JP2015118141A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズを得ること。【解決手段】 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、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、１以上のレンズ群を有する後群から構成され、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において、フォーカシングに際して第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化し、第３レンズ群の最も像側のレンズは正レンズＧ３Ｒであり、正レンズＧ３Ｒの材料のアッベ数をνｄ３ｐとするとき、５０＜νｄ３ｐ＜１００なる条件式を満たすこと。【選択図】 図１

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、特にスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ＴＶカメラ、そして監視用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撮像装置は高機能化され、また、装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮影レンズ（撮影光学系）としては、レンズ全長が短く、全系が小型でしかも広範囲の焦点距離域を含む高ズーム比のズームレンズであることが要求されている。更に無限遠物体から近距離物体に至る全物体距離にわたり高い光学性能を有すること等が要求されている。

高ズーム比化が容易なズームレンズとして最も物体側のレンズ群が正の屈折力のレンズ群より成る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。また光学系全体の小型化が容易なズームレンズとして、物体側から数えて第２レンズ群以降のレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングする所謂インナーフォーカス方式又はリアフォーカス方式を用いたズームレンズが知られている。

従来、ポジティブリードタイプでリアフォーカス方式を用い、全系が小型で高ズーム比のズームレンズが知られている（特許文献１乃至３）。特許文献１は物体側より像側へ順に、正，負，正，負，正，正の屈折力の第１レンズ群乃至第６レンズ群よりなり、各レンズ群を移動させてズーミングを行い、第３レンズ群又は第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズを開示している。

特許文献２は、物体側より像側へ順に正、負、正、負、正、負の屈折力の第１〜第６レンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行い、第６レンズ群を移動させてフォーカシングを行ったズームレンズを開示している。特許文献３は物体側から像側へ順に、正，負，正，負，正，負，正の屈折力のレンズ群より成り、隣り合うレンズ群の間隔を変えてズーミングを行い、第６レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズを開示している。

特開２０１３−８０１５３号公報 特開平０４−１８６２１２号公報 特開２００４−３１７８６７号公報

近年、撮像装置に用いるズームレンズには、広画角、高ズーム比で、かつレンズ系全体が小型で、色収差等の諸収差を良好に補正した高い光学性能を有するズームレンズ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、このように構成したズームレンズは、各レンズ面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増してしまい、全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（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や屈折力分担等の構成を適切に設定することが重要である。

また、近年、フォーカシングに際しては、動画撮影に適したフォーカシング方式が要望されている。例えばフォーカシングが高速で、しかもフォーカシングに際して収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能を有するフォーカシング方式が要求されている。

一般に、フォーカシングに伴う収差変動を少なくし、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、フォーカシング用のレンズ群（フォーカスレンズ群）の選定及びフォーカスレンズ群のレンズ構成等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、ズーミング及びフォーカシングに伴う諸収差の変動が増大し、全ズーム範囲、及び物体距離全般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、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能が容易に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、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、１以上のレンズ群を有する後群から構成され、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化し、前記第３レンズ群の最も像側のレンズは正レンズＧ３Ｒであり、前記正レンズＧ３Ｒの材料のアッベ数をνｄ３ｐとするとき、
５０＜νｄ３ｐ＜１００
なる条件式を満たす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、しかも全ズーム範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能が容易に得られ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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）実施例４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４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、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群から構成される。そして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。フォーカシングに際して第３レンズ群と第４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４．１２、開口比３．６０〜５．８３、半画角４１．２°〜１２．０°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６．８１、開口比２．８８〜５．６０、半画角３７．０°〜２．６５°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７．２２、開口比３．４８〜５．６０、半画角３７．０°〜２．６５°程度のズームレンズである。

図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実施例４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８（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４はズーム比１６．２８、開口比３．３９〜５．８０、半画角３７．０°〜２．６５°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、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１以上のレンズ群を有する後群である。

図１，図３，図５のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。後群ＬＲは負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７より構成されている。

図７のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。後群ＬＲは負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６より構成されている。

レンズ断面図において、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。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、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及び無限遠から近距離へのフォーカシングに際しての移動方向を示している。

収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による半画角である。球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、２点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。

非点収差図で実線のΔＳはｄ線におけるサジタル像面、点線のΔＭはｄ線における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。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。

本発明のズームレンズでは、高ズーム比を確保しつつ、ズーム全域で諸収差を良好に補正するために次の如く構成している。

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、１以上のレンズ群を有する後群より構成している。そして、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動してズーミングを行っている。

ズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が増大することで変倍を行い、第２レンズ群Ｌ２以降のレンズ群も移動させることで、望遠端における入射瞳を任意の位置に移動さて、全系の小型化を図っている。また、第３レンズ群Ｌ３を移動させることで、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の変倍作用を分担するようにして、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量を軽減して、望遠端におけるレンズ全長を短縮している。

さらに、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を増大することで変倍を行い、広角端において前玉有効径の増大を軽減しつつ、高ズーム比化に伴うレンズ全長の増大を軽減している。また、フォーカシングに際しては、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４の少なくとも１つのレンズ群が移動するようにしている。

第３レンズ群Ｌ３の像側をアフォーカル又は略アフォーカルとすることで、フォーカシングに際しての軸上光線の入射高さｈの変化を小さくしている。これにより、フォーカシングによる球面収差や軸上色収差の変動を軽減している。また、第３レンズ群Ｌ３の像側をアフォーカルとしているため、第４レンズ群Ｌ４からの出射光束は発散光束となり、それを収束させるために、像側の後群ＬＲの正の屈折力を強くしている。これにより、レトロフォーカスのパワー配置が形成しやすくなり、広画角化と全系の小型化を容易にしている。

また近距離物体へのフォーカシングに際しての収差変動、特に球面収差の変動および像面湾曲の変動を軽減している。第３レンズ群Ｌ３の最も像側のレンズは正レンズＧ３Ｒである。正レンズＧ３Ｒの材料のアッベ数をνｄ３ｐとする。このとき、
５０＜νｄ３ｐ＜１００ ・・・（１）
なる条件式を満たす。

第３レンズ群Ｌ３が１つの正レンズより構成されるときは、この１つの正レンズが正レンズＧ３Ｒである。材料のアッベ数νｄはフラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線における屈折率をそれぞれＮｄ，ＮＦ，ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。

条件式（１）は、第３レンズ群Ｌ３の正レンズＧ３Ｒの材料のアッベ数を規定し、主にフォーカシングに際しての軸上色収差を小さく抑えるための条件を規定している。条件式（１）の下限を超えると、フォーカシングに際して軸上色収差の変動が大きくなり、特に望遠側において軸上色収差の変動が大きくなり、好ましくない。各実施例において更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

５５＜νｄ３ｐ＜９０ ・・・（１ａ）
光学材料はアッベ数が大きい領域では、屈折率が小さい値をとる傾向が大きいため、アッベ数の大きい低分散材料を採用した場合、所望の屈折力を持たせるためには、レンズ面の曲率を大きくする必要がある。

条件式（１ａ）を満たすと、高ズーム比化によるズーミングに際しての像面湾曲の変動を抑制しつつ、高い光学性能を確保しやすくなる。更に好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

６０＜νｄ３ｐ＜８３ ・・・（１ｂ）
以上のようにレンズ群構成を適切にし、条件式（１）を満たすことにより、ズーム全域で高い光学性能を達成した高ズーム比で全系が小型な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１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４、第５レンズ群Ｌ５の焦点距離をｆ５、第６レンズ群Ｌ６の焦点距離をｆ６とする。広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとする。また、広角端から望遠端へのズーミングにおける第１レンズ群の移動量をｍ１とする。

ただし、レンズ群の移動量は、広角端と望遠端におけるレンズ群の光軸上の位置の差であり、広角端に比べて望遠端においてレンズ群が物体側に位置している場合を正とする。

第４レンズ群Ｌ４は負レンズＧ４ｎを含む１つのレンズ成分から構成され、負レンズＧ４ｎの材料の屈折率と、アッベ数を各々ｎｄ４ｎ，νｄ４ｎとする。ここでレンズ成分とは単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズをいう。このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

１．０＜｜ｆ４／ｆ３｜＜２．０ ・・・（２）
０．１０＜｜ｆ２｜／ｍ１＜０．５０ ・・・（３）
０．０５＜ｆ５／ｆｔ＜０．４５ ・・・（４）
２．０＜ｆ１／ｆｗ＜９．０ ・・・（５）
０．４＜√｜ｆ３×ｆ４｜／ｆ５＜３．４ ・・・（６）
１．５２＜ｎｄ４ｎ＜２．１０ ・・・（７）
２５＜νｄ４ｎ＜７０ ・・・（８）
１．０＜｜ｆ６｜／ｆｗ＜１４．０ ・・・（９）
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（２）は、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離を第３レンズ群Ｌ３の焦点距離で規定したものである。条件式（２）の上限を超えて、第４レンズ群Ｌ４の屈折力が弱くなりすぎると、フォーカシングを行う際、所望の空間を確保する必要があり、レンズ全長が増大してくる。条件式（２）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなると、第３レンズ群Ｌ３から出射する光束の収斂が弱くなり、フォーカシングによる球面収差や軸上色収差の変動が大きくなるので、好ましくない。

条件式（３）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２を広角端から望遠端へのズーミングにおける第１レンズ群の移動量ｍ１で規定したものである。条件式（２）の上限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなる、または第１レンズ群の移動量が小さくなると高ズーム比化を図る際、像面湾曲の補正には有利だが、小型化との両立が難しく好ましくない。条件式（３）の下限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなると、広角端における像面湾曲が増大してくるので好ましくない。

条件式（４）は、第５レンズ群の屈折力を規定した式であり、主に球面収差やコマ収差を良好に補正しつつ、高ズーム比化を図るためのものである。条件式（４）の上限を超えて、第５レンズ群Ｌ５の屈折力が弱くなると、レンズ全長を短縮することが困難となり、好ましくない。また、高ズーム比化を達成することが難しくなる。条件式（４）の下限を超えて、第５レンズ群Ｌ５の屈折力が強くなると、全系の小型化を図るのが容易となるが、球面収差やコマ収差が増大し、これらの収差の補正が難しく、好ましくない。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を規定した式であり、主に望遠側において球面収差やコマ収差を良好に抑えつつ、かつ望遠端におけるレンズ全長を短縮するためのものである。条件式（５）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が小さくなると、望遠端においてレンズ全長を短縮することが困難となり、好ましくない。また、高ズーム比化を達成することが難しくなる。条件式（５）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が大きくなると、望遠側において球面収差やコマ収差が多く発生し、これらの収差の補正が難しくなり、好ましくない。

条件式（６）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４の相乗平均の絶対値を第５レンズ群Ｌ５の焦点距離で規定した式である。条件式（６）の下限を超えて第５レンズ群Ｌ５の屈折力が小さくなると、第５レンズ群Ｌ５に続く後続のレンズ群の径方向が増大し、と高ズーム比化を図った際、望遠側におけるレンズ全長が長くなり、好ましくない。条件式（６）の上限を超えて第５レンズ群Ｌ５の屈折力が大きくなると、高ズーム比化およびレンズ全長の短縮化が容易になるが、第５レンズ群Ｌ５より球面収差やコマ収差が大きく発生してくる。

これらの収差を第５レンズ群Ｌ５に続く後続のレンズ群で補正しようとするとレンズ枚数が増加してくるので好ましくない。

条件式（７），（８）は、高ズーム比化とレンズ全長の短縮化を図りつつ、フォーカシングに際して像面湾曲と球面収差、そして色収差の変動を軽減するためのものである。条件式（７）の上限を超えると、第４レンズ群Ｌ４の屈折力を所定量確保するとき、球面収差と像面湾曲が増大し、これらの収差を補正することが難しく、好ましくない。条件式（７）の下限を超えると、第４レンズ群Ｌ４の屈折力を所定量確保するとき、第４レンズ群Ｌ４の負レンズＧ４ｎのレンズ面の曲率が強くなり、望遠端において低次の収差係数が増大し、特にコマ収差が大きくなり好ましくない。

条件式（８）は、第４レンズ群Ｌ４の負レンズＧ４ｎの材料のアッベ数を規定したもので、主にフォーカシングに際して軸上色収差の発生を軽減するためのものである。条件式（８）を外れると、フォーカシングに際して軸上色収差が増大してくるので良くない。

条件式（９）は、第６レンズ群Ｌ６の焦点距離を広角端における全系の焦点距離で規定したものである。広画角化を図った際、前玉（第１レンズ群Ｌ１）の径方向が増大する傾向となるが、条件式（９）を満たすことにより、前玉有効径の小型化を図りつつ、広画角化を容易にしている。

条件式（９）の下限を超えて第６レンズ群Ｌ６の負の屈折力が大きくなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）、高ズーム比化を図った際、ズーミングに際して歪曲収差の変動が大きくなり、好ましくない。条件式（９）の上限を超えて第６レンズ群Ｌ６の負の屈折力が小さくなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）、レンズ全系の小型化は容易になるが、像面湾曲、非点収差、そして球面収差の補正が難しくなり、好ましくない。更に好ましくは条件式（２）乃至（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．０＜｜ｆ４／ｆ３｜＜１．８ ・・・（２ａ）
０．１２＜｜ｆ２｜／ｍ１＜０．４５ ・・・（３ａ）
０．１０＜ｆ５／ｆｔ＜０．３５ ・・・（４ａ）
３．０＜ｆ１／ｆｗ＜８．０ ・・・（５ａ）
０．６＜√｜ｆ３×ｆ４｜／ｆ５＜３．０ ・・・（６ａ）
１．５６＜ｎｄ４ｎ＜２．００ ・・・（７ａ）
３０＜νｄ４ｎ＜６０ ・・・（８ａ）
１．１＜｜ｆ６｜／ｆｗ＜１３．０ ・・・（９ａ）

条件式（２ａ）を満たすことにより、第４レンズ群Ｌ４と第３レンズ群Ｌ３の屈折力分担がより適正となり、高ズーム比化とフォーカシングによる球面収差の変動を軽減することができ、好ましい。

条件式（３ａ）を満たすことにより、第２レンズ群Ｌ２の屈折力分担がより適正となり、広角端におけるレンズ全長の短縮化および前玉有効径の小型化が容易になる。条件式（４ａ）を満たすことにより、望遠端の長焦点化を図りつつ、ズーミングに際しての像面湾曲の変動を軽減するのが容易になる。条件式（５ａ）を満たすことにより、望遠端におけるレンズ全長の短縮化と球面収差の補正が容易になる。条件式（６ａ）を満たすことにより、ズーム全域に渡って球面収差を良好に補正するのが容易になる。

条件式（７ａ）を満たすことにより、フォーカシングに際して像面湾曲の変動を軽減しつつ高ズーム比化が容易になる。条件式（８ａ）を満たすことにより、第６レンズ群Ｌ６の偏芯コマ収差を軽減することが容易になる。条件式（９ａ）を満たすことにより、広角端において歪曲収差を軽減しつつ、レンズ全長の短縮化が容易になる。さらに、好ましくは条件式（２ａ）乃至（９ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．０５＜｜ｆ４／ｆ３｜＜１．６５ ・・・（２ｂ）
０．１５＜｜ｆ２｜／ｍ１＜０．３５ ・・・（３ｂ）
０．１５＜ｆ５／ｆｔ＜０．２５ ・・・（４ｂ）
４．０＜ｆ１／ｆｗ＜７．５ ・・・（５ｂ）
０．８＜√｜ｆ３×ｆ４｜／ｆ５＜２．６ ・・・（６ｂ）
１．６０＜ｎｄ４ｎ＜１．９５ ・・・（７ｂ）
３５＜νｄ４ｎ＜５５ ・・・（８ｂ）
１．３＜｜ｆ６｜／ｆｗ＜１２．０ ・・・（９ｂ）

各実施例において第１レンズ群Ｌ１の最も物体側に負レンズを配置するのが良く、これによれば広画角化に伴う倍率色収差を軽減するのが容易になる。各実施例において、第４レンズ群Ｌ４は負の屈折力の接合レンズまたは単レンズで構成するのが、高ズーム比化とレンズ全長の短縮化を図るのに好ましい。

以上のように各実施例によれば、広画角で高ズーム比、かつレンズ系全体が小型で、迅速なフォーカシングが容易で、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能のズームレンズが容易に得られる。

次に各実施例のレンズ構成について説明する。図１，図３，図５の実施例１，２，３において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は負の屈折力の第６レンズ群、Ｌ７は正の屈折力の第７レンズ群である。後群ＬＲは第６レンズ群Ｌ６と第７レンズ群Ｌ７より構成されている。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ように矢印の如く各レンズ群が移動する。

実施例１，２，３は７群ズームレンズである。図１，図３，図５の実施例１，２，３のズームレンズにおいて、広角端に比べ望遠端における各レンズ群の間隔変化は次のとおりである。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔は広い。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔は狭い。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔は広い。第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔は狭い。第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６との間隔は広い。第６レンズ群Ｌ６と第７レンズ群Ｌ７の間隔は狭い。

図１，図５の実施例１、３では、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行っている。第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と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のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。また望遠端のズーム位置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、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方へ繰り出すことで行っている。

図３の実施例２では、第３レンズ群Ｌ３および第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行っている。第３レンズ群Ｌ３の実線の曲線３ａと点線の曲線３ｂは各々無限遠物体と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のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。また、第３レンズ群Ｌ３と同様に第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と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のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。

望遠端のズーム位置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、矢印３ｃ、４ｃに示すように第３レンズ群を後方へ繰り込み、矢印４ｃで示すように第４レンズ群Ｌ４を前方へ繰り出すことで行っている。図７の実施例４において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は負の屈折力の第６レンズ群である。後群ＬＲは第６レンズ群Ｌ６より構成されている。

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ように、矢印の如く各レンズ群が移動する。

実施例４は６群ズームレンズである。図７の実施例４のズームレンズにおいて、広角端に比べ望遠端における各レンズ群の間隔変化は次のとおりである。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広い。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭い。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔が広い。第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔が狭い。第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６との間隔が広い。

図７の実施例４では、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行っている。第２レンズ群Ｌ２の実線の曲線２ａと点線の曲線２ｂは各々無限遠物体と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のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。また、第２レンズ群Ｌ２と同時に第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と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のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。

望遠端のズーム位置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、矢印２ｃ、４ｃに示すように第２レンズ群Ｌ２を前方へ繰り出し、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を後方へ繰り込むことで行っている。

各実施例のズームレンズでは、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と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広がるよう、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が狭まるように各レンズ群が移動している。このように広角端よりも望遠端で第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が広がることで変倍作用を得ている。

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いて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４では、第２レンズ群Ｌ２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。また、実施例２，３では、第７レンズ群Ｌ７に非球面レンズを採用し、像面湾曲を良好に補正している。

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を図９を用いて説明する。図９において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至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。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。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。

以下、実施例１乃至４に対応する数値実施例１乃至４の具体的な数値データを示す。各数値実施例においてｉは物体側から数えた順序を示し、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）面との間の軸上間隔である。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。また非球面係数はＸを光軸方向の面頂点からの変移量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２・・・を各次数の非球面係数とするとき、

で表す。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０^±XX」を意味している。また前記条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 161.255 1.80 1.84666 23.8
2 60.694 7.61 1.63854 55.4
3 465.001 0.15
4 57.365 5.44 1.80400 46.6
5 177.584 (可変)
6 77.712 1.30 1.83481 42.7
7 14.008 8.61
8* -55.042 1.20 1.85135 40.1
9* 35.356 0.15
10 34.002 6.46 1.85478 24.8
11 -28.709 0.21
12 -26.718 1.00 1.77250 49.6
13 -202.259 (可変)
14 51.200 2.40 1.59522 67.7
15 -91.988 (可変)
16 -44.756 0.80 1.91082 35.3
17 -222.920 (可変)
18(絞り) ∞ 0.70
19 20.057 1.05 1.84666 23.8
20 15.441 7.28 1.49700 81.5
21 -60.793 0.20
22* 47.809 2.95 1.58313 59.4
23 -83.627 (可変)
24 -56.404 3.28 1.84666 23.8
25 -15.362 0.80 1.76200 40.1
26 37.316 (可変)
27 -1372.861 2.59 1.60311 60.6
28 -44.084 0.15
29 92.250 8.14 1.48749 70.2
30 -16.466 1.30 1.80610 33.3
31 -76.131 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 9.41904e+000 A 4= 1.09115e-005 A 6=-4.26769e-008
A 8= 1.19874e-011

第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.00957e-006 A 6=-6.42162e-008

第22面
K = 7.47953e+000 A 4=-2.62547e-005 A 6=-2.56167e-008
A 8=-6.54406e-010 A10= 5.64855e-012 A12=-2.15921e-014

各種データ
ズーム比 4.12
広角 中間 望遠
焦点距離 24.75 52.09 101.92
Fナンバー 3.60 4.81 5.83
半画角（度） 41.16 22.56 11.98
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 146.25 166.83 195.25
BF 38.99 58.34 73.70

d 5 1.00 15.68 34.52
d13 19.99 6.53 0.75
d15 3.65 5.50 7.50
d17 6.06 4.21 2.21
d23 3.38 5.55 7.17
d26 7.64 5.46 3.84
d31 38.99 58.34 73.70

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 99.63
2 6 -16.61
3 14 55.61
4 16 -61.61
5 18 22.97
6 24 -32.89
7 27 93.82

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 125.294 2.40 1.85478 24.8
2 70.402 7.57 1.43875 94.9
3 4327.432 0.15
4 65.577 5.59 1.77250 49.6
5 204.816 (可変)
6* 59.060 1.20 1.85135 40.1
7 12.781 7.87
8 -43.049 1.00 1.83481 42.7
9 29.771 0.15
10 24.714 6.04 1.84666 23.8
11 -29.976 0.17
12 -27.155 1.00 1.77250 49.6
13 75.849 (可変)
14 44.670 3.27 1.49700 81.5
15 -35.005 (可変)
16 -30.876 0.80 1.88300 40.8
17 -114.729 (可変)
18(絞り) ∞ 1.70
19 21.199 1.00 2.00100 29.1
20 16.804 6.32 1.43875 94.9
21 -62.227 0.20
22* 42.403 3.04 1.55332 71.7
23 -79.400 (可変)
24 -59.654 2.57 1.87399 23.1
25 -20.600 0.90 1.81600 46.6
26 46.994 (可変)
27* 54.468 5.41 1.55332 71.7
28 -29.468 0.20
29 64.796 6.37 1.49700 81.5
30 -23.624 1.10 1.80610 33.3
31 -9190.640 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.61452e-006 A 6=-1.29841e-008
A 8=-6.85079e-011 A10= 4.04256e-013 A12=-7.04534e-016

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.25608e-005 A 6=-1.49455e-008
A 8= 1.73420e-012

第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.25485e-006 A 6= 9.46293e-009
A 8=-2.26345e-011

各種データ
ズーム比 6.81
広角 中間 望遠
焦点距離 15.40 22.95 104.92
Fナンバー 2.88 3.39 5.60
半画角（度） 41.57 30.76 7.42
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 149.46 154.42 222.88
BF 38.13 46.49 77.97

d 5 1.00 6.65 53.43
d13 19.81 10.76 0.96
d15 5.86 4.80 5.72
d17 1.84 2.89 1.98
d23 2.18 6.32 14.76
d26 14.63 10.49 2.05
d31 38.13 46.49 77.97

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 112.24
2 6 -11.48
3 14 40.03
4 16 -48.06
5 18 25.83
6 24 -33.79
7 27 39.79

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 151.813 2.00 1.85478 24.8
2 68.860 8.31 1.53775 74.7
3 -1866.761 0.15
4 60.879 5.76 1.81600 46.6
5 165.878 (可変)
6* 67.767 1.20 1.85135 40.1
7 13.042 7.90
8 -35.637 1.20 1.83481 42.7
9 32.988 0.15
10 26.721 6.16 1.84666 23.8
11 -25.697 0.00
12 -24.016 1.00 1.77250 49.6
13 118.845 (可変)
14 95.484 1.20 1.48749 70.2
15 1742.962 0.20
16 60.798 2.30 1.59522 67.7
17 -45.290 (可変)
18 -33.935 0.70 1.88300 40.8
19 -1255.247 (可変)
20(絞り) ∞ 1.50
21 22.168 1.20 2.00069 25.5
22 17.862 5.60 1.43875 94.9
23 -47.621 0.20
24* 50.090 2.43 1.55332 71.7
25 -94.457 (可変)
26 -73.417 3.18 1.85026 32.3
27 -15.566 0.60 1.80400 46.6
28 64.378 (可変)
29* 52.300 4.48 1.55332 71.7
30 -30.737 0.20
31 605.260 4.98 1.51742 52.4
32 -20.182 1.00 1.80610 33.3
33 -193.514 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.13225e-006 A 6=-7.99190e-009
A 8=-1.03269e-010 A10= 4.84921e-013 A12=-6.76467e-016

第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.34147e-005 A 6=-1.93181e-008
A 8=-3.06029e-011

第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.55841e-006 A 6= 9.30698e-009
A 8=-1.79882e-011

各種データ
ズーム比 7.22
広角 中間 望遠
焦点距離 15.34 23.89 110.72
Fナンバー 3.48 3.88 5.60
半画角（度） 41.68 29.76 7.03
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 148.04 152.24 212.88
BF 35.67 45.27 72.93

d 5 1.00 6.28 49.87
d13 22.19 11.51 0.89
d17 4.81 4.43 5.64
d19 2.60 2.97 1.77
d25 1.98 7.17 16.34
d28 16.20 11.02 1.84
d33 35.67 45.27 72.93

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 100.51
2 6 -11.72
3 14 36.54
4 18 -39.51
5 20 26.26
6 26 -46.90
7 29 49.99

［数値実施例４］

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 97.071 2.20 1.91082 35.3
2 55.614 8.21 1.49700 81.5
3 354.557 0.10
4 67.196 6.05 1.59522 67.7
5 1287.679 (可変)
6* 91.247 1.20 1.85135 40.1
7 16.669 8.29
8 -36.402 1.00 1.80400 46.6
9 122.794 0.15
10 39.761 6.15 1.78472 25.7
11 -36.281 0.80
12 -25.710 1.00 1.80400 46.6
13 143.363 1.59 1.80809 22.8
14 -204.317 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16* 89.295 4.03 1.55332 71.7
17 -79.794 0.10
18 83.754 4.86 1.48749 70.2
19 -45.199 0.10
20 133.362 5.27 1.48749 70.2
21 -31.690 1.00 1.80518 25.4
22 -119.331 (可変)
23* -45.333 0.90 1.69350 53.2
24 32.811 2.41 1.72151 29.2
25 210.200 (可変)
26* 245.449 4.15 1.58313 59.4
27 -32.783 0.10
28 61.230 5.07 1.48749 70.2
29 -36.664 1.45
30 -31.390 1.00 1.88300 40.8
31 52.249 5.43 1.51742 52.4
32 -47.350 (可変)
33 -109.969 1.20 1.48749 70.2
34 862.824 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.28560e-006 A 6= 1.94249e-008
A 8=-1.04660e-010 A10= 1.79714e-013

第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.30164e-006 A 6=-8.47712e-010
A 8= 1.41417e-011 A10=-3.21933e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.66189e-006 A 6=-2.86074e-010
A 8=-4.88264e-011

第26面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.47379e-006 A 6= 3.90667e-009
A 8= 3.12498e-011 A10=-2.21000e-013

各種データ
ズーム比 16.28
広角 中間 望遠
焦点距離 18.11 127.86 294.93
Fナンバー 3.39 4.45 5.80
半画角（度） 37.03 6.10 2.65
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 195.39 232.88 243.69
BF 36.07 54.33 50.66

d 5 2.16 55.27 71.46
d14 50.02 12.34 0.97
d22 3.48 27.55 29.00
d25 27.85 3.78 2.33
d32 1.00 4.80 14.45
d34 36.07 54.33 50.66

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 112.62
2 6 -16.26
3 15 34.12
4 23 -55.66
5 26 52.28
6 33 -200.00

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 Ｌ６…第６レンズ群
Ｌ７…第７レンズ群 ｄ…ｄ線 ｇ…ｇ線
ΔＭ…メリディオナル像面 ΔＳ…サジタル像面
ＳＰ…絞り ＩＰ…結像面

Claims (14)

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、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、１以上のレンズ群を有する後群から構成され、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において、
   フォーカシングに際して前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化し、前記第３レンズ群の最も像側のレンズは正レンズＧ３Ｒであり、前記正レンズＧ３Ｒの材料のアッベ数をνｄ３ｐとするとき、
   ５０＜νｄ３ｐ＜１００
   なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
   １．０＜｜ｆ４／ｆ３｜＜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. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１レンズ群の移動量をｍ１とするとき、
   ０．１０＜｜ｆ２｜／ｍ１＜０．５０
   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. 前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
   ０．０５＜ｆ５／ｆｔ＜０．４５
   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. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ２．０＜ｆ１／ｆｗ＜９．０
   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. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５とするとき、
   ０．４＜√｜ｆ３×ｆ４｜／ｆ５＜３．４
   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. 前記第４レンズ群は負レンズＧ４ｎを含む１つのレンズ成分から構成され、前記負レンズＧ４ｎの材料の屈折率をｎｄ４ｎ、前記負レンズＧ４ｎの材料のアッべ数をνｄ４ｎとするとき、
   １．５２＜ｎｄ４ｎ＜２．１０
   ２５＜νｄ４ｎ＜７０
   なる条件式を満たす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、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. フォーカシングに際して前記第４レンズ群が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. フォーカシングに際して前記第３レンズ群と前記第４レンズ群が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。
11. 前記後群は負の屈折力の第６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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. フォーカシングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が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６レンズ群の焦点距離をｆ６、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    １．０＜｜ｆ６｜／ｆｗ＜１４．０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項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。