JP2006309042A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】高画質のデジタルカメラ等に好適な小型で高変倍のズームレンズを提供すする。
【解決手段】正の屈折力をもつ第１レンズ群Ｉ、負の屈折力をもつ第２レンズ群ＩＩ、正の屈折力をもつ第３レンズ群ＩＩＩ、正の屈折力をもつ第４レンズ群ＩＶ、正又は負の屈折力をもつ接合レンズからなる第５レンズ群Ｖを備え、第１レンズ群及び第５レンズ群を固定とし、第２レンズ群を物体側から像面側に移動させて広角端から望遠端へのズーミングを行い、第３レンズ群及び第４レンズ群を移動させてズーミングに伴う収差補正を行うと共に第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群の前面から結像面までのレンズ系における望遠端での焦点距離ｆｔ、レンズ系の全長ＴＬが、ＴＬ／ｆｔ＜１．４５を満足するように形成する。これにより、小型、高変倍で、光学性能の高いズームレンズが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えた高画質のデジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラ等に適用されるインナーフォーカス式のズームレンズに関し、特に、１０倍程度の高変倍比、広角端でのＦナンバーが２．０程度の大口径比をもつ小型のズームレンズに関する。

デジタルスチルカメラ等に搭載される従来のズームレンズとしては、物体側から順に、正の屈折力をもつ第１レンズ群、負の屈折力をもつ第２レンズ群、正の屈折力をもつ第３レンズ群、及び正の屈折力をもつ第４レンズ群を備え、第１レンズ群を３枚のレンズ、第２レンズ群を３枚のレンズ、第３レンズ群を接合レンズからなる１枚のレンズ、第４レンズ群を３枚のレンズによりそれぞれ構成し、全てのレンズ群を移動させるようにして、高変倍としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の他のズームレンズとしては、物体側から順に、正の屈折力をもつ第１レンズ群、負の屈折力をもつ第２レンズ群、正の屈折力をもつ第３レンズ群、負の屈折力をもつ第４レンズ群、及び正の屈折力をもつ第５レンズ群を備え、第１レンズ群を３枚のレンズ、第２レンズ群を接合レンズを含む３枚のレンズ、第３レンズ群を接合レンズを含む２枚のレンズ、第４レンズ群を１枚のレンズ、第５レンズ群を接合レンズからなる１枚のレンズによりそれぞれ構成し、全てのレンズ群を移動させるようにして、広画角、高変倍としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１９４５９０号公報 特開２００３−２５５２２８号公報

ところで、上記特許文献１に開示のズームレンズにおいては、レンズ系の望遠端での焦点距離ｆｔに対するレンズ系の全長ＴＬの値（ＴＬ／ｆｔ）が、ＴＬ／ｆｔ＞２であり、レンズ系の全長が著しく長くなっている。また、ＴＬ／ｆｔ＝１．３５程度の実施例が開示されているものの、この仕様では諸収差が大きくなっており、高画質のデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラには適していない。

また、上記特許文献２に開示のズームレンズにおいては、レンズ系の望遠端での焦点距離ｆｔに対するレンズ系の全長ＴＬの値（ＴＬ／ｆｔ）が１．９〜３．２であり、レンズ系の全長が著しく長くなっている。さらに、ズーミングに際して、第１レンズ群が移動するため、レンズを偏芯させずに保持することが難しく、この精度を高めようとすると機構的に複雑になり、コストの増加を招く。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、第１レンズ群を移動させることなく、従来のズームレンズに比べて小型で、高変倍、例えば１０倍程度の高変倍比を確保でき、諸収差を良好に補正することができ、高画質のデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に適したズームレンズを提供することにある。

本発明のズームレンズは、物体側から像面側に向けて順に、正の屈折力をもつ第１レンズ群、負の屈折力をもつ第２レンズ群、正の屈折力をもつ第３レンズ群、正の屈折力をもつ第４レンズ群、正又は負の屈折力をもつ接合レンズからなる第５レンズ群を備え、第１レンズ群及び第５レンズ群を固定とし、第２レンズ群を物体側から像面側に移動させて広角端から望遠端へのズーミングを行い、第３レンズ群及び第４レンズ群を移動させてズーミングに伴う収差補正を行うと共に第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズであって、上記第１レンズ群の前面から結像面までのレンズ系における望遠端での焦点距離をｆｔ、レンズ系の全長をＴＬとするとき、次の条件式（１）
（１） ＴＬ／ｆｔ＜１．４５
を満足する、ことを特徴としている。
この構成によれば、第１レンズ群が静止した状態で、第２レンズ群が物体側から像面側に移動して、広角端から望遠端へのズーミングを行い、第３レンズ群、第４レンズ群及び第５レンズ群が適宜移動してズーミングに伴う収差補正を行うと共に、第４レンズ群が移動してフォーカシングを行う。
このように、第１レンズ群及び第５レンズ群が固定されたインナーフォーカス式のズームレンズとし、物体側から像面側に向けて、正，負，正，正，正又は負の屈折力をもつ５つのレンズ群を配置することにより、小型化を達成しつつ、１０程度の変倍比（ズーム倍率）を確保でき、変倍範囲の全域に亘り諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

上記構成において、第５レンズ群は、正の屈折力をもつレンズと負の屈折力をもつレンズとの接合レンズからなる、構成を採用することができる。
この構成によれば、第５レンズ群を、正の屈折力をもつレンズと負の屈折力をもつレンズとの接合レンズとすることで、諸収差を良好に補正しつつ、小型化を達成することができる。

上記構成において、第５レンズ群の正の屈折力をもつレンズの屈折率をＮｐ及びアッベ数をνｐ、第５レンズ群の負の屈折力をもつレンズの屈折率をＮｎ及びアッベ数をνｎとするとき、次の条件式（２），（３），（４），（５）
（２） １．５＜Ｎｐ＜１．６
（３） ４５＜νｐ＜６０
（４） １．７＜Ｎｎ＜２．０
（５） ２７＜νｎ＜５０
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第５レンズ群の正の屈折力をもつレンズが、条件式（２），（３）を満足することにより、諸収差、特にコマ収差、色収差を良好に補正することができ、又、ペッツバール和を適正にして、像面湾曲を良好に補正することができる。
また、第５レンズ群の負の屈折力をもつレンズが、条件式（４），（５）を満足することにより、ペッツバール和を適正にして、像面湾曲（像面バランス）を良好に補正することができ、又、特に色収差を良好に補正することができ、さらに、レンズの材料コストが高くなるのを抑えることができる。

以上述べたように、本発明のズームレンズによれば、従来のズームレンズに比べて、小型で、高変倍、すなわち１０倍程度の高変倍比（ズーム倍率）を確保でき、諸収差、特に、コマ収差、色収差等が良好に補正されて光学性能が高く、高画質のデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に適したズームレンズが得られる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、本発明に係るズームレンズの一実施形態を示すものであり、図１は基本構成図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は広角端、中間位置、望遠端にある状態を示す状態図である。

このズームレンズにおいては、図１に示すように、全体として正の屈折力をもつ第１レンズ群（Ｉ）、全体として負の屈折力をもつ第２レンズ群（ＩＩ）、全体として正の屈折力をもつ第３レンズ群（ＩＩＩ）、全体として正の屈折力をもつ第４レンズ群（ＩＶ）、全体として正の屈折力をもつ第５レンズ群（Ｖ）が、物体側から像面側に向けて順次に配列されている。
そして、第５レンズ群（Ｖ）よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等の役割をなすカバーガラス１３が配置され、カバーガラス１３の後方に固体撮像素子としてのＣＣＤの結像面Ｐが配置される。また、第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）との間の所定位置には、所定の口径をもつ開口絞りＳＤが固定された状態で配置されている。

上記構成のズームレンズにおいては、図２に示すように、第１レンズ群（Ｉ）及び第５レンズ群（Ｖ）が停止した固定状態で、第２レンズ群（ＩＩ）が物体側から像面側に移動して広角端から望遠端へのズーミングを行い、第３レンズ群（ＩＩＩ）及び第４レンズ群（ＩＶ）が像面側から物体側に移動してズーミングに伴う収差補正を行うと共に、第４レンズ群（ＩＶ）が像面側から物体側に移動してフォーカシングを行うようになっている。

第１レンズ群（Ｉ）は、図１に示すように、負の屈折力をもつ第１レンズ１、第１レンズ１に接合されると共に正の屈折力をもつ第２レンズ２、正の屈折力をもつ第３レンズ３により構成されている。
第２レンズ群（ＩＩ）は、図１に示すように、薄層の第４レンズ４、第４レンズ４が物体側の面に積層された負の屈折力をもつ第５レンズ５、負の屈折力をもつ第６レンズ６、第６レンズ６に接合されると共に正の屈折力をもつ第７レンズ７により構成されている。ここで、第４レンズ４と第５レンズ５とは、厚肉の第５レンズ５に薄層の第４レンズ４が積層されて全体として負の屈折力をもつハイブリッドレンズとして形成されている。
第３レンズ群（ＩＩＩ）は、図１に示すように、正の屈折力をもつ第８レンズ８、第８レンズ８に接合されると共に負の屈折力をもつ第９レンズ９により構成されている。
第４レンズ（ＩＶ）は、図１に示すように、正の屈折力をもつ第１０レンズ１０により構成されている。
第５レンズ群（Ｖ）は、図１に示すように、負の屈折力をもつ第１１レンズ１１、第１１レンズ１１に接合されると共に正の屈折力をもつ第１２レンズ１２により構成されている。

ここで、第１レンズ１の物体側の面（前面）から結像面Ｐまでのレンズ系の全長はＴＬ、広角端におけるレンズ系の焦点距離はｆｗ、中間位置におけるレンズ系の焦点距離はｆｍ、望遠端におけるレンズ系の焦点距離はｆｔで表す。
また、第１レンズ１〜第１２レンズ１２、カバーガラス１３においては、図１に示すように、それぞれの面をＳｉ（ｉ＝１〜２２）、それぞれの面Ｓｉの曲率半径をＲｉ（ｉ＝１〜２２）、ｄ線に対する屈折率をＮｉ及びアッベ数をνｉ（ｉ＝１〜１３）で表す。
さらに、第１レンズ１〜カバーガラス１３〜像面Ｐまでのそれぞれの光軸Ｌ上での距離（厚さ、空気間隔）はＤｉ（ｉ＝１〜２２）、第１２レンズ１２の像面側の面（後面）から結像面Ｐまでの距離すなわちバックフォーカス（空気換算距離）をＢＦで表す。

第１レンズ１は、ガラス材料により形成されて、物体側に凸面（球面）Ｓ１及び像面側に凹面（球面）Ｓ２を向けたメニスカス形状のレンズである。
第２レンズ２は、ガラス材料により形成されて第１レンズ１に接合されており、物体側に凸面（球面）Ｓ２及び像面側に凸面（球面）Ｓ３を向けた両凸形状のレンズである。
第３レンズ３は、ガラス材料により形成されて、物体側に凸面（球面）Ｓ４及び像面側に凹面（球面）Ｓ５を向けたメニスカス形状のレンズである。

第５レンズ５は、ガラス材料により形成されて、物体側に凸面（球面）Ｓ７及び像面側に凹面（球面）Ｓ８を向けたメニスカス形状のレンズであり、プラスチック材料により形成された薄層の第４レンズ４が凸面Ｓ７に積層されて、物体側に非球面をなす凸面Ｓ６をもつように形成されている。すなわち、第４レンズ４及び第５レンズ５により、ハイブリッド非球面レンズが形成されている。
第６レンズ６は、ガラス材料により形成されて、物体側に凹面（球面）Ｓ９及び像面側に凹面（球面）Ｓ１０を向けた両凹形状のレンズである。
第７レンズ７は、ガラス材料により形成されて第６レンズ６に接合されており、物体側に凸面（球面）Ｓ１０及び像面側に凸面（球面）Ｓ１１を向けた両凸形状のレンズである。

第８レンズ８は、ガラス材料により形成されて、物体側に非球面をなす凸面Ｓ１３及び像面側に凸面（球面）Ｓ１４を向けた両凸形状のレンズである。
第９レンズ９は、ガラス材料により形成されて第８レンズ８に接合されており、物体側に凹面（球面）Ｓ１４及び像面側に凸面（球面）Ｓ１５を向けたメニスカス形状のレンズである。
第１０レンズ１０は、ガラス材料により形成されて、物体側に非球面をなす凸面Ｓ１６及び像面側に非球面をなす凸面Ｓ１７を向けた両凸形状のレンズである。

第１１レンズ１１は、ガラス材料により形成されて、物体側に凸面（球面）Ｓ１８及び像面側に凹面（球面）Ｓ１９を向けたメニスカス形状のレンズである。第１１レンズ１１は、第５レンズ群（Ｖ）の負の屈折力をもつレンズに該当し、その屈折率Ｎ１１は条件式
（４）のＮｎに対応し、そのアッベ数ν１１は条件式（５）のνｎに対応する。
第１２レンズ１２は、ガラス材料により形成されて第１１レンズ１１に接合されており、物体側に凸面（球面）Ｓ１９及び像面側に凸面（球面）Ｓ２０を向けた両凸形状のレンズである。第１２レンズ１２は、第５レンズ群（Ｖ）の正の屈折力をもつレンズに該当し、その屈折率Ｎ１２は条件式（２）のＮｐに対応し、そのアッベ数ν１２は条件式（３）のνｐに対応する。

ここで、第４レンズ４、第８レンズ８、及び第１０レンズ１０において、非球面を表す式としては、次式で規定される。
Ｚ＝Ｃｙ^２／［１＋（１−εＣ^２ｙ^２）^１／２］＋Ｄｙ^４＋Ｅｙ^６＋Ｆｙ^８＋Ｇｙ^１０
ただし、Ｚ：非球面の頂点における接平面から，光軸Ｌからの高さがｙの非球面上の点までの距離、ｙ：光軸からの高さ、Ｃ：非球面の頂点における曲率（１／Ｒ）、ε：円錐定数、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ：非球面係数である。

また、上記構成においては、第１レンズ群（Ｉ）の前面（第１レンズ１の物体側の凸面Ｓ１）から結像面Ｐまでのレンズ系において、望遠端における焦点距離ｆｔとレンズ系の全長ＴＬとの関係が、次の条件式（１）
（１） ＴＬ／ｆｔ＜１．４５
を満足するように形成されている。
条件式（１）は、レンズ系全長と望遠端での焦点距離との関係を規定したものであり、この条件式を満たすことにより、小型化を達成しつつ、１０程度の高変倍比（ズーム倍率）を確保でき、変倍範囲の全域に亘り諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

また、上記構成においては、第５レンズ群（Ｖ）に関して、正の屈折力をもつレンズの屈折率Ｎｐ及びアッベ数νｐ（ここでは、第１２レンズ１２の屈折率Ｎ１２及びアッベ数ν１２）、負の屈折力をもつレンズの屈折率Ｎｎ及びアッベ数νｎ（ここでは、第１１レンズ１１の屈折率Ｎ１１及びアッベ数ν１１）が、好ましくは、次の条件式（２），（３），（４），（５）
（２） １．５＜Ｎｐ＜１．６
（３） ４５＜νｐ＜６０
（４） １．７＜Ｎｎ＜２．０
（５） ２７＜νｎ＜５０
を満足するように形成される。

条件式（２）については、Ｎｐの値が、下限値を超えるとコマ収差が悪化し、上限値を超えるとペッツバール和が小さくなって像面バランスが悪化し像面湾曲が大きくなる。したがって、条件式（２）を満たすことにより、コマ収差を良好に補正することができ、又、ペッツバール和を適正にして像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式（３）については、νｐの値が、下限値を超えると色収差が悪化し、上限値を超えるとペツバール和が小さくなって像面バランスが悪化し像面湾曲が大きくなる。したがって、条件式（３）を満たすことにより、色収差を良好に補正することができ、又、ペッツバール和を適正にして像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式（４）については、Ｎｎの値が、下限値を超えるとペツバール和が小さくなって像面バランスが悪化し像面湾曲が大きくなり、上限値を超えるとレンズの材料が高価になる。したがって、条件式（４）を満たすことにより、ペッツバール和を適正にして、像面湾曲を良好に補正することができ、又、レンズの材料コストが高くなるのを抑えることができる。

条件式（５）については、νｎの値が、下限値を超えると色収差が悪化し、上限値を超えるとレンズの材料が高価になる。したがって、条件式（５）を満たすことにより、色収差を良好に補正することができ、又、レンズの材料コストが高くなるのを抑えることができる。
上記構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例１として以下に示す。

実施例１における条件式（１）〜（５）の数値データ、第１レンズ１〜第１２レンズ１２及びカバーガラス１３の主な仕様諸元、種々の数値データ（設定値）は以下の通りである。
＜条件式の値＞
（１）ＴＬ／ｆｔ＝６９．８／４９．３８＝１．４１
（２）Ｎｐ（Ｎ１２）＝１．５１７４２
（３）νｐ（ν１２）＝５２．４
（４）Ｎｎ（Ｎ１１）＝１．８０５１８
（５）νｎ（ν１１）＝２５．４

＜仕様諸元＞
物体距離＝無限大（広角端）〜無限大（中間）〜無限大（望遠端）、レンズ系の焦点距離＝５．１９ｍｍ（広角端）〜１３．０８ｍｍ（中間）〜４９．３８ｍｍ（望遠端）、ズーム倍率＝９．５１、Ｆナンバー＝１．９７（広角端）〜３．１６（中間）〜５．８３（望遠端）、射出瞳位置＝−６５．９ｍｍ（広角端）〜−３９．５ｍｍ（中間）〜−３４．９ｍｍ（望遠端）、最外角光線の射出角度（像高３．０ｍｍでの光線角度）＝−１．２°（広角端）〜−４．８°（中間）〜−５．３°（望遠端）、レンズ全長（第１レンズ１の前面〜第１２レンズ１２の後面までの距離）＝６２．１ｍｍ、レンズ系の全長（ＴＬ；第１レンズ１の前面〜結像面Ｐまでの距離）＝６９．８ｍｍ、バックフォーカス（ＢＦ；第１２レンズ１２の後面〜結像面までの空気換算距離）＝７．７７ｍｍ、画角（２ω）＝６３．８°（広角端）〜２５．０°（中間）〜６．８°（望遠端）

＜曲率半径＞
Ｒ１＝５７．８７５ｍｍ、Ｒ２＝２４．６８８ｍｍ、Ｒ３＝−３１７．４２５ｍｍ、Ｒ４＝２２．４５３ｍｍ、Ｒ５＝６６．７２０ｍｍ、Ｒ６＝８５．３９０ｍｍ、Ｒ７＝５１．０００ｍｍ、Ｒ８＝７．２２５ｍｍ、Ｒ９＝−９．８６９ｍｍ、Ｒ１０＝１１．０３６ｍｍ、Ｒ１１＝−２９．４１８ｍｍ、Ｒ１２＝∞（開口絞りＳＤ）、Ｒ１３＝１４．８３０ｍｍ、Ｒ１４＝−８．４８５ｍｍ、Ｒ１５＝−１６．７４６ｍｍ、Ｒ１６＝２１．０６４ｍｍ、Ｒ１７＝−３０．６５５ｍｍ、Ｒ１８＝２３．３３８ｍｍ、Ｒ１９＝５．６９７ｍｍ、Ｒ２０＝−５５．９８９ｍｍ、Ｒ２１＝∞、Ｒ２２＝∞

＜光軸上の間隔＞
Ｄ１＝１．２０ｍｍ、Ｄ２＝５．７０ｍｍ、Ｄ３＝０．２０ｍｍ、Ｄ４＝３．４０ｍｍ、Ｄ５＝可変、Ｄ６＝０．０５ｍｍ、Ｄ７＝１．００ｍｍ、Ｄ８＝２．９０ｍｍ、Ｄ９＝０．８０ｍｍ、Ｄ１０＝２．２０ｍｍ、Ｄ１１＝可変、Ｄ１２＝可変、Ｄ１３＝４．２０ｍｍ、Ｄ１４＝０．８０ｍｍ、Ｄ１５＝可変、Ｄ１６＝３．００ｍｍ、Ｄ１７＝可変、Ｄ１８＝０．８０ｍｍ、Ｄ１９＝３．７０ｍｍ、Ｄ２０＝可変、Ｄ２１＝１．４０ｍｍ、Ｄ２２＝１．００ｍｍ

＜屈折率（Ｎｄ）＞
Ｎ１＝１．８４６６６、Ｎ２＝１．６９６８０、Ｎ３＝１．６９６８０、Ｎ４＝１．５１５７６、Ｎ５＝１．８８３００、Ｎ６＝１．８３４８１、Ｎ７＝１．８４６６６、Ｎ８＝１．５８３３２、Ｎ９＝１．８３４００、Ｎ１０＝１．５１８３５、Ｎ１１＝１．８０５１８、Ｎ１２＝１．５１７４２、Ｎ１３＝１．５１６８０

＜アッベ数（νｄ）＞
ν１＝２３．８、ν２＝５５．５、ν３＝５５．５、ν４＝５２．６、ν５＝４０．８、ν６＝４２．７、ν７＝２３．８、ν８＝５９．１、ν９＝３７．２、ν１０＝７０．３、ν１１＝２５．４、ν１２＝５２．４、ν１３＝６４．２

＜非球面係数の数値データ＞
＜Ｓ６＞
ε＝０．０００、Ｄ＝４．６８８×１０^−５、Ｅ＝６．５６０×１０^−７、Ｆ＝−４．９００×１０^−８、Ｇ＝７．７１５×１０^−１０
＜Ｓ１３＞
ε＝０．０００、Ｄ＝−７．８７１×１０^−５、Ｅ＝１．６５３×１０^−６、Ｆ＝−４．３３６×１０^−８、Ｇ＝７．７５９×１０^−１０
＜Ｓ１６＞
ε＝０．０００、Ｄ＝９．９７８×１０^−６、Ｅ＝−５．６４６×１０^−６、Ｆ＝９．８８６×１０^−８、Ｇ＝−１．５４４×１０^−９
＜Ｓ１７＞
ε＝０．０００、Ｄ＝８．６１０×１０^−５、Ｅ＝−１．０２２×１０^−６、Ｆ＝−２．３１３×１０^−７、Ｇ＝５．５２４×１０^−９

＜可変間隔＞
Ｄ５＝１．００ｍｍ（広角端）〜９．１８ｍｍ（中間）〜１７．３６ｍｍ（望遠端）、Ｄ１１＝１７．３６ｍｍ（広角端）〜９．１８ｍｍ（中間）〜１．００ｍｍ（望遠端）、Ｄ１２＝４．１０ｍｍ（広角端）〜１．９３ｍｍ（中間）〜１．００（望遠端）、Ｄ１５＝８．０６ｍｍ（広角端）〜６．３６ｍｍ（中間）〜５．６３ｍｍ（望遠端）、Ｄ１７＝１．６０ｍｍ（広角端）〜５．４６ｍｍ（中間）〜７．１３ｍｍ（望遠端）、Ｄ２０＝５．３３ｍｍ（広角端）〜５．３３ｍｍ（中間）〜５．３３（望遠端）

この実施例１における広角端、中間位置、望遠端でのそれぞれの収差図（球面収差（ｄ線（０．５８８ｎｍ），Ｆ線（０．４８６ｎｍ）／非点収差（０．５８８ｎｍ），Ｓ（サジタル平面），Ｍ（メリジオナル平面）／歪曲収差（０．５８８ｎｍ））は、図３、図４、図５に示されるような結果となる。
また、レンズ系の全長ＴＬ（第１レンズ１の前面Ｓ１〜結像面Ｐ）が６９．８ｍｍ、ズーム倍率が９．５１、広角端でのＦナンバーが１．９７となり、小型、薄型で、高変倍の諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

図６及び図７は、本発明に係るズームレンズの他の実施形態を示すものであり、図６は基本構成図、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は広角端、中間位置、望遠端にある状態をそれぞれ示す状態図である。この実施形態においては、第４レンズ群（ＩＶ）を変更した以外は、前述の実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

すなわち、第４レンズ群（ＩＶ）においては、図６に示すように、第１０レンズ１０´が、負の屈折力をもつレンズ１０ａと正の屈折力をもつレンズ１０ｂとの接合レンズとして形成され、全体として正の屈折力をもつように形成されている。
レンズ１０ａは、ガラス材料により形成されて、物体側に凸面（球面）Ｓ１６及び像面側に凹面（球面）Ｓ１６´を向けたメニスカス形状のレンズである。
レンズ１０ｂは、ガラス材料により形成されてレンズ１０ａに接合されており、物体側に凸面（球面）Ｓ１６´及び像面側に非球面をなす凸面Ｓ１７を向けた両凸形状のレンズである。尚、レンズ１０ａの屈折率はＮ１０ａ及びアッベ数はν１０ａ、レンズ１０ｂの屈折率はＮ１０ｂ及びアッベ数はν１０ｂで表す。
上記構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例２として以下に示す。

実施例２における条件式（１）〜（５）の数値データ、第１レンズ１〜第１２レンズ１２及びカバーガラス１３の主な仕様諸元、種々の数値データ（設定値）は以下の通りである。
＜条件式の値＞
（１）ＴＬ／ｆｔ＝７１．３／４９．５０＝１．４４
（２）Ｎｐ（Ｎ１２）＝１．５１７４２
（３）νｐ（ν１２）＝５２．４
（４）Ｎｎ（Ｎ１１）＝１．８０５１８
（５）νｎ（ν１１）＝２５．４

＜仕様諸元＞
物体距離＝無限大（広角端）〜無限大（中間）〜無限大（望遠端）、レンズ系の焦点距離＝５．１９ｍｍ（広角端）〜１３．５７ｍｍ（中間）〜４９．５０ｍｍ（望遠端）、ズーム倍率＝９．５４、Ｆナンバー＝１．９８（広角端）〜３．２６（中間）〜５．９５（望遠端）、射出瞳位置＝−８６．１ｍｍ（広角端）〜−４４．０ｍｍ（中間）〜−４０．８ｍｍ（望遠端）、最外角光線の射出角度（像高３．０ｍｍでの光線角度）＝−０．３°（広角端）〜−４．６°（中間）〜−４．９°（望遠端）、レンズ全長（第１レンズ１の前面〜第１２レンズ１２の後面までの距離）＝６３．５ｍｍ、レンズ系の全長（ＴＬ；第１レンズ１の前面〜結像面Ｐまでの距離）＝７１．３ｍｍ、バックフォーカス（ＢＦ；第１２レンズ１２の後面〜結像面までの空気換算距離）＝７．３６ｍｍ、画角（２ω）＝６０．１°（広角端）〜２４．９°（中間）〜６．９°（望遠端）

＜曲率半径＞
Ｒ１＝６０．８９２ｍｍ、Ｒ２＝２５．６４４ｍｍ、Ｒ３＝−３９６．２６４ｍｍ、Ｒ４＝２４．２６７ｍｍ、Ｒ５＝８３．８８０ｍｍ、Ｒ６＝−１５６．９７１ｍｍ、Ｒ７＝１００．０００ｍｍ、Ｒ８＝８．１０２ｍｍ、Ｒ９＝−９．６９３ｍｍ、Ｒ１０＝１６．０３１ｍｍ、Ｒ１１＝−２０．７３１ｍｍ、Ｒ１２＝∞（開口絞りＳＤ）、Ｒ１３＝１５．２６２ｍｍ、Ｒ１４＝−９．３７５ｍｍ、Ｒ１５＝−１６．６００ｍｍ、Ｒ１６＝４０．０００ｍｍ、Ｒ１６´＝１２．０００、Ｒ１７＝−３０．８２４ｍｍ、Ｒ１８＝１８．７４９ｍｍ、Ｒ１９＝５．６７１ｍｍ、Ｒ２０＝−４６．６９０ｍｍ、Ｒ２１＝∞、Ｒ２２＝∞

＜光軸上の間隔＞
Ｄ１＝１．２０ｍｍ、Ｄ２＝５．７０ｍｍ、Ｄ３＝０．２０ｍｍ、Ｄ４＝３．４０ｍｍ、Ｄ５＝可変、Ｄ６＝０．０５ｍｍ、Ｄ７＝１．００ｍｍ、Ｄ８＝２．９０ｍｍ、Ｄ９＝０．８０ｍｍ、Ｄ１０＝２．２０ｍｍ、Ｄ１１＝可変、Ｄ１２＝可変、Ｄ１３＝４．２０ｍｍ、Ｄ１４＝０．８０ｍｍ、Ｄ１５＝可変、Ｄ１６＝０．８０ｍｍ、Ｄ１６´＝２．５０、Ｄ１７＝可変、Ｄ１８＝０．８０ｍｍ、Ｄ１９＝３．７０ｍｍ、Ｄ２０＝可変、Ｄ２１＝１．４０ｍｍ、Ｄ２２＝１．００ｍｍ

＜屈折率（Ｎｄ）＞
Ｎ１＝１．８４６６６、Ｎ２＝１．６９６８０、Ｎ３＝１．６９６８０、Ｎ４＝１．５１５７６、Ｎ５＝１．８８３００、Ｎ６＝１．８３４８１、Ｎ７＝１．８４６６６、Ｎ８＝１．５８３３２、Ｎ９＝１．８３４００、Ｎ１０ａ＝１．５１７４２、Ｎ１０ｂ＝１．５１８３５、Ｎ１１＝１．８０５１８、Ｎ１２＝１．５１７４２、Ｎ１３＝１．５１６８０

＜アッベ数（νｄ）＞
ν１＝２３．８、ν２＝５５．５、ν３＝５５．５、ν４＝５２．６、ν５＝４０．８、ν６＝４２．７、ν７＝２３．８、ν８＝５９．１、ν９＝３７．２、ν１０ａ＝５２．２、ν１０ｂ＝７０．３、ν１１＝２５．４、ν１２＝５２．４、ν１３＝６４．２

＜非球面係数の数値データ＞
＜Ｓ６＞
ε＝０．０００、Ｄ＝１．１４５×１０^−４、Ｅ＝１．１５６×１０^−６、Ｆ＝−１．０２４×１０^−７、Ｇ＝１．８０９×１０^−９
＜Ｓ１３＞
ε＝０．０００、Ｄ＝−１．００８×１０^−４、Ｅ＝１．３３５×１０^−６、Ｆ＝−７．７４４×１０^−８、Ｇ＝１．８２７×１０^−９
＜Ｓ１７＞
ε＝０．０００、Ｄ＝６．７５３×１０^−５、Ｅ＝−１．７９３×１０^−６、Ｆ＝１．７９５×１０^−７、Ｇ＝−５．２８０×１０^−９

＜可変間隔＞
Ｄ５＝１．００ｍｍ（広角端）〜９．７１ｍｍ（中間）〜１８．４３ｍｍ（望遠端）、Ｄ１１＝１８．４７ｍｍ（広角端）〜９．７４ｍｍ（中間）〜１．００ｍｍ（望遠端）、Ｄ１２＝４．７５ｍｍ（広角端）〜１．８２ｍｍ（中間）〜１．００（望遠端）、Ｄ１５＝８．１１ｍｍ（広角端）〜６．３４ｍｍ（中間）〜６．２７ｍｍ（望遠端）、Ｄ１７＝０．９０ｍｍ（広角端）〜５．６０ｍｍ（中間）〜６．５７ｍｍ（望遠端）、Ｄ２０＝５．４４ｍｍ（広角端）〜５．４４ｍｍ（中間）〜５．４４（望遠端）

この実施例２における広角端、中間位置、望遠端でのそれぞれの収差図（球面収差（ｄ線（０．５８８ｎｍ），Ｆ線（０．４８６ｎｍ）／非点収差（０．５８８ｎｍ），Ｓ（サジタル平面），Ｍ（メリジオナル平面）／歪曲収差（０．５８８ｎｍ））は、図８、図９、図１０に示されるような結果となる。
また、レンズ系の全長ＴＬ（第１レンズ１の前面Ｓ１〜結像面Ｐ）が７１．３ｍｍ、ズーム倍率が９．５４、広角端でのＦナンバーが１．９８となり、小型、薄型で、高変倍の諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

以上述べたように、本発明のズームレンズは、小型化、薄型化等を達成しつつも、１０倍程度の高い変倍比を確保し、しかも変倍範囲の全域に亘って良好に諸収差が補正された高い光学性能を有するため、小型化が要求される高画質のデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等に適用できるのは勿論のこと、ズーミング撮影を行うその他のレンズ光学系においても有用である。

本発明に係るズームレンズの一実施形態を示す構成図である。 図１に示すズームレンズの変倍状態を示すものであり、（ａ）は広角端での状態図、（ｂ）は中間位置での状態図、（ｃ）は望遠端での状態図である。 実施例１に係るズームレンズにおいて、広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図を示す。 実施例１に係るズームレンズにおいて、中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図を示す。 実施例１に係るズームレンズにおいて、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図を示す。 本発明に係るズームレンズの他の実施形態を示す構成図である。 図６に示すズームレンズの変倍状態を示すものであり、（ａ）は広角端での状態図、（ｂ）は中間位置での状態図、（ｃ）は望遠端での状態図である。 実施例２に係るズームレンズにおいて、広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図を示す。 実施例２に係るズームレンズにおいて、中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図を示す。 実施例２に係るズームレンズにおいて、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図を示す。

符号の説明

Ｉ 第１レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
ＩＩＩ 第３レンズ群
ＩＶ 第４レンズ群
Ｖ 第５レンズ群
１ 第１レンズ（第１レンズ群）
２ 第２レンズ（第１レンズ群）
３ 第３レンズ（第１レンズ群）
４ 第４レンズ（第２レンズ群、ハイブリッド非球面レンズ）
５ 第５レンズ（第２レンズ群、ハイブリッド非球面レンズ）
６ 第６レンズ（第２レンズ群）
７ 第７レンズ（第２レンズ群）
８ 第８レンズ（第３レンズ群）
９ 第９レンズ（第３レンズ群）
１０，１０´ 第１０レンズ（第４レンズ群）
１１ 第１１レンズ（第５レンズ群、接合レンズの一方の負の屈折力をもつレンズ）
１２ 第１２レンズ（第５レンズ群、接合レンズの他方の正の屈折力をもつレンズ）
１３ カバーガラス
ＳＤ 開口絞り
Ｄ１〜Ｄ２２ 光軸上の距離
Ｒ１〜Ｒ２２ 曲率半径
Ｓ１〜Ｓ２２ 面
ＴＬ 第１レンズ群の前面から結像面までのレンズ系の全長
ｆｔ レンズ系における望遠端での焦点距離
Ｎｐ 第５レンズ群の正の屈折力をもつレンズの屈折率
Ｎｎ 第５レンズ群の負の屈折力をもつレンズの屈折率
νｐ 第５レンズ群の正の屈折力をもつレンズのアッベ数
νｎ 第５レンズ群の負の屈折力をもつレンズのアッベ数
Ｌ 光軸

Claims (3)

1. 物体側から像面側に向けて順に、正の屈折力をもつ第１レンズ群、負の屈折力をもつ第２レンズ群、正の屈折力をもつ第３レンズ群、正の屈折力をもつ第４レンズ群、正又は負の屈折力をもつ接合レンズからなる第５レンズ群を備え、前記第１レンズ群及び第５レンズ群を固定とし、前記第２レンズ群を物体側から像面側に移動させて広角端から望遠端へのズーミングを行い、前記第３レンズ群及び第４レンズ群を移動させてズーミングに伴う収差補正を行うと共に記第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズであって、
   前記第１レンズ群の前面から結像面までのレンズ系における望遠端での焦点距離をｆｔ、前記レンズ系の全長をＴＬとするとき、次の条件式（１）を満足する、ことを特徴とするズームレンズ。
   （１） ＴＬ／ｆｔ＜１．４５
2. 前記第５レンズ群は、正の屈折力をもつレンズと、負の屈折力をもつレンズとの接合レンズからなる、
   ことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
3. 前記第５レンズ群の正の屈折力をもつレンズの屈折率をＮｐ及びアッベ数をνｐ、前記第５レンズ群の負の屈折力をもつレンズの屈折率をＮｎ及びアッベ数をνｎとするとき、次の条件式（２），（３），（４），（５）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。
   （２） １．５＜Ｎｐ＜１．６
   （３） ４５＜νｐ＜６０
   （４） １．７＜Ｎｎ＜２．０
   （５） ２７＜νｎ＜５０
   
   

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