(57)【要約】【課題】  ２０倍程度の変倍比で、短焦点端のＦナンバが２．０以下であり、構成枚数も比較的少なく安価で、近赤外光の波長域においても収差が充分に補正され、高解像力を有するズームレンズを実現する。【解決手段】  正−負−負−正の屈折力を有する４群構成で、変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３のみを移動させる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側が凸面である正レンズＬ４１、像側が凹面である負レンズＬ４２、正レンズＬ４３、負レンズＬ４４、正レンズＬ４５を配置する。正レンズＬ４１の物体側面の曲率半径をＲ４１１とし、負レンズＬ４２の像側面の曲率半径をＲ４２２として、  ０．１＜（Ｒ４１１−Ｒ４２２）／（Ｒ４１１＋Ｒ４２２）＜０．６  なる条件式を満足するようにする。【選択図】  図１
2015172704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は移動し、前記第４レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は物体側から順に物体側が凸面である正レンズＬ４１、像側が凹面である負レンズＬ４２、正レンズＬ４３、負レンズＬ４４、正レンズＬ４５を有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．１＜（Ｒ４１１−Ｒ４２２）／（Ｒ４１１＋Ｒ４２２）＜０．６        （１）
ただし、Ｒ４１１は正レンズＬ４１の物体側面の曲率半径であり、Ｒ４２２は負レンズＬ４２の像側面の曲率半径である。
【請求項２】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群の正レンズのうち少なくとも１枚は以下の条件式（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．４０＜Ｎｄ＜１．６５                    （２）
６５．０＜νｄ＜１００．０                    （３）
０．０１５＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０６０                    （４）
ただし、Ｎｄは正レンズの屈折率、νｄは正レンズのアッベ数であり、Ｐｇ，Ｆは正レンズの部分分散比である。ここで、Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、ｎｇ，ｎＦ，ｎＣは、それぞれ、正レンズの、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率である。
【請求項３】
請求項２に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群の正レンズのうち少なくとも２枚は請求項２の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４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群に含まれる正レンズＬ４３、負レンズＬ４４は接合されており、以下の条件式（５）を満足することを特徴とするズームレンズ。
−４．０＜Ｒｃｏｍ／（Ｎ４４−Ｎ４３）／ｆ４１＜−１．０              （５）
ただし、Ｒｃｏｍは前記正レンズＬ４３と前記負レンズＬ４４の接合レンズの接合面の曲率半径であり、Ｎ４３は前記第４レンズ群の前記正レンズＬ４３の屈折率であり、Ｎ４４は前記第４レンズ群の前記負レンズＬ４４の屈折率であり、ｆ４１は前記第４レンズ群の前記正レンズＬ４１の焦点距離である。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式（６）を満足することを特徴とするズームレンズ。
−０．８＜ｆ４１／ｆ４２＜−０．４                    （６）
ただし、ｆ４１は前記第４レンズ群の前記正レンズＬ４１の焦点距離であり、ｆ４２は前記第４レンズ群の前記負レンズＬ４２の焦点距離である。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式（７）、（８）を満足することを特徴とするズームレンズ。
−１．２＜ｆ４３／ｆ４４＜−０．７                    （７）
−２．５＜ｆ４５／ｆ４４＜−１．５                    （８）
ただし、ｆ４３は前記第４レンズ群の前記正レンズＬ４３の焦点距離であり、ｆ４４は前記第４レンズ群の前記負レンズＬ４４の焦点距離であり、ｆ４５は前記第４レンズ群の前記正レンズＬ４５の焦点距離である。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、前記第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４レンズ群前群、像側に第４レンズ群後群で構成し、前記第４レンズ群前群は、物体側から順に物体側が凸面である前記正レンズＬ４１、像側が凹面である前記負レンズＬ４２、前記正レンズＬ４３、前記負レンズＬ４４、前記正レンズＬ４５で構成し、前記第４レンズ群後群は、負レンズＬ４６、正レンズＬ４７で構成することを特徴とするズームレンズ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は回折面を有し、以下の条件式（９）を満足することを特徴とするズームレンズ。
１００＜ｆ１ｄｏｅ／ｆ１＜４００                    （９）
ただし、ｆ１ｄｏｅは前記第１レンズ群の回折面の焦点距離であり、ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離である。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、動画撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズおよびそのズームレンズを撮影用光学系として有するカメラおよびそのズームレンズを動画撮影用光学系として有するカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティ等に用いるカメラ市場は、大きなものとなっており、要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と高変倍化は、常にユーザの欲するところであり、ウエイトが大きい。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と高変倍化の両立が求められる。
ここで、高性能化という面では、少なくとも、１００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。また、高変倍化としては、２０倍程度の変倍が必要と考えられる。
また、暗い状態においても撮影できるように、近赤外の波長域においても収差が十分に補正されていることが望まれている。
さらに、大口径化も望まれており、短焦点（「広角」と称する場合がある）端のＦナンバが２．０以下であることが望ましい。
【０００３】
物体側より像側に向かって、順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、負の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを有し、第４レンズ群に７〜８枚程度のレンズを有する大口径のズームレンズの従来例として、特許文献１（特開２００６−０３０５８２号公報）、特許文献２（特開平０９−６１７１５号公報）、特許文献３（特開平０９−６１７１６号公報）、特許文献４（特開平０７−１５９６９３号公報）、特許文献５（特開平１０−０５４９３７号公報）等に開示のものがある。
これら特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に開示されたズームレンズは、２０倍程度の高変倍にはできていない。
また、本発明に最も近い文献と考えられる特許文献５は、他の特許文献１〜特許文献４と同様に、近赤外域の収差補正について、何ら考慮されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、特許文献１〜５に開示されたいずれの構成においても、特に、近赤外域の収差等が少ないというユーザーの要望を充分に満たすものではない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高変倍比で、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型なズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は移動し、前記第４レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は物体側から順に物体側が凸面である正レンズＬ４１、像側が凹面である負レンズＬ４２、正レンズＬ４３、負レンズＬ４４、正レンズＬ４５を有し、
前記正レンズＬ４１の物体側面の曲率半径をＲ４１１とし、前記負レンズＬ４２の像側面の曲率半径をＲ４２２として、
下記の条件式（１）：
０．１＜（Ｒ４１１−Ｒ４２２）／（Ｒ４１１＋Ｒ４２２）＜０．６        （１）
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は移動し、前記第４レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は物体側から順に物体側が凸面である正レンズＬ４１、像側が凹面である負レンズＬ４２、正レンズＬ４３、負レンズＬ４４、正レンズＬ４５を有し、
前記正レンズＬ４１の物体側面の曲率半径をＲ４１１とし、前記負レンズＬ４２の像側面の曲率半径をＲ４２２として、
下記の条件式（１）：
０．１＜（Ｒ４１１−Ｒ４２２）／（Ｒ４１１＋Ｒ４２２）＜０．６        （１）
を満足することにより
高変倍比で、比較的安価且つ小型であり、近赤外光の波長域においても収差が十分に補正され、高い解像力を有するズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る実施例（数値実施例。以下、同じ）１におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端（望遠端）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図２】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの短焦点端（広角端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図３】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図４】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図６】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図７】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図８】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１０】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１１】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１２】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１４】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１５】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１６】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラの物体側（被写体側）から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図１８】図１７のデジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図１９】図１７および図１８のデジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズおよびカメラを詳細に説明する。
具体的な実施例について説明する前に、先ず、本発明の原理的な実施の形態について説明する。
本発明は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群を配置してなる。いわば、正−負−負−正の４レンズ群で構成されるズームレンズは、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群は固定し、第２レンズ群は像側に移動し、第３レンズ群は移動し、第４レンズ群が固定であることにより、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は変化する。
短焦点端において大口径であるズームレンズを構成するためには、短焦点端において軸上光束が太い第４レンズ群の構成が重要になる。また、短焦点端において可視域と近赤外域においてピント変動を小さくするためには軸上色収差を十分に補正する必要がある。
【０００９】
そこで、本発明においては、第４レンズ群は、物体側から順に、物体側が凸面である正レンズＬ４１、像側が凹面である負レンズＬ４２、正レンズＬ４３、負レンズＬ４４、正レンズＬ４５を有する構成にする。その構成にすることにより、短焦点端の軸上色収差を抑えつつ、球面収差やコマ収差等を十分に補正することができる。
また、正レンズＬ４１の物体側面と負レンズＬ４２の像側面はお互いの収差を打ち消すような補正をしている。そのため、それらの曲率半径の関係が重要になる。
そこで、以下の条件式（１）を満足するとよい。
０．１＜（Ｒ４１１−Ｒ４２２）／（Ｒ４１１＋Ｒ４２２）＜０．６      （１）
ただし、Ｒ４１１は、正レンズＬ４１の物体側面の曲率半径であり、Ｒ４２２は、負レンズＬ４２の像側面の曲率半径である。
上記条件式（１）を満足することにより、各種収差を十分に補正することが可能となる。
さらに望ましくは、以下の条件式を満足すると良い。
０．１＜（Ｒ４１１−Ｒ４２２）／（Ｒ４１１＋Ｒ４２２）＜０．５                    （１’）
請求項１に記載のズームレンズにおいて、短焦点端の軸上色収差をより補正するためには、異常分散性がある光学材料を第４レンズ群の正レンズのうち、少なくとも１枚の正レンズに用いると良い。
【００１０】
少なくとも１枚の正レンズは、下記の条件式（２）、（３）、（４）を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
１．４０＜Ｎｄ＜１．６５                    （２）
６５．０＜νｄ＜１００．０                    （３）
０．０１５＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０６０                    （４）
ただし、Ｎｄは正レンズの屈折率であり、νｄは正レンズのアッベ数であり、Ｐｇ，Ｆは正レンズの部分分散比である。ここで、Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣはそれぞれ、正レンズの、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率である。
条件式（２）、（３）、（４）を満足する光学材料は、異常分散性が高く、低分散な光学材料を用いることにより、色収差を十分に補正することができる。
望ましくは、第４レンズ群は、第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置を境として、より物体側に第４レンズ群前群、像側に第４レンズ群後群を構成し、最も軸上光束が太くなる第４レンズ群前群に含まれる正レンズに異常分散性がある光学材料を用いると軸上色収差への効果が高い。
【００１１】
さらに、請求項２に記載のズームレンズにおいて、短焦点端の軸上色収差を補正するためには、第４レンズ群の正レンズのうち、少なくとも２枚が条件式（２）、（３）、（４）を満足すると良い（請求項３に対応する）。さらに望ましくは、第４レンズ群に含まれる正レンズＬ４１、正レンズＬ４３、正レンズＬ４５が条件式（２）、（３）、（４）を満足すると良い。軸上光束が太いため、異常分散による効果が大きいからである。
さらに請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を十分に補正するためには、第４レンズ群に含まれる正レンズＬ４３、負レンズＬ４４は接合されており、以下の条件式（５）を満足すると良い（請求項４に対応する）。
−４．０＜Ｒｃｏｍ／（Ｎ４４−Ｎ４３）／ｆ４１＜−１．０                    （５）
ただし、Ｒｃｏｍは、正レンズＬ４３と負レンズＬ４４の接合レンズの接合面の曲率半径であり、Ｎ４３は、第４レンズ群の正レンズＬ４３の屈折率であり、Ｎ４４は第４レンズ群の負レンズＬ４４の屈折率であり、ｆ４１は、第４レンズ群の正レンズＬ４１の焦点距離である。
【００１２】
正レンズＬ４３と負レンズＬ４４との間の接合面は、正レンズＬ４１とお互いの球面収差やコマ収差等を打ち消すような補正をしている。上記条件式（５）を満足することにより、各種収差をバランス良く補正することができる。
さらに、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を補正するためには、以下の条件式（６）を満足するとよい（請求項５に対応する）。
−０．８＜ｆ４１／ｆ４２＜−０．４                    （６）
ただし、ｆ４１は、第４レンズ群の正レンズＬ４１の焦点距離であり、ｆ４２は、第４レンズ群の負レンズＬ４２の焦点距離である。
正レンズＬ４１と負レンズＬ４２の像側面は、お互いの収差を打ち消すような補正をしているため、上記条件式（６）を満足するようにすると、各種収差を十分に補正できる。
さらに請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を補正するためには、以下の条件式（７）、（８）を満足するとよい（請求項６に対応する）。
−１．２＜ｆ４３／ｆ４４＜−０．７                    （７）
−２．５＜ｆ４５／ｆ４４＜−１．５                    （８）
ただし、ｆ４３は、第４レンズ群の正レンズＬ４３の焦点距離であり、ｆ４４は、第４レンズ群の負レンズＬ４４の焦点距離であり、ｆ４５は、第４レンズ群の正レンズＬ４５の焦点距離である。
【００１３】
上記条件式（７）、（８）を満足するようにすると、短焦点端の軸上色収差を補正しつつ、各種収差を補正することができる。
さらに、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を補正するためには、第４レンズ群は、第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４レンズ群前群を配置し、像側に第４レンズ群後群を配置して構成する。第４レンズ群前群は、物体側から順に、物体側が凸面である正レンズＬ４１、像側が凹面である負レンズＬ４２、正レンズＬ４３、負レンズＬ４４、正レンズＬ４５で構成する。第４レンズ群後群は、物体側から順に、負レンズＬ４６、正レンズＬ４７で構成すると良い（請求項７に対応する）。
第４レンズ群前群は、主な結像作用を持ち、上記構成にすることにより大口径であることから発生する球面収差やコマ収差等を補正することができる。また、第４レンズ群後群により、適切な射出瞳位置にすることや第４レンズ群前群で発生する各種収差の残りを補正することができる。
【００１４】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、長焦点端の軸上色収差を十分に補正するためには、第１レンズ群は、回折面を有し、以下の条件式を満足すると良い（請求項８に対応する）。
１００＜ｆ１ｄｏｅ／ｆ１＜４００                    （９）
ただし、ｆ１ｄｏｅは、第１レンズ群の回折面の焦点距離であり、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離である。
回析面の焦点距離ｆは、
ｆ＝−１／（２×Ｃ２）で表される。
ここで、Ｃ２は、位相関数の２次項の係数である。
第１レンズ群は、長焦点端において軸上光線が最も高い位置を通るため、長焦点端の軸上色収差を補正するためには第１レンズ群に回折面を用いるとよい。
回析面には、積層型の回析光学素子を用いることができる。各々の波長において、適切な屈折率差になるような光学素子を積層することにより、広範囲な波長域において、回析効率を高くすることが可能である。
【００１５】
また、以下に述べる実施例のように、光学素子を密着してもよい。さらに、レンズの接合面を回析構造にすることにより、回析面に対する環境に対して充分に耐え得るようにすることもできる。
さらに上記条件式（９）を満足することにより、長焦点端の軸上色収差を過不足なく補正することが可能となる。
尚、フォーカスは、第１レンズ群で行うことが望ましい。
第１レンズ群でフォーカスすることにより、ズーム位置が変化してもピントがずれないメリットがある。また、長焦点端における温度変化によるピント位置変動に対し第１レンズ群で再度フォーカスする場合、フォーカス移動量が小さくできる点もメリットとなる。
次に、上述した本発明の原理的な実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例１〜実施例４は、本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズの数値例（数値実施例）による具体的な構成の実施例である。図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１におけるズームレンズを説明するためのものである。図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズを説明するためのものである。
【００１６】
図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズを説明するためのものである。そして図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズを説明するためのものである。
実施例１〜実施例４のズームレンズは、いずれも、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置した、いわゆる正−負−負−正の４群構成のズームレンズである。
実施例１〜実施例４の各実施例のズームレンズにおいて、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタおよび紫外カットフィルタ等の各種光学フィルタや、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として、フィルタ等ＦＧと総称することにする。
また、絞りＡＤの物体側または像側に配置される平行平板は、ＮＤフィルタ等の各種フィルタＦを想定したものである。
また、実施例１〜実施例４の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ（ＯＨＡＲＡ）の製品の光学硝種名で示している。
【００１７】
実施例１〜実施例４の各実施例のズームレンズにおける収差は、十分に補正されており、１００万〜５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に従ってズームレンズを構成することによって、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例１〜実施例４の各実施例より明らかである。
実施例１〜実施例４に共通な記号の意味は、次の通りである。
ｆ：光学系全系の焦点距離
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角（度）
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
Ｃ２：位相関係の２次項の係数
Ｃ４：位相関係の４次項の係数
回折格子の形状を、基準波長（ｄ線）をλｄ、光軸からの距離をｈ、位相をφ（ｈ）とし、
φ（ｈ）＝（２π／λｄ）（Ｃ２・ｈ２＋Ｃ４・ｈ４）と表す。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例１のレンズ群配置を示す図１において、図示左側が物体（被写体）側である。
図１に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４レンズ群前群Ｇ４ａを、像側に第４レンズ群後群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。図１には、各光学面の面番号も示している。なお、図１における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いている。そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは、他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
【００１９】
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように移動する。
図１に示す本発明に係る第１の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）１のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１３とを、配置している。
この第１レンズ群Ｇ１のレンズ面、この例の場合、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に積層型の回折光学素子を密着する。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
【００２０】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ２２と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２３とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
【００２１】
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４レンズ群前群Ｇ４ａは、物体側から順に、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４１と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４２と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４５とを配置している。
そして、第４レンズ群前群Ｇ４ａの正レンズＬ４３と負レンズＬ４４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４レンズ群後群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４６と、像面側に物体側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４７を配置している。
【００２２】
そして、第４レンズ群後群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図１に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は変化する。
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
その理由は、第１レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝１５．４５〜７０．３４〜３２０．１５、Ｆ＝１．９５〜１．９５〜４．７８およびω＝１８．８０〜３．８７〜０．８３の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１の通りである。
【００２３】
【表１】
2015172704.tif 000003
【００２４】
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端（Ｗｉｄｅ）、中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、長焦点端（Ｔｅｌｅ）の移動に伴って次表２のように変化する。
【００２５】
【表２】
2015172704.tif 000004
【００２６】
回折面の焦点距離ｆｄｏｅは、位相関数の２次項の係数をＣ２とし、位相関数の４次項の係数をＣ４として、
ｆｄｏｅ＝−１（２×Ｃ２）
で表されるが、この実施例１においては、第２面、即ち、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に形成される回折面の位相関数の２次項の係数Ｃ２は、以下の表３に記載の通りである。尚、位相関数の４次項の係数Ｃ４も併記する。
【００２７】
【表３】
2015172704.tif 000005
【００２８】
尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長（ｄ線）をλｄ、光軸からの距離をｈ、位相をφ（ｈ）として、
φ（ｈ）＝２π／λｄ（Ｃ２・ｈ２＋Ｃ４・ｈ４）と表される。
この実施例１の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表４および５の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
条件式のうち、条件式（１）、条件式（５）〜条件式（９）の値を、下表４にまとめて記載する。条件式（２）〜条件式（４）は、請求項２において規定しているものなので、下表５にてまとめてその数値を記載してある。
【００２９】
【表４】
2015172704.tif 000006
【００３０】
【表５】
2015172704.tif 000007
【００３１】
また、上記条件式（４）に係る部分分散比Ｐｇ,Ｆの硝種毎の値を下表６に示す。
【００３２】
【表６】
2015172704.tif 000008
【００３３】
また、図２、図３および図４に、それぞれ、実施例１の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図２〜図４より明らかなように、実施例１のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例１のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【実施例２】
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例２のレンズ群配置を示す図５において、図示左側が物体（被写体）側である。
図５に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４レンズ群前群Ｇ４ａを、像側に第４レンズ群後群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。
【００３５】
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように移動する。
図５に示す本発明に係る第２の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）２のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１３とを、配置している。
この第１レンズ群Ｇ１のレンズ面、この例の場合、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に積層型の回折光学素子を密着する。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
【００３６】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ２２と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２３とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４レンズ群前群Ｇ４ａは、物体側から順に、像面側に物体側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４１と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４２と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４３と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４４と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４５とを配置している。
【００３７】
そして、第４レンズ群前群Ｇ４ａの正レンズＬ４３と負レンズＬ４４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４レンズ群後群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４６と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４７を配置している。
そして、第４レンズ群後群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図５に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は変化する。
【００３８】
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
その理由は、第１レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝１５．４４〜７０．２８〜３１９．９３、Ｆ＝１．９３〜１．９３〜４．７７およびω＝１８．７９〜３．８７〜０．８３の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表７の通りである。
【００３９】
【表７】
2015172704.tif 000009
【００４０】
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端（Ｗｉｄｅ）、中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、長焦点端（Ｔｅｌｅ）の移動に伴って次表８のように変化する。
【００４１】
【表８】
2015172704.tif 000010
【００４２】
回折面の焦点距離ｆｄｏｅは、位相関数の２次項の係数をＣ２とし、位相関数の４次項の係数をＣ４として、
ｆｄｏｅ＝−１（２×Ｃ２）
で表されるが、この実施例２においては、第２面、即ち、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に形成される回折面の位相関数の２次項の係数Ｃ２は、以下の表９に記載の通りである。尚、位相関数の４次項の係数Ｃ４も併記する。
【００４３】
【表９】
2015172704.tif 000011
【００４４】
尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長（ｄ線）をλｄ、光軸からの距離をｈ、位相をφ（ｈ）として、
φ（ｈ）＝２π／λｄ（Ｃ２・ｈ２＋Ｃ４・ｈ４）と表される。
この実施例２の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表１０および１１の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
条件式のうち、条件式（１）、条件式（５）〜条件式（９）の値を、下表１０にまとめて記載する。条件式（２）〜条件式（４）は、請求項２において規定しているものなので、下表１１にてまとめてその数値を記載してある。
【００４５】
【表１０】
2015172704.tif 000012
【００４６】
【表１１】
2015172704.tif 000013
【００４７】
また、上記条件式（４）に係る部分分散比Ｐｇ,Ｆの硝種毎の値を下表１２に示す。
【００４８】
【表１２】
2015172704.tif 000014
【００４９】
また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図６〜図８より明らかなように、実施例２のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例２のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【実施例３】
【００５０】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例３のレンズ群配置を示す図９において、図示左側が物体（被写体）側である。
図９に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４レンズ群前群Ｇ４ａを、像側に第４レンズ群後群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。図９には、各光学面の面番号も示している。
【００５１】
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように移動する。
図９に示す本発明に係る第３の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）３のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１３とを、配置している。
この第１レンズ群Ｇ１のレンズ面、この例の場合、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に積層型の回折光学素子を密着する。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
【００５２】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ２２と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２３とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
【００５３】
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４レンズ群前群Ｇ４ａは、物体側から順に、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４１と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４２と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４３と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４５とを配置している。
そして、第４レンズ群前群Ｇ４ａの正レンズＬ４３と負レンズＬ４４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４レンズ群後群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４６と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４７を配置している。
【００５４】
そして、第４レンズ群後群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図９に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は変化する。
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
その理由は、第１レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝１５．４４〜７０．２８〜３１９．９５、Ｆ＝１．９３〜１．９３〜４．７６およびω＝１８．７９〜３．８８〜０．８３の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１３の通りである。
【００５５】
【表１３】
2015172704.tif 000015
【００５６】
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端（Ｗｉｄｅ）、中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、長焦点端（Ｔｅｌｅ）の移動に伴って次表１４のように変化する。
【００５７】
【表１４】
2015172704.tif 000016
【００５８】
回折面の焦点距離ｆｄｏｅは、位相関数の２次項の係数をＣ２とし、位相関数の４次項の係数をＣ４として、
ｆｄｏｅ＝−１（２×Ｃ２）
で表されるが、この実施例３においては、第２面、即ち、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に形成される回折面の位相関数の２次項の係数Ｃ２は、以下の表１５に記載の通りである。尚、位相関数の４次項の係数Ｃ４も併記する。
【００５９】
【表１５】
2015172704.tif 000017
【００６０】
尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長（ｄ線）をλｄ、光軸からの距離をｈ、位相をφ（ｈ）として、
φ（ｈ）＝２π／λｄ（Ｃ２・ｈ２＋Ｃ４・ｈ４）と表される。
この実施例３の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表１６および１７の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
条件式のうち、条件式（１）、条件式（５）〜条件式（９）の値を、下表１６にまとめて記載する。条件式（２）〜条件式（４）は、請求項２において規定しているものなので、下表１７にてまとめてその数値を記載してある。
【００６１】
【表１６】
2015172704.tif 000018
【００６２】
【表１７】
2015172704.tif 000019
【００６３】
また、上記条件式（４）に係る部分分散比Ｐｇ,Ｆの硝種毎の値を下表１８に示す。
【００６４】
【表１８】
2015172704.tif 000020
【００６５】
また、図１０、図１１および図１２に、それぞれ、実施例３の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図１０〜図１２より明らかなように、実施例３のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例３のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【実施例４】
【００６６】
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例４のレンズ群配置を示す図１３において、図示左側が物体（被写体）側である。
図１３に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４レンズ群前群Ｇ４ａを、像側に第４レンズ群後群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。図１３には、各光学面の面番号も示している。
【００６７】
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように移動する。
図１３に示す本発明に係る第４の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）４のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１３とを、配置している。
この第１レンズ群Ｇ１のレンズ面、この例の場合、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に積層型の回折光学素子を密着する。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
【００６８】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ２２と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２３とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４レンズ群前群Ｇ４ａは、物体側から順に、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４１と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４２と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４３と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４５とを配置している。
【００６９】
そして、第４レンズ群前群Ｇ４ａの正レンズＬ４３と負レンズＬ４４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４レンズ群後群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４６と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４７を配置している。
そして、第４レンズ群後群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図１３に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は変化する。
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
【００７０】
その理由は、第１レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。
この実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝１５．４５〜７０．３０〜３２０．０４、Ｆ＝１．９３〜１．９３〜４．７７およびω＝１８．７９〜３．８８〜０．８３の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１９の通りである。
【００７１】
【表１９】
2015172704.tif 000021
【００７２】
この実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端（Ｗｉｄｅ）、中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、長焦点端（Ｔｅｌｅ）の移動に伴って次表２０のように変化する。
【００７３】
【表２０】
2015172704.tif 000022
【００７４】
回折面の焦点距離ｆｄｏｅは、位相関数の２次項の係数をＣ２とし、位相関数の４次項の係数をＣ４として、
ｆｄｏｅ＝−１（２×Ｃ２）
で表されるが、この実施例２においては、第２面、即ち、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２との接合面２に形成される回折面の位相関数の２次項の係数Ｃ２は、以下の表２１に記載の通りである。尚、位相関数の４次項の係数Ｃ４も併記する。
【００７５】
【表２１】
2015172704.tif 000023
【００７６】
尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長（ｄ線）をλｄ、光軸からの距離をｈ、位相をφ（ｈ）として、
φ（ｈ）＝２π／λｄ（Ｃ２・ｈ２＋Ｃ４・ｈ４）と表される。
この実施例４の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表１０および１１の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
条件式のうち、条件式（１）、条件式（５）〜条件式（９）の値を、下表２２にまとめて記載する。条件式（２）〜条件式（４）は、請求項２において規定しているものなので、下表２３にてまとめてその数値を記載してある。
【００７７】
【表２２】
2015172704.tif 000024
【００７８】
【表２３】
2015172704.tif 000025
【００７９】
また、上記条件式（４）に係る部分分散比Ｐｇ,Ｆの硝種毎の値を下表２４に示す。
【００８０】
【表２４】
2015172704.tif 000026
【００８１】
また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図１４〜図１６より明らかなように、実施例４のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例４のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【００８２】
〔第５の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る実施例１〜実施例４等のようなズームレンズを撮影用光学系または動画撮影用光学系として採用して構成した本発明の第５の実施の形態に係るカメラについて図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、本発明の第５の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラを物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図、そして図１８は、当該デジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。また、図１９は、当該デジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。なお、図１７〜図１９には、カメラとしてのデジタルカメラについて説明しているが、動画撮影を主としたビデオカメラ、特に、監視用ビデオカメラおよび在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用の撮像装置だけでなく、携帯電話機や、ＰＤＡ（personal data assistant）などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含む、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置にデジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い（請求項９〜請求項１０に対応する）。
【００８３】
このような情報装置も、外観は若干異にするもののデジタルカメラ等と実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置に上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として用いることができる。
図１７および図１８に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ１００に、撮像レンズ（撮影レンズ）１０１、光学ファインダ１０２、ストロボ（電子フラッシュライト）１０３、シャッタボタン１０４、電源スイッチ１０５、液晶モニタ１０６、操作ボタン１０７、メモリカードスロット１０８およびズームスイッチ１０９等を装備している。さらに、図１９に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ１００内に、中央演算装置（ＣＰＵ）１１１、画像処理装置１１２、受光素子１１３、信号処理装置１１４、半導体メモリ１１５および通信カード等１１６を具備している。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮像レンズ１０１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子またはＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１１３とを有しており、撮像レンズ１０１によって結像される被写体光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮像レンズ１０１として、上述した実施例１〜実施例４等において説明したような本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズを用いる。
【００８４】
受光素子１１３の出力は、中央演算装置１１１によって制御される信号処理装置１１４によって処理され、デジタル画像情報に変換される。信号処理装置１１４によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置１１１によって制御される画像処理装置１１２において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１１５に記録される。この場合、半導体メモリ１１５は、メモリカードスロット１０８に装填されたメモリカードでもよく、デジタルカメラ本体にオンボードで内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ１０６には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１１５に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ１１５に記録した画像は、通信カードスロット（明確には図示していないが、メモリカードスロット１０８と兼用しても良い）に装填した通信カード等１１６を介して外部へ送信することも可能である。
撮像レンズ１０１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（明確には図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ１０５を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮像レンズ１０１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば短焦点端（広角端）の配置となっており、ズームスイッチ１０９を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）への変倍動作を行うことができる。
【００８５】
なお、光学ファインダ１０２の光学系も撮像レンズ１０１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
多くの場合、シャッタボタン１０４の半押し操作により、フォーカシングがなされる。
本発明の第１〜第４の実施の形態に係るズームレンズ（請求項１〜請求項８で定義され、あるいは前述した実施例１〜実施例４に示されるズームレンズ）におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群の移動によって行うことができる。シャッタボタン１０４を更に押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ１１５に記録した画像を液晶モニタ１０６に表示させたり、通信カード等１１６を介して外部へ送信させたりする際には、操作ボタン１０７を所定のごとく操作する。半導体メモリ１１５および通信カード等１１６は、メモリカードスロット１０８および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
【００８６】
なお、撮像レンズ１０１が沈胴状態にあるときには、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、沈胴時に第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方が光軸上から退避して、その他のレンズ群と並列的に収納されるような機構とすれば、デジタルカメラのさらなる薄型化を実現することができる。
上述したデジタルカメラ（カメラ）のような撮像装置または同様の撮像機能を有する情報装置には、既に述べた通り、第１〜第４の実施の形態（実施例１〜実施例４）のようなズームレンズを用いて構成した撮像レンズ１０１を撮影用光学系として使用することができる。したがって、収差は充分に補正されており、１００万〜５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のデジタルカメラのような撮像装置または同様の撮像機能を有する携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。
また、本発明の第１〜第４の実施の形態に係るズームレンズの構成は、在来の銀塩フィルムカメラの撮影レンズや投影機の投射レンズ、監視用カメラに用いるズーム撮影レンズとしても応用が可能である。
【符号の説明】
【００８７】
Ｇ１  第１レンズ群（正）
Ｌ１１  負レンズ
Ｌ１２  正レンズ
Ｌ１３  正レンズ
Ｇ２  第２レンズ群（負）
Ｌ２１  負レンズ
Ｌ２２  正レンズ
Ｌ２３  負レンズ
Ｇ３  第３レンズ群（負）
Ｌ３１  負レンズ
Ｌ３２  正レンズ
Ｇ４  第４レンズ群（正）
Ｇ４ａ  第４レンズ群前群
Ｌ４１  正レンズ
Ｌ４２  負レンズ
Ｌ４３  正レンズ
Ｌ４４  負レンズ
Ｌ４５  正レンズ
Ｇ４ｂ  第４レンズ群後群
Ｌ４６  負レンズ
Ｌ４７  正レンズ
ＡＤ  絞り
ＦＧ  フィルタ等
Ｆ  各種フィルタ
１００  カメラボディ
１０１  撮像レンズ
１０２  光学ファインダ
１０３  ストロボ（電子フラッシュライト）
１０４  シャッタボタン
１０５  電源スイッチ
１０６  液晶モニタ
１０７  操作ボタン
１０８  メモリカードスロット
１０９  ズームスイッチ
１１１  中央演算装置（ＣＰＵ）
１１２  画像処理装置
１１３  受光素子（エリアセンサ）
１１４  信号処理装置
１１５  半導体メモリ
１１６  通信カード等
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２００６−０３０５８２号公報
【特許文献２】特開平９−６１７１５号公報
【特許文献３】特開平９−６１７１６号公報
【特許文献４】特開平７−１５９６９３号公報
【特許文献５】特開平１０−０５４９３７号公報
【図１】
2015172704.tif 000027
【図２】
2015172704.tif 000028
【図３】
2015172704.tif 000029
【図４】
2015172704.tif 000030
【図５】
2015172704.tif 000031
【図６】
2015172704.tif 000032
【図７】
2015172704.tif 000033
【図８】
2015172704.tif 000034
【図９】
2015172704.tif 000035
【図１０】
2015172704.tif 000036
【図１１】
2015172704.tif 000037
【図１２】
2015172704.tif 000038
【図１３】
2015172704.tif 000039
【図１４】
2015172704.tif 000040
【図１５】
2015172704.tif 000041
【図１６】
2015172704.tif 000042
【図１７】
2015172704.tif 000043
【図１８】
2015172704.tif 000044
【図１９】
2015172704.tif 000045