JP6153310B2 - 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、特にデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなど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光学系には全系がコンパクトで、しかも広画角、高ズーム比で高解像力のズームレンズであることが要求されている。全系が小型で、高ズーム比のズームレンズとして、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物体側より順に、正、負、正、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成り、ズーミングに際して各レンズ群が移動し、フォーカシングを第４レンズ群で行う４群構成のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１、２では、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカス式のズームレンズを開示している。また特許文献１、２では第１レンズ群を１枚の負レンズと３枚の正レンズで構成して全系の小型化を図っている。この他、高ズーム比のポジティブリードタイプのズームレンズとして、物体側より順に、正、負、正、正、正の屈折力の第１〜第５レンズ群より成る５群構成のズームレンズが知られている（特許文献３）。

特開２００９−３３４２号公報 特開２００９−２０４９４２号公報 特開２００４−１１７８２６号公報

近年、撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比で広画角、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。一般にズームレンズにおいて、所定のズーム比を確保しつつ、全系の小型化を図るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。しかしながら、このような構成のズームレンズは、各レンズ面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増してくる。この結果、レンズ系の短縮効果が不十分になると同時に諸収差の発生が多くなり、諸収差の補正が困難になってくる。

ポジティブリード型のズームレンズにおいて、全系の小型化と、高ズーム比を確保しつつ高い光学性能を得るには、ズームレンズを構成する各要素を適切に設定することが重要となってくる。例えばズームタイプ（ズーミングによって移動するレンズ群の数や各レンズ群の屈折力）、各レンズ群のズーミングに伴う移動軌跡、そして各レンズ群の変倍負担、開口絞りの位置等の構成を適切に設定することが重要である。

特に第１レンズ群のレンズ構成や屈折力そして変倍用の第２レンズ群の屈折力等の構成を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、高ズーム比化を図る際に全系が大型化し、又、ズーミングに伴う諸収差の変動、特に像面湾曲の変動が増大し、全ズーム範囲、及び画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。

本発明は、高ズーム比、広画角で前玉有効径の小型化を維持して広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり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、１以上のレンズ群を含む後群より構成され、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記後群の中で最も物体側に配置されたレンズ群が移動し、前記第１レンズ群はズーミングのためには不動であり、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であって、
前記後群に含まれるレンズ群は全て正の屈折力を有し、前記第３レンズ群の物体側に開口絞りを有し、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
前記第１レンズ群の焦点距離と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、広角端におけるレンズ全長をＴＤＷ、広角端における前記開口絞りから像面までの空気換算長をＤＳＰ、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１、Ｒ２とし、シェープファクターＳＦＧ１を
ＳＦＧ１＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）
とするとき、
５．０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７．０ ・・・（１）
−０．２＜ＳＦＧ１＜１．１ ・・・（２）
０．２＜ＤＳＰ／ＴＤＷ＜０．４ ・・・（５）
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、高ズーム比、広画角で前玉有効径の小型化を維持して広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズが得られる。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例１のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例１のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）（Ｂ） 実施例１の広角端と望遠端において画角０．３度の像位置変位後の横収差図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例２のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例２のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例３のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例３のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）（Ｂ） 実施例３の広角端と望遠端において画角０．３度の像位置変位後の横収差図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例４のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ） 実施例４のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）（Ｂ） 実施例４の広角端と望遠端において画角０．３度の像位置変位後の横収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明の撮像装置の要部概略図

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配置された、正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）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、１以上のレンズ群を含む後群より構成されている。ズーミングのためには第１レンズ群は不動である。ズーミングに際して第２レンズ群と後群の中で最も物体側に配置されたレンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。後群に含まれるレンズ群は全て正の屈折力を有する。第３レンズ群の物体側に開口絞りを有する。

図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）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）、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端（長焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端と望遠端において画角０．３°の像位置を変移したときの横収差図である。実施例１はズーム比１３．５７、開口比１．８０〜２．８０程度のズームレンズである。

図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発明の実施例２のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比１１．８５、開口比１．８０〜２．８８程度のズームレンズである。

図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発明の実施例３のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図８（Ａ）、（Ｂ）は各々実施例３のズームレンズの広角端と望遠端において画角０．３度の像位置を変移したときの横収差図である。実施例３はズーム比１１．９９、開口比１．８０〜２．８８程度のズームレンズである。

図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発明の実施例４のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）は各々実施例４のズームレンズの広角端と望遠端において画角０．３度の像位置を変移したときの横収差図である。実施例４はズーム比１１．８３、開口比１．８０〜２．８８程度のズームレンズである。

図１２は、本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。図１３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、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。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、Ｂｉは第ｉレンズ群を示す。ＬＲは１以上のレンズ群を有する後群である。

ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。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ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、２点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図で実線と点線はｄ線におけるサジタル像面と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。横収差図においてｈｇｔは像高である。ｈｇｔＮｏ＝１は光軸、ｈｇｔＮｏ＝２はプラス側の像高、ｈｇｔＮｏ＝３はマイナス側の像高を示す。

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Ｂ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、そして１以上のレンズ群を有する後群ＬＲを有するズームレンズである。後群ＬＲに含まれるレンズ群は全て正の屈折力である。第３レンズ群Ｌ３の物体側に開口絞りＳＰを有する。

ズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１は不動である。広角端から望遠端へのズーミングに際して少なくとも第２レンズ群Ｂ２は像側へ単調移動し、後群ＬＲの最も物体側のレンズ群である第４レンズ群Ｂ４は物体側へ凸状の軌跡で移動する。このとき広角端に比べ望遠端において第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３との間隔が小さくなるように各レンズ群が移動する。各実施例において第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３との間に開口絞りＳＰを有する。

無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第４レンズ群Ｂ４を物体側へ移動するリアフォーカス式を採用している。リアフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。また、近接撮影、特に極至近撮影が容易となる。さらに、フォーカシングに際して小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み、迅速なフォーカスが容易になる等の特徴がある。

実施例１において後群ＬＲは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５より構成される。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２は像側へ単調に移動し、第４レンズ群Ｂ４は物体側に凸状の軌跡で移動する。ズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１と第３レンズ群Ｂ３と第５レンズ群Ｂ５は不動である。実施例２では後群ＬＲは正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４より構成される。

広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２は像側へ単調に移動し、第４レンズ群Ｂ４は物体側に凸状の軌跡で移動する。ズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１と第３レンズ群Ｂ３は不動である。実施例３では後群ＬＲは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５より構成される。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２は像側へ単調移動し、第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４は物体側へ凸状の軌跡で移動する。ズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１と第５レンズ群Ｂ５は不動である。

開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｂ３と一体的（同じ軌跡）に移動する。実施例４では後群ＬＲは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５より構成される。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２は像側へ単調に移動し、第４レンズ群Ｂ４は物体側に凸状の軌跡で移動する。ズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１、第３レンズ群Ｂ３、第５レンズ群Ｂ５は不動である。実施例１、３、４では第５レンズ群Ｂ５を物体側より像側へ順に、負の屈折力の第５１レンズ成分Ｂ５１と正の屈折力の第５２レンズ成分Ｂ５２より構成している。

第５１レンズ成分Ｂ５１は光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動して結像位置を光軸に対して垂直方向へ移動している。即ちズームレンズが振動したときに生ずる画像ぶれを補正している（防振を行っている）。尚、防振は他のレンズ群又は他のレンズ成分で行っても良い。

各実施例において、第１レンズ群Ｂ１は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズからなる。第１レンズ群Ｂ１の焦点距離と第２レンズ群Ｂ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とする。第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２とし、シェープファクターＳＦＧ１を
ＳＦＧ１＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）
とする。

このとき、
５．０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７．０ ・・・（１）
−０．２＜ＳＦＧ１＜１．１ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

各実施例では高ズーム比を確保しつつ、諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群を有する構成をとっている。ズーミングに際して結像面に対し、第１レンズ群Ｂ１を不動とすることにより、高い位置精度を保つこと、ズーミングに際してのレンズ全長の変化が無いようにしている。また、可動レンズ群を少なくして、機構部品の簡素化を図っている。

機構部品の簡素化はゴミ等の発生を低減することができ、高い光学性能を維持したズームレンズおよびそれを用いた撮像装置が得られる。さらに、コンバータレンズなどのアクセサリを取り付ける場合に、強度が確保される。ズーミングに際して、第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４を移動させるようにして、可動レンズ群を減らして、レンズ全系の小型化や構成の簡素化を図っている。

第１レンズ群Ｂ１は最も物体側に配置され、第１レンズ群Ｂ１には軸外光束が光軸から離れた位置を通過する。また、そのレンズ構成によりレンズ全長やレンズ径が大きく影響されるため、全系の小型化を図りつつ、高い光学性能を得るにはレンズ構成を適切に設定することが重要である。

そこで第１レンズ群Ｂ１を、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズと３枚の正レンズにて構成することで、各正レンズのレンズ面の曲率半径を適正な範囲として、前玉有効径の増大を極力抑えている。第１レンズ群を上記の構成とすることにより、第２レンズ群Ｂ２以降のレンズ群には広画角化のための負担をあまり負わせることなく広角側において像面湾曲と倍率色収差を補正し、望遠側において球面収差およびコマ収差を補正するのを容易にしている。

次に前述の条件式（１）、（２）の技術的意味について説明する。条件式（１）は、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の焦点距離の比を規定している。条件式（１）の上限を超えて、第２レンズ群Ｂ２の焦点距離が小さくなりすぎると、広画角化と高ズーム比化には有利となるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲が増大してくる。また条件式（１）の下限を超えて、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離が小さくなりすぎると、第１レンズ群Ｂ１より軸上色収差と球面収差が多く発生し、これらの収差を他のレンズ群で補正するのが難しくなる。

条件式（２）は、第１レンズ群Ｂ１の負レンズのシェープファクター（レンズ形状）を規定している。条件式（２）の上限を超えると、第１レンズ群Ｂ１の像側主点を像側へ移動することが難しくなり、前玉有効径が大型化してくる。また条件式（１）の下限を超えると、物体側のレンズ面の凹形状の曲率が大きくなりすぎ、高次の収差が多く発生してくる。そうすると全系の小型化を図る場合に、諸収差の補正が困難となる。

条件式（１）と条件式（２）の範囲内であれば、諸収差の発生が少なく、各レンズ面の曲率半径を大きくするために第１レンズ群Ｂ１や第２レンズ群Ｂ２に新たにレンズを追加する必要がなくなる。この結果、各レンズ群の枚数を少なくすることができ、全系の小型化と高い光学性能が容易に得られる。

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。第１レンズ群Ｂ１に含まれる負レンズの焦点距離をｆ１ｎとする。広角端における全系の焦点距離をｆＷ、望遠端における全系の焦点距離をｆＴとする。第３レンズ群Ｂ３の物体側に開口絞りＳＰを有し、広角端におけるレンズ全長をＴＤＷ、広角端における開口絞りＳＰから像面までの空気換算長（フィルター等の平行平面版を除去したときの距離）をＤＳＰとする。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Ｂ２の移動量をｍ２とする。

後群ＬＲは物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５より構成されているときであって、第５レンズ群Ｂ５は負の屈折力の第５１レンズ成分Ｂ５１、正の屈折力の第５２レンズ成分Ｂ５２を有している。そしていずれか一方のレンズ成分ＩＳは、像ぶれ補正に際して光軸と垂直に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動している。

レンズ成分ＩＳの望遠端における横倍率をβａ、レンズ成分ＩＳより像側のレンズ成分の望遠端における横倍率をβｂとする。（但しレンズ成分ＩＳより像側にレンズ成分がないときはβｂ＝１とする）。

ここで、広角端から望遠端へのズーミングに際してのレンズ群の移動量とは広角端と望遠端におけるレンズ群の光軸方向の位置の差である。移動量の符号は望遠端において広角端よりも像側に位置するときを正とする。このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

０．８＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜２．０ ・・・（３）
２．０＜ｆ１／√（ｆＷ×ｆＴ）＜４．０ ・・・（４）
０．２＜ＤＳＰ／ＴＤＷ＜０．４ ・・・（５）
１．５＜｜ｍ２｜／√（ｆＷ×ｆＴ）＜３．０・・・（６）
０．４＜｜（１−βａ）×βｂ｜＜１．５ ・・・（７）
０．５＜ｆ１／ｆＴ＜１．５ ・・・（８）
次に各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｂ１の負レンズの焦点距離を第１レンズ群Ｂ１の焦点距離で規定している。条件式（３）の上限を超えて、負レンズの焦点距離が大きく（長く）なると、第１レンズ群Ｂ１の像側主点を像側に移動することが困難となる。また、色収差の補正が困難となる。条件式（３）の下限を超えて、負レンズの焦点距離が小さく（短く）なると、広角端で発生する像面湾曲の補正が難しく、高ズーム比化と全系の小型化が難しくなる。また、望遠側において軸外光束の下光線が補正不足になるのを防ぎつつ、色収差を補正するのが困難になる。

条件式（４）は、第１レンズ群Ｂ１の屈折力を規定している。条件式（４）は主に球面収差やコマ収差を良好に抑えつつ、広画角化を図るためのものである。条件式（４）の上限を超えて、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が弱くなると、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）を短縮することが困難となる。また、高ズーム比化が難しくなる。条件式（４）の下限を超えて、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が強くなると、広画角化を図るためには有利だが、球面収差やコマ収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が難しくなってくる。

条件式（５）は、広角端における開口絞りＳＰの位置を規定している。条件式（５）の上限を超えると軸外光束の開口絞りＳＰより後方のレンズ群への入射位置の光軸からの距離変化が大きくなる。そうすると軸外収差を良好に補正するため、レンズ枚数が多く必要となり、非球面も多く必要となり、好ましくない。条件式（５）の下限を超えると、望遠端側において軸外光束の第１レンズ群Ｂ１の入射位置が光軸から離れ、第１レンズ群Ｂ１の有効径が増大してくるので良くない。

条件式（６）は、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｂ２の移動量を規定している。条件式（６）は所定のズーム比を確保しつつ、レンズ系全体の小型化を図るためのものである。条件式（６）の上限を超えて、第２レンズ群Ｂ２の移動量が大きくなると、広角端においてレンズ全長を短くするのが難しくなり、また第１レンズ群Ｂ１の有効径が増大してくるので良くない。

条件式（６）の下限を超えて、第２レンズ群Ｂ２の移動量が小さくなると、所定のズーム比を確保するために、第２レンズ群Ｂ２の屈折力を強めなければならない。そうするとズーミングによる像面湾曲の変化が大きくなり、ズーム全域にわたって像面湾曲を良好に補正することが困難になる。

条件式（７）は、最終レンズ群のレンズ成分ＩＳの像シフト敏感度（防振敏感度）を規定している。ここで、像シフト敏感度ＴＳとは、シフト用のレンズ成分ＩＳを光軸に対し垂直方向に移動させたときのレンズ成分ＩＳの垂直方向の移動量ΔＬとそのときの像面での像（結像位置）の光軸に対して垂直方向の移動量ΔＩの比
ＴＳ＝ΔＩ／ΔＬ
である。

条件式（７）の上限を超えると、レンズ成分ＩＳの微小な移動に対し、像が大きくシフト（移動）し、高い防振精度の制御が要求されるので良くない。条件式（７）の下限を超えると、像を光軸に対して垂直方向に所定量シフトするためにレンズ成分ＩＳの必要な移動量が大きくなり、全系の小型化が困難になる。また、像を所定量シフトするためにレンズ成分ＩＳをシフトした際の収差変動の抑制が困難となる。尚、像ぶれ補正のためのレンズ成分ＩＳを小型軽量化するために、レンズ成分ＩＳは１コンポーネント（単一レンズ又は接合レンズ）で構成することが望ましい。

条件式（８）は第１レンズ群Ｂ１の屈折力を規定している。条件式（８）の上限を超えて、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が弱くなると、レンズ全長が増大し、また、望遠側において球面収差やコマ収差が増大し、これらの諸収差を良好に補正することが難しくなる。条件式（８）の下限を超えて、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が強くなると望遠端でのレンズ全長は短縮されるが、製造誤差による像面倒れやズーミングに際しての像ゆれなどが多くなり、高い精度のレンズ鏡筒が必要になり好ましくない。更に好ましくは条件式（１）乃至（４）、（６）乃至（８）は次の条件式を満足すると、好ましい。

５．０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜６．０ ・・・（１ａ）
０．２＜ＳＦＧ１≦１．０ ・・・（２ａ）
０．８＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜１．５ ・・・（３ａ）
２．５＜ｆ１／√（ｆＷ×ｆＴ）＜３．８ ・・・（４ａ）

１．７＜｜ｍ２｜／√（ｆＷ×ｆＴ）＜２．５ ・・・（６ａ）
０．４＜｜（１−βａ）×βｂ｜＜０．８ ・・・（７ａ）
０．６＜ｆ１／ｆＴ＜１．２ ・・・（８ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、ズーミングに伴うコマ収差および像面湾曲の変動
の抑制が容易になる。

条件式（２ａ）を満たすことにより、前玉有効径の小型化を図り、望遠側において球面収差およびコマ収差を良好に補正することが容易になる。条件式（３ａ）を満たすことにより、前玉有効径の小型化を図り、望遠側において軸外光束の下光線を良好に補正することが容易になる。条件式（４ａ）を満たすことにより、望遠側において球面収差を良好に補正し、レンズ全長を短縮することが容易になる。

条件式（６ａ）を満たすことにより、第２レンズ群Ｂ２の移動量がより適切となり、高ズーム比化と全系の小型化が容易になる。条件式（７ａ）を満たすことにより、防振のため像変位を行うレンズ成分ＩＳのシフト敏感度がより適切になり、高い結像性能を維持しつつ像変位が容易になる。条件式（８ａ）を満たすことにより、ズーム全域にわたって像面湾曲を良好に補正するのが容易になる。

更に好ましくは条件式（１ａ）乃至（４ａ）、（５）、（６ａ）乃至（８ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
５．０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜５．５ ・・・（１ｂ）
０．５＜ＳＦＧ１≦１．０ ・・・（２ｂ）
０．９＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜１．５ ・・・（３ｂ）
２．６＜ｆ１／√（ｆＷ×ｆＴ）＜３．５ ・・・（４ｂ）
０．３＜ＤＳＰ／ＴＤＷ＜０．４ ・・・（５ｂ）
１．８＜｜ｍ２｜／√（ｆＷ×ｆＴ）＜２．４・・・（６ｂ）
０．５＜｜（１−βａ）×βｂ｜＜０．７ ・・・（７ｂ）
０．７＜ｆ１／ｆＴ＜１．１ ・・・（８ｂ）

以上のように各実施例によれば、各レンズ群の屈折力等を適切に設定することにより、高ズーム比化、広画角化を図ると共に、前玉有効径の小型化を維持して、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズを得ている。

各実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｂ１および第２レンズ群Ｂ２の屈折力をある程度強めることで広画角化を達成している。また。第１レンズ群Ｂ１と開口絞りＳＰの距離を小さくし、前玉有効径の小型化を達成している。これにより第１レンズ群Ｂ１のレンズ径の小型化を図っている。また、第３レンズ群Ｂ３の屈折力をある程度強めることで開口絞りＳＰから像面ＩＰまでの距離を小さくしている。これによりレンズ全長を短縮している。

各実施例のズームレンズでは、広角端から望遠端に向かって第２レンズ群を像側に移動させている。そして広角端よりも望遠端において第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の間隔を広げることで変倍作用を得ている。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングについては第４レンズ群Ｂ４を物体側に移動させている。

以上のような構成とすることで広角端および望遠端におけるレンズ全長を短縮しつつ、高ズーム比化を図っている。

実施例１乃至実施例４では、第３レンズ群Ｂ３に非球面レンズを採用することにより、所定の明るさを確保しつつ、広角側において球面収差やコマ収差を良好に補正している。実施例１乃至４では、第３レンズ群Ｂ３の正レンズの少なくとも１つのレンズ面を非球面として諸収差を良好に補正している。すなわち、正レンズの基準球面により発生する収差とは逆の収差を非球面により発生させることにより、基準球面による収差と非球面による収差とバランスさせている。

実施例３、４では第２レンズ群Ｂ２に非球面レンズを採用することにより、光学性能のさらなる向上を図っている。特に広角側において像面の倒れを防止している。実施例３では、第２レンズ群Ｂ２の最も物体側の負レンズに、レンズ中心からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる非球面形状とし、収差補正を良好に行っている。

本発明の撮像装置においては、歪曲収差と倍率色収差のうち少なくとも一方を電気的に補正する回路とを備えるのが好ましい。このように歪曲収差を許容することのできる構成にすれば、ズームレンズのレンズ枚数の削減や全系の小型化が容易になる。また、倍率色収差を電気的に補正することにより、撮影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。

次に各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いた撮像装置としてカムコーダー（ビデオカメラ）の実施例を図１２、デジタルスチルカメラの実施例を図１３を用いて説明する。図１２において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至４に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。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１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。１３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１２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。

図１３において、２０はカメラ本体、２１は実施例１乃至４に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。

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。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、アッベ数である。

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。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０を各々非球面係数としたとき

なる式で表している。

*は最終レンズ面から像面までの非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０^-xを意味している。ＢＦは空気換算のバックフォーカスである。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。各数値実施例では広角端、第１中間ズーム位置、第２中間ズーム位置、望遠端における４つの焦点距離におけるＦナンバー、画角（度）、像高、レンズ全長、ＢＦ等における値を示している。半画角は光線追跡値による半画角を示す。前述の各条件式とパラメータに対する各実施例との対応を表−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 -344.066 1.50 1.84666 23.8
2 50.245 4.07 1.60311 60.6
3 -164.337 0.20
4 49.901 2.95 1.80400 46.6
5 -700.592 0.17
6 26.799 2.05 1.77250 49.6
7 48.404 (可変)
8 115.929 0.70 1.88300 40.8
9 8.374 2.63
10 -13.413 0.60 1.80000 29.8
11 14.604 1.50
12 -15.366 0.60 1.88300 40.8
13 -34.927 0.20
14 40.719 2.03 1.92286 18.9
15 -18.683 (可変)
16(絞り) ∞ 1.20
17* 16.419 3.45 1.55332 71.7
18* -21.931 (可変)
19 12.803 0.60 1.84666 23.8
20 6.466 2.13 1.63854 55.4
21 -64.684 (可変)
22* 35.578 1.02 1.83481 42.7
23 -46.779 0.50 1.64769 33.8
24 5.419 3.47
25 10.055 3.23 1.51633 64.1
26 -9.717 3.00
27 ∞ 1.00 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第17面
K =-6.51338e-001 A 4=-8.42369e-005 A 6=-2.73669e-008 A 8=-1.56859e-008 A10= 3.10785e-010

第18面
K =-4.76736e+000 A 4=-4.65862e-005 A 6=-1.49561e-007

第22面
K = 3.24617e+001 A 4=-2.09482e-004

各種データ
ズーム比 13.57

焦点距離 3.64 11.01 22.91 49.32
Fナンバー 1.80 2.38 2.62 2.80
半画角（度） 36.60 11.55 5.61 2.61
像高 2.70 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 75.25 75.25 75.25 75.25
BF 4.66 4.66 4.66 4.66

d 7 0.70 14.78 20.61 24.98
d15 25.88 11.80 5.97 1.60
d18 8.17 5.31 4.38 6.78
d21 1.04 3.90 4.83 2.43

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 36.16
2 8 -6.70
3 16 17.53
4 19 22.81
5 22 20.93

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -135.961 1.50 1.90366 31.3
2 44.629 0.95
3 64.758 3.78 1.60311 60.6
4 -118.605 0.15
5 41.339 4.25 1.71300 53.9
6 -157.378 0.15
7 32.789 2.40 1.69680 55.5
8 80.447 (可変)
9 269.050 0.70 1.88300 40.8
10 9.053 1.92
11 -279.080 0.60 1.92286 20.9
12 11.014 2.37
13 -11.741 0.60 1.74400 44.8
14 -33.583 0.10
15 38.458 2.00 1.95906 17.5
16 -20.816 (可変)
17(絞り) ∞ 1.20
18* 15.482 2.51 1.59201 67.0
19* 160.382 (可変)
20* 11.494 2.04 1.68893 31.1
21 -276.118 0.15
22 21.492 0.60 1.92286 20.9
23 6.364 3.14 1.51633 64.1
24 -56.611 (可変)
25 ∞ 1.00 1.51633 64.1
26 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第18面
K = 1.27083e+000 A 4=-1.62706e-004 A 6=-8.28378e-007 A 8=-1.15364e-008 A10= 1.85815e-010

第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.01028e-005 A 6=-2.57494e-007

第20面
K =-7.18029e-001 A 4=-9.01823e-006 A 6= 5.20604e-007

各種データ
ズーム比 11.85

焦点距離 3.48 11.04 24.37 41.30
Fナンバー 1.80 2.45 2.73 2.88
半画角（度） 36.73 11.52 5.28 3.12
像高 2.60 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 81.12 81.12 81.12 81.12
BF 10.54 13.35 14.51 13.32

d 8 0.70 17.39 24.63 28.52
d16 29.42 12.73 5.49 1.60
d19 9.35 6.54 5.38 6.57
d24 8.88 11.69 12.85 11.66

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 39.90
2 9 -7.86
3 17 28.76
4 20 19.12

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 1.50 1.84666 23.8
2 41.344 1.80
3 94.752 3.03 1.48749 70.2
4 -126.575 0.15
5 46.422 2.80 1.69680 55.5
6 297.361 0.15
7 37.804 3.27 1.83481 42.7
8 1147.293 (可変)
9 -124.873 0.60 1.85135 40.1
10* 7.294 2.81
11 -16.328 0.60 1.80400 46.6
12 47.325 0.20
13 19.795 1.81 1.92286 18.9
14 -76.231 (可変)
15(絞り) ∞ 1.20
16* 20.125 3.33 1.55332 71.7
17* -24.740 (可変)
18 23.545 0.60 1.84666 23.8
19 9.952 2.14 1.63854 55.4
20 -25.683 (可変)
21* 45.164 1.16 1.88300 40.8
22 -52.263 0.60 1.67270 32.1
23 6.244 1.82
24 7.565 3.50 1.69680 55.5
25 -428.888 3.30
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-1.10126e-001 A 4=-1.61117e-005

第16面
K =-2.63299e+000 A 4= 2.93548e-006 A 6=-3.06369e-009 A 8= 1.93110e-008 A10=-2.66803e-010

第17面
K =-5.96116e+000 A 4= 1.08153e-005 A 6= 6.08640e-007

第21面
K =-7.26973e+001 A 4= 1.08789e-004

各種データ
ズーム比 11.99

焦点距離 3.81 15.73 27.56 45.70
Fナンバー 1.80 2.48 2.69 2.88
半画角（度） 34.31 10.80 6.21 3.76
像高 2.60 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 79.68 79.68 79.68 79.68
BF 4.96 4.96 4.96 4.96

d 8 0.70 18.05 23.28 28.24
d14 29.14 8.95 4.35 1.60
d17 8.69 5.93 3.95 4.69
d20 3.14 8.74 10.09 7.14

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 39.66
2 9 -7.87
3 15 20.60
4 18 25.40
5 21 42.15

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -800.000 1.50 1.90366 31.3
2 39.916 0.82
3 45.540 4.51 1.60311 60.6
4 -166.248 0.15
5 37.763 3.89 1.69680 55.5
6 -808.672 0.15
7 36.152 1.96 1.69680 55.5
8 72.304 (可変)
9 -130.913 0.70 2.00100 29.1
10 8.032 3.36
11 -16.195 0.60 1.91082 35.3
12 18.017 2.42 2.00178 19.3
13* -23.343 (可変)
14(絞り) ∞ 1.20
15* 14.319 2.18 1.59201 67.0
16* -88.129 (可変)
17 11.007 0.50 1.84666 23.8
18 6.235 2.45 1.63854 55.4
19 -42.556 (可変)
20 11.433 0.70 1.55332 71.7
21* 4.539 2.13
22 8.024 2.16 1.56384 60.7
23 -22.110 0.50 1.95906 17.5
24 -850.000 4.40
25 ∞ 1.00 1.51633 64.1
26 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 8.00261e-001 A 4=-5.85355e-005 A 6=-5.61599e-007

第15面
K = 5.69141e-001 A 4= 1.42937e-005 A 6= 1.76326e-006 A 8= 1.42819e-007 A10=-1.67455e-009

第16面
K =-8.78133e+002 A 4= 3.70614e-005 A 6= 8.23852e-006

第21面
K =-3.87586e-001 A 4= 1.40888e-004

各種データ
ズーム比 11.83

焦点距離 3.47 11.03 28.06 41.04
Fナンバー 1.80 2.45 2.77 2.88
半画角（度） 36.85 11.53 4.58 3.14
像高 2.60 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 75.82 75.82 75.82 75.82
BF 6.06 6.06 6.06 6.06

d 8 0.70 17.43 25.79 28.58
d13 29.58 12.85 4.49 1.70
d16 6.34 4.09 2.96 3.51
d19 1.26 3.50 4.63 4.09

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.70
2 9 -7.65
3 14 20.97
4 17 17.26
5 20 117.66

Ｂ１ 第１レンズ群 Ｂ２ 第２レンズ群 Ｂ３ 第３レンズ群
Ｂ４ 第４レンズ群 Ｂ５ 第５レンズ群 ＳＰ 絞り ＬＲ 後群

Claims (9)

1. 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、１以上のレンズ群を含む後群より構成され、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記後群の中で最も物体側に配置されたレンズ群が移動し、前記第１レンズ群はズーミングのためには不動であり、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であって、
   前記後群に含まれるレンズ群は全て正の屈折力を有し、前記第３レンズ群の物体側に開口絞りを有し、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
   前記第１レンズ群の焦点距離と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、広角端におけるレンズ全長をＴＤＷ、広角端における前記開口絞りから像面までの空気換算長をＤＳＰ、前記第１レンズ群に含まれる負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１、Ｒ２とし、シェープファクターＳＦＧ１を
   ＳＦＧ１＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）
   とするとき、
   ５．０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜７．０
   −０．２＜ＳＦＧ１＜１．１
   ０．２＜ＤＳＰ／ＴＤＷ＜０．４
   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. 前記第１レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ１ｎとするとき、
   ０．８＜｜ｆ１ｎ｜／ｆ１＜２．０
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 広角端における全系の焦点距離をｆＷ、望遠端における全系の焦点距離をｆＴとするとき、
   ２．０＜ｆ１／√（ｆＷ×ｆＴ）＜４．０
   なる条件式を満たす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. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をｍ２、広角端における全系の焦点距離をｆＷ、望遠端における全系の焦点距離をｆＴとするとき、
   １．５＜｜ｍ２｜／√（ｆＷ×ｆＴ）＜３．０
   なる条件式を満たす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. 望遠端における全系の焦点距離をｆＴとするとき、
   ０．５＜ｆ１／ｆＴ＜１．５
   なる条件式を満たす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. 前記後群は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、
   前記第５レンズ群は負の屈折力の第５１レンズ成分、正の屈折力の第５２レンズ成分を有し、前記第５１レンズ成分と前記第５２レンズ成分のいずれか一方のレンズ成分ＩＳは、像振れ補正に際して、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動し、
   前記レンズ成分ＩＳの望遠端における横倍率をβａ、前記レンズ成分ＩＳより像側に配置されたレンズ成分の望遠端における横倍率をβｂとするとき、（但しレンズ成分ＩＳより像側にレンズ成分がないときはβｂ＝１とする）
   ０．４＜｜（１−βａ）×βｂ｜＜１．５
   なる条件式を満たす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. 前記後群は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、前記第５レンズ群はズーミングに際して不動であ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. 前記後群は、正の屈折力の第４レンズ群から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。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。