JP5111046B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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、特にデジタルカメラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ等の撮像装置に用いられるズームレンズに関するものである。

近年、デジタルカメラ等の撮像装置は小型化され、それに用いられる固体撮像素子（光電変換素子）の画素数は増大し、画像の高画質化が進んでいる。このような撮像装置用のズームレンズには、小型で、高ズーム比で、撮影画像に色にじみがない色収差が十分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。

ズーム比６倍を超えるような高ズーム比で全系が小型のズームレンズとしてポジティブリードタイプのズームレンズが知られている。そのうち、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群と、それに後続する負の屈折力のレンズ群および正の屈折力のレンズ群を有する後続レンズ群を配置したズームレンズが知られている。

又、カメラの非撮影時のコンパクト化を達成するために非撮影時にズームレンズを構成する各レンズ群の間隔を撮影状態と異なる間隔まで短縮した所謂沈胴式のズームレンズが知られている。

色収差を低減させ、全系の構成レンズ枚数を少なくし、全系を薄肉化する方法としてレンズの材料に高分散かつ異常分散性が高い材料を用いる方法が知られている。この他、レンズ要素に薄い樹脂層として積層させて、レンズの総合厚みを薄くかつ色収差を低減する方法が知られている。

レンズ面に薄く樹脂層を積層したレンズをレンズ群に適用して、各レンズ群を薄くし、かつ全系をコンパクトに構成した高ズーム比のポジティブリードタイプのズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１はズーム比１０倍程度のポジティブリードタイプのズームレンズを開示している。

特許文献１では、樹脂層を構成する材料にITO無機微粒子を分散させた混合体を用いている。そして、第１レンズ群と第２レンズ群に樹脂層を含むレンズを用いて良好に色補正を補正したズームレンズを開示している。

特許文献２はズーム比５倍前後のポジティブリードタイプのズームレンズにおいて負レンズと樹脂層を有する複合型光学素子を用いて、色収差を良好に補正したズームレンズを開示している。

特許文献３は、ズーム比４倍程度のポジティブリードタイプのズームレンズにおいて、樹脂層を有する複合型光学素子と正レンズを用いて色収差を良好に補正したズームレンズを開示している。
特開２００５−３１６１８６号公報 特開２００７−１０８７０２号公報 特開２００７−１０８７０３号公報

一般に、ズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ枚数が多いと、各レンズ群の光軸上の長さが長くなり、沈胴時のレンズ厚が長くなり、所望の沈胴長が得られなくなる。一般に収納沈胴時のレンズ厚みを薄くするためには、各レンズ群の構成レンズ枚数を少なくするか、構成レンズの中心肉厚などを可能な限り薄くすることが重要となってくる。

レンズ面に樹脂層を積層した複合型光学素子をズームレンズに用いる方法は、色収差を効果的に補正しつつ、各レンズ群のレンズ厚を薄くして、収納沈胴時における全系の小型化を図るのに有効である。

しかしながらこれらの効果を得るには、複合型光学素子の構成及び複合型光学素子をズームレンズを構成するレンズ群中の適切な位置に用いることが重要となってくる。

ズームレンズへの複合型光学素子の使用が不適切であると、色収差の補正、特に望遠側において色収差の補正が不十分となり、高解像力化を図りつつ、全系の小型化を図ることが困難となる。

本発明は、収納沈胴時のレンズ全長が薄く、かつ望遠域において色特性に優れ全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有したズームレンズ及びそれを用いた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、複数のレンズ群を有する全体として正の屈折力の後続レンズ群より構成され、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、前記第２レンズ群は、負レンズと、負レンズの面に正の屈折力の樹脂層が形成されてなる複合型光学素子とにより構成され、前記樹脂層の物体側と像側の面の曲率半径を各々ｒ１、ｒ２、前記樹脂層の材料のアッベ数と部分分散比を各々ν₂₂₂、θ₂₂₂、前記樹脂層の焦点距離をｆ₂₂₂、全系の広角端と望遠端における焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき
−０．９５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０
０．７５５＜θ ₂₂₂ −（−１．６６５×１０ ^−７ ・ν ₂₂₂ ^３ ＋５．２１３×１０ ^−５ ・ν ₂₂₂ ^２ −５．６５６×１０ ^−３ ・ν ₂₂₂ ）＜１．０１１
５＜ν₂₂₂＜３０
０．３８＜√（ｆｗ・ｆｔ）／ｆ_２２２＜０．８０
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、収納沈胴時のレンズ全長が薄く、かつ望遠域において色特性に優れ全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有したズームレンズが得られる。

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

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、複数のレンズ群を有する全体として正の屈折力の後続レンズ群を有している。そして隣り合うレンズ群の間隔が変化してズーミングを行っている。

第２レンズ群は、負レンズと、負レンズの面に正の屈折力の樹脂層が形成されてなる複合型光学素子から構成されている。

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、図３はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図４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５、図６はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図７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８、図９はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図１０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１１、図１２はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、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そして銀塩フィルム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、左方が被写体側（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は複数のレンズ群より成る後続レンズ群である。ＳＰは開口絞りである。ＧＢ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は像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルム用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。

ＧＬは負レンズとその物体面又は像側の面に積層した樹脂層から成る複合型光学素子である。Ｇ２１は負レンズである。負レンズＧ２１と複合型光学素子ＧＬで第２レンズ群Ｌ２を構成している。

矢印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の移動軌跡とフォーカシングの際の移動軌跡を示している。

収差図において実線はｄ線（波長587.6nm）、点線はｇ線（波長435.8nm）、ΔＭ，ΔＳはメリディオナル像面，サジタル像面である。ωは半画角、Ｆ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。

各実施例はいずれも、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、複数のレンズ群を有する全体として正の屈折力の後続レンズ群ＬＲを有している。

そしてズーミングに際して隣り合うレンズ群間隔が変化している。後続レンズ群ＬＲは実施例１〜３では、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４により構成されている。

実施例４では、物体側より像側へ順に、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により構成されている。但し、本発明において、後続レンズ群ＬＲは４以上のレンズ群を有していても良い。

各実施例では最も物体側に、正の屈折力のレンズ群を配置した所謂ポジティブリード型のズームレンズとして大きなズーム比を確保している。また第２レンズ群Ｌ２を負レンズと樹脂層を含んだ複合型光学素子を有するようにして第２レンズ群Ｌ２のレンズ厚を薄くして収納沈胴時にコンパクトなズームレンズを実現している。

各実施例において、複合型光学素子ＧＬを構成する樹脂層の物体側と像側の面の曲率半径を各々ｒ１、ｒ２とする。ただし、複合型光学素子ＧＬを構成する樹脂層の物体側または像側の面が非球面である場合には、各面の有効径に対応する円と各面の光軸上の点とを通る球面の半径である参照曲率半径をｒ１、ｒ２とする。樹脂層の材料のアッベ数と部分分散比を各々ν₂₂₂、θ₂₂₂とする。樹脂層の焦点距離をｆ₂₂₂とする。全系の広角端と望遠端における焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとする。

このとき
−０．９５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０ ・・・（１）
０．７５５＜θ ₂₂₂ −（−１．６６５×１０ ^−７ ・ν ₂₂₂ ^３ ＋５．２１３×１０ ^−５ ・ν ₂₂₂ ^２ −５．６５６×１０ ^−３ ・ν ₂₂₂ ）＜１．０１１・・・（２）
５＜ν₂₂₂＜３０ ・・・（３）

なる条件式を満足している。

ここで材料のアッベ数ν、部分分散比θｇＦは当技術分野においては周知の如く次のとおりである。いまｇ線（波長435.8nm）、Ｆ線（486.1nm）、ｄ線（587.6nm）、Ｃ線（656.3nm）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。

このとき
ν＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。

条件式（１）は、複合型光学素子ＧＬに含まれる樹脂層の形状を曲率半径で規定したものである。

この樹脂層は条件式（１）を満足するような物体側に小さな曲率半径をもった両凸形状とすることで第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズで発生する下方性コマ収差を良好に補正している。

条件式（１）の下限を超えると樹脂層の形状が物体側に凸形状を向けたメニスカス状の負レンズとなってコマ収差が多く発生してくる。

逆に上限を超えると樹脂層の形状が像側に小さい曲率半径をもってしまい、上方性コマが多く発生してくる。

さらに望ましくは、条件式（１）の数値範囲を以下の条件式（１ａ）の如く設定するのが良い。これによればコマ等による性能劣化の少ないズームレンズが実現できる。

−０．８５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜−０．２０・・・（１ａ）
条件式（２）および（３）は樹脂層の材料の特性に関する条件式である。

条件式（２）の下限を超えると通常の光学硝子と変わらない特性となってしまって、特に望遠域において２次色収差の補正が不十分となる。逆に上限を超えると望遠域において色収差が過剰補正となってしまうため好ましくない。

条件式（３）の下限を超えると色収差が過剰補正となる。逆に上限を超えると、十分な色補正が困難になるか、または複合型光学素子ＧＬを構成する素子の屈折力が大きくなりすぎて樹脂層の厚みを大きく設計しなければならず薄型化が困難になってしまう。

望ましくは条件式（３）の数値範囲を以下の条件式（３ａ）の如く設定するのが良い。これによれば、さらに良好な色収差および諸収差の補正ができ、又薄型のズームレンズが容易となる。

５＜ν₂₂₂＜２３．５・・・（３ａ）
条件式（４）は樹脂層の屈折力範囲を規定したものである。条件式（４）の下限を超えると望遠域において色収差補正が困難になる。逆に上限を超えると、樹脂層の屈折力が大きくなるため樹脂層の中心肉厚を大きくしなければならず薄型化を達成することが困難になってくる。

条件式（４）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。

各実施例では次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。それによれば各条件に相当する効果を得ることができる。

複合型光学素子ＧＬを構成する負レンズの焦点距離および材料のアッベ数を、それぞれｆ₂₂₁、ν₂₂₁とする。複合型光学素子ＧＬの焦点距離をｆ₂₂とする。複合型光学素子を構成する負レンズの中心肉厚をｔ₂₂₁、前記樹脂層の中心肉厚をｔ₂₂₂とする。樹脂層の材料の屈折率をN₂₂₂とする。

このとき

０．１＜ｔ₂₂₂／ｔ₂₂₁＜１．５ ・・・（７）
１．６０＜N₂₂₂＜１．８５ ・・・（８）
２５＜ν₂₂₁−ν₂₂₂＜６０ ・・・（９）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。

条件式（５）は第２レンズ群Ｌ２の負レンズＧ２１で発生する色収差を、複合型光学素子ＧＬで補正するための条件式である。下限および上限どちらを超えても第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズＧ２１にて発生する色収差を十分に補正することが難しくなり、ズーミング時の色収差の変動が大きくなるため好ましくない。

さらに望ましくは、条件式（５）の数値範囲を以下の条件式（５ａ）の如く設定するのが良い。これによれば色収差の変動が少ないズームレンズの実現が容易となる。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する複合型光学素子ＧＬの焦点距離範囲を規定したものである。

条件式（６）の下限をこえると、正の屈折力を有する樹脂層の屈折力が小さくなりすぎるため十分な色収差および諸収差の補正が困難となる。

逆に上限を超えると、樹脂層の屈折力が大きくなりすぎるため樹脂層の厚みが大きくなってしまい薄型化が困難になる。

さらに望ましくは、条件式（６）の数値範囲を以下の条件式（６ａ）の如く設定するのが良い。これによれば全系が薄型化し、かつ色収差および諸収差の劣化が少ないズームレンズの実現が容易となる。

条件式（７）は、複合型光学素子ＧＬを構成する負レンズと樹脂層の中心肉厚比を規定したものである。下限をこえると、樹脂層の厚みが薄すぎるために複合型光学素子ＧＬに大きな屈折力を与えられなくなり収差の色補正力が不足する。逆に上限を超えると、樹脂層の厚みが大きすぎてズームレンズの収納時沈胴長を短く設定することが難しくなる。

望ましくは、条件式（７）の数値範囲を以下の条件式（７ａ）の如く設定するのが良い。これによれば、さらに収納沈胴時に全系がコンパクトなズームレンズの実現が容易となる。

０．４＜ｔ₂₂₂／ｔ₂₂₁＜１．１・・・（７ａ）
条件式（８）は樹脂層の材料の屈折率を規定したものである。条件式（８）の下限を超えると樹脂層の中心肉厚を大きく設計しなければならない。また上限を超えるような材料については特に短波長側の透過率が低下するので好ましくない。

望ましくは条件式（８）の数値範囲を以下の条件式（８ａ）の如く設定するのが良い。これによれば、より薄型かつ色再現性に優れたズームレンズの実現が容易となる。

１．６１＜N₂₂₂＜１．８０・・・（８ａ）
条件式（９）は複合型光学素子ＧＬを構成する負レンズと樹脂層の材料のアッベ数の差を規定したものである。条件式（９）の下限をこえると樹脂層などの屈折力が増大し、さらには中心肉厚が増大してくるため薄型化が困難になる。

逆に上限を超えるような組み合わせを選択すると、複合型光学素子ＧＬを構成する負レンズの材料の屈折率が小さくなり、各面の曲率半径が小さくなる。このため負レンズの周辺部が肉厚となり、レンズ収納時にスペースが増大してくるので好ましくない。

更に好ましくは、次の如く設定するのが良い。

３０＜ν₂₂₁−ν₂₂₂＜５０ ・・・（９ａ）
この他各実施例では、樹脂層の空気と接する面は、レンズ中心部からレンズ周辺部に向かうにつれて正の屈折力が大きくなるような非球面形状としている。これにより第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズＧ２１によって発生する諸収差、特に下方性コマ収差を良好に補正している。

第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、負レンズＧ２１、複合型光学素子ＧＬで配列してある。複合型光学素子ＧＬが負レンズ２１よりも物体側に配置されると、第２レンズ群Ｌ２の主点位置が像側に移動してしまうため前玉径が増大し、更に構成レンズ厚が大型化するため好ましくない。

各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して全てのレンズ群が移動する。これにより全系のレンズ構成をコンパクトに、またズーミング時の諸収差の変動を低減している。

又、各実施例のズームレンズは、ズーミング時に全てのレンズ群を移動させることにより所望のズーム比を確保している。

各実施例においてはズーミング時のＦ値変動を統制するためにズーミングに際して開口絞りＳＰの開口径の制御を行なうようにしても良い。また像面ＩＰ上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置と組み合わせた場合などにおいては歪曲収差量が大きいときは電気的な補正を行っても良い。

以上のように各実施例によれば、６倍を超えるようなズーム比を有しながら、収納沈胴時にレンズ全長が薄く、かつ色にじみが少ない高画素対応のデジタルカメラ等に好適なズームレンズが得られる。

次に各実施例のズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

実施例１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から構成されている。

また広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡を描きながら物体側へ移動する。但し物体側に単調に移動してもよい。

また第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡で移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ単調に移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。撮影距離が変化したときのフォーカシングは第４レンズ群Ｌ４にて行なっている。

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同図矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことによって行っている。第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線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際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。

第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズをそれぞれ接合した接合レンズのみの簡易な構成としている。正レンズの中心肉厚を薄く構成するために屈折率Nd=1.773（商品名s-lah66:（株）オハラ製）といった高屈折率の材料を使用している。

望遠域の焦点距離を含む本実施例のズームレンズにおいて、この材料を正レンズに使用すると、望遠域における２次色収差が増加してくる。

そのため本実施例では第２レンズ群Ｌ２を構成する複合型光学素子ＧＬの樹脂層に異常分散性を有し、正の屈折力を有する構成として２次色収差を補正している。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ２１、複合型光学素子（負レンズ＋正の屈折力の樹脂層）ＧＬのみの構成としている。

複合型光学素子ＧＬは、負レンズ（最も物体側から数えて第４番目）を基板硝子として、その上に正の屈折力を有する薄い樹脂層を積層して構成している。

この樹脂層を両凸形状とすることで、第２レンズ群Ｌ２の負レンズＧ２１で発生するコマ収差、非点収差などを良好に補正している。

さらに、実施例１では樹脂層の像側の面は空気と接する面となっており、この面を非球面形状としてコマ収差などの諸収差を良好に補正している。

このときの非球面形状としては、レンズ中心部からレンズ周辺部に向かうにつれて正の屈折力が強くなるような形状としている。樹脂層の材料は通常の光学硝子にはない高分散（ν＝16.6）かつ高い異常分散性をもった材料を適用している。これによって、樹脂層が薄くなるようにしている。

後続レンズ群ＬＲを構成する第３および４レンズ群Ｌ３、Ｌ４は、全体として正の屈折力を有している。変倍を担う第３レンズ群Ｌ３は大きな正の屈折力を有し、色収差の発生を低減するために正の屈折力のレンズの材料にアッベ数が５５以上の低分散硝子を使用し、かつ正レンズを３枚用いている。

又、第３レンズ群Ｌ３は１つの負レンズを有するようにしている。

第４レンズ群Ｌ４は１枚の正レンズで構成し、実施例１ではフォーカスを担っている。フォーカス時の色収差の変動などを低減するために商品名s-fsl5(（株）オハラ製)といった低分散硝子を使用している。

実施例２のズームレンズは、実施例１と同様、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から構成されている。

また広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状軌跡を描きながら物体側へ移動する。また第２レンズ群Ｌ２は像側凸状の軌跡で移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ単調移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。撮影距離が変化したときのフォーカシングは実施例１と同様、第４レンズ群Ｌ４にて行なっている。

第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に負レンズと正レンズの接合レンズ、および正レンズで構成している。第１レンズ群Ｌ１を２枚の正の屈折力のレンズを有するように構成し、屈折力分担して、収差の発生を低減している。

第２レンズ群Ｌ２は実施例１と同様、物体側から像側へ順に、負レンズＧ２１、複合型光学素子（負レンズ＋正の屈折力の樹脂層）ＧＬのみの構成としている。

複合型光学素子ＧＬについては、負レンズ（最も物体側から数えて第５番目）を基板硝子としてその上に、正の屈折力を有する薄い樹脂層を積層して構成している。

第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の構成は、実施例１と同じである。

実施例３のズームレンズは、実施例１と同様、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から構成されている。

また広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡を描きながら物体側へ移動する。また第２レンズ群Ｌ２は像側凸状の軌跡で移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ単調に移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。撮影距離が変化したときのフォーカシングは実施例１と同様、第４レンズ群Ｌ４にて行なっている。

第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズの接合レンズのみの構成としている。正レンズの中心肉厚を薄く構成するために屈折率Nd=1.773（商品名s-lah66:（株）オハラ製）といった高屈折率の材料を使用している。

そのため、実施例１で述べたように第２レンズ群Ｌ２を構成する複合型光学素子ＧＬの樹脂層に異常分散性を有する光学素子を用いて、第１レンズ群Ｌ１の正レンズから生ずる色収差を低減している。

第２レンズ群Ｌ２は実施例１と同様、物体側から順に負レンズＧ２１、複合型光学素子（凹レンズ＋凸樹脂層）ＧＬのみの構成としている。複合型光学素子ＧＬについては、負レンズ（最も物体側から数えて第４番目）を基板硝子として、その上に正の屈折力を有する薄い樹脂層を積層して構成している。

材料については通常の光学硝子にはない高分散（ν＝23.0）かつ高い異常分散性をもった材料を適用している。これによって、樹脂層が薄くなるようにしている。

第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の構成は、実施例１と同じである。

実施例４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、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５から構成されている。

また広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動する。但しこの際、像側に凸軌跡を描きながら物体側へ移動しても良い。

また第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡で移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ単調に移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。第５レンズ群は像面位置に対して変倍時固定されている。但し、変倍時に可動としても良い。撮影距離が変化したときのフォーカシングは実施例１と同様に第４レンズ群Ｌ４にて行なっている。

第１レンズ群Ｌ１は、実施例２と同様、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズとの接合レンズ、および正レンズで構成している。

第１レンズ群Ｌ１を２枚の正屈折力のレンズを有するように構成し、屈折力分担して、収差の発生を低減している。さらに、物体側から数えて第３番目の正レンズには低分散硝子を使用して、望遠域において軸上と倍率の色収差を低減している。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ２１、複合型光学素子（正の屈折力の樹脂層＋負レンズ）ＧＬのみの構成としている。

複合型光学素子ＧＬについては、負レンズ（最も物体側から数えて第６番目）を基板硝子としてその上に、正の屈折力を有する薄い樹脂層を積層して構成している。

材料には通常の光学硝子にはない高分散（ν＝16.6）かつ高い異常分散性をもった材料を適用している。これによって、樹脂層が薄くなるようにしている。

第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の構成は実施例１と同じである。

尚、実施例１，２，４に用いた樹脂層の材料は実施例３に用いた樹脂層の材料と比較して高分散かつ異常分散性が高いため、樹脂層の中心肉厚が薄くなっている。

各実施例のズームレンズは最低限４群以上であれば良く、例えば６群、７群より成っていても良い。

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を図１３を用いて説明する。

図１３において、２０はカメラ本体である。２１は実施例１〜４で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。

２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

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、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

次に、本発明の実施例１〜４に対応する数値実施例１〜４を示す。

各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒ_iは第ｉ番目のレンズ面の曲率半径である。Ｄ_iは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔である。Ｎ_i、ν_i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、アッベ数を表す。θｇＦ _i は第ｉ番目の光学部材の材料の部分分散比である。尚、参照曲率半径も付記している。

また、最も像側に配置される２つ又は４つの面はガラスブロックＧＢは色合成プリズムなどに相当する。また、ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは非球面係数である。

非球面形状は光軸からの高さｈ の位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき以下の式で定義される。

ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²｝^1/2］
＋Aｈ⁴＋Bｈ⁶＋Cｈ⁸＋Dｈ^１０＋Eｈ^1２
但し、ここでＲは曲率半径である。

又、前述の各条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。

数値実施例１
f: 4.8mm〜32.2mm FNO: 2.88〜5.59 ω:36.57°〜6.32°
R D N ν θｇＦ 参照曲率半径
1 29.324 1.30 1.847 23.8
2 19.271 4.18 1.772 49.6
3 440.706 ( 可変 )
4 ( 非球面 ) 1.20 1.883 40.8
5 ( 非球面 ) 3.34
6 -876.657 1.20 1.678 55.3
7 26.340 0.80 1.743 16.6 0.706
8 ( 非球面 )( 可変 ) -40.038
9 ( 非球面 ) 1.50 1.589 61.1
10 -20.585 0.10
11 5.123 2.33 1.589 61.1
12 17.438 0.60 2.003 28.3
13 4.441 0.56
14 39.627 1.16 1.487 70.2
15 -18.066 ( 可変 )
16 ( 非球面 ) 2.32 1.487 70.2
17 26.500 ( 可変 )
18 inf. 0.60 1.516 64.1
19 inf. 0.90
20 inf. 0.40 1.516 64.1
21 inf.

間隔データ
W T
d 3 1.60 16.98
d 8 16.48 2.41
d15 4.47 19.83
d17 2.49 3.27

非球面データ
4 1/R= 1.125e-002 k= 3.752e+001 A= 1.989e-005 B=-1.060e-006
C=-1.331e-008 D= 1.363e-010 E= 0.000e+000
5 1/R= 1.874e-001 k=-1.275e-001 A= 1.712e-004 B= 9.193e-006
C= 1.043e-007 D=-4.324e-008 E= 0.000e+000
8 1/R=-1.146e-002 k= 1.192e+002 A=-2.829e-004 B=-1.125e-005
C= 8.313e-007 D=-1.981e-008 E= 0.000e+000
9 1/R= 9.366e-002 k= 1.514e+000 A=-3.928e-004 B=-2.671e-006
C=-4.962e-008 D= 0.000e+000 E= 0.000e+000
16 1/R= 1.222e-001 k=-8.397e-002 A=-1.921e-005 B=-2.173e-006
C= 3.472e-008 D= 1.345e-009 E= 0.000e+000

数値実施例２
f: 4.8mm〜32.2mm FNO: 2.88〜5.58 ω:36.57°〜6.31°

R D N ν θｇＦ 参照曲率半径
1 28.708 1.30 1.847 23.8
2 20.597 4.24 1.697 55.5
3 195.689 0.10
4 46.919 1.64 1.487 70.2
5 70.976 ( 可変 )
6 ( 非球面 ) 1.20 1.883 40.8
7 ( 非球面 ) 3.07
8 79.844 1.20 1.678 55.3
9 19.841 0.80 1.743 16.6 0.706
10 ( 非球面 )( 可変 ) -52.177
11 ( 非球面 ) 1.50 1.589 61.1
12 -21.956 0.10
13 4.953 2.24 1.607 56.8
14 22.791 0.60 2.003 28.3
15 4.360 0.54
16 24.609 1.20 1.516 64.1
17 -17.520 ( 可変 )
18 ( 非球面 ) 2.28 1.487 70.2
19 26.500 ( 可変 )
20 inf. 0.60 1.516 64.1
21 inf. 0.90
22 inf. 0.40 1.516 64.1
23 inf.

間隔データ
W T
d 5 1.60 18.21
d10 15.14 2.41
d17 4.46 18.72
d19 2.15 2.92

非球面データ
6 1/R= 1.414e-003 k= 2.592e+003 A= 8.544e-005 B=-1.932e-006
C=-1.753e-008 D= 3.110e-010 E= 0.000e+000
7 1/R= 1.967e-001 k=-1.297e-001 A= 1.335e-004 B= 7.333e-006
C= 3.515e-007 D=-7.272e-008 E= 0.000e+000
10 1/R=-5.907e-003 k= 1.210e+002 A=-3.168e-004 B=-1.243e-005
C= 7.939e-007 D=-1.825e-008 E= 0.000e+000
11 1/R= 9.307e-002 k= 1.591e+000 A=-3.810e-004 B=-2.716e-006
C=-8.730e-008 D= 0.000e+000 E= 0.000e+000
18 1/R= 1.216e-001 k=-1.046e-001 A=-3.921e-005 B= 2.581e-007
C=-1.134e-008 D= 1.407e-009 E= 0.000e+000

数値実施例３
f: 4.8mm〜32.4mm FNO: 2.93〜5.67 ω:36.46°〜6.28°

R D N ν θｇＦ 参照曲率半径
1 28.774 1.25 1.847 23.8
2 19.270 4.31 1.772 49.6
3 190.314 ( 可変 )
4 56.371 1.00 1.883 40.8
5 5.357 3.55
6 ( 非球面 ) 1.40 1.678 55.3
7 13.130 1.40 1.633 23.0 0.675
8 ( 非球面 )( 可変 ) -26.845
9 ( 非球面 ) 1.50 1.589 61.1
10 -30.821 0.10
11 4.933 2.11 1.639 55.4
12 16.493 0.60 2.003 28.3
13 4.212 0.54
14 24.565 1.18 1.487 70.2
15 -16.879 ( 可変 )
16 9.033 2.06 1.487 70.2
17 26.569 ( 可変 )
18 inf. 0.60 1.516 64.1
19 inf. 0.90
20 inf. 0.40 1.516 64.1
21 inf.

間隔データ
W T
d 3 1.75 18.35
d 8 16.63 1.76
d15 4.81 19.55
d17 2.50 2.91

非球面データ
6 1/R=-4.791e-003 k= 0.000e+000 A= 8.464e-006 B=-2.598e-006
C= 3.185e-007 D= 0.000e+000 E= 0.000e+000
8 1/R=-2.247e-002 k= 5.595e+001 A=-2.251e-004 B=-7.914e-006
C= 6.263e-007 D=-1.706e-008 E= 0.000e+000
9 1/R= 9.623e-002 k= 1.555e+000 A=-3.824e-004 B=-4.277e-006
C= 1.990e-008 D= 0.000e+000 E= 0.000e+000

数値実施例４
f: 5.2mm〜34.7mm FNO: 2.88〜5.55 ω:34.55°〜5.86°

R D N ν θｇＦ 参照曲率半径
1 46.126 1.20 1.847 23.8
2 29.444 4.53 1.564 60.7
3 -106.890 0.10
4 23.053 2.87 1.497 81.5
5 50.672 ( 可変 )
6 ( 非球面 ) 1.20 1.883 40.8
7 ( 非球面 ) 2.11
8 ( 非球面 ) 0.80 1.743 16.6 0.706 12.310
9 -137.401 1.20 1.697 55.5
10 49.458 ( 可変 )
11 ( 非球面 ) 1.50 1.589 61.1
12 -16.394 0.10
13 5.201 2.39 1.607 56.8
14 32.092 0.60 2.003 28.3
15 4.646 0.63
16 42.435 1.25 1.516 64.1
17 -12.994 ( 可変 )
18 ( 非球面 ) 1.89 1.487 70.2
19 26.500 ( 可変 )
20 ( 非球面 ) 0.93 1.487 70.2
21 inf. 0.90
22 inf. 0.40 1.516 64.1
23 inf.

間隔データ
W T
d 5 1.59 18.34
d10 11.98 2.41
d17 4.60 15.46
d19 1.39 3.13


非球面データ
6 1/R=-4.000e-003 k= 0.000e+000 A=-2.907e-004 B=-2.682e-006
C= 7.425e-008 D=-4.509e-010 E= 0.000e+000
7 1/R= 2.355e-001 k=-1.989e-002 A=-5.839e-005 B=-2.248e-005
C=-3.202e-006 D=-3.562e-007 E= 0.000e+00
8 1/R= 5.895e-002 k= 0.000e+000 A= 1.020e-003 B= 1.459e-005
C=-1.434e-006 D=-3.365e-008 E= 0.000e+000
11 1/R= 8.915e-002 k= 1.419e+000 A=-3.950e-004 B=-2.577e-006
C=-7.176e-008 D= 0.000e+000 E= 0.000e+000
18 1/R= 1.160e-001 k=-1.859e-001 A=-5.265e-005 B= 2.488e-006
C=-1.694e-008 D= 1.652e-009 E= 0.000e+000
20 1/R= 1.000e-002 k= 0.000e+000 A= 5.863e-005 B= 1.384e-005
C=-1.435e-006 D= 2.390e-008 E= 0.000e+000

本発明の実施形態１のレンズ断面図 本発明の実施形態１の広角端における収差図 本発明の実施形態１の望遠端における収差図 本発明の実施形態２のレンズ断面図 本発明の実施形態２の広角端における収差図 本発明の実施形態２の望遠端における収差図 本発明の実施形態３のレンズ断面図 本発明の実施形態３の広角端における収差図 本発明の実施形態３の望遠端における収差図 本発明の実施形態４のレンズ断面図 本発明の実施形態４の広角端における収差図 本発明の実施形態４の望遠端における収差図 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
Ｌ５ 第５レンズ群
ＩＰ 像面
ＳＰ 開口絞り
ＧＢ:硝子ブロック
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
ＧＬ 複合型光学素子
Ｇ２１ 負レンズ

Claims (9)

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、複数のレンズ群を有する全体として正の屈折力の後続レンズ群より構成され、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、前記第２レンズ群は、負レンズと、負レンズの面に正の屈折力の樹脂層が形成されてなる複合型光学素子とにより構成され、前記樹脂層の物体側と像側の面の曲率半径を各々ｒ１、ｒ２、前記樹脂層の材料のアッベ数と部分分散比を各々ν₂₂₂、θ₂₂₂、前記樹脂層の焦点距離をｆ₂₂₂、全系の広角端と望遠端における焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき
   −０．９５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０
   ０．７５５＜θ ₂₂₂ −（−１．６６５×１０ ^−７ ・ν ₂₂₂ ^３ ＋５．２１３×１０ ^−５ ・ν ₂₂₂ ^２ −５．６５６×１０ ^−３ ・ν ₂₂₂ ）＜１．０１１
   ５＜ν₂₂₂＜３０
   ０．３８＜√（ｆｗ・ｆｔ）／ｆ_２２２＜０．８０
   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. 前記樹脂層の空気と接する面は、中心部から周辺部に向かうにつれて正の屈折力が大きくなる形状の非球面であることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記複合型光学素子を構成する負レンズの焦点距離および材料のアッベ数を各々ｆ₂₂₁、ν₂₂₁とするとき、
   ０．００７＜（√（ｆｗ・ｆｔ））・（１／（ｆ _２２１ ・ν _２２１ ）＋１／（ｆ _２２２ ・ν _２２２ ））＜０．０５０
   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に記載のズームレンズ。
4. 前記複合型光学素子の焦点距離をｆ₂₂とするとき、
   −０．０５＜√（ｆｗ・ｆｔ）／ｆ_２２＜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３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記複合型光学素子を構成する負レンズの中心肉厚をｔ₂₂₁、前記樹脂層の中心肉厚をｔ₂₂₂とするとき、
   ０．１＜ｔ₂₂₂／ｔ₂₂₁＜１．５
   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項に記載のズームレンズ。
6. 前記樹脂層の材料の屈折率をN₂₂₂とするとき、
   １．６０＜N₂₂₂＜１．８５
   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. 前記複合型光学素子を構成する負レンズの材料のアッベ数をν₂₂₁とするとき、２５＜ν₂₂₁−ν₂₂₂＜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６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 広角端から望遠端へのズーミングに際して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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 請求項１から８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た像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。