ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
【課題】 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を得ること。
【解決手段】 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、１つ以上のレンズ群を含む後群から構成され、ズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、正の屈折力の光学素子と、それに少なくとも１つの負の屈折力の光学素子を接合した複合光学素子を有しており、該正の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐ、該少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎを各々適切に設定すること。
【解決手段】 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、１つ以上のレンズ群を含む後群から構成され、ズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、正の屈折力の光学素子と、それに少なくとも１つの負の屈折力の光学素子を接合した複合光学素子を有しており、該正の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐ、該少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎを各々適切に設定すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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や電子スチルカメラ、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、或いは銀塩写真用のカメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。
【０００３】
そしてそれに用いる撮影光学系にはレンズ全長が短く、コンパクトで高ズーム比（高変倍比）を有し、しかも高解像力のズームレンズであることが要求されている。
【０００４】
これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群、負の屈折力のレンズ群、そしてそれに続く１つ以上のレンズ群を含む後群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている（特許文献１〜５）。
【０００５】
特許文献１〜３では物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズを開示している。
【０００６】
特許文献４では物体側より像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群の５つのレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズを開示している。
【０００７】
特許文献５では物体側より像側へ順に、正、負、正又は負、正、負の屈折力のレンズ群の５つのレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズを開示している。
【０００８】
また近年透光性セラミックスが開発され、それを光学材料として用いた撮影光学系が知られている。透光性セラミックスは光学ガラスに比べて屈折率が高く、又硬度と強度に優れている。この性質を利用して、レンズ系全体の薄型化を図った撮像装置が知られている（特許文献６）。
【０００９】
特許文献６では、正レンズと負レンズを貼り合わせた接合レンズの負レンズの材料に、透光性セラミックスを用いてレンズ肉厚の薄型化をし、レンズ系全体の小型化を図っている。
【特許文献１】特開２００７−２１２５３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３８７４０号公報
【特許文献３】特開２００７−１７１３７１号公報
【特許文献４】特開平６−１６０７１２号公報
【特許文献５】特開平６−３３７３７５号公報
【特許文献６】特開２００６−８４８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比で、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。
【００１１】
一般にズームレンズを小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。
【００１２】
しかしながら、このようにしたズームレンズは、レンズ肉厚が増してしまいレンズ系の短縮効果が不十分になると同時に諸収差の補正が困難になってくる。
【００１３】
このため、高ズーム比とレンズ系全体の小型化を図るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群を構成するレンズ構成等を適切に設定することが重要となる。
【００１４】
また一般に光学ガラスは屈折率が大きくなると、アッベ数は小さくなり、分散が大きくなる特性がある。
【００１５】
これに対してセラミックスは同じアッベ数を有する光学ガラスに比べ、高い屈折率を有する材料が知られている。
【００１６】
このような性質を有するセラミックスを光学材料として用いると、収差補正及び光学系全体の小型化に有利となる。
【００１７】
しかしながら単にセラミックスより成るレンズをズームレンズに用いても全系の小型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ことは難しい。
【００１８】
特に前述したポジティブリード型のズームレンズにおいて第１レンズ群の有効径を小さくし全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図るには、第１レンズ群中のレンズ構成を適切に設定することが重要となってくる。例えば第１レンズ群を構成するレンズに適切なる材料を選択し、第１レンズ群をなるべく少ないレンズ枚数で構成することが重要となってくる。
【００１９】
ポジティブリード型のズームレンズでは、第１レンズ群のレンズ構成が不適切であると、全系の小型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難しい。
【００２０】
本発明は、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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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む後群から構成され、
ズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、正の屈折力の光学素子と、該正の屈折力の光学素子に対して負の屈折力の光学素子を接合した複合光学素子を有しており、
該正の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐ、
該少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎとするとき
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜３．００
５．０＜νｄ１ｐ＜８０．０
１．３５＜ｎｄ１ｎ＜２．３５
５．０＜νｄ１ｎ＜４５．０
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、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が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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説明する。
【００２４】
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む後群から構成されている。
【００２５】
そして複数のレンズ群のうちズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズである。
【００２６】
図１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）におけるレンズ断面図である。図２〜４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（長焦点距離端）における収差図である。
【００２７】
図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６〜図８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。
【００２８】
図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０〜図１２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。
【００２９】
図１３は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１４〜図１６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。
【００３０】
図１７、図１８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。
【００３１】
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等の撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。
【００３２】
尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。
【００３３】
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。ＬＲは１以上のレンズ群を含む後群である。
【００３４】
各実施例においてＬ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。
【００３５】
図１の実施例１、図９の実施例３において後群ＬＲは正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より成っている。
【００３６】
図５の実施例２、図１３の実施例４において後群ＬＲは負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より成っている。
【００３７】
ＳＰは開口絞りである。開口絞りＳＰは図１、図９に示した実施例１、３のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。
【００３８】
又、開口絞りＳＰは図５および図１３に示した実施例２および実施例４のズームレンズにおいては、第４レンズ群Ｌ４中の物体側に配置している。
【００３９】
図１においてＦＰはフレアーカット絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置している。
【００４０】
Ｇ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。
【００４１】
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像光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれている。
【００４２】
又、銀塩フィルム用のカメラの撮像光学系として使用する際には、フィルム面に相当する。
【００４３】
収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、Ｍ、Ｓはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ｆｎｏはＦナンバーである。
なお、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時のズーム位置を言う。
【００４４】
レンズ断面図中の矢印は、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又はフォーカスの際の移動方向を示している。
【００４５】
各実施例のポジティブリード型のズームレンズにおいて第１レンズ群Ｌ１は有効レンズ径が大きくなるので、全系の小型化のためには第１レンズ群Ｌ１は、レンズ枚数が少ないほうが好ましい。
【００４６】
そこで各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、例えばセラミックス材料より成る正の屈折力の光学素子（母材）と、それに少なくとも１つの例えば樹脂材料より成る負の屈折力の光学素子（レプリカ）を接合した複合光学素子を有するようにしている。
【００４７】
そして正の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐとする。少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎとする。
【００４８】
このとき
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜３．００ ・・・（１）
５．０＜νｄ１ｐ＜８０．０ ・・・（２）
１．３５＜ｎｄ１ｎ＜２．３５ ・・・（３）
５．０＜νｄ１ｎ＜４５．０ ・・・（４）
なる条件を満足するようにしている。
【００４９】
次に各実施例の技術的な意味について説明する。
【００５０】
条件式（１）、（２）は第１レンズ群Ｌ１の複合光学素子を構成する正の屈折力の光学素子に使用する固体材料の屈折率とアッベ数に関して規定したものであり、第１レンズ群Ｌ１に使用する正の屈折力の光学素子の薄肉化を図るためのものである。
【００５１】
条件式（１）または（２）の上限値を超えると、光学的に実用的な材料が少なく、光学系として使用し実施することが難しくなる。
【００５２】
条件式（１）の下限値を超えると屈折率の低い材料の使用となり、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子のパワーを維持するためにレンズ面の曲率半径を小さくしなくてはならなくなる。この結果、正の屈折力の光学素子の肉厚が厚くなってしまうので良くない。また条件式（２）の下限値を超えると諸収差の補正が不十分になり、特にズーム全域に渡って軸上色収差と倍率色収差をバランス良く補正することが困難になるので良くない。ここで正の屈折力の光学素子の材料としては透光性セラミックスが適用できる。
【００５３】
条件式（３）、（４）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合する少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数に関して規定したものである。ここで少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料としては、例えば樹脂材料が適用できる。
【００５４】
条件式（３）、（４）を満たす材料より成る少なくとも１つの負の屈折力の光学素子を第１レンズ群Ｌ１に設けることで、望遠側における軸上色収差や倍率色収差をバランスよく補正している。
【００５５】
条件式（３）の下限値を超えると少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の周辺肉厚が厚くなってきてレンズ全長が長くなってしまう。逆に上限値を超えると光学的に実用的な材料が少なくなり、光学系として実施することが難しくなってくる。
【００５６】
条件式（４）の上限値または下限値を超えると諸収差の補正が不十分になり、特にズーム全域に渡って軸上色収差と倍率色収差をバランス良く補正することが困難になるので良くない。
【００５７】
なお更に好ましくは、条件式（１）〜（４）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００５８】
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜２．８０ ・・・（１ａ）
１０．０＜νｄ１ｐ＜７５．０ ・・・（２ａ）
１．４５＜ｎｄ１ｎ＜２．００ ・・・（３ａ）
１０．０＜νｄ１ｎ＜３５．０ ・・・（４ａ）
以上のように各実施例によれば第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成を前述の如く適切に設定することにより、前玉径の小型化を図りつつ、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好な光学性能を有するズームレンズを得ている。
【００５９】
尚、各実施例においては好ましくは次の条件のうち１以上を満足するのが良い。それによれば各条件に対応した効果が得られる。
【００６０】
第１レンズ群Ｌ１の複合光学素子を構成する正の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1p、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をf1とする。
【００６１】
第１レンズ群Ｌ１の少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1nとする。
【００６２】
全系の広角端での焦点距離をfw、全系の望遠端での焦点距離をftとする。
【００６３】
第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端での合成焦点距離をf12tとする。
【００６４】
第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子のレンズ中心肉厚をｄ1p、正の屈折力の光学素子に接合されている負の屈折力の光学素子の全てのレンズ中心肉厚の総和をｄ1nとする。
【００６５】
このとき
【００６６】
【数１】
【００６７】
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００６８】
条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子の屈折力に関する。
【００６９】
条件式（５）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子の屈折力が強くなると、ペッツバール和が正の方向に大きくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になってくる。
【００７０】
逆に上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子の屈折力が弱くなると、レンズ全長が長くなり、前玉径も増大してくるので良くない。
【００７１】
なお更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００７２】
【数２】
【００７３】
条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の屈折力に関する。
【００７４】
条件式（６）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の負レンズの屈折力が強くなると、広角端において倍率色収差の補正が困難になる。
【００７５】
逆に上限値を超えると、屈折力が弱くなりすぎると、望遠端において色収差の補正が不十分になってくる。
【００７６】
なお更に好ましくは、条件式（６）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００７７】
【数３】
【００７８】
条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の屈折力とアッベ数に関する。
【００７９】
条件式（７）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の負の屈折力が強くなると、広角端において倍率色収差の補正が困難になる。
【００８０】
逆に上限値を超えると、屈折力が弱くなりすぎて、望遠端において色収差の補正が不十分になってくる。
【００８１】
なお更に好ましくは、条件式（７）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００８２】
【数４】
【００８３】
条件式（８）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離に関する。
【００８４】
条件式（８）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が強くなると、望遠端において軸上色収差の補正が困難になり、またペッツバール和が正の方向に大きくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になってくる。
【００８５】
逆に上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が弱くなると、レンズ全長が長くなり、また前玉径が増大してくるので良くない。
【００８６】
なお更に好ましくは、条件式（８）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００８７】
【数５】
【００８８】
条件式（９）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端における合成焦点距離に関する。
【００８９】
条件式（９）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成した屈折力が強くなると、球面収差等の諸収差の補正が困難となる。またレンズ群の屈折力の変化に対する結像位置の比である敏感度が高くなり製造が困難になってくる。
【００９０】
逆に上限を超えて第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成した屈折力が弱くなると、ズーミング時の第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大してしまい、レンズ全長が長くなるので良くない。
【００９１】
なお更に好ましくは、条件式（８）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００９２】
【数６】
【００９３】
条件式（１０）は第１レンズ群Ｌ１中の正の屈折力の光学素子のレンズ中心肉厚ｄ1pと正の屈折力の光学素子に接合される負の屈折力の光学素子の全てのレンズ中心肉厚の総和ｄ1nとの比に関する。
【００９４】
条件式（１０）の下限を超えると、正の屈折力の光学素子のコバ厚が薄くなり、明るさを適正に保つためには製造が困難なレンズ形状になってしまう。または負の屈折力の光学素子側の中心肉厚が厚くなり、レンズ全長が長くなってしまう。
【００９５】
逆に上限を超えると負の屈折力の光学素子側の中心肉厚が薄くなり製造が困難なレンズ形状になってしまう、または正の屈折力の光学素子側の中心肉厚が厚くなってしまい、レンズ全長が長くなってしまうので良くない。
【００９６】
なお更に好ましくは、条件式（１０）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００９７】
【数７】
【００９８】
以上のうち少なくとも１つの条件式を満足すれば、
広角端から望遠端に至る全ズーム範囲に渡り良好なる光学性能を有するズームレンズを容易に得ることができる。
【００９９】
なお、各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の物体側または、最も像側のレンズ群の像側または、双方にコンバーターレンズ等の他のレンズ群を配置しても良い。
【０１００】
本発明のズームレンズにおいて、後群ＬＲを構成するレンズ群の数は任意であり、最低限１つのレンズ群を有していればよい。
【０１０１】
本発明にかかるズームレンズは、３つ以上のレンズ群を有しズーミングに際し、２つのレンズ群が移動するズームレンズであれば良い。
【０１０２】
次に本発明の各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。
【０１０３】
実施例１のズームレンズは物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４より構成している。
【０１０４】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動してズーミングを行っている。
【０１０５】
具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側へ移動させた後に物体側へ移動させている。即ち像側に凸状の軌跡を描いて移動させている。
【０１０６】
第２レンズ群Ｌ２を像側へ凸状の軌跡で移動させて変倍に伴う像面変動を補正している。
【０１０７】
また、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４を物体側に移動させている。
【０１０８】
ズーミングに際し、広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３が物体側に位置するように移動させることで広角端におけるレンズ全長を小型に維持しつつ、大きなズーム比が得られるようにしている。
【０１０９】
また、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。
【０１１０】
望遠端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、同図矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことによって行っている。
【０１１１】
第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｃ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へのズーミングに伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
【０１１２】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１１３】
尚、第２光学素子Ｇ１２は第１光学素子Ｇ１１の面に積層している。
【０１１４】
本実施例において、複合光学素子は第１光学素子とこの第１光学素子Ｇ１１に接合された第２光学素子Ｇ１２（複数でも構わない）とによって構成されている。この第１光学素子（好ましくはセラミックス、或いはガラスで構成されているレンズ本体）Ｇ１１と、この第１光学素子に接合された第２光学素子（好ましくは樹脂で構成されている補助レンズ）Ｇ１２とが以下の関係を満足する。
（ア）第１光学素子の光軸上の厚さは、第２光学素子の光軸上の厚さの３倍以上（好ましくは５倍以上）である。ここで、第１光学素子の光軸上の厚さは、第２光学素子の光軸上の厚さの１００倍以下であると好ましい。
（イ）第１光学素子の屈折力（焦点距離の逆数）の絶対値は、第２光学素子の屈折力の絶対値の２倍以上（好ましくは２．５倍以上）である。ここで、第１光学素子の屈折力（焦点距離の逆数）の絶対値は、第２光学素子の屈折力の絶対値の５０倍以下（好ましくは４０倍以下）である。
【０１１５】
実施例２のズームレンズは物体側より像側へ順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５より構成している。
【０１１６】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように第１、第３、第４、第５レンズ群を移動してズーミングを行っている。
【０１１７】
具体的に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は物体側に移動する。第２レンズ群Ｌ２は不動である。第３レンズ群Ｌ３は像側に移動してから物体側に往復するように移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｌ５は像側に移動する。
【０１１８】
Ｐは第２レンズ群Ｌ２の一部を構成する光路折り曲げ用の反射面を含むプリズムである。また第５レンズ群Ｌ５に関する実線の曲線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への変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
【０１１９】
望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスするときは第５レンズ群Ｌ５を矢印５ｃのように前方に繰り出すことによって行っている。
【０１２０】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１２１】
尚、第２光学素子Ｇ１２は第１光学素子Ｇ１１の面に積層している。
【０１２２】
実施例３のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４より構成している。
【０１２３】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動してズーミングを行っている。
【０１２４】
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は物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は物体側へ移動している。
【０１２５】
また、第２レンズ群Ｌ２を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス方式を採用している。第２レンズ群Ｌ２の実線の曲線２ａと点線の曲線２ｂ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。
【０１２６】
例えば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のフォーカスを行う場合には、矢印２ｃに示すように第２レンズ群Ｌ２を前方に繰り出すことで行っている。
【０１２７】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１２８】
Ｇ１３は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第３光学素子であり、第１光学素子Ｇ１１と同様にセラミックス材より成っている。
【０１２９】
尚、第２光学素子Ｇ１２は第１光学素子Ｇ１１の面に積層している。
【０１３０】
実施例４のズームレンズはレンズ構成は実施例２と同じである。
【０１３１】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように第１、第３、第４、第５レンズ群を移動してズーミングを行っている。
【０１３２】
具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して第１〜５レンズ群は以下のように移動する（移動しない）。第１レンズ群Ｌ１は像側に移動してから物体側に往復するように移動する。第２レンズ群Ｌ２はズーミングのためには（ズーミングに際しては）不動である。第３レンズ群Ｌ３は像側に移動してから物体側に往復するように（像側に凸状の奇跡に沿って）移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｌ５は像側に凸状の軌跡を描いて（像側に凸状の軌跡に沿って）移動する。又、実施例２と同様に第２レンズ群Ｌ２は光路折り曲げ用の反射面を含むプリズムＰを有している。
【０１３３】
フォーカスは第５レンズ群Ｌ５で行っており、フォーカスの際の移動は実施例２と同じである。
【０１３４】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１３５】
Ｇ１３は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第３光学素子であり、第２光学素子Ｇ１２と同様樹脂材料より成り、第１光学素子Ｇ１１の像側の面に接合されている。第１〜第３光学素子Ｇ１１〜Ｇ１３で複合光学素子を構成している。
【０１３６】
尚、各実施例において、少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の空気に接する面は非球面形状である。
【０１３７】
実施例１、実施例３において、開口絞りＳＰはズーミングの際に第３レンズ群Ｌ３と一体に移動しているが、別体にて移動しても、また固定としてもよい。一体に移動すると移動する群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。
【０１３８】
実施例２、実施例４において、開口絞りＳＰはズーミングの際に第４レンズ群Ｌ４と一体に移動しているが、別体にて移動しても、また固定としてもよい。一体に移動すると移動する群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。
【０１３９】
次に、本発明の実施例１〜４に各々対応する数値実施例１〜４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）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔である。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。
【０１４０】
またｋを円錐定数、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ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、
【０１４１】
【数８】
【０１４２】
で表示される。ただしＲは曲率半径である。
【０１４３】
また例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。
【０１４４】
数値実施例１、２、４において最も像側の４つの面は光学ブロックを構成する面である。
【０１４５】
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。
【０１４６】
［数値実施例１］
f=5.59〜14.22〜30.18 Fno=2.89〜4.21〜5.89 ２ω=70.49°〜31.05°〜14.91°
面番号 r d nd νd 有効径
1 125.217 2.42 1.82750 51.5 19.89
2 -44.785 0.10 1.62524 25.2 19.33
3* -131.025 (可変) 18.76
4* -4374.260 0.80 1.97500 39.5 14.18
5* 6.723 1.92 11.50
6* 11.042 1.93 2.14353 17.8 11.66
7* 19.550 (可変) 11.39
8(絞り) ∞ 0.60 5.21
9* 6.088 1.74 1.60300 65.4 5.37
10* -37.905 0.10 5.11
11 5.050 1.03 1.49700 81.5 5.05
12 7.289 0.50 1.80518 25.4 4.74
13 3.659 0.87 4.37
14 ∞ (可変) 4.43
15* 12.524 1.60 1.75500 71.5 9.66
16* 41.812 (可変) 9.62
17 ∞ 0.60 1.51633 64.1 8.42
18 ∞ 0.90 8.33
19 ∞ 0.40 1.51633 64.1 8.12
20 ∞ 8.08
非球面係数
第3面
K =-2.57862e+001 A = 8.92397e-007 B =-3.59355e-008 C = 2.24120e-010
D = 1.59301e-014
第4面
K =-4.38949e+005 A = 5.04189e-005 B =-1.40263e-006 C = 9.10798e-010
D =-9.40047e-012
第5面
K =-5.88638e-002 A =-3.10606e-004 B = 4.32625e-006 C = 8.70835e-008
D =-8.91268e-009
第6面
K =-7.30420e-001 A =-3.69138e-004 B = 5.12918e-006 C = 5.43993e-008
D =-2.46468e-009
第7面
K =-1.68898e+000 A =-3.60528e-004 B = 1.04839e-006 C = 5.52864e-008
D =-1.81285e-009
第9面
K = 2.78651e-001 A =-5.44811e-004 B =-1.62341e-005 C =-8.74172e-007
D =-6.47382e-008
第10面
K =-4.84672e+001 A = 1.23662e-005 B =-8.98014e-006 C =-4.33506e-007
D =-6.77911e-008
第15面
K =-7.40304e+000 A =-3.20456e-004 B =-3.99343e-006 C = 2.34280e-008
D = 9.93317e-009
第16面
K =-3.20274e+001 A =-8.83431e-004 B = 4.43177e-006 C = 1.38524e-007
D = 5.30069e-009
可変間隔 焦点距離 5.59 14.22 30.18
d3 1.05 10.88 17.86
d7 21.01 6.54 1.16
d14 7.01 10.57 21.16
d16 1.36 3.96 5.16
【０１４７】
［数値実施例２］
f=6.20〜11.87〜52.01 Fno=2.86〜4.24〜5.92 ２ω=59.87°〜33.48°〜7.85°
面番号 r d nd νd 有効径
1* 33.406 0.10 1.62524 25.2 23.20
2 19.497 4.26 1.83520 53.0 21.94
3 109.277 (可変) 20.60
4 44.993 0.95 1.82750 51.5 17.77
5 8.740 4.00 13.68
6 ∞ 11.50 2.00330 28.3 13.38
7 ∞ (可変) 10.91
8* -25.448 1.35 1.56732 42.8 9.58
9 13.094 0.41 9.15
10 16.345 1.48 1.92286 18.9 9.19
11 61.229 (可変) 8.99
12(絞り) ∞ 0.65 6.83
13* 10.883 2.09 1.48749 70.2 7.04
14 -31.344 0.10 6.92
15 6.228 3.17 1.48749 70.2 6.61
16 11.707 0.60 2.00330 28.3 5.45
17 5.148 2.35 5.10
18 9.889 1.26 1.48749 70.2 6.04
19 54.982 (可変) 6.12
20* 29.723 2.08 1.48749 70.2 8.40
21 -23.965 (可変) 8.36
22 ∞ 0.60 1.51633 64.1 7.56
23 ∞ 0.90 7.47
24 ∞ 0.40 1.51633 64.1 7.28
25 ∞ 7.23
非球面係数
第1面
K = 1.47318e-003 A =-2.76172e-006 B = 1.65539e-008 C =-2.04516e-010
D = 7.68381e-013
第8面
K =-6.65199e+000 A = 5.51647e-005 B = 3.24022e-006 C =-1.86697e-007
D = 3.36903e-009
第13面
K = 1.49601e+000 A =-2.91442e-004 B =-2.01215e-006 C =-7.61092e-008
D = 1.12157e-009
第20面
K =-2.30773e+001 A =-2.61671e-005 B = 4.44146e-006 C = 6.09860e-008
D =-6.83702e-009
可変間隔 焦点距離 6.20 11.87 52.01
d3 0.60 3.57 19.47
d7 3.42 4.77 0.90
d11 18.45 8.99 1.07
d19 5.81 15.13 27.82
d21 5.58 4.37 3.47
【０１４８】
［数値実施例３］
f=17.50〜29.50〜48.00 Fno=2.88〜2.88〜2.88 ２ω=79.29°〜52.35°〜33.62°
面番号 r d nd νd 有効径
1* 167.626 0.10 1.69770 20.1 52.14
2 98.401 4.00 1.75500 71.5 50.81
3 1062.815 0.20 50.05
4 48.518 5.50 1.75500 71.5 45.36
5 99.861 (可変) 43.26
6* 155.814 0.20 1.52421 51.4 25.01
7 80.988 1.20 1.78590 44.2 24.83
8 12.294 5.80 18.01
9 -29.561 1.00 1.80400 46.6 17.23
10 49.465 0.50 16.38
11 33.375 4.10 1.75520 27.5 16.17
12 -33.900 1.40 15.38
13 -18.309 1.00 1.83481 42.7 15.11
14 608.453 3.00 1.75520 27.5 16.66
15 -37.722 (可変) 17.79
16(絞り) ∞ 1.00 19.20
17 34.558 5.00 1.52249 59.8 21.05
18 -31.388 0.20 21.34
19 28.621 3.60 1.48749 70.2 21.02
20 114.170 2.80 20.39
21 -26.157 1.00 1.83400 37.2 20.29
22 -202.899 (可変) 20.81
23 154.631 3.20 1.48749 70.2 21.30
24 -79.415 0.30 1.52421 51.4 21.57
25* -76.020 2.50 21.67
26 -68.926 3.20 1.48749 70.2 22.09
27 -23.943 0.20 22.41
28 -73.900 1.00 1.83400 37.2 22.15
29 42.207 5.80 1.49700 81.5 23.20
30 -29.482 0.20 24.04
31 -130.600 4.10 1.48749 70.2 24.80
32 -36.179 25.51
非球面係数
第1面
K =-8.10395e+000 A = 4.12044e-007 B =-3.56056e-010 C = 1.84091e-013
D = 1.11807e-016
第6面
K =-3.04232e+001 A = 3.47459e-005 B =-1.09054e-007 C = 3.15972e-010
D =-3.57830e-013
第25面
K =-5.48186e+000 A = 3.27761e-005 B =-9.01837e-010 C =-2.25561e-010
D = 6.42190e-013
可変間隔 焦点距離 17.50 29.50 48.00
d5 2.76 10.49 23.12
d15 13.11 4.54 0.81
d22 6.39 2.84 1.22
【０１４９】
［数値実施例４］
f=6.20〜11.97〜52.05 Fno=2.86〜4.24〜5.92 ２ω=59.87°〜33.21°〜7.85°
面番号 r d nd νd 有効径
1* 28.249 0.10 1.62524 25.2 22.07
2 19.560 3.71 1.83520 53.0 21.20
3 131.938 0.10 1.59696 29.4 20.03
4* 62.390 (可変) 19.12
5 47.005 0.95 1.81600 46.6 17.67
6 8.658 4.00 13.58
7 ∞ 11.50 2.00330 28.3 13.29
8 ∞ (可変) 10.93
9* -25.030 1.35 1.56732 42.8 9.82
10 12.972 0.41 9.40
11 16.074 1.48 1.92286 18.9 9.45
12 60.477 (可変) 9.26
13(絞り) ∞ 0.65 6.80
14* 10.880 2.09 1.48749 70.2 7.01
15 -28.952 0.10 6.89
16 6.168 3.17 1.48749 70.2 6.65
17 11.459 0.60 2.00330 28.3 5.75
18 5.134 2.35 5.36
19 10.468 1.26 1.48749 70.2 6.28
20 51.682 (可変) 6.34
21* 31.729 2.08 1.48749 70.2 8.32
22 -22.791 (可変) 8.30
23 ∞ 0.60 1.51633 64.1 7.51
24 ∞ 0.90 7.43
25 ∞ 0.40 1.51633 64.1 7.24
26 ∞ 7.18
非球面係数
第1面
K = 1.52213e+000 A =-6.96050e-007 B = 3.49690e-008 C = 1.55607e-010
D =-4.90068e-013
第4面
K = 1.09115e+001 A = 9.68390e-006 B = 2.42334e-008 C = 8.44382e-010
D =-4.16289e-012
第9面
K =-7.43571e+000 A = 4.79997e-005 B = 1.60149e-006 C =-4.58529e-008
D = 9.26837e-010
第14面
K = 1.55204e+000 A =-3.12111e-004 B =-1.39192e-006 C =-1.51094e-007
D = 3.14050e-009
第21面
K = 1.86927e+000 A =-1.60210e-004 B = 1.19015e-005 C =-5.29046e-007
D = 1.00131e-008
可変間隔 焦点距離 6.20 11.94 52.00
d4 0.70 1.33 19.76
d8 3.07 3.28 0.93
d12 18.38 8.83 1.11
d20 5.41 16.37 26.99
d22 5.55 3.93 3.39
【０１５０】
【表１】
【０１５１】
次に実施例１、３に示したような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の実施形態を図１７を用いて説明する。
【０１５２】
図１７において、２０はカメラ本体、２１は実施例１、３、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。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。
【０１５３】
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ーである。
【０１５４】
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など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。
【０１５５】
次に本発明の実施例２、４のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（光学機器）の実施形態を図１８を用いて説明する。
【０１５６】
図１８において３０はデジタルカメラ本体、３１は上述の実施例のズームレンズによって構成された撮影光学系である。Ｐはプリズムである。撮影光学系３１を経た被写体像（撮影光）をＣＣＤ等の撮像素子上（光電変換素子上）３２に導いている。
【０１５７】
３３は撮像素子３２が受光した被写体像を記録する記録手段、３４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。
【０１５８】
上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子３２上に形成された被写体像が表示される。
【０１５９】
このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の光学機器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を実現している。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】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
【図２】実施例１のズームレンズの広角端における諸収差図
【図３】実施例１のズームレンズの中間における諸収差図
【図４】実施例１のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図５】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
【図６】実施例２のズームレンズの広角端における諸収差図
【図７】実施例２のズームレンズの中間における諸収差図
【図８】実施例２のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図９】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
【図１０】実施例３のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１１】実施例３のズームレンズの中間における諸収差図
【図１２】実施例３のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１３】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
【図１４】実施例４のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１５】実施例４のズームレンズの中間における諸収差図
【図１６】実施例４のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１７】本発明の撮像装置の要部概略図
【図１８】本発明の撮像装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１６１】
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
ＳＰ 絞り
ＦＰ フレアーカット絞り
ＬＲ 後群
ＩＰ 像面
Ｇ ガラスブロック
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｍ メリディオナル像面
Ｓ サジタル像面
【技術分野】
【０００１】
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や電子スチルカメラ、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、或いは銀塩写真用のカメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。
【０００３】
そしてそれに用いる撮影光学系にはレンズ全長が短く、コンパクトで高ズーム比（高変倍比）を有し、しかも高解像力のズームレンズであることが要求されている。
【０００４】
これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズ群、負の屈折力のレンズ群、そしてそれに続く１つ以上のレンズ群を含む後群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている（特許文献１〜５）。
【０００５】
特許文献１〜３では物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズを開示している。
【０００６】
特許文献４では物体側より像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群の５つのレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズを開示している。
【０００７】
特許文献５では物体側より像側へ順に、正、負、正又は負、正、負の屈折力のレンズ群の５つのレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズを開示している。
【０００８】
また近年透光性セラミックスが開発され、それを光学材料として用いた撮影光学系が知られている。透光性セラミックスは光学ガラスに比べて屈折率が高く、又硬度と強度に優れている。この性質を利用して、レンズ系全体の薄型化を図った撮像装置が知られている（特許文献６）。
【０００９】
特許文献６では、正レンズと負レンズを貼り合わせた接合レンズの負レンズの材料に、透光性セラミックスを用いてレンズ肉厚の薄型化をし、レンズ系全体の小型化を図っている。
【特許文献１】特開２００７−２１２５３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３８７４０号公報
【特許文献３】特開２００７−１７１３７１号公報
【特許文献４】特開平６−１６０７１２号公報
【特許文献５】特開平６−３３７３７５号公報
【特許文献６】特開２００６−８４８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比で、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。
【００１１】
一般にズームレンズを小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。
【００１２】
しかしながら、このようにしたズームレンズは、レンズ肉厚が増してしまいレンズ系の短縮効果が不十分になると同時に諸収差の補正が困難になってくる。
【００１３】
このため、高ズーム比とレンズ系全体の小型化を図るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群を構成するレンズ構成等を適切に設定することが重要となる。
【００１４】
また一般に光学ガラスは屈折率が大きくなると、アッベ数は小さくなり、分散が大きくなる特性がある。
【００１５】
これに対してセラミックスは同じアッベ数を有する光学ガラスに比べ、高い屈折率を有する材料が知られている。
【００１６】
このような性質を有するセラミックスを光学材料として用いると、収差補正及び光学系全体の小型化に有利となる。
【００１７】
しかしながら単にセラミックスより成るレンズをズームレンズに用いても全系の小型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ことは難しい。
【００１８】
特に前述したポジティブリード型のズームレンズにおいて第１レンズ群の有効径を小さくし全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図るには、第１レンズ群中のレンズ構成を適切に設定することが重要となってくる。例えば第１レンズ群を構成するレンズに適切なる材料を選択し、第１レンズ群をなるべく少ないレンズ枚数で構成することが重要となってくる。
【００１９】
ポジティブリード型のズームレンズでは、第１レンズ群のレンズ構成が不適切であると、全系の小型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難しい。
【００２０】
本発明は、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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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む後群から構成され、
ズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、正の屈折力の光学素子と、該正の屈折力の光学素子に対して負の屈折力の光学素子を接合した複合光学素子を有しており、
該正の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐ、
該少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎとするとき
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜３．００
５．０＜νｄ１ｐ＜８０．０
１．３５＜ｎｄ１ｎ＜２．３５
５．０＜νｄ１ｎ＜４５．０
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、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が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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説明する。
【００２４】
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む後群から構成されている。
【００２５】
そして複数のレンズ群のうちズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズである。
【００２６】
図１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）におけるレンズ断面図である。図２〜４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（長焦点距離端）における収差図である。
【００２７】
図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６〜図８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。
【００２８】
図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０〜図１２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。
【００２９】
図１３は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１４〜図１６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。
【００３０】
図１７、図１８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。
【００３１】
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等の撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。
【００３２】
尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。
【００３３】
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。ＬＲは１以上のレンズ群を含む後群である。
【００３４】
各実施例においてＬ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。
【００３５】
図１の実施例１、図９の実施例３において後群ＬＲは正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より成っている。
【００３６】
図５の実施例２、図１３の実施例４において後群ＬＲは負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より成っている。
【００３７】
ＳＰは開口絞りである。開口絞りＳＰは図１、図９に示した実施例１、３のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。
【００３８】
又、開口絞りＳＰは図５および図１３に示した実施例２および実施例４のズームレンズにおいては、第４レンズ群Ｌ４中の物体側に配置している。
【００３９】
図１においてＦＰはフレアーカット絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置している。
【００４０】
Ｇ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。
【００４１】
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像光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれている。
【００４２】
又、銀塩フィルム用のカメラの撮像光学系として使用する際には、フィルム面に相当する。
【００４３】
収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、Ｍ、Ｓはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ｆｎｏはＦナンバーである。
なお、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時のズーム位置を言う。
【００４４】
レンズ断面図中の矢印は、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又はフォーカスの際の移動方向を示している。
【００４５】
各実施例のポジティブリード型のズームレンズにおいて第１レンズ群Ｌ１は有効レンズ径が大きくなるので、全系の小型化のためには第１レンズ群Ｌ１は、レンズ枚数が少ないほうが好ましい。
【００４６】
そこで各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、例えばセラミックス材料より成る正の屈折力の光学素子（母材）と、それに少なくとも１つの例えば樹脂材料より成る負の屈折力の光学素子（レプリカ）を接合した複合光学素子を有するようにしている。
【００４７】
そして正の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐとする。少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎとする。
【００４８】
このとき
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜３．００ ・・・（１）
５．０＜νｄ１ｐ＜８０．０ ・・・（２）
１．３５＜ｎｄ１ｎ＜２．３５ ・・・（３）
５．０＜νｄ１ｎ＜４５．０ ・・・（４）
なる条件を満足するようにしている。
【００４９】
次に各実施例の技術的な意味について説明する。
【００５０】
条件式（１）、（２）は第１レンズ群Ｌ１の複合光学素子を構成する正の屈折力の光学素子に使用する固体材料の屈折率とアッベ数に関して規定したものであり、第１レンズ群Ｌ１に使用する正の屈折力の光学素子の薄肉化を図るためのものである。
【００５１】
条件式（１）または（２）の上限値を超えると、光学的に実用的な材料が少なく、光学系として使用し実施することが難しくなる。
【００５２】
条件式（１）の下限値を超えると屈折率の低い材料の使用となり、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子のパワーを維持するためにレンズ面の曲率半径を小さくしなくてはならなくなる。この結果、正の屈折力の光学素子の肉厚が厚くなってしまうので良くない。また条件式（２）の下限値を超えると諸収差の補正が不十分になり、特にズーム全域に渡って軸上色収差と倍率色収差をバランス良く補正することが困難になるので良くない。ここで正の屈折力の光学素子の材料としては透光性セラミックスが適用できる。
【００５３】
条件式（３）、（４）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合する少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数に関して規定したものである。ここで少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の材料としては、例えば樹脂材料が適用できる。
【００５４】
条件式（３）、（４）を満たす材料より成る少なくとも１つの負の屈折力の光学素子を第１レンズ群Ｌ１に設けることで、望遠側における軸上色収差や倍率色収差をバランスよく補正している。
【００５５】
条件式（３）の下限値を超えると少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の周辺肉厚が厚くなってきてレンズ全長が長くなってしまう。逆に上限値を超えると光学的に実用的な材料が少なくなり、光学系として実施することが難しくなってくる。
【００５６】
条件式（４）の上限値または下限値を超えると諸収差の補正が不十分になり、特にズーム全域に渡って軸上色収差と倍率色収差をバランス良く補正することが困難になるので良くない。
【００５７】
なお更に好ましくは、条件式（１）〜（４）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００５８】
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜２．８０ ・・・（１ａ）
１０．０＜νｄ１ｐ＜７５．０ ・・・（２ａ）
１．４５＜ｎｄ１ｎ＜２．００ ・・・（３ａ）
１０．０＜νｄ１ｎ＜３５．０ ・・・（４ａ）
以上のように各実施例によれば第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成を前述の如く適切に設定することにより、前玉径の小型化を図りつつ、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好な光学性能を有するズームレンズを得ている。
【００５９】
尚、各実施例においては好ましくは次の条件のうち１以上を満足するのが良い。それによれば各条件に対応した効果が得られる。
【００６０】
第１レンズ群Ｌ１の複合光学素子を構成する正の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1p、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をf1とする。
【００６１】
第１レンズ群Ｌ１の少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1nとする。
【００６２】
全系の広角端での焦点距離をfw、全系の望遠端での焦点距離をftとする。
【００６３】
第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端での合成焦点距離をf12tとする。
【００６４】
第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子のレンズ中心肉厚をｄ1p、正の屈折力の光学素子に接合されている負の屈折力の光学素子の全てのレンズ中心肉厚の総和をｄ1nとする。
【００６５】
このとき
【００６６】
【数１】
【００６７】
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００６８】
条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子の屈折力に関する。
【００６９】
条件式（５）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子の屈折力が強くなると、ペッツバール和が正の方向に大きくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になってくる。
【００７０】
逆に上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子の屈折力が弱くなると、レンズ全長が長くなり、前玉径も増大してくるので良くない。
【００７１】
なお更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００７２】
【数２】
【００７３】
条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の屈折力に関する。
【００７４】
条件式（６）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の負レンズの屈折力が強くなると、広角端において倍率色収差の補正が困難になる。
【００７５】
逆に上限値を超えると、屈折力が弱くなりすぎると、望遠端において色収差の補正が不十分になってくる。
【００７６】
なお更に好ましくは、条件式（６）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００７７】
【数３】
【００７８】
条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の屈折力とアッベ数に関する。
【００７９】
条件式（７）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力の光学素子に接合した少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の負の屈折力が強くなると、広角端において倍率色収差の補正が困難になる。
【００８０】
逆に上限値を超えると、屈折力が弱くなりすぎて、望遠端において色収差の補正が不十分になってくる。
【００８１】
なお更に好ましくは、条件式（７）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００８２】
【数４】
【００８３】
条件式（８）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離に関する。
【００８４】
条件式（８）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が強くなると、望遠端において軸上色収差の補正が困難になり、またペッツバール和が正の方向に大きくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になってくる。
【００８５】
逆に上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が弱くなると、レンズ全長が長くなり、また前玉径が増大してくるので良くない。
【００８６】
なお更に好ましくは、条件式（８）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００８７】
【数５】
【００８８】
条件式（９）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端における合成焦点距離に関する。
【００８９】
条件式（９）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成した屈折力が強くなると、球面収差等の諸収差の補正が困難となる。またレンズ群の屈折力の変化に対する結像位置の比である敏感度が高くなり製造が困難になってくる。
【００９０】
逆に上限を超えて第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成した屈折力が弱くなると、ズーミング時の第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大してしまい、レンズ全長が長くなるので良くない。
【００９１】
なお更に好ましくは、条件式（８）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００９２】
【数６】
【００９３】
条件式（１０）は第１レンズ群Ｌ１中の正の屈折力の光学素子のレンズ中心肉厚ｄ1pと正の屈折力の光学素子に接合される負の屈折力の光学素子の全てのレンズ中心肉厚の総和ｄ1nとの比に関する。
【００９４】
条件式（１０）の下限を超えると、正の屈折力の光学素子のコバ厚が薄くなり、明るさを適正に保つためには製造が困難なレンズ形状になってしまう。または負の屈折力の光学素子側の中心肉厚が厚くなり、レンズ全長が長くなってしまう。
【００９５】
逆に上限を超えると負の屈折力の光学素子側の中心肉厚が薄くなり製造が困難なレンズ形状になってしまう、または正の屈折力の光学素子側の中心肉厚が厚くなってしまい、レンズ全長が長くなってしまうので良くない。
【００９６】
なお更に好ましくは、条件式（１０）の数値範囲を次のごとく設定するのがよい。
【００９７】
【数７】
【００９８】
以上のうち少なくとも１つの条件式を満足すれば、
広角端から望遠端に至る全ズーム範囲に渡り良好なる光学性能を有するズームレンズを容易に得ることができる。
【００９９】
なお、各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の物体側または、最も像側のレンズ群の像側または、双方にコンバーターレンズ等の他のレンズ群を配置しても良い。
【０１００】
本発明のズームレンズにおいて、後群ＬＲを構成するレンズ群の数は任意であり、最低限１つのレンズ群を有していればよい。
【０１０１】
本発明にかかるズームレンズは、３つ以上のレンズ群を有しズーミングに際し、２つのレンズ群が移動するズームレンズであれば良い。
【０１０２】
次に本発明の各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。
【０１０３】
実施例１のズームレンズは物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４より構成している。
【０１０４】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動してズーミングを行っている。
【０１０５】
具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側へ移動させた後に物体側へ移動させている。即ち像側に凸状の軌跡を描いて移動させている。
【０１０６】
第２レンズ群Ｌ２を像側へ凸状の軌跡で移動させて変倍に伴う像面変動を補正している。
【０１０７】
また、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４を物体側に移動させている。
【０１０８】
ズーミングに際し、広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３が物体側に位置するように移動させることで広角端におけるレンズ全長を小型に維持しつつ、大きなズーム比が得られるようにしている。
【０１０９】
また、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。
【０１１０】
望遠端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、同図矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことによって行っている。
【０１１１】
第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｃ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へのズーミングに伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
【０１１２】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１１３】
尚、第２光学素子Ｇ１２は第１光学素子Ｇ１１の面に積層している。
【０１１４】
本実施例において、複合光学素子は第１光学素子とこの第１光学素子Ｇ１１に接合された第２光学素子Ｇ１２（複数でも構わない）とによって構成されている。この第１光学素子（好ましくはセラミックス、或いはガラスで構成されているレンズ本体）Ｇ１１と、この第１光学素子に接合された第２光学素子（好ましくは樹脂で構成されている補助レンズ）Ｇ１２とが以下の関係を満足する。
（ア）第１光学素子の光軸上の厚さは、第２光学素子の光軸上の厚さの３倍以上（好ましくは５倍以上）である。ここで、第１光学素子の光軸上の厚さは、第２光学素子の光軸上の厚さの１００倍以下であると好ましい。
（イ）第１光学素子の屈折力（焦点距離の逆数）の絶対値は、第２光学素子の屈折力の絶対値の２倍以上（好ましくは２．５倍以上）である。ここで、第１光学素子の屈折力（焦点距離の逆数）の絶対値は、第２光学素子の屈折力の絶対値の５０倍以下（好ましくは４０倍以下）である。
【０１１５】
実施例２のズームレンズは物体側より像側へ順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５より構成している。
【０１１６】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように第１、第３、第４、第５レンズ群を移動してズーミングを行っている。
【０１１７】
具体的に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は物体側に移動する。第２レンズ群Ｌ２は不動である。第３レンズ群Ｌ３は像側に移動してから物体側に往復するように移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｌ５は像側に移動する。
【０１１８】
Ｐは第２レンズ群Ｌ２の一部を構成する光路折り曲げ用の反射面を含むプリズムである。また第５レンズ群Ｌ５に関する実線の曲線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への変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
【０１１９】
望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスするときは第５レンズ群Ｌ５を矢印５ｃのように前方に繰り出すことによって行っている。
【０１２０】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１２１】
尚、第２光学素子Ｇ１２は第１光学素子Ｇ１１の面に積層している。
【０１２２】
実施例３のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４より構成している。
【０１２３】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が移動してズーミングを行っている。
【０１２４】
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は物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は物体側へ移動している。
【０１２５】
また、第２レンズ群Ｌ２を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス方式を採用している。第２レンズ群Ｌ２の実線の曲線２ａと点線の曲線２ｂ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。
【０１２６】
例えば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のフォーカスを行う場合には、矢印２ｃに示すように第２レンズ群Ｌ２を前方に繰り出すことで行っている。
【０１２７】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１２８】
Ｇ１３は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第３光学素子であり、第１光学素子Ｇ１１と同様にセラミックス材より成っている。
【０１２９】
尚、第２光学素子Ｇ１２は第１光学素子Ｇ１１の面に積層している。
【０１３０】
実施例４のズームレンズはレンズ構成は実施例２と同じである。
【０１３１】
そして広角端から望遠端へのズーミングに際し各レンズ群の間隔が変化するように第１、第３、第４、第５レンズ群を移動してズーミングを行っている。
【０１３２】
具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して第１〜５レンズ群は以下のように移動する（移動しない）。第１レンズ群Ｌ１は像側に移動してから物体側に往復するように移動する。第２レンズ群Ｌ２はズーミングのためには（ズーミングに際しては）不動である。第３レンズ群Ｌ３は像側に移動してから物体側に往復するように（像側に凸状の奇跡に沿って）移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｌ５は像側に凸状の軌跡を描いて（像側に凸状の軌跡に沿って）移動する。又、実施例２と同様に第２レンズ群Ｌ２は光路折り曲げ用の反射面を含むプリズムＰを有している。
【０１３３】
フォーカスは第５レンズ群Ｌ５で行っており、フォーカスの際の移動は実施例２と同じである。
【０１３４】
Ｇ１１は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の屈折力の第１光学素子（光学素子）であり、セラミックス材より成っている。Ｇ１２は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第２光学素子（光学素子）であり、樹脂材料よりなっており、第１光学素子Ｇ１１に接合されている。第１光学素子Ｇ１１と第２光学素子Ｇ１２は接合して複合光学素子を構成している。
【０１３５】
Ｇ１３は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の屈折力の第３光学素子であり、第２光学素子Ｇ１２と同様樹脂材料より成り、第１光学素子Ｇ１１の像側の面に接合されている。第１〜第３光学素子Ｇ１１〜Ｇ１３で複合光学素子を構成している。
【０１３６】
尚、各実施例において、少なくとも１つの負の屈折力の光学素子の空気に接する面は非球面形状である。
【０１３７】
実施例１、実施例３において、開口絞りＳＰはズーミングの際に第３レンズ群Ｌ３と一体に移動しているが、別体にて移動しても、また固定としてもよい。一体に移動すると移動する群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。
【０１３８】
実施例２、実施例４において、開口絞りＳＰはズーミングの際に第４レンズ群Ｌ４と一体に移動しているが、別体にて移動しても、また固定としてもよい。一体に移動すると移動する群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。
【０１３９】
次に、本発明の実施例１〜４に各々対応する数値実施例１〜４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）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔である。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。
【０１４０】
またｋを円錐定数、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ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、
【０１４１】
【数８】
【０１４２】
で表示される。ただしＲは曲率半径である。
【０１４３】
また例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。
【０１４４】
数値実施例１、２、４において最も像側の４つの面は光学ブロックを構成する面である。
【０１４５】
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。
【０１４６】
［数値実施例１］
f=5.59〜14.22〜30.18 Fno=2.89〜4.21〜5.89 ２ω=70.49°〜31.05°〜14.91°
面番号 r d nd νd 有効径
1 125.217 2.42 1.82750 51.5 19.89
2 -44.785 0.10 1.62524 25.2 19.33
3* -131.025 (可変) 18.76
4* -4374.260 0.80 1.97500 39.5 14.18
5* 6.723 1.92 11.50
6* 11.042 1.93 2.14353 17.8 11.66
7* 19.550 (可変) 11.39
8(絞り) ∞ 0.60 5.21
9* 6.088 1.74 1.60300 65.4 5.37
10* -37.905 0.10 5.11
11 5.050 1.03 1.49700 81.5 5.05
12 7.289 0.50 1.80518 25.4 4.74
13 3.659 0.87 4.37
14 ∞ (可変) 4.43
15* 12.524 1.60 1.75500 71.5 9.66
16* 41.812 (可変) 9.62
17 ∞ 0.60 1.51633 64.1 8.42
18 ∞ 0.90 8.33
19 ∞ 0.40 1.51633 64.1 8.12
20 ∞ 8.08
非球面係数
第3面
K =-2.57862e+001 A = 8.92397e-007 B =-3.59355e-008 C = 2.24120e-010
D = 1.59301e-014
第4面
K =-4.38949e+005 A = 5.04189e-005 B =-1.40263e-006 C = 9.10798e-010
D =-9.40047e-012
第5面
K =-5.88638e-002 A =-3.10606e-004 B = 4.32625e-006 C = 8.70835e-008
D =-8.91268e-009
第6面
K =-7.30420e-001 A =-3.69138e-004 B = 5.12918e-006 C = 5.43993e-008
D =-2.46468e-009
第7面
K =-1.68898e+000 A =-3.60528e-004 B = 1.04839e-006 C = 5.52864e-008
D =-1.81285e-009
第9面
K = 2.78651e-001 A =-5.44811e-004 B =-1.62341e-005 C =-8.74172e-007
D =-6.47382e-008
第10面
K =-4.84672e+001 A = 1.23662e-005 B =-8.98014e-006 C =-4.33506e-007
D =-6.77911e-008
第15面
K =-7.40304e+000 A =-3.20456e-004 B =-3.99343e-006 C = 2.34280e-008
D = 9.93317e-009
第16面
K =-3.20274e+001 A =-8.83431e-004 B = 4.43177e-006 C = 1.38524e-007
D = 5.30069e-009
可変間隔 焦点距離 5.59 14.22 30.18
d3 1.05 10.88 17.86
d7 21.01 6.54 1.16
d14 7.01 10.57 21.16
d16 1.36 3.96 5.16
【０１４７】
［数値実施例２］
f=6.20〜11.87〜52.01 Fno=2.86〜4.24〜5.92 ２ω=59.87°〜33.48°〜7.85°
面番号 r d nd νd 有効径
1* 33.406 0.10 1.62524 25.2 23.20
2 19.497 4.26 1.83520 53.0 21.94
3 109.277 (可変) 20.60
4 44.993 0.95 1.82750 51.5 17.77
5 8.740 4.00 13.68
6 ∞ 11.50 2.00330 28.3 13.38
7 ∞ (可変) 10.91
8* -25.448 1.35 1.56732 42.8 9.58
9 13.094 0.41 9.15
10 16.345 1.48 1.92286 18.9 9.19
11 61.229 (可変) 8.99
12(絞り) ∞ 0.65 6.83
13* 10.883 2.09 1.48749 70.2 7.04
14 -31.344 0.10 6.92
15 6.228 3.17 1.48749 70.2 6.61
16 11.707 0.60 2.00330 28.3 5.45
17 5.148 2.35 5.10
18 9.889 1.26 1.48749 70.2 6.04
19 54.982 (可変) 6.12
20* 29.723 2.08 1.48749 70.2 8.40
21 -23.965 (可変) 8.36
22 ∞ 0.60 1.51633 64.1 7.56
23 ∞ 0.90 7.47
24 ∞ 0.40 1.51633 64.1 7.28
25 ∞ 7.23
非球面係数
第1面
K = 1.47318e-003 A =-2.76172e-006 B = 1.65539e-008 C =-2.04516e-010
D = 7.68381e-013
第8面
K =-6.65199e+000 A = 5.51647e-005 B = 3.24022e-006 C =-1.86697e-007
D = 3.36903e-009
第13面
K = 1.49601e+000 A =-2.91442e-004 B =-2.01215e-006 C =-7.61092e-008
D = 1.12157e-009
第20面
K =-2.30773e+001 A =-2.61671e-005 B = 4.44146e-006 C = 6.09860e-008
D =-6.83702e-009
可変間隔 焦点距離 6.20 11.87 52.01
d3 0.60 3.57 19.47
d7 3.42 4.77 0.90
d11 18.45 8.99 1.07
d19 5.81 15.13 27.82
d21 5.58 4.37 3.47
【０１４８】
［数値実施例３］
f=17.50〜29.50〜48.00 Fno=2.88〜2.88〜2.88 ２ω=79.29°〜52.35°〜33.62°
面番号 r d nd νd 有効径
1* 167.626 0.10 1.69770 20.1 52.14
2 98.401 4.00 1.75500 71.5 50.81
3 1062.815 0.20 50.05
4 48.518 5.50 1.75500 71.5 45.36
5 99.861 (可変) 43.26
6* 155.814 0.20 1.52421 51.4 25.01
7 80.988 1.20 1.78590 44.2 24.83
8 12.294 5.80 18.01
9 -29.561 1.00 1.80400 46.6 17.23
10 49.465 0.50 16.38
11 33.375 4.10 1.75520 27.5 16.17
12 -33.900 1.40 15.38
13 -18.309 1.00 1.83481 42.7 15.11
14 608.453 3.00 1.75520 27.5 16.66
15 -37.722 (可変) 17.79
16(絞り) ∞ 1.00 19.20
17 34.558 5.00 1.52249 59.8 21.05
18 -31.388 0.20 21.34
19 28.621 3.60 1.48749 70.2 21.02
20 114.170 2.80 20.39
21 -26.157 1.00 1.83400 37.2 20.29
22 -202.899 (可変) 20.81
23 154.631 3.20 1.48749 70.2 21.30
24 -79.415 0.30 1.52421 51.4 21.57
25* -76.020 2.50 21.67
26 -68.926 3.20 1.48749 70.2 22.09
27 -23.943 0.20 22.41
28 -73.900 1.00 1.83400 37.2 22.15
29 42.207 5.80 1.49700 81.5 23.20
30 -29.482 0.20 24.04
31 -130.600 4.10 1.48749 70.2 24.80
32 -36.179 25.51
非球面係数
第1面
K =-8.10395e+000 A = 4.12044e-007 B =-3.56056e-010 C = 1.84091e-013
D = 1.11807e-016
第6面
K =-3.04232e+001 A = 3.47459e-005 B =-1.09054e-007 C = 3.15972e-010
D =-3.57830e-013
第25面
K =-5.48186e+000 A = 3.27761e-005 B =-9.01837e-010 C =-2.25561e-010
D = 6.42190e-013
可変間隔 焦点距離 17.50 29.50 48.00
d5 2.76 10.49 23.12
d15 13.11 4.54 0.81
d22 6.39 2.84 1.22
【０１４９】
［数値実施例４］
f=6.20〜11.97〜52.05 Fno=2.86〜4.24〜5.92 ２ω=59.87°〜33.21°〜7.85°
面番号 r d nd νd 有効径
1* 28.249 0.10 1.62524 25.2 22.07
2 19.560 3.71 1.83520 53.0 21.20
3 131.938 0.10 1.59696 29.4 20.03
4* 62.390 (可変) 19.12
5 47.005 0.95 1.81600 46.6 17.67
6 8.658 4.00 13.58
7 ∞ 11.50 2.00330 28.3 13.29
8 ∞ (可変) 10.93
9* -25.030 1.35 1.56732 42.8 9.82
10 12.972 0.41 9.40
11 16.074 1.48 1.92286 18.9 9.45
12 60.477 (可変) 9.26
13(絞り) ∞ 0.65 6.80
14* 10.880 2.09 1.48749 70.2 7.01
15 -28.952 0.10 6.89
16 6.168 3.17 1.48749 70.2 6.65
17 11.459 0.60 2.00330 28.3 5.75
18 5.134 2.35 5.36
19 10.468 1.26 1.48749 70.2 6.28
20 51.682 (可変) 6.34
21* 31.729 2.08 1.48749 70.2 8.32
22 -22.791 (可変) 8.30
23 ∞ 0.60 1.51633 64.1 7.51
24 ∞ 0.90 7.43
25 ∞ 0.40 1.51633 64.1 7.24
26 ∞ 7.18
非球面係数
第1面
K = 1.52213e+000 A =-6.96050e-007 B = 3.49690e-008 C = 1.55607e-010
D =-4.90068e-013
第4面
K = 1.09115e+001 A = 9.68390e-006 B = 2.42334e-008 C = 8.44382e-010
D =-4.16289e-012
第9面
K =-7.43571e+000 A = 4.79997e-005 B = 1.60149e-006 C =-4.58529e-008
D = 9.26837e-010
第14面
K = 1.55204e+000 A =-3.12111e-004 B =-1.39192e-006 C =-1.51094e-007
D = 3.14050e-009
第21面
K = 1.86927e+000 A =-1.60210e-004 B = 1.19015e-005 C =-5.29046e-007
D = 1.00131e-008
可変間隔 焦点距離 6.20 11.94 52.00
d4 0.70 1.33 19.76
d8 3.07 3.28 0.93
d12 18.38 8.83 1.11
d20 5.41 16.37 26.99
d22 5.55 3.93 3.39
【０１５０】
【表１】
【０１５１】
次に実施例１、３に示したような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の実施形態を図１７を用いて説明する。
【０１５２】
図１７において、２０はカメラ本体、２１は実施例１、３、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。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。
【０１５３】
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ーである。
【０１５４】
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など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。
【０１５５】
次に本発明の実施例２、４のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（光学機器）の実施形態を図１８を用いて説明する。
【０１５６】
図１８において３０はデジタルカメラ本体、３１は上述の実施例のズームレンズによって構成された撮影光学系である。Ｐはプリズムである。撮影光学系３１を経た被写体像（撮影光）をＣＣＤ等の撮像素子上（光電変換素子上）３２に導いている。
【０１５７】
３３は撮像素子３２が受光した被写体像を記録する記録手段、３４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。
【０１５８】
上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子３２上に形成された被写体像が表示される。
【０１５９】
このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の光学機器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を実現している。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】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
【図２】実施例１のズームレンズの広角端における諸収差図
【図３】実施例１のズームレンズの中間における諸収差図
【図４】実施例１のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図５】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
【図６】実施例２のズームレンズの広角端における諸収差図
【図７】実施例２のズームレンズの中間における諸収差図
【図８】実施例２のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図９】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
【図１０】実施例３のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１１】実施例３のズームレンズの中間における諸収差図
【図１２】実施例３のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１３】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
【図１４】実施例４のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１５】実施例４のズームレンズの中間における諸収差図
【図１６】実施例４のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１７】本発明の撮像装置の要部概略図
【図１８】本発明の撮像装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１６１】
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
ＳＰ 絞り
ＦＰ フレアーカット絞り
ＬＲ 後群
ＩＰ 像面
Ｇ ガラスブロック
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｍ メリディオナル像面
Ｓ サジタル像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、１つ以上のレンズ群を含む後群から構成され、
ズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、正の屈折力の光学素子と、該正の屈折力の光学素子に対して負の屈折力の光学素子を接合した複合光学素子を有しており、
該正の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐ、
該負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎとするとき
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜３．００
５．０＜νｄ１ｐ＜８０．０
１．３５＜ｎｄ１ｎ＜２．３５
５．０＜νｄ１ｎ＜４５．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群の正の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1p、該第１レンズ群の焦点距離をf1とするとき
【数１】
の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群の負の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1n、該第１レンズ群の焦点距離をf1とするとき
【数２】
の条件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。
【請求項４】
全系の広角端における焦点距離をfw、全系の望遠端における焦点距離をftとするとき
【数３】
の条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群の焦点距離をf1、全系の広角端での焦点距離をfw、全系の望遠端での焦点距離をftとするとき
【数４】
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の望遠端での合成焦点距離をf12t、全系の望遠端での焦点距離をftとするとき
【数５】
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記負の屈折力の光学素子の空気に接する面は非球面形状であ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。
【請求項８】
前記第１レンズ群の正の屈折力の光学素子のレンズ中心肉厚をｄ1p、該正の屈折力の光学素子に接合されている負の屈折力の光学素子の全てのレンズ中心肉厚の総和をｄ1n、とするとき
【数６】
の条件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。
【請求項９】
固体撮像素子に像を形成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。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
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、１つ以上のレンズ群を含む後群から構成され、
ズーミングに際して、少なくとも２つのレンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、正の屈折力の光学素子と、該正の屈折力の光学素子に対して負の屈折力の光学素子を接合した複合光学素子を有しており、
該正の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｐ、νｄ１ｐ、
該負の屈折力の光学素子の材料の屈折率とアッベ数を各々ｎｄ１ｎ、νｄ１ｎとするとき
２．４５＜ｎｄ１ｐ−（９．３×１０−５×νｄ１ｐ２−１．７×１０−２×νｄ１ｐ）＜３．００
５．０＜νｄ１ｐ＜８０．０
１．３５＜ｎｄ１ｎ＜２．３５
５．０＜νｄ１ｎ＜４５．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群の正の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1p、該第１レンズ群の焦点距離をf1とするとき
【数１】
の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群の負の屈折力の光学素子の空気中での焦点距離をf1n、該第１レンズ群の焦点距離をf1とするとき
【数２】
の条件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。
【請求項４】
全系の広角端における焦点距離をfw、全系の望遠端における焦点距離をftとするとき
【数３】
の条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群の焦点距離をf1、全系の広角端での焦点距離をfw、全系の望遠端での焦点距離をftとするとき
【数４】
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の望遠端での合成焦点距離をf12t、全系の望遠端での焦点距離をftとするとき
【数５】
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記負の屈折力の光学素子の空気に接する面は非球面形状であ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。
【請求項８】
前記第１レンズ群の正の屈折力の光学素子のレンズ中心肉厚をｄ1p、該正の屈折力の光学素子に接合されている負の屈折力の光学素子の全てのレンズ中心肉厚の総和をｄ1n、とするとき
【数６】
の条件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。
【請求項９】
固体撮像素子に像を形成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。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２９４３０２（Ｐ２００９−２９４３０２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４５６２１（Ｐ２００８−１４５６２１）
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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