像を引き伸ばすことで、広角側において発生しやすい樽型の歪曲収差を補正することができるためである。

［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 39.635 0.82 2.00069 25.5 0.614
2 23.580 0.10
3 23.222 3.50 1.53110 55.9 0.568
4* -1463.584 0.05
5 25.954 2.50 1.69680 55.5 0.543
6 80.748 (可変)
7* 62.199 0.40 1.85135 40.1
8* 6.105 3.06
9 -16.467 0.30 1.83481 42.7
10 24.464 0.17
11 13.746 1.40 1.95906 17.5
12 516.437 (可変)
13(絞り) ∞ -0.20
14* 5.639 1.60 1.76802 49.2
15* -15.471 0.10
16 12.167 0.30 1.63550 23.9
17* 3.707 (可変)
18 12.875 2.35 1.63854 55.4
19 -23.323 0.40 1.92286 18.9
20 -64.346 (可変)
21 ∞ 0.60 1.51633 64.1
22 ∞ 1.04
像面 ∞
非球面データ
第4面
K = 1.08304e+004 A 4=-7.92734e-007 A 6= 1.47949e-009 A 8= 7.12613e-013 A10= 3.32165e-014
第7面
K =-6.71073e+002 A 4=-1.43371e-004 A 6= 8.65845e-006 A 8=-1.49371e-007 A10= 7.15803e-010
第8面
K =-8.71084e-002 A 4=-4.55245e-004 A 6= 2.12057e-005 A 8=-5.63706e-008 A10= 3.33087e-009
第14面
K =-2.13005e-002 A 4=-2.05923e-003 A 6=-1.91699e-004 A 8=-1.07130e-005 A10=-5.82860e-006
第15面
K = 1.86652e+001 A 4=-1.06451e-003 A 6=-1.33243e-004 A 8=-3.49188e-005
第17面
K = 3.06785e-002 A 4= 8.50246e-005 A 6= 7.71968e-005 A 8=-1.32601e-005
各種データ
ズーム比 14.12
広角 中間 望遠
焦点距離 4.68 28.87 66.00
Fナンバー 3.96 5.42 7.03
半画角 35.17 7.64 3.30
レンズ全長 47.70 62.42 69.43
BF 4.98 10.45 3.60
d 6 0.50 19.52 25.12
d12 16.70 2.23 0.63
d17 8.67 13.36 23.23
d20 3.55 9.01 2.17
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.82
2 7 -6.90
3 14 11.84
4 18 19.43

［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 40.992 0.82 2.00100 29.1 0.599
2 22.268 0.05
3 22.277 3.50 1.53110 55.9 0.568
4* -823.982 0.05
5 22.538 2.90 1.59282 68.6 0.544
6 190.060 (可変)
7* 56.254 0.40 1.88202 37.2
8* 7.193 2.75
9 -11.824 0.30 1.83481 42.7
10 28.703 0.17
11 16.494 1.40 1.95906 17.5
12 -95.822 (可変)
13(絞り) ∞ -0.20
14* 6.122 1.60 1.69350 53.2
15* -27.266 0.05
16 11.428 1.40 1.69895 30.1
17 134.150 0.05
18 69.156 0.30 1.63550 23.9
19* 3.923 (可変)
20 10.671 2.35 1.63854 55.4
21 -38.689 0.40 1.92286 18.9
22 288.519 (可変)
23 ∞ 0.60 1.51633 64.1
24 ∞ 1.06
像面 ∞
非球面データ
第4面
K = 5.04076e+002 A 4=-1.20005e-006 A 6= 2.39867e-010 A 8=-2.02027e-012
第7面
K = 9.10675e+001 A 4=-4.03001e-005 A 6= 9.49439e-007 A 8=-7.46315e-008 A10=-1.22940e-009
第8面
K = 9.89689e-001 A 4=-1.68140e-004 A 6=-8.50555e-006 A 8= 7.67081e-007 A10=-4.63245e-008
第14面
K = 2.36124e-001 A 4=-1.25988e-003 A 6=-9.87493e-005 A 8= 1.17053e-006 A10=-1.21616e-006
第15面
K = 1.02836e+002 A 4=-7.33760e-005 A 6=-6.65358e-005 A 8= 5.80145e-006
第19面
K = 4.55443e-002 A 4= 1.42014e-005 A 6= 6.06755e-005 A 8=-1.31501e-005
各種データ
ズーム比 15.79
広角 中間 望遠
焦点距離 5.00 42.84 78.97
Fナンバー 3.77 5.66 7.57
半画角 30.96 5.17 2.81
像高 3.00 3.88 3.88
レンズ全長 48.14 63.27 67.58
BF 6.02 9.13 2.73

d 6 0.76 19.92 22.11
d12 17.57 2.22 0.48
d19 5.50 13.72 23.97
d22 4.57 7.68 1.28
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 36.86
2 7 -7.04
3 14 12.18
4 20 19.91

［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 40.309 0.78 1.84666 23.8 0.621
2 23.446 0.20
3 23.257 2.96 1.53110 55.9 0.568
4 -768.345 0.13
5 28.776 2.02 1.59282 68.6 0.544
6 201.992 (可変)
7 -134.589 0.42 1.88300 40.8
8 6.110 2.88
9 -24.871 0.40 1.80400 46.6
10 21.369 0.10
11 11.354 1.29 1.95906 17.5
12 50.000 (可変)
13* 8.385 1.30 1.62263 58.2
14* -43.372 1.65
15(絞り) ∞ 0.72
16 21.857 0.50 1.63550 23.9
17 6.826 0.47
18* 67.230 1.40 1.55332 71.7
19* -10.021 (可変)
20 34.220 0.40 1.88300 40.8
21 15.166 (可変)
22 13.708 2.54 1.77250 49.6
23 -47.407 0.50 1.92286 18.9
24 2237.901 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞ 1.43
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-2.77340e-001 A 4=-4.20544e-005 A 6= 7.15900e-005 A 8=-1.02877e-005 A10= 6.45160e-007
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.39769e-004 A 6= 8.38695e-005 A 8=-1.42897e-005 A10= 9.42987e-007
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.95191e-004 A 6= 6.25332e-005 A 8=-2.10394e-005 A10= 1.50873e-006
第19面
K =-6.21028e+000 A 4=-5.14958e-004 A 6= 7.07913e-005 A 8=-1.56690e-005 A10= 9.30164e-007
各種データ
ズーム比 18.67
広角 中間 望遠
焦点距離 4.70 42.53 87.77
Fナンバー 3.01 5.17 6.91
半画角 35.34 5.21 2.53
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 50.27 72.81 77.52
BF 8.20 12.70 4.49
d 6 0.68 20.82 24.41
d12 16.69 1.74 0.45
d19 1.78 9.54 11.02
d21 2.25 7.36 16.48
d24 6.37 10.87 2.67
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 38.51
2 7 -6.38
3 13 11.83
4 20 -31.15
5 22 18.85

［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 42.186 0.78 1.84666 23.8 0.621
2 23.446 0.20
3 21.765 3.74 1.53110 55.9 0.568
4* -106.478 0.16
5 28.225 1.72 1.59282 68.6 0.544
6 70.774 (可変)
7 -81.803 0.42 1.88300 40.8
8 6.343 2.88
9 -25.012 0.40 1.80400 46.6
10 20.816 0.10
11 11.329 1.29 1.95906 17.5
12 50.000 (可変)
13* 7.891 1.30 1.62263 58.2
14* -49.077 1.65
15(絞り) ∞ 0.72
16 17.973 0.50 1.63550 23.9
17 6.297 0.55
18* 109.318 1.40 1.55332 71.7
19* -9.965 (可変)
20 476.336 0.40 1.88300 40.8
21 24.316 (可変)
22 15.351 2.54 1.77250 49.6
23 -24.821 0.50 1.92286 18.9
24 -61.750 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞ 1.43
像面 ∞
非球面データ
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.92293e-006 A 6= 1.05348e-009 A 8= 1.94692e-011
第13面
K =-2.77340e-001 A 4=-4.20544e-005 A 6= 7.15900e-005 A 8=-1.02877e-005 A10= 6.45160e-007
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.39769e-004 A 6= 8.38695e-005 A 8=-1.42897e-005 A10= 9.42987e-007
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.95191e-004 A 6= 6.25332e-005 A 8=-2.10394e-005 A10= 1.50873e-006
第19面
K =-6.21028e+000 A 4=-5.14958e-004 A 6= 7.07913e-005 A 8=-1.56690e-005 A10= 9.30164e-007
各種データ
ズーム比 20.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.70 41.88 94.00
Fナンバー 2.98 4.95 7.14
半画角 35.34 5.29 2.36
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 50.85 73.40 78.11
BF 8.20 12.54 3.97
d 6 0.68 20.82 24.41
d12 16.69 1.74 0.45
d19 1.78 9.54 11.02
d21 2.25 7.52 17.00
d24 6.37 10.71 2.14
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 38.51
2 7 -6.38
3 13 11.83
4 20 -29.03
5 22 17.12

［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 37.176 0.90 1.85478 24.8 0.621
2 23.891 3.48 1.59282 68.6 0.538
3 359.354 0.05
4* 27.284 2.10 1.53110 55.9 0.568
5 73.712 (可変)
6 123.912 0.45 1.83481 42.7
7 6.515 3.65
8 -18.567 0.35 1.83481 42.7
9 28.053 0.05
10 15.120 1.70 1.95906 17.5
11 560.833 (可変)
12* 7.122 2.10 1.55332 71.7
13* -89.885 1.34
14(絞り) ∞ 0.76
15 9.913 0.40 1.63550 23.9
16* 4.920 0.55
17* 8.559 2.20 1.55332 71.7
18* 55.378 (可変)
19 -9.505 0.40 1.77250 49.6
20 17.198 1.35 1.69895 30.1
21 -17.751 (可変)
22 36.374 2.90 1.83481 42.7
23 -10.518 0.40 1.92286 18.9
24 -20.899 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞ 1.33
像面 ∞
非球面データ
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.58411e-007 A 6=-9.64893e-010 A 8= 7.70372e-012
第12面
K = 7.51005e-001 A 4=-4.34322e-004 A 6=-1.62329e-005 A 8=-7.70556e-007 A10=-1.07274e-008
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.65552e-004 A 6=-2.48446e-005 A 8=-3.93842e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.66121e-005 A 6= 4.53982e-006 A 8=-1.51677e-007
第17面
K =-1.19075e+000 A 4= 1.01921e-003 A 6=-2.87376e-005 A 8=-1.22957e-007
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.53294e-004 A 6=-2.69221e-005 A 8=-1.00489e-006
各種データ
ズーム比 25.53
広角 中間 望遠
焦点距離 4.70 56.60 120.00
Fナンバー 3.07 4.73 6.19
半画角 35.34 3.92 1.85
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 64.62 84.10 85.91
BF 8.91 16.34 6.60
d 5 0.54 25.61 29.29
d11 25.87 1.86 0.40
d18 1.75 7.07 6.48
d21 2.41 8.09 18.01
d24 7.18 14.61 4.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 44.16
2 6 -7.23
3 12 12.82
4 19 -23.33
5 22 17.45

次に各実施例に示したような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形態、図１１を用いて説明する。

図１１において、６０はカメラ本体、６１は実施例１〜５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。６２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系６１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。６３は固体撮像素子６２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。６４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６２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。

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等の撮像装置に適用することにより、小型かつ高ズーム比で、全ズーム領域において高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。

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
ＳＰ 開口絞り
Ｇ 光学フィルター
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
ω 撮像半画角
Ｆｎｏ Ｆナンバー

Claims (13)

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以上のレンズ群を含む後群により構成され、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、
   前記第１レンズ群は、正の屈折力を有する樹脂レンズを含む、複数の正レンズを有し、前記第３レンズ群は、負の屈折力を有する樹脂レンズを有し、
   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としたとき、
   ０．１５＜ｆ１／ｆｔ＜１．００
   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. 前記第１レンズ群は、空気間隔を隔てて、物体側より像側へ順に、負レンズ、正の屈折力を有する樹脂レンズを有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. 前記第１レンズ群に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズの焦点距離をｆ１ｐ、前記第３レンズ群に含まれる負の屈折力を有する樹脂レンズの焦点距離をｆ３ｎとしたとき、
   １．００＜ｆ１ｐ／｜ｆ３ｎ｜＜１０．００
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群に含まれる正の屈折力を有する樹脂レンズのアッベ数をνｄ１ｐ、部分分散比をθｇＦ１ｐとしたとき、
   ５０．０＜νｄ１ｐ＜１００．０
   ０．５５０＜θｇＦ１ｐ＜０．６５０
   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項に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群は負レンズを有し、該負レンズの焦点距離をｆ１ｎとしたとき、
   １．００＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜１．９０
   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３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、
   ０．０５＜ｆ３／ｆｔ＜０．３０
   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. 前記第３レンズ群は正レンズを有し、該正レンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値をＮ３ｐａｖｅとしたとき、
   １．５０＜Ｎ３ｐａｖｅ＜２．００
   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. 前記第３レンズ群に含まれる負の屈折力を有する樹脂レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ３ｎ、アッベ数をνｄ３ｎとしたとき、
   １．４０＜Ｎｄ３ｎ＜１．６７
   １０．０＜νｄ３ｎ＜３０．０
   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、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、
   −２．００＜ｆ２／ｆｗ＜−１．３０
   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. 前記後群は、正の屈折力の第４レンズ群から成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. 前記後群は、負の屈折力の第４レンズ群と正の屈折力の第５レンズ群から成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。
12. 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１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
13. 請求項１乃至１２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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。

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