JP6833323B2 - 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、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

近年、固体撮像素子を用いた撮像装置に用いられる撮像光学系においては、全系が小型で、広画角でありながら、物体距離全般にわたり高性能（高解像力）なズームレンズであることが要求されている。このうち撮像全画角が１００度程度の広画角のズームレンズとして、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）ネガティブリード型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では、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より成る広角端での撮影全画角９０度程度の広画角のズームレンズを開示している。特許文献２では、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群より成る広角端での撮影全画角１０５度程度の広画角のズームレンズを開示している。

特開２０１３−１８２０５４号公報 特開２０１２−００８２７３号公報

ネガ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、広画角化を図るのが比較的容易である。しかしながらネガティブリード型のズームレンズは、レンズ構成が開口絞りに対して非対称な配置となるため、像面湾曲や歪曲などの収差が多く発生し、これらの収差補正が難しくなる。特に撮像画角が１００度を超えるような広画角域を含むズームレンズは、前述の諸収差が多く発生してくる。

ネガ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、広画角を確保しつつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームレンズを構成する各レンズ群を適切に設定することが重要である。特に負の屈折力の第１レンズ群のレンズ構成が重要となる。例えば、前玉有効径（第１レンズ群の有効径）を小さくしつつ、広画角化を図るには、第１レンズ群の負の屈折力を強くすれば良い。

しかしながら、第１レンズ群の負の屈折力を強くすると、広角域での倍率色収差や歪曲といった諸収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難になってくる。そのため、第１レンズ群のレンズ構成が適切でないと、広画角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、全系が小型で、広画角で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、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、１以上のレンズ群を有し全体として正の屈折力の後群より構成され、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であって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有し接合レンズおよび接合レンズの一部でない第１１レンズ要素、負の屈折力を有し接合レンズおよび接合レンズの一部でない第１２レンズ要素、正の屈折力を有し接合レンズおよび接合レンズの一部でない第１３レンズ要素から構成され、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、広角端におけるバックフォーカスをｓｋｗ、前記第１２レンズ要素の焦点距離をｆＬ１２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１２レンズ要素の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａ、前記第１２レンズ要素の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ｂ、前記第１３レンズ要素の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１３ａとするとき、
−２．０＜ｆＬ１２／ｆｗ＜−０．２
２．１４９≦ｓｋｗ／ｆｗ＜５．０
０．５０＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜０．８５
−０．４０＜（Ｒ１２ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１２ｂ−Ｒ１２ａ）＜−０．０５
２．０＜（Ｒ１３ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１３ａ−Ｒ１２ｂ）＜１２．０
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、全系が小型で、広画角で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） 実施例１の広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例１の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例２の広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例２の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例３の広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例３の広角端、中間ズーム位置、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、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、１以上のレンズ群を有し全体として正の屈折力の後群より構成され、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。

図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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）、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）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。実施例１はズーム比２．０、開口比４．０〜５．９程度、撮像半画角５１度〜３２度程
度のズームレンズである。

図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠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２．３、開口比４．０〜５．８程度、撮像半画角５１度〜２９度程度のズームレンズである。

図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠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２．１、開口比４．０〜５．８程度、撮像半画角５３度〜３３度程度のズームレンズである。図７は本発明のズームレンズを備える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、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。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。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。このときは左方がスクリーン、右方が被投射面となる。レンズ断面図においてＬｉは第ｉレンズ群である。Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群である。ＬＲは１以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群である。

図１の実施例１において後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２より構成されている。図３の実施例２、図５の実施例３において後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成されている。ＳＰは撮影時の絞り値に応じた撮影光束径を制御する開口径可変の撮影光束径決定部材（以下「開口絞り」と呼ぶ）である。

ＩＰは像面であり、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）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。

球面収差図において、実線ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、２点鎖線ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において点線ΔＭはｄ線のメリディオナル像面、実線ΔＳはｄ線のサジタル像面を表している。歪曲はｄ線について示している。また、倍率色収差は、ｄ線を基準とした際のｇ線の差分を表している。

ＦｎｏはＦナンバーである。ωは撮像半画角（度）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、光軸上移動可能な両端に位置したときのズーム位置をいう。レンズ断面図において、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。

実施例１において後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群より構成されている。実施例１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、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動する。第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が狭くなるようにしてズーミングを行っている。

実施例１のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２に含まれる一部のレンズよりなる最も物体側の負レンズと正レンズを接合した接合レンズはフォーカス部ＬＦであり、光軸上移動させてフォーカシングを行っている。無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、フォーカス部ＬＦを後方（像側）に繰り込むことで行っている。Ｌ２Ｉは開口絞りＳＰより像側に配置された像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する防振部であり、フォーカス部ＬＦと異なる第２レンズ群Ｌ２の一部のレンズより構成されている。

実施例２、３において後群ＬＲは物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から構成されている。実施例２および３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、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動する。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は物体側へ移動する。

そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が狭く、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が広く、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔が狭くなるようにしてズーミングを行っている。第３レンズ群Ｌ３に関する実線の曲線３ａと点線の曲線３ｂは、各々無限遠と近距離にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。

実施例２および３のズームレンズにおいて、第３レンズ群Ｌ３は光軸上移動させてフォーカシングを行っているフォーカス部である。無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、第３レンズ群Ｌ３を後方（像側）に繰り込むことで行っている。また実施例２、３では、望遠端において無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、矢印３ｃに示すように第３レンズ群Ｌ３を後方に繰り込むことで行っている。

Ｌ２Ｉは開口絞りＳＰより像側に配置された像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する防振部であり、第２レンズ群Ｌ２に含まれる一部のレンズより構成されている。尚、各実施例において像ぶれ補正は任意のレンズ群又は任意のレンズで行っても良い。

各実施例では広画角を達成し、所定の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配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、全体として正の屈折力を有する後群ＬＲからなる。そして少なくとも２つ以上のレンズ群からなるレンズ構成を採用している。ズームレンズとして、ネガティブリード型を選択することにより、後側主点位置を像側へ位置させて長いバックフォーカスが容易に得られ、しかも前玉有効径（第１レンズ群Ｌ１の有効径）の小さな広画角のズームレンズを得ている。

さらに、第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズ要素Ｌ１１、負の屈折力の第１２レンズ要素Ｌ１２、正の屈折力の第１３レンズ要素Ｌ１３の３つのレンズ要素で構成している。これにより広角化を図った際に課題となる前玉有効径が大型化するのを軽減している。

ここで、レンズ要素とは、実質的に屈折力を有する１枚のレンズを意味する。２枚のレンズが接合された接合レンズは、レンズ要素に含まれない。１枚のレンズに非球面形状のレプリカ樹脂層等を形成した非球面レンズ等の光学素子はレンズ要素に含まれる。具体的には、後述する実施例３の数値データにおける第１２レンズ要素Ｌ１２の物体側に形成した樹脂層のように、光軸上の厚みが０．３ｍｍ以下（実施例３は０．２ｍｍである）の樹脂層を含むレンズも１つのレンズ要素と定義する。また、材料を規定した後述する各条件式（１０）乃至（１３）においては、樹脂層を考慮せずに算出する。

各実施例では、第１１レンズ要素Ｌ１１に非球面レンズを採用し、広角端において像面湾曲および歪曲収差を良好に補正している。各実施例において、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、広角端におけるバックフォーカスをｓｋｗ、第１２レンズ要素Ｌ１２の焦点距離をｆＬ１２とする。このとき、
−２．０＜ｆＬ１２／ｆｗ＜−０．２ ・・・（１）
１．８＜ｓｋｗ／ｆｗ＜５．０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

そして、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｌ１は広角端のズーム位置から中間のズーム位置までは像側へ移動し、中間のズーム位置から望遠端のズーム位置までは物体側へ移動する。即ち像側に凸状の軌跡の一部を有するように移動する。後群ＬＲに含まれるレンズ群は物体側に移動し変倍を行っている。

条件式（１）は、負の屈折力の第１２レンズ要素Ｌ１２の焦点距離ｆＬ１２を、広角端における全系の焦点距離ｆｗで規定した式であり、広画角化を図った際の前玉有効径の大型化を軽減するためのものである。第１レンズ群Ｌ１は、軸外主光線を開口絞りＳＰの中心に瞳結像させる光学的な役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が多く発生し易い。そのため、本発明では第１レンズ群Ｌ１に含まれる第１１レンズ要素Ｌ１１に非球面を採用することにより、非点収差と歪曲収差をバランスよく補正し、全系の小型化を達成している。

さらなる全系の小型化のためには、第１１レンズ要素Ｌ１１に大きな負の屈折力を与え、非球面により像面湾曲や歪曲収差を軽減することも考えられるが、そうすると倍率色収差と歪曲収差の補正をバランス良く補正するのが困難になる。そのためには、第１２レンズ要素Ｌ１２に適切な負の屈折力を与え、広画角化を図ることが重要となる。

条件式（１）の上限を超えて、第１２レンズ要素Ｌ１２の負の屈折力が強くなりすぎると、広画角化には有利だが、像面湾曲が多く発生し、歪曲収差の補正も困難となる。また、第１１レンズ要素Ｌ１１に対し、第１２レンズ要素Ｌ１２の負の屈折力の分担が増加し、前玉有効径が増加する。条件式（１）の下限を超えると、第１１レンズ要素Ｌ１１の負の屈折力の分担が大きくなり、広角側において倍率色収差および像面湾曲の補正が難しくなる。

条件式（２）は、広角端のバックフォーカスを広角端における全系の焦点距離で規定した式であり、バックフォーカスの長さを適切に設定するものである。ここで、バックフォーカスとは最も像面側のレンズ面の面頂点から無限物点に対する近軸像面までの距離である。条件式（２）の下限を超えて、バックフォーカスが短くなり過ぎると一眼レフカメラに適用した場合のミラー等と干渉するなど、メカ構成上良くない。条件式（２）の上限を超えて、焦点距離に対してバックフォーカスが長くなり過ぎると、全系のレンズ全長が長くなり、前玉有効径も増大して全系の小型化が困難になる。

各実施例において更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−１．７＜ｆＬ２／ｆｗ＜−０．５ ・・・（１ａ）
２．０＜ｓｋｗ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、広角端における像面湾曲の補正と歪曲の補正が容易になる。条件式（２ａ）を満たすことにより、広角端におけるレンズ全長の短縮が容易になる。更に好ましくは条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−１．５＜ｆＬ２／ｆｗ＜−１．１ ・・・（１ｂ）
２．１＜ｓｋｗ／ｆｗ＜２．３ ・・・（２ｂ）

以上のように、条件式（１）、（２）を同時に満たすことにより、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し、広角端における撮像画角が１００度を超えるような超広角域を含むズームレンズを得ている。

各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのがよい。第１３レンズ要素Ｌ１３の焦点距離をｆＬ１３とする。第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。第１２レンズ要素Ｌ１２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａ、第１２レンズ要素Ｌ１２の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ｂとする。第１１レンズ要素Ｌ１１の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１１ｂとする。

第１３レンズ要素Ｌ１３の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１３ａとする。望遠端における後群の焦点距離をｆｐとする。第１２レンズ要素Ｌ１２の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄＬ１２、νｄＬ１２とする。第１３レンズ要素Ｌ１３の材料のアッベ数と部分分散比を各々ｎｄＬ１３、θｇＦＬ１３とする。

ここで材料のアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦはフラウンホーファー線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線における材料の屈折率を各々Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｇとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

０．４＜｜ｆＬ１２／ｆＬ１３｜＜０．８ ・・・（３）
０．５０＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜０．８５ ・・・（４）
０．６＜ｆＬ１２／ｆ１＜１．４ ・・・（５）
−０．７０＜（Ｒ１２ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１２ｂ−Ｒ１２ａ）＜−０．０５
・・・（６）
０．３０＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１１ｂ）＜０．７５
・・・（７）
２．０＜（Ｒ１３ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１３ａ−Ｒ１２ｂ）＜１２．０
・・・（８）
０．４＜｜ｆ１／ｆｐ｜＜０．９ ・・・（９）
１．７＜ｎｄＬ１２＜２．１ ・・・（１０）
４０．０＜νｄＬ１２＜６０．０ ・・・（１１）
１８．０＜νｄＬ１３＜４０．０ ・・・（１２）
０．５５＜θｇＦＬ１３＜−０．００３×νｄＬ１３＋０．７ ・・・（１３）

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は、負の屈折力の第１２レンズ要素Ｌ１２の焦点距離ｆＬ２に対する正の屈折力の第１３レンズ要素Ｌ１３の焦点距離ｆＬ３の比を規定し、主に広角側の倍率色収差の発生を軽減しつつ前玉有効径の増大を軽減するためのものである。

条件式（３）の上限を超えて、第１３レンズ要素Ｌ１３の正の屈折力が強くなりすぎると、広角側において倍率色収差の曲がり、波長毎のコマ収差のばらつき（色のコマ収差）が増大してくるので好ましくない。条件式（３）の下限を超えて、第１２レンズ要素Ｌ１２の負の屈折力が強くなりすぎると（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると）、広角側において負の歪曲収差が大きくなり、また高次の非点収差が多く発生しやすくなるので、好ましくない。

条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１に対する望遠端における全系の焦点距離の比を規定し、主にレンズ系の広画角化と高ズーム比化を達成す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Ｌ１の負の屈折力が弱くなると、広画角化を図った際、前玉有効径が増加してくる。

条件式（４）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなると、広画角化には有利だが、広角端において歪曲収差及び非点収差が増大し、全体として正の屈折力の後群ＬＲでこれらの諸収差の補正が難しくなってくる。また、後群ＬＲには強い正の屈折力が必要となるため、望遠側において球面収差が大きく発生し、好ましくない。

条件式（５）は、第１２レンズ要素Ｌ１２の焦点距離ｆＬ２に対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１の比に関する。本発明のズームレンズにおいて、第１２レンズ要素Ｌ１２の負の屈折力を強くすると、広角端において負の歪曲収差が増大し、第１レンズ群Ｌ１の各レンズ要素に非球面を導入しても良好な収差補正が難しくなる。

条件式（５）の上限を超えて、第１２レンズ要素Ｌ１２の負の屈折力が弱くなると、相対的に第１１レンズ要素Ｌ１１の負の屈折力が大きくなり、広角側において倍率色収差の補正が難しくなる。条件式（５）の下限を超えて、第１２レンズ要素Ｌ１２の負の屈折力が強くなると、望遠端において球面収差の良好な補正が困難になるだけでなく、広角端からズーム中間にかけての歪曲収差の変動が大きくなり好ましくない。

条件式（６）は、第１２レンズ要素Ｌ１２のレンズ形状を規定しており、主に倍率色収差の発生を軽減しつつ、広画角化と全系の小型化を図るためのものである。条件式（６）の上限を超えると、像側のレンズ面の曲率が強まり、望遠側において球面収差が多く発生し、好ましくない。条件式（６）の下限を超えると、物体側のレンズ面の曲率が強まり、広角側において負の歪曲収差が増大し、好ましくない。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｌ１において、第１１レンズ要素Ｌ１１と第１２レンズ要素Ｌ１２で形成される空気レンズの形状を規定し、主に第１レンズ群Ｌ１の小型化を図るためのものである。この空気レンズは両凸形状で、空気レンズの両側は屈折率１以上の媒質で挟まれており、屈折率差が生じているため、負レンズと同様の屈折作用を有するレンズとみなせる。

条件式（７）の値が１となるとき、空気レンズは像側に凸面を向けた平凸形状となる。
両凸形状とすることで、第１レンズ群Ｌ１の構成要素を抑えつつ、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力を強めることができる。条件式（７）の上限を超えると、空気レンズの像側のレンズ面の曲率が強まり、ズーミングに際して倍率色収差の変動が増大し、好ましくない。条件式（７）の下限を超えると、空気レンズの物体側のレンズ面の曲率が強まり、歪曲収差が増大し、好ましくない。

条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１において、第１２レンズ要素Ｌ１２と第１３レンズ要素Ｌ１３で形成される空気レンズの形状を規定し、主に高ズーム比化を図った際のズーミングに伴う球面収差の変動を軽減するためのものである。条件式（８）の上限を超えると、空気レンズの像側のレンズ面の曲率が強まり、ズーミングに際して球面収差やコマ収差の変動が増加し、好ましくない。また、第１２レンズ要素Ｌ１２と第１３レンズ要素Ｌ１３の偏芯敏感度が大きくなり、製造公差が厳しくなる。

条件式（８）の下限を超えると、空気レンズの物体側のレンズ面の曲率が強まり、広角化には有利だが、広角側において歪曲収差が増大してくるので好ましくない。

条件式（９）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１に対する望遠端における後群の合成焦点距離ｆｐの比を規定しており、主にズーミングにおける諸収差の変動を軽減するためのものである。条件式（９）の上限を超え、望遠端における後群ＬＲの合成屈折力が大きくなると、ズーミングによる球面収差と像面湾曲の変動が大きくなり、高ズーム比化を図ることが難しくなる。条件式（９）の下限を超え、望遠端における後群ＬＲの合成屈折力が小さくなるとズーミングの際の第２レンズ群の移動量が大きくなり、全系が大型化してくるので好ましくない。

条件式（１０）、（１１）は、第１２レンズ要素Ｌ１２を構成する材料を規定している。広角端において倍率色収差の発生を軽減しつつ、広角側において歪曲収差を軽減するものである。材料の屈折率とアッベ数が条件式（１０）、（１１）の範囲内であれば、一次の色消しが容易である。

条件式（１２）、（１３）は、第１３レンズ要素Ｌ１３を構成する材料を規定している。第１３レンズ要素Ｌ１３は第１レンズ群Ｌ１の中で最も像側に配置された正レンズであり、正レンズとしては、広角端において最も軸外光の入射高が高くなる。そのため、広角端において倍率色収差を効果的に抑制するために、材料を適切に選択する必要がある。条件式（１２）、（１３）の範囲内であれば、広角側において倍率色収差の一次の色消しと二次スペクトル、そして望遠側において軸上色収差の補正が容易となる。

更に好ましくは条件式（３）乃至（１３）は次の数値範囲を満足するのが良い。

０．５０＜｜ｆＬ１２／ｆＬ１３｜＜０．７５ ・・・（３ａ）
０．６＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜０．８ ・・・（４ａ）
０．７＜ｆＬ１２／ｆ１＜１．２ ・・・（５ａ）
−０．６５＜（Ｒ１２ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１２ｂ−Ｒ１２ａ）＜−０．１５
・・・（６ａ）
０．５＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１１ｂ）＜０．７
・・・（７ａ）
３．０＜（Ｒ１３ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１３ａ−Ｒ１２ｂ）＜９．０
・・・（８ａ）
０．５＜｜ｆ１／ｆｐ｜＜０．８ ・・・（９ａ）
１．７３＜ｎｄＬ１２＜２．０ ・・・（１０ａ）
４１．０＜νｄＬ１２＜５５．０ ・・・（１１ａ）
２０．０＜νｄＬ１３＜３６．０ ・・・（１２ａ）
０．５６＜θｇＦＬ１３＜−０．００３×νｄＬ１３＋０．７ ・・・（１３ａ）

条件式（３ａ）を満たすことにより、広角側において歪曲収差と像面湾曲の補正が容易となる。条件式（４ａ）を満たすことにより、望遠側において球面収差の発生を抑えつつ、前玉有効径の小型化が容易となる。条件式（５ａ）を満たすことにより、第１２レンズ要素Ｌ１２の屈折力分担が適切となり、全ズーム領域で諸収差の発生を軽減することが容易となる。条件式（６ａ）を満たすことにより、ズーミングに伴う歪曲収差の変動を抑制しつつ、広画角化が容易になる。

条件式（７ａ）を満たすことにより、第１レンズ群Ｌ１の小型化を図りつつ、全ズーム範囲にわたりコマ収差の補正が容易になる。条件式（８ａ）を満たすことにより、望遠端におけるレンズ全長を短縮しつつ、高ズーム比化が容易になる。条件式（９ａ）を満たすことにより、前玉有効径の小型化を図りつつ、望遠端におけるレンズ全長の短縮が容易になる。条件式（１０ａ）乃至条件式（１３ａ）を満たすと、更に色収差の補正が容易になる。更に好ましくは条件式（３ａ）乃至（１３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．６＜｜ｆＬ１２／ｆＬ１３｜＜０．７ ・・・（３ｂ）
０．６４＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜０．７５ ・・・（４ｂ）
０．８＜ｆＬ１２／ｆ１＜１．１ ・・・（５ｂ）
−０．４＜（Ｒ１２ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１２ｂ−Ｒ１２ａ）＜−０．３
・・・（６ｂ）
０．５９＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１１ｂ）＜０．６５
・・・（７ｂ）
４．５＜（Ｒ１３ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１３ａ−Ｒ１２ｂ）＜７．２
・・・（８ｂ）
０．６＜｜ｆ１／ｆｐ｜＜０．７ ・・・（９ｂ）
１．７５＜ｎｄＬ１２＜１．９０ ・・・（１０ｂ）
４２．０＜νｄＬ１２＜５０．０ ・・・（１１ｂ）
２５．０＜νｄＬ１３＜３５．０ ・・・（１２ｂ）
０．５７＜θｇＦＬ１３＜−０．００３×νｄＬ１３＋０．７ ・・・（１３ｂ）

次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施例を図７を用いて説明する。図７において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至３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。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。

次に本発明の各実施例の数値データを示す。各数値データにおいてｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径、ｄｉ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、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離で示している。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。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，Ａ１２を各々非球面係数としたとき、

なる式で表している。また［ｅ−Ｘ］は［×１０^−Ｘ］を意味している。非球面は面番号の後に＊を付加して示す。また、各光学面の間隔dが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものである。また前述の各条件式と数値データの関係を表１に示す。

［数値データ１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* 32.562 2.30 1.76802 49.2
2* 12.508 11.85
3 -53.860 2.00 1.83481 42.7
4 25.087 4.62
5 38.871 5.59 1.73800 32.3
6 -62.966 (可変)
7 32.317 1.00 1.76200 40.1
8 18.252 4.12 1.48749 70.2
9 -230.222 8.53
10(絞り) ∞ 0.70
11 21.057 3.37 1.54814 45.8
12 121.955 5.42
13 34.002 2.18 1.72047 34.7
14 198.433 1.65
15 -158.437 1.00 1.91082 35.3
16 12.077 6.16 1.51742 52.4
17 -42.390 0.20
18 70.966 1.00 1.80400 46.6
19 20.249 6.37 1.43875 94.9
20* -43.180 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-4.03000e+000 A 4=-2.23341e-006 A 6= 4.22254e-008 A 8=-8.65590e-011 A10= 8.70330e-014

第2面
K =-6.99000e-001 A 4=-9.77241e-006 A 6=-2.66509e-008 A 8= 7.49083e-010 A10=-3.24786e-012 A12= 6.20220e-015

第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.46310e-006 A 6=-1.38230e-007 A 8= 4.26092e-011 A10=-1.40841e-012 A12=-4.30007e-014

各種データ
ズーム比 1.95
広角 中間 望遠
焦点距離 17.50 25.12 34.09
Fナンバー 4.00 4.85 5.88
半画角（度） 51.03 40.73 32.40
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 130.88 128.52 134.05
BF 37.60 49.75 64.06

d 6 25.20 10.68 1.92
d20 37.60 49.75 64.06

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -22.91
2 7 36.53

［数値データ２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* 37.571 1.80 1.75501 51.2
2* 13.915 13.25
3 -64.445 1.60 1.77250 49.6
4 29.603 4.34
5 39.276 6.36 1.72047 34.7
6 -97.088 (可変)
7(絞り) ∞ 2.00
8 100.209 2.15 1.48749 70.2
9 -76.174 2.00
10 19.704 1.00 2.00100 29.1
11 12.655 6.05 1.57099 50.8
12 -51.192 (可変)
13 -44.141 1.99 1.92286 18.9
14 -24.868 1.20 1.88300 40.8
15 1049.274 (可変)
16 90.034 6.31 1.53775 74.7
17 -19.294 0.30
18* -60.563 1.40 1.85135 40.1
19 18.427 7.54 1.49700 81.5
20 -83.429 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-6.09311e-001 A 4= 3.80343e-006 A 6=-1.14161e-008 A 8= 1.59527e-011 A10=-1.10569e-015

第2面
K =-4.17440e-001 A 4= 1.47520e-006 A 6=-2.21518e-008 A 8= 5.95070e-011 A10=-8.17106e-013 A12= 1.71867e-015

第18面
K = 1.41598e+001 A 4=-1.39450e-005 A 6=-1.00133e-008

各種データ
ズーム比 2.26
広角 中間 望遠
焦点距離 17.50 29.26 39.51
Fナンバー 3.99 4.94 5.80
半画角（度） 51.03 36.48 28.71
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 143.73 135.54 140.02
BF 38.43 53.88 67.37

d 6 36.97 13.34 4.33
d12 1.50 2.52 3.18
d15 7.55 6.53 5.87
d20 38.43 53.88 67.37

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -25.53
2 7 26.43
3 13 -49.65
4 16 144.29

［数値データ３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* 33.113 1.80 1.77377 47.2
2* 13.254 12.35
3* -49.382 0.20 1.51640 52.2
4 -49.382 1.40 1.80139 45.5
5 25.884 4.64
6 39.753 5.35 1.72047 34.7
7 -59.797 (可変)
8 76.662 2.97 1.48749 70.2
9 -128.453 2.00
10(絞り) ∞ 1.50
11 18.940 1.20 2.00100 29.1
12 12.077 5.25 1.54814 45.8
13 -45.577 (可変)
14 -39.918 0.80 1.88300 40.8
15 80.297 1.98 1.80810 22.8
16 -141.903 (可変)
17 115.056 5.94 1.49700 81.5
18 -17.683 0.30
19* -55.822 1.40 1.85135 40.1
20 19.046 7.81 1.49700 81.5
21 -49.647 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-1.38395e+000 A 4= 3.29376e-006 A 6=-2.05848e-009 A 8=-1.05203e-011 A10= 3.21797e-014

第2面
K =-9.10675e-001 A 4= 2.24208e-005 A 6=-1.01863e-008 A 8= 3.50616e-010 A10=-2.20851e-012 A12= 4.82789e-015

第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.15529e-006 A 6= 6.41571e-010 A 8= 4.66851e-012 A10= 1.23835e-014

第19面
K = 1.05208e+001 A 4=-1.53896e-005 A 6=-2.35641e-008

各種データ
ズーム比 2.05
広角 中間 望遠
焦点距離 16.48 26.23 33.81
Fナンバー 4.00 4.98 5.75
画角 52.70 39.52 32.62
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 136.86 129.10 131.99
BF 37.54 51.19 62.07

d 7 33.40 11.99 4.00
d13 1.71 2.54 2.92
d16 7.30 6.47 6.09
d21 37.54 51.19 62.07

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -24.53
2 8 27.76
3 14 -58.24
4 17 112.53

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 ＬＲ…後群

Claims (14)

1. 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、１以上のレンズ群を有し全体として正の屈折力の後群より構成され、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であって、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有し接合レンズおよび接合レンズの一部でない第１１レンズ要素、負の屈折力を有し接合レンズおよび接合レンズの一部でない第１２レンズ要素、正の屈折力を有し接合レンズおよび接合レンズの一部でない第１３レンズ要素から構成され、
   広角端における全系の焦点距離をｆｗ、広角端におけるバックフォーカスをｓｋｗ、前記第１２レンズ要素の焦点距離をｆＬ１２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１２レンズ要素の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａ、前記第１２レンズ要素の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ｂ、前記第１３レンズ要素の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１３ａとするとき、
   −２．０＜ｆＬ１２／ｆｗ＜−０．２
   ２．１４９≦ｓｋｗ／ｆｗ＜５．０
   ０．５０＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜０．８５
   −０．４０＜（Ｒ１２ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１２ｂ−Ｒ１２ａ）＜−０．０５
   ２．０＜（Ｒ１３ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１３ａ−Ｒ１２ｂ）＜１２．０
   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. 前記第１３レンズ要素の焦点距離をｆＬ１３とするとき、
   ０．４＜｜ｆＬ１２／ｆＬ１３｜＜０．８
   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. ０．６＜ｆＬ１２／ｆ１＜１．４
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. 前記第１１レンズ要素の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１１ｂとするとき、
   ０．３０＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１１ｂ）＜０．７５
   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. 望遠端における前記後群の焦点距離をｆｐとするとき、
   ０．４＜｜ｆ１／ｆｐ｜＜０．９
   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１２レンズ要素の材料の屈折率をｎｄＬ１２、前記第１２レンズ要素の材料のアッベ数をνｄＬ１２とするとき、
   １．７＜ｎｄＬ１２＜２．１
   ４０．０＜νｄＬ１２＜６０．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第１３レンズ要素の材料のアッベ数と部分分散比を各々ｎｄＬ１３、θｇＦＬ１３とするとき、
   １８．０＜νｄＬ１３＜４０．０
   ０．５５＜θｇＦＬ１３＜−０．００３×νｄＬ１３＋０．７
   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. 前記後群は、正の屈折力の第２レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は物体側へ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. 前記第２レンズ群に含まれる一部のレンズは、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して像側へ移動することを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
10. 前記第２レンズ群に含まれる一部のレンズは、像ぶ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、像ぶれ補正に際して移動するレンズは、フォーカシングに際して移動するレンズとは異なることを特徴とする請求項９に記載のズームレンズ。
11. 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第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て、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群は物体側へ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。
12. 前記第３レンズ群は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して像側へ移動することを特徴とする請求項１１に記載のズームレンズ。
13. 前記第２レンズ群に含まれる一部のレンズは、像ぶ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することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のズームレンズ。
14. 請求項１乃至１３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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。