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WO2013161197A1 - ズームレンズ及びこれを有する光学機器 - Google Patents

ズームレンズ及びこれを有する光学機器 Download PDF

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Publication number
WO2013161197A1
WO2013161197A1 PCT/JP2013/002326 JP2013002326W WO2013161197A1 WO 2013161197 A1 WO2013161197 A1 WO 2013161197A1 JP 2013002326 W JP2013002326 W JP 2013002326W WO 2013161197 A1 WO2013161197 A1 WO 2013161197A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
lens group
zoom lens
optical
conditional expression
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/002326
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　憲三郎
Original Assignee
株式会社ニコン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ニコン filed Critical 株式会社ニコン
Priority to JP2014512323A priority Critical patent/JP5935879B2/ja
Publication of WO2013161197A1 publication Critical patent/WO2013161197A1/ja
Priority to US14/523,469 priority patent/US9429738B2/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/009—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras having zoom function
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1431—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
    • G02B15/143105—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged +-+
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings

Definitions

  • the present invention relates to a zoom lens.
  • zoom lenses In addition to film cameras, various types of zoom lenses have been proposed for use in electronic image equipment such as video cameras and digital still cameras.
  • a zoom lens of a three-group configuration type having positive and negative refractive power arrangements arranged in order from the object side is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a compact and high-performance zoom lens and an optical apparatus having the same while achieving good imaging performance in the super-telephoto region. Objective.
  • a first lens group having a positive refractive power and a second lens having a negative refractive power arranged in order from the object side.
  • a first lens group and a third lens group having a positive refractive power, and the first lens group and the third lens group move to the object side at the time of zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state,
  • the first lens group includes a diffractive optical element including a diffractive optical surface in which two optical elements made of an optical material having a refractive index difference of 0.45 or less are bonded and a diffraction grating groove is formed at an interface between the optical elements.
  • a zoom lens that satisfies the following conditional expression is provided.
  • ⁇ 1 effective diameter of the optical surface closest to the object side in the first lens group
  • ft focal length of the entire zoom lens system in the telephoto end state
  • ⁇ d effective diameter of the diffractive optical surface
  • y Maximum image height of the zoom lens.
  • an optical apparatus for example, the mirrorless camera 1 in the embodiment
  • the zoom lens according to the above aspect.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a zoom lens according to Example 1 and a zoom trajectory from a wide-angle end state (W) to a telephoto end state (T).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations (spherical aberration diagram, astigmatism diagram, distortion diagram in order from the left side of the paper) at the photographing distance infinite in the wide-angle end state of the zoom lens according to Example 1;
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram at an imaging distance infinite in the wide-angle end state of the zoom lens according to Example 1;
  • FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations (spherical aberration diagram, astigmatism diagram, distortion diagram in order from the left side of the paper) at the photographing distance infinite in the telephoto end state of the zoom lens according to Example 1;
  • FIG. 5 is a lateral aberration diagram at an imaging distance infinite in the telephoto end state of the zoom lens according to Example 1; It is a figure which shows the structure of the zoom lens which concerns on 2nd Example, and the zoom locus
  • W wide-angle end state
  • T a telephoto end state
  • FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations (spherical aberration diagram, astigmatism diagram, distortion aberration diagram in order from the left side of the drawing) at the photographing distance infinite in the wide-angle end state of the zoom lens according to Example 2;
  • FIG. 12 is a lateral aberration diagram at an imaging distance infinite in the wide-angle end state of the zoom lens according to Example 2;
  • FIG. 7 is a diagram illustrating various aberrations (spherical aberration diagram, astigmatism diagram, and distortion diagram in order from the left side of the drawing) at the photographing distance infinite in the telephoto end state of the zoom lens according to Example 2;
  • FIG. 12 is a lateral aberration diagram at an imaging distance infinite in the telephoto end state of the zoom lens according to Example 2; It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the camera (optical apparatus) which concerns on this embodiment.
  • the zoom lens ZL includes a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, arranged in order from the object side, A third lens group G3 having a positive refractive power, and the first lens group G1 and the third lens group G3 move to the object side during zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • the group G1 is a diffractive optical surface (having a radius of curvature R8 in FIG.
  • the multi-group configuration in the following description refers to a lens configuration having three or more lens groups.
  • the number of lens groups responsible for zooming increases, so it is possible to increase the magnification. Further, when the number of lens groups is increased, it is easy to equalize the burden of the amount of aberration generated in each group, so that excellent imaging performance can be achieved. Further, if the rearmost lens group, that is, the lens group G3 closest to the image plane is made movable and moved to the object side during zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state, there is an advantage that it is easy to increase the magnification. . Although there has been a problem such as a complicated structure of the lens barrel due to an increase in the number of lens groups that can be moved along the optical axis, this problem is being overcome by recent advances in lens barrel technology.
  • the zoom lens ZL of the present embodiment based on the technical basis and background of the zoom lens having the multi-group configuration as described above, as shown in FIG. 1, it has positive, negative, and positive refractive power arrangements arranged in order from the object side.
  • a group structure is adopted. That is, in the zoom lens ZL of the present embodiment, the number of constituent lens groups is increased, and the degree of freedom of aberration correction including the degree of freedom of movement of each lens group is increased.
  • a high-performance zoom lens can be realized, and excellent imaging performance can be obtained even in an intermediate focal length state other than the wide-angle end state and the telephoto end state.
  • a high-magnification zoom lens suitable for a high-resolution digital still camera can be obtained. Also, excellent imaging performance can be obtained even when applied to a film taking lens.
  • a diffractive optical element is an optical element that utilizes the diffraction phenomenon of light, and is known to exhibit behavior different from refraction and reflection.
  • a diffraction grating and a Fresnel zone plate are conventionally known.
  • the coherent length (coherence distance) is usually several ⁇ (nm), so if a wavelength-ordered structure is made, a clear diffraction phenomenon can be caused as a result of the interference effect of light waves.
  • a surface having an action of bending a light beam by applying the diffraction phenomenon as described above is called a diffractive optical surface.
  • An optical element having such a surface is generally called a diffractive optical element.
  • a diffractive optical surface As a property of a diffractive optical surface, it has a negative dispersion value while having a positive refractive power, and is known to be extremely effective in correcting chromatic aberration. For this reason, it is possible to correct chromatic aberration that cannot be achieved with normal glass, and it is possible to correct chromatic aberration that can be achieved only with expensive special low dispersion glass.
  • a diffractive optical surface having an action of bending a light beam by applying a diffraction phenomenon like a diffraction grating or a Fresnel zone plate is created on the surface of an optical member such as glass or plastic.
  • a diffraction phenomenon like a diffraction grating or a Fresnel zone plate
  • the angle of light passing through the diffractive optical surface of the optical system is as small as possible. This is because when the angle of the light beam passing through the diffractive optical surface increases, flare (light other than a predetermined order that is blazed) becomes harmful light from the cliff portion (step portion) of the grating of the diffractive optical surface and reaches the projection surface. This is because the phenomenon is likely to occur and the image quality is impaired.
  • the angle of light passing through the diffractive optical surface is 30 degrees or less. If such a condition can be satisfied, the diffractive optical surface may be disposed anywhere in the zoom lens ZL.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment achieves good imaging performance in the super-telephoto region by effectively utilizing the diffractive optical element in the high-magnification zoom lens having a multi-group configuration. .
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment is configured to satisfy the following conditional expressions (1) and (2) in consideration of the above configuration.
  • ⁇ 1 effective diameter of the optical surface closest to the object side in the first lens group G1
  • ft focal length of the entire zoom lens ZL in the telephoto end state
  • ⁇ d effective diameter of diffractive optical surface
  • y Maximum image height of the zoom lens ZL.
  • Conditional expression (1) shows an appropriate range by normalizing the effective diameter ⁇ 1 of the most object-side optical surface of the first lens group G1 with the focal length ft of the entire zoom lens ZL system in the telephoto end state. It is. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the effective diameter ⁇ 1 of the optical surface closest to the object side of the first lens group G1 becomes too large, leading to an increase in size and weight of the entire optical system. Further, not only coma aberration is likely to occur on the telephoto side, but also stray light is likely to enter, and image quality deteriorates.
  • the effective diameter ⁇ 1 of the optical surface closest to the object side of the first lens group G1 becomes too small, and it becomes difficult to obtain a sufficient amount of peripheral light on the wide angle side.
  • the focal length ft of the entire system at the telephoto end with respect to the effective diameter ⁇ 1 becomes too large, which not only increases the total length of the optical system, but also increases the spread of axial chromatic aberration, which is inconvenient.
  • the F-number increases on the telephoto side, and there is a possibility that sufficient brightness required for photographing cannot be secured.
  • Conditional expression (2) indicates an appropriate range by normalizing the effective diameter ⁇ d of the diffractive optical surface with the maximum image height y of the zoom lens ZL. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the effective diameter ⁇ d of the diffractive optical surface becomes too large, leading to an increase in size and weight of the diffractive optical element DOE. In addition, the number of ring zones on the diffractive optical surface increases, making it difficult to manufacture. In addition, it is difficult to correct high-order chromatic aberration (particularly spherical aberration and its color difference).
  • conditional expression (2) If the lower limit value of conditional expression (2) is not reached, the effective diameter ⁇ d of the diffractive optical surface becomes too small, making it difficult to correct chromatic aberration sufficiently on the telephoto side, and good image quality cannot be obtained. In addition, the minimum pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface becomes fine, resulting in a disadvantage that it is difficult to manufacture.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (3).
  • f1 Focal length of the first lens group G1
  • f2 focal length of the second lens group G2
  • f3 focal length of the third lens group G3.
  • Conditional expression (3) indicates an appropriate range for the focal lengths f1, f2, and f3 of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3, that is, power distribution. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the sum of the focal lengths f1, f2, f3 of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 becomes too large, and the entire optical system is Causes an increase in length. In addition, the spherical aberration on the telephoto side becomes too large, and good image quality cannot be obtained.
  • the sum of the focal lengths f1, f2, and f3 of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 becomes too small, and the main zooming is performed.
  • the power of the second lens group G2 that bears the power becomes too strong, and the Petzval sum of the entire optical system becomes larger on the negative side, and the flatness of the image plane is easily lost.
  • the optical material of the two optical elements constituting the diffractive optical element DOE is a resin, and it is preferable that the following conditional expressions (4) and (5) are satisfied.
  • fd focal length of the diffractive optical element DOE
  • f1 Focal length of the first lens group G1 p: the minimum pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface
  • fw the focal length of the entire zoom lens ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (4) represents an appropriate range of power of the diffractive optical element DOE disposed in the first lens group G1. If the upper limit value of conditional expression (4) is exceeded, the focal length fd of the diffractive optical element DOE becomes too long, the effect of the diffractive optical surface is diminished, and good chromatic aberration correction on the telephoto side becomes difficult. If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the focal length fd of the diffractive optical element DOE becomes too short, the long-wavelength axial chromatic aberration on the telephoto side becomes under, and sufficient chromatic aberration correction cannot be performed, resulting in good image quality. Cannot be obtained. In addition, the minimum pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface becomes too fine, making it difficult to manufacture.
  • Conditional expression (5) is proper by normalizing the minimum pitch p of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface of the diffractive optical element DOE with the focal length fw of the entire zoom lens ZL in the wide-angle end state. Indicates the range. If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the minimum pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface becomes too large, and sufficient chromatic aberration correction cannot be performed.
  • conditional expression (5) If the lower limit value of conditional expression (5) is not reached, the minimum pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface becomes too small, and the long wavelength axial chromatic aberration on the telephoto side becomes under, and sufficient chromatic aberration correction can be performed. Therefore, good image quality cannot be obtained. In addition, the minimum pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface becomes too fine, making it difficult to manufacture.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment satisfies the following conditional expressions (6) and (7).
  • ⁇ 2 (g to C) the magnitude of axial chromatic aberration (infinite conjugate) of the second lens group G2 alone
  • f2 focal length of the second lens group G2
  • ⁇ 3 (g to C) the size of axial chromatic aberration (infinite conjugate) of the third lens group G3 alone
  • Conditional expression (6) indicates an appropriate range of the magnitude ⁇ 2 (g to C) of axial chromatic aberration (infinite conjugate) of the second lens group G2 alone. If the upper limit value of conditional expression (6) is exceeded, the chromatic aberration generated by the second lens group G2 alone becomes too large, and the fluctuation of chromatic aberration, particularly axial chromatic aberration, becomes large during zooming, and good image quality cannot be obtained. If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, the number of lenses constituting the second lens group G2 will increase, leading to an increase in size and weight of the entire optical system.
  • Conditional expression (7) shows an appropriate range of the magnitude ⁇ 3 (g to C) of axial chromatic aberration (infinite conjugate) of the third lens group G3 alone. If the upper limit value of conditional expression (7) is exceeded, the chromatic aberration generated by the third lens group G3 alone becomes too large, and the fluctuation of chromatic aberration, particularly axial chromatic aberration, becomes large during zooming, and good image quality cannot be obtained. If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, the number of lenses in the vicinity of the diaphragm among the lenses constituting the third lens group G3 will be particularly large, leading to an increase in size and weight of the entire optical system.
  • conditional expression (7) it is preferable to set the upper limit value of conditional expression (7) to 0.0015. In order to secure the effect of the present embodiment, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (7) to 0.0002.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (8).
  • Conditional expression (8) represents the appropriate range of the ratio of the height (hd) of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface of the diffractive optical element DOE to the minimum pitch p, that is, the aspect ratio.
  • Conditional expression (8) is important for manufacturing and for measures to reduce flare. If the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the aspect ratio becomes too large, which makes manufacturing difficult, which is inconvenient. Further, the amount of diffraction flare generated becomes large, and good imaging performance cannot be obtained. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (8) is not reached, the pitch of the diffraction grating grooves formed on the diffractive optical surface becomes too loose, and the achromatic effect cannot be obtained sufficiently.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (9).
  • ⁇ N Refractive index difference with respect to the d-line of the optical material used for the two lens elements constituting the cemented lens in the first lens group G1 (when there are a plurality of lenses, the one closest to the object side).
  • Conditional expression (9) indicates an appropriate range of the refractive index difference ⁇ N of the optical material used for the two lens elements constituting the bonded lens in the first lens group G1.
  • the refractive index difference ⁇ N becomes too large, the reflected light on the bonding surface becomes strong, and ghosts and flares tend to occur. Further, curvature of field is likely to occur, and there is a risk that image surface flatness may be lost.
  • the lower limit of conditional expression (9) is not reached, the refractive index difference between the optical materials in the two lens elements becomes small, and both spherical aberration and field curvature in the telephoto end state tend to be displaced to the negative side, which is not preferable. .
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expression (10).
  • d1 Thickness on the optical axis of an optical element made of an optical material having a relatively low refractive index among the optical elements constituting the diffractive optical element DOE in the first lens group G1
  • fw the focal length of the entire zoom lens ZL in the wide-angle end state.
  • Conditional expression (10) indicates that, in the diffractive optical element DOE in the first lens group G1, the thickness d1 on the optical axis of the optical element made of the optical material on the low refractive index side is set to the entire zoom lens ZL in the wide-angle end state. It is normalized by the focal length fw of the system and shows an appropriate range. If the upper limit value of the condition (10) is exceeded, the thickness d1 on the optical axis of the optical element becomes too large, the light absorption on the short wavelength side increases, and the transmittance on the short wavelength side of the entire optical system deteriorates. To do. If the lower limit value of the condition (10) is not reached, the thickness d1 of the optical element on the optical axis becomes too small, and the diffractive optical element DOE becomes difficult to mold.
  • conditional expression (10) it is preferable to set the upper limit of conditional expression (10) to 0.030. In order to secure the effect of the present embodiment, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (10) to 0.001.
  • the first lens group G1 includes at least one positive lens made of an optical material having a partial dispersion ratio Pgf ⁇ 0.58 and an Abbe number ⁇ d ⁇ 75 with respect to the d-line. It is preferable to have at least one negative lens made of an optical material having a partial dispersion ratio Pgf> 0.59. With this configuration, sufficient achromaticity can be achieved with the first lens group G1 alone in combination with the diffractive optical surface.
  • Pgf (ng ⁇ nF) / (nF) where the partial dispersion ratio Pgf is ng, nF, and nC for the refractive index of the optical material of the lens with respect to the g-line, F-line, and C-line, respectively.
  • -NC the Abbe number ⁇ d based on the d-line
  • ⁇ d (nd ⁇ 1) / (nF -NC).
  • the second lens group G2 includes at least one lens made of an optical material having a partial dispersion ratio Pgf> 0.60 and a refractive index nd> 1.55 with respect to the d-line. . According to this configuration, sufficient achromaticity can be achieved with the second lens group G2 alone.
  • the third lens group G3 includes at least two lenses made of an optical material having a partial dispersion ratio Pgf> 0.60 and a refractive index nd> 1.55 with respect to the d-line, and Kurzflint. It is preferable to have at least one negative lens made of an optical material (highly refraction but low dispersion (short dispersion from blue to violet)). According to this configuration, sufficient achromaticity can be achieved with the third lens group G3 alone.
  • the diffractive optical surface may be disposed anywhere in the zoom lens ZL as long as the light beam passing through the first lens group G1 in the telephoto end state can be set to 5 degrees or less. With this configuration, the angle of the light beam passing through the diffractive optical surface is suppressed, and flare generated on the diffractive optical surface is not significantly affected, and a good image can be obtained.
  • the lens on which the diffractive optical surface is disposed may be a positive lens or a negative lens.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment includes a cemented lens including a positive lens and a negative lens in the first lens group G1. Is preferred.
  • focusing on a short-distance object may be performed by a so-called front focus method in which the first lens group G1 is extended to the object side. Further, from the viewpoint of realizing inner focus, it is desirable that the used imaging magnification of the second lens group G2 does not exceed the same magnification ( ⁇ 1 ⁇ ) when zooming from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • the second lens group G2 has one positive lens for good chromatic aberration correction. Furthermore, it is more preferable that the second lens group G2 has at least two negative lenses.
  • the third lens group G3 has a positive lens or a bonded lens composed of a positive lens and a negative lens in the vicinity of the stop in order to correct chromatic aberration. Furthermore, it is more preferable to arrange a cemented lens composed of a biconvex positive lens and a negative lens in at least two places in the third lens group G3.
  • the diffractive optical surface when the diffractive optical surface is actually formed on the lens, the diffractive optical surface is rotated with respect to the optical axis like a Fresnel zone plate from the viewpoint of facilitating manufacturing.
  • a symmetric structure (lattice structure) is preferable.
  • it can be manufactured by precision grinding or by a glass mold.
  • a thin resin layer may be formed on the lens surface, and a lattice structure may be provided on this resin layer.
  • the diffraction grating is not limited to a simple single layer structure such as a kinoform, and a plurality of grating structures may be stacked to form a multilayer structure. As described above, the diffraction grating having a multilayer structure is advantageous because it can further improve the wavelength characteristics and angle-of-view characteristics of diffraction efficiency.
  • the zoom lens ZL according to the present embodiment has an appropriate blur correction amount based on a blur detection unit that detects blur of the lens, a signal from the blur detection unit, and a signal from a control unit that controls the operation sequence of the camera.
  • the image stabilization lens system may be configured by combining the image stabilization control device and the drive mechanism that moves the image stabilization lens group based on the image stabilization amount determined by the image stabilization control device. It goes without saying that better optical performance can be obtained by using a gradient index lens, an aspherical lens, or the like as each lens constituting the zoom lens ZL according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a so-called mirrorless camera 1 (hereinafter simply referred to as a camera) of an interchangeable lens type as an optical apparatus provided with the zoom lens ZL described above.
  • a camera a so-called mirrorless camera 1
  • light from an object (subject) (not shown) is collected by the taking lens 2 (zoom lens ZL), and is imaged via an OLPF (Optical low pass filter) (not shown).
  • An object (subject) image is formed on the image pickup surface 3.
  • the object (subject) image is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element provided in the imaging unit 3, and an image of the object (subject) is generated.
  • This image is displayed on an EVF (Electronic view finder) 4 provided in the camera 1.
  • EVF Electronic view finder
  • an image photoelectrically converted by the imaging unit 3 is stored in a memory (not shown). In this way, the photographer can shoot the subject with the camera 1.
  • the camera 1 may be a lens that holds the photographing lens 2 (zoom lens ZL) in a detachable manner, or may be formed integrally with the photographing lens 2 (zoom lens ZL).
  • an example of a mirrorless camera is given as an example of an optical device including the photographing lens 2 (zoom lens ZL).
  • the present invention is not limited to this.
  • the camera body has a quick return mirror and a finder optical system.
  • a single-lens reflex camera that observes an object (subject) image via a system may be used.
  • the zoom lens ZL according to this embodiment mounted on the camera 1 as the photographing lens 2 achieves good imaging performance in the super-telephoto region due to its characteristic lens configuration, as can be seen from each example described later.
  • a compact and high-performance zoom lens has been realized. Therefore, the camera 1 can realize a compact and high-performance optical apparatus while achieving good imaging performance in the super-telephoto region.
  • Tables 1 and 2 are shown below, but these are tables of specifications in the first and second examples.
  • C-line (wavelength 656.2730 nm), d-line (wavelength 587.5620 nm), e-line (wavelength 546.0740 nm), and F-line (wavelength 486.1330 nm) are selected as the aberration characteristic calculation targets.
  • the surface number indicates the order of the optical surfaces from the object side along the light traveling direction
  • R indicates the radius of curvature of each optical surface
  • D indicates the following from each optical surface:
  • nC is the refractive index of the lens material with respect to the C-line
  • nd is the refractive index of the lens material with respect to the d-line
  • ne line is the lens.
  • NF represents the refractive index of the lens material for the F-line
  • ng represents the refractive index of the lens material for the g-line.
  • the object plane indicates the object plane
  • (variable) indicates the variable plane spacing
  • “ ⁇ ” in the column of the radius of curvature R indicates the plane or aperture
  • (diaphragm) indicates the aperture stop S
  • the image plane indicates the image plane I.
  • the refractive index of air “1.000000” is omitted.
  • the optical surface is an aspherical surface, the surface number is marked with *, and the column of curvature radius R indicates the paraxial curvature radius. If the optical surface is a diffractive optical surface, the surface number is marked with **.
  • phase function method data the shape of the diffractive optical surface shown in [Lens specifications] is represented by phase function method data, the following equation (b). That is, the diffractive optical surface performs phase conversion of the wavefront based on the equation (b).
  • ⁇ is a phase function
  • h is a radial distance
  • Ci is an i-th order coefficient
  • ⁇ d is a reference wavelength (d-line).
  • the diffractive optical surface is rotationally symmetric about the optical axis.
  • the phase function method is described in detail in “Introduction to Diffractive Optical Elements (Supervised by the Optical Society of Japan Society of Applied Physics, published in 2007).
  • ⁇ (h) (2 ⁇ / ⁇ d ) ⁇ (C 1 ⁇ h 2 + C 2 ⁇ h 4 + C 3 ⁇ h 6 + C 4 ⁇ h 4 ) (b)
  • f indicates a focal length
  • FNo indicates an F number
  • ⁇ indicates a half angle of view
  • Y indicates an image height
  • TL indicates a total lens length.
  • Di (where i is an integer) is the variable distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface in each of the wide-angle end state and the telephoto end state, and Bf is the most image surface side.
  • the distances from the image side surface of the optical member disposed to the paraxial image plane are respectively shown. Further, the aperture diameter of the aperture stop S is shown.
  • G represents the group number
  • the first group surface represents the surface number closest to the object side of each lens group
  • the group focal length represents the focal length of each lens group.
  • mm is generally used for the focal length, radius of curvature, surface spacing, and other lengths, etc. unless otherwise specified, but the optical system is proportionally expanded or proportionally reduced. However, the same optical performance can be obtained, and the present invention is not limited to this.
  • the unit is not limited to “mm”, and other suitable units can be used.
  • FIG. 1 shows the configuration of the zoom lens ZL (ZL1) according to the first embodiment and the zoom trajectory from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T).
  • the zoom lens ZL1 according to the first example includes a first lens group G1 having a positive refractive power and arranged in order from the object side along the optical axis, and a first lens group having a negative refractive power.
  • the image plane is indicated by I.
  • the first lens group G1 includes a parallel plate L11, a biconvex positive lens L12, a negative meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side, and a convex surface facing the object side, which are arranged in order from the object side along the optical axis.
  • the diffractive optical element DOE is formed by joining two optical elements made of a resin material having a refractive index difference with respect to d-line of 0.45 or less (see Table 1 to be described later), and a diffraction grating groove is formed at the interface. Further, a diffractive optical surface (in FIG. 1, an optical surface having a radius of curvature R8 corresponds) is formed.
  • the second lens group G2 includes a cemented lens of a negative meniscus lens L21 having a convex surface facing the object side and a positive meniscus lens L22 having a convex surface facing the object side, arranged in order from the object side along the optical axis, and a biconcave lens. It is composed of a negative lens L23 having a shape and a cemented lens of a positive meniscus lens L24 having a convex surface facing the object side.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side along the optical axis, a cemented lens of a biconvex positive lens L31 and a negative meniscus lens L32 having a concave surface facing the object side, and a biconvex positive lens.
  • the zoom lens ZL1 having such a configuration, all the three groups G1 to G3 move during zooming from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T).
  • the first lens group G1 moves to the object side.
  • the second lens group G2 once moves to the image plane side and then moves to the object side.
  • the third lens group G3 moves to the object side.
  • the aperture stop S that determines brightness moves together with the third lens group G3 to the object side during zooming, and the aperture diameter changes.
  • Table 1 below shows the values of each item in the first example.
  • Surface numbers 1 to 34 in Table 1 correspond to the optical surfaces having the curvature radii R1 to R34 shown in FIG.
  • the ninth surface and the twenty-third surface are formed in an aspherical shape.
  • a diffractive optical surface is formed on the eighth surface.
  • FIG. 2 to 5 are graphs showing various aberrations of the zoom lens ZL1 according to the first example. That is, FIG. 2 is a diagram of various aberrations at an infinite shooting distance in the wide-angle end state, FIG. 3 is a lateral aberration diagram at an infinite shooting distance in the wide-angle end state, and FIG. 4 is an infinite shooting distance in the telephoto end state. FIG. 5 is a lateral aberration diagram at an imaging distance of infinity in the telephoto end state.
  • C, d, e, F, and g indicate aberrations in the C-line, d-line, e-line, F-line, and g-line, respectively.
  • the horizontal axis indicates the position (FOCUS) on the optical axis
  • the vertical axis indicates the value obtained by normalizing the incident height to the pupil by the maximum height (that is, the relative pupil height).
  • the horizontal axis represents the position on the optical axis (FOCUS)
  • the vertical axis represents the image height Y (IMG HT)
  • the broken line represents the tangential image plane
  • the solid line represents the sagittal image plane.
  • the horizontal axis represents the focal position displacement amount (DISTORTION), and the vertical axis represents the image height Y (IMG HT).
  • the vertical axis represents the image height Y (IMG HT).
  • aberration curves of a tangential image surface (TANGENTIAL) and a sagittal image surface (SAGITTAL) are shown for each image height (half angle of view ⁇ ). The description regarding these aberration diagrams is the same in other examples, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 6 shows the configuration of the zoom lens ZL (ZL2) according to the second embodiment and the zoom trajectory from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T).
  • the zoom lens ZL2 according to the second example includes a first lens group G1 having a positive refractive power and arranged in order from the object side along the optical axis, and a first lens group G1 having a negative refractive power.
  • the image plane is indicated by a symbol I.
  • the first lens group G1 includes parallel plates L11, a positive meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side, and an object, which are arranged in order from the object side along the optical axis.
  • the diffractive optical element DOE is formed by joining two optical elements made of a resin material having a refractive index difference with respect to d-line of 0.45 or less (see Table 2 to be described later), and a diffraction grating groove is formed at the interface. Further, a diffractive optical surface (in FIG. 6, an optical surface having a radius of curvature R8 is applicable) is formed.
  • the second lens group G2 includes a cemented lens of a negative meniscus lens L21 having a convex surface facing the object side and a positive meniscus lens L22 having a convex surface facing the object side, arranged in order from the object side along the optical axis, and a biconcave lens. It is composed of a negative lens L23 having a shape and a cemented lens of a positive meniscus lens L24 having a convex surface facing the object side.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side along the optical axis, a cemented lens of a biconvex positive lens L31 and a negative meniscus lens L32 having a concave surface facing the object side, and a biconvex positive lens.
  • As an optical material of the negative meniscus lens L32 having a concave surface facing the object side Kurzflint (optical glass J-KZFH1 manufactured by Optical Glass Co., Ltd.) is used.
  • the zoom lens ZL2 having such a configuration, all the three groups G1 to G3 move during zooming from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T).
  • the first lens group G1 moves to the object side.
  • the second lens group G2 once moves to the image plane side and then moves to the object side.
  • the third lens group G3 moves to the object side.
  • the aperture stop S that determines brightness moves together with the third lens group G3 to the object side during zooming, and the aperture diameter changes.
  • Table 2 below shows the values of each item in the second example.
  • Surface numbers 1 to 34 in Table 2 correspond to the optical surfaces having the curvature radii R1 to R34 shown in FIG.
  • the ninth surface and the twenty-third surface are formed in an aspherical shape.
  • a diffractive optical surface is formed on the eighth surface.
  • an Abbe number ⁇ d 55.5 based on the d-line.
  • FIG. 7 to 10 are graphs showing various aberrations of the zoom lens ZL2 according to the second example. That is, FIG. 7 is a diagram of various aberrations at an infinite shooting distance in the wide-angle end state, FIG. 8 is a lateral aberration diagram at an infinite shooting distance in the wide-angle end state, and FIG. 9 is an infinite shooting distance in the telephoto end state. FIG. 10 is a lateral aberration diagram at an infinite shooting distance in the telephoto end state.

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Abstract

　物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群（Ｇ１）と、負の屈折力を持つ第２レンズ群（Ｇ２）と、正の屈折力を持つ第３レンズ群（Ｇ３）とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第１レンズ群（Ｇ１）及び第３レンズ群（Ｇ３）がそれぞれ物体側へ移動し、第１レンズ群（Ｇ１）は、ｄ線に対する屈折率差が０．４５以下の光学材料からなる２つの光学要素を接合し、その界面に回折格子溝が形成された回折光学面（図１では曲率半径Ｒ８の光学面が該当）を備える回折光学素子（ＤＯＥ）を有し、次の条件式を満たす。　０．０５　＜　Φ１／ｆｔ　＜　１．００　３．０　＜　Φｄ／ｙ　＜　１０．０　但し、Φ１：第１レンズ群（Ｇ１）の最も物体側の面の有効径、ｆｔ：望遠端状態におけるズームレンズ（ＺＬ）の全系の焦点距離、Φｄ：回折光学面の有効径、ｙ：ズームレンズ（ＺＬ）の最大像高。

Description

ズームレンズ及びこれを有する光学機器
　本発明は、ズームレンズに関する。
　フィルムカメラはもとより、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子画像機器に搭載される、種々の仕様のズームレンズが提案されている。例えば、物体側から順に並んだ正負正の屈折力配置を有する３群構成タイプのズームレンズが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開昭６４－７９７１８号公報
　近年、撮像素子の画素ピッチの微細化や高感度化など、撮像技術の進歩に対応した優れた結像性能（特に、色ずれやフレアの少ないもの）が要求されている。しかしながら、超望遠ズームレンズと呼ばれる領域では、結像性能と小型化を両立させることが極めて困難であった。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、超望遠領域で良好な結像性能を達成しながら、小型で、高性能なズームレンズ及びこれを有する光学機器を提供することを目的とする。
　このような目的を達成するため、本発明を例示する第一の態様に従えば、物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群がそれぞれ物体側へ移動し、前記第１レンズ群は、屈折率差が０．４５以下の光学材料からなる２つの光学要素を接合し、その界面に回折格子溝が形成された回折光学面を備える回折光学素子を有し、次の条件式を満たすズームレンズが提供される。
　　　０．０５　＜　Φ１／ｆｔ　＜　１．０
　　　３．０　　＜　Φｄ／ｙ　　＜　１０．０
　但し、
　Φ１：前記第１レンズ群の最も物体側の光学面の有効径、
　ｆｔ：望遠端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
　Φｄ：前記回折光学面の有効径、
　ｙ　：前記ズームレンズの最大像高。
　本発明を例示する第二の態様に従えば、上記態様のズームレンズを有することを特徴とする光学機器（例えば、実施形態におけるミラーレスカメラ１）が提供される。
　本発明によれば、超望遠領域で良好な結像性能を達成しながら、小型で、高性能なズームレンズ及びこれを有する光学機器を提供することができる。
第１実施例に係るズームレンズの構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までのズーム軌道を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図（紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）である。 第１実施例に係るズームレンズの広角端状態における撮影距離無限遠での横収差図である。 第１実施例に係るズームレンズの望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図（紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）である。 第１実施例に係るズームレンズの望遠端状態における撮影距離無限遠での横収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までのズーム軌道を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図（紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）である。 第２実施例に係るズームレンズの広角端状態における撮影距離無限遠での横収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図（紙面左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）である。 第２実施例に係るズームレンズの望遠端状態における撮影距離無限遠での横収差図である。 本実施形態に係るカメラ（光学機器）の構成を示す略断面図である。
　以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るズームレンズＺＬは、図１に示すように、物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍時に第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ物体側へ移動し、第１レンズ群Ｇ１は、ｄ線に対する屈折率差が０．４５以下の光学材料からなる２つの光学要素を接合し、その界面に回折格子溝が形成された回折光学面（図１では、曲率半径Ｒ８の光学面が該当）を有する回折光学素子ＤＯＥを有する構成となっている。
　まず、一般論として、３群構成のズームレンズの特徴について説明する。但し、ズームレンズを構成するには、少なくとも２つのレンズ群を必要とするので、以下の説明において多群構成とは３群以上のレンズ群を有するレンズ構成を指すものとする。
　３群構成のズームレンズでは、変倍を担うレンズ群の数が増えるので、高倍率化を図ることが可能である。また、レンズ群の数が増えると、各群での収差発生量の負担を均等化しやすいので、優れた結像性能を達成することが可能である。また、最も後ろのレンズ群、つまり最も像面に近いレンズ群Ｇ３を可動とし、広角端状態から望遠端状態へのズーミング時に物体側へ移動するように構成すれば、高倍率化しやすい利点がある。なお、光軸に沿って移動可能なレンズ群の増加による鏡筒構造の複雑化などの不都合もあったが、近年の鏡筒技術の進歩によりこの不都合は克服されつつある。
　本実施形態では、上述のような多群構成のズームレンズの技術的基盤及び背景に基づき、図１に示すように、物体側から順に並んだ正、負、正の屈折力配置を有する、３群構成を採用している。すなわち、本実施形態のズームレンズＺＬでは、構成レンズ群の数を多くして、各レンズ群の移動の自由度も含めて、収差補正の自由度を高めている。その結果、高性能のズームレンズを実現することができるとともに、広角端状態及び望遠端状態以外の中間の焦点距離状態においても優れた結像性能を得ることができる。例えば、高解像デジタルスチルカメラに好適な、高倍率ズームレンズを得ることができる。また、フィルム用撮影レンズに適用しても、優れた結像性能を得ることができる。
　次に、回折光学面について説明する。一般に、光線を曲げる方法は屈折と反射が知られているが、第３番目の方法として回折が知られている。回折光学素子とは、光の回折現象を利用した光学素子であって、屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られている。具体的には回折格子やフレネルゾーンプレートが従来から知られている。自然光であっても、通常コヒーレント長（可干渉距離）が数λ（nm）はあるため、波長オーダの構造体を作れば、光波の干渉作用の結果、明らかな回折現象を生じさせることができる。このように回折現象を応用して光線を曲げる作用を有する面を回折光学面と呼ぶことにする。そして、このような面を有する光学素子を回折光学素子と一般に呼ぶ。
　回折光学面の性質として、正屈折力でありながら負の分散値を有しており、色収差補正に極めて有効であることが知られている。このため、通常ガラスでは達成し得ない良好な色収差補正が可能となることや、高価な特殊低分散ガラスでしか達成し得ないような良好な色収差補正が可能である。
　そこで、本実施形態に係るズームレンズＺＬでは、ガラスやプラスチック等の光学部材の表面に回折格子やフレネルゾーンプレートのように回折現象を応用して光線を曲げる作用を有する回折光学面を創製して、その作用により良好な光学性能を得ようというものである。
　ところで、光学系の回折光学面を通過する光線角度は、できるだけ小さいことが好ましい。なぜならば、回折光学面を通過する光線角度が大きくなると、回折光学面の格子の崖部分（段差部分）などから、フレア（ブレーズした所定次数以外の光が有害光となって、投影面に達する現象）が発生しやすくなり、画質を損ねてしまうからである。フレアの影響を殆ど受けずに、良好な画像を得るためには、本実施形態に係るズームレンズＺＬの場合、回折光学面を通過する光線角度を３０度以下とすることが望ましい。このような条件を満たすことができれば、回折光学面をズームレンズＺＬ中のどこに配置してもよい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、上述のように、多群構成による高倍率ズームレンズに回折光学素子を有効活用することにより、超望遠領域での良好な結像性能を達成するものである。
　ここから、本実施形態に係るズームレンズＺＬを構成するための条件について、より詳しく説明する。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、上記構成を踏まえた上で、次の条件式（１），（２）を満足するように構成されている。
　　０．０５　＜　Φ１／ｆｔ　＜　１．００　…（１）
　　３．０　　＜　Φｄ／ｙ　　＜　１０．０　…（２）
　但し、
　Φ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の光学面の有効径、
　ｆｔ：望遠端状態におけるズームレンズＺＬの全系の焦点距離、
　Φｄ：回折光学面の有効径、
　ｙ：ズームレンズＺＬの最大像高。
　条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の光学面の有効径Φ１を、望遠端状態におけるズームレンズＺＬの全系の焦点距離ｆｔで規格化して、適正なる範囲を示すものである。条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の光学面の有効径Φ１が大きくなりすぎて、光学系全体の大型化と重量化を招く。また、望遠側でのコマ収差が発生しやすくなるばかりか、迷光が入りやすくなり、画質が劣化する。条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の光学面の有効径Φ１が小さくなりすぎて、広角側で十分な周辺光量が取りづらくなる。また、有効径Φ１に対して望遠端での全系の焦点距離ｆｔが大きくなりすぎて、光学系全長が長くなるだけでなく、軸上色収差の拡がりが大きくなり、不都合である。さらに、望遠側でＦナンバーが大きくなり、撮影に必要な明るさが十分に確保できないおそれがある。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の上限値を０．４０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の下限値を０．０８とすることが好ましい。
　条件式（２）は、回折光学面の有効径Φｄを、ズームレンズＺＬの最大像高ｙで規格化して、適正なる範囲を示すものである。条件式（２）の上限値を上回ると、回折光学面の有効径Φｄが大きくなりすぎて、回折光学素子ＤＯＥの大型化と重量化を招く。また、回折光学面の輪帯数が増え、製作しづらくなる。また、高次の色収差（特に球面収差やその色差）の補正が難しくなる。条件式（２）の下限値を下回ると、回折光学面の有効径Φｄが小さくなりすぎて、望遠側での十分な色収差補正がしづらくなり、良好な画質が得られない。また、回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチが細かくなり、製作しづらくなる不都合が生じる。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の上限値を７．０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の下限値を３．５とすることが好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（３）を満たすことが好ましい。
　　０．５０　＜　｛ｆ１＋（－ｆ２）＋ｆ３｝／ｆｔ　＜　１．５０　…（３）
　但し、
　ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、
　ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
　ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離。
　条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２，第３レンズ群Ｇ３の各焦点距離ｆ１，ｆ２，ｆ３、すなわちパワー配分について、適正なる範囲を示すものである。条件式（３）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の各焦点距離ｆ１，ｆ２，ｆ３の和が大きくなりすぎて、光学系全体の長大化を招く。また、望遠側の球面収差が大きくなりすぎて、良好な画質が得られない。条件式（３）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の各焦点距離ｆ１，ｆ２，ｆ３の和が小さくなりすぎる上に、主たる変倍を担う第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎて、光学系全体のペッツバール和が負側に大きくなり、像面平坦性が失われやすくなる。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の上限値を１．２０とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（３）の上限値を１．１０とすることがより好ましい。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の下限値を０．６５とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（３）の下限値を０．７０とすることがより好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、回折光学素子ＤＯＥを構成する２つの光学要素の光学材料は樹脂であり、次の条件式（４），（５）を満たすことが好ましい。
　　２０．０　＜　ｆｄ／ｆ１　＜　７００．０　…（４）
　　０．００２　＜　ｐ／ｆｗ　＜　０．１５０　…（５）
　但し、
　ｆｄ：回折光学素子ＤＯＥの焦点距離、
　ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、
　ｐ　：回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチ、
　ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズＺＬの全系の焦点距離。
　条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１内に配置された、回折光学素子ＤＯＥのパワーの適正なる範囲を示すものである。条件式（４）の上限値を上回ると、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離ｆｄが長くなりすぎて、回折光学面の効果が薄らぎ、望遠側における良好な色収差補正が難しくなる。条件式（４）の下限値を下回ると、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離ｆｄが短くなりすぎて、望遠側における長波長の軸上色収差がアンダーとなり、十分な色収差補正ができず、良好な画質が得られなくなる。また、回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチが細かくなりすぎて、製作しづらくなる。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を２５０．０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の下限値を８０．０とすることが好ましい。
　条件式（５）は、回折光学素子ＤＯＥの、回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチｐを、広角端状態におけるズームレンズＺＬの全系の焦点距離ｆｗで規格化して、適正なる範囲を示すものである。条件式（５）の上限値を上回ると、回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチが大きくなりすぎて、十分な色収差補正ができない。条件式（５）の下限値を下回ると、回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチが小さくなりすぎて、望遠側における長波長の軸上色収差がアンダーとなり、十分な色収差補正ができず、良好な画質が得られなくなる。また、回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチが細かくなりすぎて、製作しづらくなる。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の上限値を０．０４０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を０．０７０とすることが好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（６），（７）を満足することが好ましい。
　０．０００１　＜　Δ２（ｇ～Ｃ）／（－ｆ２）　＜　０．００１０　…（６）
　０．０００１　＜　｜Δ３（ｇ～Ｃ）／ｆ３｜　＜　０．００１０　…  （７）
　但し、
　Δ２（ｇ～Ｃ）：第２レンズ群Ｇ２単独の軸上色収差（無限共役）の大きさ、
　ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
　Δ３（ｇ～Ｃ）：第３レンズ群Ｇ３単独の軸上色収差（無限共役）の大きさ、
　ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離。
　条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２単独の軸上色収差（無限共役）の大きさΔ２（ｇ～Ｃ）の適正なる範囲を示すものである。条件式（６）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２単独で発生する色収差が大きくなりすぎて、ズーミング時に色収差、特に軸上色収差の変動が大きくなり、良好な画質が得られない。条件式（６）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズ枚数が多くなり、光学系全体の大型化と重量化を招く。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（６）の上限値を０．００１５とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（６）の下限値を０．０００２とすることが好ましい。
　条件式（７）は、第３レンズ群Ｇ３単独の軸上色収差（無限共役）の大きさΔ３（ｇ～Ｃ）の適正なる範囲を示すものである。条件式（７）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３単独で発生する色収差が大きくなりすぎて、ズーミング時に色収差、特に軸上色収差の変動が大きくなり、良好な画質が得られない。条件式（７）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズのうち、絞り近傍の枚数が特に多くなり、光学系全体の大型化と重量化を招く。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（７）の上限値を０．００１５とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（７）の下限値を０．０００２とすることが好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（８）を満たすことが好ましい。
　０．００５　＜　（ｈｄ）／ｐ　＜０．８００　…（８）
　但し、
　（ｈｄ）：回折光学面に形成された回折格子溝の格子高さ、
　ｐ：回折光学面に形成された回折格子溝の最小ピッチ。
　条件式（８）は、回折光学素子ＤＯＥの、回折光学面に形成された回折格子溝の高さ（ｈｄ）と最小ピッチｐの比、すなわちアスペクト比の適正なる範囲を示すものである。条件式（８）は、製造上並びにフレアを減ずる対策のために重要である。条件式（８）の上限値を上回ると、アスペクト比が大きくなり過ぎて、製造が困難となり、不都合である。また、回折フレア発生量が大きくなり、良好な結像性能が得られなくなる。一方、条件式（８）の下限値を下回ると、回折光学面に形成された回折格子溝のピッチが緩くなりすぎて、色消し作用が十分に得られなくなる。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（８）の上限値を０．０８０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（８）の下限値を０．０１０とすることが好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（９）を満たすことが好ましい。
　０．０５　＜　ΔＮ　＜　０．４５　…（９)
　但し、
　ΔＮ：第１レンズ群Ｇ１中の貼り合わせレンズ（複数ある場合は最も物体側のもの）を構成する、２つのレンズ要素に用いた光学材料のｄ線に対する屈折率差。
　条件式（９）は、第１レンズ群Ｇ１中の貼り合わせレンズを構成する、２つのレンズ要素に用いた光学材料の屈折率差ΔＮの適切なる範囲を示すものである。条件式（９）の上限値を上回ると、屈折率差ΔＮが大きくなりすぎて、貼り合わせ面での反射光が強くなり、ゴーストやフレアが発生しやすくなる。また、像面湾曲の曲がりが発生しやすくなり、像面平坦性が失われるおそれがある。条件式（９）の下限値を下回ると、２つのレンズ要素において光学材料の屈折率差が小さくなり、望遠端状態における球面収差及び像面湾曲が共に負側に変位しやすくなるため、好ましくない。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（９）の上限値を０．２０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（９）の下限値を０．０４とすることが好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（１０）を満たすことが好ましい。
　０．００１　＜　ｄ１／ｆｗ　＜　０．１００　…（１０）
　但し、
　ｄ１：第１レンズ群Ｇ１中の回折光学素子ＤＯＥを構成する光学要素のうち、相対的に低屈折率の光学材料からなる光学要素の光軸上の厚さ、
　ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズＺＬの全系の焦点距離。
　条件式（１０）は、第１レンズ群Ｇ１中の回折光学素子ＤＯＥにおいて、低屈折率側の光学材料からなる光学要素の光軸上の厚さｄ１を、広角端状態におけるズームレンズＺＬの全系の焦点距離ｆｗで規格化して、適正なる範囲を示すものである。条件（１０）の上限値を上回ると、前記光学要素の光軸上の厚さｄ１が大きくなりすぎて、短波長側の光吸収が大きくなり、光学系全体の短波長側の透過率が劣化する。条件（１０）の下限値を下回ると、前記光学要素の光軸上の厚さｄ１が小さくなりすぎて、回折光学素子ＤＯＥが成形しづらくなる。
　本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１０）の上限値を０．０３０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１０）の下限値を０．００１とすることが好ましい。
　実際にレンズを構成するとき、以下に述べる構成的要件をさらに満たすことが望ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、第１レンズ群Ｇ１が、部分分散比Ｐｇｆ＜０．５８、ｄ線を基準とするアッベ数νｄ＜７５の光学材料からなる正レンズを少なくとも１枚と、部分分散比Ｐｇｆ＞０．５９の光学材料からなる負レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。この構成により、回折光学面と併せて、第１レンズ群Ｇ１単独での十分な色消しが可能となる。
　なお、本実施形態では、部分分散比Ｐｇｆを、レンズの光学材料のｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ、ｎＦ、ｎＣとしたとき、Ｐｇｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）と定義する。また、ｄ線を基準とするアッベ数νｄを、レンズの光学材料のｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ、ｎＦ、ｎＣとしたとき、νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）と定義する。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、第２レンズ群Ｇ２が、部分分散比Ｐｇｆ＞０．６０、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＞１．５５の光学材料からなるレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。この構成によれば、第２レンズ群Ｇ２単独での十分な色消しが可能となる。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、第３レンズ群Ｇ３が、部分分散比Ｐｇｆ＞０．６０、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＞１．５５の光学材料からなるレンズを少なくとも２枚と、クルツフリント（高屈折でありながら低分散（青から紫にかけての分散を短くした）光学材料）からなる負レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。この構成によれば、第３レンズ群Ｇ３単独での十分な色消しが可能となる。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬでは、望遠端状態において第１レンズ群Ｇ１を通過する光線を５度以下とすることができれば、回折光学面をズームレンズＺＬ中のどこに配置しても構わない。この構成により、回折光学面を通過する光線の角度を抑え、回折光学面で発生するフレアがあまり影響を及ぼさず、良好な画像を得ることができる。このとき、回折光学面を配置するレンズは、正レンズでも、負レンズでも構わない。しかしながら、回折光学面では補正しきれない２次スペクトルを補正するために、本実施形態に係るズームレンズＺＬでは、第１レンズ群Ｇ１に、正レンズと負レンズとからなる貼り合わせレンズを有することが好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいては、近距離物体へのフォーカシング（合焦）を、第１レンズ群Ｇ１を物体側へ繰り出す、いわゆるフロントフォーカス方式で行ってもよい。また、インナーフォーカスを実現させる観点から、第２レンズ群Ｇ２の使用結像倍率は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、等倍（－１倍）を超えないことが望ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、良好な色収差補正のために、第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正レンズを有することが好ましい。更に、第２レンズ群Ｇ２は、負レンズを少なくとも２枚以上有することがより好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、良好な色収差補正のために、第３レンズ群Ｇ３は、絞り近傍に正レンズ、または、正レンズと負レンズとからなる貼り合わせレンズを有することが好ましい。更に、両凸形状の正レンズと負レンズとからなる貼り合わせレンズを、第３レンズ群Ｇ３内の少なくとも２か所に配置することがより好ましい。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、実際に回折光学面をレンズ上に形成する場合には、製造を容易にする観点から、フレネルゾーンプレートのように、回折光学面を光軸に対して回転対称な構造（格子構造）にすることが好ましい。この場合、通常の非球面レンズと同じく、精研削でも、ガラスモールドでも製作可能である。さらには、レンズ表面に薄い樹脂層を形成し、この樹脂層に格子構造を設けるようにしてもよい。また、回折格子は、キノフォーム等の単純な単層構造に限らず、複数の格子構造を重ねて複層構造にしてもよい。このように複層構造の回折格子によれば、回折効率の波長特性や画角特性をより一層向上させることができるため、好都合である。
　本実施形態に係るズームレンズＺＬは、当該レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号及びカメラの作動シークエンスの制御を行う制御手段からの信号に基づき適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、このブレ制御装置により定められたブレ補正量に基づき防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組みあわせて、防振レンズシステムを構成することもできる。また、本実施形態に係るズームレンズＺＬを構成する各レンズとして、屈折率分布型レンズ、非球面レンズ等を用いることにより、より良好な光学性能を得ることができることは言うまでもない。
　図１１に、上述のズームレンズＺＬを備えた光学機器として、レンズ交換式の所謂ミラーレスカメラ１（以後、単にカメラと記す）の略断面図を示す。このカメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２（ズームレンズＺＬ）で集光されて、不図示のＯＬＰＦ（Optical low pass filter：光学ローパスフィルタ）を介して撮像部３の撮像面上に物体（被写体）像を形成する。そして、撮像部３に設けられた光電変換素子により物体（被写体）像が光電変換され、物体（被写体）の画像が生成される。この画像は、カメラ１に設けられたＥＶＦ（Electronic view finder：電子ビューファインダ）４に表示される。これにより、撮影者は、ＥＶＦ４を介して物体（被写体）像を観察することができる。
　また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部３により光電変換された画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。
　なお、カメラ１は、撮影レンズ２（ズームレンズＺＬ）を着脱可能に保持するものでも良く、撮影レンズ２（ズームレンズＺＬ）と一体に成形されるものでも良い。
　ここでは、撮影レンズ２（ズームレンズＺＬ）を備えた光学機器として、ミラーレスカメラの例を挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系を介して物体（被写体）像を観察する一眼レフタイプのカメラであってもよい。
　本カメラ１に撮影レンズ２として搭載した本実施形態に係るズームレンズＺＬは、後述の各実施例からも分かるように、その特徴的なレンズ構成によって、超望遠領域で良好な結像性能を達成しながら、小型で、高性能なズームレンズを実現している。従って、本カメラ１は、超望遠領域で良好な結像性能を達成しながら、小型で、高性能な光学機器を実現することができる。
　これより本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表１及び表２を示すが、これらは第１実施例及び第２実施例における各諸元の表である。
　なお、各実施例では収差特性の算出対象として、Ｃ線（波長656.2730nm）、ｄ線（波長587.5620nm）、ｅ線（波長546.0740nm）、Ｆ線（波長486.1330nm）を選んでいる。
　表中の［レンズ諸元］においては、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を、Ｒは各光学面の曲率半径を、Ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔を、ｎＣはレンズの材質のＣ線に対する屈折率を、ｎｄはレンズの材質のｄ線に対する屈折率を、ｎｅ線はレンズの材質のｅ線に対する屈折率を、ｎＦはレンズの材質のＦ線に対する屈折率を、ｎｇはレンズの材質のｇ線に対する屈折率を示す。物面は物体面を、（可変）は可変の面間隔を、曲率半径Ｒの欄の「∞」は平面又は開口を、（絞り）は開口絞りＳを、像面は像面Ｉを示す。空気の屈折率「1.000000」は省略する。光学面が非球面である場合には面番号に＊印を付し、曲率半径Ｒの欄には近軸曲率半径を示す。光学面が回折光学面である場合には面番号に**印を付す。
　表中の［非球面データ］においては、［レンズ諸元］に示した非球面の形状を、次式（ａ）で示す。ｙは光軸に垂直な方向の高さを、Ｓ（ｙ）は高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）を、ｒは基準の曲率半径（頂点曲率半径）を、κは円錐係数を、Ａiは第ｉ次の非球面係数を示す。また、「Ｅ-n」は「×１０-n」を示す。例えば、1.234E-05＝1.234×10-5である。
　Ｓ（ｙ）＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１－（κ＋１）×ｙ2／ｒ2｝1/2］
　　　　　　　　　＋Ａ4×ｙ4＋Ａ6×ｙ6＋Ａ8×ｙ8＋Ａ10×ｙ10　　…（ａ）
　表中の［回折光学面データ］においては、［レンズ諸元］に示した回折光学面の形状を位相関数法のデータ、次式（ｂ）で示す。つまり、回折光学面は、式（ｂ）に基づき、波面の位相変換を行うものとする。φは位相関数を、ｈは径方向の距離を、Ｃｉは第ｉ次の係数を、λdは基準波長（ｄ線）を示す。ここでは、回折光学面を光軸を中心として回転対称としている。なお、位相関数法については、「回折光学素子入門（応用物理学会日本光学会監修　平成１９年増補改訂版発行）」に詳しい。
　φ(ｈ)＝（２π／λd）×（Ｃ1×ｈ2＋Ｃ2×ｈ4＋Ｃ3×ｈ6＋Ｃ4×ｈ4）　　…（ｂ）
　表中の［全体諸元］において、ｆは焦点距離を、ＦＮｏはＦナンバーを、ωは半画角を、Ｙは像高を、ＴＬはレンズ全長を示す。
　表中の［ズーミングデータ］において、広角端状態及び望遠端状態の各状態における、Ｄｉ（但し、ｉは整数）は第ｉ面と第（ｉ＋１）面の可変間隔を、Ｂｆは最も像面側に配置されている光学部材の像面側の面から近軸像面までの距離をそれぞれ示す。また、開口絞りＳの絞り径を示す。
　表中の［ズームレンズ群データ］において、Ｇは群番号、群初面は各レンズ群の最も物体側の面番号を、群焦点距離は各レンズ群の焦点距離を示す。
　表中の［条件式］において、上記の条件式（１）～（１０）に対応する値を示す。
　以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離、曲率半径、面間隔、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。
　ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での説明を省略する。
（第１実施例）
　第１実施例について、図１～図５及び表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ１）の構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までのズーム軌道を示す。第１実施例に係るズームレンズＺＬ１は、図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、光量を調節することを目的とした開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有する。なお、図１では、像面を符号Ｉで示している。
　第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、平行平板Ｌ１１と、両凸形状の正レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と複層の回折光学素子ＤＯＥとの接合レンズとを有する。回折光学素子ＤＯＥは、ｄ線に対する屈折率差が０．４５以下の樹脂材料からなる２つの光学要素を接合したものであり（後述の表１参照）、その界面には回折格子溝が形成された回折光学面（図１では、曲率半径Ｒ８の光学面が該当）が形成されている。
　第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２との接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合レンズとから構成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ３１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と両凹形状の負レンズＬ３４との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３７との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３８と両凹形状の負レンズＬ３９との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３１０と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とから構成されている。なお、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２と両凸形状の正レンズＬ３１０との光学材料として、クルツフリント（光ガラス株式会社製　光学ガラスＪ－ＫＺＦＨ１）を採用している。
　このような構成のズームレンズＺＬ１では、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーミングに際して、３つの群Ｇ１～Ｇ３が全て移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、一旦像面側に移動し、その後物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は、物体側へ移動する。明るさを決定する開口絞りＳは、ズーミングに際して、第３レンズ群Ｇ３と一体となって物体側へ移動するとともに、絞り径が変化する。
　下記の表１に、第１実施例における各諸元の値を示す。表１における面番号１～３４が、図１に示す曲率半径Ｒ１～Ｒ３４の各光学面に対応している。第１実施例では、第９面及び第２３面が、非球面形状に形成されている。第８面に、回折光学面が形成されている。
（表１）
［レンズ諸元］
面番号 　Ｒ　 　 　Ｄ　　ｎＣ　　ｎｄ　　 ｎｅ　　 ｎＦ　　　ｎｇ
　物面   ∞
　1　 　 ∞　 　2.0000 1.514322 1.516800 1.518723 1.522384 1.526703
　2　 　 ∞　　 0.1000
　3   162.3021　4.1280 1.528457 1.531717 1.534303 1.539338 1.545469
　4  -338.8649　0.2000
　5　  60.6463　1.9473 1.787032 1.795040 1.801581 1.814744 1.831539
　6　  39.5506　5.2126 1.604144 1.607380 1.609932 1.614847 1.620706
　7　  76.6326　0.2000 1.523300 1.527800 1.529597 1.531500 1.539100
**8　  76.6326　0.2000 1.553800 1.557100 1.558402 1.559770 1.565000
 *9  　76.6327　D9(可変)
　10 1971.1306　1.5000 1.590540 1.593190 1.595274 1.599276 1.604028
　11 　31.1213　3.5000 1.836491 1.846660 1.855042 1.872101 1.894191
　12 　49.7440　3.9343
　13  -50.6124　1.4000 1.635061 1.638540 1.641281 1.646570 1.652891
　14  377.7390　1.8271 1.715106 1.720000 1.723915 1.731589 1.740979
　15  433.3623　D15(可変)
　16 　　∞　　 1.3000　(絞り)
　17　 45.1408　6.5901 1.590540 1.593190 1.595274 1.599276 1.604028
　18　-66.8046　1.5000 1.608532 1.612660 1.615933 1.622312 1.630085
　19 -119.4217 11.7923
　20 　46.3036　5.6432 1.495980 1.497820 1.499260 1.502013 1.505265
　21  -39.4507　1.4000 1.799015 1.806100 1.811838 1.823245 1.837500 
　22 　43.2135　0.1000 
 *23 　24.3525　4.3990 1.544572 1.548141 1.550984 1.556543 1.563348
　24  103.2618　0.5000 
　25　 50.0781　2.2260 1.733087 1.740769 1.747057 1.759748 1.775991
　26　 35.3167　2.5000 1.495980 1.497820 1.499260 1.502013 1.505265
　27　 51.5671　3.5000 
　28 　69.8085　3.6512 1.787032 1.795040 1.801581 1.814744 1.831539
　29  -72.4518　2.5000 1.648205 1.651597 1.654252 1.659336 1.665371
　30 　30.7143 11.8372 
　31 　38.3881　4.0000 1.608532 1.612660 1.615933 1.622312 1.630085
　32  -89.2924　2.4352
　33  -26.7709　1.4000 1.590540 1.593190 1.595274 1.599276 1.604028
　3　-406.7806　　Bf
　像面　∞
 
［非球面データ］
第９面
　κ=-0.2909,A4=0.16828E-07,A6=-0.60959E-10,A8=0.96518E-13,A10=-0.45966E-16
第２３面
　κ=-0.1789,A4=-0.25247E-05,A6=-0.16008E-08,A8=0.26705E-11,A10=-0.91305E-14
 
［回折光学面データ］
第８面
　C1=-0.15415E-04,C2=0.39619E-09,C3=0.10787E-10,C4=-0.27463E-13
 
［全体諸元］
ズーム比　4.02759
　　　 　広角端　　　望遠端
　ｆ　 　72.500　 　292.000
　ＦNo　　4.57　　　　5.92
　ω　　　6.445　　 　1.607
　Ｙ　　　8.91　　　　8.91
　ＴＬ　187.100　 　251.623
 
［ズーミングデータ］
可変間隔　　　広角端　　　　望遠端
　 D9 　　　　3.50000　　 　48.34113
　 D15　 　　43.43817　　　　1.50000
　 Bf 　 　　46.73878　　　108.35886
　絞り径 　　11.90000　　 　14.00000
 
［ズームレンズ群データ］
群番号　　群初面　　群焦点距離
　G1　　　　1　　　　169.449
　G2　　　　10　　 　-44.1401
　G3　　　　17　　　　48.6085
 
［条件式］
　Φ１＝　48.0
　Φｄ＝　41.1
　ｆｄ＝　22815.3
　ｐ＝　0.859
　Δ２（ｇ～Ｃ）＝　0.0286227
　Δ３（ｇ～Ｃ）＝　-0.0256129
　（ｈｄ）＝　0.02005
　ｄ１＝　0.2
 
　条件式（１）　Φ１／ｆｔ　＝　0.16438
　条件式（２）　Φｄ／ｙ　＝　4.61279
　条件式（３）　｛ｆ１＋（－ｆ２）＋ｆ３｝／ｆｔ＝　0.89794
　条件式（４）　ｆｄ／ｆ１　＝　134.644
　条件式（５）　ｐ／ｆｗ　＝　0.01185
　条件式（６）　Δ２（ｇ～Ｃ）／（－ｆ２）　＝　0.0006485
　条件式（７）　｜Δ３（ｇ～Ｃ）／ｆ３｜　＝　0.0005269
　条件式（８）　（ｈｄ）／ｐ　＝　0.02334
　条件式（９）　ΔＮ　＝　0.14735
　条件式（10）　ｄ１／ｆｗ　＝　0.00276
　表１から、第１実施例に係るズームレンズＺＬ１は、条件式（１）～（１０）を満たすことが分かる。
　また、表１から、第１レンズ群Ｇ１を構成する、両凸形状の正レンズＬ１２は部分分散比Ｐｇｆ＝0.563、ｄ線を基準とするアッベ数νｄ＝48.9であり、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３は部分分散比Ｐｇｆ＝0.606であり、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４は部分分散比Ｐｇｆ＝0.547、ｄ線を基準とするアッベ数νｄ＝56.7であることが分かる。また、第２レンズ群Ｇ２を構成する、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２は部分分散比Ｐｇｆ＝0.620、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝1.846660であることが分かる。また、第３レンズ群Ｇ３を構成する、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３６は部分分散比Ｐｇｆ＝0.609、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝1.740769であり、両凸形状の正レンズＬ３８は部分分散比Ｐｇｆ＝0.606、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝1.795040であることが分かる。
　図２～図５は、第１実施例に係るズームレンズＺＬ１の諸収差図である。すなわち、図２は広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図３は広角端状態における撮影距離無限遠での横収差図であり、図４は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図５は望遠端状態における撮影距離無限遠での横収差図である。
　各収差図において、Ｃ，ｄ，ｅ，Ｆ，ｇは、それぞれＣ線，ｄ線，ｅ線，Ｆ線，ｇ線における収差を示す。球面収差図において、横軸は光軸上の位置（FOCUS）、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を示す。非点収差図において、横軸は光軸上の位置（FOCUS）、縦軸は像高Ｙ（IMG HT）を、破線はタンジェンシャル像面を、実線はサジタル像面を示す。歪曲収差図において、横軸は焦点の位置ずれ量（DISTORTION）、縦軸は像高Ｙ（IMG HT）を示す。横収差図において、各像高（半画角ω）毎に、タンジェンシャル像面（TANGENTIAL）及びサジタル像面（SAGITTAL）の収差曲線を示す。これら収差図に関する説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
　各収差図から明らかなように、第１実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
（第２実施例）
　第２実施例について、図６～図１０及び表２を用いて説明する。図６は、第２実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ２）の構成及び広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）までのズーム軌道を示す。第２実施例に係るズームレンズＺＬ２は、図６に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、光量を調節することを目的とした開口絞りＳと、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有する。なお、図６では、像面を符号Ｉで示している。
　第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、平行平板Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と複層の回折光学素子ＤＯＥとの貼り合わせレンズとを有する。回折光学素子ＤＯＥは、ｄ線に対する屈折率差が０．４５以下の樹脂材料からなる２つの光学要素を接合したものであり（後述の表２参照）、その界面には回折格子溝が形成された回折光学面（図６では、曲率半径Ｒ８の光学面が該当）が形成されている。
　第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２との接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合レンズとから構成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ３１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３３と両凹形状の負レンズＬ３４との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３６と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３７との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３８と両凹形状の負レンズＬ３９との接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３１０と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とから構成されている。なお、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２の光学材料として、クルツフリント（光ガラス株式会社製　光学ガラスＪ－ＫＺＦＨ１）を採用している。
　このような構成のズームレンズＺＬ２では、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）へのズーミングに際して、３つの群Ｇ１～Ｇ３が全て移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は、一旦像面側に移動し、その後物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は、物体側へ移動する。明るさを決定する開口絞りＳは、ズーミングに際して、第３レンズ群Ｇ３と一体となって物体側へ移動するとともに、絞り径が変化する。
　下記の表２に、第２実施例における各諸元の値を示す。表２における面番号１～３４が、図６に示す曲率半径Ｒ１～Ｒ３４の各光学面に対応している。第２実施例では、第９面及び第２３面が、非球面形状に形成されている。第８面に、回折光学面が形成されている。
（表２）
［レンズ諸元］
面番号　 Ｒ　　　　Ｄ　　ｎＣ　　　ｎｄ　　ｎｅ　　 ｎＦ　　 ｎｇ
　物面   ∞
　1　 　 ∞　 　2.0000 1.514322 1.516800 1.518723 1.522384 1.526703
　2　 　 ∞　　 0.0840
　3   104.1487　4.2338 1.544572 1.548141 1.550984 1.556543 1.563348
　4  3764.8349　0.2000
　5　  92.8285　1.5000 1.787032 1.795040 1.801581 1.814744 1.831539
　6　  48.4504　4.5820 1.692974 1.696797 1.699789 1.705523 1.712340
　7　 125.0000　0.2000 1.523300 1.527800 1.529597 1.531500 1.539100
**8　 125.0000　0.2000 1.553800 1.557100 1.558402 1.559770 1.565000
 *9　 125.0001　D9(可変)
　10  309.0696　1.5190 1.590540 1.593190 1.595274 1.599276 1.604028
　11　 28.6653　3.1912 1.836491 1.846660 1.855042 1.872101 1.894191
　12　 46.1966　3.5171
　13  -51.6803　1.3000 1.647491 1.651000 1.653761 1.659080 1.665441
　14  169.7247　1.5000 1.647491 1.651000 1.653761 1.659080 1.665441
　15  162.6744　D15(可変)
　16　 　∞　　 1.8000　(絞り)
　17　 51.0889　5.9661 1.590540 1.593190 1.595274 1.599276 1.604028
　18  -40.0000　1.0000 1.608532 1.612660 1.615933 1.622312 1.630085
　19 -119.6454 10.0000
　20　 37.2350　4.8169 1.495980 1.497820 1.499260 1.502013 1.505265
　21　-92.9900　1.3000 1.799015 1.806100 1.811838 1.823245 1.837500
　22　 40.8865　0.1000
 *23　 23.1580　3.8452 1.544572 1.548141 1.550984 1.556543 1.563348
　24　 55.2954　0.5000
　25　 33.5464　2.2124 1.836491 1.846660 1.855042 1.872101 1.894191
　26　 27.6710　2.5000 1.495980 1.497820 1.499260 1.502013 1.505265
　27　 34.6220　4.6969
　28 　39.0433　4.0000 1.787032 1.795040 1.801581 1.814744 1.831539
　29  -47.5285　1.8101 1.798375 1.804398 1.809222 1.818699 1.830338
　30　 20.6959　5.8812
　31　 27.3010　3.8357 1.563387 1.567320 1.570479 1.576673 1.584255
　32　-53.1056　1.5429
　33　-25.4384　3.0000 1.692974 1.696797 1.699789 1.705523 1.712340
　34 -121.6843　　Bf
　像面　∞　
 
［非球面データ］
第９面
　κ=-0.5050,A4=-0.46934E-07,A6=-0.27663E-10,A8=0.26292E-13,A10=-0.20608E-16
第２３面
　κ=-0.1130,A4=-0.15158E-05,A6=-0.24883E-09,A8=0.71991E-12,A10=0.25938E-15
 
［回折光学面データ］
第８面
　C1=-0.14345E-04,C2=-0.64843E-09,C3=0.25512E-11,C4=-0.67302E-14
 
［全体諸元］
ズーム比　4.08386
　　　　広角端　　　望遠端
　f　　　71.500　 　291.996
　ＦNo　　4.57　　　　5.92
　ω　　　6.535　 　　1.607
　Ｙ　　　8.91　　　　8.91
　ＴＬ　182.088　 　240.088
 
［ズーミングデータ］
可変間隔　　　広角端　　　　望遠端
　D9 　　　　2.50000　　 　52.27624
　D15　 　　41.74977　　　　0.51657
　Bf 　 　　55.00355　　　105.24624
　絞り径 　　11.90000　　 　13.20000
 
［ズームレンズ群データ］
群番号　　群初面　　群焦点距離
　G1　　　　1　 　 　157.0760
　G2　　　　10　　 　-41.6258
　G3　　　　17　　　　47.8666
 
［条件式］
　Φ１＝　48.0
　Φｄ＝　42.4
　ｆｄ＝　29781.1
　ｐ＝　0.922
　Δ２（ｇ～Ｃ）＝　0.0196523
　Δ３（ｇ～Ｃ）＝　-0.0221278
　ｈｄ（ｄ線ブレーズ）＝　0.02005
　ｄ１＝　0.2
 
　条件式（１）　Φ１／ｆｔ　＝　0.16439
　条件式（２）　Φｄ／ｙ　＝　4.75870
　条件式（３）　｛ｆ１＋（－ｆ２）＋ｆ３｝／ｆｔ＝　0.84442
　条件式（４）　ｆｄ／ｆ１　＝　189.597
　条件式（５）　ｐ／ｆｗ　＝　0.01290
　条件式（６）　Δ２（ｇ～Ｃ）／（－ｆ２）　＝　0.0004721
　条件式（７）　｜Δ３（ｇ～Ｃ）／ｆ３｜　＝　0.0004623
　条件式（８）　（ｈｄ）／ｐ　＝　0.02175
　条件式（９）　ΔＮ　＝　0.09824
　条件式（10）　ｄ１／ｆｗ　＝　0.00280
　表２から、第２実施例に係るズームレンズＺＬ２は、条件式（１）～（１０）を満たすことが分かる。
　また、表２から、第１レンズ群Ｇ１を構成する、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２は部分分散比Ｐｇｆ＝0.568、ｄ線を基準とするアッベ数νｄ＝45.8であり、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３は部分分散比Ｐｇｆ＝0.606であり、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４は部分分散比Ｐｇｆ＝0.543、ｄ線を基準とするアッベ数νｄ＝55.5であることが分かる。また、第２レンズ群Ｇ２を構成する、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２は部分分散比Ｐｇｆ＝0.620、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝1.846660であることが分かる。また、第３レンズ群Ｇ３を構成する、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３６は部分分散比Ｐｇｆ＝0.620、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝1.846660であり、両凸形状の正レンズＬ３８は部分分散比Ｐｇｆ＝0.606、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝1.795040であることが分かる。
　図７～図１０は、第２実施例に係るズームレンズＺＬ２の諸収差図である。すなわち、図７は広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図８は広角端状態における撮影距離無限遠での横収差図であり、図９は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図１０は望遠端状態における撮影距離無限遠での横収差図である。
　各収差図から明らかなように、第２実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
　ここまで本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
　ＺＬ（ＺＬ１，ＺＬ２）　ズームレンズ
　Ｇ１　第１レンズ群
　Ｇ２　第２レンズ群
　Ｇ３　第３レンズ群
　ＤＯＥ　回折光学素子
　Ｓ　　開口絞り
　Ｉ　　像面
　ＣＡＭ　カメラ（光学機器）

Claims (6)

  1. 　物体側より順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群とを有し、
    　広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群がそれぞれ物体側へ移動し、
    　前記第１レンズ群は、ｄ線に対する屈折率差が０．４５以下の光学材料からなる２つの光学要素を接合し、その界面に回折格子溝が形成された回折光学面を有する回折光学素子を有し、
    　以下の条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
    　　　０．０５　＜　Φ１／ｆｔ　＜　１．００
    　　　３．０　　＜　Φｄ／ｙ　　＜　１０．０
    　但し、
    　Φ１：前記第１レンズ群の最も物体側の光学面の有効径、
    　ｆｔ：望遠端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
    　Φｄ：前記回折光学面の有効径、
    　ｙ　：前記ズームレンズの最大像高。
  2. 　前記第１レンズ群は、部分分散比Ｐｇｆ＜０．５８、ｄ線を基準とするアッベ数νｄ＜７５の光学材料からなる正レンズを少なくとも１枚と、部分分散比Ｐｇｆ＞０．５９の光学材料からなる負レンズを少なくとも１枚有し、
    　以下の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。
      ０．５０　＜　｛ｆ１＋（－ｆ２）＋ｆ３｝／ｆｔ　＜　１．５０
    　但し、
    　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
    　ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、
    　ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離。
  3. 　前記２つの光学要素の光学材料は、樹脂であり、
    　以下の条件式を満たす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。
    　　２０．０　＜　ｆｄ／ｆ１　＜　７００．０
    　　０．００２　＜　ｐ／ｆｗ　＜　０．１５０
    　但し、
    　ｆｄ：前記回折光学素子の焦点距離、
    　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
    　ｐ　：前記回折光学面に形成された前記回折格子溝の最小ピッチ、
    　ｆｗ：広角端状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離。
  4. 　前記第２レンズ群は、部分分散比Ｐｇｆ＞０．６０、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＞１．５５の光学材料からなるレンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  5. 　前記第３レンズ群は、部分分散比Ｐｇｆ＞０．６０、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＞１．５５の光学材料からなるレンズを少なくとも２枚と、負レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載のズームレンズを搭載することを特徴とする光学機器。
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