JP2012048033A - 高変倍ズームレンズ系 - Google Patents

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Abstract

【課題】変倍比が１８〜２０倍程度で、短焦点距離端で７０度以上の画角を有し、前玉径が小さくコンパクトであり、簡単な構成で優れた防振時の光学性能を確保する。
【解決手段】物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、及び正の第４レンズ群から構成される高変倍ズームレンズ系において、ワイド端からテレ端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増加し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が増加するように、第１レンズ群ないし第３レンズ群が光軸方向に移動し、かつ第１レンズ群の変倍移動量は第３レンズ群の変倍移動量よりも大きく、第３レンズ群の最も物体側のレンズは、その両面が非球面の非球面レンズであり、第３レンズ群は、光軸直交方向に移動して結像位置を変位させることにより像ぶれを補正する像ぶれ補正レンズ群である高変倍ズームレンズ系。
【選択図】図１

Description

本発明は、半画角４５度程度の広角域を含む主にイメージセンサ用の撮像光学系として好適な高変倍ズームレンズ系に関する。
近年、コンパクトデジタルカメラにおいて１０倍以上の変倍比（ズーム比）を達成した高変倍ズームレンズ系のニーズが高まっている。また広角化の要望も強く、７０度以上の画角を有するタイプが多くなっている。一方で画素ピッチの微細化が進み、光学系には高解像度であることが要求される。主にコンパクトカメラ用の撮像レンズは、収納状態で各群の空気間隔を短縮したいわゆる沈胴機構を採用しカメラの薄型化を図るものが多い。このタイプの機構に適したレンズタイプとしては、各レンズ群の群厚が薄いことに加えて、前玉径が小さいこと、更に光学系の全長に関しても機構上の制約を考慮し設計を行う必要がある。
特許文献１、２には、１５倍−２０倍程度の変倍比を達成したズームレンズ系が開示されている。しかし、特許文献１のズームレンズ系は、変倍比は十分であるが、画角が６０度程度であり、広角化という点で求められる仕様を満足できない。特許文献２のズームレンズ系は高変倍かつ広角であるが、長焦点距離端におけるレンズ全長が焦点距離よりも長い又は同程度であり、小型化の点で不十分である。
さらに、高変倍ズームレンズ系では防振機能が求められ、小型化を達成しつつ、防振時の光学性能を確保することが重要な課題である。例えば特許文献３には、正負正正の４群構成のズームレンズ系において、第３レンズ群を正の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群に分けて第３ｂレンズ群への光線入射角をほぼ平行にし、第３ｂレンズ群だけを光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて防振時の光学性能の劣化を抑える防振機構が開示されている。しかしこの防振機構は、第３レンズ群を第３ａレンズ群と第３ｂレンズ群の２つのレンズ群に分けるため、メカ構成が複雑になり光学ユニットが大型化してしまう。
特開２００８−２９２７３３号公報 特開２００９−４２２６９号公報 特開２００３−１４００４８号公報
本発明は、変倍比が１８〜２０倍程度で、短焦点距離端で７０度以上の画角を有し、前玉径が小さくコンパクトであり、簡単な構成で優れた防振時の光学性能を確保することができる高変倍ズームレンズ系を得ることを目的とする。
本発明の高変倍ズームレンズ系は、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群、負の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群から構成される高変倍ズームレンズ系において、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ群間隔が増加し、第２レンズ群と第３レンズ群のレンズ群間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群のレンズ群間隔が増加するように、少なくとも第１レンズ群ないし第３レンズ群が光軸方向に移動し、かつ第１レンズ群の変倍移動量は第３レンズ群の変倍移動量よりも大きいこと、第３レンズ群の最も物体側のレンズは、その両面が非球面の非球面レンズであること、及び第３レンズ群は、光軸直交方向に移動して結像位置を変位させることにより像ぶれを補正する像ぶれ補正レンズ群であること、を特徴としている。
本発明の高変倍ズームレンズ系は、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）１．５＜（１−Ｍ３ｔ）・Ｍ４ｔ＜３
但し、
Ｍ３ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率、
Ｍ４ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第４レンズ群の横倍率、
である。
本発明の高変倍ズームレンズ系は、さらに次の条件式（２）を満足することが好ましい。
（２）ν３Ｐａ＞６４
但し、
ν３Ｐａ：第３レンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値、
である。
本発明の高変倍ズームレンズ系は、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０．３５＜ｎ３Ｎａ−ｎ３Ｐａ
ｎ３Ｎａ：第３レンズ群に含まれる負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値、
ｎ３Ｐａ：第３レンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値、
である。
本発明の高変倍ズームレンズ系は、さらに次の条件式（４）、（５）及び（６）を満足することが好ましい。
（４）−８＜Ｆ１／Ｆ２＜−５
（５）０．２＜（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）／（Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）＜０．４
（６）ν１Ｐ１＞９０
Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、
Ｍ３ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率、
Ｍ３ｗ：短焦点距離端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率、
Ｍ２ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率、
Ｍ２ｗ：短焦点距離端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率、
ν１Ｐ１：第１レンズ群中の最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数、
である。
具体的に、第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、物体側から順に位置する正レンズと負レンズの接合レンズ、及び負レンズの４枚のレンズで構成することができる。あるいは、第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、及び物体側から順に位置する正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成することもできる。
本発明によれば、変倍比が１８〜２０倍程度で、短焦点距離端で７０度以上の画角を有し、前玉径が小さくコンパクトであり、簡単な構成で優れた防振時の光学性能を確保することができる高変倍ズームレンズ系が得られる。
本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例１の長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図１の構成における諸収差図である。 図１の構成における横収差図である。 同数値実施例１の中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図４の構成における諸収差図である。 図４の構成における横収差図である。 同数値実施例１の短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図７の構成における諸収差図である。 図７の構成における横収差図である。 同数値実施例１の高変倍ズームレンズ系を長焦点距離端における無限遠合焦時に防振駆動したときの横収差図である。 本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例２の長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図１１の構成における諸収差図である。 図１１の構成における横収差図である。 同数値実施例２の中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図１４の構成における諸収差図である。 図１４の構成における横収差図である。 同数値実施例２の短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図１７の構成における諸収差図である。 図１７の構成における横収差図である。 同数値実施例２の高変倍ズームレンズ系を長焦点距離端における無限遠合焦時に防振駆動したときの横収差図である。 本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例３の長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図２１の構成における諸収差図である。 図２１の構成における横収差図である。 同数値実施例３の中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図２４の構成における諸収差図である。 図２４の構成における横収差図である。 同数値実施例３の短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図２７の構成における諸収差図である。 図２７の構成における横収差図である。 同数値実施例３の高変倍ズームレンズ系を長焦点距離端における無限遠合焦時に防振駆動したときの横収差図である。 本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例４の長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図３１の構成における諸収差図である。 図３１の構成における横収差図である。 同数値実施例４の中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図３４の構成における諸収差図である。 図３４の構成における横収差図である。 同数値実施例４の短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図３７の構成における諸収差図である。 図３７の構成における横収差図である。 同数値実施例４の高変倍ズームレンズ系を長焦点距離端における無限遠合焦時に防振駆動したときの横収差図である。 本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例５の長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図４１の構成における諸収差図である。 図４１の構成における横収差図である。 同数値実施例５の中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図４４の構成における諸収差図である。 図４４の構成における横収差図である。 同数値実施例５の短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図である。 図４７の構成における諸収差図である。 図４７の構成における横収差図である。 同数値実施例５の高変倍ズームレンズ系を長焦点距離端における無限遠合焦時に防振駆動したときの横収差図である。 本発明による高変倍ズームレンズ系のズーム軌跡を示す簡易移動図である。
本実施の形態の高変倍ズームレンズ系は、図５１の簡易移動図に示すように、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４から構成されている。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置する絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と一体に移動する。フォーカシングは第４レンズ群Ｇ４で行う。Ｉは像面である。
短焦点距離端（Ｗ）から長焦点距離端（Ｔ）への変倍（ズーミング）に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２のレンズ群間隔が増加し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３のレンズ群間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４のレンズ群間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１ないし第４レンズ群Ｇ４の全てのレンズが光軸方向に移動する。より具体的には、短焦点距離端（Ｗ）から長焦点距離端（Ｔ）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１は単調に物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸の移動軌跡を描きながら全体として像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は単調に物体側に移動し、第４レンズ群は一旦物体側に移動してから像側に移動する。第１レンズ群Ｇ１の変倍移動量（物体側への繰り出し量）は、第３レンズ群Ｇ３の変倍移動量（物体側への繰り出し量）よりも大きい。尚、第２レンズ群の移動軌跡は図示したものに限定されず、例えば、物体側に凸の移動軌跡を描きながら光軸方向に移動する態様、Ｓ字の移動軌跡を描きながら光軸方向に移動する態様、さらには光軸方向に固定（光軸方向に移動しない）の態様など種々の態様を採ることができる。第２レンズ群の変倍移動量は、他のレンズ群の変倍移動量と比べて相対的に少ない。
第１レンズ群Ｇ１は、全数値実施例１−５を通じて、物体側から順に、負レンズ１１、正レンズ１２、及び正レンズ１３の３枚のレンズで構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、全数値実施例１−５を通じて、物体側から順に、負レンズ２１、負レンズ２２、及び正レンズ２３の３枚のレンズで構成される。負レンズ２１は、数値実施例１−３では球面レンズであり、数値実施例４−５では、その物体側の面が非球面の非球面レンズである。正レンズ２３は、その両面が非球面の非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、数値実施例１−３では、物体側から順に、正レンズ３１、物体側から順に位置する正レンズ３２と負レンズ３３の接合レンズ、及び負レンズ３４の４枚のレンズで構成される。最も物体側の正レンズ３１は、その両面が非球面の非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、数値実施例４−５では、物体側から順に、正レンズ３１’及び物体側から順に位置する正レンズ３２’と負レンズ３３’の接合レンズの３枚のレンズで構成される。最も物体側の正レンズ３１’ は、その両面が非球面の非球面レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、全数値実施例１−５を通じて、物体側から順に、正レンズ４１、及び負レンズ４２の２枚のレンズで構成される。正レンズ４１は、その物体側の面が非球面の非球面レンズである。負レンズ４２は、その両面が非球面の非球面レンズである。近距離性能をある程度犠牲にすれば第４レンズ群は正レンズ１枚でも構成可能である。
本実施形態の高変倍ズームレンズ系は、正レンズ先行型のレンズ系であり、コンパクトカメラによく使われる負レンズ先行型のズームレンズ系に比べて高変倍化が図れる利点がある。しかし前玉径が大きくなりやすいという欠点があり、多段鏡筒を用いて収納させても径方向に大きくなり、コンパクトカメラに搭載できる大きさではなくなってしまうという問題がある。そこで本実施形態では、短焦点距離端から長焦点距離端への変倍時に際して第１レンズ群を第３レンズ群よりも大きく移動させる（物体側に繰り出す）ことで、第２レンズ群と第３レンズ群の移動自由度を増大させ、変倍割合を最適にすることを可能としている。また、第３レンズ群を、物体側から順に、正レンズ、及び物体側から順に位置する正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成することで、全変倍範囲に亘って諸収差を良好に補正することを可能としている。さらに、第３レンズ群を、物体側から順に、正レンズ、物体側から順に位置する正レンズと負レンズの接合レンズ、及び負レンズの４枚のレンズで構成すれば、全変倍範囲に亘って諸収差を良好に補正できる効果がより顕著に得られる。
そして本実施形態では、第３レンズ群の全体を光軸直交方向に移動させて結像位置を変化させることにより像ぶれを補正する構成（第３レンズ群の全体を像ぶれ補正レンズ群とした構成）を採用しており、機構が簡単であり、光学ユニットの小型化に有利である。また第３レンズ群を上述の３枚または４枚構成とすることで、像ぶれを補正するために第３レンズ群の全体を偏心させた状態でも優れた光学性能を確保することができる。さらに、第３レンズ群の最も物体側の正レンズをその両面が非球面の非球面レンズとすることで、第３レンズ群が偏心したときの結像性能の劣化を防ぐことができる。
条件式（１）は、防振レンズ群である第３レンズ群の長焦点距離端での像ぶれ感度を規定したものであり、高変倍化と像ぶれを停止する精度の確保を両立するための条件式である。
条件式（１）の上限を超えると、高変倍化は可能となるが、第３レンズ群の位置制御の精度が不十分で良好な像ぶれ補正が難しくなり、良好な結像性能が得られなくなる。
条件式（１）の下限を超えると、長焦点距離端での第３レンズ群の倍率が小さくなり、第３レンズ群の変倍作用が小さくなり、高変倍化が達成できなくなる。
条件式（２）は、第３レンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値を規定しており、全変倍域に亘って色収差を良好に補正するための条件式である。
条件式（２）の下限を超えると、比較的強い正の屈折力を持つ第３レンズ群全体で発生する色収差を補正するのが難しくなる。
条件式（３）は、第３レンズ群に含まれる負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値と、第３レンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値との差を規定しており、全変倍域に亘って像面の平坦性を確保するための条件式である。
条件式（３）の下限を超えると、像面の平坦性を規定するペッツバール和が負になりやすく、画面周辺部での像面湾曲がオーバーとなる問題が発生する。
条件式（４）は、第１レンズ群の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定しており、レンズ全長を短くするとともに、広角化を図るための条件式である。
条件式（４）の上限を超えると、第１レンズ群のｄ線に対する屈折力に対して第２レンズ群のｄ線に対する屈折力が弱くなりすぎて、長焦点距離端のレンズ全長を短くするには有利となるが、画角９０度以上の広角化を達成するのが困難となる。
条件式（４）の下限を超えると、第１レンズ群のｄ線に対する屈折力に対して第２レンズ群のｄ線に対する屈折力が強くなりすぎて、第１レンズ群の径が大きくなり、また長焦点距離端のレンズ全長も長くなってしまう。条件式（４）の下限を超えた状態のままレンズ全長を短くしようとすると、各レンズ群の屈折力を強くして変倍時の移動量を少なくする必要が生じ、各変倍域での収差補正が困難となる。
条件式（５）は、第２レンズ群の変倍時の倍率変化と第３レンズ群の変倍時の倍率変化との比を規定しており、第２レンズ群と第３レンズ群の変倍作用の割合を適切な範囲にすることで光学系の小型化と防振精度の両立を図るための条件式である。
条件式（５）の上限を超えると、第３レンズ群の変倍負担が増えて第３レンズの変倍移動量が大きくなり、変倍時のＦナンバーの変動が大きくなり好ましくない。
条件式（５）の下限を超えると、第３レンズ群の変倍作用が小さくなりレンズ全系の高変倍化が難しくなる。条件式（５）の下限を超えた状態で高変倍化を達成するためには第２レンズ群の変倍作用を大きくする必要があるが、前玉径の増大を招くため小型な光学系を得られない。
条件式（６）は、第１レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数を規定しており、特に長焦点距離端の色収差を小さくするための条件式である。
高変倍ズームレンズ系のレンズ全長、特に長焦点距離端でのレンズ全長を小さくするためには第１レンズ群の屈折力を強くする必要がある。そのため、第１レンズ群での収差補正、特に色収差の補正が重要である。第１レンズ群は負正正の３枚のレンズで構成されているが、特に最も物体側の正レンズは小型化のために強い屈折力を持つ必要があり、条件式（６）を満足する範囲の硝材を使うことが好ましい。
条件式（６）の下限を超えると、第１レンズ群で発生する色収差が補正不足となり、特に長焦点距離端において第２レンズ群以降で収差が拡大されて全系での色収差補正不足が顕著となる。
次に具体的な数値実施例を示す。以下の数値実施例は、本発明の高変倍ズームレンズ系をコンパクトデジタルカメラに用いる場合に対応している。諸収差図及び横収差図並びに表中において、ｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、FNO.はＦナンバー、fは全系の焦点距離、Wは半画角（゜）、Yは像高、fB はバックフォーカス、Lはレンズ全長、rは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、N(d)はｄ線に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数、「E-a」は「×10-a」を示す。Ｆナンバー、焦点距離、半画角、像高、バックフォーカス、レンズ全長及び変倍に伴って間隔が変化するレンズ間隔ｄは、短焦点距離端−中間焦点距離−長焦点距離端の順に示している。
回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
（但し、cは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）
［数値実施例１］
図１〜図１０と表１〜表４は、本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例１を示している。図１は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図２はその諸収差図、図３はその横収差図であり、図４は中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図、図５はその諸収差図、図６はその横収差図であり、図７は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図８はその諸収差図、図９はその横収差図であり、図１０は長焦点距離端における無限遠合焦時に表２２に示す所定量防振駆動した時の横収差図である。表１は面データ、表２は各種データ、表３は非球面データ、表４はレンズ群データである。
本数値実施例１の高変倍ズームレンズ系は、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、フォーカシング時に移動するフォーカスレンズ群である（無限遠物体から有限距離物体へ合焦させるに際し第４レンズ群を物体側に繰り出してフォーカシングを行う）。
第１レンズ群Ｇ１（面番号１から６）は、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ１１、物体側に凸の正メニスカスレンズ１２、及び物体側に凸の正メニスカスレンズ１３からなる。
第２レンズ群Ｇ２（面番号７から１２）は、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ２１、両凹負レンズ２２、及び両凸正レンズ２３からなる。両凸正レンズ２３は、その両面が非球面の非球面レンズである。
第３レンズ群Ｇ３（面番号１４から２０）は、物体側から順に、両凸正レンズ３１、物体側から順に位置する両凸正レンズ３２と像側に凸の負メニスカスレンズ３３の接合レンズ、及び物体側に凸の負メニスカスレンズ３４からなる。両凸正レンズ３１は、その両面が非球面の非球面レンズである。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置する絞りＳ（面番号１３）は、第３レンズ群Ｇ３と一体に移動する。
第４レンズ群Ｇ４（面番号２１から２４）は、物体側から順に、両凸正レンズ４１、及び像側に凸の負メニスカスレンズ４２からなる。両凸正レンズ４１は、その両面が非球面の非球面レンズである。負メニスカスレンズ４２は、その物体側の面が非球面の非球面レンズである。第４レンズ群Ｇ４（負メニスカスレンズ４２）の後方（像面Ｉとの間）には、光学フィルタＯＰ（面番号２５から２６）とカバーガラスＣＧ（面番号２７から２８）が配置されている。
（表１）
面データ
面番号 r d N(d) νｄ
1 34.605 0.900 2.00100 29.1
2 24.193 0.200
3 24.577 3.300 1.43500 95.0
4 1738.451 0.100
5 25.784 2.650 1.59282 68.6
6 173.956 d6
7 98.562 0.700 1.88300 40.8
8 5.650 2.600
9 -18.251 0.700 1.72916 54.7
10 7.819 0.100
11* 7.231 1.920 1.82115 24.1
12* -1000.000 d12
13絞 ∞ 0.600
14* 8.257 1.280 1.59201 67.0
15* -33.929 0.100
16 6.125 1.600 1.48749 70.4
17 -12.378 0.650 1.90366 31.3
18 -26.434 0.100
19 10.270 0.600 1.91082 35.2
20 4.195 d20
21* 12.255 2.460 1.54358 55.7
22* -13.877 0.100
23* -13.628 0.700 1.60641 27.2
24 -145.412 d24
25 ∞ 0.300 1.51680 64.2
26 ∞ 0.560
27 ∞ 0.500 1.51680 64.2
28 ∞ -
＊は回転対称非球面である。
（表２）
各種データ
ズーム比（変倍比） 18.00
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 5.0 6.0
f 4.50 19.00 81.00
W 44.2 11.5 2.7
Y 3.70 3.88 3.88
fB 0.59 0.59 0.59
L 49.00 61.93 72.63
d6 0.400 15.124 27.439
d12 15.920 5.014 0.997
d20 5.563 8.308 18.858
d24 3.807 10.171 2.024
（表３）
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である）
面番号 K A4 A6 A8 A10
11 0.000 -0.7322E-04 -0.1316E-04 0.7020E-06 -0.1332E-07
12 0.000 -0.4612E-05 -0.3441E-05 0.3197E-06
14 -1.000 -0.1129E-03 0.6733E-05 0.2654E-06 -0.1777E-06
15 0.000 0.3024E-04 0.1825E-04 -0.2052E-05
21 0.000 -0.1686E-03 0.3030E-04 -0.2347E-05 0.5855E-07
22 0.000 0.2038E-02 -0.1498E-03 0.1536E-05 0.5729E-07
23 0.000 0.1995E-02 -0.1602E-03 0.3426E-05
（表４）
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.60
2 7 -5.99
3 14 11.48
4 21 22.97
［数値実施例２］
図１１〜図２０と表５〜表８は、本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例２を示している。図１１は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図１２はその諸収差図、図１３はその横収差図であり、図１４は中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図、図１５はその諸収差図、図１６はその横収差図であり、図１７は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図１８はその諸収差図、図１９はその横収差図であり、図２０は長焦点距離端における無限遠合焦時に表２２に示す所定量防振駆動した時の横収差図である。表５は面データ、表６は各種データ、表７は非球面データ、表８はレンズ群データである。
この数値実施例２のレンズ構成は、第１レンズ群Ｇ１の正レンズ１２が両凸正レンズである点を除き、数値実施例１のレンズ構成と同様である。
（表５）
面データ
面番号 r d N(d) νｄ
1 36.718 0.850 2.00100 29.1
2 25.114 0.229
3 25.925 3.300 1.43500 95.0
4 -6882.285 0.100
5 25.493 2.650 1.59282 68.6
6 199.262 d6
7 97.320 0.700 1.83481 42.7
8 5.594 2.600
9 -17.397 0.700 1.75500 52.3
10 8.036 0.100
11* 7.275 1.920 1.82115 24.1
12* -1000.000 d12
13絞 ∞ 0.600
14* 7.742 1.280 1.59201 67.0
15* -49.584 0.100
16 6.842 1.600 1.49700 81.6
17 -16.810 0.650 1.90366 31.3
18 -40.539 0.100
19 8.943 0.600 1.91082 35.2
20 4.195 d20
21* 12.526 2.460 1.54358 55.7
22* -13.493 0.100
23* -12.518 0.700 1.60641 27.2
24 -81.176 d24
25 ∞ 0.300 1.51680 64.2
26 ∞ 0.560
27 ∞ 0.500 1.51680 64.2
28 ∞ -
＊は回転対称非球面である。
（表６）
各種データ
ズーム比（変倍比） 18.00
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 5.0 6.0
f 4.50 19.00 81.00
W 44.2 11.5 2.9
Y 3.70 3.88 3.88
fB 0.59 0.59 0.59
L 49.13 62.21 72.89
d6 0.400 15.220 27.605
d12 15.965 5.066 1.051
d20 5.652 8.434 18.949
d24 3.827 10.200 2.001
（表７）
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である）
面番号 K A4 A6 A8 A10
11 0.000 -0.1256E-03 -0.1086E-04 0.6229E-06 -0.1204E-07
12 0.000 -0.2530E-04 -0.1826E-05 0.3070E-06
14 -1.000 -0.9410E-04 0.1106E-04 -0.1277E-05 -0.1310E-06
15 0.000 0.1956E-04 0.1987E-04 -0.3049E-05
21 0.000 -0.1644E-03 0.2742E-04 -0.2153E-05 0.5474E-07
22 0.000 0.1804E-02 -0.1278E-03 0.8715E-06 0.5781E-07
23 0.000 0.1804E-02 -0.1386E-03 0.2779E-05
（表８）
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.69
2 7 -5.99
3 14 11.48
4 21 23.27
［数値実施例３］
図２１〜図３０と表９〜表１２は、本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例３を示している。図２１は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図２２はその諸収差図、図２３はその横収差図であり、図２４は中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図、図２５はその諸収差図、図２６はその横収差図であり、図２７は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図２８はその諸収差図、図２９はその横収差図であり、図３０は長焦点距離端における無限遠合焦時に表２２に示す所定量防振駆動した時の横収差図である。表９は面データ、表１０は各種データ、表１１は非球面データ、表１２はレンズ群データである。
この数値実施例３のレンズ構成は、数値実施例２のレンズ構成と同様である。
（表９）
面データ
面番号 r d N(d) νｄ
1 41.562 0.850 2.00100 29.1
2 27.073 0.250
3 28.703 3.200 1.45860 90.2
4 -397.212 0.100
5 24.461 2.750 1.59282 68.6
6 152.531 d6
7 192.680 0.700 1.83481 42.7
8 5.175 2.600
9 -32.628 0.700 1.75500 52.3
10 7.453 0.100
11* 7.353 1.920 1.82115 24.1
12* -1000.000 d12
13絞 ∞ 0.600
14* 7.563 1.280 1.55332 71.7
15* -56.223 0.100
16 6.985 1.600 1.48749 70.4
17 -17.726 0.650 2.00069 25.5
18 -39.420 0.100
19 7.924 0.600 1.91082 35.2
20 4.195 d20
21* 13.290 2.460 1.54358 55.7
22* -12.965 0.100
23* -11.488 0.700 1.60641 27.2
24 -46.280 d24
25 ∞ 0.300 1.51680 64.2
26 ∞ 0.560
27 ∞ 0.500 1.51680 64.2
28 ∞ -
＊は回転対称非球面である。
（表１０）
各種データ
ズーム比（変倍比） 18.84
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 5.1 6.0
f 4.30 19.00 81.00
W 45.5 11.5 2.9
Y 3.70 3.88 3.88
fB 0.59 0.59 0.59
L 49.24 62.73 73.00
d6 0.300 15.673 27.842
d12 16.091 4.829 0.900
d20 5.322 8.344 18.769
d24 4.218 10.574 2.180
（表１１）
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である）
面番号 K A4 A6 A8 A10
11 0.000 -0.4412E-04 -0.3369E-05 -0.1196E-06 -0.2525E-08
12 0.000 -0.1891E-03 -0.1545E-05 -0.2660E-06
14 -1.000 -0.6681E-04 0.1573E-04 -0.2463E-05 -0.8772E-07
15 0.000 0.1404E-04 0.2323E-04 -0.3687E-05
21 0.000 -0.1759E-03 0.3094E-04 -0.2478E-05 0.6587E-07
22 0.000 0.9488E-03 -0.5478E-04 -0.1253E-05 0.7190E-07
23 0.000 0.1048E-02 -0.7612E-04 0.1250E-05
（表１２）
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 40.44
2 7 -5.93
3 14 11.67
4 21 23.18
［数値実施例４］
図３１〜図４０と表１３〜表１６は、本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例４を示している。図３１は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図３２はその諸収差図、図３３はその横収差図であり、図３４は中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図、図３５はその諸収差図、図３６はその横収差図であり、図３７は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図３８はその諸収差図、図３９はその横収差図であり、図４０は長焦点距離端における無限遠合焦時に表２２に示す所定量防振駆動した時の横収差図である。表１３は面データ、表１４は各種データ、表１５は非球面データ、表１６はレンズ群データである。
この数値実施例４のレンズ構成は、以下の点を除き、数値実施例２、３のレンズ構成と同様である。
（１）第２レンズ群Ｇ２の負レンズ２１が、その物体側の面が非球面の非球面レンズである。
（２）第２レンズ群Ｇ２の正レンズ２３が、物体側に凸の正メニスカスレンズである。
（３）第３レンズ群Ｇ３が、物体側から順に、両凸正レンズ３１’、及び物体側から順に位置する物体側に凸の正メニスカスレンズ３２’と物体側に凸の負メニスカスレンズ３３’の接合レンズからなる。両凸正レンズ３１’は、その両面が非球面の非球面レンズである。
（表１３）
面データ
面番号 r d N(d) νｄ
1 31.385 0.900 2.00069 25.5
2 23.914 0.193
3 24.169 3.449 1.45860 90.2
4 -5256.652 0.100
5 28.770 2.315 1.59282 68.6
6 100.708 d6
7* 49.725 0.700 1.85135 40.1
8 5.397 2.544
9 -33.259 0.700 1.72916 54.7
10 9.886 0.100
11* 7.759 1.631 2.00272 19.3
12* 19.234 d12
13絞 ∞ 0.600
14* 5.603 1.929 1.49700 81.6
15* -13.345 0.100
16 5.649 0.984 1.51680 64.2
17 6.760 0.500 2.00069 25.5
18 4.108 d18
19* 13.643 2.365 1.54358 55.7
20* -11.421 0.100
21* -13.735 0.700 1.60641 27.2
22 -751.067 d22
23 ∞ 0.300 1.51680 64.2
24 ∞ 0.560
25 ∞ 0.500 1.51680 64.2
26 ∞ -
＊は回転対称非球面である。
（表１４）
各種データ
ズーム比（変倍比） 17.79
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 5.0 6.0
f 4.55 19.00 81.01
W 43.8 11.4 2.9
Y 3.70 3.88 3.88
fB 0.59 0.59 0.59
L 48.30 61.60 72.05
d6 0.406 15.463 27.615
d12 16.172 5.461 0.900
d18 6.521 9.821 18.997
d22 3.343 8.994 2.675
（表１５）
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である）
面番号 K A4 A6 A8 A10
7 0.000 0.5852E-04 -0.4608E-05 0.4828E-07
11 0.000 -0.3453E-03 -0.3329E-04 0.2480E-05 -0.3847E-07
12 0.000 -0.2434E-03 -0.3781E-04 0.3120E-05 -0.5900E-07
14 -1.000 -0.3328E-04 -0.6212E-05 0.4129E-05 -0.3858E-06
15 0.000 0.2419E-03 0.2412E-04 -0.1614E-05
19 0.000 -0.2825E-03 0.4947E-04 -0.4111E-05 0.8523E-07
20 0.000 0.2756E-02 -0.1762E-03 0.1763E-05 0.6352E-07
21 0.000 0.2669E-02 -0.1955E-03 0.4627E-05
（表１６）
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.83
2 7 -6.02
3 14 11.19
4 19 22.63
［数値実施例５］
図４１〜図５０と表１７〜表２０は、本発明による高変倍ズームレンズ系の数値実施例５を示している。図４１は長焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図４２はその諸収差図、図４３はその横収差図であり、図４４は中間焦点距離における無限遠合焦時のレンズ構成図、図４５はその諸収差図、図４６はその横収差図であり、図４７は短焦点距離端における無限遠合焦時のレンズ構成図、図４８はその諸収差図、図４９はその横収差図であり、図５０は長焦点距離端における無限遠合焦時に表２２に示す所定量防振駆動した時の横収差図である。表１７は面データ、表１８は各種データ、表１９は非球面データ、表２０はレンズ群データである。
この数値実施例５のレンズ構成は、第４レンズ群Ｇ４の負レンズ４２が両凹負レンズである点を除き、数値実施例４のレンズ構成と同様である。
（表１７）
面データ
面番号 r d N(d) νｄ
1 34.694 0.900 2.00069 25.5
2 25.793 0.190
3 26.182 3.385 1.45860 90.2
4 -497.744 0.100
5 27.942 2.258 1.59282 68.6
6 104.780 d6
7* 46.389 0.700 1.85135 40.1
8 5.509 2.609
9 -18.124 0.700 1.75500 52.3
10 12.195 0.100
11* 9.172 1.447 2.00272 19.3
12* 34.882 d12
13絞 ∞ 0.600
14* 5.498 2.130 1.49700 81.6
15* -14.126 0.100
16 5.493 0.943 1.51680 64.2
17 6.501 0.500 2.00069 25.5
18 3.992 d18
19* 13.349 2.402 1.54358 55.7
20* -11.443 0.100
21* -13.724 0.700 1.60641 27.2
22 412.266 d22
23 ∞ 0.300 1.51680 64.2
24 ∞ 0.560
25 ∞ 0.500 1.51680 64.2
26 ∞ -
＊は回転対称非球面である。
（表１８）
各種データ
ズーム比（変倍比） 17.80
短焦点距離端 中間焦点距離 長焦点距離端
FNO. 3.6 5.0 6.0
f 4.55 19.00 81.00
W 43.9 11.4 2.9
Y 3.70 3.88 3.88
fB 0.59 0.59 0.59
L 47.99 61.61 71.67
d6 0.411 15.525 27.677
d12 16.092 5.568 0.900
d18 6.054 9.728 18.899
d22 3.621 8.974 2.381
（表１９）
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である）
面番号 K A4 A6 A8 A10
7 0.000 0.6047E-04 -0.3864E-05 0.2593E-07
11 0.000 -0.2791E-03 -0.3907E-04 0.2124E-05 -0.3542E-07
12 0.000 -0.1490E-03 -0.4416E-04 0.2706E-05 -0.5900E-07
14 -1.000 -0.2402E-05 0.6571E-05 0.1235E-05 -0.1932E-06
15 0.000 0.2516E-03 0.2655E-04 -0.2084E-05
19 0.000 -0.2113E-03 0.4600E-04 -0.3840E-05 0.8524E-07
20 0.000 0.2789E-02 -0.1753E-03 0.1696E-05 0.6986E-07
21 0.000 0.2649E-02 -0.1939E-03 0.4541E-05
（表２０）
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.52
2 7 -6.07
3 14 11.28
4 19 23.33
各数値実施例の各条件式に対する値を表２１に示す。
（表２１）
実施例１ 実施例２ 実施例３
条件式（１） 2.01 2.02 1.98
条件式（２） 68.7 74.3 71.05
条件式（３） 0.37 0.36 0.44
条件式（４） -6.78 -6.79 -6.82
条件式（５） 0.244 0.244 0.226
条件式（６） 95.0 95.0 90.2
実施例４ 実施例５
条件式（１） 2.02 2.02
条件式（２） 72.9 72.9
条件式（３） 0.50 0.50
条件式（４） -6.95 -6.85
条件式（５） 0.288 0.269
条件式（６） 90.2 90.2
また、各数値実施例について、長焦点距離端における無限遠合焦時に防振駆動したときの像ぶれ補正角、像ぶれ量、像ぶれ補正量の値を表２２に示す。
（表２２）
実施例１ 実施例２ 実施例３
像ぶれ補正角（°） 0.4 0.4 0.4
像ぶれ量（mm） 0.566 0.566 0.565
像ぶれ補正量（mm） 0.282 0.280 0.286
実施例４ 実施例５
像ぶれ補正角（°） 0.4 0.4
像ぶれ量（mm） 0.566 0.565
像ぶれ補正量（mm） 0.280 0.280
表２１から明らかなように、数値実施例１〜数値実施例５は、条件式（１）〜（６）を満足しており、諸収差図から明らかなように諸収差は比較的よく補正されている。また、図１０、図２０、図３０、図４０、図５０の防振駆動時の横収差図から明らかなように、防振駆動時においても優れた光学性能が確保されている。
Ｇ１ 正の屈折力を持つ第１レンズ群
１１ 負レンズ
１２ 正レンズ
１３ 正レンズ
Ｇ２ 負の屈折力を持つ第２レンズ群
２１ 負レンズ
２２ 負レンズ
２３ 正レンズ
Ｇ３ 正の屈折力を持つ第３レンズ群（像ぶれ補正レンズ群）
３１ 正レンズ
３２ 正レンズ
３３ 負レンズ
３４ 負レンズ
３１’ 正レンズ
３２’ 正レンズ
３３’ 負レンズ
Ｇ４ 正の屈折力を持つ第４レンズ群
４１ 正レンズ
４２ 負レンズ
ＯＰ 光学フィルタ
ＣＧ カバーガラス
Ｓ 絞り
Ｉ 像面
本発明は、半画角３５度程度の広角域を含む主にイメージセンサ用の撮像光学系として好適な高変倍ズームレンズ系に関する。
条件式（４）は、第１レンズ群の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との比を規定しており、レンズ全長を短くするとともに、広角化を図るための条件式である。
条件式（４）の上限を超えると、第１レンズ群のｄ線に対する屈折力に対して第２レンズ群のｄ線に対する屈折力が弱くなりすぎて、長焦点距離端のレンズ全長を短くするには有利となるが、画角７０度以上の広角化を達成するのが困難となる。
条件式（４）の下限を超えると、第１レンズ群のｄ線に対する屈折力に対して第２レンズ群のｄ線に対する屈折力が強くなりすぎて、第１レンズ群の径が大きくなり、また長焦点距離端のレンズ全長も長くなってしまう。条件式（４）の下限を超えた状態のままレンズ全長を短くしようとすると、各レンズ群の屈折力を強くして変倍時の移動量を少なくする必要が生じ、各変倍域での収差補正が困難となる。

Claims (7)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群、負の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群から構成される高変倍ズームレンズ系において、
    短焦点距離端から長焦点距離端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ群間隔が増加し、第２レンズ群と第３レンズ群のレンズ群間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群のレンズ群間隔が増加するように、少なくとも第１レンズ群ないし第３レンズ群が光軸方向に移動し、かつ第１レンズ群の変倍移動量は第３レンズ群の変倍移動量よりも大きいこと、
    第３レンズ群の最も物体側のレンズは、その両面が非球面の非球面レンズであること、及び
    第３レンズ群は、光軸直交方向に移動して結像位置を変位させることにより像ぶれを補正する像ぶれ補正レンズ群であること、
    を特徴とする高変倍ズームレンズ系。
  2. 請求項１記載の高変倍ズームレンズ系において、次の条件式（１）を満足する高変倍ズームレンズ系。
    （１）１．５＜（１−Ｍ３ｔ）・Ｍ４ｔ＜３
    但し、
    Ｍ３ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率、
    Ｍ４ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第４レンズ群の横倍率。
  3. 請求項１または２記載の高変倍ズームレンズ系において、次の条件式（２）を満足する高変倍ズームレンズ系。
    （２）ν３Ｐａ＞６４
    但し、
    ν３Ｐａ：第３レンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の高変倍ズームレンズ系において、次の条件式（３）を満足する高変倍ズームレンズ系。
    （３）０．３５＜ｎ３Ｎａ−ｎ３Ｐａ
    ｎ３Ｎａ：第３レンズ群に含まれる負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値、
    ｎ３Ｐａ：第３レンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の高変倍ズームレンズ系において、次の条件式（４）、（５）及び（６）を満足する高変倍ズームレンズ系。
    （４）−８＜Ｆ１／Ｆ２＜−５
    （５）０．２＜（Ｍ３ｔ／Ｍ３ｗ）／（Ｍ２ｔ／Ｍ２ｗ）＜０．４
    （６）ν１Ｐ１＞９０
    Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
    Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、
    Ｍ３ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率、
    Ｍ３ｗ：短焦点距離端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率、
    Ｍ２ｔ：長焦点距離端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率、
    Ｍ２ｗ：短焦点距離端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率、
    ν１Ｐ１：第１レンズ群中の最も物体側の正レンズのｄ線に対するアッベ数。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項記載の高変倍ズームレンズ系において、第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、物体側から順に位置する正レンズと負レンズの接合レンズ、及び負レンズの４枚のレンズで構成される高変倍ズームレンズ系。
  7. 請求項１ないし５のいずれか１項記載の高変倍ズームレンズ系において、第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、及び物体側から順に位置する正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成される高変倍ズームレンズ系。
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