JP5550465B2 - 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影光学系には、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。この他、デジタルスチルカメラに用いられる撮影光学系においては、静止画だけでなく、動画を記録することが望まれてきており、高い光学性能でありながら全系が小型なレンズ系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、正の屈折力のレンズ群より成る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では、第１レンズ群を１枚の負レンズと１枚の正レンズで構成し、第２レンズ群を２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成した小型のズームレンズを提案している。また、特許文献２では、ズーミングに際し、第１レンズ群を物体側へ単調移動させた小型のズームレンズを提案している。この他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、負、正の屈折力のレンズ群より成る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２００６−１７１０５５号公報 特開２００６−１７１６５５号公報 特開２００６−３４９９４７号公報

ポジ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、高ズーム比化を図ることが比較的容易である。ポジティブリード型の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くる。この結果、レンズ系全体の短縮化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。

また、カメラの非使用時に各レンズ群を沈胴して収納する撮像装置においては、メカ構造的にどうしてもレンズ及びレンズ群の倒れなどの誤差が大きくなってくる。このときレンズ及びレンズ群の敏感度が大きいと光学性能の劣化が大きくなり、またズーミングの際に像ゆれが生じてくる。

このため、レンズやレンズ群の敏感度がなるべく小さくなるように構成することが高い光学性能を得るのに必要となってくる。

前述したポジティブリード型の４群又は５群のズームレンズにおいて、全系の小型化と、高ズーム比化を図りつつ、高い光学性能を得るには、各レンズ群のうち特に第２、第３レンズ群の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、高ズーム比化、及び前玉有効径の小型化を図りつつ、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、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１レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広くなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなるように、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第３レンズ群は少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、前記第２レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率を各々β２Ｗ、β２Ｔ、前記第３レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率を各々β３Ｗ、β３Ｔ、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３レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも１つの正レンズの材料の屈折率、アッベ数、部分分散比を各々ｎｄ３ｉ、νｄ３ｉ、θｇＦ３ｉとするとき、
０．１０＜（β２Ｔ／β２Ｗ）／（β３Ｔ／β３Ｗ）＜１．６５
０．０１＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．１５
１．５４＜ｎｄ３ｉ＜２．０
５５＜νｄ３ｉ＜１００
−０．００１６２×νｄ３ｉ＋０．６４２＜θｇＦ３ｉ
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、高ズーム比化、及び前玉有効径の小型化を図りつつ、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）（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 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、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。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群は像側に凸状の軌跡を描いて移動している。また広角端に比べ望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広く、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなるように第２レンズ群、第３レンズ群が移動している。

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。実施例１はズーム比１３．５６、開口比３．４０〜６．２１程度のズームレンズである。

図３（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４（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１１．４５、開口比３．５０〜５．７３程度のズームレンズである。

図５（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６（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。実施例３はズーム比１３．６１、開口比２．８８〜６．００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ビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。図８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、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）する開口絞りであり、第３レンズ群Ｂ３の物体側に配置されている。ＦＰは開口径が不変のフレアカット絞りであり、不要光をカットしている。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。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。そしてズーミングに際しては、第１レンズ群Ｂ１は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。また広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２との間隔が広く、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３の間隔が狭くなるように第２、第３レンズ群が移動する。

後群ＬＲは、実施例１、２では、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４により構成されている。

実施例３では、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第４レンズ群Ｂ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５により構成されている。ただし、各実施例において、後群ＬＲを構成するレンズ群の数は任意であり、少なくとも１つのレンズ群を有していれば良い。

開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｂ３と一体的に移動している。

各実施例のズームレンズでは、高ズーム比を確保し、緒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、正の屈折力の第１、第２、第３レンズ群を有する構成とした。そして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Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の間隔が増大することで変倍を行う。そして開口絞りＳＰを有する第３レンズ群Ｂ３も移動させることで、望遠端での入射瞳を任意に移動させるようにして全系の小型化を実現している。

また、ズーミングに際して第３レンズ群Ｂ３を移動させることで、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の変倍作用を分担することができる。このためズーミングの際に第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２の移動量を抑制することができ、望遠端でのレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）を短くしている。

広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前玉有効径が最も大きくなるズーム位置は、広角端もしくは広角端より望遠側へ少しズームした位置である。これらのズーム位置で入射瞳位置を像側から物体側へ近づけるために、ズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１を像側へ凸状の軌跡を描いて移動させている。第１レンズ群Ｂ１を像側へ凸状の軌跡で移動することにより、前玉有効径の小型化を図りつつ、画面周辺の光量の急峻な落ち込みを緩和している。

各実施例において第３レンズ群Ｂ３は少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有している。第３レンズ群Ｂ３をこのように構成することで、第３レンズ群Ｂ３の変倍負担の増加に伴うズーミングの際の軸上色収差の変動を抑えている。

各実施例では広角端と比べ望遠端において、第１レンズ群Ｂ１、第３レンズ群Ｂ３は物体側に位置している。また第１レンズ群Ｂ１は像側に凸状の軌跡で移動している。これにより、第１レンズ群Ｂ１の有効径の小型化を実現している。

各実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｂ１の屈折力を弱め、第２レンズ群Ｂ２の屈折力をある程度強めることで広角端において第１レンズ群Ｂ１と開口絞りＳＰとの距離を小さくしている。これにより第１レンズ群Ｂ１のレンズ有効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。これにより広角端においてレンズ全長の短縮化を図っている。

各実施例のズームレンズでは、広角端に比べ望遠端において第１レンズ群Ｂ１が物体側に位置するように移動させている。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高めている。

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Ｂ３を物体側に移動させている。そして広角端に比べ望遠端において第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３の間隔を狭めることで変倍作用を高めている。このように変倍作用を複数の箇所で分担することにより高ズーム比化を図りながら変倍のための各レンズ群の移動ストロークを短縮している。特に望遠端においてレンズ全長の短縮化を図っている。各実施例において無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは最終レンズ群を物体側に移動させることで行っている。実施例１、２では第４レンズ群Ｂ４、実施例３では第５レンズ群Ｂ５でフォーカスを行っている。

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の短縮と高ズーム比化を図っている。

実施例１や実施例２では、第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４の間に、フレアカット絞りＦＰを設けることで、画面周辺の光量の急激な落ち込みを緩和している。

各実施例では、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３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り、特に広角側において像面が倒れるのを防いでいる。特に第２レンズ群Ｂ２の最も物体側の負レンズの像側のレンズ面をレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って負の屈折力が弱くなる非球面形状とすることがより好ましい。

各実施例では、第３レンズ群Ｂ３を光軸に垂直方向の成分を持つように移動させることにより、光学系全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正するようにしている。尚、任意のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて手ぶれ補正を行ってもよい。

各実施例において、第２レンズ群Ｂ２の広角端と望遠端における結像倍率を各々β２ｗ、β２Ｔとする。

第３レンズ群Ｂ３の広角端と望遠端における結像倍率を各々β３ｗ、β３Ｔとする。

第２レンズ群Ｂ２の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆＴとする。このとき、
０．１０＜（β２Ｔ／β２Ｗ）／（β３Ｔ／β３Ｗ）＜１．６５ ・・・（１）
０．０１＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．１５ ・・・（２）
なる条件を満足している。

条件式（１）は、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３の変倍負担を規定した式である。条件式（１）の上限を超え第２レンズ群Ｂ２の変倍負担が大きくなると、第２レンズ群Ｂ２において画面周辺光束全体が屈折面（レンズ面）に入射するときの入射角度の差が広角端と望遠端において大きくなりすぎる。この結果、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（１）の下限を超えて、第３レンズ群Ｂ３の変倍負担が大きくなりすぎると、第３レンズ群Ｂ３の屈折力を大きく設定しなければならなくなる。その際、第３レンズ群Ｂ３内の各レンズ面の曲率半径が小さくなり、ズーム全域にわたってコマ収差を補正することが困難になってくる。

条件式（２）は、第２レンズ群Ｂ２の焦点距離を望遠端における全系の焦点距離で規定した式である。

条件式（２）の上限を超えて、第２レンズ群Ｂ２の焦点距離が大きくなると、高ズーム比化を図る際、第１レンズ群Ｂ１のズーミングの際の移動量が大きくなり、望遠端におけるレンズ全長が増大し好ましくない。

条件式（２）の下限を超えて第２レンズ群Ｂ２の焦点距離が小さくなりすぎると、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲が大きくなり、好ましくない。

条件式（１）と条件式（２）の範囲内であれば、前述の問題が起こりにくい。このため、各レンズ面の曲率半径を大きくするために第２レンズ群Ｂ２や第３レンズ群Ｂ３に新たにレンズを追加する必要がなくなり、各レンズ群のレンズ枚数を少なくすることができ、全系の小型化と光学性能を良好に維持することが容易となる。各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうちの１以上を満足するのが良い。

第３レンズ群Ｂ３に含まれる正レンズのうち少なくとも１つの正レンズの材料の屈折率、アッベ数、部分分散比を各々ｎｄ３ｉ、νｄ３ｉ、θｇＦ３ｉとする。第３レンズ群Ｂ３の広角端から望遠端へのズーミングにおける光軸上の移動量をｍ３とする。但し移動量ｍ３は広角端に比べ望遠端での光軸方向の像面に対するレンズ群の変位量（位置の差）であり、符号は物体側を負、像側を正とする。広角端における全系の焦点距離をｆＷとする。

第３レンズ群Ｂ３に含まれる負レンズのうち、少なくとも１つの負レンズの焦点距離をｆ３ｎとする。第３レンズ群Ｂ３の焦点距離をｆ３とする。第１レンズ群Ｂ１の焦点距離をｆ１とする。

望遠端におけるレンズ全長（第１レンズ面から像面までの空気換算距離）をＴＤＴ、望遠端において開口絞りＳＰから像面位置までの空気換算距離（フィルター等の平行平板を除去したときの距離）をＤＳＰとする。

このとき、
２．７＜β３Ｔ／β３Ｗ＜５．０ ・・・（３）
１．５４＜ｎｄ３ｉ＜２．０ ・・・（４）
５５＜νｄ３ｉ＜１００ ・・・（５）
０．５＜｜ｍ３｜／√（ｆＷ×ｆＴ）＜２．０ ・・・（６）
０．５＜ｆ３／√（ｆＷ×ｆＴ）＜１．５ ・・・（７）
０．１＜｜ｆ３ｎ｜／ｆ３＜３．０ ・・・（８）
０．３＜ＤＳＰ／ＴＤＴ＜０．８ ・・・（９）
０．２＜ｆ１／ｆＴ＜１．２ ・・・（１０）
−０．００１６２×νｄ３ｉ＋０．６４２＜θｇＦ３ｉ ・・・（１１）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。

次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は、望遠端での第３レンズ群Ｂ３の結像倍率βＴを広角端での第３レンズ群Ｂ３の結像倍率β３Ｗで規定したものである。

条件式（３）の上限を超えて、第３レンズ群Ｂ３の変倍作用が大きくなりすぎると、球面収差やコマ収差の補正が困難となる。また第３レンズ群Ｂ３の変倍作用を大きくするため、第３レンズ群Ｂ３の屈折力を大きくする必要がある。第３レンズ群Ｂ３の屈折力を大きくすると、望遠側での第３レンズ群Ｂ３の収差敏感度が大きくなり、製造誤差（レンズの偏芯や倒れ）に対する影響が大きくなり、好ましくない。

条件式（３）の下限を超えて、第３レンズ群Ｂ３の変倍作用が小さくなりすぎると、高ズーム比化と全系の小型化を図るのが難しくなる。また第３レンズ群Ｂ３の変倍作用が小さくなった分、第２レンズ群Ｂ２で変倍作用を大きくする必要がある。その際、第２レンズ群Ｂ２のパワー（屈折力）を大きくする、または、ズーミングの際の第２レンズ群Ｂ２の移動量を長くする必要があるため、光学性能を良好に維持しつつ、全系の小型化を図ることが難しくなる。

条件式（４）、（５）、（１１）は、第３レンズ群Ｂ３に含まれる少なくとも１つの正レンズを構成する材料を規定したものである。

なお、アッベ数νｄ、部分分散比θｇFはフラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線における屈折率を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。

各実施例では、第３レンズ群Ｂ３に条件式（４）、（５）、（１１）を同時に満足する材料で構成された正レンズを用いることにより、一次の色消しと、二次スペクトルの補正を良好に行っている。

実施例１、実施例２では物体側から数えて第７レンズ、実施例３では物体側から数えて第６レンズが条件式（４）、（５）、（１１）を満たす材料より成っている。

条件式（４）は、第３レンズ群Ｂ３に含まれる少なくとも１つの正レンズの材料の屈折率を規定したものである。

条件式（４）の上限を超えた場合、現存する光学ガラスの材料は屈折率が高いほど比重が大きい傾向にあり、軽量化の妨げとなる。例えば、実施例１から実施例３のように、第３レンズ群Ｂ３を光軸に垂直方向に移動させることにより、光学系全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正する場合、好ましくない。

条件式（４）の下限を超えた場合、正レンズの材料の屈折率が小さくなりすぎて、正レンズのレンズ面の曲率を大きくしなければならない。このため、低次の収差係数が大きく発生し、特にコマ収差が大きくなり好ましくない。

条件式（５）は、第３レンズ群Ｂ３に含まれる少なくとも１つの正レンズの材料のアッベ数を規定したもので、ズーミングの際の軸上色収差の変動を小さく抑えるための条件を規定している。

条件式（５）の下限を超えると、ズーミングの際の軸上色収差の変動が大きくなり、高ズーム比化を図った際、望遠側において色収差が多く発生してくるので好ましくない。

各実施例では条件式（４）、（５）、（１１）を同時に満足することによって、一次の色消しと、二次スペクトルを良好に補正しつつ、高ズーム比化を容易にしている。

条件式（６）は、第３レンズ群Ｂ３のズーミングの際の移動量を規定した式であり、主に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３レンズ群Ｂ３の移動量が大きくなると、第３レンズ群Ｂ３において広角端と望遠端で画面周辺光束の上線と下線の光軸からの距離変化が大きくなる。このため、ズーム全域にわたってコマ収差を補正することが困難になってくる。

条件式（６）の下限を超えると、第２レンズ群Ｂ２のズーミングに際しての移動量を増やし、第２レンズ群Ｂ２の変倍負担を増やす必要が生じてくる。そうすると、ズーミングに伴う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、第３レンズ群Ｂ３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抑えつつ、広角化を図るためのものである。

条件式（７）の上限を超えて、第３レンズ群Ｂ３の屈折力が弱くなりすぎると、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（７）の下限を超えて、第３レンズ群Ｂ３の屈折力が強くなりすぎると、広角化が容易になるが、球面収差やコマ収差の補正が難しく、好ましくない。

条件式（８）は第３レンズ群Ｂ３に含まれる少なくとも１つの負レンズの焦点距離に関する。条件式（８）の上限を超えた場合、第３レンズ群Ｂ３に含まれる負レンズの屈折力が弱くなり、第３レンズ群Ｂ３のレンズ全長を短縮することが困難となり、好ましくない。

条件式（８）の下限を超えて、第３レンズ群Ｂ３中に含まれる負レンズの屈折力が強くなりすぎるとレンズ全長の短縮化は容易になるが、ペッツバール和が負の方向に増大してしまい像面湾曲の補正が困難になるので好ましくない。

条件式（９）は、望遠端におけるレンズ系中における開口絞り位置を正規化したものである。

条件式（９）の下限を超えると、望遠端側において第１レンズ群Ｂ１の軸外光束が光軸から離れ、第１レンズ群の径方向が増大してくるので好ましくない。

条件式（９）の上限を超えると、開口絞りＳＰより後方のレンズ群の画面周辺に入射する周辺光束の光軸からの距離変化が大きくなる。この結果、画面周辺光束の収差を良好に補正するためには、レンズ枚数を増やしたり、多くの非球面が必要になってくるので好ましくない。

条件式（１０）の上限を超えると、変倍に必要な第１レンズ群Ｂ１または第２レンズ群Ｂ２の移動量が大きくなり、レンズ全長の短縮が難しくなり、好ましくない。

条件式（１０）の下限を超えて、第１レンズ群Ｂ１の屈折力が強くなりすぎると望遠端におけるレンズ全長の短縮化が容易になるが、レンズ群の製造誤差による像面倒れやズーミングの際の像ゆれなどが多くなる。この結果、高い精度のレンズ鏡筒が必要になるので好ましくない。

各実施例において、第３レンズ群Ｂ３は少なくとも１つの非球面を有することが望ましい。

広角端でのＦナンバーを比較的小さくし、後群ＬＲのレンズ群を簡素なレンズ構成にするために、非球面を用いることが望ましい。実施例１乃至実施例３では、第３レンズ群Ｂ３に含まれる正レンズの少なくとも一方のレンズ面を非球面形状にすることにより、正レンズから発生する収差を低く抑えている。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。

各実施例のズームレンズを撮像素子を有する撮像装置に適用したときは、歪曲収差又は倍率色収差の少なくとも一方を電気的に補正する回路手段を用いるのが良い。

このようにズームレンズより生ずる歪曲収差を電気的に許容することのできるレンズ構成にすれば、ズームレンズのレンズ枚数を削減し、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となる。

各実施例において、更に好ましくは条件式（１）から条件式（１０）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。

０．７０＜（β２Ｔ／β２Ｗ）／（β３Ｔ／β３Ｗ）＜１．６５ ・・・（１ａ）
０．０５＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．１５ ・・・（２ａ）
２．７＜β３Ｔ／β３Ｗ＜４．０ ・・・（３ａ）
１．５４＜ｎｄ３ｉ＜１．８０ ・・・（４ａ）
５５＜νｄ３ｉ＜８０ ・・・（５ａ）
０．６＜｜ｍ３｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．８ ・・・（６ａ）
０．６＜ｆ３／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．５ ・・・（７ａ）
０．２＜｜ｆ３ｎ｜／ｆ３＜２．７ ・・・（８ａ）
０．３＜ＤＳＰ／ＴＤＴ＜０．７ ・・・（９ａ）
０．４＜ｆ１／ｆＴ＜１．２ ・・・（１０ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、第２レンズ群Ｂ２と第３レンズ群Ｂ３の変倍分担がより適切になり、像面湾曲とコマ収差のズーミングによる変動を抑制することが容易となる。

条件式（２ａ）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。

条件式（３ａ）を満たすことにより、高ズーム比化と小型化が容易となる。

条件式（４ａ）を満たすことにより、球面収差やコマ収差の補正を行いつつ、第３レンズ群Ｂ３のレンズ構成が簡素化される。

条件式（５ａ）を満たすことにより、ズーミングの際の軸上色収差の変動をさらに小さくすることが容易になる。

条件式（６ａ）を満たすことにより、第３レンズ群Ｂ３のズーミングの際の移動量が適切な量となり、高ズーム比化とコマ収差の抑制が容易となる。

条件式（７ａ）を満たすことにより、第３レンズ群Ｂ３の屈折力が適切となり、高ズーム比化と望遠端でのレンズ全長の短縮化が容易となる。

条件式（８ａ）を満たすことにより、レンズ全長の短縮化と球面収差およびコマ収差の補正が容易になる。

条件式（９ａ）を満たすことにより、前玉有効径の小型化と軸外光束の収差補正が容易になる。

条件式（１０ａ）を満たすことにより、前玉有効径の小型化と望遠端において軸上色収差の補正が容易になる。

更に好ましくは条件式（１ａ）〜条件式（１０ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．００＜（β２Ｔ／β２Ｗ）／（β３Ｔ／β３Ｗ）＜１．６５ ・・・（１ｂ）
０．１０＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．１５ ・・・（２ｂ）
３．０＜β３Ｔ／β３Ｗ＜４．０ ・・・（３ｂ）
１．５５＜ｎｄ３ｉ＜１．７０ ・・・（４ｂ）
６０＜νｄ３ｉ＜８０ ・・・（５ｂ）
０．８＜｜ｍ３｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．５ ・・・（６ｂ）
０．７＜ｆ３／√（ｆｗ×ｆｔ）＜１．０ ・・・（７ｂ）
０．３＜｜ｆ３ｎ｜／ｆ３＜２．４ ・・・（８ｂ）
０．４＜ＤＳＰ／ＴＤＴ＜０．６ ・・・（９ｂ）
０．６＜ｆ１／ｆＴ＜１．０ ・・・（１０ｂ）

次に各実施例のズームレンズを撮影光学系として用いたカムコーダー（ビデオカメラ）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は各実施例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１０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）（撮像素子）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８は各実施例のズームレンズを用いたデジタルスチルカメラの要部概略図である。図８において、２０はカメラ本体、２１は各実施例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２０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１〜３に対応する数値実施例１〜３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、像高、レンズ全長、ＢＦ等における値を示している。尚、画角は光線追跡による撮影半画角（度）の値である。
［数値実施例１］
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 44.910 1.10 1.80518 25.4
2 26.922 3.02 1.49700 81.5
3 213.269 0.20
4 29.723 2.42 1.69680 55.5
5 142.326 (可変)
6 597.524 0.80 1.88300 40.8
7 6.989 2.95
8 -19.693 0.65 1.71300 53.9
9 27.817 1.10
10 17.283 1.26 1.94595 18.0
11 100.561 (可変)
12(絞り) ∞ 1.97
13* 5.868 2.60 1.55332 71.7
14* -22.271 1.98
15 112.968 0.70 1.90366 31.3
16 4.627 0.23
17 5.315 2.20 1.58144 40.8
18 -599.875 0.60
19 ∞ (可変)
20 19.791 2.12 1.80400 46.6
21 -29.812 0.70 1.84666 23.9
22 113.196 (可変)
23 ∞ 0.80 1.49831 65.1
24 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-2.94966e-002 A 4=-2.56243e-004 A 6=-3.86058e-006 A 8= 5.95265e-007 A10=
-2.52991e-008

第14面
K =-2.14324e+001 A 4= 1.47358e-004 A 6= 1.04081e-005

各種データ
ズーム比 13.56

焦点距離 5.09 7.36 42.51 69.01
Fナンバー 3.40 3.71 5.01 6.21
画角 35.02 27.85 5.50 3.25
像高 3.55 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 59.51 58.11 75.78 83.01
BF 6.18 8.56 14.15 4.56

d 5 0.85 3.93 24.38 27.26
d11 20.70 14.18 2.02 2.00
d19 5.17 4.83 8.62 22.57
d22 4.64 7.02 12.62 3.03
d24 1.00 1.00 1.00 1.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 44.24
2 6 -7.34
3 12 14.01
4 20 31.01
5 23 ∞

［数値実施例２］
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 43.334 1.10 1.84666 23.9
2 27.386 2.82 1.49700 81.5
3 184.015 0.20
4 28.593 2.25 1.69680 55.5
5 129.921 (可変)
6 596.413 0.80 1.83481 42.7
7 6.794 3.15
8 -19.052 0.65 1.69680 55.5
9 27.361 0.92
10 16.564 1.26 1.94595 18.0
11 78.364 (可変)
12(絞り) ∞ 1.10
13* 6.249 2.60 1.55332 71.7
14* -20.019 1.32
15 22.644 0.70 1.80610 33.3
16 5.457 0.41
17 8.162 2.20 1.48749 70.2
18 35.340 0.60
19 ∞ (可変)
20 18.057 2.35 1.65844 50.9
21 -23.293 0.80 1.84666 23.9
22 -241.242 (可変)
23 ∞ 0.80 1.51633 64.1
24 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-2.10117e-002 A 4=-3.88986e-004 A 6=-6.43941e-006 A 8= 4.92457e-007 A10=
-2.84254e-008

第14面
K =-9.71597e+000 A 4= 6.29353e-005 A 6= 4.07868e-006

各種データ
ズーム比 11.45

焦点距離 5.13 7.36 38.43 58.77
Fナンバー 3.50 3.78 5.10 5.73
画角 34.98 27.99 6.40 3.90
像高 3.55 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 58.20 56.74 72.70 80.10
BF 6.52 8.81 15.56 10.65

d 5 0.85 3.76 22.32 25.56
d11 20.70 14.42 2.39 1.49
d19 4.90 4.52 7.21 17.18
d22 4.99 7.28 14.03 9.12

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 43.47
2 6 -7.36
3 12 13.93
4 20 31.17
5 23 ∞

［数値実施例３］
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 35.277 1.00 1.94595 18.0
2 23.727 2.80 1.88300 40.8
3 133.434 (可変)
4 62.920 0.60 1.85135 40.1
5* 7.437 4.11
6 -21.883 0.60 1.51680 64.2
7 13.179 0.30
8 11.709 1.93 1.94595 18.0
9 26.079 (可変)
10(絞り) ∞ 0.50
11* 9.984 2.10 1.59201 67.0
12 11.375 0.80 1.94595 18.0
13 7.727 3.57 1.65844 50.9
14* -19.364 (可変)
15 9.476 1.40 1.92286 20.9
16 6.882 (可変)
17 11.108 2.56 1.48749 70.4
18 -589.321 (可変)
19 ∞ 0.80 1.51680 64.2
20 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第5面
K = 1.29368e-001 A 4=-1.88809e-005 A 6= 4.74092e-007

第11面
K =-2.12053e-001 A 4=-1.33629e-004 A 6= 2.87874e-007 A 8=-1.88648e-008

第14面
K =-1.10715e+000 A 4= 4.87229e-005

各種データ
ズーム比 13.61

焦点距離 4.13 5.68 19.67 56.21
Fナンバー 2.88 3.01 4.13 6.00
画角 36.24 32.00 10.38 3.56
像高 3.10 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 61.21 54.10 65.20 87.96
BF 3.91 6.18 13.63 3.79

d 3 0.71 1.37 15.59 30.92
d 9 25.85 16.58 3.07 2.74
d14 2.86 3.24 4.84 6.03
d16 5.61 4.46 5.79 22.20
d18 2.38 4.66 12.10 2.27

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 55.84
2 4 -7.94
3 10 12.33
4 15 -36.76
5 17 22.40
6 19 ∞

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 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
ＦＰ…フレアカット絞り ＩＰ…結像面
Ｇ…センサの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
球面収差…実線：ｄ線、２点鎖線：ｇ線
非点収差…実線：ｄ線ΔＳ、点線：ｄ線ΔＭ
歪曲…ｄ線 倍率色収差…２点鎖線：ｇ線

Claims (10)

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、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１レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広くなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなるように、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
   前記第３レンズ群は少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、前記第２レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率を各々β２Ｗ、β２Ｔ、前記第３レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率を各々β３Ｗ、β３Ｔ、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３レンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも１つの正レンズの材料の屈折率、アッベ数、部分分散比を各々ｎｄ３ｉ、νｄ３ｉ、θｇＦ３ｉとするとき、
   ０．１０＜（β２Ｔ／β２Ｗ）／（β３Ｔ／β３Ｗ）＜１．６５
   ０．０１＜｜ｆ２｜／ｆＴ＜０．１５
   １．５４＜ｎｄ３ｉ＜２．０
   ５５＜νｄ３ｉ＜１００
   −０．００１６２×νｄ３ｉ＋０．６４２＜θｇＦ３ｉ
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第３レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率β３Ｗ、β３Ｔは、
   ２．７＜β３Ｔ／β３Ｗ＜５．０
   なる条件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. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の光軸上の移動量をｍ３、広角端における全系の焦点距離をｆＷとするとき、
   ０．５＜｜ｍ３｜／√（ｆＷ×ｆＴ）＜２．０
   なる条件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３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆＷとするとき、０．５＜ｆ３／√（ｆＷ×ｆＴ）＜１．５
   なる条件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項記載のズームレンズ。
5. 前記第３レンズ群に含まれる負レンズのうち、少なくとも１つの負レンズの焦点距離をｆ３ｎ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   ０．１＜｜ｆ３ｎ｜／ｆ３＜３．０
   なる条件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. ズーミングに際して前記第３レンズ群と一体的に移動する開口絞りが前記第３レンズ群の物体側に配置されており、望遠端におけるレンズ全長をＴＤＴ、望遠端における前記開口絞りから像面までの空気換算距離をＤＳＰとするとき、
   ０．３＜ＤＳＰ／ＴＤＴ＜０．８
   なる条件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１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき
   ０．２＜ｆ１／ｆＴ＜１．２
   なる条件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４レンズ群から成り、前記第４レンズ群はズーミングに際して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. 前記後群は負の屈折力の第４レンズ群と正の屈折力の第５レンズ群からなり、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群はズーミングに際して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。
10. 請求項１乃至９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。