JP2015102591A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズを得ること。
【解決手段】 物体側より像側へ順に、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、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、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において、広角端に比べて望遠端において、第１レンズ群及び第３レンズ群は物体側に移動しており、第３レンズ群に含まれる正レンズの材料、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離ｆｔ、第３レンズ群の焦点距離ｆ３、第４レンズ群の焦点距離ｆ４、広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群の移動量Ｍ３をそれぞれ適切に設定する。
【選択図】 図１

Description

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、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、放送用カメラ等の撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置は高機能化され、かつ装置全体が小型化されている。これらの装置に用いられるズームレンズは、高倍率、広画角かつ小型で、全てのズーム領域において良好な光学性能を有することが求められている。こうした要求に応えるべく、物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力を有するレンズ群から成る５群ズームレンズが知られている。
例えば、ズームレンズの高倍化を図ると、望遠端における焦点距離が長くなり、軸上色収差が多く発生する。こうした軸上色収差を低減するために、第３レンズ群に含まれる正レンズの材料に異常分散ガラスを用いたズームレンズが知られている（特許文献１）。
特開２０１２−２２０９２０号公報
一般に、小型かつ高倍率の撮影光学系を得るためには、撮影光学系を構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、各レンズ群を構成するレンズの枚数を削減すればよい。しかし、レンズ群の屈折力を強めると、レンズ群を構成するレンズのレンズ面の屈折力を強めることになり、レンズのコバ厚を確保するためにレンズの肉厚が増大する。その結果、前玉径（前玉有効径）が大きくなり、光学系の小型化を実現することが困難になる。また、望遠端における焦点距離が長くなることにより、色収差が多く発生し、これらを補正することが困難になる。
本発明は、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、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、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、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において、広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は物体側に移動しており、前記第３レンズ群に含まれる正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ３Ｐ、アッベ数をνｄ３Ｐとして、前記第３レンズ群は、
θｇＦ３Ｐ−（−１．６６５×１０−７・νｄ３Ｐ３＋５．２１３×１０−５・νｄ３Ｐ２−５．６５６×１０−３・νｄ３Ｐ＋０．７３７）＞０
５０．０＜νｄ３Ｐ＜１００．０
なる条件式を満足する材料を用いた正レンズを少なくとも２枚有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の移動量をＭ３としたとき、
０．０１＜ｆ３／ｆｔ＜０．１５
０．５＜｜ｆ４／ｆ３｜＜２．５
３．００＜Ｍ３／ｆｗ＜３０．００
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明によれば、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。
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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 「θｇＦ−νｄ図」の説明図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について、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、物体側より像側へ順に、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有する。ここで、レンズ群とは、１枚以上のレンズを有していれば良く、必ずしも複数枚のレンズを有していなくても構わない。
図１は実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例１はズーム比３９．５７、開口比３．５０〜６．０８程度のズームレンズである。図３は実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比３２．７１、開口比３．５０〜６．０８程度のズームレンズである。
図５は実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比３８．６６、開口比３．５０〜６．０８程度のズームレンズである。図７は実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比６１．２９、開口比３．５０〜６．６９程度のズームレンズである。
図９は実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例５はズーム比３２．１５、開口比３．１８〜７．１０程度のズームレンズである。
図１１は本発明のズームレンズを備えるデジタルスチルカメラ（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スチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビ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）である。またレンズ断面図において、ｉを物体側から像側へのレンズ群の順番とするとＬｉは第ｉレンズ群を示す。図１２は、θｇＦ−νｄ図の説明図である。
実施例１乃至４のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５から成る。実施例１乃至４は５つのレンズ群から成るポジティブリード型の５群ズームレンズである。
実施例５のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から成る。実施例５は６つのレンズ群から成るポジティブリード型の６群ズームレンズである。
各実施例において、ＳＰは開口絞りであり、実施例１乃至４では、開口絞りＳＰは、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置され、実施例５では、第３レンズ群Ｌ３中に配置される。広角端から望遠端へのズーミングに際して、開口絞りＳＰは、広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように、各レンズ群とは異なる軌跡で移動する。これにより、入射瞳位置を物体側に移動させることができるため、前玉有効径の小型化を図ることができる。ＦＰはフレアカット絞りであり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間、または、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に配置され、不要光を遮光している。
Ｇは光学フィルター、フェースプレート、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。ＩＰは像面である。ビデオカメラやデジタルカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、像面ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった固体撮像素子（光電変換素子）に相当する。銀塩フィルムカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、像面ＩＰはフィルム面に相当する。
球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差を示している。非点収差図においてΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図ではｇ線における倍率色収差を示している。ωは撮像半画角である。なお以下の各実施例において広角端と望遠端はそれぞれ、機構上の制約の下、変倍用のレンズ群が光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときの各ズーム位置をいう。
各実施例では、レンズ断面図中の矢印で示すように、広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
具体的には、各実施例において、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡を描くように移動する。第２レンズ群Ｌ２は、広角端に比べて望遠端において、像側に位置するように移動する。第３レンズ群Ｌ３は、広角端に比べて望遠端において、物体側に位置するように移動する。第４レンズ群Ｌ４は、広角端に比べて望遠端において、物体側に位置するように移動する。第５レンズ群Ｌ５は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、物体側へ凸状の軌跡を描くように移動する。実施例５のズームレンズでは、第６レンズ群Ｌ６は、広角端から望遠端へのズーミングに際して不動である。
また、各実施例において、第５レンズ群Ｌ５をフォーカスレンズ群としている。各実施例では、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、レンズ断面の矢印５ｃに示すように、第５レンズ群Ｌ５を物体側に繰り出している。レンズ断面図中の実線５ａと点線５ｂ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、ズーミングに際して開口絞りＳＰを各レンズ群とは異なる軌跡で移動させることにより、望遠端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔を短くすることができる。これにより、望遠端におけるレンズ全長を短縮することができる。
また、各実施例では、広角端に比べて望遠端において、第１レンズ群Ｌ１及び第３レンズ群Ｌ３が物体側に位置している。これにより、広角端におけるレンズ全長を短縮しつつ、ズームレンズの高倍化を実現することができる。
各実施例では、異常分散性を有する材料を用いたレンズを用いて、色収差の低減を図っている。以下、異常分散性を有する材料を用いて色収差を低減させる方法について説明する。
図１２は、一般の光学ガラスにおいて縦軸に部分分散比θｇＦが上方向に大きな値となるように、横軸にアッベ数が左方向に大きな値となるようにとったグラフ（以下「θｇＦ−νｄ図」と呼ぶ）である。このθｇＦ−νｄ図上に材料をマッピングさせると、ノーマルラインと呼ばれる直線に沿って分布することが知られている。本発明において、ノーマルラインは、
θｇＦ＝−０．００１６８２×νｄ＋０．６４３８
なる式で表される。
ここで、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される数値である。
焦点距離の長いポジティブリード型のズームレンズでは、軸上光線は第３レンズ群Ｌ３において比較的高い位置を通る。そのため、第３レンズ群Ｌ３で軸上色収差や、球面収差が発生しやすい。望遠端において複数の周波数における球面収差の補正を図ると、軸上色収差が大きくなるため、軸上色収差の２次スペクトルは可能な限り小さいことが好ましい。
第３レンズ群Ｌ３において、軸上色収差の２次スペクトルを低減するためには、θｇＦ−νｄ図において、第３レンズ群を構成する正レンズと負レンズの硝材を結んだ直線の傾きを緩くすること必要である。
例えば、蛍石のようにアッベ数νｄが大きく、θｇＦ−νｄ図においてノーマルラインから部分分散比θｇＦが大きくなる方向に離れた領域に存在する材料を、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズに用いるのが良い。また、ランタン系の硝材のように、θｇＦ−νｄ図においてノーマルラインから部分分散比θｇＦが小さくなる方向に離れた領域に存在する材料を、第３レンズ群Ｌ３に含まれる負レンズに用いるのが良い。
これらの組み合わせにより、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズと負レンズを構成する硝材を結ぶ直線の傾きがノーマルラインよりも小さくなり、軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。このように第３レンズ群Ｌ３に含まれるレンズの材料を最適化することにより、軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
各実施例では、第３レンズ群Ｌ３に、以下の条件式を満足する材料を用いた正レンズを少なくとも２枚有することで、以下の条件式を満足する材料を用いた正レンズを１枚のみ配置させる場合に比べて、より効果的に色収差の補正を行うことができる。
θｇＦ３Ｐ−（−１．６６５×１０−７・νｄ３Ｐ３＋５．２１３×１０−５・νｄ３Ｐ２−５．６５６×１０−３・νｄ３Ｐ＋０．７３７）＞０ … （１）
５０．０＜νｄ３Ｐ＜１００．０ … （２）
ここで、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ３Ｐ、アッベ数をνｄ３Ｐとする。
条件式（１）の左辺が０より小さくなると、望遠端における軸上色収差の２次スペクトルが増大するため、好ましくない。
条件式（２）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数νｄ３Ｐが大きくなると、条件式（１）の数値範囲を満足する範囲で実在する硝材が限定されるため、好ましくない。
条件式（２）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数νｄ３Ｐが小さくなると、色収差を補正するために、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズの曲率が小さくなる。その結果、コバ厚を確保するために、レンズの厚さが増し、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。
また、各実施例では、以下の条件式（３）乃至（５）を満足する。ここで、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４とする。さらに、広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の光軸方向の移動量をＭ３としたとき、条件式（３）乃至（５）は、
０．０１＜ｆ３／ｆｔ＜０．１５ …（３）
０．５＜｜ｆ４／ｆ３｜＜２．５ …（４）
３．００＜Ｍ３／ｆｗ＜３０．００ …（５）
と表される。
ここで移動量とは、広角端と望遠端における各レンズ群の光軸上での位置の差であり、移動量の符号は広角端に比べて望遠端で物体側に位置するときを正、像側に位置するときを負とする。
条件式（３）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が長くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなりすぎる。その結果、ズームレンズを高倍化するためには、第３レンズ群Ｌ３の移動量を大きくする必要が生じ、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。
条件式（３）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなりすぎる。その結果、主に望遠端における球面収差やコマ収差、軸上色収差が多く発生するため好ましくない。
条件式（４）の上限値を超えて、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３に比べて長くなると、第４レンズ群Ｌ４の屈折力が弱くなる。その結果、第３レンズ群Ｌ３で発生する、望遠端における球面収差やコマ収差、軸上色収差を第４レンズ群Ｌ４で補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式（４）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４に比べて長くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなる。その結果、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さくなり、ズームレンズを高倍化するためには、第３レンズ群Ｌ３の移動量を大きくする必要が生じ、レンズ全長の増大を招くため好ましくない。
条件式（５）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３が大きくなると、レンズ全長が増大するため、好ましくない。
条件式（５）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３が小さくなると、高倍化を実現するために、第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強くする必要が生じる。その結果、主に望遠端における球面収差やコマ収差、軸上色収差が多く発生するため好ましくない。
各実施例では上記の如く、条件式（１）乃至（５）を満足するように各要素を適切に設定している。これにより、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。
なお、各実施例において、好ましくは条件式（２）乃至（５）の数値範囲を次のようにするのがよい。
６０．０＜νｄ３Ｐ＜９８．０ …（２ａ）
０．０３＜ｆ３／ｆｔ＜０．１４ …（３ａ）
０．７＜｜ｆ４／ｆ３｜＜２．３ …（４ａ）
３．０３＜Ｍ３／ｆｗ＜２５．００ …（５ａ）
また、更に好ましくは条件式（２）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
７０．０＜νｄ３Ｐ＜９７．０ …（２ｂ）
０．０５＜ｆ３／ｆｔ＜０．１３ …（３ｂ）
１．２＜｜ｆ４／ｆ３｜＜２．２ …（４ｂ）
３．０５＜Ｍ３／ｆｗ＜１５．００ …（５ｂ）
さらに、各実施例において、次の条件式のうち１つ以上を満足することがより好ましい。ここで、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、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をＭ１とする。また、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数の平均値をνｄ３Ｐａｖｅとする。
このとき、
０．０１＜｜ｆ４／ｆｔ｜＜０．２５ …（６）
０．０１＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１０ …（７）
２．０＜ｆ３／ｆｗ＜８．０ …（８）
０．８＜Ｍ１／Ｍ３＜５．０ …（９）
７１．０＜νｄ３Ｐａｖｅ＜１００．０ …（１０）
なる条件式のうち１つ以上を満足するのがよい。
条件式（６）の上限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が長くなると、第４レンズ群Ｌ４の屈折力が弱くなる。その結果、第３レンズ群Ｌ３で発生する、望遠端における球面収差やコマ収差、軸上色収差を第４レンズ群Ｌ４で補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式（６）の下限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が短くなると、第４レンズ群Ｌ４の屈折力が強くなり、全ズーム領域において色収差やコマ収差を十分に補正することが困難になるため好ましくない。
条件式（７）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が長くなると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなり、高倍化を実現するためには、ズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量を大きくする必要が生じる。その結果、レンズ全長が増大するため好ましくない。
条件式（７）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２が短くなると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり、広角端から中間のズーム領域におけるコマ収差や像面の変動を補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式（８）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が長くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなり、高倍化を実現するためには、ズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量を大きくする必要が生じる。その結果、レンズ全長が増大するため好ましくない。
条件式（８）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなり、全ズーム領域において、球面収差やコマ収差、軸上色収差を補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式（９）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１が第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３に比べて大きくなると、望遠端におけるレンズ全長が増大するため好ましくない。
条件式（９）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１が第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３に比べて小さくなると、高倍化を実現するために、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強くする必要が生じる。その結果、主に望遠端における球面収差や色収差を補正することが困難になるため、好ましくない。
条件式（１０）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数の平均値νｄ３Ｐａｖｅが大きくなりすぎると、条件式（１）の数値範囲を満足する領域の材料では、色収差を十分に補正することができなくなるため、好ましくない。
条件式（１０）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのアッベ数の平均値νｄ３Ｐａｖｅが小さくなりすぎると、主に望遠端における軸上色収差を十分に補正することが困難となるため、好ましくない。
また、好ましくは条件式（６）乃至（１０）の数値範囲を次の如く設定すると、各条件式がもたらす効果を最大限に得られる。
０．０５＜｜ｆ４／ｆｔ｜＜０．２４ …（６ａ）
０．０２＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．０９ …（７ａ）
２．２＜ｆ３／ｆｗ＜５．０ …（８ａ）
１．０＜Ｍ１／Ｍ３＜４．０ …（９ａ）
７３．０＜νｄ３Ｐａｖｅ＜１００．０ …（１０ａ）
また、更に好ましくは条件式（６）乃至（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．０８＜｜ｆ４／ｆｔ｜＜０．２４ …（６ｂ）
０．０３＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．０８ …（７ｂ）
２．４＜ｆ３／ｆｗ＜４．５ …（８ｂ）
１．２＜Ｍ１／Ｍ３＜３．０ …（９ｂ）
７５．０＜νｄ３Ｐａｖｅ＜９５．０ …（１０ｂ）
次に、各レンズ群の構成に関して説明する。各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、物体側より像側へ順に、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズから構成される。第１レンズ群Ｌ１をこのように構成することにより、球面収差や軸上色収差の発生を抑制しつつ、第１レンズ群Ｌ１の有効径の小型化を実現することができる。
第２レンズ群Ｌ２に関しては、実施例１乃至３、５では、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成される。実施例４では、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成される。
第３レンズ群Ｌ３に関しては、各実施例において少なくとも２枚の正レンズを有する。実施例１及び４では、物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズから成る。ここで２枚の正レンズの材料は異常分散性を有する。実施例２及び５では、物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、正レンズから成る。ここで２枚の正レンズの材料は異常分散性を有する。実施例３では、物体側より像側へ順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズから成る。ここで３枚の正レンズの材料は異常分散性を有する。異常分散性を有する材料を用いた正レンズを複数枚配置することにより、主に望遠端における軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正することができる。
第４レンズ群Ｌ４に関しては、実施例１乃至３では、１枚の負レンズから構成される。実施例４及び５では、物体側より像側へ順に負レンズと正レンズの接合レンズから構成される。
第５レンズ群Ｌ５に関しては、実施例１、３乃至５では、物体側より像側へ順に正レンズと負レンズの接合レンズから構成される。実施例２では、物体側より像側へ順に正レンズ、負レンズから構成される。
次に、本発明の実施例１〜５にそれぞれ対応する数値実施例１〜５を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。
またｋを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８を非球面係数、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とするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２］１／２］＋Ａ４ｈ４＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８
で表示される。但しＲは近軸曲率半径である。また「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。数値実施例において最も像側の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。
各実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）は、レンズ系の最も像側の面から近軸像面までの距離を、空気換算長により表したものである。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。ここで、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのうち、最も物体側に配置された正レンズの部分分散比をθｇＦ３Ｐ１、アッベ数をνｄ３Ｐ１とする。同様に、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのうち、物体側から数えて２番目に配置された正レンズの部分分散比をθｇＦ３Ｐ２、アッベ数をνｄ３Ｐ２とする。また、実施例３に関しては、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのうち、物体側から数えて３番目に配置された正レンズの部分分散比をθｇＦ３Ｐ３、アッベ数をνｄ３Ｐ３として表記している。
なお、広角端における有効像円径（イメージサークルの直径）を、望遠端における有効像円径に比べて小さくすることができる。これは、画像処理において画像を引き伸ばすことで、広角側において発生しやすい樽型の歪曲収差を補正することができるためである。
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 97.243 1.40 1.83400 37.2
2 42.106 5.21 1.49700 81.5
3 -165.923 0.05
4 35.705 3.26 1.48749 70.2
5 132.862 (可変)
6 655.836 0.70 1.83481 42.7
7 7.967 4.58
8 -24.015 0.55 1.77250 49.6
9 29.301 0.15
10 17.311 1.88 1.92286 18.9
11 203.966 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 7.438 2.75 1.55332 71.7
14* -32.468 1.53
15 80.047 0.45 1.83481 42.7
16 7.505 0.50
17 12.182 0.45 1.84666 23.9
18 10.848 2.35 1.49700 81.5
19 -21.768 1.07
20 ∞ (可変)
21 -16.900 0.40 1.48749 70.2
22 -357.959 (可変)
23 26.764 2.78 1.80100 35.0
24 -15.262 0.50 1.95906 17.5
25 -35.122 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-2.78153e-001 A 4=-1.03957e-004 A 6=-9.82869e-007 A 8=-6.50373e-009
第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.60543e-005 A 6=-6.09405e-007
各種データ
ズーム比 39.57
焦点距離 4.39 11.32 173.70
Fナンバー 3.50 4.20 6.08
半画角 37.20 18.90 1.28
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 87.35 85.90 124.73
BF 6.75 14.58 8.97
d 5 0.75 14.09 55.88
d11 29.76 6.03 1.05
d12 10.61 11.07 0.35
d20 5.56 5.51 13.12
d22 3.37 4.06 14.79
d25 5.09 12.92 7.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 73.38
2 6 -8.63
3 13 17.06
4 21 -36.40
5 23 21.76
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 100.839 1.20 1.83400 37.2
2 44.344 4.50 1.49700 81.5
3 -155.565 0.05
4 35.815 2.60 1.48749 70.2
5 111.040 (可変)
6 711.806 0.60 1.83481 42.7
7 8.551 4.40
8 -23.679 0.50 1.83481 42.7
9 43.203 0.05
10 19.665 1.95 1.92286 18.9
11 -393.403 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.878 2.75 1.49710 81.6
14* -50.669 1.82
15 22.009 0.40 1.80610 33.3
16 8.971 0.80
17* 19.682 2.80 1.49710 81.6
18* -19.400 0.00
19 ∞ (可変)
20 27.418 0.40 1.53160 55.8
21 10.560 (可変)
22 12.206 2.70 1.53160 55.8
23 -27.140 0.30
24 -48.878 0.50 1.63550 23.9
25 127.959 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-2.78153e-001 A 4=-2.36033e-004 A 6=-9.48302e-007 A 8= 6.13322e-008
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.87163e-004 A 6= 6.39206e-006
第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.79997e-004 A 6= 1.53375e-005
第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.66398e-004 A 6= 5.30211e-006
各種データ
ズーム比 32.71
焦点距離 4.43 12.79 144.89
Fナンバー 3.50 4.20 6.08
半画角 36.64 16.86 1.53
像高 3.29 3.88 3.88
レンズ全長 86.73 85.72 125.37
BF 9.29 11.56 6.48
d 5 0.65 14.08 55.37
d11 29.76 6.03 1.05
d12 11.21 10.44 0.35
d19 4.94 12.11 21.10
d21 2.56 3.18 12.70
d25 7.63 9.90 4.82
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 75.95
2 6 -9.80
3 15 18.00
4 20 -32.58
5 22 22.00
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 98.491 1.20 1.83400 37.2
2 43.434 4.70 1.49700 81.5
3 -159.616 0.05
4 36.222 3.05 1.48749 70.2
5 111.336 (可変)
6 514.419 0.60 1.83481 42.7
7 8.133 4.40
8 -23.660 0.50 1.83481 42.7
9 34.646 0.05
10 18.453 1.95 1.92286 18.9
11 -315.599 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.563 2.75 1.55332 71.7
14* 115.399 1.10
15 36.917 1.50 1.43875 94.9
16 -25.291 0.20
17 21.942 0.40 1.80610 33.3
18 8.574 0.80
19* 16.404 2.80 1.49710 81.6
20* -42.196 0.00
21 ∞ (可変)
22 -29.866 0.40 1.60311 60.6
23 35.519 (可変)
24 19.192 2.70 1.63854 55.4
25 -27.370 0.50 1.95906 17.5
26 -37.948 (可変)
27 ∞ 1.00 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-2.78153e-001 A 4=-1.46256e-004 A 6=-4.80002e-006 A 8=-2.42095e-009
第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.98028e-005 A 6=-3.92710e-006
第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.63441e-005 A 6= 7.07622e-006
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.98964e-005 A 6= 6.81927e-006
各種データ
ズーム比 38.66
焦点距離 4.43 11.95 171.24
Fナンバー 3.50 4.20 6.08
半画角 36.64 17.96 1.30
像高 3.29 3.88 3.88
レンズ全長 83.17 80.69 118.83
BF 6.87 14.34 3.69
d 5 0.65 14.16 59.47
d11 29.76 6.96 1.05
d12 8.40 7.55 0.35
d21 4.94 5.18 7.99
d23 2.90 2.87 16.63
d26 5.21 12.68 2.03
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 76.91
2 6 -9.24
3 13 15.58
4 22 -26.84
5 24 21.76
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 89.926 1.50 1.91082 35.3
2 51.205 5.36 1.49700 81.5
3 -433.668 0.05
4 47.318 4.00 1.49700 81.5
5 222.579 (可変)
6 154.918 0.70 1.83481 42.7
7 8.049 4.10
8 -68.966 0.55 1.80400 46.6
9 68.966 1.38
10 -27.779 0.55 1.83481 42.7
11 94.099 0.05
12 24.075 1.71 1.95906 17.5
13 -209.155 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 10.379 2.46 1.55332 71.7
16* -82.275 2.29
17 21.254 0.50 1.77250 49.6
18 9.932 0.28
19 13.292 0.50 1.80518 25.4
20 8.473 2.90 1.49700 81.5
21 -20.584 0.70
22 ∞ (可変)
23 -88.202 0.40 1.77250 49.6
24 8.312 1.40 1.68893 31.1
25 27.151 (可変)
26 21.594 2.84 1.65844 50.9
27 -20.234 0.50 1.95906 17.5
28 -36.497 (可変)
29 ∞ 1.00 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第15面
K = 8.82448e-001 A 4=-1.80175e-004 A 6=-4.70203e-006 A 8=-5.13570e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.83284e-005 A 6=-4.27636e-006
各種データ
ズーム比 61.29
焦点距離 3.87 117.22 237.15
Fナンバー 3.50 5.70 6.69
半画角 39.39 1.89 0.94
像高 3.18 3.88 3.88
レンズ全長 97.23 145.12 148.22
BF 9.76 21.16 9.35
d 5 0.75 63.36 67.76
d13 33.68 0.66 0.62
d14 12.33 2.63 0.46
d22 1.98 10.85 11.98
d25 4.02 11.74 23.33
d28 8.10 19.50 7.69
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 87.25
2 6 -8.37
3 15 15.82
4 23 -22.40
5 26 24.27
［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 37.451 0.90 1.84666 23.9
2 25.778 3.80 1.49700 81.5
3 -1013.903 0.05
4 27.958 2.20 1.60311 60.6
5 82.604 (可変)
6 88.536 0.45 1.83481 42.7
7 5.709 3.80
8 -19.785 0.35 1.83481 42.7
9 19.785 0.05
10 12.271 1.70 1.95906 17.5
11 100.103 (可変)
12 ∞ -0.50
13* 7.216 2.10 1.49710 81.6
14* -38.908 1.34
15(絞り) ∞ 0.76
16 7.942 0.40 1.84666 23.9
17 5.056 0.42
18* 8.016 2.20 1.49710 81.6
19* -62.823 0.00
20 ∞ (可変)
21 -27.161 0.40 1.77250 49.6
22 6.182 1.35 1.69895 30.1
23 30.566 (可変)
24 18.968 2.90 1.83481 42.7
25 -13.831 0.40 1.92286 18.9
26 -45.451 (可変)
27 -12.725 1.00 1.51633 64.1
28 -11.480 0.46
29 ∞ 1.00 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第13面
K =-3.23201e-001 A 4= 5.01652e-005 A 6=-7.97668e-006 A 8=-7.26346e-007
第14面
K = 3.80739e+001 A 4= 7.07513e-004 A 6=-3.71831e-005
第18面
K =-1.61230e-002 A 4= 1.37402e-003 A 6=-5.25649e-005 A 8=-3.59959e-007
第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.61308e-004 A 6=-4.12336e-005 A 8=-1.17425e-006
各種データ
ズーム比 32.15
焦点距離 4.35 15.96 140.00
Fナンバー 3.18 4.60 7.10
半画角 37.43 13.65 1.59
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 62.63 67.62 85.92
BF 2.12 2.12 2.12
d 5 0.41 11.86 28.65
d11 24.90 8.97 0.90
d20 1.75 2.03 6.00
d23 2.35 2.50 19.86
d26 5.03 14.06 2.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 42.11
2 6 -6.26
3 13 11.33
4 21 -15.59
5 24 17.60
6 27 178.38
Figure 2015102591
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スチルカメラの実施例について図１１を用いて説明する。図１１において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜５で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する画像の情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、高倍率、広画角かつ小型で、色収差が良好に補正された撮像装置が得られる。
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
Ｌ５ 第５レンズ群
Ｌ６ 第６レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＦＰ フレアカット絞り
Ｇ 光学フィルター
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
ω 半画角
Ｆｎｏ Ｆナンバー

Claims (10)

  1. 物体側より像側へ順に、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、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を有し、
    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において、
    広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は物体側に移動しており、
    前記第３レンズ群に含まれる正レンズの材料の部分分散比をθｇＦ３Ｐ、アッベ数をνｄ３Ｐとして、前記第３レンズ群は、
    θｇＦ３Ｐ−（−１．６６５×１０−７・νｄ３Ｐ３＋５．２１３×１０−５・νｄ３Ｐ２−５．６５６×１０−３・νｄ３Ｐ＋０．７３７）＞０
    ５０．０＜νｄ３Ｐ＜１００．０
    なる条件式を満足する材料を用いた正レンズを少なくとも２枚有し、
    広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の移動量をＭ３としたとき、
    ０．０１＜ｆ３／ｆｔ＜０．１５
    ０．５＜｜ｆ４／ｆ３｜＜２．５
    ３．００＜Ｍ３／ｆｗ＜３０．００
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 請求項１に記載のズームレンズにおいて、
    ０．０１＜｜ｆ４／ｆｔ｜＜０．２５
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 前記２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、
    ０．０１＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、
    ２．０＜ｆ３／ｆｗ＜８．０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  5. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１レンズ群の移動量をＭ１としたとき、
    ０．８＜Ｍ１／Ｍ３＜５．０
    なる条件式を満足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。
  6. 前記第３レンズ群に含まれる正レンズのアッベ数の平均値をνｄ３Ｐａｖｅとしたとき、
    ７１．０＜νｄ３Ｐａｖｅ＜１００．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  7. 前記第５レンズ群の像側に正の屈折力を有する第６レンズ群を有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。
  8. 前記第５レンズ群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う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。
  9. ズーミングに際して各レンズ群とは異なる軌跡で移動する開口絞りを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 請求項１乃至９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とを有することを特徴とする撮像装置。
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