JP6180270B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ＴＶカメラ、監視カメラ、銀塩写真用のカメラ等の撮像光学系として好適なものである。

最近、固体撮像素子を用いた撮像装置は小型化・高機能化され、それに用いられる撮像光学系には、高い光学性能を有し、全系が小型なズームレンズであることが要求されている。これらの要求を満足するズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からなる４群のズームレンズが知られている（特許文献１〜４）。

特許文献１乃至４はいずれもズーミングに際して各レンズ群が移動し、高ズーム比で、全系の小型化を図ったズームレンズを開示している。このうち特許文献１では第１レンズ群を負レンズ、正レンズ、正レンズの３つのレンズより構成し、第２レンズ群を負レンズ、正レンズの２つのレンズより構成した小型のズームレンズを開示している。

特開２００４−２５８２４０号公報 特開２００２−３６５５５０号公報 特開２００８−１４５６６５号公報 特開２００９−２９４３０４号公報

撮像装置に用いるズームレンズとして、全系の小型化及び高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームタイプや各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要である。高ズーム比化を図るには変倍用の屈折力を高め、ズーミングに際しての移動量を増大するのが良い。しかしながら変倍用のレンズ群の屈折力を高めると、ズーミングに際して収差変動が増大し、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になる。また変倍用のレンズ群の移動量を増大すると、レンズ全長が増大し、全系が大型化してくる。

特に前述の４群ズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群が像側に凸状の軌跡で移動するズームタイプでは望遠端におけるレンズ全長が増大してくる。また従来、多くのカメラでは非撮影時にカメラを薄型化（前後方向の薄型化）するために、鏡筒（レンズ鏡筒）を数段に分けて、ズームレンズを構成する各レンズ群を光軸方向に畳んで収納する、所謂沈胴方式が多く用いられている。この沈胴方式において、カメラの薄型化を効果的に行うには、ズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ枚数を削減し、レンズ群の厚さを小さくするのが良い。

近年、ズーミングに際して第１レンズ群が移動する前述した４群ズームレンズにおいて高ズーム比化を図りつつ、全系の小型化及び望遠端におけるレンズ全長を短くし、更に非撮影時の沈胴長を短くすることが強く求められている。これらの要求を満足するには第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ構成や屈折力、そしてズーミングにおける第１レンズ群の移動量等を適切に設定することが重要となる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化、及び高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

本発明は、全系が小型で高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有した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配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
前記第２レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、両凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなり、前記両凹形状の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径の絶対値は、物体側のレンズ面の曲率半径の絶対値より小さく、
前記第２レンズ群に配置された各レンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値をｎ２ａとするとき、
１．９０＜ｎ２ａ＜２．５０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、全系が小型で高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。

実施例１のズームレンズの広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例２のズームレンズの広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例３のズームレンズの広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例４のズームレンズの広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例５のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 （Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの広角端における像ぶれ補正前と像ぶれ補正後の横収差図 （Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの望遠端における像ぶれ補正前と像ぶれ補正後の横収差図 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説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成されている。そしてズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動する。

図１は、本発明の実施例１の広角端（短焦点距離端）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，中間のズーム位置，望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比９．９９、Ｆナンバー３．５０〜５．６２のズームレンズである。図３は、本発明の実施例２の広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図である。実施例２はズーム比９．６３、Ｆナンバー３．５９〜５．８３のズームレンズである。

図５は、本発明の実施例３の広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図である。実施例３はズーム比９．８０、Ｆナンバー３．５０〜５．４２のズームレンズである。図７は、本発明の実施例４の広角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，中間のズーム位置，望遠端における収差図である。実施例４はズーム比１１．７０、Ｆナンバー３．５０〜５．７１のズームレンズである。

図９は、本発明の実施例５の広角端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図である。実施例５はズーム比１０．４６、Ｆナンバー３．４３〜５．７３のズームレンズである。図１１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端における像ぶれ補正前と像ぶれ補正後の横収差図である。補正角（ぶれ角）は３．０°であり、これに対応する像ぶれを補正するための第３レンズ群Ｌ３の光軸に対する垂直方向の成分の移動量は０．２１２ｍｍである。

図１２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例１のズームレンズの望遠端における像ぶれ補正前と像ぶれ補正後の横収差図である。補正角は１．０°であり、これに対応する像ぶれを補正するための第３レンズ群Ｌ３の光軸に対する垂直成分の移動量は０．４４３ｍｍである。図１３は本発明のズームレンズを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である、各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。

レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りである。図１，図５，図７，図９の実施例１，３乃至５において、開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３中に配置されている。

図３の実施例２において開口絞りＳＰは光軸方向において第３レンズ群Ｌ３の最も物体側のレンズＧ３１の物体側頂点からレンズＧ３１の物体側の面と外周部（コバ部）との交点までの間に配置されている。ＧＢは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。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）の像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

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。球面収差図において、実線のｄはｄ線、二点鎖線のｇはｇ線である。非点収差図においてΔＭ，ΔＳは各々メリディオナル像面，サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角（度）（撮影画角の半分の値）、ＦｎｏはＦナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成されている。そしてズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動する。各実施例は４群ズームレンズである。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は像側に凸状の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動する。

第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で移動することで変倍に伴う像面変動を補正している。また、各実施例では、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うリヤーフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠と近距離にフォーカスしているときのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。各実施例のズームレンズについては、第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を図っている。

又、各実施例では望遠端において無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。また、第３レンズ群Ｌ３の全体または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させる事によってズームレンズが振動したときに生ずる撮影画像のブレ（像ぶれ）を補正している。即ち像ぶれ補正を行っている。

各実施例のズームレンズは、ズーム比１０前後の高ズーム比でありながら、レンズ群の総厚、望遠端におけるレンズ全長が短いという特徴を有する。高ズーム比でありながら、諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成る構成としている。そしてズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。

また、第１レンズ群を物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズより構成することで第１レンズ群に必要十分な屈折力を持たせ、ズーミングにおける第１レンズ群の移動量を少なくし、望遠端におけるレンズ全長を短縮している。ここで第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔をｄ１２とする。このとき、第２レンズ群の倍率β２は
β２＝ｆ２／（ｆ１＋ｆ２−ｄ１２）
となる。

上式から第２レンズ群の倍率を一定とした場合、第１レンズ群の焦点距離ｆ１を小さくする（第１レンズ群の屈折力を強くする）と、主点間隔ｄ１２を小さくすることができる。このため、レンズ群間隔を短くすることが容易となる。

そこで各実施例では、第１レンズ群を１つの負レンズと、２つの正レンズより構成し、第１レンズ群の正の屈折力を強く（大きく）したときの諸収差の増大を軽減している。また各実施例では、高ズーム比を確保しつつ全系の小型化を図るため、第２レンズ群を物体側から像側へ順に配置された、レンズ面の曲率半径の絶対値が物体側に比べ像面が小さい両凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズより構成している。これにより第２レンズ群の厚さを薄くしている。また上記のようにレンズの形状を規定することにより、広角端において像面湾曲を良好に補正している。

第２レンズ群を２つのレンズで構成することでレンズ群総厚は短くなる。しかしながら第２レンズ群の負の屈折力を弱く（負の屈折力の絶対値を小さく）してしまうとズーミングに際しての移動量が長くなり望遠端においてレンズ全長が長くなってしまう。このため、第２レンズ群の２つのレンズに高屈折率の材料を用いることで各レンズの厚みを薄くしつつ、所定の負の屈折力を得ている。

具体的には、各実施例のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなっている。第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側に配置された、レンズ面の曲率半径の絶対値が物体側に比べ像側が小さい両凹形状の負レンズ、物体側が凸でメニスカス形状の正レンズからなっている。第２レンズ群Ｌ２に配置されたレンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値をｎ２ａとする。このとき、
１．９０＜ｎ２ａ＜２．５０ ・・・（１）
なる条件式を満足する。

次に前述の条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は第２レンズ群Ｌ２を構成する２つのレンズの材料の屈折率の平均値に関する。第２レンズ群Ｌ２は負レンズ、正レンズの２つのレンズで構成されており、薄型化のために高屈折率の材料を用いている。

条件式（１）の下限値を超えて屈折率の平均値が小さくなりすぎると、所望の屈折力を持たせるためにレンズ面の曲率がきつくなり、その結果、レンズ厚が厚くなってしまい、薄型化が困難となる。条件式（１）の上限を超えて屈折率の平均値が大きくなりすぎると、光学材料として使用できる材料が少なくなってくる。各実施例では以上の如く構成することによりズーム比１０程度の高ズーム比でありながら、第２レンズ群Ｌ２のレンズ群総厚が薄くして、望遠端におけるレンズ全長の短いズームレンズを実現している。各実施例においてさらに好ましくは以下の条件式のうち１以上を満たすことが望ましい。

第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。第１レンズ群Ｌ１の広角端における位置と広角端から望遠端においてズーミングにおいて第１レンズ群Ｌ１が最も物体側に位置するときの位置との光軸上の距離をｍ１とする。ここで距離ｍ１の符号は広角端の位置に比べてレンズ群が物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とする。望遠端におけるレンズ全長をＴＬとする。

ここでレンズ全長とは第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（空気換算での長さ）を加えた値である。第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ２とする。第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズのうち像側に配置された正レンズの焦点距離をｆ１３とする。第２レンズ群Ｌ２に配置された負レンズの焦点距離をｆ２１とする。第２レンズ群Ｌ２に配置された負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２２とする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

０．０１＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．２０ ・・・（２）
４．００＜ｆ１／ｆｗ＜１５．００ ・・・（３）
０．１０＜｜ｍ１｜／ｆｔ＜１．００ ・・・（４）
０．５０＜ＴＬ／ｆｔ＜１．８０ ・・・（５）
０．５０＜Ｄ２／ｆｗ＜１．５０ ・・・（６）
０．２０＜ｆ２１／ｆ２＜１．００ ・・・（７）
０．５０＜ｆ１３／ｆ１＜２．５０ ・・・（８）
−１．０＜（Ｒ２２＋Ｒ２１）／（Ｒ２２−Ｒ２１）＜−０．２０ ・・・（９）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（２）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離に関する。条件式（２）を満足することでズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量を小さくして、望遠端におけるレンズ全長を短くしている。条件式（２）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると第２レンズ群Ｌ２の負レンズの曲率がきつくなり、広角端において負の歪曲が増大してくるので良くない。条件式（２）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると第２レンズ群Ｌ２のズームストローク（ズーミングに際しての移動量）が長くなり、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくる。

条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離に関する。条件式（３）を満足することで第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際しての移動量を小さくすることができ、これにより望遠端におけるレンズ全長を短くしている。条件式（３）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が短くなりすぎると第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズのレンズ面の曲率がきつく（大きく）なり、レンズ群総厚が厚くなってしまうため好ましくない。

条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなりすぎると第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際しての移動量が長くなり、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくる。

条件式（４）はズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量に関する。条件式（４）を満足することで望遠端におけるレンズ全長を短くしている。条件式（４）の下限値を超えてズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量が短くなりすぎると、所定のズーム比を保つために第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を短くし、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の絶対値を小さくする必要がある。このため、レンズ面の曲率がきつくなり、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の双方のレンズ群総厚が長くなってしまう。

条件式（４）の上限を超えて第１レンズ群の移動量が大きくなりすぎると望遠端におけるレンズ全長が長くなってしまうため好ましくない。

条件式（５）は望遠端におけるレンズ全長に関する。条件式（５）の下限値を超えて望遠端におけるレンズ全長が短くなりすぎると、所定のズーム比を保つために第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を短くし、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の絶対値を小さくする必要がある。この結果、レンズ面の曲率がきつくなり、レンズ群総厚が長くなってしまう。条件式（５）の上限値を超えて望遠端におけるレンズ全長が長くなりすぎると全系が大型化してくるので良くない。

条件式（６）は第２レンズ群Ｌ２のレンズ群総厚に関する。条件式（６）を満足することで第２レンズ群Ｌ２のレンズ群総厚を短縮することが容易となる。さらに前玉有効径を小さくすることも容易になるため、結果として第１レンズ群Ｌ１のレンズ群総厚も薄くすることができ、さらなるレンズ群総厚の短縮が容易となる。

条件式（６）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２のレンズ群総厚が薄くなりすぎると、負レンズと正レンズの距離が近づきすぎる。この結果、第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズの像側のレンズ面に所定の曲率をつけることが困難となり、広角端において像面湾曲が増大し、この補正が困難となる。条件式（６）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２のレンズ群総厚が厚くなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２が大型化してくるので良くない。

条件式（７）は第２レンズ群Ｌ２中の負レンズの焦点距離に関する。条件式（７）を満足することで第２レンズ群Ｌ２に必要十分な屈折力を持たせながら、レンズ群厚を薄くすることが容易となる。

条件式（７）の下限値を超えて負レンズの屈折力が強くなりすぎると（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると）、コバ厚が厚くなりすぎ、その結果第２レンズ群Ｌ２のレンズ群総厚が厚くなってしまう。条件式（７）の上限値を超えて負レンズ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）、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際してのズームストロークが長くなり、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくる。

条件式（８）は第１レンズ群Ｌ１の像側の正レンズの焦点距離に関する。条件式（８）を満足することで第１レンズ群Ｌ１の２つの正レンズの屈折力を適切に配分し、第１レンズ群Ｌ１に必要十分な屈折力を持たせることが容易になる。条件式（８）の下限値を超えて正レンズの屈折力が強くなりすぎると、レンズ面の曲率が強くなりすぎ、望遠端において球面収差が増大してくる。条件式（８）の上限値を超えて正レンズの屈折力が弱くなりすぎると、第１レンズ群Ｌ１のズーミングに際してのズームストロークが長くなり、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくる。

条件式（９）は第２レンズ群Ｌ２中の負レンズのレンズ形状に関する。条件式（９）を満足することで第２レンズ群Ｌ２中の負レンズに必要十分な負の屈折力を持たせることができ、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量を短くすることを容易にしている。

条件式（９）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２中の負レンズがメニスカス形状になると負レンズに所定の屈折力を持たせることが困難となる。この結果、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際してのズームストロークが長くなり、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくる。条件式（９）の上限を超えて物体側のレンズ面の曲率がきつくなりすぎると、広角端において負の歪曲が大きくなってくる。各実施例において、好ましくは条件式（１）乃至条件式（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．９１＜ｎ２ａ＜２．４０ ・・・（１ａ）
０．０５＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．１９ ・・・（２ａ）
６．００＜ｆ１／ｆｗ＜１３．００ ・・・（３ａ）
０．１５＜｜ｍ１｜／ｆｔ＜０．８０ ・・・（４ａ）
０．７０＜ＴＬ／ｆｔ＜１．７０ ・・・（５ａ）
０．６０＜Ｄ２／ｆｗ＜１．２０ ・・・（６ａ）
０．４０＜ｆ２１／ｆ２＜０．９０ ・・・（７ａ）
０．７０＜ｆ１３／ｆ１＜２．４０ ・・・（８ａ）
−０．９５＜（Ｒ２２＋Ｒ２１）／（Ｒ２２−Ｒ２１）＜−０．４０ ・・・（９ａ）

また、さらに好ましくは条件式（１ａ）乃至条件式（９ａ）の数値範囲を次の如く設定すると、先に述べた各条件式が意味する効果を最大限に得られる。

１．９２＜ｎ２ａ＜２．３０ ・・・（１ｂ）
０．１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．１８ ・・・（２ｂ）
７．００＜ｆ１／ｆｗ＜１１．００ ・・・（３ｂ）
０．２０＜｜ｍ１｜／ｆｔ＜０．７０ ・・・（４ｂ）
０．８０＜ＴＬ／ｆｔ＜１．５０ ・・・（５ｂ）
０．７０＜Ｄ２／ｆｗ＜１．１０ ・・・（６ｂ）
０．５０＜ｆ２１／ｆ２＜０．８０ ・・・（７ｂ）
０．９０＜ｆ１３／ｆ１＜２．２０ ・・・（８ｂ）
−０．９０＜（Ｒ２２＋Ｒ２１）／（Ｒ２２−Ｒ２１）＜−０．５０ ・・・（９ｂ）

各実施例においては、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を物体側から像側へ順に、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズと、像側のレンズ面が凹形状の負レンズと、正レンズとで構成している。

各実施例においては、第４レンズ群Ｌ４は、１枚の正レンズで構成しており、これによりレンズ全系の薄型化を容易にしている。また、各実施例のズームレンズは、像ぶれ補正を第３レンズ群Ｌ３を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて行うのが良い。これによれば手ぶれ等の要因により引き起こされる像のぶれを補正する際の偏心収差の発生を少なくすることができる。また、各実施例のズームレンズは、形成された像を受光する撮像素子を有した撮像装置に用いるのが良い。

近年はデジタル的に像を処理するためにＣＣＤやＣＭＯＳなどが主に使用されており、本発明のズームレンズもこれに相当する撮像素子を有した撮像装置に用いるのが良い。撮像装置に用いたときには、ズームレンズから生ずる諸収差を電気的な補正手段により補正しても良い。これによれば、銀塩フィルムとは異なり、デジタルカメラなどでは画像をデジタルデータとして取得できると言う特性を利用することができて、ズームレンズから得られた画像に対して画像変換処理を施し、諸収差を低減させた高画質の画像を得ることができる。

例えば、歪曲収差や色収差の電気的な補正を行うことにより、従来よりもさらに諸収差が補正された高画質の画像を得ることができる。この電気的な補正手段を用いれば、非球面を有するレンズや異常分散ガラスを用いたレンズ等をあまり用いずに高画質の画像が得られる。

次に各実施例に示したズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図１３を用いて説明する。

図１３において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜５で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

次に、本発明の実施例１乃至５に各々対応する数値実施例１乃至５を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉと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、アッベ数を示す。

数値実施例２におけるｄ１０の値がマイナスとなっているがこれは物体側から像側へ順に開口絞り、第３レンズ群と数えたためである。またｋを離心率Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²］^1/2］＋Ａ４ｈ⁴＋Ａ６ｈ⁶＋Ａ８ｈ⁸＋Ａ１０ｈ¹⁰
で表示される。

但しＲは近軸曲率半径である。また例えば「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０^-Z」を意味する。数値実施例において最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。各実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）はレンズ最終面から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長は最も物体側のレンズ面から最終レンズ面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えたものである。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表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 26.616 0.90 1.84666 23.9
2 19.073 3.01 1.48749 70.2
3 101.017 0.20
4 36.800 1.73 1.69680 55.5
5 208.677 (可変)
6* -43.028 0.80 1.77030 47.4
7* 4.654 1.87
8* 7.414 1.34 2.10205 16.8
9* 9.834 (可変)
10* 8.413 1.14 1.77030 47.4
11 -34.815 0.80
12(絞り) ∞ 1.02
13 21.840 0.55 1.94595 18.0
14 7.583 1.03
15 -25.867 1.22 1.48749 70.2
16 -7.323 (可変)
17 12.525 1.35 1.58144 40.8
18 42.735 (可変)
19 ∞ 0.80 1.51633 64.1
20 ∞ 1.02
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.25050e-005 A 6=-3.85323e-007 A 8=-4.39593e-008
A10= 6.58944e-010

第7面
K =-9.68176e-001 A 4= 4.35083e-004 A 6= 2.20406e-005 A 8=-3.91500e-007

第8面
K =-1.10559e+000 A 4=-2.90716e-004 A 6=-4.79801e-007 A 8=-1.81406e-007
A10= 1.21771e-008

第9面
K =-1.22304e+000 A 4=-5.65497e-004 A 6=-7.57789e-006 A 8= 1.23757e-007
A10= 4.53656e-009

第10面
K =-4.28085e-003 A 4=-4.53742e-004 A 6= 1.12498e-006 A 8=-5.32015e-007

各種データ
ズーム比 9.99

広角端 中間 望遠端
焦点距離 5.00 17.74 50.00
Fナンバー 3.50 4.86 5.62
半画角（度） 33.67 12.32 4.43
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 46.73 52.42 64.98
BF 6.40 11.96 6.84

d 5 0.90 11.32 23.76
d 9 17.37 4.23 1.00
d16 4.83 7.68 16.16
d18 4.85 10.41 5.29

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 42.29
2 6 -7.46
3 10 11.71
4 17 29.98
5 19 ∞

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 47.560 0.71 1.84666 23.9
2 26.360 2.30 1.48749 70.2
3 -3156.650 0.20
4 24.676 1.83 1.71300 53.9
5 102.734 (可変)
6* -17.137 0.50 1.77030 47.4
7* 5.327 2.62
8* 8.005 0.87 2.10205 16.8
9 10.806 (可変)
10(絞り) ∞ -0.20
11* 6.990 1.18 1.76753 49.3
12 -168.833 1.20
13 10.785 0.77 1.48749 70.2
14 137.041 0.10
15 7.565 0.50 1.94595 18.0
16 4.213 (可変)
17 11.765 1.95 1.48749 70.2
18 -44.514 (可変)
19 ∞ 0.80 1.51633 64.1
20 ∞ 1.02
像面 ∞


非球面データ
第6面
K =-1.16633e+001 A 4= 1.77152e-004 A 6= 2.01740e-006 A 8=-4.63408e-008

第7面
K =-1.95816e+000 A 4= 9.09356e-004 A 6= 3.22089e-005 A 8=-9.38681e-007
A10= 6.15778e-008

第8面
K =-2.58603e-001 A 4=-1.22568e-004 A 6= 3.39063e-006 A 8= 1.93674e-007
A10=-7.91557e-010

第11面
K =-1.46338e+000 A 4= 1.15046e-004 A 6=-1.67678e-005 A 8= 1.79504e-006

各種データ
ズーム比 9.63

広角端 中間 望遠端
焦点距離 5.13 15.45 49.41
Fナンバー 3.59 4.63 5.83
半画角（度） 34.21 14.08 4.48
像高 3.49 3.88 3.88
レンズ全長 43.22 47.14 59.69
BF 4.57 9.69 4.39

d 5 1.58 10.42 22.46
d 9 15.65 4.11 0.90
d16 6.63 8.13 17.16
d18 3.02 8.14 2.84

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 38.02
2 6 -7.32
3 10 10.95
4 17 19.31
5 19 ∞

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 27.800 0.90 1.84666 23.9
2 19.892 3.11 1.48749 70.2
3 2219.479 0.20
4 35.382 1.40 1.69680 55.5
5 110.148 (可変)
6* -32.081 0.80 1.88300 40.8
7* 5.098 1.53
8* 8.634 1.44 2.10205 16.8
9* 14.570 (可変)
10* 8.161 1.14 1.77030 47.4
11 -82.116 0.97
12(絞り) ∞ 1.00
13 19.400 0.55 1.94595 18.0
14 7.489 0.76
15 -35.000 1.18 1.48749 70.2
16 -8.369 (可変)
17 14.692 1.31 1.58144 40.8
18 102.139 (可変)
19 ∞ 0.80 1.51633 64.1
20 ∞ 1.02
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.38564e-004 A 6=-1.09362e-006 A 8=-7.07610e-008
A10= 8.81453e-010

第7面
K =-8.98722e-001 A 4= 2.31062e-004 A 6= 3.76786e-005 A 8=-1.18133e-006

第8面
K = 2.06967e-001 A 4=-5.41152e-004 A 6= 7.57772e-006 A 8=-5.60471e-007
A10= 6.14056e-009

第9面
K =-1.04485e+001 A 4=-1.13041e-004 A 6=-1.12274e-005 A 8=-4.14507e-008
A10=-1.00789e-009

第10面
K = 1.36240e-001 A 4=-3.96490e-004 A 6= 1.18307e-007 A 8=-3.90711e-007

各種データ
ズーム比 9.80

広角端 中間 望遠端
焦点距離 5.10 16.79 50.00
Fナンバー 3.50 4.97 5.42
半画角（度） 33.16 12.99 4.43
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 48.91 52.45 64.96
BF 7.78 14.44 11.21

d 5 0.90 9.15 22.19
d 9 18.95 5.39 1.31
d16 4.72 6.90 13.68
d18 6.23 12.89 9.66

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 39.37
2 6 -7.36
3 10 12.77
4 17 29.35
5 19 ∞

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 26.514 0.70 1.84666 23.9
2 18.742 2.39 1.48749 70.2
3 109.361 0.20
4 32.309 1.46 1.69680 55.5
5 181.392 (可変)
6* -32.559 0.50 1.77030 47.4
7* 4.920 1.97
8* 8.704 1.22 2.10205 16.8
9* 12.441 (可変)
10* 8.201 1.13 1.77030 47.4
11 -70.113 0.92
12(絞り) ∞ 1.21
13 18.661 0.45 1.94595 18.0
14 7.299 1.14
15 -21.662 0.81 1.48749 70.2
16 -7.933 (可変)
17 13.275 1.28 1.58144 40.8
18 67.897 (可変)
19 ∞ 0.80 1.51633 64.1
20 ∞ 1.02
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.16487e-005 A 6= 2.20046e-006 A 8=-9.01913e-008
A10= 9.76812e-010

第7面
K =-1.55251e+000 A 4= 7.73187e-004 A 6= 1.31768e-005 A 8=-3.57331e-007

第8面
K =-3.54040e+000 A 4= 6.31469e-006 A 6= 1.24162e-007 A 8=-5.10610e-007
A10= 1.67083e-008

第9面
K =-1.34843e+001 A 4= 1.22078e-004 A 6=-2.20856e-005 A 8= 1.47268e-007
A10= 6.94626e-009

第10面
K = 8.07683e-001 A 4=-5.53422e-004 A 6= 5.89146e-007 A 8=-6.95622e-007

各種データ
ズーム比 11.70

広角端 中間 望遠端
焦点距離 5.13 17.73 60.00
Fナンバー 3.50 4.82 5.71
半画角（度） 33.01 12.33 3.70
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 48.81 52.84 65.00
BF 8.05 14.00 6.91

d 5 0.90 10.43 22.99
d 9 19.86 5.56 1.00
d16 4.34 7.19 18.44
d18 6.50 12.45 5.37

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 38.62
2 6 -7.70
3 10 13.34
4 17 28.14
5 19 ∞

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 26.533 0.90 1.84666 23.9
2 19.564 3.62 1.48749 70.2
3 302.085 0.20
4 36.108 1.37 1.69680 55.5
5 93.413 (可変)
6* -31.982 0.80 1.77030 47.4
7* 4.552 2.36
8* 8.883 1.26 2.10205 16.8
9* 12.759 (可変)
10* 7.943 1.08 1.77030 47.4
11 -57.942 0.80
12(絞り) ∞ 1.11
13 19.943 0.55 1.94595 18.0
14 7.245 0.57
15 -69.497 1.20 1.48749 70.2
16 -7.802 (可変)
17 12.775 1.34 1.58144 40.8
18 63.580 (可変)
19 ∞ 0.80 1.51633 64.1
20 ∞ 1.02
像面 ∞

非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.87856e-005 A 6= 2.61507e-006 A 8=-6.55294e-008
A10= 5.14279e-010

第7面
K =-1.28435e+000 A 4= 6.89849e-004 A 6= 1.78278e-005 A 8=-6.00585e-008

第8面
K = 1.25333e-001 A 4=-5.42137e-004 A 6= 5.18070e-006 A 8= 5.06425e-007
A10=-1.05783e-009

第9面
K =-6.41268e+000 A 4=-2.39039e-004 A 6= 6.93619e-006 A 8= 3.61934e-007
A10= 6.43049e-010

第10面
K = 1.02173e-002 A 4=-4.97009e-004 A 6= 1.49898e-005 A 8=-1.63593e-006

各種データ
ズーム比 10.46

広角端 中間 望遠端
焦点距離 4.30 15.22 45.00
Fナンバー 3.43 4.81 5.73
半画角（度） 37.78 14.28 4.92
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 47.24 50.93 65.00
BF 5.76 10.66 6.60

d 5 1.00 10.21 23.36
d 9 18.21 4.12 1.00
d16 4.84 8.49 16.60
d18 4.21 9.12 5.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 42.17
2 6 -7.12
3 10 11.35
4 17 27.23
5 19 ∞

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 ＳＰ：絞り又は光量調整装置
ＧＢ：ガラスブロック ＩＰ：像面 ｄ：ｄ線 ｇ：ｇ線
Ｆｎｏ：Ｆナンバー ω：半画角 ΔＳ：サジタル像面
ΔＭ：メリディオナル像面

Claims (11)

1. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
   前記第１レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、正レンズ、正レンズからなり、
   前記第２レンズ群は物体側から像側へ順に配置された、両凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなり、前記両凹形状の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径の絶対値は、物体側のレンズ面の曲率半径の絶対値より小さく、
   前記第２レンズ群に配置された各レンズの材料のｄ線に対する屈折率の平均値をｎ２ａとするとき、
   １．９０＜ｎ２ａ＜２．５０
   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. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
   ０．０１＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．２０
   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レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ４．００＜ｆ１／ｆｗ＜１５．００
   なる条件式を満足する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. 望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の広角端における位置と、広角端から望遠端へのズーミングにおいて前記第１レンズ群が最も物体側に位置するときの位置との光軸上の距離をｍ１とするとき、
   ０．１０＜｜ｍ１｜／ｆｔ＜１．００
   なる条件式を満足する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. 望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、望遠端におけるレンズ全長をＴＬとするとき、
   ０．５０＜ＴＬ／ｆｔ＜１．８０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ２とするとき、
   ０．５０＜Ｄ２／ｆｗ＜１．５０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２レンズ群に配置された負レンズの焦点距離をｆ２１とするとき、
   ０．２０＜ｆ２１／ｆ２＜１．００
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群を構成する正レンズのうち、像側に配置された正レンズの焦点距離をｆ１３、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１するとき、
   ０．５０＜ｆ１３／ｆ１＜２．５０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第２レンズ群に配置された負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ２１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２２とするとき、
   −１．００＜（Ｒ２２＋Ｒ２１）／（Ｒ２２−Ｒ２１）＜−０．２０
   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１項に記載のズームレンズ。
10. 像ぶれ補正に際して、前記第３レンズ群は光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動す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. 請求項１乃至１０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。