JP5959938B2 - 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

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、例えば電子スチルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のような固体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ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。そしてこれらに用いる撮影光学系として、レンズ全長が短く、高ズーム比であり、なおかつ高解像力のズームレンズであることが要求されている。これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側に正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズが知られている。
ポジティブリード型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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有するズームレンズが知られている。このようなタイプのズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献１）。また物体側より像側へ順に正、負、正、正、正の屈折力の５つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献２）。さらに物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力の５つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献３）。
特開２００６−１７１６５５号公報 特開２００９−０４７９０３号公報 特開２００８−２８１９２７号公報
一般に高ズーム比を有しつつ、全系の小型化を達成したズームレンズを得るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力（光学的パワー、つまり焦点距離の逆数）を強めつつ、レンズ枚数を削減すればよい。しかし、こうしたズームレンズはズーミングに伴う収差変動が大きくなり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ることが難しくなる。
前述のポジティブリード型のズームレンズにおいて、高ズーム比化とレンズ系全体の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得るためには、各レンズ群の屈折力やレンズに使用する材料の屈折率を適切に設定することが重要である。特に第２レンズ群の屈折力や、第２レンズ群中の負レンズの屈折率を適切に設定することが重要である。
本発明は、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比であり、さらに全ズーム範囲において高い光学性能が得られ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。
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レンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際し、少なくとも第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料の屈折率をＮｄ２ｎとするとき、
０．０１ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５７
１．９３ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲で高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
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）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 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）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 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）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 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）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レンズ群を有する。広角端（短焦点距離端）から望遠端（長焦点距離端）へのズーミング（変倍）に際して各レンズ群が移動する。
具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して、広角端に比べ望遠端で第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなる。また第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群は像側に、第３レンズ群は物体側に各々移動する。
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５１．３９、開口比２．８７〜７．０７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６４．３４、開口比２．８７〜７．０７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４１．６７、開口比２．８７〜７．０７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４３．６４、開口比２．８９〜７．０７程度のズームレンズである。
図９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。
図１、図３の実施例１、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、開口絞りＳＰ、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から成る。実施例１、２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る。
図５の実施例３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、開口絞りＳＰ、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から構成される。実施例３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る。図７の実施例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、開口絞りＳＰ、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から成る。実施例４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る。
各実施例において、ＳＰは開口絞りであり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に位置し、広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群とは独立に移動する。なお開口絞りＳＰの開口面積は可変でも不変でも良い。なお開口絞りＳＰはズーミングに際して、レンズ群と一体で移動するようにしてもよい。またＦＳはフレアカット絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置され、不要光を遮光している。
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。Ｉｍｇ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Ｉｍｇ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Ｉｍｇはフィルム面に相当する。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。
球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーである。また実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、２点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を示している。非点収差図において実線はｄ線におけるサジタル像面、点線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。倍率色収差図において２点鎖線はｇ線である。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。
本発明では、高ズーム比化を達成するために第２レンズ群Ｌ２の変倍負担を高めている。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を有するズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１の変倍負担を高めると軸上色収差が増大し、移動量が増すため好ましくない。また第３レンズ群Ｌ３の変倍負担を高めると、第２レンズ群Ｌ２の変倍負担を高める場合と比較してレンズ群の移動量が大きく増加するため、レンズ全長の増大を招くことになり好ましくない。
そこで本発明においては第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くして、第２レンズ群Ｌ２の変倍負担を高めることで高ズーム比化を図っている。さらに第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズに高屈折率の材料を用いることで、レンズの肉厚の薄型化と前玉径の小型化を達成することができる。
また各実施例において、広角端に比べて望遠端で開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３の間隔が小さくなるように、開口絞りＳＰを他のレンズ群とは異なる軌跡で、像側へ凸状の軌跡を描くように移動させている。このようにすることで、開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３近傍に配置して第３レンズ群Ｌ３と一体で移動させる場合に比べて、入射瞳位置を物体側に移動させることができる。そのため第１レンズ群Ｌ１や第２レンズ群Ｌ２を通過する軸外光線の入射高を低くすることができ、結果としてレンズの有効径の小型化を達成できる。また広角端におけるＦナンバーを小さくしても、中間像高の下線フレアを抑えることが容易となる。
各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３の全部または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて、ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正するようにしても良い。
また各実施例では、最も像側に位置するレンズ群を光軸方向に移動させることでフォーカシングを行う。軽量なレンズ群をフォーカスレンズ群とすることで、高速かつ容易にフォーカシングを行うことが可能となる。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、レンズ断面図中の矢印４ｃ、５ｃに示すように、最も像側に位置するレンズ群を前方に繰り出すことによって行っている。曲線４ａ、５ａは、無限遠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像面変動を補正するための移動軌跡を示す。曲線４ｂ、５ｂは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像面変動を補正するための移動軌跡を示す。
各実施例では第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの屈折率をＮｄ２ｎとするとき、
０．０１ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５７ ・・・（１）
１．９０ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０ ・・・（２）
なる条件式を満足している。
条件式（１）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と望遠端における全系の焦点距離ｆｔとの比を規定したものである。条件式（１）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２の絶対値が大きくなると、像面湾曲を十分に補正することができなくなり、さらに所望の変倍比を得るために第２レンズ群Ｌ２の移動量が増加し、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。また、条件式（１）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなると（ｆ２の絶対値が小さくなると）、ズーミングに伴う倍率色収差の変動が大きくなり、その補正をすることが難しくなる。そして補正をするためには第２レンズ群Ｌ２のレンズ枚数を増やすことが必要になる。さらに各レンズの曲率が増加し、第２レンズ群Ｌ２の厚さが増し、レンズ全長や前玉径の増大を招くため好ましくない。
条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料の屈折率Ｎｄ２ｎの好ましい数値範囲を規定したものである。条件式（２）の上限値を超えて、屈折率Ｎｄ２ｎの値が大きくなると、正のペッツバール和が増加し、像面湾曲を十分に補正することができなくなるため、好ましくない。条件式（２）の下限値を超えて屈折率Ｎｄ２ｎの値が小さくなると、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置する負レンズの曲率が大きくなるため、像面湾曲等のズーミングに伴う変動を補正することが困難になる。そして補正をするためには、各レンズ群間の間隔を大きくすることや、各レンズ群のレンズ枚数を増やすことが必要になるので、レンズ全長や前玉径の大型化を招くことになり好ましくない。なお、好ましくは条件式（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．９３ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０・・・（２ｂ）
各実施例では上記の如く、条件式（１）、（２）を満足するように各要素を適切に設定している。なお各実施例において、好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次のようにするのがよい。
０．０２５ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５３ ・・・（１ａ）
１．９３ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．３１ ・・・（２ａ）
各実施例では以上の如く構成することにより、広画角かつ高ズーム比で全ズーム範囲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。
各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち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の焦点距離をｆ１、広角端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をβ２ｗ、望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をβ２ｔ、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの焦点距離をｆ２ｎとする。さらに広角端から望遠端へのズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の移動量をＭ１、第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２、第３レンズ群Ｌ３の移動量をＭ３、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料のアッベ数をν２ｎとする。また広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。ここで移動量とは、広角端と望遠端における各レンズ群の光軸上での位置の差であり、移動量の符号は広角端に比べて望遠端で像側に位置するときを正、物体側に位置するときを負とする。
このとき
０．０５ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ１ ＜ ０．１５ ・・・（３）
１５．０ ＜ β２ｔ／β２ｗ ＜ ３０．０ ・・・（４）
０．０１ ＜ ｜ｆ２ｎ｜／ｆｔ ＜ ０．０７ ・・・（５）
−３．０ ＜ Ｍ２／Ｍ３ ＜ −０．８ ・・・（６）
２０．０ ＜ ν２ｎ ＜ ４５．０ ・・・（７）
−１５．０ ＜ Ｍ１／ｆｗ ＜ −７．５ ・・・（８）
なる条件式のうち１つ以上を満足するのがよい。
条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２との比を規定したものである。条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなると（ｆ１の値が小さくなると）、望遠側の軸上色収差が大きくなり、第１レンズ群Ｌ１のレンズ枚数を増やして補正をする必要が生じる。結果としてレンズ全長や前玉径の増大を招くため好ましくない。条件式（３）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなると、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。
条件式（４）は第２レンズ群Ｌ２の望遠端における横倍率β２ｔと広角端における横倍率β２ｗとの比を規定したものである。条件式（４）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の変倍比が大きくなると、倍率色収差や像面湾曲の変動を補正することが困難になり、好ましくない。条件式（４）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の変倍比が小さくなると、第２レンズ群Ｌ２よりも像側に位置するレンズ群の変倍比を大きくする必要がある。そのためにはレンズ群の移動量を増やすことが必要となり、コマ収差等を補正するのが困難になるとともに、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの焦点距離ｆ２ｎと望遠端における全系の焦点距離ｆｔとの比を規定したものである。条件式（５）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置する負レンズの焦点距離ｆ２ｎの絶対値が大きくなると、第２レンズ群Ｌ２全体として要求される焦点距離を得ることが難しくなるため、好ましくない。条件式（５）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置する負レンズの屈折力が強くなると（ｆ２ｎの絶対値が小さくなると）、曲率が大きくなりコマ収差等を補正することが難しくなるため好ましくない。
条件式（６）は広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２と第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３との比を規定したものである。条件式（６）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３が大きくなると、コマ収差等を補正することが難しくなり、レンズ全長の増大を招くため、好ましくない。条件式（６）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２が大きくなると、倍率色収差や像面湾曲の変動を補正することが難しくなるため好ましくない。
条件式（７）は第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料のアッベ数ν２ｎの好ましい数値範囲を規定したものである。条件式（７）の上限値を超えてアッベ数ν２ｎの値が大きくなると、望遠側において軸上色収差が補正過剰となり好ましくない。条件式（７）の下限値を超えてアッベ数ν２ｎの値が小さくなると、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に位置する負レンズが高分散となる。そして変倍に伴う倍率色収差の変動が大きくなり、その補正をすることが難しくなるため好ましくない。
条件式（８）は広角端から望遠端へのズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１と広角端における全系の焦点距離ｆｗの好ましい比を規定したものである。条件式（８）の上限値を超えて物体側への移動量Ｍ１が小さくなると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔の変化が小さくなることにより第２レンズ群Ｌ２の変倍負担が小さくなり、高ズーム比化が困難となるため好ましくない。条件式（８）の下限値を超えて物体側への移動量Ｍ１が大きくなるとレンズ全長が増大化するため好ましくない。
なお好ましくは条件式（３）〜条件式（８）の数値範囲を次の如く設定するのがよい。
０．０８ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ１ ＜ ０．１２ ・・・（３ａ）
１５．２ ＜ β２ｔ／β２ｗ ＜ ２０．０ ・・・（４ａ）
０．０３２ ＜ ｜ｆ２ｎ｜／ｆｔ ＜ ０．０６２ ・・・（５ａ）
−２．３ ＜ Ｍ２／Ｍ３ ＜ −１．２ ・・・（６ａ）
２５．０ ＜ ν２ｎ ＜ ３６．５ ・・・（７ａ）
−１０．０ ＜ Ｍ１／ｆｗ ＜ −８．５ ・・・（８ａ）
各実施例では以上のように各要素を構成することにより、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、さらに全ズーム範囲で軸上色収差、倍率色収差、球面収差、及び像面湾曲等の諸収差を十分に補正した高い光学性能を有するズームレンズが得られる。また以上の条件式は任意に複数組み合わせることにより、さらに本発明の効果を高めることができる。
本発明の撮像装置は、上記のいずれかのズームレンズとともに、歪曲収差と倍率色収差のどちらか、もしくは両方を画像処理によって補正する回路を有していても良い。このようにズームレンズの歪曲収差を許容することができる構成にすれば、ズームレンズ全体のレンズ枚数を少なくし、レンズ全長の短縮化が容易になる。また倍率色収差を画像処理によって補正することにより、画像の色にじみを軽減し、また解像力の向上を図ることが容易になる。
次に、各実施例のレンズ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、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の構成は共通する。正の屈折力の第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、正レンズから構成され、ズーミングに際して像側に凸状の軌跡で物体側に移動する。このような構成により、望遠端における軸上色収差を効果的に補正しつつ、少ないレンズ枚数で高ズーム比化を実現できる。
負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、像側へ凹面を向けた負レンズ、像側へ凹面を向けた負レンズ、負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズの４枚で構成され、ズーミングに際して像側に移動する。このような構成により、高ズーム比を実現しつつ、ズーミングに伴う収差変動を効果的に抑制することができる。
正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズから構成され、ズーミングに際して物体側に移動する。第３レンズ群Ｌ３の中で最も物体側に位置する正レンズは、物体側及び像側の面を非球面形状としている。このような構成により、少ないレンズ枚数で球面収差やコマ収差を良好に補正することができる。
実施例１、２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から成る。負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４は負の屈折力の単レンズのみから成る。正の屈折力の第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の接合レンズから成る。実施例１、２のズームレンズでは、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を有することで、フォーカスレンズ群である第５レンズ群Ｌ５のフォーカス敏感度を高めている。これによりフォーカシングに際しての第５レンズ群Ｌ５の移動量を減少させることができる。
実施例３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。正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズから成る。実施例３のズームレンズでは、レンズ群の数を減らすことでレンズ全長の短縮化を実現している。
実施例４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から成る。正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４は正の屈折力の単レンズのみから成る。正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５は、物体側から像側へ順に負レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズから成る。実施例４のズームレンズでは、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を有し、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が大きくなる。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を適切に設定することにより、望遠端において内向性のコマ収差を補正すると共に、倍率色収差を良好に補正することができる。
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。
次に本発明の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例について図９を用いて説明する。図９において、２０はカメラ本体、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憶するメモリである。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にそれぞれ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、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、面頂点を基準にして光軸からの高さｈの位置における光軸方向の変位をｘとするとき、非球面形状は
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｈ４＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８＋Ａ１０ｈ１０
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。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。ＳＰは開口絞り（あるいは虹彩絞り）、ＦＳはフレアカット絞り、Ｇは水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等のガラスブロックである。Ｉｍｇ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）の感光面が位置する像面である。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。
（数値実施例１）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
1 121.795 1.80 1.83400 37.2
2 49.164 6.00 1.49700 81.5
3 -173.017 0.20
4 42.006 3.50 1.59282 68.6
5 125.211 (可変)
6 88.754 1.00 2.00100 29.1
7 8.499 3.10
8 34.955 0.70 1.51633 64.1
9 15.310 2.00
10 -46.368 0.70 1.80400 46.6
11 31.226 0.20
12 16.990 1.80 1.95906 17.5
13 207.278 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.436 3.30 1.55332 71.7
16* -138.882 2.00
17 23.833 1.30 1.83481 42.7
18 6.103 2.90 1.49700 81.5
19 -56.502 0.30
20 ∞ (可変)
21 -46.085 0.70 1.48749 70.2
22 28.739 (可変)
23 27.523 2.30 1.83481 42.7
24 -12.487 0.60 1.84666 23.8
25 -63.058 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-1.90668e-001 A 4=-5.52586e-006 A 6= 3.05369e-007 A 8=-3.33145e-008 A10= 8.54000e-010

第16面
K = 5.63494e+002 A 4= 1.29451e-004 A 6= 3.84312e-007

各種データ
ズーム比 51.39
広角 中間 望遠
焦点距離 4.11 12.54 211.23
Fナンバー 2.87 4.93 7.07
画角 39.03 17.18 1.05
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 94.56 96.02 134.23
BF 10.69 16.66 7.80

d 5 0.80 15.68 63.90
d13 29.19 16.41 0.53
d14 13.49 0.30 0.30
d20 2.20 6.64 13.22
d22 3.78 5.93 14.08
d25 9.03 15.01 6.14

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 80.80
2 6 -8.71
3 15 18.01
4 21 -36.20
5 23 23.69
（数値実施例２）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
1 107.655 1.80 1.83400 37.2
2 47.507 6.00 1.49700 81.5
3 -209.763 0.20
4 41.462 3.50 1.59282 68.6
5 117.532 (可変)
6 38.420 1.00 2.30000 25.5
7 8.591 3.10
8 41.509 0.70 1.59282 68.6
9 15.078 2.00
10 -60.313 0.70 1.69680 55.5
11 30.907 0.20
12 16.906 1.80 1.95906 17.5
13 194.568 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.166 3.30 1.55332 71.7
16* -146.352 2.00
17 24.076 1.30 1.83481 42.7
18 5.980 2.90 1.49700 81.5
19 -61.563 0.30
20 ∞ (可変)
21 -33.085 0.70 1.48749 70.2
22 35.522 (可変)
23 29.613 2.30 1.83481 42.7
24 -10.226 0.60 1.84666 23.8
25 -53.768 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-2.78194e-001 A 4=-5.71435e-006 A 6= 1.46733e-006 A 8=-1.90994e-008 A10= 7.30173e-010

第16面
K = 5.79258e+002 A 4= 1.12832e-004 A 6= 2.21247e-006

各種データ
ズーム比 64.34
広角 中間 望遠
焦点距離 4.08 12.97 262.59
Fナンバー 2.87 4.93 7.07
画角 39.23 16.63 0.85
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 94.84 94.76 131.59
BF 10.70 14.27 0.92

d 5 0.77 14.52 64.52
d13 28.64 16.18 0.89
d14 14.17 0.30 0.52
d20 2.21 11.13 12.92
d22 3.94 3.96 17.41
d25 9.84 13.41 0.09

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 80.68
2 6 -8.55
3 15 17.95
4 21 -35.02
5 23 23.74
（数値実施例３）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
1 123.517 1.80 1.83400 37.2
2 49.043 6.00 1.49700 81.5
3 -173.716 0.20
4 41.868 3.50 1.59282 68.6
5 126.408 (可変)
6 103.274 1.00 1.94000 36.0
7 8.518 3.10
8 32.657 0.70 1.83481 42.7
9 15.173 2.00
10 -53.198 0.70 1.77250 49.6
11 32.604 0.20
12 16.861 1.80 1.92286 18.9
13 219.777 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.446 3.30 1.55332 71.7
16* -148.505 2.00
17 23.123 1.30 1.83481 42.7
18 6.102 2.90 1.49700 81.5
19 -61.864 0.30
20 ∞ (可変)
21 -54.404 0.70 1.48749 70.2
22 26.024 2.00
23 28.146 2.30 1.83481 42.7
24 -13.313 0.60 1.84666 23.8
25 -59.884 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1
27 ∞ 0.20
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-1.94279e-001 A 4=-2.44163e-006 A 6= 4.95673e-007 A 8=-2.21380e-008 A10= 5.49114e-010

第16面
K = 6.00981e+002 A 4= 1.28301e-004 A 6= 7.08493e-007

各種データ
ズーム比 41.67
広角 中間 望遠
焦点距離 3.91 11.88 162.78
Fナンバー 2.87 4.93 7.07
画角 40.47 18.06 1.36
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 93.42 92.78 127.69
BF 11.01 16.95 13.49

d 5 0.80 15.61 63.97
d13 28.91 16.47 0.61
d14 13.91 0.50 0.31
d20 2.40 6.85 12.92
d25 9.35 15.29 11.83

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 80.99
2 6 -8.52
3 15 17.99
4 21 56.73
（数値実施例４）
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
1 120.955 1.80 1.83400 37.2
2 50.855 6.00 1.49700 81.5
3 -166.914 0.20
4 42.729 3.50 1.59282 68.6
5 111.562 (可変)
6 89.467 1.00 2.00069 25.5
7 8.554 3.10
8 41.060 0.70 1.59282 68.6
9 13.775 2.00
10 -62.882 0.70 1.80400 46.6
11 31.341 0.20
12 16.557 1.80 1.95906 17.5
13 259.772 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.507 3.30 1.55332 71.7
16* -135.668 2.00
17 23.658 1.30 1.83481 42.7
18 6.156 2.90 1.49700 81.5
19 -61.576 0.30
20 ∞ (可変)
21 -57.600 2.00 1.48749 70.2
22 -41.437 (可変)
23 -40.175 0.70 1.48749 70.2
24 34.105 2.00
25 27.212 2.30 1.83481 42.7
26 -11.336 0.60 1.84666 23.8
27 -70.283 (可変)
28 ∞ 1.00 1.51633 64.1
29 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-1.70654e-001 A 4=-1.59984e-006 A 6= 4.66232e-007 A 8=-2.65617e-008 A10= 5.99053e-010

第16面
K = 6.09888e+002 A 4= 1.36395e-004 A 6= 1.04661e-006

各種データ
ズーム比 43.64
広角 中間 望遠
焦点距離 4.00 12.42 174.61
Fナンバー 2.89 4.93 7.07
画角 39.79 17.32 1.27
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 94.29 95.04 131.89
BF 8.44 12.03 6.50

d 5 0.77 16.15 66.06
d13 29.19 16.40 0.50
d14 13.49 0.30 0.30
d20 2.00 6.00 10.00
d22 2.00 5.75 10.12
d27 6.78 10.37 4.84

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 83.67
2 6 -8.71
3 15 18.10
4 21 291.10
5 23 57.09
Figure 0005959938
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
ＦＳ フレアカット絞り
Ｇ フェ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
Ｉｍｇ 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 半画角
Ｆｎｏ Ｆナンバー

Claims (15)

  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レンズ群を有し、
    広角端から望遠端へのズーミングに際し、少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料の屈折率をＮｄ２ｎとするとき、
    ０．０１ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５７
    １．９３ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０
    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. 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レンズ群を有し、
    広角端から望遠端へのズーミングに際し、少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料の屈折率をＮｄ２ｎ、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の光軸方向の移動量をＭ２、前記第３レンズ群の光軸方向の移動量をＭ３とするとき、
    ０．０１ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５７
    １．９０ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０
    −３．０ ＜ Ｍ２／Ｍ３ ＜ −０．８
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 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レンズ群を有し、
    広角端から望遠端へのズーミングに際し、少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群とは独立に移動する開口絞りを有し、該開口絞りは前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置され、像側に凸状の軌跡を描いて移動し、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料の屈折率をＮｄ２ｎとするとき、
    ０．０１ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５７
    １．９０ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  4. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
    ０．０５ ＜ ｜ｆ２｜／ｆ１ ＜ ０．１５
    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. 広角端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔとするとき、
    １５．０ ＜ β２ｔ／β２ｗ ＜ 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４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの焦点距離をｆ２ｎとするとき、
    ０．０１ ＜ ｜ｆ２ｎ｜／ｆｔ ＜ ０．０７
    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２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料のアッベ数をν２ｎとするとき、
    ２０．０ ＜ ν２ｎ ＜ ４５．０
    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おける前記第１レンズ群の光軸方向の移動量をＭ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    −１５．０ ＜ Ｍ１／ｆｗ ＜ −７．５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第３レンズ群より像側に負の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群が配置されてい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. 前記第３レンズ群より像側に正の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群が配置されてい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。
  11. 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群が物体側に移動することを特徴とする請求項９または１０に記載のズームレンズ。
  12. 前記第３レンズ群より像側に正の屈折力の第４レンズ群が配置されてい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。
  13. 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が物体側に移動することを特徴とする請求項１２に記載のズームレンズ。
  14. 物体側より像側へ順に配置された、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、
    広角端から望遠端へのズーミングに際し、少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第４レンズ群が物体側に移動し、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第２レンズ群の中で最も物体側に位置し、負の屈折力を有するレンズの材料の屈折率をＮｄ２ｎとするとき、
    ０．０１ ＜ ｜ｆ２｜／ｆｔ ＜ ０．０５７
    １．９０ ＜ Ｎｄ２ｎ ＜ ２．５０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  15. 請求項１乃至１４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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