(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、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、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、正の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズより構成され、前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔をｄ１２、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のうち、屈折率が最も低い材料の屈折率をＮｐとするとき、
０．００５＜ｄ１２／ｆｗ＜０．０５０
１．６７＜Ｎｐ＜２．０２
なる条件式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レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＴ１とするとき、
０．３＜Ｔ１／ｆｗ＜１．０
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。
【請求項３】
前記第２レンズと前記第３レンズとの間隔をｄ２３とするとき、
０．７＜ｄ１２／ｄ２３＜１０．０
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。
【請求項４】
広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１レンズ群の光軸方向の移動量をｍ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
−０．５＜ｍ１／ｆｔ＜−０．２
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。
【請求項５】
前記第３レンズ群の像側に開口絞りを有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】
広角端における前記開口絞りと像面との距離をＤｓとするとき、
１．０＜Ｄｓ／ｆｗ＜２．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項７】
望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔をＤ２３ｔとするとき、
０．００６＜Ｄ２３ｔ／ｆｔ＜０．０３０
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。
【請求項８】
前記第１レンズと前記第２レンズによって形成される空気レンズの屈折力をｆａｉｒとするとき、
−９０００＜ｆａｉｒ／ｄ１２＜−１５０
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。
【請求項９】
請求項１乃至８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を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
広角端において前記固体撮像素子に形成される画像記録領域と、望遠端において前記固体撮像素子に形成される画像記録領域が異なることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【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、監視カメラ、ＴＶカメラ、銀塩写真用のカメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系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、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。そしてそれに用いる撮影光学系としては、レンズ全長が短く、コンパクトでしかも広画角、高解像力のズームレンズであることが要求されている。特に、広角端の焦点距離の短い広画角のズームレンズは、短い撮影距離でも広い撮影範囲が得られることから、市場において強く要求されている。
【０００３】
ズームレンズの高ズーム比化を図るためには、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を有するポジティブリード型のレンズ構成が有利で有る。また、カメラの非使用時（非撮影時）に収納性を高めるには各レンズ群を沈胴させるのが効果的である。これらに適したズームレンズとして、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レンズ群からなる４群ズームレンズが知られている。この４群ズームレンズで、全てのレンズ群を移動させてズーミングを行う高ズーム比のズームレンズが知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、各レンズ群の焦点距離（屈折力の逆数）を適切に定め、更に第２レンズ群のズーミングに際しての移動軌跡を適切に規定する事で全系のコンパクト化を図ったズームレンズを開示している。
【０００５】
また、このズームタイプの４群ズームレンズにおいて２つのレンズ群を移動させてズーミングを行ったコンパクトなズームレンズが知られている（特許文献２）。特許文献２では第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動を補正するとともに、フォーカシングを行う所謂リアフォーカスタイプのズームレンズを開示している。更に特許文献２では第１レンズ群を構成するレンズに高い屈折率の材料を用いて高ズーム比に伴う前玉有効径の増大を抑制したコンパクトなズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２２１７１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７１４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ズームレンズの広画角化及び高ズーム比化を図りつつ、全系の小型化を図るには、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。しかしながら、このようにしたズームレンズは、各レンズ面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増してしまい、全系が大型化し、また諸収差が増大し、これらの補正が困難になってくる。
【０００８】
またカメラの非使用時（非撮影時）に各レンズ群を沈胴して収納しようとするとメカ構造的にどうしてもレンズ及びレンズ群の倒れなどの誤差が大きくなってくる。このときレンズ及びレンズ群の偏心に対する敏感度が大きいと光学性能が劣化し、またズーミングに際して像ゆれが生じ、像が劣化してくる。このためズームレンズにおいては、レンズやレンズ群の偏芯に対する敏感度はなるべく小さくするのが望ましい。
【０００９】
前述した４群ズームレンズにおいては、第２レンズ群と、第４レンズ群だけを移動して変倍（ズーミング）を行う方式では、殆どの変倍を第２レンズ群で行っている。その結果、第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力を大きくなってくる。第２レンズ群の屈折力が大きくなってくると、ズーミングに際して収差変動が増大する傾向となる。
【００１０】
これに対してズーミングに際して４つのレンズ群の全てを移動させる方式は、第１レンズ群や第２レンズ群の屈折力が小さくなり、光軸からの偏芯に対する敏感度も小さくなるので沈胴構造に適している。更にズーミングに際しての収差変動を少なくすることも容易である。しかしながら更に広画角化及び高ズーム比化を図りつつ、全系の小型化を図ろうとすると、全ズーム範囲のうち中間ズーム領域において諸収差が増大し、これらを補正するのが困難になってくる。
【００１１】
特許文献１に開示されているズームレンズは、所望の光学性能を得るために、各レンズ群の構成レンズ枚数を多くしているため、鏡筒を沈胴構成にしても収納時のレンズ全長を短縮することが難しい。特許文献２に開示されているズームレンズは、高ズーム比化を図りつつ、全系の小型化を図っているが、主変倍を第２レンズ群に依存しているため、ズーミングに際して収差変動が増加する傾向があった。
【００１２】
全系の小型化を図りつつ、広画角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、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。前述した４群ズームレンズにおいては特に第１レンズ群のレンズ構成、ズーミングに伴う第１レンズ群の移動量等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ、広画角化及び高ズーム比化を図り、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。
【００１３】
本発明は、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、しかも全系がコンパクトな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】
【００１４】
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、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、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、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、正の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズより構成され、前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔をｄ１２、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のうち、屈折率が最も低い材料の屈折率をＮｐとするとき、
０．００５＜ｄ１２／ｆｗ＜０．０５０
１．６７＜Ｎｐ＜２．０２
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、しかも全系がコンパクトなズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１のズームレンズの広角端、望遠端における収差図
【図３】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４】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における収差図
【図５】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６】（Ａ）、（Ｂ）  実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における収差図
【図７】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８】（Ａ）、（Ｂ）  実施例４のズームレンズの広角端、望遠端における収差図
【図９】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側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。広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群と第２レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、第３レンズ群は物体側に移動する。また第４レンズ群も非直線的に移動する。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。
【００１８】
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）におけるレンズ断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端（長焦点距離）における収差図である。図３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、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。図５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、図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。
【００１９】
図７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、図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。図９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、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）、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。
【００２０】
各実施例において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、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は開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置されている。ＦＰはフレアカット絞りであり、開口絞りＳＰの像側に配置されている。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。
【００２１】
ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に、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。収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ，ΔＳは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、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。
【００２２】
各実施例では、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各レンズ群を移動させている。具体的には、各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際して図中矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側に凸の軌跡を描いて移動させている。また第２レンズ群Ｌ２を像側に凸状の軌跡で移動させている。更に第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させ、第４レンズ群Ｌ４を非直線的に移動させている。
【００２３】
第１レンズ群Ｌ１は広角端から望遠端へのズーミングに際して一旦像側へ移動させる事で、広角端近傍での入射瞳の距離を短くし、軸外光線の入射高を抑制して、前玉有効径の小型化を図っている。第２レンズ群Ｌ２を像側に凸状の軌跡で移動させて望遠端近傍で第３レンズ群Ｌ３が物体側に移動する空間を確保して、第３レンズ群Ｌ３の変倍負担を高めている。
【００２４】
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様に移動させることで広角端におけるレンズ全長を短くしつつ、高ズーム比が得られるようにしている。特に、各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させることにより、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４に各々変倍を分担させている。更に広角端に比べ望遠端において正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１が物体側に位置するように移動することで第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。
【００２５】
これにより第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなく高いズーム比が得られるようにしている。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。
【００２６】
望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカシングを行う場合には、レンズ断面図に示す矢印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。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。各実施例では、軽量な第４レンズ群Ｌ４をフォーカシングの為に移動することで迅速なフォーカシングができるようにし、例えば自動焦点検出を容易にしている。
【００２７】
各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に変移させている。即ちズームレンズが振動したときの像ぶれを補正している。これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、ズームレンズ全体が大型化するのを防止している。
【００２８】
像ぶれの補正を行うために光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させるレンズ群は、第３レンズ群Ｌ３に限定するものではない。各実施例においては第３レンズ群Ｌ３近傍に開口絞りＳＰが配置されているため、第３レンズ群Ｌ３のレンズ外径は小さくなるため、第３レンズ群Ｌ３を用いた方が駆動重量の点で他のレンズ群より好ましい。
【００２９】
なお、各実施例においては、開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体で移動している。これにより、広角端領域において入射瞳の位置を極力物体側に配置させて、前玉有効径を小さくしている。
【００３０】
但し、第３レンズ群Ｌ３と別体（異なる移動軌跡）にて移動しても良い。第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰを一体に移動すると移動／可動で分けられる群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。また、開口絞りＳＰを固定とする場合は絞りユニットを移動させる必要がないため、ズーミングの際、駆動させるアクチュエータの駆動トルクを小さく設定することができて省電力化の点で有利となる。
【００３１】
開口絞り像側に配置したフレアカット絞りＦＰにより、軸外光束のうちの一部の不要光を遮光している。実施例１乃至実施例３では、ズーミングに際してフレアカット絞りＦＰを第３レンズ群Ｌ３と異なった軌跡で移動させている。これによってズーム中間領域において軸外フレア光を遮光し、良好な光学性能を得ている。
【００３２】
各実施例において第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ、正の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズより構成されている。第１レンズと第２レンズとの間隔をｄ１２、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に含まれる正レンズの材料のうち、屈折率が最も低い材料の屈折率をＮｐとする。このとき、
０．００５＜ｄ１２／ｆｗ＜０．０５０        ・・・（１）
１．６７＜Ｎｐ＜２．０２                  ・・・（２）
なる条件式を満足している。
【００３３】
ズームレンズを広画角化及び高ズーム比化する際に問題となるのは、ズーミングに際してのミドル領域（中間のズーム領域）におけるコマ収差の変動である。この対策として、一般的には、屈折力の大きいレンズ群の構成レンズ枚数を増やしたり、非球面を採用したりしている。しかしながら構成レンズ枚数を増やすと全系が大型化してくる。また、非球面を多く用いることは製造上困難である。
【００３４】
各実施例においては、第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ、正の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズの独立した３つのレンズにより構成している。もっとも物体側の負の屈折力の第１レンズは、軸外光線を大きく屈曲させる役割を持っている。その像側の正の屈折力の第２レンズとの間に空気層を有することで、負の屈折力の第１レンズの屈折力を分担させて、収差補正を良好に行っている。
【００３５】
条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１における負の屈折力の第１レンズと正の屈折力の第２レンズとの間隔に関する。該間隔は前述のように負の屈折力を分担することを目的としている。このため、条件式（１）の下限値を超えるほど間隔が小さいと、負の屈折力の分担が小さくなる。この条件下でズームレンズの広画角化を図ろうとすると、負の屈折力の第１レンズの屈折力を大きくする必要がある。
【００３６】
その結果、ズーミングに際して像面湾曲の変動が大きくなる。条件式（１）の上限値を超えると、間隔が大きくなると広画角化に有利となる。しかしながら、第１レンズ群Ｌ１の占める軸上肉厚が大きくなるため、沈胴したときの全長を短縮するのが困難になる。また、負の屈折力の第１レンズと正の屈折力の第２レンズが離れすぎると、両レンズから軸上色収差と倍率色収差が多く発生してきて高ズーム比化が困難となる。
【００３７】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１を構成する全ての正レンズの材料の屈折率に関する。一般に知られているように、同じ屈折力の正レンズの場合、屈折率の高い材料を使用することで、レンズ面の曲率を緩くする事ができるため、単レンズの肉厚を薄くすることが容易となる。単レンズの肉厚が薄くなると、レンズ群の占める軸上肉厚も小さくできるため、沈胴時のレンズ全長の短縮化が容易となる。
【００３８】
また各実施例では、第１レンズ群Ｌ１がズーミングに際して移動している。このため、第１レンズ群Ｌ１を駆動するアクチュエータへの負担を考えると、レンズ外径が大きく重量が重いレンズ群の軸上肉厚は、極力薄い事が好ましい。条件式（２）の下限値を超える材料を用いると、単レンズの肉厚を薄くするのが困難となる。一方で上限値を超える硝材は、一般的には分散の大きい硝材であるため、色収差の補正が困難になる。好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３９】
０．００７＜ｄ１２／ｆｗ＜０．０４５        ・・・（１ａ）
１．６９＜Ｎｐ＜１．９５                  ・・・（２ａ）
これらの条件式を満たすことで、より広画角化やコンパクト化を図りつつ全ズーム領域における収差の抑制が容易になる。
【００４０】
各実施例において好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第１レンズ群Ｌ１の、最も物体側のレンズ面から第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＴ１とする。第２レンズと第３レンズとの間隔をｄ２３とする。広角端から望遠端へのズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の光軸方向の移動量（広角端における第１レンズ群Ｌ１の位置と望遠端における第１レンズ群Ｌ１の位置の差）をｍ１とする。但し移動量の符号は、広角端に比べて望遠端において像側に移動したときを正、物体側に移動したときを負とする。
【００４１】
望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。第３レンズ群Ｌ３の像側に開口絞りＳＰを有する。このとき、広角端における開口絞りＳＰと像面との距離をＤｓとする。望遠端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔をＤ２３ｔとする。第１レンズと第２レンズによって形成される空気レンズの屈折力をｆａｉｒとする。このとき、以下の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００４２】
０．３＜Ｔ１／ｆｗ＜１．０                ・・・（３）
０．７＜ｄ１２／ｄ２３＜１０．０            ・・・（４）
−０．５＜ｍ１／ｆｔ＜−０．２            ・・・（５）
１．０＜Ｄｓ／ｆｗ＜２．０                ・・・（６）
０．００６＜Ｄ２３ｔ／ｆｔ＜０．０３０    ・・・（７）
−９０００＜ｆａｉｒ／ｄ１２＜−１５０    ・・・（８）
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。
【００４３】
条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１の軸上厚と広角端における全系の焦点距離の比率を表わしている。条件式（３）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１に使用出来るレンズ枚数が減る為に、十分な収差補正が困難になる。或いは、広角端における撮影画角を大きくするのが困難になる。また上限を超えると、鏡筒沈胴時に十分に折り畳む事が難しくなり、コンパクト化が困難になる。
【００４４】
条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の第１レンズと第２レンズの間隔に対する第２レンズと第３レンズの間隔の比率を表わす。条件式（４）の下限値を超えると、負の屈折力の第１レンズと正の屈折力の第２レンズとで構成される空気レンズの屈折力が小さくなるので、特に像面湾曲量を適切に維持したまま広画角化を図るのが困難になる。上限値を超えて、負の屈折力の第１レンズと正の屈折力の第２レンズとの間隔が大きくなると、負の屈折力の第１レンズの外径が大きくなり、鏡筒外径が大きくなる。
【００４５】
条件式（５）は、広角端から望遠端へのズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の変移量と望遠端における全系の焦点距離との比率に関する。条件式（５）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の移動量が不足するため、主変倍レンズ群で有る第２レンズ群Ｌ２の変倍分担を大きくする必要が有る。そうすると、ズーム全域での収差補正が困難になる。上限値を超えると第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなり過ぎるので、沈胴時の鏡筒全長を短くするには、沈胴段数を多段化する等の構成が必要となり、鏡筒が複雑化し、また鏡筒径が増大してくる。
【００４６】
条件式（６）はレンズ全系における開口絞りＳＰの位置を規定する。条件式（６）はフォーカスレンズ群で有る第４レンズ群Ｌ４を小型化するために、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置した開口絞りを像面に対し適切な距離に設定するためのものである。条件式（６）を外れると第４レンズ群Ｌ４の小型化が難しくなる。
【００４７】
条件式（７）は望遠端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔を表わす。条件式（７）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が干渉するおそれがある。また上限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の像側に配した開口絞りＳＰに対して第１レンズ群Ｌ１が離れすぎる為、前玉有効径が増大する。或いは十分なズーム比が確保できなくなってくる。
【００４８】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１内の空気レンズの働きに関する。空気レンズは負の屈折力を有しており、広画角化の点で有効で有る。しかしながら、上限値を超えて屈折力が大きくなり過ぎると像面湾曲が増大してくる。また下限値を超えると負の屈折力が不十分となり負の屈折力の第１レンズの負担が多くなって諸収差が増大してくるので良くない。
【００４９】
尚、各実施例において、収差補正を良好に行いつつ、更にズーミングに際しての収差変動を小さくしつつ高ズーム比を図るには、条件式（３）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが好ましい。
【００５０】
０．４＜Ｔ１／ｆｗ＜０．７                ・・・（３ａ）
０．７５＜ｄ１２／ｄ２３＜８．００          ・・・（４ａ）
−０．４０＜ｍ１／ｆｔ＜−０．２５        ・・・（５ａ）
１．３＜Ｄｓ／ｆｗ＜１．８                ・・・（６ａ）
０．０１０＜Ｄ２３ｔ／ｆｔ＜０．０２５    ・・・（７ａ）
−６０００＜ｆａｉｒ／ｄ１２＜−２００    ・・・（８ａ）
以上のように各実施例によれば、ズーミングにおける各レンズ群の移動量と各レンズ群の屈折力等を適切に設定することで、広角角・高ズーム比にもかかわらずレンズ全長の小型化が容易となる。また広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズが得られる。
【００５１】
次に各レンズ群のレンズ構成に関して説明する。第１レンズ群Ｌ１は有効レンズ径が大きくなるので、レンズ枚数が少ない方が全系の小型化を図るのに好ましい。各実施例においては、第１レンズ群Ｌ１を負の屈折力の第１レンズと正の屈折力の第２レンズと正の屈折力の第３レンズで構成することで高ズーム比化に伴って発生する球面収差と色収差を抑制している。
【００５２】
第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズの独立した３つのレンズより構成している。これによってズーミングに際しての収差変動を少なくし、特に広角端における歪曲収差や望遠端における球面収差等を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は正レンズ、正レンズと像側の面が凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３間の主点間隔を小さくすることで第３レンズ群Ｌ３以降のレンズ長を短縮している。
【００５３】
また第３レンズ群Ｌ３は１以上の非球面を有している。これによってズーミングに伴う収差変動を良好に補正している。また、接合レンズを用いることで、ズーミングに際しての色収差の変動を抑制している。更に第３レンズ群Ｌ３を光軸に対し、偏芯させて像ぶれの補正動作を行う際の、偏芯による収差の発生を軽減している。第４レンズ群Ｌ４は像側の面が非球面形状の正レンズにより構成している。これにより軽量ながらフォーカシングの際の色収差の変動を抑制している。
【００５４】
各レンズ群を以上のようなレンズ構成とすることで、広角端での撮影画角が大きく、かつ高ズーム比でありながらコンパクトなズームレンズを達成している。
【００５５】
次に本発明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（撮像装置）の実施形態を図９を用いて説明する。図９において、９０はデジタルカメラ本体、９１は上述の各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。９２は撮影光学系９１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子（固体撮像素子）である。
【００５６】
本実施例では撮像素子９２における画像記録領域が広角端と望遠端で異なるようにしている。具体的には望遠端で大きくなるようにしている。これにより画面全体の光学性能のバランスを良好に維持している。９３は撮像素子９２が受光した被写体像を記録する記録手段である。９４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。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９２上に形成された被写体像が表示される。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を実現している。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラにも同様に適用することができる。
【００５８】
以下に、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は物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。また、数値実施例１〜４では最も像側の２つの面は光学ブロックに相当する平面である。非球面形状は光軸からの高さ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。光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各々非球面係数とする。このとき
【００５９】
【数１】
0005868186.tif 000002
【００６０】
なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味している。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離を空気換算量で示している。前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００６１】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1        218.267    1.70   1.84666    23.9           
2         78.618    0.34                             
3         91.879    2.40   1.69680    55.5           
4        695.796    0.15                             
5         45.705    2.80   1.77250    49.6           
6        240.673  (可変)                             
7*       500.720    1.30   1.85135    40.1           
8*        14.331    5.29                             
9        -74.641    1.00   1.77250    49.6           
10         54.944    0.15                             
11         22.877    2.20   1.92286    18.9           
12         66.178  (可変)                             
13*        14.293    2.45   1.84954    40.1           
14*       195.351    0.15                             
15         11.741    3.70   1.77250    49.6           
16       -100.967    0.50   1.80518    25.4           
17          7.091    1.40                             
18       -177.768    1.70   1.48749    70.2           
19        -30.778    1.00                             
20          ∞     (可変)                   (絞り)          
21          ∞     (可変)                   (フレアーカット絞り)        
22        428.830    4.40   1.69350    53.2           
23*       -34.989  (可変)                             
24          ∞       1.56   1.51633    64.1           
25          ∞       1.78                            
像面        ∞   
非球面データ
第7面
K =-8.84556e+003  A 4= 8.00299e-006  A 6=-3.16834e-008  A 8= 5.90488e-011  
第8面
K = 2.32817e-001  A 4=-3.41924e-006  A 6= 1.27878e-007  A 8=-1.02659e-009  A10=
1.45962e-012  
第13面
K =-2.85206e-004  A 4=-2.69579e-005  A 6=-2.39976e-007  A 8= 5.11410e-009  A10=
-6.28897e-011
第14面
K =-3.28791e+002  A 4= 8.60496e-006  A 6=-8.10877e-008  A 8= 7.39234e-010  
第23面
K =-1.09602e+000  A 4=-1.03709e-005  A 6=-4.05485e-008  A 8= 3.58272e-010  A10=
-7.41890e-013  
各種データ
ズーム比      3.83 
広角     中間     望遠
焦点距離      15.40    29.40    58.99  
Fナンバー      2.88     4.58     5.94  
半画角（度）  33.87    21.48    11.26  
像高          10.34    11.57    11.75  
レンズ全長    74.48    76.73    94.27  
BF             8.21     7.80     7.81  
d 6            1.10     4.57    18.67  
d12           20.81     8.26     0.73  
d20            0.50     2.79     0.81  
d21           11.23    20.69    33.63  
d23            5.41     4.99     5.01  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      74.24  
2    7     -18.26  
3   13      20.21  
4   21       ∞    
5   22      46.83  
6   24       ∞    
【００６２】
[数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1        194.535    1.70   1.84666    23.9           
2         67.437    0.47                             
3         84.543    2.30   1.77250    49.6           
4        942.123    0.15                             
5         43.809    2.80   1.77250    49.6           
6        270.300  (可変)                             
7*       803.525    1.30   1.85135    40.1           
8*        14.766    5.84                             
9        -51.416    1.00   1.69680    55.5           
10         61.434    0.15                             
11         23.892    2.19   1.94595    18.0           
12         59.994  (可変)                             
13*        14.288    2.45   1.84954    40.1           
14*       167.988    0.15                             
15         11.505    3.50   1.77250    49.6           
16       -158.407    0.50   1.80518    25.4           
17          7.102    1.66                             
18       -787.928    1.50   1.48749    70.2           
19        -37.140    1.00                             
20          ∞     (可変)                   (絞り)          
21          ∞     (可変)                   (フレアーカット絞り)        
22        149.305    4.40   1.58313    59.4           
23*       -32.679  (可変)                             
24          ∞       1.60   1.51633    64.1           
25          ∞       1.60                             
像面        ∞   
非球面データ
第7面
K =-3.55520e+003  A 4= 3.96781e-006  A 6=-7.61401e-009  
第8面
K = 1.85296e-001  A 4= 2.96876e-006  A 6= 9.37786e-008  A 8=-5.50190e-010  A10=
3.59100e-012  
第13面
K =-4.35412e-001  A 4=-5.94557e-006  A 6= 1.25897e-007  A 8=-6.81003e-010  A10=
6.15497e-011  
第14面
K = 1.10502e+002  A 4= 4.76420e-006  A 6=-1.87289e-008  A 8= 4.49787e-009  
第23面
K = 1.42856e+000  A 4= 1.36245e-006  A 6=-1.07968e-007  A 8= 9.40144e-010  A10=
-2.01915e-012  
各種データ
ズーム比      3.82 
広角     中間     望遠
焦点距離      15.43    29.20    59.00  
Fナンバー      2.88     4.57     5.94  
半画角（度）  33.82    21.61    11.26  
像高          10.34    11.57    11.75  
レンズ全長    74.58    78.97    94.64  
BF             9.42     7.58     7.87  
d 6            0.95     5.27    15.95  
d12           20.14     9.22     1.20  
d20            0.50     2.40     0.03  
d21           10.50    21.44    36.52  
d23            6.77     4.92     5.22  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      66.67  
2    7     -17.32  
3   13      20.49  
4   21       ∞    
5   22      46.39  
6   24       ∞    
【００６３】
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1        300.187    1.70   1.84666    23.9           
2         82.000    0.12                             
3         87.000    2.80   1.77250    49.6           
4       -566.162    0.15                             
5         48.774    2.40   1.77250    49.6           
6        167.526  (可変)                             
7*       537.928    1.30   1.84954    40.1           
8*        15.093    5.39                             
9        -48.852    0.90   1.69680    55.5           
10         72.771    0.15                             
11         23.669    2.20   1.94595    18.0           
12         54.870  (可変)                             
13*        14.287    2.60   1.84954    40.1           
14*       140.012    0.15                             
15         11.926    3.60   1.77250    49.6           
16       -157.866    0.50   1.80518    25.5           
17          7.261    1.60                             
18       -233.033    1.70   1.59282    68.6           
19        -32.336    1.07                             
20          ∞     (可変)                   (絞り)          
21          ∞     (可変)                   (フレアーカット絞り)        
22        962.619    4.40   1.69350    53.2           
23*       -35.905  (可変)                             
24          ∞       3.25   1.51633    64.1           
25          ∞       2.28                             
像面        ∞   
非球面データ
第7面
K =-1.96712e+003  A 4= 1.56634e-006  A 6=-2.85082e-009  
第8面
K = 4.39249e-002  A 4= 6.18877e-006  A 6= 1.10403e-007  A 8=-5.35382e-010  A10=
5.77480e-012  
第13面
K =-7.84128e-001  A 4= 8.48751e-006  A 6=-3.57373e-007  A 8= 7.93069e-009  A10=
-2.03928e-010  
第14面
K =-1.97472e+002  A 4= 1.20159e-005  A 6=-1.42408e-007  A 8=-7.66982e-009  
第23面
K =-2.36065e+000  A 4=-1.42384e-005  A 6=-1.05254e-007  A 8= 9.12861e-010  A10=
-2.34000e-012  
各種データ
ズーム比      3.81 
広角     中間     望遠
焦点距離      15.64    30.65    59.57  
Fナンバー      2.88     4.58     5.94  
半画角（度）  33.46    20.68    11.16  
像高          10.34    11.57    11.75  
レンズ全長    74.05    78.87    94.16  
BF             9.83    11.15     9.42  
d 6            1.00     7.62    19.81  
d12           20.08     7.49     0.70  
d20            0.50     5.63     1.18  
d21            9.92    14.25    30.32  
d23            5.41     6.73     5.00  
d25            2.28     2.28     2.28  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      71.23  
2    7     -17.89  
3   13      20.34  
4   21       ∞    
5   22      50.00  
6   24       ∞    
【００６４】
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1        257.708    1.70   1.84666    23.9           
2         78.524    0.42                             
3        100.224    2.30   1.69680    55.5           
4      -1848.888    0.15                             
5         45.061    2.90   1.77250    49.6           
6        253.867  (可変)                             
7*       426.612    1.30   1.85135    40.1           
8*        14.644    5.29                             
9        -67.927    1.00   1.77250    49.6           
10         54.445    0.15                             
11         22.994    2.55   1.92286    18.9           
12         67.427  (可変)                             
13*        14.237    2.60   1.84954    40.1           
14*       182.280    0.15                             
15         10.892    3.00   1.77250    49.6           
16        307.386    0.60   1.80518    25.4           
17          6.914    1.75                             
18       -427.643    1.70   1.48749    70.2           
19        -40.597    1.00                             
20(絞り)    ∞     (可変)                             
21        515.350    4.40   1.58313    59.4           
22*       -27.443  (可変)                             
23          ∞       1.56   1.51633    64.1           
24          ∞       1.56                             
像面        ∞   
非球面データ
第7面
K =-9.92306e+003  A 4= 5.32644e-006  A 6=-2.24579e-008  A 8= 5.90488e-011  
第8面
K = 1.87034e-001  A 4=-8.10318e-006  A 6= 2.62959e-007  A 8=-2.74956e-009  A10=
1.36190e-011  
第13面
K =-2.29599e-001  A 4=-2.19651e-005  A 6=-1.60274e-007  A 8= 8.38039e-010  A10=
-1.30242e-010  
第14面
K = 4.80661e+001  A 4=-7.13403e-006  A 6=-3.77287e-008  A 8=-5.23381e-009  A10=
-4.54059e-011  
第22面
K =-7.99912e+000  A 4=-4.30088e-005  A 6= 5.11595e-008  A 8= 4.13624e-010  A10=
-1.51765e-012  
各種データ
ズーム比      3.79 
広角     中間     望遠
焦点距離      15.57    30.33    58.93  
Fナンバー      2.88     4.58     5.94  
半画角（度）  33.60    20.88    11.28  
像高          10.34    11.57    11.75  
レンズ全長    74.82    79.54    94.40  
BF             9.41     7.95     7.58  
d 6            1.00     6.55    17.05  
d12           20.46     8.58     0.90  
d20           11.00    23.50    35.91  
d22            6.82     5.36     5.00  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      71.11  
2    7     -18.28  
3   13      20.73  
4   21      44.82  
5   23       ∞
【００６５】
【表１】
0005868186.tif 000003
【符号の説明】
【００６６】
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
【図１】
0005868186.tif 000004
【図２】
0005868186.tif 000005
【図３】
0005868186.tif 000006
【図４】
0005868186.tif 000007
【図５】
0005868186.tif 000008
【図６】
0005868186.tif 000009
【図７】
0005868186.tif 000010
【図８】
0005868186.tif 000011
【図９】
0005868186.tif 000012