JP2019066701A - ズームレンズおよびそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型であり、高い光学性能を有するズームレンズを提供することである。【解決手段】 ズームレンズは、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、最も像側に配置された最終レンズ群Ｌｋと、第１レンズ群Ｌ１と最終レンズ群Ｌｋの間に配置されたレンズ群からなる正の屈折力の中間群Ｌｐと、を有する。隣り合うレンズ群の間隔はズーミングに際して変化する。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１レンズ群Ｌ１に隣接して配置されたレンズ群の間隔は狭まり、最終レンズ群Ｌｋは物体側に移動する。第１レンズ群Ｌ１は、最も物体側に配置され物体側のレンズ面が正の非球面量の非球面である負レンズＧ１を備える。最終レンズ群Ｌｋは正の非球面量の非球面を有するレンズＧｋを含む。また、ズームレンズは所定の条件式を満足する。【選択図】 図１

Description

本発明は、ズームレンズに関し、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等の撮像装置に好適なものである。

近年の撮像装置の高機能化や小型化に伴って、高い光学性能を有しつつ小型なズームレンズを実現することが求められている。

特許文献１には、高い光学性能を得ることを目的として非球面を導入した広角ズームレンズが開示されている。

特開２０１５−２０６９７６号公報

特許文献１の広角ズームレンズは一眼レフカメラに用いられることを前提にしているため、バックフォーカスが比較的長い。一方、一眼レフカメラよりもフランジバックを短くすることができるミラーレスカメラ用のズームレンズでは、バックフォーカスを短くできるため、より像面に近い位置にレンズを配置することができるようになる。このため、バックフォーカスを短くした場合に適したレンズの配置や形状を見出すことで、ズームレンズのさらなる小型化と高性能化が見込まれる。

本発明の目的は、小型であり、高い光学性能を有するズームレンズを提供することである。

本発明のズームレンズは、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、最も像側に配置された最終レンズ群と、前記第１レンズ群と前記最終レンズ群の間に配置されたレンズ群からなる正の屈折力の中間群と、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であって、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第１レンズ群に隣接して配置されたレンズ群の間隔は狭まり、前記最終レンズ群は物体側に移動し、前記第１レンズ群は、最も物体側に配置され物体側のレンズ面が正の非球面量の非球面である負レンズＧ１を備え、前記最終レンズ群は正の非球面量の非球面を含み、広角端におけるバックフォーカスをｓｋｗ、広角端での前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとしたとき、
０．２５＜ｓｋｗ／ｆｗ＜２．０
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、小型であり、高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。

実施例１のズームレンズの断面図である。 実施例１のズームレンズの収差図である。 実施例２のズームレンズの断面図である。 実施例２のズームレンズの収差図である。 非球面量を説明する図である。 撮像装置の概略図である。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について、添付の図面に基づいて説明する。各実施例のズームレンズは、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、最も像側に配置された最終レンズ群Ｌｋと、第１レンズ群Ｌ１と最終レンズ群Ｌｋの間に配置されたレンズ群からなる正の屈折力の中間群Ｌｐと、を有する。中間群Ｌｐは少なくとも１つのレンズ群を含む。各実施例のズームレンズでは、ズーミングに際して隣接するレンズ群の間隔が変化する。

図１、３は実施例１、２のズームレンズの断面図である。各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられるズームレンズである。

各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、ＳＰは開口絞り、ＶＳＰは副絞り、ＩＰは像面を表している。開口絞りＳＰはズームレンズのＦ値を所望の値にするために用いられる。副絞りＶＳＰは、ズーミングに際して径が変化する可変絞りであり、各ズーム位置での開放Ｆ値（Ｆｎｏ）における光束径を決定するために用いられる。各実施例のズームレンズを撮像装置に用いる場合、像面ＩＰにＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子やフィルムが配置される。

実施例１のズームレンズは負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から構成されている。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５は全体として正の屈折力を有しており、中間群Ｌｐに相当する。また、第６レンズ群Ｌ６は最終レンズ群Ｌｋに相当する。

実施例２のズームレンズは負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から構成されている。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５は全体として正の屈折力を有しており、中間群Ｌｐに相当する。また、第６レンズ群Ｌ６は最終レンズ群Ｌｋに相当する。

また、各断面図に示した矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を表している。なお、本明細書において広角端および望遠端とは、ズーミングに際して移動するレンズ群が機構上の移動可能な範囲の両端に位置した状態を言う。

各実施例のズームレンズでは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１が像側へ単調に移動する。また、中間レンズ群Ｌｐに含まれるレンズ群は物体側に単調に移動する。また、最終レンズ群Ｌｋは物体側に単調に移動する。また、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の間隔は狭まる。

実施例１のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２を像側に移動させることでフォーカシングを行っている。

実施例２のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２を像側に移動させて主たるフォーカシングを行うとともに、第４レンズ群Ｌ４を補助的に移動させることでフォーカシングに伴う収差変動を低減させている。第４レンズ群Ｌ４は、広角端においてはフォーカシングに際して像側に移動し、望遠端においてはフォーカシングに際して物体側に移動する。

広角端および望遠端において無限遠に合焦したときの実施例１のズームレンズの収差図を図２（ａ）および図２（ｂ）に示す。また、広角端および望遠端において無限遠に合焦したときの実施例２のズームレンズの収差図を図４（ａ）および図４（ｂ）に示す。

各収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。球面収差図において、ｄ（実線）はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ（２点鎖線）はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図においてＳ（実線）はサジタル像面におけるｄ線、Ｍ（破線）はメリディオナル像面におけるｄ線について示している。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図はｄ線を基準とし、ｇ線について示している。

ここで、各実施例のズームレンズにおける各レンズ群の特徴の説明に先立ち、本願明細書における「非球面量」の定義について図５を用いて説明する。

図５は、非球面を有する負レンズの断面図である。非球面量Ａｒとは、図５に示すように、非球面Ｒａの参照球面Ｒｒｅｆからの乖離量の最大値を表している。参照球面Ｒｒｅｆは、非球面の面頂点Ｒ０と光線有効径（以下、有効径と称する）Ｄｒの最外周部を通る球面である。すなわち、参照球面Ｒｒｅｆの半径（曲率半径）は、面頂点Ｒ０と参照球面Ｒｒｅｆの有効径Ｄｒにより決定される球面の半径となる。

非球面Ｒａの参照球面Ｒｒｅｆからの乖離方向が参照球面Ｒｒｅｆに対して媒質を盛る（レンズの肉厚を厚くする）方向である場合の非球面量を正、媒質を削る方向である場合の非球面量を負と定義する。

例えば、図５に示す非球面Ｒａは、参照球面Ｒｒｅｆに対して媒質を盛る方向に乖離しているため、正の非球面量を有することになる。

まず、公知の文献のレンズデータから非球面量の正負の値を判別する方法、または非球面量を算出する方法について述べる。

非球面の非球面量の符号の判別、また非球面量の算出をするには、非球面の参照球面の半径（曲率半径）を求める必要がある。参照球面の半径を得るためには、非球面の有効径を得る必要がある。公知の文献のレンズデータに非球面の有効径が記載されていれば、その値を用いることができる。

レンズデータに有効径が記載されていない場合、レンズ断面図のレンズ全長の実寸と、数値データで示される既知のレンズ全長から描画倍率を求め、各レンズにおける曲面部の径の実寸に描画倍率を掛けることで有効径を得ることができる。なお、レンズ断面図を描画する際に使用した光学ツールによっては曲面部の径が実際の有効径に対してやや大きく設定される場合があるが、非球面量の正負の値の判別や大まかな非球面量の算出には十分である。

より高精度に有効径を得る方法としては、負の屈折力の第１レンズ群においてマージナルコンタクトを行っている部分や、両凸形状のレンズから算出する方法がある。広画角の撮影レンズの負の屈折力の第１レンズ群は、複数の負レンズのレンズ間隔を狭める程、全系の小型化と像面湾曲の補正が容易となる。このため一般に、広画角の撮影レンズでは、互いに隣接する負レンズのレンズ周辺部を接触させる、所謂マージナルコンタクトを行っている。また、両凸形状のレンズのレンズ周辺においても、通常、レンズ周辺厚を加工可能な限り薄くすることで、全系の小型化と像面湾曲の補正が容易となる。

このことから、第１レンズ群の全てのレンズ面で、レンズ面同士が交差する位置を仮の有効径とした上で、光線追跡を行う。その結果、仮の有効径のうち、いずれか１点で最周辺光線が決定される。このように決定された最周辺光線の各レンズ面での高さを有効径とすることで、より高精度に有効径を得ることができる。

このようにしてレンズデータから得た有効径を用いて非球面の参照球面を決定することで、非球面量の符号の判別または非球面量の算出を行うことができる。

次に、レンズの実物から非球面の有効径を算出する方法について説明する。レンズ実物から有効径を得る方法として最も簡単なのは、各レンズの研磨面の径を測る方法である。多くのレンズでは、本体重量を軽量化するため、有効径に対して研磨面の最外周の径までの余裕量を極力小さくする。そのため、研磨面の径を測定すれば、非球面量の正負の値の判別や大まかな非球面量の算出には十分な精度で有効径を得ることができる。

より高精度に有効径を知る方法として、負の屈折力の第１レンズ群中のレンズに設けられた遮光部材の内径を測る方法がある。通常、レンズの研磨面と粗擦り面との境界部に光が当たると、光が乱反射してゴースト光が発生してしまう。このため、研磨面と粗擦り面の境界部に入射した光が乱反射しないように遮光部材が有効径に合わせて設けられることがある。このため、各レンズに設けられた遮光部材の内径を仮の有効径として光線追跡を行う。その結果、仮の有効径のうち、いずれか１点で最周辺光線が決定される。このように決定された最周辺光線の各レンズ面での高さを有効径とすることで、より高精度に有効径を得ることができる。

さらに別の方法として、光学系の最も物体側の面に遮光部材を当てる方法がある。投影装置を用いて光学系に光を投射しながら、または光学系を撮像装置に装着して画像を撮像しながら、光学系の最も物体側のレンズ面の周辺部から中心部へ向かって遮光部材を移動させる。撮影画像や投影像に陰りが出始める直前の遮光部材の位置を最も物体側のレンズ面の有効径とする。このように定めた有効径を用いて光線追跡を行うことで、最も物体側のレンズ面以外の有効径も得ることができる。

このようにしてレンズの実物から得た有効径を用いて非球面の参照球面を決定することで、非球面量の符号の判別または非球面量の算出を行うことができる。

以上、種々の方法で非球面量を求める方法を説明したが、非球面量を求める際にはいずれの方法を用いても良い。

次に、各実施例のズームレンズにおける各レンズ群の特徴について述べる。

従来の広角ズームレンズでは、歪曲収差を補正するために、軸外主光線の入射高が最も高くなる位置（最も物体側）に非球面量が正である非球面を有する負レンズＡを配置していた。非球面量が正である非球面とは、前述のように、参照球面に対して媒質を盛って（肉厚を厚くして）形成された非球面である。

非球面量が正である非球面を有する負レンズＡにより歪曲収差は補正されるが、広角端の像面湾曲がアンダー側にシフトしてしまう。広角端の像面湾曲を補正するためには、負レンズＡよりも像側に配置されたレンズで像面湾曲をオーバー側にシフトさせる必要がある。しかしながら、望遠端では負レンズＡの軸外主光線の入射高が低くなるため、像面湾曲に対する負レンズＡの寄与が大幅に小さくなる。したがって、上述のように像面湾曲を補正しようとすると、望遠端の像面湾曲がオーバーとなる傾向があった。

このような望遠端での像面湾曲は、正の非球面量の非球面を有するレンズＢを、像面湾曲に対する寄与が広角端で小さく望遠端で大きくなるような位置にさらに設けることで補正することができる。しかしながら、一眼レフカメラ用のズームレンズではある程度のバックフォーカスを確保する必要があるため、そのような位置にレンズＢを配置することが困難であった。

一方、バックフォーカスを短くすることで、より像面に近い位置にレンズを配置することができるようになる。より像面に近い位置では、軸上光線の入射高がより低くなる。像面湾曲の補正効果は、軸外主光線の入射高と軸上光線の入射高が共に高いところで大きくなるため、このような位置にレンズＢを設けることで、広角端における像面湾曲に対するレンズＢの寄与を小さくすることができる。また、広角端から望遠端へのズーミングに伴ってレンズＢを物体側に移動させることで、軸外主光線の入射高をある程度大きく保ちつつ軸上光線の入射高を高くすることができる。したがって広角端から望遠端へのズーミングに伴ってレンズＢによる像面湾曲をアンダー側へ補正する効果を徐々に強くすることができる。

各実施例のズームレンズでは、以上のような考え方に基づき、第１レンズ群Ｌ１と最終レンズ群Ｌｋにそれぞれ正の非球面量の非球面が設けられている。各実施例のズームレンズにおいて、最も物体側に配置された負レンズＧ１の物体側の面は正の非球面量の非球面となっている。また、最終レンズ群Ｌｋは正の非球面量の非球面を備えるレンズＧｋを有する。

さらに、各実施例のズームレンズは以下の条件式（１）を満足する。
０．２５＜ｓｋｗ／ｆｗ＜２．０ （１）

式（１）において、ｓｋｗは広角端におけるバックフォーカスである。バックフォーカスとは、ズームレンズの最も像側の面から像面までの光軸上の距離である。また、ｆｗは広角端におけるズームレンズの焦点距離である。

式（１）を満たすことで、広角端におけるレンズＧｋの像面湾曲への寄与を低減することができる。ｓｋｗ／ｆｗの値が式（１）の上限値を超えるほどに大きくなると、広角端におけるレンズＧｋの像面湾曲への寄与が大きくなりすぎ、広角端において像面湾曲がアンダーとなってしまう。一方、ｓｋｗ／ｆｗの値が式（１）の下限値を下回るほどに小さくなると、広角端から望遠端までのズーミングに際しての最終レンズ群Ｌｋの繰り出し量が大きくなり過ぎ、ズームレンズが大型化してしまう。

また、各実施例のズームレンズは以下の条件式（２）から（８）のうち少なくとも１つを満たしていることが好ましい。なお、以下の条件式において、ｓｋｔは望遠端におけるバックフォーカスである。ＤＧ１Ｇ２は第１レンズ群Ｌ１内において負レンズＧ１の像側に隣接して配置された負の非球面量の非球面を持つレンズＧ２と負レンズＧ１との光軸上の距離である。ｆ１は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離である。ＤＧｋ２ｗは、広角端における、レンズＧｋよりも物体側に配置された負の非球面量を有するレンズＧｋ２の像側の面から像面までの光軸上の距離である。ＥＡＧｋはレンズＧｋの有効径である。ＩＣｍａｘは広角端から望遠端までのイメージサークル径の最大値である。ＥＡＧｋ２は、レンズＧｋよりも物体側に配置された負の非球面量を有するレンズＧｋ２の有効径である。Ｇ１Ｒ１ｒｅｆは負レンズＧ１の物体側の面における参照球面の曲率半径である。
０．２５＜（ｓｋｔ−ｓｋｗ）／ｆｗ＜４．０ （２）
０．２０＜−ＤＧ１Ｇ２／ｆ１＜０．８０ （３）
０．８０＜ＤＧｋ２ｗ／ｆｗ＜４．０ （４）
０．５０＜ＥＡＧｋ／ＩＣｍａｘ＜１．０ （５）
１．１＜ＥＡＧｋ／ＥＡＧｋ２＜２．０ （６）
１．０＜−ｆ１／ｆｗ＜２．５ （７）
０．１０＜−ｆ１／Ｇ１Ｒ１ｒｅｆ＜０．８０ （８）

式（２）は、広角端から望遠端までのズーミングに際しての最終レンズ群Ｌｋの移動量を適切にしつつ、レンズＧｋによる像面湾曲の補正効果を良好にするための条件に関する。

式（２）の上限値を超えると、最終レンズ群Ｌｋの移動量が大きくなりすぎ、望遠端でのレンズＧｋにおける軸外主光線の入射高が低くなってしまうため、レンズＧｋによる像面湾曲の補正効果を十分に得ることが困難となる。

条件式（２）の下限値を下回ると、最終レンズ群Ｌｋの移動量が小さくなりすぎ、望遠端でのレンズＧｋにおける軸上光線の入射高が低くなってしまうため、像面湾曲の補正効果を十分に得ることが困難となる。

前述のように、各実施例のズームレンズは、負レンズＧ１によって歪曲収差の補正を行っているため、像面湾曲が広角端でアンダー側にシフトしている。ゆえに、第１レンズ群Ｌ１内において、負レンズＧ１よりも像側に、負の非球面量を持つレンズＧ２を配置することが好ましい。レンズＧ２における軸外光線の入射高は負レンズＧ１よりも低くなり、レンズＧ２における軸上光線の入射高は負レンズＧ１よりも高くなるため、レンズＧ２を設けることで歪曲収差と像面湾曲の補正をより良好に両立させることができる。なおレンズＧ２は負レンズＧ１に隣接して配置されていることがより好ましい。

式（３）は、第１レンズ群Ｌ１内において負レンズＧ１の像側に隣接して負の非球面量を持つレンズＧ２を配置した場合における負レンズＧ１とレンズＧ２の位置関係に関する。

式（３）の上限値を超えると、レンズＧ２が負レンズＧ１から離れ過ぎてしまい、レンズＧ２における軸外主光線の入射高が低くなりすぎてしまうため好ましくない。

式（３）の下限値を下回ると、レンズＧ２が負レンズＧ１と近づきすぎてしまい、負レンズＧ１とレンズＧ２における軸外主光線の入射高および軸上光線の入射高がそれぞれ略同等となってしまう。結果として、歪曲収差と像面湾曲を共に良好に補正することが困難となる。

また、中間群ＬＰまたは最終レンズ群Ｌｋは、レンズＧｋよりも物体側に配置された負の非球面量の非球面を有するレンズＧｋ２を有することが好ましい。すなわち、第１レンズ群Ｌ１よりも像側であってレンズＧｋよりも物体側に、負の非球面量の非球面を有するレンズＧｋ２が配置されていることが好ましい。これによって広角端における像面湾曲をより良好に補正することができる。

式（４）は、レンズＧｋよりも物体側に、負の非球面量の非球面を有するレンズＧｋ２を設けた場合におけるレンズＧｋ２の配置に関する。

式（４）の上限値を超えると、レンズＧｋ２における軸外主光線の入射高が低くなり過ぎ、レンズＧｋ２による像面湾曲の補正効果が小さくなってしまう。

式（４）の下限値を下回ると、レンズＧｋ２における軸上光線の入射高が低くなり過ぎ、レンズＧｋ２による像面湾曲の補正効果が小さくなってしまう。

また、式（５）はレンズＧｋの大きさに関する。式（５）を満たすことは、レンズＧｋにおける軸外主光線の入射高が高くなることを意味している。

式（５）の上限値を超えると、ズームレンズのテレセントリック性が大きくなりすぎ、ズームレンズを撮像装置に装着するためのマウントが大きくなり過ぎてしまう。結果としてカメラ本体とズームレンズを含めた撮像装置全体を十分に小型化することが困難となる。

式（５）の下限値を下回ると、レンズＧｋにおける軸外主光線の入射高が低くなり過ぎ、レンズＧｋによる像面湾曲の補正効果が小さくなってしまう。

式（６）は、レンズＧｋよりも物体側に、負の非球面量の非球面を有するレンズＧｋ２を設けた場合におけるレンズＧｋとレンズＧｋ２の有効径の比に関する。

式（６）の上限値を超えると、レンズＧｋ２の径が小さくなり過ぎ、レンズＧｋ２における軸外光線の入射高が低くなりすぎる。結果として、レンズＧｋ２による像面湾曲の補正効果を十分に得ることが困難となる。

式（６）の下限値を下回ると、レンズＧｋとレンズＧｋ２による像面湾曲の補正効果が互いに打ち消し合ってしまい、十分に像面湾曲を補正することが困難となるため好ましくない。

式（７）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離に関する。

式（７）の上限値を超える、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱くなりすぎ、ズームレンズを十分に小型に構成することが困難となるため好ましくない。

式（７）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなりすぎ、像面湾曲と歪曲収差の補正の両立が困難となるため好ましくない。

式（８）は、負レンズＧ１の物体側の面の形状に関する。

式（８）の上限値を超えると、負レンズＧ１の物体側の面の曲率半径が大きくなり過ぎ、広角端において負レンズＧ１で歪曲収差が大きく発生してしまうため好ましくない。

式（８）の下限値を下回ると、負レンズＧ１の物体側の面の曲率半径が小さくなり過ぎ、負レンズＧ１の物体側にＮＤフィルタやプロテクタなどを装着した際に周辺光束がけられ易くなるため好ましくない。

なお、上述した式（１）から式（８）の数値範囲は、以下の式（１ａ）から式（８ａ）の範囲とすることがより好ましい。
０．５０＜ｓｋｗ／ｆｗ＜１．５ （１ａ）
０．７５＜（ｓｋｔ−ｓｋｗ）／ｆｗ＜３．５ （２ａ）
０．２５＜−ＤＧ１Ｇ２／ｆ１＜０．７０ （３ａ）
１．０＜ＤＧｋ２ｗ／ｆｗ＜３．０ （４ａ）
０．５５＜ＥＡＧｋ／ＩＣｍａｘ＜０．９０ （５ａ）
１．２＜ＥＡＧｋ／ＥＡＧｋ２＜１．８ （６ａ）
１．１＜−ｆ１／ｆｗ＜２．０ （７ａ）
０．１５＜−ｆ１／Ｇ１Ｒ１ｒｅｆ＜０．６０ （８ａ）

また、上述した式（１）から式（８）の数値範囲は、以下の式（１ｂ）から式（８ｂ）の範囲とすることがさらに好ましい。
０．７０＜ｓｋｗ／ｆｗ＜１．０ （１ｂ）
１．０＜（ｓｋｔ−ｓｋｗ）／ｆｗ＜３．０ （２ｂ）
０．３０＜−ＤＧ１Ｇ２／ｆ１＜０．６０ （３ｂ）
１．２＜ＤＧｋ２ｗ／ｆｗ＜２．０ （４ｂ）
０．６０＜ＥＡＧｋ／ＩＣｍａｘ＜０．８５ （５ｂ）
１．３＜ＥＡＧｋ／ＥＡＧｋ２＜１．７ （６ｂ）
１．２＜−ｆ１／ｆｗ＜１．５０ （７ｂ）
０．２０＜−ｆ１／Ｇ１Ｒｒｅｆ＜０．４０ （８ｂ）

なお、各実施例のズームレンズにおいて、非球面を有するレンズの非球面量は以下の式（９）の範囲内であることが好ましい。
０．００２０＜｜Ａｒ／Ｅａ×Ｎｄ｜＜０．１０ （９）

ここで、式（９）におけるＡｒは任意の非球面の非球面量、Ｅａは該非球面の有効径、Ｎｄは該非球面を有するレンズのｄ線に対する屈折率である。

式（９）の下限値を下回ると、非球面の成形プロセスが困難になる一方で非球面による光学的な効果が小さくなるため好ましくない。式（９）の上限値上回ると、非球面の面傾斜角の変化率が大きくなり過ぎ、非球面の成形が困難となるため好ましくない。

次に、各実施例のズームレンズについて詳しく説明する。

実施例１のズームレンズは、６つのレンズ群からなるズームレンズであり、広角端の撮影全画角は１０９度、変倍比は２．２倍となっている。

第１レンズ群Ｌ１は最も物体側に配置された負レンズＧ１と、負レンズＧ１に隣接して配置されたレンズＧ２を含んでいる。負レンズＧ１の物体側の面は正の非球面量の非球面である。レンズＧ２は物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、負の屈折力を有する。また、レンズＧ２は負の非球面量の非球面を有する。

最終レンズ群Ｌｋは、最も像側に配置されたレンズＧｋを有する。レンズＧｋは負の屈折力を有する。また、レンズＧｋの像側の面は正の非球面量の非球面である。

また、第５レンズ群Ｌ５の最も像側のレンズＧｋ２の像側の面は負の非球面量の非球面となっている。

実施例２のズームレンズは、６つのレンズ群からなるズームレンズであり、広角端の撮影全画角は１０３度、変倍比は３．９倍となっている。

第１レンズ群Ｌ１は最も物体側に配置された負レンズＧ１と、負レンズＧ１に隣接して配置されたレンズＧ２を含んでいる。負レンズＧ１の物体側の面は正の非球面量の非球面である。レンズＧ２は両凹の形状であり、負の屈折力を有する。また、レンズＧ２は負の非球面量の非球面を有する。

最終レンズ群Ｌｋは、最も像側に配置されたレンズＧｋを有する。レンズＧｋは正の屈折力を有する。また、レンズＧｋの像側の面は正の非球面量の非球面である。

また、最終レンズ群ＬｋはレンズＧｋの物体側に隣接して配置されたレンズＧｋ２を有する。レンズＧｋ２は正の屈折力を有する。また、レンズＧｋ２の像側の面は負の非球面量の非球面となっている。

次に実施例１，２に対応する数値実施例１，２を示す。

各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｉは光入射側から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のｄ線に対するアッベ数を表わしている。なおアッベ数νｄとは、フラウンホーファー線のｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣとしたとき、以下の式（１０）で定義される値である。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ） （１０）

また各数値実施例の面データにおいて、非球面形状のレンズ面については面番号の後に＊（アスタリスク）の符号を付加している。また、非球面データには各非球面の非球面係数を示している。非球面係数における「ｅ±Ｂ」は「×１０^±Ｂ」を意味している。レンズ面の非球面形状は、光軸方向における面頂点からの変位量をＸ、光軸方向に垂直な方向における光軸からの高さをＨ、近軸曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、非球面係数をＡ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０、Ａ１２とするとき、以下の式（１１）により表される。

なお、各数値実施例において、バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの距離である。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。

また、各光学面の間隔ｄが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものであり、焦点距離に応じた面間隔を面データとは別に示している。

［数値実施例１］
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 775.303 2.80 1.58313 59.4 52.19
2* 16.599 7.46 35.56
3* 48.891 2.00 1.85400 40.4 35.14
4* 37.855 6.95 30.04
5 -47.730 1.60 1.49700 81.5 30.03
6 30.607 4.09 1.90366 31.3 27.94
7 119.063 (可変) 27.35
8(絞り) ∞ (可変) 16.29
9 45.906 2.94 1.85025 30.1 23.63
10 730.786 0.40 23.73
11 33.651 1.20 1.90366 31.3 24.10
12 18.201 4.19 1.51742 52.4 23.21
13 43.525 (可変) 23.29
14 26.359 7.29 1.49700 81.5 25.58
15 -68.154 1.30 1.90366 31.3 25.22
16 -1372.759 1.00 25.18
17 ∞ (可変) 21.74
18 28.484 1.20 1.91082 35.3 25.00
19 17.033 6.98 1.49700 81.5 23.55
20 -1162.106 0.15 23.27
21 30.858 5.85 1.58313 59.4 23.69
22 -53.140 (可変) 23.32
23 -118.452 3.60 1.95906 17.5 22.73
24 -25.319 1.00 1.90366 31.3 22.56
25 30.348 4.05 21.74
26 -48.803 1.40 1.85400 40.4 22.07
27* -96.787 (可変) 23.46
28 52.256 11.15 1.43875 94.7 28.52
29 -21.569 0.15 30.46
30 -44.466 1.70 1.58313 59.4 31.85
31* ∞ (可変) 33.98
32(像面) ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.13932e-005 A 6=-3.34859e-008 A 8= 4.04582e-011 A10=-3.50291e-014 A12= 1.41487e-017

第2面
K =-4.24699e-001 A 4=-2.13746e-006 A 6= 9.96232e-009 A 8= 7.58799e-011 A10=-9.37010e-013 A12= 4.63210e-016

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.11375e-005 A 6= 1.10913e-008 A 8= 3.94107e-010 A10=-6.84198e-013 A12=-1.21842e-016

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.63939e-006 A 6= 2.11808e-008 A 8= 5.77157e-010 A10=-1.29435e-012 A12= 4.34715e-015

第27面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.49350e-005 A 6= 1.09562e-007 A 8= 1.66409e-010 A10=-1.74596e-012

第31面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.41484e-006 A 6= 1.43969e-008 A 8=-1.02187e-010 A10= 3.45505e-013 A12=-4.23113e-016

各種データ
ズーム比 2.22

広角 中間 望遠
焦点距離 15.30 24.20 34.00
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
画角 54.73 41.80 32.47
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 135.05 125.84 125.33
BF 13.00 22.20 32.26

d 7 28.21 11.19 3.03
d13 9.23 6.28 4.22
d17 2.36 0.98 -0.40
d22 0.60 1.98 3.36
d27 0.68 2.24 1.89
d31 13.00 22.20 32.26

入射瞳位置 18.59 16.10 14.12
射出瞳位置 -70.53 -63.81 -54.94
前側主点位置 31.09 33.50 34.86
後側主点位置 -2.30 -2.00 -1.74

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -20.58 24.90 4.73 -14.23
2 8 76.71 8.73 -5.14 -9.84
3 14 71.29 9.59 -1.81 -8.20
4 18 28.09 14.19 5.30 -4.41
5 23 -21.78 10.05 2.54 -4.51
6 28 65.76 13.00 3.57 -5.62

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 191.254 2.50 1.76450 49.1 53.22
2* 21.055 13.57 38.08
3* -125.637 1.90 1.49700 81.5 37.92
4 39.479 3.46 1.85478 24.8 35.33
5 72.471 (可変) 34.71
6 30.489 2.78 1.76385 48.5 19.24
7 252.345 0.15 19.19
8 24.986 1.10 1.85478 24.8 19.28
9 19.571 (可変) 18.73
10(絞り) ∞ 0.30 16.04
11 22.723 4.28 1.49700 81.5 20.93
12 -155.703 (可変) 20.69
13 -46.000 0.80 1.72047 34.7 19.58
14 66.172 1.81 1.89286 20.4 19.58
15 150.134 (可変) 19.54
16 ∞ (可変) 13.08
17 46.101 3.93 1.43875 94.9 19.68
18 -33.354 0.15 19.56
19 26.908 4.49 1.56732 42.8 18.23
20 -26.246 0.90 1.88300 40.8 17.52
21 -327.694 (可変) 17.04
22 1017.684 4.26 1.49700 81.5 16.54
23 -17.914 1.30 1.90043 37.4 16.59
24 14.142 4.48 1.58313 59.4 18.19
25* 47.463 5.33 20.04
26 -225.274 5.86 1.85478 24.8 28.99
27* -38.228 (可変) 31.24
28（像面） ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.99693e-005 A 6=-4.53191e-008 A 8= 5.09223e-011 A10=-3.22262e-014 A12= 1.15859e-017

第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.51305e-005 A 6=-3.32424e-009 A 8=-1.10279e-010 A10=-8.59596e-014

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.47986e-006 A 6= 1.32198e-008 A 8=-5.54342e-011 A10= 4.28993e-014

第25面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.45420e-005 A 6=-9.11000e-009 A 8=-6.77756e-010 A10=-1.16115e-012

第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.61029e-006 A 6=-2.65244e-008 A 8= 5.51274e-011 A10=-2.38486e-013

各種データ
ズーム比 3.93

広角 中間 望遠
焦点距離 17.30 35.00 68.00
Fナンバー 3.58 4.18 5.85
画角 51.35 31.72 17.65
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 142.70 138.53 143.42
BF 13.32 29.60 57.62

d 5 46.71 6.92 1.00
d 9 5.66 25.00 7.79
d12 3.06 2.02 4.11
d15 2.80 3.19 1.50
d16 7.13 1.70 0.15
d21 0.66 6.74 7.89
d27 13.32 29.60 57.62

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -23.62 21.44 4.28 -12.37
2 6 68.94 4.03 -3.14 -5.20
3 10 40.22 4.58 0.67 -2.51
4 13 -52.35 2.61 0.38 -1.03
5 17 28.70 9.47 1.34 -4.81
6 22 -36.72 21.23 -4.04 -24.09

各実施例における種々の値を表１にまとめて示す。なお、表１においてＧ１Ｒ１ＡＳＰは負レンズＧ１の物体側の面の非球面量、Ｇ１Ｒ２ＡＳＰは負レンズＧ１の像側の面の非球面量、Ｇ１ＡＳＰは負レンズＧ１の物体側の面と像側の面の非球面量の和である。Ｇ１Ｒ１ｒｅｆは負レンズＧ１の物体側の面の参照球面の曲率半径、Ｇ１Ｒ２ｒｅｆは負レンズＧ１の像側の面の参照球面の曲率半径である。

また、Ｇ２Ｒ１ＡＳＰは負レンズＧ２の物体側の面の非球面量、Ｇ２Ｒ２ＡＳＰは負レンズＧ２の像側の面の非球面量、Ｇ２ＡＳＰは負レンズＧ２の物体側の面と像側の面の非球面量の和である。Ｇ２Ｒ１ｒｅｆは負レンズＧ２の物体側の面の参照球面の曲率半径、Ｇ２Ｒ２ｒｅｆは負レンズＧ２の像側の面の参照球面の曲率半径である。

また、Ｇｋ２Ｒ１ＡＳＰはレンズＧｋ２の物体側の面の非球面量、Ｇｋ２Ｒ２ＡＳＰはレンズＧｋ２の像側の面の非球面量、Ｇｋ２ＡＳＰはレンズＧｋ２の物体側の面と像側の面の非球面量の和である。Ｇｋ２Ｒ１ｒｅｆはレンズＧｋ２の物体側の面の参照球面の曲率半径、Ｇｋ２Ｒ２ｒｅｆはレンズＧｋ２の像側の面の参照球面の曲率半径である。

また、ＧｋＲ１ＡＳＰはレンズＧｋの物体側の面の非球面量、ＧｋＲ２ＡＳＰはレンズＧｋの像側の面の非球面量、ＧｋＡＳＰはレンズＧｋの物体側の面と像側の面の非球面量の和である。ＧｋＲ１ｒｅｆはレンズＧｋの物体側の面の参照球面の曲率半径、ＧｋＲ２ｒｅｆはレンズＧｋの像側の面の参照球面の曲率半径である。

［撮像装置］
次に本発明の撮像装置の実施例について述べる。図６は、本実施例の撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００の概略図である。撮像装置１００は、カメラ本体７０と、上述した実施例１または２と同様であるズームレンズ７１と、ズームレンズ７１によって形成される像を光電変換する受光素子（撮像素子）７２を備える。

本実施形態の撮像装置１００は、高い光学性能を有するズームレンズ７１によって形成された高品位な画像を得ることができる。また、撮像装置１００を小型に構成することができる。

なお、受光素子７２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いることができる。このとき、受光素子７２により取得された画像の歪曲収差や色収差等の諸収差を電気的に補正することにより、出力画像を高画質化することもできる。

なお、上述した各実施例のズームレンズは、図６に示したデジタルスチルカメラに限らず、銀塩フィルム用カメラやビデオカメラ、望遠鏡等の種々の光学機器に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌｋ 最終レンズ群
Ｌｐ 中間群
Ｇ１ 負レンズＧ１
Ｇｋ レンズＧｋ

Claims (13)

1. 最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、最も像側に配置された最終レンズ群と、前記第１レンズ群と前記最終レンズ群の間に配置されたレンズ群からなる正の屈折力の中間群と、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であって、
   広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第１レンズ群に隣接して配置されたレンズ群の間隔は狭まり、前記最終レンズ群は物体側に移動し、
   前記第１レンズ群は、最も物体側に配置され物体側のレンズ面が正の非球面量の非球面である負レンズＧ１を備え、
   前記最終レンズ群は正の非球面量の非球面を有するレンズＧｋを含み、
   広角端でのバックフォーカスをｓｋｗ、広角端での前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとしたとき、
   ０．２５＜ｓｋｗ／ｆｗ＜２．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 望遠端におけるバックフォーカスをｓｋｔとしたとき、
   ０．２５＜（ｓｋｔ−ｓｋｗ）／ｆｗ＜４．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第１レンズ群は、負の非球面量の非球面を有する負レンズＧ２を備え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. 前記負レンズＧ２は前記負レンズＧ１に隣接して配置されていることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
5. 前記負レンズＧ１と前記負レンズＧ２の光軸上の距離をＤＧ１Ｇ２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
   ０．２０＜−ＤＧ１Ｇ２／ｆ１＜０．８０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群よりも像側であって前記レンズＧｋよりも物体側に配置された、負の非球面量の非球面を有するレンズＧｋ２を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
7. 広角端での前記レンズＧｋ２の像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をＤＧｋ２ｗとしたとき、
   ０．８０＜ＤＧｋ２ｗ／ｆｗ＜４．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
8. 前記レンズＧｋの有効径をＥＡＧｋ、前記レンズＧｋ２の有効径をＥＡＧｋ２としたとき、
   １．１＜ＥＡＧｋ／ＥＡＧｋ２＜２．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項６または７に記載のズームレンズ。
9. 前記レンズＧｋの有効径をＥＡＧｋ、広角端から望遠端までのイメージサークル径の最大値をＩＣｍａｘとしたとき、
   ０．５０＜ＥＡＧｋ／ＩＣｍａｘ＜１．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
10. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき
    １．０＜−ｆ１／ｆｗ＜２．５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
11. 前記負レンズＧ１の物体側の非球面の参照球面の曲率半径をＧ１Ｒ１ｒｅｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
    ０．１０＜−ｆ１／Ｇ１Ｒ１ｒｅｆ＜０．８０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のズームレンズ。
12. 前記負レンズＧ１は物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のズームレンズ。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された像を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。

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