(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を含む領域において用いられ、ズーミング時に移動する移動群を複数有するズームレンズであって、
少なくとも１つの移動群内に、以下の条件式（１）及び（２）を満たす材料から成る負レンズを少なくとも１枚有し、
少なくとも１つの移動群内に、以下の条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る正レンズを少なくとも１枚有し、
ズーミング時に前記負レンズと前記正レンズとが光軸上を同方向に移動することを特徴とするズームレンズ；
Ｖｄ＜５５  …（１）
０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ＜０．６５  …（２）
６０＜Ｖｄ  …（３）
０．６４５＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ  …（４）
９×１０-6＜ｄＮ／ｄＴ  …（５）
ただし、
Ｖｄ：ｄ線に関するアッベ数、
Ｐ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
Ｎｇ：ｇ線に関する屈折率、
ＮＦ：Ｆ線に関する屈折率、
ＮＣ：Ｃ線に関する屈折率、
ｄＮ／ｄＴ：常温近辺での温度変化に対する屈折率変化率、
である。
【請求項２】
前記移動群の縮小側に固定群を有し、その固定群内に、前記条件式（３）及び以下の条件式（６）を満たす材料から成る正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
０．６７＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ  …（６）
【請求項３】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズが、すべてのズームポジションで以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ；
０．８５＜｜Ｆｘ／Ｆｘｍａｘ｜  …（７）
ただし、
Ｆｘ：ズームレンズを構成する条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズを通過する軸上光束において、拡大側又は縮小側のレンズ面のいずれかで最周縁を通過する光線の光軸からの距離、
Ｆｘｍａｘ：ズームレンズを構成する全てのレンズを通過する軸上光束において、拡大側又は縮小側のレンズ面のいずれかで最周縁を通過する光線の光軸からの距離の最大値、
である。
【請求項４】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズが、複数の移動群のうちの最も縮小側の移動群内に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料の波長３５０ｎｍの光に対する透過率が、材料の厚さ１０ｍｍで８０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料が石英ガラスであることを特徴とする請求項５記載のズームレンズ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする撮像光学装置。
【請求項８】
請求項７記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
【請求項９】
画像を表示する画像表示素子と、光源と、その光源からの光を前記画像表示素子に導く照明光学系と、前記画像表示素子に表示された画像をスクリーン面に拡大投影する請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズと、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズに関するものであり、更に詳しくは、温度変化に伴うフォーカスずれの補正と色収差の補正を行う機能を備えた温度補償ズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高精細な光学系を実現するためには、色収差を抑えることが必須である。色収差の２次スペクトルを補正するには異常分散性の大きい材料が大変有効であるが、この材料は温度に対する屈折率変化が大きく、フォーカスずれが問題になりやすい。特許文献１〜４には、この問題を解決することを狙った光学系が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、色収差を低減しつつも温度変化時におけるズーミング中のフォーカスずれ量を少なくするため、フォーカスユニット以外のレンズユニットに、低屈折率・低分散の異常分散ガラスから成る正レンズと、高屈折率・高分散・低屈折率温度変化のガラスから成る負レンズと、を少なくとも１枚ずつ使用したズームレンズが提案されている。また特許文献２では、鏡筒の熱膨張を利用してフォーカスずれを補正するズームレンズが提案されている。そのズームレンズでは、プラスチックレンズと撮像素子とを連結する鏡筒が、フォーカス位置の移動に対応するような線膨張率を有する材料で構成されており、温度が上昇すると、鏡筒が光軸方向に伸びて、レンズの屈折率変化によるフォーカスずれが相殺される。
【０００４】
特許文献３に記載のズームレンズは、焦点距離と異常分散量とに関する条件設定により、色収差とフォーカスずれを少なくする構成になっている。また、特許文献４に記載の光学系では、色収差補正のための異常分散ガラスで発生したフォーカスずれを石英ガラスで補正する構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２９７２４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８１７１号公報
【特許文献３】特開２００８−２４２４０２号公報
【特許文献４】特開２０１１−５３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１〜４に記載の光学系には、色収差とフォーカスずれを共に十分に補正することができないという問題がある。例えば、特許文献１に記載のズームレンズでは、色収差，フォーカスずれ共に補正効果が小さく、特許文献３に記載のズームレンズでは、異常分散ガラスが０〜１枚しか用いられていないため、フォーカスずれを抑えることはできても、色収差補正は困難である。
【０００７】
特許文献２に記載のズームレンズでは、装置の小型化のために、所望の伸縮量が得られる程に鏡筒を光軸方向に長くできない場合や、装置の強度構成上、保持鏡筒に対して適切な線膨張率を有する材料を選定できない場合等があるため、フォーカスずれを補正することのできる量に限界がある。したがって、フォーカスずれを良好に補正することは困難である。また、ズーミングにおけるフォーカスずれ量の焦点距離間較差を小さくすることができないという問題もある。特許文献４に記載の光学系は、単焦点レンズを想定したものである。このため特許文献４では、ズームレンズ特有のズームポジションによるフォーカスずれ較差の補正方法について触れられていない。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、色収差を良好に補正し、かつ、温度変化によるフォーカス位置のずれを抑えて、そのフォーカスずれ量の焦点距離間較差を小さくしたズームレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明のズームレンズは、可視光を含む領域において用いられ、ズーミング時に移動する移動群を複数有するズームレンズであって、少なくとも１つの移動群内に、以下の条件式（１）及び（２）を満たす材料から成る負レンズを少なくとも１枚有し、少なくとも１つの移動群内に、以下の条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る正レンズを少なくとも１枚有し、ズーミング時に前記負レンズと前記正レンズとが光軸上を同方向に移動することを特徴とする。
Ｖｄ＜５５  …（１）
０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ＜０．６５  …（２）
６０＜Ｖｄ  …（３）
０．６４５＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ  …（４）
９×１０-6＜ｄＮ／ｄＴ  …（５）
ただし、
Ｖｄ：ｄ線に関するアッベ数、
Ｐ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
Ｎｇ：ｇ線に関する屈折率、
ＮＦ：Ｆ線に関する屈折率、
ＮＣ：Ｃ線に関する屈折率、
ｄＮ／ｄＴ：常温近辺での温度変化に対する屈折率変化率、
である。
【００１０】
第２の発明のズームレンズは、上記第１の発明において、前記移動群の縮小側に固定群を有し、その固定群内に、前記条件式（３）及び以下の条件式（６）を満たす材料から成る正レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする。
０．６７＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ  …（６）
【００１１】
第３の発明のズームレンズは、上記第１又は第２の発明において、前記条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズが、すべてのズームポジションで以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする。
０．８５＜｜Ｆｘ／Ｆｘｍａｘ｜  …（７）
ただし、
Ｆｘ：ズームレンズを構成する条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズを通過する軸上光束において、拡大側又は縮小側のレンズ面のいずれかで最周縁を通過する光線の光軸からの距離、
Ｆｘｍａｘ：ズームレンズを構成する全てのレンズを通過する軸上光束において、拡大側又は縮小側のレンズ面のいずれかで最周縁を通過する光線の光軸からの距離の最大値、
である。
【００１２】
第４の発明のズームレンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズが、複数の移動群のうちの最も縮小側の移動群内に位置することを特徴とする。
【００１３】
第５の発明のズームレンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記条件式（３）〜（５）を満たす材料の波長３５０ｎｍの光に対する透過率が、材料の厚さ１０ｍｍで８０％以上であることを特徴とする。
【００１４】
第６の発明のズームレンズは、上記第５の発明において、前記条件式（３）〜（５）を満たす材料が石英ガラスであることを特徴とする。
【００１５】
第７の発明の撮像光学装置は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明に係るズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第８の発明のデジタル機器は、上記第７の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。
【００１７】
第９の発明のプロジェクタは、画像を表示する画像表示素子と、光源と、その光源からの光を前記画像表示素子に導く照明光学系と、前記画像表示素子に表示された画像をスクリーン面に拡大投影する上記第１〜第６のいずれか１つの発明に係るズームレンズと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所定の条件を満たした材料から成る負レンズ及び正レンズを移動群に有する構成になっているため、色収差を良好に補正し、かつ、温度変化によるフォーカス位置のずれを抑えることができ、とりわけ、温度変化によるフォーカス位置のずれ量の焦点距離間較差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）の光路図。
【図２】第２の実施の形態（実施例２）の光路図。
【図３】実施例１の望遠端，無限遠物体距離時の収差図。
【図４】実施例１の望遠端，最近接物体距離時の収差図。
【図５】実施例１の中間ポジション，無限遠物体距離時の収差図。
【図６】実施例１の中間ポジション，最近接物体距離時の収差図。
【図７】実施例１の広角端，無限遠物体距離時の収差図。
【図８】実施例１の広角端，最近接物体距離時の収差図。
【図９】実施例２の望遠端，無限遠物体距離時の収差図。
【図１０】実施例２の望遠端，最近接物体距離時の収差図。
【図１１】実施例２の中間ポジション，無限遠物体距離時の収差図。
【図１２】実施例２の中間ポジション，最近接物体距離時の収差図。
【図１３】実施例２の広角端，無限遠物体距離時の収差図。
【図１４】実施例２の広角端，最近接物体距離時の収差図。
【図１５】光学ガラスのアッベ数と部分分散比との関係を示すグラフ。
【図１６】ズームレンズを搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るズームレンズ等を説明する。本発明に係るズームレンズは、可視光を含む領域において用いられ、ズーミング時に移動する移動群を複数有するズームレンズである。そして、少なくとも１つの移動群内に、以下の条件式（１）及び（２）を満たす材料から成る負レンズを少なくとも１枚有し、少なくとも１つの移動群内に、以下の条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る正レンズを少なくとも１枚有し、ズーミング時に前記負レンズと前記正レンズとが光軸上を同方向に移動することを特徴としている。
Ｖｄ＜５５  …（１）
０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ＜０．６５  …（２）
６０＜Ｖｄ  …（３）
０．６４５＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ  …（４）
９×１０-6＜ｄＮ／ｄＴ  …（５）
ただし、
Ｖｄ：ｄ線に関するアッベ数、
Ｐ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
Ｎｇ：ｇ線に関する屈折率、
ＮＦ：Ｆ線に関する屈折率、
ＮＣ：Ｃ線に関する屈折率、
ｄＮ／ｄＴ：常温近辺での温度変化に対する屈折率変化率、
である。
【００２１】
一般に、色収差の２次スペクトルを補正するには、異常低分散ガラスから成る正レンズやそれとは逆の異常性を持つガラスから成る負レンズを用いる必要がある。十分な補正効果を得るには、それらを複数用いる必要がある。しかしながら、異常低分散ガラスは温度変化による屈折率変化率ｄＮ／ｄＴの値が負に大きい傾向があり、逆の異常性を持つガラスはｄＮ／ｄＴの値が正に大きい傾向があるため、それらを多く用いると温度変化によるフォーカスずれが大きく発生し、画質が低下する。そこで、前記レンズのほかに、ｄＮ／ｄＴの値が正に大きい材料の正レンズを用いれば、温度変化時に発生したフォーカスずれを打ち消すことができ、画質の低下を防ぐことができる。このときに、その材料が比較的低分散で、かつ標準近傍〜異常分散性高めであれば、色収差の２次スペクトルが悪化しない。
【００２２】
ズーム移動群に色収差の補正効果を持たせることは、ズーミングによる色収差の変動につながるのであまり望ましくないが、限られたレンズ枚数で高度に色収差補正するには、固定群だけではなく移動群にも補正効果を持たせる必要がある。前述の理由で色収差の補正効果を持つガラスはフォーカスずれを引き起こしやすいが、固定群に存在するレンズは焦点距離に関係なくほぼ一律のフォーカスずれを引き起こすのに対し、移動群に存在するレンズは、ずれる方向こそ同じだが、焦点距離ごとに異なる量のフォーカスずれを引き起こす。そこで、ｄＮ／ｄＴの値が正に大きい材料の正レンズを移動群内に配置すると較差を小さくすることができるので、適切に配置をすれば実用上問題ないレベルまでフォーカスずれを補正することができる。
【００２３】
フォーカスずれ量はレンズのパワー（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）と光束の幅とｄＮ／ｄＴの値で決まり、ズームタイプにはよらない。フォーカスずれの原因となるレンズがあればどんなタイプのレンズ系でもフォーカスずれは発生し、それが移動群に存在すれば、フォーカスずれ較差も必ず発生する。後述する実施例はいずれも負リードのズームレンズであるが、本発明の効果は正リードのズームレンズを含めてどのようなレンズ構成でも同様に得られる。
【００２４】
条件式（１）及び（２）を満たすガラスから成る負レンズ（実施例１，２のレンズＧ１１，Ｇ１３に相当する。）を有することで、色収差の２次スペクトルを良好に補正することができる。条件式（１）又は条件式（２）の上限を上回ると、色収差の補正が不足することになる。条件式（３），（４）及び（５）を満たす正レンズ（実施例１，２のレンズＧ１５に相当する。）を有し、さらにズーミング時に光軸上を前記負レンズと同方向に移動させることで、２次スペクトルを増大させることなく前記負レンズで発生したフォーカスずれを補正することができる。条件式（３）又は条件式（４）の下限を下回ると、色収差が悪化することになる。条件式（５）の下限を下回ると、充分なフォーカスずれ補正効果が得られなくなる。
【００２５】
図１５は、光学ガラスのアッベ数Ｖｄと部分分散比Ｐとの関係を示す部分分散比分布図である。異常分散性の標準ラインＬｎは、ＨＯＹＡのＣ７とＦ２（ＯＨＡＲＡのＮＳＬ７とＰＢＭ２）のＰとＶｄをプロットした２点を結んだ直線であり、標準ラインＬｎから（特に上方向に）離れたガラスは異常分散性が大きいことを示している。標準ラインＬｎ上のガラスは０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ＝０．６４８で、標準ラインＬｎの上は０．６４８＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ、標準ラインＬｎの下は０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ＜０．６４８となる。０．００１８×Ｖｄ＋Ｐが特に大きいガラス（特に決まった境界値はないが、０．６７以上ぐらい）を異常分散ガラスと呼ぶ。条件式（２）は標準近傍〜いわゆる異常分散ガラスとは逆の異常分散性、条件式（４）は標準近傍〜異常分散性高め、後述する条件式（６）は異常分散性が非常に高いことを要求している。
【００２６】
上述したズームレンズの特徴的構成によると、色収差を良好に補正し、かつ、温度変化によるフォーカス位置のずれを抑えることができ、とりわけ、温度変化によるフォーカス位置のずれ量の焦点距離間較差を小さくすることができる。そして、そのズームレンズをデジタルカメラ，プロジェクタ等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能や画像出力機能を軽量・コンパクトに付加することが可能となる。したがって、デジタル機器のコンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００２７】
前記移動群の縮小側に固定群を有し、その固定群内に、以下の条件式（３）及び（６）を満たす材料から成る正レンズを少なくとも１枚有することが望ましい。
６０＜Ｖｄ  …（３）
０．６７＜０．００１８×Ｖｄ＋Ｐ  …（６）
【００２８】
条件式（３）及び条件式（６）を満たす異常低分散ガラスから成る正レンズ（実施例１，２のレンズＧ１８，Ｇ１９，Ｇ２１，Ｇ２２に相当する。）を有することで、色収差の２次スペクトルを良好に補正することができる。条件式（３）又は条件式（６）の下限を下回ると、色収差の補正が不足するおそれがある。
【００２９】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズが、すべてのズームポジションで以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。
０．８５＜｜Ｆｘ／Ｆｘｍａｘ｜  …（７）
ただし、
Ｆｘ：ズームレンズを構成する条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズを通過する軸上光束において、拡大側又は縮小側のレンズ面のいずれかで最周縁を通過する光線の光軸からの距離、
Ｆｘｍａｘ：ズームレンズを構成する全てのレンズを通過する軸上光束において、拡大側又は縮小側のレンズ面のいずれかで最周縁を通過する光線の光軸からの距離の最大値、
である。
【００３０】
広い光束が通過するレンズほどフォーカスずれの補正に効果がある。したがって、条件式（７）を満たすような光束の広い位置に、条件式（３），（４）及び（５）を満たす正レンズ（実施例１，２のレンズＧ１５に相当する。）を配置すると、より効率的にフォーカスずれを補正することができる。ズーミング中に条件式（７）を満たさないポジションがあると、そのポジションではフォーカスずれの補正効果が十分に得られず、結果的に画質低下につながることになる。
【００３１】
以下の条件式（７ａ）を満たすことが望ましく、条件式（７ｂ）を満たすことが更に望ましい。
０．９＜｜Ｆｘ／Ｆｘｍａｘ｜  …（７ａ）
０．９５＜｜Ｆｘ／Ｆｘｍａｘ｜  …（７ｂ）
これらの条件式（７ａ），（７ｂ）は、前記条件式（７）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（７ａ）、更に好ましくは条件式（７ｂ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３２】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料から成る少なくとも１枚の正レンズが、複数の移動群のうちの最も縮小側の移動群内に位置することが望ましい。この構成によると、移動群で発生するフォーカスずれを補正しつつ、固定群で発生するフォーカスずれを最も良く補正することができるので、すべての焦点距離においてバランス良くフォーカスずれを打ち消すことができる。例えば、固定群から遠く離れた移動群では、フォーカスずれの焦点距離間較差を埋めることしかできず、固定群ではフォーカスずれを一様に補正するのみで焦点距離間較差を埋めることができないが、固定群に近い側の移動群では、その両方の特性を持たせることができる。
【００３３】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料の波長３５０ｎｍの光に対する透過率が、材料の厚さ１０ｍｍで８０％以上であることが望ましい。この構成によると、実使用上問題ない透過率（後述する各実施例では９９．９％）が得られ、また、良好な色バランスを維持することができる。
【００３４】
前記条件式（３）〜（５）を満たす材料は石英ガラスであることが望ましい。石英ガラスは、標準的な異常分散性を示すため、色収差を増大させることがなく、かつ、フォーカス位置ずれを良好に補正することができる。石英ガラスは、図１５のグラフではアッベ数Ｖｄ＝６７．７２、部分分差比Ｐ＝０．５２４にあり、標準的な異常分散性を示し、色収差を増大させるおそれがない。また石英ガラスは、その透過率が波長３５０ｎｍで９９．９％（材料の厚さ１０ｍｍ）と充分に大きく、また、色バランスを良好に維持することができる。さらに、石英ガラスは、温度変化に対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴが９．９×１０-6と大きく、正レンズで発生するフォーカス位置のずれを良好に補正し、画質の低下を防ぐことができる。
【００３５】
本発明に係るズームレンズは、画像入力機能付きデジタル機器用の撮像レンズとしての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成するズームレンズと、そのズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有するズームレンズが配置されることにより、小型・低コストで高変倍・高性能の撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器を実現することができる。
【００３６】
画像入力機能付きデジタル機器の例としては、シネマ用カメラ，デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，デジタル機器（例えば、携帯電話，モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付きプロジェクタ等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００３７】
図１６（Ａ）に、画像入力機能を有するデジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図１６（Ａ）に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを変倍可能に形成するズームレンズＺＬ（ＡＸ：光軸）と、平行平面板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター等に相当する。）と、ズームレンズＺＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
【００３８】
ズームレンズＺＬは、複数のズーム移動群がそれぞれ光軸ＡＸに沿って移動して各ズーム群間隔を変化させることにより変倍（すなわちズーミング）を行い、最も物体側（拡大側）のズーム群内の２つのフォーカス群がそれぞれ光軸ＡＸに沿って移動することによりフォーカシングを行い（インナーフォーカス）、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する構成になっている。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサ，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。ズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、ズームレンズＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
【００３９】
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；ズーミング，フォーカシング，手ぶれ補正等のためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
【００４０】
ここで、第１，第２の実施の形態を挙げて、ズームレンズＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１，図２は、第１，第２の実施の形態を構成するズームレンズＺＬにそれぞれ対応する光路図であり、望遠端（Ｔ），中間ポジション（Ｍ，中間焦点距離状態），広角端（Ｗ）でのレンズ配置，光路等を光学断面で示している。図１，図２中、矢印ｍｉ（ｉ＝２，３，…）は、望遠端（Ｔ）から広角端（Ｗ）へのズーミングにおける第ｉレンズ群Ｇｒｉの移動をそれぞれ模式的に示しており、矢印ｍｂ，ｍｃは、無限遠物体距離から最近接物体距離へのフォーカシングにおける第１ｂ群Ｇｒ１ｂ，第１ｃ群Ｇｒ１ｃの移動をそれぞれ模式的に示している。また、第ｊレンズＧｊは拡大側からｊ番目に位置するレンズである。
【００４１】
第１，第２の実施の形態（図１，図２）のズームレンズＺＬは、最も拡大側（物体側）のズーム群及び最も縮小側（像側）のズーム群（絞りＳＴは最終群において最も拡大側に位置する）を固定群とし、それ以外のズーム群を移動群として光軸ＡＸに沿って移動させることによりズーミングを行う構成になっている。例えば、第１の実施の形態（図１）は、拡大側から順に負正正負正のパワーを有する５群構成のズームレンズであり、第１レンズ群Ｇｒ１及び第５レンズ群Ｇｒ５が固定群であり、第２レンズ群Ｇｒ２〜第４レンズ群Ｇｒ４が移動群である。第２の実施の形態（図２）は、拡大側から順に負正負正負正正のパワーを有する７群構成のズームレンズであり、第１レンズ群Ｇｒ１及び第７レンズ群Ｇｒ７が固定群であり、第２レンズ群Ｇｒ２〜第６レンズ群Ｇｒ６が移動群である。
【００４２】
また、ズーム時に固定で負のパワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側から順に、第１ａ群Ｇｒ１ａと、第１ｂ群Ｇｒ１ｂと、第１ｆ群Ｇｒ１ｆと、第１ｃ群Ｇｒ１ｃと、の４つのレンズ群で構成されている。その４つのレンズ群のうち、第１ａ群Ｇｒ１ａと第１ｂ群Ｇｒ１ｂと第１ｃ群Ｇｒ１ｃは、負のパワーを有するレンズ群であり、第１ａ群Ｇｒ１ａと第１ｆ群Ｇｒ１ｆは、フォーカス時に固定である。第１ａ群Ｇｒ１ａは少なくとも１枚の正レンズを含み、第１ｂ群Ｇｒ１ｂは無限遠から近距離へのフォーカス時に縮小側へ移動し、第１ｃ群Ｇｒ１ｃは無限遠から近距離へのフォーカス時に拡大側へ移動する構成になっている。
【００４３】
次に、ズームレンズＺＬを適用したプロジェクタの一実施の形態を説明する。図１６（Ｂ）に、プロジェクタＰＪの概略構成例を示す。このプロジェクタＰＪは、ズームレンズＺＬ，反射ミラー１２，画像表示素子１３，光源１４，照明光学系１５，制御部１６，プリズムＰＲ等を備えている。制御部１６は、プロジェクタＰＪの全体制御を司る部分である。画像表示素子１３は、光を変調して画像を生成する画像変調素子であり、画像を表示する表示面上には、カバーガラスＣＧが設けられている。光源１４からの光は、照明光学系１５，ミラー１２及びプリズムＰＲで画像表示素子１３に導かれる。プリズムＰＲは、例えばＴＩＲプリズム（他に色分離合成プリズム等）から成り、照明光と投影光との分離を行う。画像表示素子１３に表示された画像は、ズームレンズＺＬでスクリーン面１１に拡大投影される。
【００４４】
ズーミングやフォーカシングのために移動するレンズ群には、それぞれ光軸ＡＸに沿って拡大側又は縮小側に移動させるアクチュエータ１７が接続されている。そしてアクチュエータ１７には、移動群の移動制御を行うための制御部１６が接続されている。なお、制御部１６及びアクチュエータ１７については、これを使わず手動でレンズ群を移動させてもよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施したズームレンズの構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１，２（ＥＸ１，２）は、前述した第１〜第２の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１，第２の実施の形態を表す光路図（図１，図２）は、対応する実施例１，２のレンズ構成，光路等をそれぞれ示している。
【００４６】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号ｉ，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率Ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数Ｖｄを示す。また、各種データとして、ズーム比を示し、さらに各焦点距離状態（Ｔ），（Ｍ），（Ｗ）について、全系の焦点距離（ＦＬ，ｍｍ），Ｆナンバー（ＦＮＯ），像高（Ｙ’，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），最近接物体距離時の倍率（近端倍率），無限遠物体距離時の半画角（無限ω，°），最近接物体距離時の半画角（近端ω，°），画角変動（％），並びにズーミング及びフォーカシングにおける可変面間隔ｄｉ（ｉ：面番号，ｍｍ）を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離（ｍｍ）を示す。なお、いずれの実施例においても、無限遠から至近距離まででの画角変動を２％程度に抑えることができている。
【００４７】
なお、バックフォーカスＢＦは、レンズ最終面から近軸像面ＩＭまでの距離を空気換算長により表記しており、レンズ全長ＴＬは、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。また、（Ｔ，∞），（Ｍ，∞），（Ｗ，∞）は各焦点距離状態（Ｔ），（Ｍ），（Ｗ）における無限遠物体距離時の可変面間隔ｄｉを示しており、（Ｔ，Ｎ），（Ｍ，Ｎ），（Ｗ，Ｎ）は各焦点距離状態（Ｔ），（Ｍ），（Ｗ）における最近接物体距離時の可変面間隔ｄｉを示している。
【００４８】
表１〜表４に各条件式の関連データを各実施例について示し、表５に各実施例の条件式対応値を示す。表１〜表４中、条件式（２），（４），（６）に関連する異常性のデータは０．００１８×Ｖｄ＋Ｐであり、条件式（５）に関連するｄＮ／ｄＴのデータは×１０-6（Ｅ−６）での表記である。また、条件式（７）に関連するＦｘのデータは、拡大側レンズ面，縮小側レンズ面のうち光線が最周縁を通過するものを示しており、拡大側レンズ面と縮小側レンズ面との間の欄にＦｘ／Ｆｘｍａｘのデータを示している。
【００４９】
表６に、温度補償レンズ（Ｇ１５）の材料として石英を用いた実施例１，２と、温度補償レンズ（Ｇ１５）の材料としてダミーガラスを用いた比較例１，２と、について、各焦点距離（ｍｍ）でのフォーカスずれ量（ｍｍ，２０℃から５０℃まで温度が変化したときの値）とフォーカスずれ較差（ｍｍ）を示す。ダミーガラスは、屈折率Ｎｄ及びアッベ数Ｖｄが石英と同じであって、条件式（５）の対応値がゼロの架空のガラス材料であり、実施例１，２と比較例１，２とは、温度補償レンズ（Ｇ１５）の材料が異なるほかは同じ構成になっている。
【００５０】
図３〜図８，図９〜図１４は、実施例１，２（ＥＸ１，２）にそれぞれ対応する収差図である。図３，図４，図９，図１０は望遠端（Ｔ）における諸収差を示しており、図５，図６，図１１，図１２は中間ポジション（Ｍ，中間焦点距離状態）における諸収差を示しており、図７，図８，図１３，図１４は広角端（Ｗ）における諸収差を示している。また、図３，図５，図７，図９，図１１，図１３は無限遠物体距離時（無限ポジション：∞）の諸収差を示しており、図４，図６，図８，図１０，図１２，図１４は最近接物体距離時（近端ポジション：Ｎ）の諸収差を示している。
【００５１】
図３〜図１４のそれぞれにおいて、（Ａ）は球面収差（ｍｍ）、（Ｂ）は非点収差（ｍｍ）、（Ｃ）は歪曲収差（％）、（Ｄ）は倍率色収差（ｍｍ）を示している（Ｈ：入射高さ（ｍｍ），Ｙ’：像高（ｍｍ））。（Ａ）の球面収差図において、実線はｅ線（波長５４６．１ｎｍ）に対する球面収差、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する球面収差、をそれぞれ表している。（Ｂ）の非点収差図において、太線で示すｍｅｒ−ｅ，ｍｅｒ−ｇ，ｍｅｒ−Ｃはメリディオナル像面、細線で示すｓａｇ−ｅ，ｓａｇ−ｇ，ｓａｇ−Ｃはサジタル像面であり、実線はｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する非点収差をそれぞれ表している。（Ｃ）の歪曲収差図において実線はｅ線に対する歪曲（％）を表しており、（Ｄ）の倍率色収差図において破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する倍率色収差をそれぞれ表している。
【００５２】
実施例１
単位：mm
面データ
i        r              d          Nd              Vd
1     166.067
8.632      1.69680         55.5
2     301.160
0.500
3     112.627
8.511      1.71300         53.9
4     191.882
0.500
5      70.555
3.387      1.72916         54.7
6      34.168
9.893
7      62.893
2.371      1.72916         54.7
8      26.769
可変(フォーカス)
9    -113.546
1.393      1.80518         25.5
10      32.822
可変(フォーカス)
11    -134.227
7.178      1.59270         35.5
12     -26.596
0.010
13     -26.596
1.676      1.48749         70.4
14      77.321
2.448
15      93.911
6.396      1.59270         35.5
16     -58.472
可変(フォーカス)
17     -48.591
1.692      1.65412         39.7
18    -196.645
可変(フォーカス・ズーム)
19     297.717
7.272      1.48749         70.4
20     -38.451
3.983
21     133.494
3.558      1.88300         40.8
22      84.814
可変(ズーム)
23      43.901
8.081      1.54814         45.8
24    -158.261
可変(ズーム)
25     -93.075
2.343      1.88300         40.8
26      40.177
0.010
27      40.177
6.403      1.48749         70.4
28     -88.944
0.500
29     105.024
4.726      1.45847         67.7
30     -77.381
可変(ズーム)
31(絞り)    ∞
1.450
32      37.279
6.540      1.59270         35.5
33     -33.425
0.010
34     -33.425
0.839      1.83481         42.7
35      42.507
16.896
36      45.752
6.869      1.49700         81.6
37     -43.520
0.500
38     118.174
5.360      1.49700         81.6
39     -53.071
2.917
40     -38.455
1.024      1.88300         40.8
41      34.631
2.815
42      42.958
7.497      1.49700         81.6
43     -62.483
1.000
44     828.643
4.132      1.49700         81.6
45     -75.958
38.000
46          ∞
1.000      1.51680         64.2
47          ∞
1.000
48          ∞
【００５３】
各種データ
ズーム比       1.61
（Ｔ）        （Ｍ）        （Ｗ）
FL             29.0          22.5          18.0
FNO            3.15          3.15          3.15
Y'             16.8          16.8          16.8
TL            271.2         271.2         271.2
BF             39.7          39.7          39.7
近端倍率    -0.0914       -0.0733       -0.0588
無限ω(°)     31.0          36.8          43.0
近端ω(°)     30.7          36.4          42.2
画角変動(％)  -0.81         -1.08         -1.86
（Ｔ，∞）  （Ｍ，∞）  （Ｗ，∞）  （Ｔ，Ｎ）  （Ｍ，Ｎ）  （Ｗ，Ｎ）
d8     11.642      11.642      11.642      14.515      14.515      14.515
d10    10.761      10.761      10.761       7.888       7.888       7.888
d16     9.995       9.995       9.995       5.261       5.261       5.261
d18     1.666       0.440       0.586       6.400       5.174       5.320
d22     0.500      20.335      38.408       0.500      20.335      38.408
d24     5.292       7.328       9.866       5.292       7.328       9.866
d30    42.392      21.748       0.991      42.392      21.748       0.991
【００５４】
ズームレンズ群データ
群       始面     焦点距離
1         1        -16.876
2        19         90.121
3        23         63.265
4        25       -498.206
5        31         98.491
【００５５】
実施例２
単位：mm
面データ
i        r              d          Nd              Vd
1     232.913
11.380      1.72916         54.7
2    -489.850
3.200
3    -238.540
5.623      1.59270         35.3
4    1555.364
0.500
5     196.039
9.989      1.48749         70.2
6    -332.424
0.500
7     132.022
3.039      1.60300         65.4
8      32.308
可変(フォーカス)
9     -89.867
2.188      1.75700         47.8
10      48.827
可変(フォーカス)
11     -87.815
4.211      1.51633         64.1
12      75.048
0.010
13      75.048
10.000      1.83481         42.7
14     -66.499
可変(フォーカス)
15     -48.310
4.102      1.51633         64.1
16   22216.872
可変(フォーカス・ズーム)
17    -229.144
7.547      1.48749         70.2
18     -52.104
可変(ズーム)
19     154.427
12.826      1.62041         60.3
20     -43.677
0.010
21     -43.677
2.789      1.88300         40.8
22     508.663
可変(ズーム)
23      94.235
11.528      1.59270         35.3
24     -82.541
可変(ズーム)
25    -129.135
3.802      1.88300         40.8
26      55.274
0.010
27      55.274
9.918      1.62041         60.3
28    -291.945
可変(ズーム)
29     165.719
9.394      1.45847         67.7
30     -78.365
可変(ズーム)
31(絞り)    ∞
11.827
32      76.438
8.529      1.59270         35.3
33     -43.225
0.010
34     -43.225
2.051      1.88300         40.8
35     334.850
13.683
36      67.342
6.036      1.49700         81.5
37    -109.202
1.056
38      43.363
6.935      1.49700         81.5
39    -135.874
2.515
40    -245.042
1.805      1.88300         40.8
41      26.368
8.339
42      32.941
4.642      1.49700         81.5
43      66.609
5.264
44    -166.832
3.237      1.49700         81.5
45     -73.012
38.000
46          ∞
2.000      1.51633         64.1
47          ∞
1.000
48          ∞
【００５６】
各種データ
ズーム比       1.77
（Ｔ）        （Ｍ）        （Ｗ）
FL             49.5          37.2          28.0
FNO            2.70          2.70          2.70
Y'             16.8          16.8          16.8
TL            353.3         353.3         353.3
BF             40.3          40.3          40.3
近端倍率    -0.0861       -0.0648       -0.0487
無限ω(°)     18.7          24.4          31.2
近端ω(°)     18.6          24.4          31.1
画角変動(％)  -0.36         -0.23         -0.37
（Ｔ，∞）  （Ｍ，∞）  （Ｗ，∞）  （Ｔ，Ｎ）  （Ｍ，Ｎ）  （Ｗ，Ｎ）
d8     15.368      15.368      15.368      17.757      17.757      17.757
d10    13.570      13.570      13.570      11.181      11.181      11.181
d14    10.909      10.909      10.909       6.223       6.223       6.223
d16     9.107       9.672       5.000      13.793      14.358       9.687
d18     0.500      23.045      56.281       0.500      23.045      56.281
d22     2.183       0.500      13.480       2.183       0.500      13.480
d24     1.206       4.532       2.901       1.206       4.532       2.901
d28     1.728      14.458       0.500       1.728      14.458       0.500
d30    69.938      32.456       6.500      69.938      32.456       6.500
【００５７】
ズームレンズ群データ
群       始面     焦点距離
1         1        -31.396
2        17        135.953
3        19       -282.245
4        23         75.571
5        25       -106.051
6        29        117.051
7        31        200.591
【００５８】
【表１】
0005637109.tif 000002
【００５９】
【表２】
0005637109.tif 000003
【００６０】
【表３】
0005637109.tif 000004
【００６１】
【表４】
0005637109.tif 000005
【００６２】
【表５】
0005637109.tif 000006
【００６３】
【表６】
0005637109.tif 000007
【符号の説明】
【００６４】
ＤＵ    デジタル機器
ＬＵ    撮像光学装置
ＺＬ    ズームレンズ
Ｇｒ１    第１レンズ群
Ｇｒ２    第２レンズ群
Ｇｒ３    第３レンズ群
Ｇｒ４    第４レンズ群
Ｇｒ５    第５レンズ群
Ｇｒ６    第６レンズ群
Ｇｒ７    第７レンズ群
ＳＴ    絞り
ＳＲ    撮像素子
ＳＳ    受光面（撮像面）
ＩＭ    像面（光学像）
ＡＸ    光軸
１    信号処理部
２    制御部
３    メモリ
４    操作部
５    表示部
ＰＪ    プロジェクタ
１３    画像表示素子
１４    光源
１５    照明光学系
１６    制御部
１７    アクチュエータ
ＰＲ    プリズム
【図１】
0005637109.tif 000008
【図２】
0005637109.tif 000009
【図３】
0005637109.tif 000010
【図４】
0005637109.tif 000011
【図５】
0005637109.tif 000012
【図６】
0005637109.tif 000013
【図７】
0005637109.tif 000014
【図８】
0005637109.tif 000015
【図９】
0005637109.tif 000016
【図１０】
0005637109.tif 000017
【図１１】
0005637109.tif 000018
【図１２】
0005637109.tif 000019
【図１３】
0005637109.tif 000020
【図１４】
0005637109.tif 000021
【図１５】
0005637109.tif 000022
【図１６】
0005637109.tif 000023