JP4405747B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、の撮像装置（カメラ）では、画素数の多い（高画素の）固体撮像素子が多く使用され、それに用いる光学系には高性能のズームレンズが求められている。
【０００３】
特に高画素の撮像素子用のズームレンズには色収差として単色収差の補正のみならず広い波長域での色収差の補正を十分に行うことが要望されている。一般に高変倍のズームレンズでは望遠側のズーム位置において全系の焦点距離が長いと、色収差については一次の色消しに加え二次スペクトルの低減が強く求められる。
【０００４】
従来より望遠側のズーム位置において軸上色収差の二次スペクトルの補正のために異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが数多く知られている。また、高変倍に適したズームレンズのズーム構成としては最も物体側のレンズ群を正の屈折力のレンズ群としたポジティブリード型のズームレンズが挙げられる。
【０００５】
物体側より順に正、負、正の屈折力のレンズ群より成る３群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００６】
また物体側より順に正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献４〜８）。
【０００７】
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群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献９〜１２）。
【特許文献１】
特許第３００８５８０号
【特許文献２】
特開平６−４３３６３号公報
【特許文献３】
特公平３−５８４９０号公報
【特許文献４】
特許第３０９７３９９号
【特許文献５】
特開２００２−６２４７８号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２１４９９号公報
【特許文献７】
特開平８−２４８３１７号公報
【特許文献８】
特開２００１−１９４５９０号公報
【特許文献９】
特開平９−５６２４号公報
【特許文献１０】
特開２００２−６２４７８号公報
【特許文献１１】
特開２００１−３５００９３号公報
【特許文献１２】
特開２００１−１９４５９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、望遠側のズーム位置における軸上色収差の二次スペクトルは軸上光線高さが高い正の屈折力の第１レンズ群にて発生しやすい。この為第１レンズ群の正レンズの材料に異常分散性を有するガラスを用いて二次スペクトルを低減する例が多い。しかしながら、一般に異常分散性を有するガラスは通常のガラスに比べ加工が難しく、特に有効径の大きい第１レンズ群に用いる場合には高い加工精度のレンズを得るのが難しい。
【０００９】
また物体側から順に正、負、正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいては、第３レンズ群においても軸上光線高さが高くなるため、第３レンズ群の正レンズの材料に異常分散性を有するガラスを用いても軸上色収差の二次スペクトルの補正効果が多くある。この場合第３レンズ群は第１レンズ群よりもレンズ有効径が小さいため製造上有利である。
【００１０】
特許文献７，８，１１では、正の屈折力の第１レンズ群に異常分散性のガラスより成るレンズを有するが、第３レンズ群には異常分散性のガラスより成るレンズがなく色収差の補正が必ずしも十分でない。
【００１１】
特許文献６では第４レンズ群に異常分散性のガラスより成るレンズを有するが、第１レンズ群、第３レンズ群ともに異常分散性のガラスより成るレンズを有していない。又第４レンズ群の異常分散性のガラスより成るレンズは倍率色収差の二次スペクトルの低減に効果があり、また実施例の変倍比は４程度であるが、変倍比を高めた場合の望遠側の軸上二次スペクトルの補正が必ずしも十分でない。
【００１２】
一般的に物体側から順に正、負、正の屈折力のレンズ群を有する３群又は４群ズームレンズにおいて、ズーム比が７程度以上の高変倍にて広角端におけるレンズ全長を短縮するには、第１レンズ群が変倍中移動するレンズ構成が適している。
【００１３】
しかしながら、前述した特許文献１〜４，９は変倍中第１レンズ群が固定のため広角端でのレンズ全長の短縮と高変倍の両立が難しい。
【００１４】
特許文献３，４，１０では第１レンズ群と第３レンズ群に異常分散性のガラスより成るレンズを用いている為色収差の補正は良好であるが、第１レンズ群に用いている為、レンズの有効径が大きくなり、レンズの製造が難しくなる傾向があった。
【００１５】
また特許文献４は第４レンズ群に絞りを設けているため広角端の焦点距離を短縮して広角化する場合に前玉径の増大を招く。特許文献４の各実施例は広角端の半画角が１６．７°と狭く、半画角が３０°を越えるようなレンズ仕様には不向きな構成である。
【００１６】
一般に二次スペクトルの補正効果を高めるには異常分散性の高い硝材がより成るレンズを多く用いるの有効であり、特に材料のアッベ数が９０より大きく、部分分散比Θｇ，Ｆが０．５３より大きい硝材（例えば蛍石等）が効果的である。上記すべての従来例ではこのような異常分散性の高い硝材は使用されておらず、この為デジタルカメラ等において固体撮像素子の高画素化が進み画素ピッチが小さくなると二次スペクトルの補正が不十分となってくる。
【００１７】
本発明は、異常分散性の硝材より成るレンズを適切に用いることで、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり色収差を良好に補正し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の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群の間隔が大きく、該第２レンズ群と該第３レンズ群の間隔が小さく、該第３レンズ群と該第４レンズ群の間隔が大きくなるズームレンズにおいて、
前記第３レンズ群を構成する少なくとも１つの正レンズの材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をΘｇ，Ｆとし、前記第３レンズ群の正レンズのうち最もアッベ数の大きい正レンズの焦点距離をｆ３ａ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
νｄ＞９０ ‥‥‥（３）
Θｇ，Ｆ＞０．５３０ ‥‥‥（２）
１．４８２≦ｆ３ａ／ｆ３≦２．４０１ ‥‥‥（４）
０．３＜ｆ３／ｆｔ＜０．５ ‥‥‥（５）
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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形態について説明する。
【００２１】
図１は、実施形態のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図である。
【００２２】
図２は、実施形態１のズームレンズの要部断面図、図３〜図５は実施形態１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。
【００２３】
図６は、実施形態２のズームレンズの要部断面図、図７〜図９は実施形態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。
【００２４】
図１０は、実施形態３のズームレンズの要部断面図、図１１〜図１３は実施形態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。
【００２５】
図１４は、実施形態４のズームレンズの要部断面図、図１５〜図１７は実施形態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。
【００２６】
図１８は、実施形態５のズームレンズの要部断面図、図１９〜図２１は実施形態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。
【００２７】
図２２はアッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆとの関係を示す説明図である。
【００２８】
図２３は本発明の撮像装置の概略図である。
【００２９】
近軸屈折力配置の説明図及び各実施形態のズームレンズのレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に位置している。
【００３０】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当し、設計上設けられた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）の撮像面が位置している。
【００３１】
収差図において、ｄ、ｇはｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００３２】
各実施形態では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第１、第２、第３レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を移動させている。
【００３３】
尚、広角端と望遠端とは変倍用のレンズ群が機構上、光軸方向に移動可能な範囲の両端に位置した時のズーム位置をいう。
【００３４】
実施形態１〜５では広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が大きく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が小さく、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が大きくなるように第１、第２、第３レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が移動してズーミングを行っている。
【００３５】
具体的には、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と第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡の一部に沿って物体側へ、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はズーミングの為には固定である。フォーカスは第２レン群Ｌ２又は第４レンズ群Ｌ４によって行っている。
【００３６】
第１レンズ群Ｌ１をズーミングに際して移動させることにより、広角端のズーム位置でのレンズ全長を短縮し光軸方向における小型化を図っている。また広角側のズーム位置にて第１レンズ群Ｌ１と絞りＳＰとの間隔を短縮することで第１レンズ群Ｌ１の有効径を小さくし、前玉径の小型化を図っている。
【００３７】
また、第３レンズ群Ｌ３を広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に移動させるとともに、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と第４レンズ群Ｌ４の間隔を広げるような移動軌跡として、第３レンズ群Ｌ３において変倍作用を分担させている。これにより第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔変化による変倍作用を弱められるため、望遠端のズーム位置における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔短縮を可能としている。結果として望遠側のレンズ全長の短縮、前玉径の小型化を図っている。
【００３８】
なお、絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体に移動しても、別体にて移動してもよい。一体とすると移動群数が少なく構成できるためメカ構造を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特に物体側に凸状の軌跡にて絞りＳＰを移動させると前玉径の小型化に有利である。
【００３９】
また、第２レンズ群Ｌ２は広角端から望遠端へのズーミングに際して像側に凸状の軌跡にて移動させている。これにより中間のズーム位置での一次の色消しを良好にしており、変倍全域にて色収差の補正を良好に行っている。
【００４０】
各実施形態のズームレンズでは第１レンズ群Ｌ１を物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズ（正レンズと負レンズからなる接合レンズでも良い。）、正レンズより構成し、必要最低限の構成レンズ枚数にて高変倍としながら軸上色収差と、倍率色収差等の各色収差と球面収差の補正を行っている。このようなレンズ構成にて望遠側のズーム位置において二次スペクトルを補正するには正レンズに低分散で異常分散性を有するガラスを用いるのが効果的である。しかしながら、異常分散性を有する硝材は加工が難しく、有効径の大きい第１レンズ群Ｌ１に用いた場合製造が難しくなる。また、低分散の異常分散性ガラスは一般に屈折率が低いため所望の屈折力を得るためには曲率がきつく（曲率半径が小さく）なり、望遠側のズーム位置において球面収差の補正が困難になる。特に第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めると球面収差の補正が困難となってくる。
【００４１】
これらを鑑み各実施形態のズームレンズでは第１レンズ群Ｌ１ではなく第３レンズ群Ｌ３に異常分散性ガラスより成るレンズを用いて望遠側のズーム位置における軸上色収差の二次スペクトルの補正を行っている。軸上色収差の二次スペクトルの補正は軸上光線高さが高いレンズ群に異常分散性ガラスを用いると効果があるが、各実施形態では第１レンズ群Ｌ１に次いで軸上光線高さが高い第３レンズ群Ｌ３の正レンズに用いて補正を行っている。これにより第１レンズ群Ｌ１に用いるのに比べレンズ外径が半分以下と小さく加工上の問題を解決している。
【００４２】
例えば図２の実施形態１においては第３レンズ群Ｌ３の物体側から該第４レンズＧ３４、第５レンズＧ３５が異常分散性を有する正レンズであり、物体側の正レンズＧ３４は株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（屈折率１．４９７００、アッベ数８１．５）、像側の正レンズＧ３５は株式会社オプトロン社製の商品名ＣＡＦ２（屈折率１．４３３８７、アッベ数９５．１）である。
【００４３】
尚、実施形態２〜５においても第３レンズ群Ｌ３中の正レンズＧ３４、正レンズＧ３５に、アッベ数の値は多少異なるが、いずれも異常分散性ガラスを用いている。
【００４４】
また各実施形態における第１レンズ群Ｌ１の２つの正レンズＧ１２、Ｇ１３はいずれも株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＢＳＭ１４（屈折率１．６０３１１、アッベ数６０．６）であり異常分散性は有さないが、異常分散性ガラスに比べて屈折率が高い分、レンズ面の曲率を緩め（曲率半径を大きくし）第１レンズ群Ｌ１での望遠側の球面収差の発生を低減している。
【００４５】
このように各実施形態では第１レンズ群Ｌ１と、第３レンズ群Ｌ３を構成することにより望遠側のズーム位置において軸上色収差の二次スペクトルの補正と球面収差の補正を良好に行っている。
【００４６】
なお、第３レンズ群Ｌ３の異常分散性ガラスより成るレンズによる二次スペクトルの補正の効果を高めるにはレンズ面の屈折力をある程度強める必要がある。接合レンズでない場合はレンズ単品の屈折力を強めればよい。また異常分散性ガラスを接合レンズに用いる場合は接合レンズ面の曲率をきつくすることで補正効果が高められる。特に接合レンズ面の場合は球面収差、コマ収差の高次成分を極端に発生することなく二次スペクトルの補正が行える。また接合レンズとしての屈折力自体はあまり強めることなく、接合レンズ面の曲率をきつくして補正が行える。よって第３レンズ群Ｌ３の屈折力を必要以上に強めることなく異常分散ガラスより成るレンズの屈折力を強められる。例えば各実施形態において複数の異常分散性ガラスより成るレンズをいずれも屈折力を高めて補正効果を高めようとする場合、このような接合レンズの使用が有効である。
【００４７】
また第３レンズ群Ｌ３の異常分散性ガラスより成る正レンズを光軸方向に絞りＳＰからある程度離れた位置に配置すると、軸外主光線が光軸から離れた位置で屈曲するために倍率色収差の二次スペクトルの補正にも効果がある。例えば各実施形態において正レンズＧ３４、Ｇ３５はいずれも第３レンズ群Ｌ３内において像側に配置されている。特に正レンズＧ３５は広角側のズーム位置において第４レンズ群Ｌ４とともにフィールドレンズとして軸外光束をテレセントリックに導く役割がある。軸外光束を屈曲させる際、倍率色収差における一次の色消しは高分散性硝材より成る負レンズを用いることで行えるが、二次スペクトルの補正を行うには正レンズに異常分散性ガラスを用いるのが有効である。正レンズＧ３５はこのような作用を有しており、特に広角側のズーム位置において倍率色収差の二次スペクトルの補正に寄与している。
【００４８】
また、各実施形態では第３レンズ群Ｌ３が二組の接合レンズを有するようにしている。第３レンズ群Ｌ３を移動させて変倍分担する場合、第３レンズ群Ｌ３で発生する諸収差を変倍による変動成分含めて良好に補正する必要がある。第３レンズ群Ｌ３の横倍率が等倍近傍である場合は第３レンズ群Ｌ３に対称性を持たせると諸収差をバランス良く補正しやすい。対称性のあるレンズ配置としてはトリプレットが代表例であるが、各実施形態ではトリプレットの負、正レンズ成分を各々２成分に分割して収差補正の自由度を増すことで、球面収差、コマ収差、像面彎曲等の諸収差をさらに良好に補正している。
【００４９】
なお、各実施形態のズームレンズは第４レンズ群Ｌ４もしくは第２レンズ群Ｌ２にてフォーカスしている。第４レンズ群Ｌ４でフォーカスする場合はリアフォーカスとなり、前玉フォーカスと比べ比較的小型軽量のレンズ群を移動させるので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ、かつ、迅速な焦点合わせができるのでオートフォーカスシステムとの相性が良いという点がある。また第２レンズ群Ｌ２でフォーカスする場合は望遠側のズーム位置においてフォーカス敏感度が高いため繰り出し量が低減でき近距離物体における収差変動が起こりにくいというメリットがある。
【００５０】
次に各実施形態の前述以外の特徴について説明する。
◎第３レンズ群Ｌ３は、１以上の正レンズを有し、フラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線における材料の屈折率を順にＮｄ，ＮＦ，ＮＣ，Ｎｇとし、材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をΘｇ，Ｆとし、
【００５１】
【数１】
【００５２】
【数２】
【００５３】
とおいたとき、
該第３レンズ群の少なくとも一つの正レンズは、
νｄ＞８０ ・・・・（１）
Θｇ，Ｆ＞０．５３０ ・・・・（２）
の条件式を満足している。
【００５４】
条件式（１）、（２）は望遠側のズーム位置での軸上色収差の二次スペクトルの補正を良好に行うための条件式である。望遠側のズーム位置での軸上色収差に対し一次の色消しがなされている状態では一般的にｇ線等の短波長側にて補正過剰となり、基準波長のピント位置に対し短波長のピント位置はオーバー傾向となる。一般にあるガラス媒質においては短波長ほど屈折率が高くなる傾向があるため、短波長側における屈折率が高くなる度合いがより強い材料を正レンズに用いれば、基準波長に対する短波長のピントのオーバー傾向が低減される。よって部分分散比Θｇ，Ｆが大きい場合、すなわち主分散（ＮＦ−ＮＣ）に対して（Ｎｇ−ＮＦ）が大きい場合、Ｆ線とＣ線の屈折率差を基準としたときにＦ線とｇ線の屈折率差が大きいことを意味している。部分分散比Θｇ，Ｆが大きいガラスを正レンズに用いるとｇ線のピントのオーバー傾向が低減されることになる。よって条件式（１）を満たす低分散域においては条件式（２）を満たす部分分散比にて短波長におけるピントを基準波長のピント位置に近づけられる効果が高く二次スペクトルが低減される。条件式（１）、（２）の範囲外ではこのような異常分散特性が不十分なため二次スペクトルの補正が不足となる。
【００５５】
また各実施形態のズームレンズは条件式（１）においてさらに以下限定を加えるとより二次スペクトルの補正効果が高まる。
【００５６】
νｄ＞９０ ・・・・（３）
図２２はアッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆの関係を示したグラフである。図２２において点Ａは株式会社オハラ社製の商品名ＰＢＭ２（νｄ＝３６．２６、Θｇ，Ｆ＝０．５８２８）、点Ｂは株式会社オハラ社製の商品名ＮＳＬ７（νｄ＝６０．４９、Θｇ，Ｆ＝０．５４３６）を示す。点Ａ，点Ｂを結んだ線を基準線とすると、光学ガラスの分布としては大まかにはアッベ数νｄが３５程度より小さい高分散ガラスは基準線より上側に、アッベ数νｄが３５から６５程度までの低分散ガラスは基準線より下側に位置するものが多く、アッベ数νｄが６０以上にて基準線より上側に位置する異常分散性ガラスが存在している。低分散ガラスに関しては基準線より上側に位置するものを使用するのが二次スペクトルの補正に対し効果的であり基準線から離れるほど補正効果が高まる。条件式（１）をさらに条件式（３）に限定すると図２２における基準線からより大きく上側に離れた範囲にガラスを限定するため二次スペクトルの補正効果がより高まることになる。
◎第３レンズ群Ｌ３の正レンズのうち最もアッベ数の大きい正レンズの焦点距離をｆ３ａ、該第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
１．４８２≦ｆ３ａ／ｆ３≦２．４０１ ・・・・（４）
０．３＜ｆ３／ｆｔ＜０．５ ・・・・（５）
の条件式を満足している。
【００５７】
条件式（４）は第３レンズ群Ｌ３を構成する異常分散性を有する正レンズの屈折力を規定する式である。上限を超えて該正レンズの屈折力が弱すぎると異常分散性により二次スペクトルを低減する効果が弱まるため良くない。各実施形態のズームレンズではある程度の屈折力を異常分散性ガラスのレンズに持たせることが必要である。条件式（４）の下限を超えて屈折力が強すぎると二次スペクトルを低減する効果は高まるが、アンダー側に球面収差が過渡に発生するため良くない。
【００５８】
条件式（５）は第３レンズ群Ｌ３の屈折力を規定する式である。上限を超えて第３レンズＬ３の屈折力が弱すぎる場合、第３レンズ群Ｌ３の異常分散性を有する正レンズの屈折力を強めるには屈折力の強い負レンズを第３レンズ群Ｌ３に用いる必要がある。一次の色消しのためには負レンズは比較的高分散なガラスとなるため、二次スペクトルの補正のためには妨げとなる。よって第３レンズ群Ｌ３にて一次の色消しがなされかつ二次スペクトルの補正効果を高めるには第３レンズ群Ｌ３はある程度屈折力を強めた上で異常分散性ガラスの屈折力を強めるのが好ましい。条件式（５）の上限値を越えるとこれらの両立が困難となる。また下限を越えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強すぎると変倍時に第３レンズ群Ｌ３で発生する球面収差、コマ収差等の収差変動が大きくなり変倍全域に渡って良好な性能を維持するのが難しくなる。
【００５９】
更に好ましくは条件式（５）を次の如く設定するのが良い。
０．３３＜ｆ３／ｆｔ＜０．４６ （５ａ）
◎第３レンズ群Ｌ３の物体側に開口絞りを有し、該開口絞りＳＰから該第３レンズ群Ｌ３のレンズのうち、材料のアッベ数が８０より大きい正レンズのうち最も像側に位置する正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離をＬ３ａ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．８＜Ｌ３ａ／ｆｗ＜３．０ ・・・・（６）
の条件式を満足している。
【００６０】
条件式（６）は広角端のズーム位置において、第３レンズ群Ｌ３を構成する異常分散性を有する正レンズの開口絞りＳＰからの位置を規定する式である。上限を超えて開口絞りＳＰからの距離が遠すぎるとレンズ径の増大を招く。又下限を越えて開口絞りＳＰからの距離が近すぎると広角端のズーム位置における倍率色収差の二次スペクトルの補正効果が薄れるためよくない。
【００６１】
更に好ましくは条件式（６）を次の如く設定をするのが良い。
２．０＜Ｌ３ａ／ｆｗ＜２．９ （６ａ）
◎広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３の広角端と、望遠端における倍率を各々β３ｗ、β３ｔ、広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
０．２＜（β３ｔ／β３ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜ ０．４・・・・（７）
の条件式を満足している。
【００６２】
条件式（７）は第３レンズ群Ｌ３の変倍分担を規定する式である。上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きすぎると変倍時に第３レンズ群Ｌ３にて発生する球面収差、コマ収差、非点隔差等の収差変動が大きくなり、変倍全域にて良好な光学性能を得るのが難しくなる。又下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さすぎると、望遠端のズーム位置における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を広げて全系の変倍比を確保する必要があり、レンズ全長が大きくなるので良くない。
【００６３】
更に好ましくは条件式（７）を次の如く設定するのが良い。
０．２３＜（β３ｔ／β３ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．３５ （７ａ）
◎第３レンズ群Ｌ３を構成する接合レンズの正レンズの接合レンズ面の曲率半径をＲ３ｃ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．４＜｜Ｒ３ｃ｜／ｆ３＜０．６ ・・・・（８）
の条件式を満足している。
【００６４】
条件式（８）は第３レンズ群を構成する異常分散性を有する正レンズを有する接合レンズの接合レンズ面の曲率を規定する式である。上限を超えて接合レンズ面の曲率半径が大きすぎると、すなわち曲率が緩すぎる場合は異常分散性により二次スペクトルを低減する効果が薄れる。又下限を超えて接合レンズ面の曲率半径が小さすぎると、すなわち曲率がきつすぎる場合は二次スペクトルを低減する効果は高まるが、接合レンズ面としても球面収差、コマ収差の高次成分が無視できなくなり補正が困難となるため良くない。
【００６５】
更に好ましくは条件式（８）を次の如く設定するのが良い。
０．４２＜｜Ｒ３ｃ｜／ｆ３＜０．５９ （８ａ）
次に、本実施形態１〜５に各々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し、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、Ｎｉとνｉ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を円錐係数Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ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、
【００６６】
【数３】
【００６７】
で表示される。但しＲは近軸曲率半径である。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は半画各を示す。
【００６８】
数値実施例において、Ｒ２６，Ｒ２７は光学ブロックＧである。
【００６９】
【外１】
【００７０】
【外２】
【００７１】
【外３】
【００７２】
【外４】
【００７３】
【外５】
【００７４】
【表１】
【００７５】
次に、数値実施例１〜５のズームレンズを備えたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施形態について、図２３を用いて説明する。
【００７６】
図２３（ａ）はデジタルスチルカメラの正面図、図２３（ｂ）は側部断面図である。図中、１０はカメラ本体（筐体）、１１は数値実施例１〜５いずれかのズームレンズを用いた撮影光学系、１２はファインダー光学系、１３はＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。固体撮像素子１３は撮影光学系１１に形成された被写体の像を受けて電気的な情報への変換を行う。電気的な情報に変換された被写体の画像情報は不図示の記憶部に記録される。
【００７７】
このように数値実施例１〜５のズームレンズをデジタルスチルカメラの撮影光学系に適用することで、コンパクトな撮影装置が実現できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり色収差を良好に補正した良好なる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達成することができる。
【００７９】
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図
【図２】 実施形態１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図３】 実施形態１のズームレンズの広角端の収差図
【図４】 実施形態１のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図５】 実施形態１のズームレンズの望遠端の収差図
【図６】 実施形態２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図７】 実施形態２のズームレンズの広角端の収差図
【図８】 実施形態２のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図９】 実施形態２のズームレンズの望遠端の収差図
【図１０】 実施形態３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１１】 実施形態３のズームレンズの広角端の収差図
【図１２】 実施形態３のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図１３】 実施形態３のズームレンズの望遠端の収差図
【図１４】 実施形態４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１５】 実施形態４のズームレンズの広角端の収差図
【図１６】 実施形態４のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図１７】 実施形態４のズームレンズ４の望遠端の収差図
【図１８】 実施形態５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１９】 実施形態５のズームレンズの広角端の収差図
【図２０】 実施形態５のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図２１】 実施形態５のズームレンズの望遠端の収差図
【図２２】 アッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆとの関係を示す説明図
【図２３】 本発明の撮像装置の要部概略図
【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
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
ＳＰ 絞り
ＩＰ 結像面
Ｇ ＣＣＤのフォ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 半画各
Ｆｎｏ Ｆナンバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、の撮像装置（カメラ）では、画素数の多い（高画素の）固体撮像素子が多く使用され、それに用いる光学系には高性能のズームレンズが求められている。
【０００３】
特に高画素の撮像素子用のズームレンズには色収差として単色収差の補正のみならず広い波長域での色収差の補正を十分に行うことが要望されている。一般に高変倍のズームレンズでは望遠側のズーム位置において全系の焦点距離が長いと、色収差については一次の色消しに加え二次スペクトルの低減が強く求められる。
【０００４】
従来より望遠側のズーム位置において軸上色収差の二次スペクトルの補正のために異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが数多く知られている。また、高変倍に適したズームレンズのズーム構成としては最も物体側のレンズ群を正の屈折力のレンズ群としたポジティブリード型のズームレンズが挙げられる。
【０００５】
物体側より順に正、負、正の屈折力のレンズ群より成る３群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００６】
また物体側より順に正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献４〜８）。
【０００７】
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群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献９〜１２）。
【特許文献１】
特許第３００８５８０号
【特許文献２】
特開平６−４３３６３号公報
【特許文献３】
特公平３−５８４９０号公報
【特許文献４】
特許第３０９７３９９号
【特許文献５】
特開２００２−６２４７８号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２１４９９号公報
【特許文献７】
特開平８−２４８３１７号公報
【特許文献８】
特開２００１−１９４５９０号公報
【特許文献９】
特開平９−５６２４号公報
【特許文献１０】
特開２００２−６２４７８号公報
【特許文献１１】
特開２００１−３５００９３号公報
【特許文献１２】
特開２００１−１９４５９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、望遠側のズーム位置における軸上色収差の二次スペクトルは軸上光線高さが高い正の屈折力の第１レンズ群にて発生しやすい。この為第１レンズ群の正レンズの材料に異常分散性を有するガラスを用いて二次スペクトルを低減する例が多い。しかしながら、一般に異常分散性を有するガラスは通常のガラスに比べ加工が難しく、特に有効径の大きい第１レンズ群に用いる場合には高い加工精度のレンズを得るのが難しい。
【０００９】
また物体側から順に正、負、正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいては、第３レンズ群においても軸上光線高さが高くなるため、第３レンズ群の正レンズの材料に異常分散性を有するガラスを用いても軸上色収差の二次スペクトルの補正効果が多くある。この場合第３レンズ群は第１レンズ群よりもレンズ有効径が小さいため製造上有利である。
【００１０】
特許文献７，８，１１では、正の屈折力の第１レンズ群に異常分散性のガラスより成るレンズを有するが、第３レンズ群には異常分散性のガラスより成るレンズがなく色収差の補正が必ずしも十分でない。
【００１１】
特許文献６では第４レンズ群に異常分散性のガラスより成るレンズを有するが、第１レンズ群、第３レンズ群ともに異常分散性のガラスより成るレンズを有していない。又第４レンズ群の異常分散性のガラスより成るレンズは倍率色収差の二次スペクトルの低減に効果があり、また実施例の変倍比は４程度であるが、変倍比を高めた場合の望遠側の軸上二次スペクトルの補正が必ずしも十分でない。
【００１２】
一般的に物体側から順に正、負、正の屈折力のレンズ群を有する３群又は４群ズームレンズにおいて、ズーム比が７程度以上の高変倍にて広角端におけるレンズ全長を短縮するには、第１レンズ群が変倍中移動するレンズ構成が適している。
【００１３】
しかしながら、前述した特許文献１〜４，９は変倍中第１レンズ群が固定のため広角端でのレンズ全長の短縮と高変倍の両立が難しい。
【００１４】
特許文献３，４，１０では第１レンズ群と第３レンズ群に異常分散性のガラスより成るレンズを用いている為色収差の補正は良好であるが、第１レンズ群に用いている為、レンズの有効径が大きくなり、レンズの製造が難しくなる傾向があった。
【００１５】
また特許文献４は第４レンズ群に絞りを設けているため広角端の焦点距離を短縮して広角化する場合に前玉径の増大を招く。特許文献４の各実施例は広角端の半画角が１６．７°と狭く、半画角が３０°を越えるようなレンズ仕様には不向きな構成である。
【００１６】
一般に二次スペクトルの補正効果を高めるには異常分散性の高い硝材がより成るレンズを多く用いるの有効であり、特に材料のアッベ数が９０より大きく、部分分散比Θｇ，Ｆが０．５３より大きい硝材（例えば蛍石等）が効果的である。上記すべての従来例ではこのような異常分散性の高い硝材は使用されておらず、この為デジタルカメラ等において固体撮像素子の高画素化が進み画素ピッチが小さくなると二次スペクトルの補正が不十分となってくる。
【００１７】
本発明は、異常分散性の硝材より成るレンズを適切に用いることで、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり色収差を良好に補正し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の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群の間隔が大きく、該第２レンズ群と該第３レンズ群の間隔が小さく、該第３レンズ群と該第４レンズ群の間隔が大きくなるズームレンズにおいて、
前記第３レンズ群を構成する少なくとも１つの正レンズの材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をΘｇ，Ｆとし、前記第３レンズ群の正レンズのうち最もアッベ数の大きい正レンズの焦点距離をｆ３ａ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
νｄ＞９０ ‥‥‥（３）
Θｇ，Ｆ＞０．５３０ ‥‥‥（２）
１．４８２≦ｆ３ａ／ｆ３≦２．４０１ ‥‥‥（４）
０．３＜ｆ３／ｆｔ＜０．５ ‥‥‥（５）
なる条件式を満足することを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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形態について説明する。
【００２１】
図１は、実施形態のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図である。
【００２２】
図２は、実施形態１のズームレンズの要部断面図、図３〜図５は実施形態１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。
【００２３】
図６は、実施形態２のズームレンズの要部断面図、図７〜図９は実施形態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。
【００２４】
図１０は、実施形態３のズームレンズの要部断面図、図１１〜図１３は実施形態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。
【００２５】
図１４は、実施形態４のズームレンズの要部断面図、図１５〜図１７は実施形態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。
【００２６】
図１８は、実施形態５のズームレンズの要部断面図、図１９〜図２１は実施形態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。
【００２７】
図２２はアッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆとの関係を示す説明図である。
【００２８】
図２３は本発明の撮像装置の概略図である。
【００２９】
近軸屈折力配置の説明図及び各実施形態のズームレンズのレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に位置している。
【００３０】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当し、設計上設けられた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）の撮像面が位置している。
【００３１】
収差図において、ｄ、ｇはｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００３２】
各実施形態では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第１、第２、第３レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を移動させている。
【００３３】
尚、広角端と望遠端とは変倍用のレンズ群が機構上、光軸方向に移動可能な範囲の両端に位置した時のズーム位置をいう。
【００３４】
実施形態１〜５では広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が大きく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が小さく、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が大きくなるように第１、第２、第３レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が移動してズーミングを行っている。
【００３５】
具体的には、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と第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡の一部に沿って物体側へ、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はズーミングの為には固定である。フォーカスは第２レン群Ｌ２又は第４レンズ群Ｌ４によって行っている。
【００３６】
第１レンズ群Ｌ１をズーミングに際して移動させることにより、広角端のズーム位置でのレンズ全長を短縮し光軸方向における小型化を図っている。また広角側のズーム位置にて第１レンズ群Ｌ１と絞りＳＰとの間隔を短縮することで第１レンズ群Ｌ１の有効径を小さくし、前玉径の小型化を図っている。
【００３７】
また、第３レンズ群Ｌ３を広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に移動させるとともに、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と第４レンズ群Ｌ４の間隔を広げるような移動軌跡として、第３レンズ群Ｌ３において変倍作用を分担させている。これにより第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔変化による変倍作用を弱められるため、望遠端のズーム位置における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔短縮を可能としている。結果として望遠側のレンズ全長の短縮、前玉径の小型化を図っている。
【００３８】
なお、絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体に移動しても、別体にて移動してもよい。一体とすると移動群数が少なく構成できるためメカ構造を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特に物体側に凸状の軌跡にて絞りＳＰを移動させると前玉径の小型化に有利である。
【００３９】
また、第２レンズ群Ｌ２は広角端から望遠端へのズーミングに際して像側に凸状の軌跡にて移動させている。これにより中間のズーム位置での一次の色消しを良好にしており、変倍全域にて色収差の補正を良好に行っている。
【００４０】
各実施形態のズームレンズでは第１レンズ群Ｌ１を物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズ（正レンズと負レンズからなる接合レンズでも良い。）、正レンズより構成し、必要最低限の構成レンズ枚数にて高変倍としながら軸上色収差と、倍率色収差等の各色収差と球面収差の補正を行っている。このようなレンズ構成にて望遠側のズーム位置において二次スペクトルを補正するには正レンズに低分散で異常分散性を有するガラスを用いるのが効果的である。しかしながら、異常分散性を有する硝材は加工が難しく、有効径の大きい第１レンズ群Ｌ１に用いた場合製造が難しくなる。また、低分散の異常分散性ガラスは一般に屈折率が低いため所望の屈折力を得るためには曲率がきつく（曲率半径が小さく）なり、望遠側のズーム位置において球面収差の補正が困難になる。特に第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めると球面収差の補正が困難となってくる。
【００４１】
これらを鑑み各実施形態のズームレンズでは第１レンズ群Ｌ１ではなく第３レンズ群Ｌ３に異常分散性ガラスより成るレンズを用いて望遠側のズーム位置における軸上色収差の二次スペクトルの補正を行っている。軸上色収差の二次スペクトルの補正は軸上光線高さが高いレンズ群に異常分散性ガラスを用いると効果があるが、各実施形態では第１レンズ群Ｌ１に次いで軸上光線高さが高い第３レンズ群Ｌ３の正レンズに用いて補正を行っている。これにより第１レンズ群Ｌ１に用いるのに比べレンズ外径が半分以下と小さく加工上の問題を解決している。
【００４２】
例えば図２の実施形態１においては第３レンズ群Ｌ３の物体側から該第４レンズＧ３４、第５レンズＧ３５が異常分散性を有する正レンズであり、物体側の正レンズＧ３４は株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（屈折率１．４９７００、アッベ数８１．５）、像側の正レンズＧ３５は株式会社オプトロン社製の商品名ＣＡＦ２（屈折率１．４３３８７、アッベ数９５．１）である。
【００４３】
尚、実施形態２〜５においても第３レンズ群Ｌ３中の正レンズＧ３４、正レンズＧ３５に、アッベ数の値は多少異なるが、いずれも異常分散性ガラスを用いている。
【００４４】
また各実施形態における第１レンズ群Ｌ１の２つの正レンズＧ１２、Ｇ１３はいずれも株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＢＳＭ１４（屈折率１．６０３１１、アッベ数６０．６）であり異常分散性は有さないが、異常分散性ガラスに比べて屈折率が高い分、レンズ面の曲率を緩め（曲率半径を大きくし）第１レンズ群Ｌ１での望遠側の球面収差の発生を低減している。
【００４５】
このように各実施形態では第１レンズ群Ｌ１と、第３レンズ群Ｌ３を構成することにより望遠側のズーム位置において軸上色収差の二次スペクトルの補正と球面収差の補正を良好に行っている。
【００４６】
なお、第３レンズ群Ｌ３の異常分散性ガラスより成るレンズによる二次スペクトルの補正の効果を高めるにはレンズ面の屈折力をある程度強める必要がある。接合レンズでない場合はレンズ単品の屈折力を強めればよい。また異常分散性ガラスを接合レンズに用いる場合は接合レンズ面の曲率をきつくすることで補正効果が高められる。特に接合レンズ面の場合は球面収差、コマ収差の高次成分を極端に発生することなく二次スペクトルの補正が行える。また接合レンズとしての屈折力自体はあまり強めることなく、接合レンズ面の曲率をきつくして補正が行える。よって第３レンズ群Ｌ３の屈折力を必要以上に強めることなく異常分散ガラスより成るレンズの屈折力を強められる。例えば各実施形態において複数の異常分散性ガラスより成るレンズをいずれも屈折力を高めて補正効果を高めようとする場合、このような接合レンズの使用が有効である。
【００４７】
また第３レンズ群Ｌ３の異常分散性ガラスより成る正レンズを光軸方向に絞りＳＰからある程度離れた位置に配置すると、軸外主光線が光軸から離れた位置で屈曲するために倍率色収差の二次スペクトルの補正にも効果がある。例えば各実施形態において正レンズＧ３４、Ｇ３５はいずれも第３レンズ群Ｌ３内において像側に配置されている。特に正レンズＧ３５は広角側のズーム位置において第４レンズ群Ｌ４とともにフィールドレンズとして軸外光束をテレセントリックに導く役割がある。軸外光束を屈曲させる際、倍率色収差における一次の色消しは高分散性硝材より成る負レンズを用いることで行えるが、二次スペクトルの補正を行うには正レンズに異常分散性ガラスを用いるのが有効である。正レンズＧ３５はこのような作用を有しており、特に広角側のズーム位置において倍率色収差の二次スペクトルの補正に寄与している。
【００４８】
また、各実施形態では第３レンズ群Ｌ３が二組の接合レンズを有するようにしている。第３レンズ群Ｌ３を移動させて変倍分担する場合、第３レンズ群Ｌ３で発生する諸収差を変倍による変動成分含めて良好に補正する必要がある。第３レンズ群Ｌ３の横倍率が等倍近傍である場合は第３レンズ群Ｌ３に対称性を持たせると諸収差をバランス良く補正しやすい。対称性のあるレンズ配置としてはトリプレットが代表例であるが、各実施形態ではトリプレットの負、正レンズ成分を各々２成分に分割して収差補正の自由度を増すことで、球面収差、コマ収差、像面彎曲等の諸収差をさらに良好に補正している。
【００４９】
なお、各実施形態のズームレンズは第４レンズ群Ｌ４もしくは第２レンズ群Ｌ２にてフォーカスしている。第４レンズ群Ｌ４でフォーカスする場合はリアフォーカスとなり、前玉フォーカスと比べ比較的小型軽量のレンズ群を移動させるので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ、かつ、迅速な焦点合わせができるのでオートフォーカスシステムとの相性が良いという点がある。また第２レンズ群Ｌ２でフォーカスする場合は望遠側のズーム位置においてフォーカス敏感度が高いため繰り出し量が低減でき近距離物体における収差変動が起こりにくいというメリットがある。
【００５０】
次に各実施形態の前述以外の特徴について説明する。
◎第３レンズ群Ｌ３は、１以上の正レンズを有し、フラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線における材料の屈折率を順にＮｄ，ＮＦ，ＮＣ，Ｎｇとし、材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をΘｇ，Ｆとし、
【００５１】
【数１】
【００５２】
【数２】
【００５３】
とおいたとき、
該第３レンズ群の少なくとも一つの正レンズは、
νｄ＞８０ ・・・・（１）
Θｇ，Ｆ＞０．５３０ ・・・・（２）
の条件式を満足している。
【００５４】
条件式（１）、（２）は望遠側のズーム位置での軸上色収差の二次スペクトルの補正を良好に行うための条件式である。望遠側のズーム位置での軸上色収差に対し一次の色消しがなされている状態では一般的にｇ線等の短波長側にて補正過剰となり、基準波長のピント位置に対し短波長のピント位置はオーバー傾向となる。一般にあるガラス媒質においては短波長ほど屈折率が高くなる傾向があるため、短波長側における屈折率が高くなる度合いがより強い材料を正レンズに用いれば、基準波長に対する短波長のピントのオーバー傾向が低減される。よって部分分散比Θｇ，Ｆが大きい場合、すなわち主分散（ＮＦ−ＮＣ）に対して（Ｎｇ−ＮＦ）が大きい場合、Ｆ線とＣ線の屈折率差を基準としたときにＦ線とｇ線の屈折率差が大きいことを意味している。部分分散比Θｇ，Ｆが大きいガラスを正レンズに用いるとｇ線のピントのオーバー傾向が低減されることになる。よって条件式（１）を満たす低分散域においては条件式（２）を満たす部分分散比にて短波長におけるピントを基準波長のピント位置に近づけられる効果が高く二次スペクトルが低減される。条件式（１）、（２）の範囲外ではこのような異常分散特性が不十分なため二次スペクトルの補正が不足となる。
【００５５】
また各実施形態のズームレンズは条件式（１）においてさらに以下限定を加えるとより二次スペクトルの補正効果が高まる。
【００５６】
νｄ＞９０ ・・・・（３）
図２２はアッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆの関係を示したグラフである。図２２において点Ａは株式会社オハラ社製の商品名ＰＢＭ２（νｄ＝３６．２６、Θｇ，Ｆ＝０．５８２８）、点Ｂは株式会社オハラ社製の商品名ＮＳＬ７（νｄ＝６０．４９、Θｇ，Ｆ＝０．５４３６）を示す。点Ａ，点Ｂを結んだ線を基準線とすると、光学ガラスの分布としては大まかにはアッベ数νｄが３５程度より小さい高分散ガラスは基準線より上側に、アッベ数νｄが３５から６５程度までの低分散ガラスは基準線より下側に位置するものが多く、アッベ数νｄが６０以上にて基準線より上側に位置する異常分散性ガラスが存在している。低分散ガラスに関しては基準線より上側に位置するものを使用するのが二次スペクトルの補正に対し効果的であり基準線から離れるほど補正効果が高まる。条件式（１）をさらに条件式（３）に限定すると図２２における基準線からより大きく上側に離れた範囲にガラスを限定するため二次スペクトルの補正効果がより高まることになる。
◎第３レンズ群Ｌ３の正レンズのうち最もアッベ数の大きい正レンズの焦点距離をｆ３ａ、該第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
１．４８２≦ｆ３ａ／ｆ３≦２．４０１ ・・・・（４）
０．３＜ｆ３／ｆｔ＜０．５ ・・・・（５）
の条件式を満足している。
【００５７】
条件式（４）は第３レンズ群Ｌ３を構成する異常分散性を有する正レンズの屈折力を規定する式である。上限を超えて該正レンズの屈折力が弱すぎると異常分散性により二次スペクトルを低減する効果が弱まるため良くない。各実施形態のズームレンズではある程度の屈折力を異常分散性ガラスのレンズに持たせることが必要である。条件式（４）の下限を超えて屈折力が強すぎると二次スペクトルを低減する効果は高まるが、アンダー側に球面収差が過渡に発生するため良くない。
【００５８】
条件式（５）は第３レンズ群Ｌ３の屈折力を規定する式である。上限を超えて第３レンズＬ３の屈折力が弱すぎる場合、第３レンズ群Ｌ３の異常分散性を有する正レンズの屈折力を強めるには屈折力の強い負レンズを第３レンズ群Ｌ３に用いる必要がある。一次の色消しのためには負レンズは比較的高分散なガラスとなるため、二次スペクトルの補正のためには妨げとなる。よって第３レンズ群Ｌ３にて一次の色消しがなされかつ二次スペクトルの補正効果を高めるには第３レンズ群Ｌ３はある程度屈折力を強めた上で異常分散性ガラスの屈折力を強めるのが好ましい。条件式（５）の上限値を越えるとこれらの両立が困難となる。また下限を越えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強すぎると変倍時に第３レンズ群Ｌ３で発生する球面収差、コマ収差等の収差変動が大きくなり変倍全域に渡って良好な性能を維持するのが難しくなる。
【００５９】
更に好ましくは条件式（５）を次の如く設定するのが良い。
０．３３＜ｆ３／ｆｔ＜０．４６ （５ａ）
◎第３レンズ群Ｌ３の物体側に開口絞りを有し、該開口絞りＳＰから該第３レンズ群Ｌ３のレンズのうち、材料のアッベ数が８０より大きい正レンズのうち最も像側に位置する正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離をＬ３ａ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．８＜Ｌ３ａ／ｆｗ＜３．０ ・・・・（６）
の条件式を満足している。
【００６０】
条件式（６）は広角端のズーム位置において、第３レンズ群Ｌ３を構成する異常分散性を有する正レンズの開口絞りＳＰからの位置を規定する式である。上限を超えて開口絞りＳＰからの距離が遠すぎるとレンズ径の増大を招く。又下限を越えて開口絞りＳＰからの距離が近すぎると広角端のズーム位置における倍率色収差の二次スペクトルの補正効果が薄れるためよくない。
【００６１】
更に好ましくは条件式（６）を次の如く設定をするのが良い。
２．０＜Ｌ３ａ／ｆｗ＜２．９ （６ａ）
◎広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３の広角端と、望遠端における倍率を各々β３ｗ、β３ｔ、広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
０．２＜（β３ｔ／β３ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜ ０．４・・・・（７）
の条件式を満足している。
【００６２】
条件式（７）は第３レンズ群Ｌ３の変倍分担を規定する式である。上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きすぎると変倍時に第３レンズ群Ｌ３にて発生する球面収差、コマ収差、非点隔差等の収差変動が大きくなり、変倍全域にて良好な光学性能を得るのが難しくなる。又下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さすぎると、望遠端のズーム位置における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を広げて全系の変倍比を確保する必要があり、レンズ全長が大きくなるので良くない。
【００６３】
更に好ましくは条件式（７）を次の如く設定するのが良い。
０．２３＜（β３ｔ／β３ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．３５ （７ａ）
◎第３レンズ群Ｌ３を構成する接合レンズの正レンズの接合レンズ面の曲率半径をＲ３ｃ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．４＜｜Ｒ３ｃ｜／ｆ３＜０．６ ・・・・（８）
の条件式を満足している。
【００６４】
条件式（８）は第３レンズ群を構成する異常分散性を有する正レンズを有する接合レンズの接合レンズ面の曲率を規定する式である。上限を超えて接合レンズ面の曲率半径が大きすぎると、すなわち曲率が緩すぎる場合は異常分散性により二次スペクトルを低減する効果が薄れる。又下限を超えて接合レンズ面の曲率半径が小さすぎると、すなわち曲率がきつすぎる場合は二次スペクトルを低減する効果は高まるが、接合レンズ面としても球面収差、コマ収差の高次成分が無視できなくなり補正が困難となるため良くない。
【００６５】
更に好ましくは条件式（８）を次の如く設定するのが良い。
０．４２＜｜Ｒ３ｃ｜／ｆ３＜０．５９ （８ａ）
次に、本実施形態１〜５に各々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し、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、Ｎｉとνｉ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を円錐係数Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ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、
【００６６】
【数３】
【００６７】
で表示される。但しＲは近軸曲率半径である。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は半画各を示す。
【００６８】
数値実施例において、Ｒ２６，Ｒ２７は光学ブロックＧである。
【００６９】
【外１】
【００７０】
【外２】
【００７１】
【外３】
【００７２】
【外４】
【００７３】
【外５】
【００７４】
【表１】
【００７５】
次に、数値実施例１〜５のズームレンズを備えたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施形態について、図２３を用いて説明する。
【００７６】
図２３（ａ）はデジタルスチルカメラの正面図、図２３（ｂ）は側部断面図である。図中、１０はカメラ本体（筐体）、１１は数値実施例１〜５いずれかのズームレンズを用いた撮影光学系、１２はファインダー光学系、１３はＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。固体撮像素子１３は撮影光学系１１に形成された被写体の像を受けて電気的な情報への変換を行う。電気的な情報に変換された被写体の画像情報は不図示の記憶部に記録される。
【００７７】
このように数値実施例１〜５のズームレンズをデジタルスチルカメラの撮影光学系に適用することで、コンパクトな撮影装置が実現できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり色収差を良好に補正した良好なる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達成することができる。
【００７９】
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図
【図２】 実施形態１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図３】 実施形態１のズームレンズの広角端の収差図
【図４】 実施形態１のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図５】 実施形態１のズームレンズの望遠端の収差図
【図６】 実施形態２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図７】 実施形態２のズームレンズの広角端の収差図
【図８】 実施形態２のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図９】 実施形態２のズームレンズの望遠端の収差図
【図１０】 実施形態３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１１】 実施形態３のズームレンズの広角端の収差図
【図１２】 実施形態３のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図１３】 実施形態３のズームレンズの望遠端の収差図
【図１４】 実施形態４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１５】 実施形態４のズームレンズの広角端の収差図
【図１６】 実施形態４のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図１７】 実施形態４のズームレンズ４の望遠端の収差図
【図１８】 実施形態５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１９】 実施形態５のズームレンズの広角端の収差図
【図２０】 実施形態５のズームレンズの中間のズーム位置の収差図
【図２１】 実施形態５のズームレンズの望遠端の収差図
【図２２】 アッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆとの関係を示す説明図
【図２３】 本発明の撮像装置の要部概略図
【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
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
ＳＰ 絞り
ＩＰ 結像面
Ｇ ＣＣＤのフォ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 半画各
Ｆｎｏ Ｆナンバー
Claims (8)
- 物体側より順に、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レンズ群の間隔が大きく、該第２レンズ群と該第３レンズ群の間隔が小さく、該第３レンズ群と該第４レンズ群の間隔が大きくなるズームレンズにおいて、
前記第３レンズ群を構成する少なくとも１つの正レンズの材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をΘｇ，Ｆとし、前記第３レンズ群の正レンズのうち最もアッベ数の大きい正レンズの焦点距離をｆ３ａ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
νｄ＞９０
Θｇ，Ｆ＞０．５３０
１．４８２≦ｆ３ａ／ｆ３≦２．４０１
０．３＜ｆ３／ｆｔ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第１レンズ群を構成する全ての正レンズの材料のアッベ数νｄは８０以下であることを特徴とする請求項１のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群は複数の正レンズを有し、該複数の正レンズのうち２以上の正レンズの材料のアッベ数νｄと部分分散比Θｇ，Ｆが
νｄ＞８０
Θｇ，Ｆ＞０．５３
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のズームレンズ。 - 前記第３レンズ群の物体側に開口絞りを有し、該開口絞りから、該第３レンズ群のレンズであって、材料のアッベ数が８０より大きい正レンズのうち最も像側に位置する正レンズの像側レンズ面までの光軸上の距離をＬ３ａ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．８＜Ｌ３ａ／ｆｗ＜３．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項のズームレンズ。 - 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群および第３レンズ群は物体側へ移動し、該第３レンズ群の広角端と望遠端における倍率を各々β３ｗ、β３ｔ、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
０．２＜（β３ｔ／β３ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．４
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項のズームレンズ。 - 前記第３レンズ群は二組の接合レンズを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項のズームレンズ。
- 固体撮像素子上に像を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項のズームレンズ。
- 請求項１〜７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像が形成され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。
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