JP5253043B2 - 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、ズームレンズに関し、特にデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、銀塩写真用カメラなどの撮像装置に好適なものである。

近年、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置に用いられている撮像素子は高画素化が進んでいる。このような撮像素子を備える撮像装置で用いる撮影レンズには、球面収差、コマ収差などの単色（短波長）収差の補正に加え、白色光源において像の色にじみがないように色収差も良好に補正された、高解像力なズームレンズであることが要求されている。

また、撮影領域の拡大のため、高ズーム比（高変倍比）であることが望まれている。特に、高ズーム比で望遠側の焦点距離の長い望遠型のズームレンズでは、高解像力化のため色収差の補正として、１次の色消しに加え、２次スペクトルが良好に補正されていることが望まれている。

高ズーム比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レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群及び１以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後続レンズ群を配置した、所謂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。

ポジティブリードタイプのズームレンズとして第１レンズ群のレンズの材料に異常分散材料を使用し、色収差（２次スペクトル）を良好に補正したズームレンズが知られている。

このうち物体側より順に、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第１レンズ群に低分散で異常分散性を有する材料より成るレンズを用いたズームレンズが知られている（特許文献１）。

特許文献１では第１レンズ群に、低分散な光学材料を用いて望遠端の色収差を良好に補正している。

特に特許文献１では第１レンズ群に低分散かつ異常分散を有する光学材料を用いて、第１レンズ群自らで発生する色収差を低減することで、全系の色収差をズーム全域で良好に補正している。

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群構成のズームレンズにおいて第１レンズ群に異常分散性を有する材料より成るレンズを用いたズームレンズが知られている（特許文献２）。

特許文献２では、第１レンズ群に、高分散でかつ異常分散性を有する光学材料を用いて望遠端の色収差を良好に補正している。

特許文献２では、高分散でかつ異常分散性の非常に大きな光学材料を第１レンズ群に用いることで、第１レンズ群内の２次スペクトルを良好に補正し、全系の色収差をズーム全域で良好に補正している。このとき、前記光学材料で生じる１次の色収差は、第１レンズ群内の他の光学材料を適切な構成とすることで補正している。

ここで、特許文献２で開示されている高分散でかつ異常分散性の大きい材料としては、紫外線硬化樹脂や有機ポリマーに無機ナノ微粒子を分散させた材料を用いている。また、耐環境性や成型難易度への配慮から、主に前記光学材料をガラスで封止した３枚レンズの接合レンズを用い、このとき全体の光学素子の厚みが厚くならないように配慮している。
特開２００１−１９４５９０号公報 特開２００６−３４９９４７号公報

ポジティブリード型のズームレンズは全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図ることが比較的容易である。しかしながらポジティブリード型のズームレンズにおいて、高ズーム比化を図ると望遠側のズーム領域において軸上色収差の二次スペクトルが多く発生してくる。

前述の４群ズームレンズや５群ズームレンズにおいては、望遠域において第１レンズ群で入射光線高が高くなり、前述の軸上色収差は主にこの第１レンズ群で発生している。

このときの２次スペクトルを軽減するには、望遠端において近軸光線の高さが高くなる第１レンズ群で補正することが重要である。

第１レンズ群内でこのときの軸上色収差の二次スペクトルを低減させるには第１レンズ群内のレンズに低分散かつ異常分散性の材料を用いるのが有効である。

しかしながら一般に低分散でかつ異常分散性を有する光学材料は、蛍石に代表されるように屈折率が低い。ゆえに、所望の２次スペクトルを補正するためにレンズの屈折力を変化させる場合、レンズの曲率を大きく変化させる必要がある。

また、特許文献２に開示されている高分散でかつ大きな異常分散性をもつ光学材料の屈折率も従来のガラス材料と比較して低い。高分散かつ異常分散性が大きく高屈折率な材料を得るためには、ホストポリマーに分散させる無機微粒子の体積分率を大きくするのが良い。

しかしながら、分散させる無機微粒子の体積分率を大きくしていくと、微粒子の径のばらつきや凝縮などに起因して可視光領域で材料に着色してくる場合がある。このため、光学材料として必要な透過率を保ったまま、ホストポリマーに分散させる無機微粒子の体積分率を大きくして高屈折率化を図ることが重要になってくる。

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、屈折力配置を最適化することで補正することができる。

ここで、ホストポリマーに無機微粒子を分散させる場合、ホストポリマーの耐環境性を鑑みてレンズに付与できる屈折力が決定される。このため、前記材料による色収差補正能力は、レンズに付与できる屈折力の範囲内に制限されてしまう。

特に前述したポジティブリード型のズームレンズの第１レンズ群は望遠端において物体近軸光線の高さが高くなるため、軸上色収差のほか、球面収差、コマ収差が多く発生してくる。

このため、低分散でかつ異常分散性を有する光学材料や屈折率の低い樹脂材料のみ用いたのでは、望遠端において色収差と球面収差、コマ収差等を良好に補正するのが難しい。

本発明は、ポジティブリード型のズームレンズにおいて、望遠端における色収差の補正と、球面収差、コマ収差などをバランス良く補正することができ、ズーム全域で良好な光学特性が得られるズームレンズの提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、少なくとも２つのレンズ群を含む後続レンズ群を有し、ズーミングに際して各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、２つの正レンズが接合された接合レンズを有し、前記接合レンズを構成する一方の正レンズの材料の屈折率をＮｄ１ｐ、アッベ数をνｄ１ｐ、部分分散比をθｇＦ１ｐ、前記一方の正レンズの空気中における焦点距離をｆ１ｐ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
１．７２＜Ｎｄ１ｐ＜２．３０
０．７９０＜θｇＦ１ｐ−（１．０×１０^-4×νｄ１ｐ²−９．１×１０^-3×νｄ１ｐ）＜０．８６０
１０＜νｄ１ｐ＜３０
２．０＜ｆ１ｐ／ｆ１＜５．０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、ポジティブリード型のズームレンズにおいて、望遠端における色収差の補正と、球面収差、コマ収差などをバランス良く補正することができ、ズーム全域で良好な光学特性が得られるズームレンズが得られる。

以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、少なくとも２つのレンズ群を含む後続レンズ群を有している。そしてズーミングに際し各レンズ群の相互間隔が変化する。

第１レンズ群は２つの正レンズを接合した接合レンズを有している。この接合レンズのうち一方の正レンズは後述する条件式（１）〜（４）を満足する材料及び屈折力より成っている。

図１は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図５は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６、図７、図８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。

図９は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０、図１１、図１２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。

図１３は、本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１４、図１５、図１６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。

図１７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、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。

尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。

レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。

ＬＲは２以上のレンズ群を有する後続レンズ群である。ＬＧａは２つの正レンズを接合した接合レンズである。ＮＬＧｐは接合レンズＬＧａのうちの一方の正レンズである。

ＳＰは開口絞りである。Ｇは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。

ＩＰは像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。

矢印は広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サッジタル像面である。倍率色収差はｇ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のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例はいずれも、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、そして２以上のレンズ群を有する後続レンズ群ＬＲを有するズームレンズである。そしてズーミングに際しては、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の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では正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、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により構成されている。

ただし、各実施例において、後続レンズ群ＬＲを構成するレンズ群の数は任意であり、少なくとも２つのレンズ群を有していれば良い。

各実施例にいて、第１レンズ群Ｌ１は、２つの正レンズを接合してなる接合レンズＬＧａを有している。

接合レンズＬＧａを構成する一方の正レンズＮＬＧｐの材料の屈折率をＮｄ１ｐ、アッベ数をνｄ１ｐ、部分分散比をθｇＦ１ｐとする。又、一方の正レンズＮＬＧｐの空気中における焦点距離をｆ１ｐとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。このとき、
１．７２＜Ｎｄ１ｐ＜２．３０ ・・・（１）
０．７９０＜θｇＦ１ｐ−（１．０×１０^-4×νｄ１ｐ²−９．１×１０^-3×νｄ１ｐ）＜０．８６０・・・（２）
１０＜νｄ１ｐ＜３０ ・・・（３）
２．０＜ｆ１ｐ／ｆ１＜５．０ ・・・（４）
なる条件式を満足している。

各実施例において、異常分散性をもつ材料よりなる一方の正レンズＮＬＧｐは、第１レンズ群Ｌ１中で他方の正レンズと接合した状態で用いている。

ここで、波長４３５．８ｎｍ（ｇ線）、波長４８６．１ｎｍ（Ｆ線）、波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）、波長６５６．３ｎｍ（Ｃ線）のそれぞれの波長における材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣ、とする。このとき、アッベ数νｄと部分分散比θｇＦは次のとおりである。

νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
条件式（１）は正レンズＮＬＧｐの材料の屈折率、条件式（２）は正レンズＮＬＧｐの材料の異常分散性（屈折率の波長依存性）、条件式（３）は正レンズＮＬＧｐの材料のアッベ数を規定したものである。

条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１中における、正レンズＮＬＧｐの第１レンズ群Ｌ１内における屈折力の配分を示したものである。

正レンズＮＬＧｐが条件式（１）〜（３）を満たす材料で、条件式（４）の範囲の屈折力で構成して第１レンズ群Ｌ１に設けることで、望遠端において発生する軸上色収差と倍率色収差をバランスよく補正している。

条件式（１）の上限を超えると、正レンズＮＬＧｐの材料の屈折率が大きくなりすぎ、ペッツバール和が負の方向に傾き、像面湾曲の補正が困難となる。一方、下限を超えると、色収差の補正と球面収差、コマ収差等をバランス良く補正するのが難しくなるので良くない。

条件式（２）の上限を超えると、広角端において倍率色収差の補正が困難となる。一方、下限を超えると、異常分散性が小さくなるので、望遠端において軸上色収差と倍率色収差の補正が困難となるのでよくない。

条件式（３）の上限を超えると、材料の分散が大きくなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１内で１次の色収差を良好に補正するのが困難となる。一方、下限を超えると、材料の分散が小さくなり、色収差の補正のため屈折力を強くする必要があり、この結果、レンズの肉厚が増大しすぎてしまうのでよくない。

条件式（４）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１内での異常分散性を有する正レンズＮＬＧｐの屈折力が小さくなりすぎると、望遠端において軸上色収差の補正が困難となりよくない。

一方、下限を超えると、異常分散性を有する正レンズＮＬＧｐの屈折力が強くなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１内での１次の色収差補正及び広角端において倍率色収差の補正が困難となる。

条件式（１）〜（３）を満たす材料としては、高屈折率高分散ガラス材料がある。

条件式（１）〜（３）を満たす材料は、０℃〜４０℃の温度範囲内におけるｄ線の屈折率の温度に対する変化率の絶対値を｜ｄｎ／ｄＴ｜とするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。

｜ｄｎ／ｄＴ｜＜２．０×１０^−５／℃
これによれば、有機材料をベースとした光学材料と比較して、より広範囲の環境下で良好な光学性能を維持することが容易になる。

各実施例において、より好ましくは、条件式（２），（３）を以下の数値範囲とするとよい。

０．７９３＜θｇＦ１ｐ−（１．０×１０^-4×νｄ１ｐ²−９．１×１０^-3×νｄ１ｐ）＜０．８５０ ・・・（２ａ）
１３＜νｄ１ｐ＜３０ ・・・（３ａ）
各実施例において、更に好ましくは、条件式（２ａ），（３ａ）を以下の数値範囲とするとよい。

０．７９６＜θｇＦ１ｐ−（１．０×１０^-4×νｄ１ｐ²−９．１×１０^-3×νｄ１ｐ）＜０．８４０・・・（２ｂ）
１６＜νｄ１ｐ＜３０ ・・・（３ｂ）
以上のように各実施例ではズームレンズを構成する第１レンズ群Ｌ１に、前述した条件式（１）〜（４）を満足する屈折率が高く異常分散性を有する材料よりなる正レンズＮＬＧｐを適切な屈折力で用いている。これにより、望遠端において色収差と球面収差、コマ収差等を良好に補正し、ズーム全域で良好な光学性能を得ている。

各実施例において更に好ましく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。

正レンズＮＬＧｐの物体側の面の曲率半径をＲ１Ｆ、像側の面の曲率半径をＲ１Ｒとする。

正レンズＮＬＧｐと接合されている他方の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲ２Ｆ、像側の面の曲率半径をＲ２Ｒとする。

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とする。

このとき、
１．０＜（Ｒ１Ｆ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｒ−Ｒ１Ｆ）＜２０．０ ・・・（５）
１．０＜（Ｒ２Ｆ＋Ｒ２Ｒ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ２Ｆ）＜１０．０ ・・・（６）
０．３＜ｆ１／ｆＴ＜１．０ ・・・（７）
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、正レンズＮＬＧｐのレンズ形状を規定する条件式である。

高屈折率材料より成る正レンズＮＬＧｐを条件式（５）を満足するレンズ形状とすることで、第１レンズ群Ｌ１で発生する収差を良好に補正している。

条件式（５）の上限を超えると、望遠端において球面収差が補正不足となる。一方、下限を超えると球面収差が補正過剰となるのでよくない。

条件式（６）は、正レンズＮＬＧｐと接合される他方の正レンズのレンズ形状を規定する条件式である。

各実施例において、正レンズＮＬＧｐを有する接合レンズＬＧａは第１レンズ群Ｌ１の主たる屈折力を担っている。そのため接合レンズＬＧａは、特に物体近軸光線が高くなる望遠端において、球面収差やコマ収差が良好に補正されるレンズ形状であることが好ましい。

条件式（６）の上限を超えると、望遠端において球面収差が補正不足となる。一方、下限を超えると球面収差が補正過剰となるのでよくない。

条件式（７）は、レンズ全系の小型化を図りつつ、望遠端において色収差と、像面湾曲などの諸収差を良好に補正するための条件式である。

条件式（７）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱く（焦点距離が長く）なりすぎて、収差補正には有利なものの、レンズ系全体が大型化してしまうのでよくない。

一方、下限を超えると第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなりすぎて、望遠端において軸上色収差の補正が困難となり、また、ペッツバール和が正の方向に増大し、像面湾曲の補正が困難になる。

なお、各実施例において、より好ましくは条件式（５）〜（７）の数値範囲を以下とするのがよい。

１．５＜（Ｒ１Ｆ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｒ−Ｒ１Ｆ）＜１８．０ ・・・（５ａ）
１．０＜（Ｒ２Ｆ＋Ｒ２Ｒ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ２Ｆ）＜５．０ ・・・（６ａ）
０．３５＜ｆ１／ｆＴ＜０．９５ ・・・（７ａ）
各実施例において、更に好ましくは条件式（５ａ）〜（７ａ）の数値範囲を以下とするのがよい。

２．０＜（Ｒ１Ｆ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｒ−Ｒ１Ｆ）＜１５．０ ・・・（５ｂ）
１．２＜（Ｒ１Ｆ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｒ−Ｒ１Ｆ）＜５．０ ・・・（６ｂ）
０．４５＜ｆ１／ｆＴ＜０．９０ ・・・（７ｂ）
各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側に順に、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の２つの正レンズを接合した接合レンズより構成している。

この構成により、色収差の補正を効果的に行いつつ、第１レンズ群Ｌ１で発生する諸収差、特に望遠端において球面収差や広角端において歪曲収差を良好に補正している。

次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。

図１の実施例１は、広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際し、矢印のように第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡を描いて移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側に移動する。第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡で物体側に移動している。そして、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動し、変倍による像面の変動を補償している。

また、開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置しており、第３レンズ群Ｌ３と一体で移動している。

無限遠物体から有限距離物体への合焦には、第４レンズ群Ｌ４を光軸上で物体側へ移動させるリアフォーカス方式を採用している。軽量な第４レンズ群Ｌ４をフォーカス群とすることで、迅速な合焦を容易にしている。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズと物体側の面が凸形状の正レンズとを接合した接合レンズを有している。更に前述した条件式（１）〜（４）を満足する高屈折率で異常分散を有する光学材料からなる正レンズＮＬＧｐと物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズとを接合した接合レンズＬＧａで構成している。

この構成により、望遠端において色収差と球面収差、コマ収差等の補正を効果的におこなっている。

第２レンズ群Ｌ２は、像側の面が凹でメニスカス形状の２つの負レンズ、物体側の面が凹形状の負レンズ、正レンズで構成している。

第３レンズ群Ｌ３は、開口絞りＳＰ、物体側の面が非球面形状の正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成している。

第４レンズ群Ｌ４は、物体側の面が非球面形状の正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで構成している。

図５の実施例２は、レンズ群の数、屈折力配置、ズーミングに伴う各レンズ群の移動条件等のズームタイプは図１の実施例１と全く同じである。実施例２は実施例１と比較して、ズーム比（変倍比）を大きくし、第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成を変更した点が異なる。

第１レンズ群Ｌ１は、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズと物体側の面が凸形状の正レンズとを接合した接合レンズを有している。

更に、物体側の面が凸でメニスカス形状正レンズと前述した条件式（１）〜（４）を満足する高屈折率で異常分散を有する光学材料からなる正レンズＮＬＧｐとを接合した接合レンズＬＧａで構成している。この構成により、望遠端において色収差と球面収差、コマ収差等の補正を効果的におこなっている。

第２〜第４レンズ群Ｌ２〜Ｌ４のレンズ構成、合焦方式は実施例１と同じである。

図９の実施例３は、実施例１と同様の屈折力の４つのレンズ群より成っている。実施例３では広角端から望遠端へのズーミングに際し、矢印のように第２レンズ群Ｌ２は像側に移動して変倍をおこなっている。そして、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動し、変倍による像面の変動を補償している。

なお、変倍及び合焦に際し第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は不動である。

開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３のレンズ群内に配置しており、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動している。

無限遠物体から有限距離物体へ合焦には、第４レンズ群Ｌ４を光軸上で物体側へ移動させるリアフォーカス方式を採用している。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成は実施例１と同じである。

第２レンズ群Ｌ２は、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凹形状の負レンズ、そして正レンズの独立した３つのレンズで構成している。

第３レンズ群は、物体側の面が非球面形状の正レンズ、開口絞りＳＰ、負レンズ、物体側の面が非球面形状の正レンズで構成している。

第４レンズ群Ｌ４のレンズ構成は、実施例１と同じである。

図１３の実施例４では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、矢印のように第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は像側に凸状の軌跡を描いて移動している。そして、第５レンズ群Ｌ５は第４レンズ群Ｌ４とのレンズ群間隔を変化させながら非直線的に物体側に移動し、変倍による像面の変動を補償している。

なお、変倍及び合焦に際し第１レンズ群Ｌ１と絞り、第３レンズ群Ｌ３は不動である。

無限遠物体から有限距離物体へ合焦には、第５レンズ群Ｌ５を光軸上で物体側へ移動させるリアフォーカス方式を採用している。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズと物体側の面が凸形状の正レンズとを接合した接合レンズを有している。更に、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズと前述した条件式（１）〜（４）を満足する高屈折率で異常分散を有する光学材料からなる正レンズＮＬＧｐとを接合した接合レンズＬＧａで構成している。

この構成により、望遠端において色収差と球面収差、コマ収差等の補正を効果的におこなっている。

第２レンズ群Ｌ２は、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凹形状の負レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで構成している。

第３レンズ群は、開口絞りＳＰ、正レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで構成している。

第４レンズ群は、物体側の面が非球面形状の正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで構成している。

第５レンズ群は、正レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、像側の面が非球面形状の正レンズで構成している。

以上のように各実施例によれば、望遠端において色収差と、球面収差とコマ収差などの諸収差を良好に補正し、ズーム全域で良好な光学特性を有するズームレンズを達成することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以下、実施例１〜４に対応する数値実施例１〜４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。Ｎｉ、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、アッベ数である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

また、各実施例で用いた正レンズＮＬＧｐについては、材料の部分分散比θｇＦも示す。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、光の進行方向を正、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量として、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さとする。Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ、Ｄ、Ｃ、Ｅを非球面係数とする。このとき、
ｘ ＝ （ｈ^２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）＊（ｈ／Ｒ）^２｝^１／２］
＋Ｂ＊ｈ^４＋Ｃ＊ｈ^６＋Ｄ＊ｈ^８＋Ｅ＊ｈ^１０
なる式で表している。

なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。

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。

また、各実施例の用いた正レンズＮＬＧｐの材料の各波長における屈折率、アッベ数、部分分散比を（表２）に示す。

（数値実施例１）
単位 mm
面番号 R D N ν 有効径
1 102.471 1.85 1.84666 23.8 39.00
2 39.419 6.50 1.48749 70.2 37.90
3 -6066.931 0.10 37.88
4 41.563 2.50 1.77071 23.0 37.79（GNLp）θgF = 0.668
5 59.629 3.30 1.69680 55.5 37.36
6 197.777 (可変) 36.88
7 43.739 1.05 1.88300 40.8 19.60
8 9.317 3.28 14.75
9 60.991 1.05 1.88300 40.8 14.70
10 15.178 2.89 13.74
11 -44.857 0.80 1.77250 49.6 13.80
12 175.282 0.10 14.06
13 20.831 2.30 1.92286 18.9 14.55
14 224.526 (可変) 14.37
15(絞り) ∞ 0.55 7.65
16* 9.970 3.14 1.80610 40.9 7.83
17 46.395 1.00 7.11
18 14.382 1.05 1.84666 23.8 6.62
19 9.162 0.80 6.11
20 16.871 0.50 2.00330 28.3 6.00
21 6.271 2.71 1.65844 50.9 5.79
22 -151.147 (可変) 5.95
23* 27.585 2.73 1.67790 55.3 9.08
24 -23.164 0.60 1.69895 30.1 8.95
25 -137.046 (可変) 8.89
26 ∞ 0.75 1.51633 64.1 20.00
27 ∞ 20.00
像面 ∞

非球面係数
k B C D E
16面 2.00153e-02 -6.62140e-05 -4.28850e-07 -6.53275e-10 -1.50356e-10
23面 -4.49227e-01 -1.50742e-06 -4.08979e-08 2.08326e-08 -4.58824e-10

広角 中間 望遠
f 5.15 25.94 103.35
Fno 2.86 4.49 5.38
ω 36.63 8.40 2.12

d 6 0.86 25.88 50.75
d14 35.90 5.53 2.00
d22 7.18 9.81 28.27
d25 7.43 19.06 6.71

（数値実施例２）
単位 mm
面番号 R D N ν 有効径
1 99.704 1.85 1.84666 23.8 39.06
2 37.368 6.60 1.49700 81.5 36.71
3 918.497 0.10 36.70
4 41.024 3.80 1.69680 55.5 36.73
5 91.099 2.10 1.94100 17.4 36.22（GNLp）θgF = 0.678
6 189.269 (可変) 35.77
7 38.797 0.95 1.88300 40.8 19.68
8 9.061 2.87 14.76
9 26.788 0.65 1.88300 40.8 14.70
10 13.340 3.55 13.81
11 -26.066 0.60 1.77250 49.6 13.77
12 247.881 0.10 14.11
13 22.920 2.15 1.92286 18.9 14.60
14 -400.724 (可変) 14.50
15(絞り) ∞ 0.55 7.79
16* 9.128 3.00 1.80610 40.9 8.03
17 30.070 1.34 7.40
18 16.117 1.05 1.84666 23.8 6.96
19 8.330 0.60 6.48
20 12.001 0.50 2.00330 28.3 6.49
21 5.821 2.50 1.65844 50.9 6.24
22 758.314 (可変) 6.22
23* 24.903 1.80 1.67790 55.3 8.77
24 -139.981 0.80 1.69895 30.1 8.67
25 142.805 (可変) 8.60
26 ∞ 0.75 1.51633 64.1 20.00
27 ∞ 20.00
像面 ∞

非球面係数
k B C D E
16面 6.87140e-01 -1.81203e-04 -2.44164e-06 -1.16915e-08 -1.53390e-09
23面 1.73528e+01 -1.47472e-04 -1.62127e-06 -2.33065e-08 -2.66486e-09

広角 中間 望遠
f 5.15 33.16 122.49
Fno 2.86 4.42 5.53
ω 36.64 6.59 1.79

d 6 0.80 31.76 50.80
d14 37.48 6.42 1.99
d22 4.02 4.63 30.56
d25 10.00 22.29 4.96

（数値実施例３）
単位 mm
面番号 R D N ν 有効径
1 67.150 1.40 1.84666 23.8 26.20
2 24.572 5.40 1.48749 70.2 25.35
3 -112.970 0.20 25.33
4 23.895 1.60 1.89000 19.1 24.78（GNLp）θgF = 0.662
5 27.607 3.50 1.60311 60.6 24.21
6 203.990 (可変) 23.63
7 80.087 0.80 1.88300 40.8 12.68
8 7.590 3.04 10.24
9 -25.197 0.65 1.48749 70.2 10.06
10 16.601 0.80 9.89
11 13.475 1.50 1.92286 18.9 10.07
12 33.138 (可変) 9.81
13* 10.039 3.00 1.69350 53.2 10.99
14 -886.416 1.46 10.53
15(絞り) ∞ 2.40 9.69
16 35.624 0.65 1.84666 23.8 8.18
17 8.919 0.49 7.66
18* 15.458 2.10 1.58313 59.4 7.66
19 44.582 (可変) 7.42
20 14.654 3.20 1.83481 42.7 9.74
21 -10.764 0.60 1.84666 23.8 9.66
22 -87.746 (可変) 9.57
23 ∞ 2.60 1.51633 64.1 20.00
24 ∞ 20.00
像面 ∞

非球面係数
k B C D E
13面 6.25643e-01 -1.36069e-04 -2.12111e-06 1.89076e-08 -8.93655e-10
18面 -1.36405e+01 2.49530e-04 -7.85808e-06 -2.31233e-07 1.02177e-08

広角 中間 望遠
f 7.11 31.99 69.07
Fno 1.85 2.70 3.00
ω 26.61 6.35 2.95

d 6 0.79 17.54 22.27
d12 21.97 5.22 0.49
d19 6.89 4.63 11.51
d22 4.99 7.25 0.37

（数値実施例４）
単位 mm

面データ
面番号 R D N ν 有効径
1 84.353 1.80 2.01960 21.5 38.36
2 47.181 7.00 1.48749 70.2 37.08
3 -165.091 0.20 36.62
4 35.814 3.60 1.69680 55.5 34.18
5 60.695 1.80 1.74000 26.0 33.11（GNLp）θgF = 0.635
6 91.192 (可変) 32.45
7 65.505 1.00 1.83481 42.7 20.32
8 9.721 5.70 15.55
9 -28.899 0.85 1.69350 53.2 15.35
10 -989.897 0.55 15.49
11 16.539 3.50 1.84666 23.8 15.78
12 -1439.057 0.75 1.83481 42.7 15.16
13 22.279 (可変) 14.33
14(絞り) ∞ 2.30 8.57
15 54.324 2.20 1.69680 55.5 8.94
16 -57.073 0.80 8.98
17 49.069 2.90 1.60311 60.6 8.89
18 -14.824 0.60 1.84666 23.8 8.66
19 -30.561 (可変) 8.65
20* -21.917 2.10 1.68893 31.1 9.28
21 -11.024 0.70 1.51633 64.1 9.61
22 33.809 (可変) 9.91
23 31.395 3.00 1.69680 55.5 14.19
24 -44.103 0.20 14.20
25 14.346 3.20 1.48749 70.2 13.63
26 -58.252 0.70 1.76182 26.5 13.09
27 16.239 1.00 12.24
28 49.200 1.80 1.58313 59.4 12.23
29* -81.935 (可変) 12.08
30 ∞ 3.06 1.51633 64.1 20.00
31 ∞ 20.00
像面 ∞

非球面係数
k B C D E
20面 -9.30745e+00 -1.25013e-04 5.80436e-07 1.72004e-08 -6.07310e-10
29面 1.03719e+02 5.46045e-05 -1.25014e-07 9.09226e-09 -2.73298e-11

広角 中間 望遠
f 7.39 29.23 70.72
Fno 2.88 3.59 3.57
ω 30.90 8.60 3.58

d 6 1.00 23.95 34.76
d13 35.26 12.30 1.50
d19 2.50 10.86 10.00
d22 15.76 5.90 5.65
d29 2.86 4.37 5.48

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、デジタルカメラの実施形態を図１７を用いて説明する。

図１７において、２０はカメラ本体、２１は本発明のズームレンズによって構成された撮像光学系である。２２は撮像光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤなどの撮像素子（光電変換素子）である。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、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などによって構成され、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などに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

実施例１の広角端におけるレンズ断面図 実施例１の広角端における収差図 実施例１の中間のズーム位置における収差図 実施例１の望遠端における収差図 実施例２の広角端におけるレンズ断面図 実施例２の広角端における収差図 実施例２の中間のズーム位置における収差図 実施例２の望遠端における収差図 実施例３の広角端におけるレンズ断面図 実施例３の広角端における収差図 実施例３の中間のズーム位置における収差図 実施例３の望遠端における収差図 実施例４の広角端におけるレンズ断面図 実施例４の広角端における収差図 実施例４の中間のズーム位置における収差図 実施例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
ＳＰ Ｆナンバー決定部材（開口絞り）
ＩＰ 像面
Ｇ ガラスブロック
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｃ Ｃ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面

Claims (9)

1. 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、少なくとも２つのレンズ群を含む後続レンズ群を有し、ズーミングに際して各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、２つの正レンズが接合された接合レンズを有し、前記接合レンズを構成する一方の正レンズの材料の屈折率をＮｄ１ｐ、アッベ数をνｄ１ｐ、部分分散比をθｇＦ１ｐ、前記一方の正レンズの空気中における焦点距離をｆ１ｐ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   １．７２＜Ｎｄ１ｐ＜２．３０
   ０．７９０＜θｇＦ１ｐ−（１．０×１０^-4×νｄ１ｐ²−９．１×１０^-3×νｄ１ｐ）＜０．８６０
   １０＜νｄ１ｐ＜３０
   ２．０＜ｆ１ｐ／ｆ１＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記一方の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１Ｆ、像側の面の曲率半径をＲ１Ｒとするとき、
   １．０＜（Ｒ１Ｆ＋Ｒ１Ｒ）／（Ｒ１Ｒ−Ｒ１Ｆ）＜２０．０
   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. 前記一方の正レンズと接合されている他方の正レンズの物体側の面の曲率半径をＲ２Ｆ、像側の面の曲率半径をＲ２Ｒとするとき、
   １．０＜（Ｒ２Ｆ＋Ｒ２Ｒ）／（Ｒ２Ｒ−Ｒ２Ｆ）＜１０．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 望遠端における全系の焦点距離をｆＴとするとき、
   ０．３＜ｆ１／ｆＴ＜１．０
   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、物体側から像側に順に、像側の面が凹でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の２つの正レンズを接合した接合レンズより構成され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. 前記後続レンズ群は、物体側から像側に順に、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群で構成され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. 前記後続レンズ群は、物体側から像側に順に、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群で構成され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。
8. 光電変換素子に像を形成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乃至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る像を受光する光電変換素子とを備えることを特徴とする撮像装置。