(57)【要約】【課題】固体撮像素子等を用いたビデオカメラやデジタルカメラ等に好適で、射出瞳位置が結像面から十分遠くに離れ、回折光学素子を用いて、３倍程度の変倍比を有し、小型で高性能且つ防振機能を備えたズームレンズを提供する。【解決手段】本発明に係る防振機能を備えたズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３を有している。広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し且つ第２レンズ群Ｇ２と像面との間隔が増大するように、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２がそれぞれ移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１は、面番号４，５に相当するレンズ面に回折光学面Ｇｆを有し、このレンズＬ２を光軸とほぼ直交する方向に移動させて防振する。広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとし、防振時に移動させた第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ２の最大変位量をΔとしたとき、次式Δ／｜ｆｗ｜＜０．２の条件を満足している。【選択図】  図１
2004252099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とを少なくとも有し、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し且つ前記第２レンズ群と像面との間隔が増大するように、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群がそれぞれ移動するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群は、いずれかのレンズ面に回折光学面を有し、いずれかのレンズを光軸とほぼ直交する方向に移動させて防振し、
広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗ、防振時に移動させた前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群中のいずれかのレンズの最大変位量をΔとしたとき、次式
Δ／｜ｆｗ｜＜０．２
の条件を満足することを特徴とする防振機能を備えたズームレンズ。
【請求項２】
前記回折光学面の有効径（直径）をＣとしたとき、次式
０．２＜Ｃ／ｆｗ＜５．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の防振機能を備えたズームレンズ。
【請求項３】
防振時に移動させる前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群中のいずれかのレンズを防振レンズ群とし、この防振レンズ群において最も物体側のレンズ面の有効径（直径）をφｖとしたとき、次式
０．００５＜Δ／φｖ＜０．２
の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の防振機能を備えたズームレンズ。
【請求項４】
前記回折光学面を有する面の曲率半径をｒａとしたとき、次式
０．０≦｜ｆｗ／ｒａ｜＜１．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防振機能を備えたズームレンズ。
【請求項５】
前記防振レンズ群は、前記第２レンズ群中の正屈折力を有するレンズ成分であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の防振機能を備えたズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子等を用いたビデオカメラやデジタルカメラ等に好適な防振機能を備えたズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラやデジタルカメラ等の小型化に伴い、ズームレンズの小型化が要求されている。近年では、変倍機能を備えたズームレンズの要求は益々強くなり、変倍機能の重要性が増している。また、高画質への要求により撮像素子の高細密化が進み、レンズの性能への要求も厳しくなってきている。このような要求を達成するひとつの手段として、従来から、回折光学素子を用いたズームレンズが知られている。
【０００３】
このようなズームレンズとして、例えば、物体側から順に負・正の２成分タイプであり、少なくとも１面の回折光学面を有しているもの（特許文献１を参照）や、物体側から順に負・正・正の３成分タイプであり、いずれかのレンズ群に少なくとも１面の回折光学面を有しているもの（特許文献２を参照）が知られている。また、物体側から順に負・正・正の３成分タイプであり、第２レンズ群中のレンズの接合面に回折光学面を導入して高性能化を図っているものが知られている（特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−５２２３５号公報
【特許文献２】
特開平１１−５２２３７号公報
【特許文献３】
特開２０００−２２１３９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１及び特許文献２において開示されたいずれのズームレンズも、性能・小型化ともに不十分であり、防振機能を備えていなかった。また、これらのズームレンズと同様に、特許文献３において開示されたズームレンズも防振機能を備えていなかった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラやデジタルカメラ等に好適で、射出瞳位置が結像面から十分遠くに離れ、回折光学素子を用いて、３倍程度の変倍比を有し、小型で高性能且つ防振機能を備えたズームレンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の防振機能を備えたズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とを少なくとも有し、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し且つ前記第２レンズ群と像面との間隔が増大するように、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群がそれぞれ移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群は、いずれかのレンズ面に回折光学面を有し、いずれかのレンズを光軸とほぼ直交する方向に移動させて防振し、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗ、防振時に移動させた前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群中のいずれかのレンズの最大変位量をΔとしたとき、次式Δ／｜ｆｗ｜＜０．２の条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
また、前記回折光学面の有効径（直径）をＣとしたとき、次式０．２＜Ｃ／ｆｗ＜５．０の条件を満足することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る防振機能を備えたズームレンズにおいて、防振時に移動させる前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群中のいずれかのレンズを防振レンズ群とし、この防振レンズ群において最も物体側のレンズ面の有効径（直径）をφｖとしたとき、次式０．００５＜Δ／φｖ＜０．２の条件を満足することを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明に係る防振機能を備えたズームレンズにおいて、前記回折光学面を有する面の曲率半径をｒａとしたとき、次式０．０≦｜ｆｗ／ｒａ｜＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る防振機能を備えたズームレンズにおいて、前記防振レンズ群は、前記第２レンズ群中の正屈折力を有するレンズ成分であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る防振機能を備えたズームレンズの実施の形態について説明する。本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを少なくとも有して構成されている。このように、本発明は、負・正の屈折力配置を採用することにより、コンパクトに、射出瞳位置を像面から離す構造をとることができる。したがって、本発明のズームレンズは、固体撮像素子を用いたカメラなどに好適である。
【００１３】
さらに、射出瞳を像面からさらに十分に遠ざけるためには、第２レンズ群Ｇ２の物体側、すなわち、撮像素子の像側に正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３を配置することが好ましい。これは、いわゆるフィールドレンズの作用を利用するものであり、ズーミング中は固定していることが好ましく、その結果、第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させて、フォーカシング（合焦）が可能である。このとき、第３レンズ群Ｇ３は、非球面状に形成されたレンズを有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明のズームレンズを構成するいずれかのレンズ群に、回折作用によるレンズ面（以下、回折光学面という）を導入することにより、特に色収差に関して優れた補正が可能であり、且つ、回折光学素子に特有の問題であったフレアを低減し、その結果、優れた光学性能を達成することができることを見出した。以下、この点について詳述する。
【００１５】
一般に、光線を曲げる方法として、屈折、反射及び回折の３種類が知られている。回折光学面とはこのような光の回折作用を行う光学面である。また、回折光学素子とはこのような回折光学面を備えた光学素子であり、従来知られた回折格子やフレネルゾーンプレートなどがある。このような回折光学素子は、屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られており、その具体例としては、負分散を有することが挙げられる。この性質は、色収差補正に極めて有効であり、高価な特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能となる。なお、このような回折光学素子の性質に関しては、「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修」に詳しい。
【００１６】
本発明に係るズームレンズにおいては、回折光学面を有する一般の光学系の場合と同様に、回折光学面を通過する光線角度は、できるだけ小さい方が好ましい。これは、上記光線角度が大きくなると、回折光学面によるフレアが発生しやすくなり、画質を損ねてしまうからである。そこで、回折光学面によるフレアがあまり影響を及ぼさずに、良好な画像を得るためには、本光学系の場合、その角度が１０度以下とすることが望ましい。このような条件が満たされるのであれば、回折光学面は、本ズームレンズ中のどこに配置してもよいが、本ズームレンズ中においては、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面は、光線角度が１０度を超えて不適である。したがって、この第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面を除いたいずれかのレンズ面に、回折光学面を有することが好ましいことを見出した。なお、その効果を十分に得るには、光線角度が５度以下であることがより好ましい。このためには、回折光学面を配置するレンズ面を適切に選択必要があるが、本発明では、その好ましい位置を見出している。
【００１７】
続いて、本発明のズームレンズが備える防振機能について説明する。上述したように、本ズームレンズは、色収差補正のために回折光学素子を利用しており、少ないレンズ枚数で光学系を構成することができる。その結果、鏡筒のみならず装着するカメラ全体も軽量化できる。しかし、軽量であるために手ブレ等によるズームレンズの振動が発生し易く、このような振動による撮影画像のブレを抑える必要がある。そこで、本発明のズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２中のいずれかのレンズを光軸とほぼ直交する方向に変位（シフト）させ、光学系に振動が加わった時の撮影画像のブレを補正する方式を採っている。これは、手ブレ等のズームレンズの振動による全体の光軸からのズレ量を、光学系内部のレンズ群またはレンズを適切な量だけ光軸とほぼ直交する方向に動かすことにより、結像位置を変化させて全体の光軸からのズレ量を補正する方式である。
【００１８】
さらに、本発明のズームレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動シークエンスの制御を行う制御手段からの信号に基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ補正量に基づいて防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組みあわせることにより、防振レンズシステムを構成することができる。この場合、本発明においては、上記のような防振機能（すなわち、上記のような防振レンズ群Ｇｖを光軸と直交する方向にシフトする機能）を有して構成されることが好ましい。
【００１９】
以下、本発明のズームレンズに規定されている条件式（１）〜（４）についてまず説明する。本発明のズームレンズにおいて、ｆｗは広角端におけるレンズ系全体の焦点距離とし、Δは後述する防振レンズ群Ｇｖの最大変位量したとき、次の条件式（１）を満足する。
【００２０】
【数１】
Δ／｜ｆｗ｜  ＜０．２      （１）
【００２１】
この条件式（１）は、防振レンズ群Ｇｖの最大変位量（すなわち、光軸とほぼ直交する方向に沿った最大変位の大きさ）Δと、広角端の焦点距離ｆｗとの割合についての適切な範囲を規定している。防振レンズ群Ｇｖとしては、第１，第２，第３レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のいずれか全体を用いる方式でも、その一部のレンズ群を用いる方式でもよいが、特に、有効径の小さいレンズで構成されている第２レンズ群Ｇ２の一部のレンズ群を用いると、防振レンズ群Ｇｖの小型化に有効である。また、防振レンズ群Ｇｖの屈折力は、正及び負のどちらにも設定することが可能であるが、防振時においてより良好な結像性能を確保するためには、正の屈折力を有することが好ましい。
【００２２】
上記の条件式（１）の上限値を上回ると、防振レンズ群Ｇｖの最大変位量が大きくなり、その結果、防振時の収差変動量が大きくなりすぎてしまうため望ましくない。特に、像面上の周辺領域において、メリディオナル方向の最良像面とサジタル方向の最良像面との光軸方向の差が広がるため不都合である。また、像面上の周辺領域においても、特に倍率色収差及び偏心コマ収差の発生が甚大となるので不都合である。防振レンズ群Ｇｖが全く変位しなければ防振効果は得られないため、当然条件式（１）においてΔ＞０であり、条件式（１）の下限値は０である。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（１）の上限値を０．１とすることが好ましい。
【００２３】
続いて、本発明において、Ｃは回折光学面の有効径（直径）としたとき、本発明は、次式（２）を満足する。
【００２４】
【数２】
０．２＜  Ｃ  ／ｆｗ  ＜５．０      （２）
【００２５】
この条件式（２）は、回折光学面を有するレンズの適切な有効径（直径）Ｃを規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、有効径（直径）が大きくなりすぎ、回折光学面の製作が困難となりコストアップにつながる。また、回折光学面に外部からの有害光が入りやすくなり、フレア等による画質低下を招きやすくなる。反対に、条件式（２）の下限値を下回ると、また、前記回折光学面を有するレンズの有効径（直径）Ｃが小さくなりすぎて、回折光学面の格子ピッチが小さくなる傾向が強まり、回折光学面の製作が困難となりコストアップにつながるばかりか、格子によるフレア発生が大きくなり画質低下を招きやすくなる。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（２）の上限値を０．１とすることが好ましい。また、下限値を０．０１とすることが好ましい。
【００２６】
また、φｖは防振レンズ群ＧＶの最も物体側の有効径（直径）としたとき、次式（３）を満足する。
【００２７】
【数３】
０．００５＜Δ／φｖ＜０．２      （３）
【００２８】
この条件式（３）は、防振レンズ群Ｇｖの有効径（直径）φｖと、防振レンズ群Ｇｖの最大変位量Δとの比の適切な範囲を規定している。条件式（３）の上限値を上回ると、有効径（直径）φｖに対して最大変位量Δが大きくなりすぎて、防振時に迷光が入り易くなるため好ましくない。また、諸収差のうち、特に望遠端の球面収差が過度に大きくなるので好ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、最大変位量が小さくなり過ぎ、その結果、防振効果小さくなりすぎてしまうために好ましくない。本発明において、防振レンズ群Ｇｖの焦点距離を長くして上述の不都合を回避しようとすると、全体の収差バランスを失いやすいだけでなく、ズームレンズの全長が長くなり過ぎるため好ましくない。なお、本発明の効果をさらに十分に発揮するには、条件式（３）の上限値を０．１とすることが望ましい。また、下限値を０．０１とすることが望ましい。
【００２９】
本発明のズームレンズにおいて、ｒａは回折光学素子を有する面の曲率半径としたとき、次式（４）を満足する。
【００３０】
【数４】
０．０≦｜ｆｗ／ｒａ｜＜１．０            （４）
【００３１】
この条件式（４）は、回折光学面を有するレンズ面の曲率半径ｒａの適切な範囲を規定している。条件式（４）の上限値を上回ると、回折光学面の曲率半径ｒａが小さくなりすぎてしまい、回折光学面自身を製造しづらくなる不都合が生じるばかりか、コマ収差や像面湾曲収差の発生が甚大となってしまう。なお、回折光学面が平面上に形成されているとき、ｒａは無限大なので、条件式（４）は、｜ｆｗ／ｒａ｜＝０である。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（４）の上限値を０．０５とすることが好ましい。
【００３２】
さらに、光学性能を良好にするために、本発明のズームレンズは、以下の条件式（５）〜（８）を満たすことがより望ましい。
【００３３】
本発明において、（第３レンズ群Ｇ３を配置した場合）ｆ３を第３レンズ群Ｇ３の焦点距離としたとき、次式（５）を満足するとよい。
【００３４】
【数５】
１．０  ＜  ｆ３／ｆｗ  ＜  ５．０          （５）
【００３５】
この条件式（５）は、（第３レンズ群Ｇ３を配置した場合における）第３レンズ群の焦点距離ｆ３の適切な範囲を規定している。条件式（５）の上限値を上回ると、射出瞳を像面から十分に離すことが困難となってしまう。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、ズームレンズ全体の小型化が困難となってしまう。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（５）の上限値を１２．０とすることが望ましい。また、条件式（５）の下限値を２．０とすることが望ましい。
【００３６】
また、本発明のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１中の最も物体側に配置されている負メニスカスレンズにおいて、ｒ１を物体側の面の曲率半径、ｒ２を像側の面の曲率半径としたとき、次式（６）を満足することが望ましい。但し、レンズ面が非球面の場合は、ｒ１及びｒ２ともに、近軸曲率半径Ｒを指すものとする。
【００３７】
【数６】
１．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜５．０  （６）
【００３８】
この条件式（６）は、第１レンズ群Ｇ１に配置されている最も物体側の負メニスカスレンズの適切な形状を規定している。条件式（６）の上限値を上回ると、レンズの研摩や芯取りが困難となりコストアップにつながる。一方、条件式（６）の下限値を下回ると、非点収差や倍率色収差などの軸収差の劣化が大きくなり好ましくない。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、条件式（６）の上限値を２．０とすることが好ましい。
【００３９】
続いて、本発明のズームレンズは、ΔＮを第２レンズ群Ｇ２中における最も物体側の貼り合わせレンズである凸レンズと凹レンズの屈折率との差としたとき、次式（７）を満足することが望ましい。
【００４０】
【数７】
０．０３＜ΔＮ      （７）
【００４１】
本発明のように、負の屈折力を持つレンズ群（すなわち、第１レンズ群Ｇ１）が先行するズームレンズにおいては、後続の第２レンズ群Ｇ２を通る光線は大きく曲げられてしまい、この光線の収差補正が難しい。このため、本発明では、条件式（７）に示すように、第２レンズ群Ｇ２中の貼り合わせレンズの屈折率差であるΔＮの値を適切な範囲を規定することにより、第２レンズ群Ｇ２を通る光線の収差補正を良好に行うことが可能であることを見出した。このとき、第２レンズ群Ｇ２中において、正レンズの屈折率が負レンズの屈折率よりも高いことが望ましい。なお、条件式（７）の下限値を下回ると、収差バランスを失いやすく、良好な結像性能を得ることができなくなってしまう。さらに、ペッツバール和が正側に変移しやすくなるので好ましくない。
【００４２】
防振レンズ群Ｇｖは、防振時においても良好な結像性能を維持するために、Ｐをペッツバール和としたとき、次式（８）を満足することが望ましい。
【００４３】
【数８】
０．００２＜｜Ｐ｜／ｆｗ＜０．１      （８）
【００４４】
条件式（８）は、ペッツバール和Ｐを適切な範囲を規定しており、この範囲内では前述したように防振時も良好な結像性能を得ることができる。条件式（８）の上限値を上回ると、防振時に画像の周辺性能の劣化が大きくなり過ぎてしまい、不都合である。一方、条件式（８）の下限値を下回ると、防振レンズ群Ｇｖはペッツバール和を小さく保つために複雑な構成となってレンズ枚数が増加して大型化し、防振レンズ群Ｇｖの全長も大きくなり過ぎてしまい、小型化の達成が困難になってしまう。
【００４５】
なお、防振レンズ群Ｇｖは、上記のように、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２を構成するいずれのレンズまたはレンズ群でも可能であるが、特に光学上好ましいのは、有効径（直径）の小さい第２レンズ群Ｇ２中の貼り合わせレンズである。このとき、上記の貼り合わせレンズは、防振時の色収差の変動を軽減するために、正レンズと負レンズより構成されていることが望ましい。
【００４６】
本発明のズームレンズは、これを構成する各レンズ（上記の防振レンズ群Ｇｖを含む）に対して、屈折率分布型レンズ等を用いることにより、さらに良好な光学性能を得られることは言ううまでもない。
【００４７】
さらに、製品使用や使用条件等によって、単レンズを防振レンズ群Ｇｖとすることも可能である。また、第３レンズ群Ｇ３においても、レンズ群全体ないし一部のレンズ群を光軸方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、防振レンズ群Ｇｖとして扱うことが可能である。
【００４８】
また、本発明のズームレンズは、諸収差を良好に補正するため、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹メニスカスレンズ、凸レンズの構成とすることが好ましい。
【００４９】
さらに、小型化を達成させるため、第２レンズ群Ｇ２は３枚以内、第３レンズ群Ｇ３は２枚以下のレンズで構成されることが望ましい。
【００５０】
本発明のズームレンズにおいて、回折光学面は、空気と接するレンズ面上に形成されることが好ましい。これは、レンズ接合面に形成すると回折格子の高さが大きくなり、フレアが発生しやすくなるからである。さらに、諸収差を良好に補正するためには、この両凸レンズに両凹レンズを貼り合わせた接合レンズを配置することが望ましい。
【００５１】
また、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズは、両凸レンズであることが好ましい。また、回折光学面は（先述した理由から、最も物体側の面を除いた）第２レンズ群Ｇ２に配置されることが望ましい。より具体的には、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の両凸レンズの像側のレンズ面あるいは最も像側に配置されたレンズの像側のレンズ面に配置されることが望ましい。後者の場合、回折光学面が配置されるレンズ面は、物体側に凸な面であることがさらに好ましい。
【００５２】
なお、回折光学面は、アッベ数νｄが６５以下の光学ガラスのレンズ面上に形成することが望ましい。これは、回折格子が製造しやすく、良好な光学性能が得られるからである。
【００５３】
また、回折光学面をレンズ上に形成する場合、製造を容易にする観点から、フレネルゾーンプレートのように、回折光学面を光軸に対して回転対称である格子構造にすることが好ましい。この場合、通常の非球面レンズと同様に、精研削でも、ガラスモールドでも製作可能である。さらには、レンズ表面に薄い樹脂層を形成し、この樹脂層に格子構造を設けるようにしてもよい。また、回折格子は単純な単層構造に限らず、複数の格子構造を重ねて複層構造にしてもよい。このように、複層構造の回折格子によれば、回折効率の波長特性や画角特性をより一層向上させることができるため、好都合である。
【００５４】
さらに、本発明においては、もともと屈折面として非球面状に形成されたレンズＬＡやＬＢのレンズ面に回折作用を有するキノフォームまたはマルチレベルのバイナリ層を付加してもよい。以下、この点について説明する。
【００５５】
一般に、ガラスモールド法で非球面レンズを形成する場合、いわゆる「型」を作り、その「型」の形状を転写した多数のレプリカをガラスで安価に且つ精度良く作っている。したがって、もともと屈折面として非球面状に形成されたレンズ面の上に回折光学面を形成するには、その「型」にキノフォームまたはバイナリ層を付加するだけでよい。このような方法は、コストアップ及び工程時間の増加をそれほど招かずに済むため、実用的価値が高い。特に、レンズ面にバイナリ層を付加する方法は、半導体チップの製造方法と似通っているため、より実用的価値が高い。なお、レンズ面を平面状または球面状に形成し、その表面に薄い透明な樹脂層を付加して、キノフォームまたはバイナリ形状を作成してもよい。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を添付図面に基づいて説明するが、各実施例において回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（９），（１０）とを用いて行う超高屈折法により計算した。超高屈折法とは、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例においては回折光学面は超高屈折法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（９），（１０）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を選んでいる。本実施例において用いたこれらｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した超高屈折法の計算に用いるための屈折率の値を下の表１に示す。
【００５７】
【表１】
2004252099.tif 000003
【００５８】
各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）、基準球面の曲率半径をｒ、近軸曲率半径をＲ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の条件式（９），（１０）で表される。
【００５９】
【数９】
Ｓ（ｙ）＝（ｙ２／ｒ）／｛１＋（１−κ・ｙ２／ｒ２）１／２｝
＋Ｃ２ｙ２＋Ｃ４ｙ４＋Ｃ６ｙ６＋Ｃ８ｙ８＋Ｃ１０ｙ１０      （９）
Ｒ＝１／｛（１／ｒ）＋２Ｃ２｝      （１０）
【００６０】
なお、各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に＊印を付している。また、各実施例において、回折光学面の位相差は通常の屈折率と上記非球面式（９），（１０）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。このため、非球面レンズ面及び回折光学面のいずれにも、非球面式（９），（１０）が用いられるが、非球面レンズ面に用いられる非球面式（９），（１０）はレンズ面の非球面形状そのものを示し、一方、回折光学面に用いられる非球面式（９），（１０）は回折光学面の性能の諸元を示す。
【００６１】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１〜図４を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る防振機能を備えたズームレンズＺ１のレンズ構成を示す。第１実施例に用いたズームレンズＺ１において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズＬ１、物体側に凸面を向け且つ像側の面に回折光学面Ｇｆを備えた正メニスカスレンズＬ２から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側の面が非球面状に形成された両凸レンズＬ３及び両凹レンズＬ４の貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５及び両凸レンズＬ６の貼り合わせレンズから構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側の面が非球面状に形成された両凸レンズＬ７から構成されている。第１実施例において、防振レンズ群Ｇｖは第２レンズ群Ｇ２中の負メニスカスレンズＬ５及び両凸レンズＬ６の貼り合わせレンズに相当している。
【００６２】
なお、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間において、第２レンズ群Ｇ２の近傍に開口絞りＳが配置され、この開口絞りＳは変倍時に第２レンズ群Ｇ２とともに移動する。また、第３レンズ群Ｇ３に配置されている光学フィルターＦ１は、第３レンズ群Ｇ３とともに固定されている。
【００６３】
図２は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーム作動は第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２を群単位で移動させて行われ、この第１実施例では、図２に示すように、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２を実線の矢印Ａ１，Ａ２で示すように移動させる。このとき、第３レンズ群Ｇ３は固定されている。また、防振レンズ群Ｇｖは、第２レンズ群Ｇ２における負メニスカスレンズＬ５及び両凸レンズＬ６の貼り合わせレンズとし、このレンズが防振時において光軸と直交する方向に変位するようにした。
【００６４】
次に、この第１実施例における各レンズの諸元を表２に示す。表中、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（以下、面番号と称する。なお右の＊印は非球面形状に形成されているレンズ面である）、第２欄ｒは各光学面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径）、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（または像面）までの光軸上の距離、さらに第４欄ｎｄ、第５欄ｎｇ、第６欄ｎＣ、第７欄ｎＦはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率をそれぞれ示している。そして、第８欄Ｌは各レンズ成分を表す。また、表には、前記条件式（１）〜（８）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。
【００６５】
なお、この第１実施例では、面番号５に示す面間隔ｄ５（すなわち面番号５と面番号６との面間隔）と、面番号１２に示す面間隔ｄ１２（すなわち面番号１２と面番号１３との面間隔）はズーム作動に応じて変化する。同様に、ズームレンズＺ１の全体の焦点距離ｆと口径比ＦＮＯもズーム作動に応じて変化する。このようなズーム作動に応じて変化する値も、広角端（Ｗ）及び望遠端（Ｔ）において、表中に示している。また、本実施例では、面番号６が開口絞りＳに相当している。さらに、面番号４及び５に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、この回折光学面Ｇｆの諸元は上記の超高屈折法を用いて示している。
【００６６】
【表２】
2004252099.tif 000004
（非球面データ）
2004252099.tif 000005
（変倍における可変間隔）
2004252099.tif 000006
（条件式対応値）
2004252099.tif 000007
【００６７】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（８）は全て満たされることが分かる。図３，４に、第１実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差及び倍率色収差を示す。ここで、図３は広角端（Ｗ）における諸収差図であり、図４は望遠端（Ｔ）における諸収差図である。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。なお、球面収差図において最大口径に対応するＦナンバーの値、非点収差図と歪曲収差図では、像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、非点収差図では実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
【００６８】
各収差図から明らかなように、第１実施例では、防振時を含めて各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、第１実施例において、防振レンズ群Ｇｖの最大変位量Δに対応する像の移動量は、広角端において＋０．２６１９５（ｄ線）、望遠端において＋０．３４２０５（ｄ線）であった。ここで記号「＋」は、像の移動方向が防振レンズ群Ｇｖの変位方向が同じであることを示している。
【００６９】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について図５〜図８を用いて説明する。図５は、第２実施例に係る防振機能を備えたズームレンズＺ２のレンズ構成を示す。図５のズームレンズＺ２において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け且つ物体側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズＬ１、物体側に凸面を向け且つ像側の面に回折光学面Ｇｆを備えた正メニスカスレンズＬ２から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側の面が非球面状に形成された両凸レンズＬ３、両凸レンズＬ４及び両凹レンズＬ５の貼り合わせレンズから構成されている。第２実施例において、防振レンズ群Ｇｖは、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ３に相当している。
【００７０】
なお、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間において、第２レンズ群Ｇ２の近傍に開口絞りＳが配置され、この開口絞りＳは変倍時に第２レンズ群Ｇ２とともに移動する。また、第２レンズ群Ｇ２の像側に光学フィルターＦ１が配置され、このフィルターＦ１は固定されている。
【００７１】
図６は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーム作動は第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２を群単位で移動させて行われ、この第２実施例では、図６に示すように、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２を矢印Ａ３，Ａ４で示すように移動させて行われる。また、防振レンズ群Ｇｖは、第２レンズ群Ｇ２における両凸レンズＬ３とし、このレンズが防振時において光軸と直交する方向に変位するようにした。
【００７２】
このように図５に示した本発明の第２実施例における各レンズの諸元を表３に示す。なお、この第２実施例では、面番号５に示す面間隔ｄ５（すなわち面番号５と面番号６との面間隔）と、面番号１１に示す面間隔ｄ１１（すなわち面番号１１と面番号１２との面間隔）はズーム作動に応じて変化する。同様に、ズームレンズＺ２の全体の焦点距離ｆと口径比ＦＮＯもズーム作動に応じて変化する。このようなズーム作動に応じて変化する値も、広角端（Ｗ）及び望遠端（Ｔ）において、表中に示している。また、本実施例では、面番号６が開口絞りＳに相当している。さらに、面番号４及び５に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、この回折光学面Ｇｆの諸元は超高屈折法を用いて示している。
【００７３】
【表３】
2004252099.tif 000008
2004252099.tif 000009
【００７４】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（８）は全て満たされることが分かる（但し、この実施例では第３レンズ群が配されていないため、条件式（５）は記載していない）。図７，８は、第２実施例の諸収差図である。ここで図７は広角端（Ｗ）における諸収差図であり、図８は望遠端（Ｔ）における諸収差図である。各収差図から明らかなように、第２実施例では、防振時を含めて各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、第２実施例において、防振レンズ群Ｇｖの最大変位量Δに対応する像の移動量は、広角端において＋０．１６３６９（ｄ線）、望遠端において＋０．２７１２３（ｄ線）であった。ここで記号「＋」は、像の移動方向が防振レンズ群Ｇｖの変位方向が同じであることを示している。
【００７５】
（第３実施例）
続いて、本発明の第３実施例について図９〜図１２を用いて説明する。図９は第３実施例に係る防振機能を備えたズームレンズＺ３のレンズ構成を示す。図９のズームレンズＺ３において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け且つ物体側の面が非球面状に形成された負メニスカスレンズＬ１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側の面が非球面状に形成され且つ像側の面に回折光学面Ｇｆを備えた両凸レンズＬ３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４から構成されている。第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面が非球面状に形成された両凸レンズＬ５から構成されている。第３実施例において、防振レンズ群Ｇｖは第１レンズ群Ｇ１に相当している。
【００７６】
なお、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間において、第２レンズ群Ｇ２の近傍に開口絞りＳが配置され、この開口絞りＳは変倍時に第２レンズ群Ｇ２とともに移動する。第３レンズ群Ｇ３の両凸レンズＬ７の像側に光学フィルターＦ１が配置され、この光学フィルターＦ１は第３レンズ群Ｇ３とともに固定されている。
【００７７】
図１０は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍における各レンズ群の移動軌跡を示す。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーム作動は、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２を群単位で移動させて行われ、この第３実施例は、図１０に示すように、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２を矢印Ａ５，Ａ６で示すように移動させて行われる。このとき、第３レンズ群Ｇ３は固定されている。また、防振レンズ群Ｇｖは、第１レンズ群Ｇ１とし、このレンズ群が防振時において光軸と直交する方向に変位するようにした。
【００７８】
このように図９に示した本発明の第３実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、この第３実施例では、面番号４に示す面間隔ｄ４（すなわち面番号４と面番号５との面間隔）と、面番号１０に示す面間隔ｄ１０（すなわち面番号１０と面番号１１との面間隔）はズーム作動に応じて変化する。同様に、ズームレンズＺ３の全体の焦点距離ｆと口径比ＦＮＯもズーム作動に応じて変化する。このようなズーム作動に応じて変化する値も、広角端（Ｗ）及び望遠端（Ｔ）において、表中に示している。また、本実施例では、面番号５が開口絞りＳに相当している。さらに、面番号７及び８に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、この回折光学面Ｇｆの諸元は超高屈折法を用いて示している。
【００７９】
【表４】
2004252099.tif 000010
（非球面データ）
2004252099.tif 000011
2004252099.tif 000012
（変倍における可変間隔）
2004252099.tif 000013
（条件式対応値）
2004252099.tif 000014
【００８０】
このように第３実施例では、上記条件式（１）〜（８）は全て満たされることが分かる。図１１，１２は、第３実施例の諸収差図である。ここで、図１１は広角端（Ｗ）における諸収差図であり、図１２は望遠端（Ｔ）における諸収差図である。各収差図から明らかなように、第３実施例では、防振時を含めて各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、第３実施例において、防振レンズ群Ｇｖの最大変位量Δに対応する像の移動量は、広角端において−０．０６４７５（ｄ線）、望遠端において−０．１８１２６（ｄ線）であった。ここで記号「−」は、像の移動方向が防振レンズ群Ｇｖの変位方向が逆向きであることを示している。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラやデジタルカメラ等に好適で、回折光学素子を用いて、３倍程度の変倍比を有し、小型で高性能且つ防振機能を備えたズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る防振機能を備えたズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図２】上記第１実施例に係る防振機能を備えたズームレンズを広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図３】第１実施例の広角端（Ｗ）における諸収差図である。
【図４】第１実施例の望遠端（Ｔ）における諸収差図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る防振機能を備えたズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】上記第２実施例に係る防振機能を備えたズームレンズを広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図７】第２実施例の広角端（Ｗ）における諸収差図である。
【図８】第２実例の望遠端（Ｔ）における諸収差図である。
【図９】本発明の第３実施例に係る防振機能を備えたズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１０】上記第３実施例に係る防振機能を備えたズームレンズを広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）まで変倍させたときの各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図１１】第３実施例の広角端（Ｗ）における諸収差図である。
【図１２】第３実施例の望遠端（Ｔ）における諸収差図である。
【符号の説明】
Ｚｉ  ズームレンズ
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
Ｇ３  第３レンズ群
Ｓ    開口絞り
Ｌｉ  各レンズ成分
Ｇｆ  回折光学面
Ｇｖ  防振レンズ群
Ｉ    像面
【図１】
2004252099.tif 000015
【図２】
2004252099.tif 000016
【図３】
2004252099.tif 000017
【図４】
2004252099.tif 000018
【図５】
2004252099.tif 000019
【図６】
2004252099.tif 000020
【図７】
2004252099.tif 000021
【図８】
2004252099.tif 000022
【図９】
2004252099.tif 000023
【図１０】
2004252099.tif 000024
【図１１】
2004252099.tif 000025
【図１２】
2004252099.tif 000026