JP2016071283A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速なフォーカスが容易で、高ズーム比でかつ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得られる小型のズームレンズを提供する。【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Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の中間群ＧＰ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、正の屈折力のレンズ群ＰＬを有し、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レンズ群ＮＦが移動し、広角端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＮＦの横倍率βｎｆｗ、広角端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＰＬの横倍率βｐｌｗを各々適切に設定する。【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、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。

近年、撮像装置に用いる撮像光学系には、全系が小型でありながら高ズーム比で高性能なズームレンズであることが要求されている。またこれらのズームレンズには高速かつ高精度にフォーカスができること等が要望されている。従来、全系が小型で高ズーム比で最も物体側の第１レンズ群より像側の小型、軽量のレンズ群を用いてフォーカシングを行ったインナーフォーカス式のズームレンズが知られている（特許文献１，２）。

一般に、第１レンズ群以外のレンズ群でフォーカシングを行うインナーフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。また、近接撮影、特に極至近撮影が容易となる。さらに、小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み、迅速なフォーカスができる等の特徴がある。

特許文献１は物体側から像側へ順に、正，負，正，正，負，正の屈折力の第１レンズ群乃至第６レンズ群よりなり、隣り合うレンズ群の間隔を変えてズーミングを行い、第５レンズ群でフォーカシングを行ったズームレンズを開示している。また特許文献１は物体側から像側へ順に、正，負，正，負，正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなり、隣り合うレンズ群の間隔を変えてズーミングを行い、第４レンズ群で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２は物体側から像側へ順に、正，負，正，負，正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなり、隣り合うレンズ群の間隔を変えてズーミングを行い、第２レンズ群でフォーカシングを行ったズームレンズを開示している。

特開２０１２−４７８１４号公報 特開２００８−１５２５１号公報

ズームレンズにおいて、所定のズーム比を確保しつつ、ズーム全域及び物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、ズームレンズを構成する各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、フォーカシング用のレンズ群の選択及び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、迅速なフォーカスが容易で、高ズーム比でかつ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得られる小型の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、１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の中間群ＧＰ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、正の屈折力のレンズ群ＰＬを有し、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、前記レンズ群ＮＦが移動し、広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｗ、広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｗとするとき、
−１０．０＜（１−β²ｎｆｗ）×β²ｐｌｗ＜−１．０
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、迅速なフォーカスが容易で、高ズーム比でかつ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得られる小型のズームレンズが得られる。

（Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１のズームレンズの広角端，中間ズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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、物体側より像側へ順に、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、１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の中間群ＧＰを有する。更に負の屈折力のレンズ群ＮＦ、正の屈折力のレンズ群ＰＬを有する。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し、フォーカシングに際してレンズ群ＮＦが移動する。

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４．２３、開口比３．６〜５．６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４．６８、開口比４．１〜５．９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４．１３、開口比４．１〜４．１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，望遠端における収差図である。実施例４はズーム比３．８４、開口比３．６〜５．７程度のズームレンズである。図９は本発明の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、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。

ＧＰは１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の中間群である。ＮＦは負の屈折力のレンズ群であり、フォーカシングに際して移動する。ＰＬは正の屈折力のレンズ群である。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。ＦＰは、フレアーカット絞りであり、不要光をカットしている。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。

矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。

図１の実施例１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。第３レンズ群Ｌ３が中間群ＧＰに相当し、第４レンズ群Ｌ４がレンズ群ＮＦに相当し、第５レンズ群Ｌ５がレンズ群ＰＬに相当する。

実施例１のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側に単調移動している。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広く、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭くなるようにしている。また第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔が広く、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔が狭くなるように各レンズ群が移動している。

実施例１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を後方（像側）へ繰り込むことで行っている。

図３，図５，図７の実施例２乃至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は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は正の屈折力の第６レンズ群である。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４が中間群ＧＰに相当し、第５レンズ群Ｌ５がレンズ群ＮＦに相当し、第６レンズ群Ｌ６がレンズ群ＰＬに相当する。

実施例２のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側に単調移動している。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広くなるようにしている。また第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭く、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔が狭く、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔が広く、第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６の間隔が広くなるようにしている。

実施例３のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側に単調移動している。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広くなるようにしている。また第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭く、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔が広く、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔が広く、第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６の間隔が広くなるようにしている。

実施例４のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側に単調移動している。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広くなるようにしている。また第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭く、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔が広く、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５の間隔が広く、第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６の間隔が広くなるようにしている。

実施例２乃至４では、第５レンズ群Ｌ５を光軸上移動させてフォーカシングを行っている。第５レンズ群Ｌ５の実線の曲線５ａと点線の曲線５ｂ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５ｃに示すように第５レンズ群Ｌ５を後方（像側）へ繰り込むことで行っている。

収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）である。非点収差図においてΔＳはｄ線におけるサジタル像面、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ｇ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は、所定のズーム比を確保し、収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に、次の如く構成している。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、１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の中間群ＧＰ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、正の屈折力のレンズ群ＰＬより構成している。

そしてフォーカシングに際して、レンズ群ＮＦが移動する。広角端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｗ、広角端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｗとする。このとき、
−１０．０＜（１−β²ｎｆｗ）×β²ｐｌｗ＜−１．０ ・・・（１）
なる条件式を満たす。

負の屈折力のレンズ群ＮＦの像側に正の屈折力のレンズ群ＰＬを配置することで、正の屈折力を有するレンズ群ＰＬにフィールドレンズの役割を持たせ射出瞳位置を遠ざけている。これにより、例えば固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側でテレセントリック性を良くしている。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が物体側へ移動する。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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が増大するようにし、かつ後続のレンズ群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て、全系の小型化を図っている。

また、全体として正の屈折力の中間群ＧＰをズーミングに際して移動させることで、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。これにより、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。また、フォーカシングに際して、負の屈折力のレンズ群ＮＦが移動する。インナーフォーカス式のズームレンズは、フォーカス用のレンズ群が小型軽量となり、操作性が容易で、しかも高速操作が容易となる。又無限遠物体と至近物体にフォーカスしたときのレンズ系全体の重心位置の変化が少なく、ホールディングしやすい等の利点がある。

一方、Ｆ値（Ｆナンバー）の小さい、明るいズームレンズにおいてインナーフォーカス式を採用すると、フォーカシングの際の収差変動が大きくなり、このときの収差変動を良好に補正することが難しく、光学性能を良好に維持するのが困難になる。そのため、本発明では、フォーカシングによる広角側において像面湾曲の変動、望遠側において球面収差の変動を軽減するとともに全系の小型化を図るために、負の屈折力のレンズ群ＮＦと正の屈折力のレンズ群ＰＬを有する構成としている。

特に、負の屈折力のレンズ群ＮＦの最も像側のレンズ面は、像側に凹形状として望遠側において球面収差の変動を軽減している。

条件式（１）は、広角端におけるレンズ群ＮＦの位置敏感度を規定したものである。ここで、位置敏感度ＥＳとは、移動レンズ群を光軸方向に距離Δｘだけ移動させたときの結像位置（ピント位置）の光軸方向の移動量Δｓｋの比
ＥＳ＝Δｓｋ／Δｘ
である。レンズ群ＮＦの移動量のバックフォーカスのズレ量をΔｓｋ、広角端におけるレンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｗ、レンズ群ＮＦより像側のレンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｗ、レンズ群ＮＦの移動量をΔｘとするとき、ズレ量Δｓｋは概ね次の式で表わされる。

Δｓｋ＝｛（１−β²ｎｆｗ）×β²ｐｌｗ｝×Δｘ
上式によれば、位置敏感度は移動レンズ群の横倍率の絶対値が１の時０となり、横倍率の絶対値が１から離れるにしたがって大きくなることがわかる。レンズ群ＮＦをフォーカス（合焦）レンズ群とする際、レンズ群ＮＦとレンズ群ＮＦより像側のレンズ群ＰＬとが干渉しないよう、光軸方向に予め十分な間隔を設定し、そのレンズ群を離さなければならない。

条件式（１）の上限を超えた場合、像を所定量移動するために必要な移動量が大きくなり、全系の小型化が困難になる。また、像を所定量移動するためにレンズ群ＮＦを移動した際の広角側において球面収差や像面湾曲の変動抑制が増大してくる。条件式（１）の下限を超えた場合、レンズ群ＮＦの微小な移動に対し、結像位置が大きく移動し、高い精度の位置制御が要求されてくるので、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。
−６．０＜（１−β²ｎｆｗ）×β²ｐｌｗ＜−１．１ ・・・（１ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、広角端におけるレンズ群ＮＦの位置敏感度が更に適切に設定され、高速かつ高精度な焦点調節を行うことが容易となる。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。
−５．６＜（１−β²ｎｆｗ）×β²ｐｌｗ＜−１．２ ・・・（１ｂ）

以上のように各レンズ群の構成を適切にし、条件式（１）を満たすことにより、ズーム全域で高い結像性能を有した高ズーム比で全系が小型なズームレンズが得られる。更に迅速なフォーカシングが容易になる。

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。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、レンズ群ＮＦの焦点距離をｆｎｆとする。望遠端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＮＦとレンズ群ＰＬの光軸上のレンズ間隔をＤａとする。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。レンズ群ＰＬの焦点距離をｆｐｌとする。レンズ群ＮＦが１枚の正レンズＮＦｐと、１枚の負レンズＮＦｎからなるとき、正レンズＮＦｐの材料のアッベ数をνｎｆｐ、負レンズＮＦｎの材料のアッベ数をνｎｆｎとする。

レンズ群ＮＦが１枚の負レンズＮＦｎＡからなるとき、負レンズＮＦｎＡの材料のアッベ数をνｎｆｎＡとする。望遠端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｔ、望遠端において無限遠にフォーカスしているときのレンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｔとする。このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

０．８＜｜ｆｎｆ／ｆｗ｜＜４．０ ・・・（２）
０．１０＜｜Ｄａ／ｆｎｆ｜＜０．９５ ・・・（３）
０．２＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．２ ・・・（４）
０．２＜｜ｆｎｆ／ｆｔ｜＜０．８ ・・・（５）
０．２２＜｜ｆｎｆ／ｆｐｌ｜＜０．９０ ・・・（６）
１．３＜νｎｆｎ／νｎｆｐ＜２．８ ・・・（７）
５５＜νｎｆｎＡ＜９０ ・・・（８）
−８．０＜（１−β²ｎｆｔ）×β²ｐｌｔ＜−１．５・・・（９）

なお、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各々Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣとする。このとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。

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、負の屈折力のレンズ群ＮＦ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式である。条件式（２）の上限を超えて、レンズ群ＮＦの負の屈折力が弱くなりすぎると（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると）、フォーカシングを行う際、所望の大きさの空間を予め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）の下限を超えると、レンズ群ＮＦから射出する光束の発散が強くなりすぎて、広角側においてフォーカシングに伴い像面湾曲や球面収差の変動が増大してくる。また、所望の長さのバックフォーカスを確保することが難しくなってくる。

条件式（３）は、負の屈折力のレンズ群ＮＦでフォーカシングを良好に行うための条件である。条件式（３）の上限を超えて、レンズ群ＮＦ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）、全系の小型化は容易となるが、中間焦点距離域から望遠端にかけての非点収差の補正が困難になる。条件式（３）の下限を超えて、レンズ群ＮＦの負の屈折力が小さくなると、近距離物体にフォーカシングする際にレンズ群ＮＦの移動量が増大し、全系が大型化してくる。また、望遠端において、所望のズーム比を得ようとすると、前玉有効径が増加してくる。

条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２を広角端における全系の焦点距離ｆｗで規定した式である。条件式（４）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が小さくなると高ズーム比化を図る際にレンズ全長が増大してくる。条件式（４）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負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には有利となるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲の増大してくる。

条件式（５）は、負の屈折力のレンズ群ＮＦ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。望遠端において無限遠にフォーカスしているときの横倍率に対して、至近側へフォーカスしているときの横倍率は、負の屈折力のレンズ群ＮＦが像側へ移動するため、小さくなる。条件式（５）の上限を超えて、負の屈折力のレンズ群ＮＦの焦点距離の絶対値が大きくなると、望遠端においてフォーカシングに伴う球面収差の変動が大きくなってくる。条件式（５）の下限を超えて負の屈折力のレンズ群ＮＦの焦点距離の絶対値が小さくなると、至近側へのフォーカシングに伴い、画角が大きく変動してくるので良くない。

条件式（６）は、負の屈折力のレンズ群ＮＦの焦点距離を正の屈折力のレンズ群ＰＬの焦点距離で規定した式であり、高ズーム比化を図りつつ全系の小型化を図るためのものである。条件式（６）の上限を超え、レンズ群ＰＬの焦点距離が短くなると、広角端から望遠端にズーミングする際に諸収差が大きく発生し、これを補正するためにはレンズ群ＰＬのレンズ枚数を増加しなければならなくなってくる。条件式（６）の下限を超えると、広角端において射出瞳位置が近くなり過ぎ、テレセントリック性を良好に維持するのが困難になる。また、フォーカシングに際して球面収差や軸上色収差の変動が増大してくる。

条件式（７）は、負の屈折力のレンズ群ＮＦを１枚の正レンズＮＦｐと１枚の負レンズＮＦｎで構成したときの正レンズＮＦｐの材料のアッベ数と、負レンズＮＦｎの材料のアッベ数の比を規定した式である。条件式（７）の上限を超えてアッベ数の比が大きくなると、ズーミングに際しての軸上色収差の変動を軽減しつつ、フォーカシングに際してのコマ収差の変動を軽減するのが困難となる。条件式（７）の下限を超えてアッベ数の比が小さくなると、レンズ群ＮＦ内において色消しするためにレンズ群ＮＦの各レンズ面をパワーを強くしなければならず、低次の収差係数が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。

条件式（８）は、負の屈折力のレンズ群ＮＦを１枚の負レンズＮＦｎＡで構成したときの負レンズＮＦｎＡの材料のアッベ数を規定したもので、フォーカシングに際して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（８）の下限を超えると、フォーカシングに際しての軸上色収差の変動が大きくなり、特に望遠側において変動が大きくなってくる。条件式（８）の上限値を超えると、所望の屈折力を持たせるために、レンズ面の曲率を大きくする必要がある。その結果、フォーカシングに伴う像面湾曲の変動を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。

条件式（９）は望遠端におけるレンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｔと、望遠端におけるレンズ群ＮＦよりも像側のレンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｔの比に関する。条件式（９）の上限を超えると、望遠側においてレンズ群ＮＦのフォーカシングに際しての移動量が大きくなり、全系の小型化が困難になる。条件式（９）の下限を超えると、望遠側においてレンズ群ＮＦのフォーカシングに伴う像面湾曲の変動が大きくなってくる。

以上のように本発明によれば、高ズーム比、かつレンズ系全体が小型で、迅速なフォーカスができ、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が得られるズームレンズが得られる。

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。
０．９＜｜ｆｎｆ／ｆｗ｜＜２．８ ・・・（２ａ）
０．１５＜｜Ｄａ／ｆｎｆ｜＜０．８８ ・・・（３ａ）
０．６＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．０ ・・・（４ａ）
０．２３＜｜ｆｎｆ／ｆｔ｜＜０．７０ ・・・（５ａ）
０．２５＜｜ｆｎｆ／ｆｐｌ｜＜０．８０ ・・・（６ａ）
１．４＜νｎｆｎ／νｎｆｐ＜２．５ ・・・（７ａ）
６０＜νｎｆｎＡ＜８２ ・・・（８ａ）
−７．７＜（１−β²ｎｆｔ）×β²ｐｌｔ＜−１．７ ・・・（９ａ）

条件式（２ａ）を満たすことにより、負の屈折力のレンズ群ＮＦと広角端における全系の焦点距離との比がより適正となり、広画角化とフォーカシングによる球面収差の変動を更に軽減できる。条件式（３ａ）を満たすことにより、負の屈折力のレンズ群ＮＦのフォーカシングに際しての移動空間を適正化でき、また、広角端におけるレンズ全長の短縮および前玉有効径の小型化が更に容易になる。条件式（４ａ）を満たすことにより、広画角化と高ズーム比化を図りつつ、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、負の屈折力のレンズ群ＮＦの更なる小型軽量化を図りつつ望遠端におけるレンズ全長の短縮が容易になる。条件式（６ａ）を満たすことにより、ズーム全域に渡ってフォーカシングに伴う像面湾曲の変動を、より軽減することが容易となる。条件式（７ａ）を満たすことにより、ズーミングに際しての軸上色収差の変動と倍率色収差の変動を、より軽減することが容易になる。条件式（８ａ）を満たすことにより、負の屈折力のレンズ群ＮＦから生ずる偏芯コマ収差を軽減するのがより容易となる。

条件式（９ａ）を満たすことにより、フォーカシングに際しての収差変動を更に軽減することが容易になる。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。

１．０１＜｜ｆｎｆ／ｆｗ｜＜２．６０ ・・・（２ｂ）
０．１８＜｜Ｄａ／ｆｎｆ｜＜０．８０ ・・・（３ｂ）
０．７＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜０．９ ・・・（４ｂ）
０．２５＜｜ｆｎｆ／ｆｔ｜＜０．６５ ・・・（５ｂ）
０．２７＜｜ｆｎｆ／ｆｐｌ｜＜０．７２ ・・・（６ｂ）
１．５＜νｎｆｎ／νｎｆｐ＜２．３ ・・・（７ｂ）
６５＜νｎｆｎＡ＜７５ ・・・（８ｂ）
−７．５＜（１−β²ｎｆｔ）×β²ｐｌｔ＜−１．９ ・・・（９ｂ）

実施例２、３では、第４レンズ群Ｌ４の像側の正レンズを光軸に対して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、各実施例では任意のレンズ群を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動させて画像ぶれの補正を行ってもよい。

次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）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。

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。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はバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離を示している。広角は広角端、中間は中間のズーム位置、望遠は望遠端を示している。また、前述の各条件式に関するパラメータ及び各条件式に対する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
1 152.084 1.50 1.84666 23.8
2 87.856 5.60 1.60311 60.6
3 666.732 0.20
4 53.075 4.38 1.69680 55.5
5 87.855 (可変)
6 68.608 1.48 1.83481 42.7
7 16.086 9.11
8 -98.918 1.35 1.80400 46.6
9 38.593 0.20
10 27.267 4.89 1.80809 22.8
11 -748.017 1.23 1.77250 49.6
12 69.141 (可変)
13 ∞ (可変) （フレアーカット絞り）
14 31.223 1.00 2.00069 25.5
15 18.182 6.74 1.61800 63.3
16 -69.750 2.00
17(絞り) ∞ 2.00
18* 32.539 4.79 1.55332 71.7
19* -48.623 (可変)
20 -49.741 2.62 1.84666 23.8
21 -19.832 1.00 1.69350 53.2
22 32.513 (可変)
23* 62.039 4.97 1.55332 71.7
24 -27.814 0.50
25 -102.764 4.68 1.59522 67.7
26 -18.865 0.00
27 -18.865 1.30 1.91082 35.3
28 58.577 1.01
29 269.777 2.59 1.85026 32.3
30 -64.164 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.92991e-006 A 6=-1.14326e-008
A 8= 1.68392e-011

第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.05318e-006 A 6=-9.33790e-009

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.40775e-006 A 6=-6.88030e-010
A 8= 7.08343e-012

各種データ
ズーム比 4.23
広角 中間 望遠
焦点距離 24.70 44.23 104.57
Fナンバー 3.60 4.50 5.60
半画角（度） 41.22 26.07 11.69
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 164.73 170.65 201.71
BF 38.60 49.38 64.11

d 5 1.50 17.62 48.21
d12 17.21 9.67 5.80
d13 22.10 12.00 2.78
d19 1.86 5.00 9.29
d22 18.34 11.86 6.41
d30 38.60 49.38 64.11

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 136.23
2 6 -18.34
3 13 ∞
4 14 23.37
5 20 -32.18
6 23 114.78

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 200.000 2.00 1.90366 31.3
2 77.733 7.43 1.59522 67.7
3 -280.363 0.10
4 51.743 3.78 1.77250 49.6
5 83.493 (可変)
6* 115.999 1.37 1.85135 40.1
7 19.098 7.45
8 -39.190 1.10 1.80400 46.6
9 45.778 0.14
10 35.008 6.87 1.85478 24.8
11 -39.058 1.18
12 -25.770 1.10 1.85135 40.1
13* -59.332 (可変)
14(絞り) ∞ 1.00
15* 20.502 7.09 1.61881 63.9
16* -44.855 2.00
17 97.510 5.16 1.59522 67.7
18 -28.310 1.20 1.83400 37.2
19 17.939 1.45
20 37.907 3.19 1.69680 55.5
21 -45.709 (可変)
22 -47.839 1.59 1.84666 23.8
23 -31.983 1.00 1.74400 44.8
24 70.197 2.00
25 32.043 4.67 1.43875 94.9
26 -26.503 (可変)
27 275.115 2.74 1.92286 18.9
28 -35.437 1.00 1.90270 31.0
29* 31.031 (可変)
30 -83.298 5.03 1.53775 74.7
31 -32.444 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.68557e-006 A 6= 1.48638e-008
A 8=-6.90836e-011 A10= 1.50692e-013

第13面
K =-1.83261e+000 A 4=-2.27230e-006 A 6= 2.61258e-008
A 8=-1.32016e-010 A10= 3.98803e-013

第15面
K =-4.60320e-001 A 4=-4.31200e-006 A 6= 1.59871e-008
A 8= 8.25859e-012

第16面
K =-1.23264e+001 A 4=-2.18402e-006 A 6= 3.28436e-008
A 8=-5.47342e-011

第29面
K =-5.78822e-001 A 4= 6.08432e-006 A 6=-6.57045e-009

各種データ
ズーム比 4.68
広角 中間 望遠
焦点距離 28.80 41.68 134.79
Fナンバー 4.12 5.00 5.88
半画角（度） 36.92 27.43 9.12
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 158.46 162.93 211.19
BF 36.97 36.95 38.38

d 5 1.50 9.87 45.61
d13 36.57 24.90 7.08
d21 2.11 1.98 1.95
d26 1.88 6.94 16.47
d29 7.78 10.64 30.05
d31 36.97 36.95 38.38

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 115.54
2 6 -20.50
3 14 30.79
4 22 128.71
5 27 -40.05
6 30 95.52

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 200.000 2.00 1.84666 23.8
2 89.175 7.82 1.59522 67.7
3 -1693.392 0.10
4 49.417 5.80 1.83481 42.7
5 84.598 (可変)
6* 84.364 1.37 1.85135 40.1
7 15.304 9.77
8 -38.939 1.10 1.81600 46.6
9 64.380 0.14
10 41.625 6.12 1.85478 24.8
11 -46.574 1.30
12 -27.668 1.10 1.85135 40.1
13* -40.123 (可変)
14(絞り) ∞ 1.00
15* 23.424 7.60 1.69680 55.5
16* -60.498 2.00
17 153.559 6.18 1.59522 67.7
18 -16.363 1.20 1.83400 37.3
19 22.075 1.27
20 46.064 3.49 1.71300 53.9
21 -37.666 (可変)
22 -64.880 1.70 1.80518 25.4
23 -36.876 1.00 1.76200 40.1
24 65.168 2.00
25 40.524 4.22 1.48749 70.2
26 -30.481 (可変)
27 -614.890 1.50 1.55332 71.7
28* 36.346 (可変)
29 -333.699 4.63 1.59522 67.7
30 -45.052 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.39715e-006 A 6=-1.11244e-008
A 8= 9.00320e-012 A10=-3.43385e-015

第13面
K = 1.93305e+000 A 4= 1.64349e-006 A 6= 9.39889e-009
A 8=-8.21934e-011 A10= 2.65274e-013

第15面
K =-4.03860e+000 A 4= 3.51670e-005 A 6=-4.98430e-008
A 8= 1.82645e-010 A10=-9.19935e-014

第16面
K = 1.31581e+001 A 4= 1.56671e-005 A 6= 6.37646e-009
A 8= 8.30086e-011

第28面
K =-9.80403e-001 A 4= 4.75909e-006 A 6=-1.00540e-008

各種データ
ズーム比 4.13
広角 中間 望遠
焦点距離 24.70 32.04 102.11
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角（度） 41.22 34.03 11.96
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 148.96 152.86 207.64
BF 35.80 36.22 53.51

d 5 1.50 8.52 42.05
d13 29.63 21.94 3.41
d21 1.40 1.85 1.99
d26 0.73 3.77 2.64
d28 5.50 6.16 29.64
d30 35.80 36.22 53.51

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 107.61
2 6 -21.00
3 14 32.86
4 22 139.58
5 27 -61.97
6 29 86.98

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 143.229 1.90 1.85478 24.8
2 61.995 6.60 1.77250 49.6
3 251.772 0.15
4 57.137 4.16 1.77250 49.6
5 101.019 (可変)
6 45.867 1.80 1.88300 40.8
7 15.170 10.23
8 -87.815 1.30 1.80400 46.6
9 31.799 0.40
10 26.618 5.96 1.85478 24.8
11 -153.523 1.20 1.77250 49.6
12 99.251 3.00
13 ∞ (可変) （フレアーカット絞り）
14(絞り) ∞ 0.80
15 20.252 2.56 1.49700 81.5
16 56.927 3.11
17 40.058 1.00 1.77250 49.6
18 13.755 7.70 1.51742 52.4
19 -97.041 (可変)
20* 40.197 5.67 1.58313 59.4
21 -21.225 0.80 1.80809 22.8
22 -42.723 (可変)
23 -25.097 3.55 1.80100 35.0
24 -14.903 1.00 1.59522 67.7
25 29.926 (可変)
26 42.007 5.33 1.49700 81.5
27 -57.908 0.50
28 108.364 1.30 1.80518 25.4
29 38.873 2.12
30 141.052 3.72 1.59522 67.7
31 -62.382 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.84828e-006 A 6= 5.68576e-009
A 8= 4.07031e-011

各種データ
ズーム比 3.84
広角 中間 望遠
焦点距離 25.39 46.78 97.55
Fナンバー 3.60 5.75 5.74
半画角（度） 40.44 24.82 12.51
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 161.27 177.91 202.87
BF 42.60 51.08 52.16

d 5 0.90 19.20 46.35
d13 29.96 13.29 0.93
d19 2.57 3.65 5.27
d22 4.30 8.16 15.61
d25 5.10 6.70 6.71
d31 42.60 51.08 52.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 130.67
2 6 -19.50
3 14 46.57
4 20 44.74
5 23 -25.91
6 26 49.62

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
Ｇｐ レンズ群Ｇｐ ＮＦ レンズ群ＮＦ ＰＬ レンズ群ＰＬ

Claims (12)

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、１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の中間群ＧＰ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、正の屈折力のレンズ群ＰＬを有し、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、前記レンズ群ＮＦが移動し、広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｗ、広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｗとするとき、
   −１０．０＜（１−β^２ｎｆｗ）×β^２ｐｌｗ＜−１．０
   なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記レンズ群ＮＦの焦点距離をｆｎｆとするとき、
   ０．８＜｜ｆｎｆ／ｆｗ｜＜４．０
   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. 前記レンズ群ＮＦの焦点距離をｆｎｆ、望遠端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＮＦと前記レンズ群ＰＬの光軸上のレンズ間隔をＤａとするとき、
   ０．１０＜｜Ｄａ／ｆｎｆ｜＜０．９５
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   ０．２＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．２
   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. 前記レンズ群ＮＦの焦点距離をｆｎｆ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
   ０．２＜｜ｆｎｆ／ｆｔ｜＜０．８
   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. 前記レンズ群ＮＦの焦点距離をｆｎｆ、前記レンズ群ＰＬの焦点距離をｆｐｌとするとき、
   ０．２２＜｜ｆｎｆ／ｆｐｌ｜＜０．９０
   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. 前記レンズ群ＮＦは１枚の正レンズＮＦｐと、１枚の負レンズＮＦｎからなり、前記正レンズＮＦｐの材料のアッベ数をνｎｆｐ、前記負レンズＮＦｎの材料のアッベ数をνｎｆｎとするとき、
   １．３＜νｎｆｎ／νｎｆｐ＜２．８
   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. 前記レンズ群ＮＦは１枚の負レンズＮＦｎＡからなり、前記負レンズＮＦｎＡの材料のアッベ数をνｎｆｎＡとするとき、
   ５５＜νｎｆｎＡ＜９０
   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。
9. 望遠端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＮＦの横倍率をβｎｆｔ、望遠端において無限遠にフォーカスしているときの前記レンズ群ＰＬの横倍率をβｐｌｔとするとき、
   −８．０＜（１−β^２ｎｆｔ）×β^２ｐｌｔ＜−１．５
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記中間群ＧＰは正の屈折力の第３レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 前記中間群ＧＰは正の屈折力の第３レンズ群と正の屈折力の第４レンズ群よりなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 請求項１乃至１１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。