JP5609994B2 - ズームレンズ，撮像光学装置及びデジタル機器 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズ，撮像光学装置及びデジタル機器に関するものである。例えば、被写体の映像を撮像素子（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサ，ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等の固体撮像素子）で取り込むデジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器に適した高変倍のズームレンズと、そのズームレンズ及び撮像素子で取り込んだ被写体の映像を電気的な信号として出力する撮像光学装置と、その撮像光学装置を搭載したデジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器と、に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラが普及してきている。それに伴い、より小型のデジタルカメラが求められるようになってきており、撮像光学系にもより一層の小型化が要望されている。一方、撮像素子の画素数が年々増加の傾向にあるため、撮像素子の高画素化に対応した高い光学性能と、製品サイクルの短縮に対応できる作り易さと、が撮像光学系に求められている。

また、ビデオカメラ用・デジタルカメラ用の撮像光学系として、ズーム比が１０倍を超える高変倍ズームレンズが各種提案されている。ズーム比が１０倍を超えるような高変倍ズームレンズでも、カメラの小型化・薄型化に対する要望に応えるため、レンズ群のスライディング等の技術により小型化・薄型化が進んできており、ズーム比が２０倍を超える高変倍ズームレンズの小型化・薄型化も期待されている。こういった要求に応えるべく様々なタイプのズームレンズが従来より提案されている。例えば、特許文献１では１８倍程度のズーム比で正負正正正の５群ズームレンズが提案されており、特許文献２では２０倍程度のズーム比で正負正正の４群ズームレンズが提案されており、特許文献３では４０倍程度のズーム比で正負正正の４群ズームレンズが提案されている。

特開２００７−３５５４号公報 特開２００９−２８２４３９号公報 特開２００８−１５８０６２号公報

高変倍ズームレンズの小型化・薄型化を達成するには、ズーム時のレンズ移動量やレンズの光軸方向の厚みを小さくすることが必要である。しかし、特許文献１，２で提案されているズームレンズは、全長が大きくレンズの光軸方向の厚みも大きいため、小型化・薄型化を効果的に達成することができない。

また、デジタルカメラ用のズームレンズでは、ワイド側で画角（２ω）７５度〜８０度程度まで広角化されてきているが、超高変倍ズームレンズにおいて高変倍化と広角化の要求は相反する点があるため、広角化への対応は不十分となっている。例えば、特許文献１，２で提案されているズームレンズは、ワイド端の画角が７５度〜８０度程度であり、ズーム比も２０倍弱であるため、広角化・高変倍化とも十分ではない。特許文献３で提案されているズームレンズは、４０倍のズーム比を持っているが、ワイド端の画角が８０度弱であるため、広角化が十分ではない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、ズーム比が１８倍を超える高変倍でありながら小型化・薄型化が達成された高性能のズームレンズ，それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。また、ズーム比が３０倍を超える超高変倍でありながらワイド側の画角が８８度〜９０度まで広角化された高性能のズームレンズ，それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のズームレンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、前記第３群が、複数のレンズを接合した接合レンズから成るレンズ成分と、単レンズから成るレンズ成分と、の２つのレンズ成分から成り、その２つのレンズ成分のうち、少なくとも一方が非球面を有し、物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであり、前記第３群が以下の条件式（Ａ２）を満たすことを特徴とする。
０．３＜ＣＲ３２／ｆ３＜０．６５ …（Ａ２）
ただし、
ＣＲ３２：接合レンズを構成している負レンズの像側面の曲率半径、
ｆ３：第３群の焦点距離、
である。

第２の発明のズームレンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、前記第３群が、複数のレンズを接合した接合レンズから成るレンズ成分と、単レンズから成るレンズ成分と、の２つのレンズ成分から成り、その２つのレンズ成分のうち、少なくとも一方が非球面を有し、物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであり、前記第１群が、物体側から順に、負レンズ及び正レンズから成る接合レンズと、正の単レンズと、で構成され、以下の条件式（Ａ３）及び（Ａ４）を満たすことを特徴とする。
１．８６＜Ｎｄ１１＜２ …（Ａ３）
３０＜νｄ１１＜４０ …（Ａ４）
ただし、
Ｎｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関する屈折率、
νｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関するアッべ数、
である。

第３の発明のズームレンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、前記第３群が、複数のレンズを接合した接合レンズから成るレンズ成分と、単レンズから成るレンズ成分と、の２つのレンズ成分から成り、その２つのレンズ成分のうち、少なくとも一方が非球面を有し、物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであり、以下の条件式（Ａ５）を満たすことを特徴とする。
０．３＜β４ｔ／β４ｗ＜０．７ …（Ａ５）
ただし、
β４ｔ：テレ端での第４群の横倍率、
β４ｗ：ワイド端での第４群の横倍率、
である。

第４の発明のズームレンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第３群が以下の条件式（Ａ１）を満たすことを特徴とする。
０．５＜ｆ３／√（ｆｗ×ｆｔ）＜０．９ …（Ａ１）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆｗ：ワイド端における全系の焦点距離、
ｆｔ：テレ端における全系の焦点距離、
である。

第５の発明のズームレンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記接合レンズを構成している最物体側の正レンズが非球面を有し、その非球面は光軸を離れるほど曲率半径が参照曲率半径に対し大きくなることを特徴とする。

第６の発明のズームレンズは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、以下の条件式（Ａ６）を満たすことを特徴とする。
−１０＜｛（ｙｗｍａｘ−Ｙｍａｘ）／Ｙｍａｘ｝×１００＜−２５ …（Ａ６）
ただし、
ｙｗｍａｘ：ワイド端での実像高の最大像高、
Ｙｍａｘ：理想像高の最大像高、
である。

第７の発明のズームレンズは、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式（Ｂ１）〜（Ｂ３）を満たすことを特徴とする。
７＜β２ｔ／β２ｗ＜１０ …（Ｂ１）
５＜β３ｔ／β３ｗ＜１２ …（Ｂ２）
０．７＜（β２ｔ／β２ｗ）／（β３ｔ／β３ｗ）＜１．６５ …（Ｂ３）
ただし、
β２ｔ：テレ端での第２群の横倍率、
β２ｗ：ワイド端での第２群の横倍率、
β３ｔ：テレ端での第３群の横倍率、
β３ｗ：ワイド端での第３群の横倍率、
である。

第８の発明の撮像光学装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明に係るズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする。

第９の発明のデジタル機器は、上記第８の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。

第１０の発明のデジタル機器は、上記第９の発明において、デジタルカメラ，監視カメラ又は画像入力機能付き携帯端末であることを特徴とする。

本発明に係るズームレンズでは、少なくとも一方に非球面を有する２つのレンズ成分で第３群を構成し、そのうちの物体側のレンズ成分として、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズを用いた構成にすることによって、第３群のパワー負担を大きくしてズーム比が１８倍を超える高変倍比を得ながら、ズーム時のレンズ移動量と光軸方向のレンズ厚みの低減により小型化・薄型化と高性能化を達成することを可能としている。したがって、小型・高性能で高変倍のズームレンズを備えた撮像光学装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像光学装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となる。

本発明に係るズームレンズでは、物体側から順に正負正正の４群を含むズームレンズにおいて、第２群と第３群の変倍負担が所定の条件を満たした構成にすることによって、ズーム比が３０倍を超える超高変倍化を達成しながら、ワイド側の画角を８８度〜９０度まで広角化し、かつ、高い光学性能を達成することを可能としている。したがって、小型・高性能で広角・超高変倍のズームレンズを備えた撮像光学装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像光学装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となる。

第１の実施の形態（実施例１）のレンズ構成図。 第２の実施の形態（実施例２）のレンズ構成図。 第３の実施の形態（実施例３）のレンズ構成図。 第４の実施の形態（実施例４）のレンズ構成図。 第５の実施の形態（実施例５）のレンズ構成図。 第６の実施の形態（実施例６）のレンズ構成図。 第７の実施の形態（実施例７）のレンズ構成図。 第８の実施の形態（実施例８）のレンズ構成図。 第９の実施の形態（実施例９）のレンズ構成図。 第１０の実施の形態（実施例１０）のレンズ構成図。 実施例１の収差図。 実施例２の収差図。 実施例３の収差図。 実施例４の収差図。 実施例５の収差図。 実施例６の収差図。 実施例７の収差図。 実施例８の収差図。 実施例９の収差図。 実施例１０の収差図。 撮像光学装置を搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。

以下、本発明に係るズームレンズ，撮像光学装置及びデジタル機器を、２つのタイプに分けて説明する。本発明に係る第１のタイプのズームレンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、前記第３群が少なくとも一方に非球面を有する２つのレンズ成分から成り、そのうちの物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであることを特徴としている（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）。

ズームレンズの小型化を実現しながら高変倍化を達成する場合、各ズーム群のパワーを強くするのが一般的であるが、ここでは特に第３群のパワーを強くすることの可能な構成を採用している。従来の正負正正の４群を含むズームタイプでは、主な変倍を第２群で負担し、高変倍化する場合も第２群のパワーを強くすることによって高変倍化及び小型化が図られる。それに対し、本発明に係るズームレンズでは比較的変倍負担の少なかった第３群の変倍負担を増やして、高変倍化を達成している。この場合、第３群のパワーを増やすと誤差感度が非常に強くなり、特にレンズブロック間の球面収差誤差が強くなって製造が困難になることが予想される。そこで、誤差感度の強いレンズブロック間を接合にすることにより、製造難度を低減し、かつ、設計的にも曲率の自由度を高くし、接合面で発生する高次収差を利用して第３群内で良好に収差補正を行うことを可能としている。

上記特徴的構成によると、ズーム比が１８倍を超える高変倍でありながら、ズーム時のレンズ移動量と光軸方向のレンズ厚みの低減により小型化・薄型化が達成された高性能のズームレンズ及びそれを備えた撮像光学装置を実現することが可能である。また、撮像光学装置が軽量小型化されるため、その撮像光学装置をデジタルカメラ，携帯情報端末等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能を軽量・コンパクトに付加することが可能となる。したがって、デジタル機器のコンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。

高い光学性能を保持しつつコンパクトで高変倍比のズームレンズを実現する上で、ズーム比は１８〜３８であることが望ましい。１８〜３８倍程度の高いズーム比を得ようとすれば、ズームレンズの小型化，高性能化等は通常困難になるが、第３群の接合レンズ等に関する前記特徴的構成によれば、小型化，高性能化等を達成しながら高いズーム比を得ることができる。したがって、小型化と高性能化とを両立させながら高変倍化を達成することが可能となる。

第３群は以下の条件式（Ａ１）を満たすことが望ましい。
０．５＜ｆ３／√（ｆｗ×ｆｔ）＜０．９ …（Ａ１）
ただし、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆｗ：ワイド端における全系の焦点距離、
ｆｔ：テレ端における全系の焦点距離、
である。

条件式（Ａ１）は第３群の好ましい焦点距離を規定する条件式であり、条件式（Ａ１）を満たすことにより第３群は比較的強い屈折力を持つことになる。条件式（Ａ１）の上限を越えると、第３群の焦点距離が長くなりすぎるため、変倍の負担が小さくなり、小型化を図る上では望ましくない。また、第３群の焦点距離が長くなっても小型化を効果的に行おうとすると、第２群の変倍負担を大きくする必要が生じてしまう。そのために第２群の屈折力を強くすると、非点収差や像面湾曲が大きくなるおそれがある。逆に、条件式（Ａ１）の下限を越えると、第３群の焦点距離が短くなりすぎて、第３群内で発生する収差、特に球面収差を第３群内で補正することが困難になる。

第３群は以下の条件式（Ａ２）を満たすことが望ましい。
０．３＜ＣＲ３２／ｆ３＜０．６５ …（Ａ２）
ただし、
ＣＲ３２：接合レンズを構成している負レンズの像側面の曲率半径、
ｆ３：第３群の焦点距離、
である。

条件式（Ａ２）は、第３群において接合レンズを構成している負レンズに関し、その像側面の好ましい曲率半径を規定している。負レンズの像側面は像側に強い凹面を向けた曲率を有しており、条件式（Ａ２）を満たすことにより、その強い凹面で高次収差を発生させて第３群内で良好な収差補正を行うことが可能となる。特にコマ収差の補正に対して有効であり、条件式（Ａ２）の範囲を外れるとコマ収差が増大する傾向となるが、なかでも条件式（Ａ２）の下限を越えるとコマ収差の補正が困難になり、また条件式（Ａ２）の上限を越えると非点収差の補正が困難になる。

前述したように第３群は正負正の接合レンズを有しているが、その接合レンズを構成している最物体側の正レンズが非球面を有し、その非球面は光軸を離れるほど曲率半径が参照曲率半径に対し大きくなることが望ましい。第３群は強い正の屈折力を持つが、主な正の屈折力は上記の最物体側の正レンズで発生させている。このときに強い正パワーによって強いアンダーの球面収差が発生するため、これを光軸から離れるほど曲率半径が参照球面に対して大きくなる非球面によって補正することができる。

第１群は、物体側から順に、負レンズ及び正レンズから成る接合レンズと、正の単レンズと、で構成され、以下の条件式（Ａ３）及び（Ａ４）を満たすことが望ましい。
１．８６＜Ｎｄ１１＜２ …（Ａ３）
３０＜νｄ１１＜４０ …（Ａ４）
ただし、
Ｎｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関する屈折率、
νｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関するアッべ数、
である。

高変倍ズームレンズではテレ側の色収差の補正が困難となり、特に第１群で発生する色収差を低減することが必要となる。特に２次スペクトルが増大するため、一般的に第１群の正レンズに異常分散性を持つレンズを採用して低減を図ることが多い。また、小型化のためには負レンズの屈折力を強くする必要があるが、そのようにすると曲率が強くなるためコマ収差や非点収差が強く発生することになる。よって、負レンズの屈折率を高くし、曲率の増大を招かないようにする必要があるが、一般的に１．８５を超える硝材量は異常分散性がプラス側の特性を持っており、正レンズに異常分散レンズを用いても２次スペクトルを補正することが困難になる。

条件式（Ａ３）及び（Ａ４）を満たす硝材を選択すれば、異常分散性が小さく、かつ、屈折力が強い硝材を選択することができる。条件式（Ａ３）の下限を越えると、屈折力が弱くなりすぎて光学系が大型化するので望ましくない。また、同等のパワーを保持しようとすると、曲率が強くなって球面収差の発生が大きくなり、その補正が困難になる。条件式（Ａ３）の上限を越えると、面の屈折力が強くなり、特に非球面的なうねりの製造誤差感度が強くなって製造が非常に困難になるため望ましくない。条件式（Ａ４）の上限を越えると、分散値が大きくなりすぎて色収差の補正が困難になる。条件式（Ａ４）の下限を越えると、異常分散性が高い硝材を選択することになるため、色収差の補正が困難になる。

本ズームレンズでは、第１群の正レンズに１枚の異常分散レンズを採用して、２次スペクトルの低減を図ることが好ましい。本光学系のようにテレ端がいわゆる超望遠レンズと呼ばれるような領域では、２次スペクトルの補正が問題となり、異常分散レンズを複数枚使用したり、蛍石のような非常に強い異常分散性を持つレンズを使用したりしている場合がある。この補正で問題となるのは負レンズ側の色収差補正であるが、負レンズにはアッベ数の小さい領域の硝子を選択することになる。一般的な光学硝材では、アッベ数が小さいと正の異常分散性が大きくなり、正レンズで使用した異常分散性の効果が相殺されて２次スペクトルの補正が不十分になる。したがって、条件式（Ａ３），（Ａ４）を満たすことが好ましいと言える。

以下の条件式（Ａ５）を満たすことが望ましい。
０．３＜β４ｔ／β４ｗ＜０．７ …（Ａ５）
ただし、
β４ｔ：テレ端での第４群の横倍率、
β４ｗ：ワイド端での第４群の横倍率、
である。

条件式（Ａ５）は第４群のテレとワイドでの好ましい横倍率の比を規定する条件式であり、テレ側での全長を抑えるためにはこの条件式（Ａ５）を満たすことが有効である。本光学系は１８倍を超えるズーム比を持ちながらテレ側の全長を小さく抑えており、鏡胴の小型化、カメラの小型化に寄与している。単純にテレ側の全長を抑えると全体的な各群のレンズパワーが強くなり収差補正が困難となるが、条件式（Ａ５）を満たすようにテレ端での第４群の横倍率を比較的小さくすれば、全長の小型化を図ることができる。

条件式（Ａ５）の上限を越えると、第１群〜第３群の合成の焦点距離が短くなるため、収差補正が困難になり、なかでも像面湾曲の補正が困難になる。条件式（Ａ５）の下限を越えると、全長が大きくなるため小型化という点では好ましくない。また、条件式（Ａ５）の下限を越えると、第２群の屈折力を強くする必要が生じてしまうため非点収差が増大したり、第３群の屈折力を強くする必要が生じてしまうため球面収差が増大したりするおそれがある。

以下の条件式（Ａ６）を満たすことが望ましい。
−１０＜｛（ｙｗｍａｘ−Ｙｍａｘ）／Ｙｍａｘ｝×１００＜−２５ …（Ａ６）
ただし、
ｙｗｍａｘ：ワイド端での実像高の最大像高、
Ｙｍａｘ：理想像高の最大像高、
である。

条件式（Ａ６）は、ワイド端での歪曲比を規定している。条件式（Ａ６）の範囲の歪曲をワイド端で発生させることは、特に第１群の外径の小型化に有効である。発生している歪曲は電子的な手段によって補正することにより、問題のないレベルの歪曲比に補正することが可能である。条件式（Ａ６）の上限を越えると、歪曲比が大きくなり過ぎて、電子的な手段で歪曲を補正する際に補間誤差が大きくなり過ぎて、性能劣化を起こしてしまうため好ましくない。条件式（Ａ６）の下限を越えると、歪曲比の発生量が少ないため第１群の外径が大型化して、カメラ全体のサイズが大型化するため、コンパクト化の点から好ましくない。

正負正正の第３群の物体側に絞りが位置する構成では、ワイド端で非対称性が強くなるため、強い負の歪曲が発生する。その歪曲は主に第２群で発生するので、それを主に第１群と第３群で補正することになる。第３群は絞り面に近いため歪曲の補正効果は少ないが、第３群の最像側レンズで補正効果を発生させることによって補正することができる。その際に球面収差が発生するため、歪曲の補正量を条件式（Ａ６）の範囲内に抑えれば、第３群内で良好に球面収差を補正することが可能となる。

次に、本発明に係る第２のタイプのズームレンズを説明する。本発明に係る第２のタイプのズームレンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、以下の条件式（Ｂ１）〜（Ｂ３）を満たすことを特徴としている（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）。
７＜β２ｔ／β２ｗ＜１０ …（Ｂ１）
５＜β３ｔ／β３ｗ＜１２ …（Ｂ２）
０．７＜（β２ｔ／β２ｗ）／（β３ｔ／β３ｗ）＜１．６５ …（Ｂ３）
ただし、
β２ｔ：テレ端での第２群の横倍率、
β２ｗ：ワイド端での第２群の横倍率、
β３ｔ：テレ端での第３群の横倍率、
β３ｗ：ワイド端での第３群の横倍率、
である。

正負正正の４群を含む高変倍ズームレンズでは、主な変倍負担を第２群で行い、第３群はほとんど変倍を負担をしないか、あるいは補助的な変倍を行うのが一般的である。ここでは、変倍の作用を第３群に多く分担させることで、高変倍化に伴う収差変動を抑え、小型化・高性能化を達成している。

条件式（Ｂ１）は、第２群のテレとワイドの横倍率の比を規定する条件式である。条件式（Ｂ１）の上限を越えると、第２群での変倍負担が強くなりすぎて、第２群で発生するコマ収差を補正することが困難となる。条件式（Ｂ１）の下限を越えると、第３群での変倍負担が強くなりすぎて、第３群で発生する球面収差の補正が困難となる。

条件式（Ｂ２）は、第３群のテレとワイドの横倍率の比を規定する条件式である。条件式（Ｂ２）の上限を越えると、第３群での変倍負担が強くなりすぎて、第３群で発生する球面収差を補正することが困難となる。条件式（Ｂ２）の下限を越えると、第２群での変倍負担が強くなりすぎて、第２群で発生するコマ収差の補正が困難となる。

条件式（Ｂ３）は、第２群と第３群の変倍負担比を規定する条件式である。条件式（Ｂ３）の上限を越えると、第２群での変倍負担が強くなりすぎて、第２群で発生するコマ収差を補正することが困難となる。条件式（Ｂ３）の下限を越えると、第３群での変倍負担が強くなりすぎて、第３群で発生する球面収差の補正が困難となる。

上記特徴的構成によると、ズーム比が３０倍を超える超高変倍でありながら、ワイド側の画角が８８度〜９０度まで広角化された小型・高性能で超高変倍のズームレンズ及びそれを備えた撮像光学装置を実現することが可能である。また、撮像光学装置が軽量小型化されるため、その撮像光学装置をデジタルカメラ，携帯情報端末等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能を軽量・コンパクトに付加することが可能となる。したがって、デジタル機器のコンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。

高い光学性能を保持しつつコンパクトで広角・高変倍比のズームレンズを実現する上で、ズーム比は３０〜３８であることが望ましい。３０〜３８倍程度の高いズーム比を得ようとすれば、ズームレンズの小型化，広角化，高性能化等は通常困難になるが、第２群と第３群の変倍負担が所定の条件を満たした前記特徴的構成によれば、小型化，広角化，高性能化等を達成しながら高いズーム比を得ることができる。したがって、小型化と高性能化とを両立させながら広角・高変倍化を達成することが可能となる。

第１群は、物体側から順に、負レンズ及び正レンズから成る接合レンズと、正の単レンズと、で構成され、以下の条件式（Ｂ４）及び（Ｂ５）を満たすことが望ましい。
１．８６＜Ｎｄ１１＜２ …（Ｂ４）
３０＜νｄ１１＜４０ …（Ｂ５）
ただし、
Ｎｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関する屈折率、
νｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関するアッべ数、
である。

高変倍ズームレンズではテレ側の色収差の補正が困難となり、特に第１群で発生する色収差を低減することが必要となる。特に２次スペクトルが増大するため、一般的に第１群の正レンズに異常分散性を持つレンズを採用して低減を図ることが多い。また、小型化のためには負レンズの屈折力を強くする必要があるが、そのようにすると曲率が強くなるためコマ収差や非点収差が強く発生することになる。よって、負レンズの屈折率を高くし、曲率の増大を招かないようにする必要があるが、一般的に１．８５を超える硝材量は異常分散性がプラス側の特性を持っており、正レンズに異常分散レンズを用いても２次スペクトルを補正することが困難になる。

条件式（Ｂ４）及び（Ｂ５）を満たす硝材を選択すれば、異常分散性が小さく、かつ、屈折力が強い硝材を選択することができる。条件式（Ｂ４）の下限を越えると、屈折力が弱くなりすぎて光学系が大型化するので望ましくない。また、同等のパワーを保持しようとすると、曲率が強くなって球面収差の発生が大きくなり、その補正が困難になる。条件式（Ｂ４）の上限を越えると、面の屈折力が強くなり、特に非球面的なうねりの製造誤差感度が強くなって製造が非常に困難になるため望ましくない。条件式（Ｂ５）の上限を越えると、分散値が大きくなりすぎて色収差の補正が困難になる。条件式（Ｂ５）の下限を越えると、異常分散性が高い硝材を選択することになるため、色収差の補正が困難になる。

本ズームレンズでは、第１群の正レンズに１枚の異常分散レンズを採用して、２次スペクトルの低減を図ることが好ましい。本光学系のようにテレ端がいわゆる超望遠レンズと呼ばれるような領域では、２次スペクトルの補正が問題となり、異常分散レンズを複数枚使用したり、蛍石のような非常に強い異常分散性を持つレンズを使用したりしている場合がある。この補正で問題となるのは負レンズ側の色収差補正であるが、負レンズにはアッベ数の小さい領域の硝子を選択することになる。一般的な光学硝材では、アッベ数が小さいと正の異常分散性が大きくなり、正レンズで使用した異常分散性の効果が相殺されて２次スペクトルの補正が不十分になる。したがって、条件式（Ｂ４），（Ｂ５）を満たすことが好ましいと言える。

以下の条件式（Ｂ６）を満たすことが望ましい。
０．３＜β４ｔ／β４ｗ＜０．７ …（Ｂ６）
ただし、
β４ｔ：テレ端での第４群の横倍率、
β４ｗ：ワイド端での第４群の横倍率、
である。

条件式（Ｂ６）は第４群のテレとワイドでの好ましい横倍率の比を規定する条件式であり、テレ側での全長を抑えるためにはこの条件式（Ｂ６）を満たすことが有効である。本光学系は３０倍を超えるズーム比を持ちながらテレ側の全長を小さく抑えており、鏡胴の小型化、カメラの小型化に寄与している。単純にテレ側の全長を抑えると全体的な各群のレンズパワーが強くなり収差補正が困難となるが、条件式（Ｂ６）を満たすようにテレ端での第４群の横倍率を比較的小さくすれば、全長の小型化を図ることができる。

条件式（Ｂ６）の上限を越えると、第１群〜第３群の合成の焦点距離が短くなるため、収差補正が困難になり、なかでも像面湾曲の補正が困難になる。条件式（Ｂ６）の下限を越えると、全長が大きくなるため小型化という点では好ましくない。また、条件式（Ｂ６）の下限を越えると、第２群の屈折力を強くする必要が生じてしまうため非点収差が増大したり、第３群の屈折力を強くする必要が生じてしまうため球面収差が増大したりするおそれがある。

以下の条件式（Ｂ７）を満たすことが望ましい。
−１０＜｛（ｙｗｍａｘ−Ｙｍａｘ）／Ｙｍａｘ｝×１００＜−２５ …（Ｂ７）
ただし、
ｙｗｍａｘ：ワイド端での実像高の最大像高、
Ｙｍａｘ：理想像高の最大像高、
である。

条件式（Ｂ７）は、ワイド端での歪曲比を規定している。条件式（Ｂ７）の範囲の歪曲をワイド端で発生させることは、特に第１群の外径の小型化に有効である。発生している歪曲は電子的な手段によって補正することにより、問題のないレベルの歪曲比に補正することが可能である。条件式（Ｂ７）の上限を越えると、歪曲比が大きくなり過ぎて、電子的な手段で歪曲を補正する際に補間誤差が大きくなり過ぎて、性能劣化を起こしてしまうため好ましくない。条件式（Ｂ７）の下限を越えると、歪曲比の発生量が少ないため第１群の外径が大型化して、カメラ全体のサイズが大型化するため、コンパクト化の点から好ましくない。

正負正正の第３群の物体側に絞りが位置する構成では、ワイド端で非対称性が強くなるため、強い負の歪曲が発生する。その歪曲は主に第２群で発生するので、それを主に第１群と第３群で補正することになる。第３群は絞り面に近いため歪曲の補正効果は少ないが、第３群の最像側レンズで補正効果を発生させることによって補正することができる。その際に球面収差が発生するため、歪曲の補正量を条件式（Ｂ７）の範囲内に抑えれば、第３群内で良好に球面収差を補正することが可能となる。なお、高変倍比化を達成しようとすると第２群で主に歪曲収差が発生するが、条件式（Ｂ１）〜（Ｂ３）では第３群の変倍負担を少し強くして第２群の変倍負担を少し弱くしているため、条件式（Ｂ７）を満たす範囲内であれば、第２群で発生する歪曲収差を第１群と第３群でバランス良く補正することが可能となる。

第３群の最物体側面は非球面で構成されていることが望ましい。第３群での変倍負担を従来の構成と比較して大きくするには、第３群での球面収差の補正を十分に行う必要がある。したがって、第３群の最物体側のレンズに非球面を有することが望ましい。第３群は強い正の屈折力を持ち、その正の屈折力は主に最物体側のレンズ面で負担している。強い屈折面の最物体側レンズに非球面を用いることで、効果的に球面収差を補正することが可能となる。

第２群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、で構成されていることが望ましい。一般的には、両凹レンズと両凸レンズから成る接合レンズを用いるよりも、両凹レンズと両凸レンズを接合せずに単レンズとして構成する方が、収差補正上効果的である。しかし、両凹レンズと両凸レンズとの空気間隔があると、間隔の誤差に対して球面収差が大きく変動するため、製造上困難になる。上記のように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、で第２群を構成すると、製造上問題の無いレベルの誤差で構成することが可能となる。

以下の条件式（Ｂ８）を満たすことが望ましい。
−０．３＜ｍ３／ＴＬｔ＜−０．２ …（Ｂ８）
ただし、
ｍ３：ワイド端からテレ端へズーミングする際の第３群の絶対的な移動量（符号は物体側への移動をマイナスとする。）、
ＴＬｔ：テレ端での光学全長、
である。

条件式（Ｂ８）の上限を越えると、第３群の移動量が小さくなるため、第３群で変倍がとりにくくなる。結果として、第２群の変倍負担が増加して収差補正上不利になり、非点収差と像面湾曲の補正が困難になる。逆に条件式（Ｂ８）の下限を越えると、第３群の移動量が大きくなるため、テレ端での全長が大きくなって小型化に対して不利になる。第３群の移動量が大きくなっても小型化を効果的に行おうとすると、第２群の変倍負担を大きくする必要が生じてしまう。そのために第２群の屈折力を強くすると、球面収差が大きくなるおそれがある。

以下の条件式（Ｂ９）を満たすことが望ましい。
−０．２５＜ｍ４／ＴＬｔ＜−０．１ …（Ｂ９）
ただし、
ｍ４：ワイド端からテレ端へズーミングする際の第４群の絶対的な移動量（符号は物体側への移動をマイナスとする。）、
ＴＬｔ：テレ端での光学全長、
である。

条件式（Ｂ９）の上限を越えると、第４群の移動量が小さくなるため、ワイド端とテレ端とで横倍率の差が小さくなる。結果として、第１群から第３群の合成焦点距離が短くなってテレ側での収差補正が困難になり、像面湾曲の補正が困難になる。逆に条件式（Ｂ９）の下限を越えると、第４群の移動量が大きくなるため、テレ端での全長が大きくなって小型化に対して不利になる。

上述した第１，第２のタイプのズームレンズは、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、デジタルカメラ）用の撮像レンズとしての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成するズームレンズと、そのズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有するズームレンズが配置されることにより、小型・低コストで高変倍・高性能の撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器（例えば、デジタルカメラ，携帯電話）を実現することができる。

カメラの例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，デジタル機器（例えば、携帯電話，モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。

図２１に、画像入力機能を有するデジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図２１に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを変倍可能に形成するズームレンズＺＬ（ＡＸ：光軸，ＳＴ：絞り）と、平行平面板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター等に相当する。）と、ズームレンズＺＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。

撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサ，ＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。ズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、ズームレンズＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。

デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；ズーミングやフォーカシングのためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。

ズームレンズＺＬは、前述したように、正負正正の４群を含むズーム構成になっており、第１群から第４群がそれぞれ光軸ＡＸに沿って移動して各群間隔を変化させることにより変倍（すなわちズーミング）を行い、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する構成になっている。なお、後述する各実施の形態（図１〜図１０）では、ズーム群として第１群Ｇｒ１〜第４群Ｇｒ４が移動群を構成しており、５群ズームレンズでは第５群Ｇｒ５が固定群を構成している。

次に、第１〜第１０の実施の形態を挙げて、ズームレンズＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図１０は、第１〜第１０の実施の形態を構成するズームレンズＺＬにそれぞれ対応するレンズ構成図であり、ワイド端（Ｗ）でのレンズ配置を光学断面で示している。各レンズ構成図中、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）が付された軸上面間隔は、物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔のうち、ズーミングにおいて変化する可変間隔である。各レンズ構成図中の矢印ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４は、ワイド端（Ｗ）からテレ端（Ｔ）へのズーミングにおける第１群Ｇｒ１，第２群Ｇｒ２，第３群Ｇｒ３，第４群Ｇｒ４の移動をそれぞれ模式的に示している。また、最も像面ＩＭ側の矢印ｍ５は、第５群Ｇｒ５及び平行平面板ＰＴがズーミングにおいて位置固定であることを示しており、最も像面ＩＭ側の矢印ｍＰは、平行平面板ＰＴがズーミングにおいて位置固定であることを示している。なお、第８，第９の実施の形態では第３群Ｇｒ３が正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズを有していないため、この点で第８，第９の実施の形態は本発明の参考のための一形態にすぎず、本発明には属さないものである。

第１の実施の形態（図１）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凹の負レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズ（像側面が非球面）から成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（物体側面が非球面），像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズＬ３１（第１レンズ成分）と、物体側に凹の負メニスカスレンズ（両面非球面）Ｌ３２（第２レンズ成分）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、両凸の正レンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第２の実施の形態（図２）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（物体側面が非球面），像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズＬ３１（第１レンズ成分）と、像側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）Ｌ３２（第２レンズ成分）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第３の実施の形態（図３）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズ（両面非球面）と、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（物体側面が非球面），両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズＬ３１（第１レンズ成分）と、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）Ｌ３２（第２レンズ成分）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第４の実施の形態（図４）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凹の負レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズ（像側面が非球面）から成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（物体側面が非球面），両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズＬ３１（第１レンズ成分）と、両凸の正レンズ（両面非球面）Ｌ３２（第２レンズ成分）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第５の実施の形態（図５）では、正負正正の４群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（物体側面が非球面），像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズＬ３１（第１レンズ成分）と、両凸の正レンズ（両面非球面）Ｌ３２（第２レンズ成分）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。

第６の実施の形態（図６）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凹の負レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズ（像側面が非球面）から成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（物体側面が非球面），両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズ（両面非球面）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、両凸の正レンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第７の実施の形態（図７）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズ（両面非球面）と、で構成されている。つまり、第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（物体側面が非球面），両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第８の実施の形態（図８）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズ（両面非球面）と、両凸の正レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（両面非球面）と、像側に凹の負メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、像側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第９の実施の形態（図９）では、正負正正正の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凹の負レンズと、両凹の負レンズ（物体側面が非球面）及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（物体側面が非球面）及び両凹の負レンズから成る接合レンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズ（像側面が非球面）から成る接合レンズと、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。第５群Ｇｒ５は、像側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）１枚のみで構成されている。

第１０の実施の形態（図１０）では、正負正正の４群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凹の負レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズ（像側面が非球面）から成る接合レンズと、で構成されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＴと、両凸の正レンズ（物体側面が非球面），両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（両面非球面）と、で構成されている。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズで構成されている。

以下、本発明を実施したズームレンズの構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜１０（ＥＸ１〜１０）は、前述した第１〜第１０の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第１０の実施の形態を表す光学構成図（図１〜図１０）は、対応する実施例１〜１０のレンズ構成をそれぞれ示している。したがって、第８，第９の実施の形態に対応する実施例８，９は本発明の単なる参考例であり、本発明に属さないものである。

各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、物体側からｉ番目の曲率半径ｒｉ（ｍｍ），軸上面間隔ｄｉ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率Ｎｉ，ｄ線に関するアッベ数νｉ，各レンズ素子の焦点距離（ｍｍ）を示す。曲率半径ｒｉに＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０^-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ²）／｛１＋√（１−ε・ｃ²・ｈ²）｝＋Σ（Ａｊ・ｈ^j） …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ²＝ｘ²＋ｙ²）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。

各種データとして、ズーム比，全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ），画角（２ω，°），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），像高（Ｙ’，ｍｍ）を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離（ｍｍ）を示す。ただし、ここで使っているＢＦは、カバーガラス（平行平面板ＰＴに相当する。）の像側面から像面までの距離を表すものとする。また、表１及び表２に各実施例の条件式対応値を示す。

図１１〜図２０は、実施例１〜実施例１０（ＥＸ１〜ＥＸ１０）にそれぞれ対応する収差図であり、（Ｗ）はワイド端，（Ｍ）は中間焦点距離状態，（Ｔ）はテレ端における諸収差（左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。）を示している。図１１〜図２０中、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙ’（ｍｍ）は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高（光軸ＡＸからの距離に相当する。）である。球面収差図において、実線ｄはｄ線に対する球面収差（ｍｍ）をそれぞれ表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。

※ｄｉｓｔ＝｛（ｙｗｍａｘ−Ｙｍａｘ）／Ｙｍａｘ｝×１００

※ｄｉｓｔ＝｛（ｙｗｍａｘ−Ｙｍａｘ）／Ｙｍａｘ｝×１００

ＤＵ デジタル機器
ＬＵ 撮像光学装置
ＺＬ ズームレンズ
Ｇｒ１ 第１群
Ｇｒ２ 第２群
Ｇｒ３ 第３群
Ｇｒ４ 第４群
Ｇｒ５ 第５群
Ｌ３１ 第１レンズ成分（接合レンズ）
Ｌ３２ 第２レンズ成分
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面（撮像面）
ＩＭ 像面（光学像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリ
４ 操作部
５ 表示部

Claims (10)

1. 物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、
   前記第３群が、複数のレンズを接合した接合レンズから成るレンズ成分と、単レンズから成るレンズ成分と、の２つのレンズ成分から成り、その２つのレンズ成分のうち、少なくとも一方が非球面を有し、物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであり、前記第３群が以下の条件式（Ａ２）を満たすことを特徴とするズームレンズ；
   ０．３＜ＣＲ３２／ｆ３＜０．６５ …（Ａ２）
   ただし、
   ＣＲ３２：接合レンズを構成している負レンズの像側面の曲率半径、
   ｆ３：第３群の焦点距離、
   である。
2. 物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、
   前記第３群が、複数のレンズを接合した接合レンズから成るレンズ成分と、単レンズから成るレンズ成分と、の２つのレンズ成分から成り、その２つのレンズ成分のうち、少なくとも一方が非球面を有し、物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであり、前記第１群が、物体側から順に、負レンズ及び正レンズから成る接合レンズと、正の単レンズと、で構成され、以下の条件式（Ａ３）及び（Ａ４）を満たすことを特徴とするズームレンズ；
   １．８６＜Ｎｄ１１＜２ …（Ａ３）
   ３０＜νｄ１１＜４０ …（Ａ４）
   ただし、
   Ｎｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関する屈折率、
   νｄ１１：第１群を構成している負レンズのｄ線に関するアッべ数、
   である。
3. 物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、正パワーを有する第４群と、を含み、前記第１群から前記第４群がそれぞれ移動して各群間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、
   前記第３群が、複数のレンズを接合した接合レンズから成るレンズ成分と、単レンズから成るレンズ成分と、の２つのレンズ成分から成り、その２つのレンズ成分のうち、少なくとも一方が非球面を有し、物体側のレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ，負レンズ及び正レンズから成る接合レンズであり、以下の条件式（Ａ５）を満たすことを特徴とするズームレンズ；
   ０．３＜β４ｔ／β４ｗ＜０．７ …（Ａ５）
   ただし、
   β４ｔ：テレ端での第４群の横倍率、
   β４ｗ：ワイド端での第４群の横倍率、
   である。
4. 前記第３群が以下の条件式（Ａ１）を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ；
   ０．５＜ｆ３／√（ｆｗ×ｆｔ）＜０．９ …（Ａ１）
   ただし、
   ｆ３：第３群の焦点距離、
   ｆｗ：ワイド端における全系の焦点距離、
   ｆｔ：テレ端における全系の焦点距離、
   である。
5. 前記接合レンズを構成している最物体側の正レンズが非球面を有し、その非球面は光軸を離れるほど曲率半径が参照曲率半径に対し大きくなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 以下の条件式（Ａ６）を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のズームレンズ；
   −１０＜｛（ｙｗｍａｘ−Ｙｍａｘ）／Ｙｍａｘ｝×１００＜−２５ …（Ａ６）
   ただし、
   ｙｗｍａｘ：ワイド端での実像高の最大像高、
   Ｙｍａｘ：理想像高の最大像高、
   である。
7. 以下の条件式（Ｂ１）〜（Ｂ３）を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズ；
   ７＜β２ｔ／β２ｗ＜１０ …（Ｂ１）
   ５＜β３ｔ／β３ｗ＜１２ …（Ｂ２）
   ０．７＜（β２ｔ／β２ｗ）／（β３ｔ／β３ｗ）＜１．６５ …（Ｂ３）
   ただし、
   β２ｔ：テレ端での第２群の横倍率、
   β２ｗ：ワイド端での第２群の横倍率、
   β３ｔ：テレ端での第３群の横倍率、
   β３ｗ：ワイド端での第３群の横倍率、
   である。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする撮像光学装置。
9. 請求項８記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
10. デジタルカメラ，監視カメラ又は画像入力機能付き携帯端末であることを特徴とする請求項９記載のデジタル機器。

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