JP2017187595A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広画角、大口径比で、全ズーム範囲で高い光学性能が得られるズームレンズを得ること。【解決手段】 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群から構成される前群と、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力を有する後群より構成され、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、後群に含まれる複数のレンズ群には、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群が含まれており、第２ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬＮ１、正レンズＬＰ１、負レンズＬＮ２より構成され、負レンズＬＮ１の焦点距離ｆＮ１、広角端における全系の焦点距離ｆｗを各々適切に設定すること。【選択図】 図１

Description

本発明は、ズームレンズに関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

近年、固体撮像素子を用いた撮像装置に用いる撮像光学系としては、広画角で画面周辺まで高い光学性能を有し、明るい（Ｆナンバーが小さい）ズームレンズであることが要求されている。撮像全画角が１００度程度の広画角のズームレンズとして、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）ネガティブリード型のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１では物体側より像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群よりなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群間隔が変化する４群ズームレンズを開示している。特許文献１は、広角端における撮像画角が１０５度で、ズーム比が２．１、Ｆナンバーが２．９のズームレンズを開示している。

特許文献２では、物体側より像側へ順に、負、正、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなり、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５群ズームレンズを開示している。特許文献２は、広角端における撮像画角が１０５度で、ズーム比が２．１倍、Ｆナンバーが２．９〜４．１のズームレンズを開示している。

特開２００８−０４６２０８号公報 特開２０１４−２０６６７４号公報

負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズは、広画角化が比較的容易であり、また長いバックフォーカスが容易に得られるという特徴がある。しかしながらネガティブリード型のズームレンズはレンズ構成が開口絞りに対して非対称となるため、諸収差の補正が難しく、広画角化を図りつつ高い光学性能を得ることが大変難しい。広画角化を図ったときの諸収差の発生を軽減し、良好なる光学性能を得るにはズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ構成、ズームタイプ等を適切に設定することが重要になってくる。

例えば、ネガティブリード型の大口径（Ｆナンバーの小さい）のズームレンズにおいては、軸上光線の入射高が後群（負の屈折力の第１レンズ群よりも像側に配置されるレンズ系）で高くなる。このため、広画角化、大口径比を図るためには、後群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。後群のレンズ構成が不適切であると、諸収差、特に球面収差が増大し、広画角化を図りつつ、高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

本発明は、広画角、大口径比で、全ズーム範囲で高い光学性能が得られる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、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力有する第１レンズ群から構成される前群と、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力を有する後群より構成され、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、
前記後群に含まれる複数のレンズ群には、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群が含まれており、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬＮ１、正レンズＬＰ１、負レンズＬＮ２より構成され、
前記負レンズＬＮ１の焦点距離をｆＮ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．０＜−ｆＮ１／ｆｗ＜２．８
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、広画角、大口径比で、全ズーム範囲で高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。

本発明における実施例１のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例１の物体距離無限遠時の広角端と望遠端における縦収差図 本発明における実施例２のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例２の物体距離無限遠時の広角端と望遠端における縦収差図 本発明における実施例３のレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 実施例３の物体距離無限遠時の広角端と望遠端における縦収差図 本発明の撮像装置の要部説明図

以下に本発明の好ましい実施形態を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、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群から構成される前群と、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力を有する後群より構成されている。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。後群に含まれる複数のレンズ群には、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群が含まれている。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１は広角端における撮像画角１０５．４度、Ｆナンバー２．９１、ズーム比２．０６の５群ズームレンズである。

図３は本発明の実施例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）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。実施例２は広角端における撮像画角１０５．４度、Ｆナンバー２．９０〜２．９３、ズーム比２．０６の５群ズームレンズである。

図５は本発明の実施例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）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。実施例３は広角端における撮像画角１０５．７度、Ｆナンバー４．１２、ズーム比２．４２の５群ズームレンズである。図７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。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。

レンズ断面図において、ＬＦは前群である。前群ＬＦは負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１よりなる。ＬＲは１以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力を有する後群である。後群ＬＲは正の屈折力の第２０レンズ群Ｌ２０、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃを有している。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」と呼ぶ）である。

ＶＳＰ、ＶＳＰ１、ＶＳＰ２はフレアー光をカットするズーミングによって開口径が変化するフレアーカット絞りである。ＶＳはフレアー光をカットする開口径が一定のフレアーカット絞りである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。

又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において点線のＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のＳはｄ線のサジタル像面を表している。また、倍率色収差は、ｄ線を基準とした際のｇ線の差分を表している。

ＦｎｏはＦナンバーである。ωは撮影半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上、光軸上移動可能な両端に位置したときのズーム位置をいう。レンズ断面図において、矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。またFocusに関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。

本発明のズームレンズは、前群ＬＦと後群ＬＲのレンズ構成を適切に設定することで、最大撮像画角が１００°を超え、ズーム比２以上で大口径比のズームレンズを達成している。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力のレンズ群よりなる前群ＬＦ、１以上のレンズ群を有し、全体として正の屈折力を有する後群ＬＲからなっている。広角端に比べ、望遠端において前群ＬＦと後群ＬＲの間隔が小さくなる。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。そして広角端においてレトロフォーカス型の屈折力配置をとることで、広角端において所定の長さのバックフォーカスを得ている。

後群ＬＲは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第２０レンズ群Ｌ２０、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃを有する。広角端に比べて望遠端において、第２０レンズ群Ｌ２０と第２ａレンズ群Ｌ２ａの間隔が変化する。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが大きく、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの間隔が小さくなるように各レンズ群が移動してズーミングを行う。

これにより後群ＬＲに変倍効果を持たせて、所定のズーム比を確保している。また後群ＬＲに変倍効果を持たせることで、変倍に伴う前群ＬＦと後群ＬＲの相対移動量を小さくしている。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第２０レンズ群Ｌ２０は像側へ移動する。

本発明のズームレンズは、広画角で大口径でありながら、諸収差、特に球面収差が良好に補正されている。広画角化を図るには、基本的に物体側に負の屈折力の前群、像側に正の屈折力の後群を配置したレトロフォーカス型が有利となる。ここで前群の屈折力をφ１、後群の屈折力をφ２、前群と後群の主点間隔をｅとする。このとき、全系の屈折力Φは、下記となる。
Φ＝Φ１＋Φ２−ｅ×Φ１×Φ２

屈折力Φ１と屈折力Φ２を同時に弱くし（絶対値を小さくし）、間隔ｅを広げていけば、全系の屈折力を確保しながら各群の屈折力を弱められる。

次に本発明のズームレンズの正の屈折力の後群のレンズ構成について説明する。後群の屈折力Φ２を弱くすると、収束性の屈折力が弱まるため、後群が像面から離れた位置に配置されることになる。また後群は、高い変倍比を得るために、連続して正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃで構成する。そしてズーミングに際し、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を広げ、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの間隔を狭めている。

そうなると、広角端において第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔をなるべく物理的に限界まで詰めて配置することが、望遠端においてレンズ設計をする上で、有利になる。しかしながら、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃに詰めて配置されると、正の屈折力の後群の主点が像側に寄ってしまい、屈折力も強くなってくる。

そこで本発明者は、レトロフォーカス型のズームレンズにおいて、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を物理的には限界まで詰めつつ、主点間隔を確保することが各レンズ群の屈折力を緩くする。そして諸収差、特に球面収差を小さくする上で重要になることを見出した。

具体的には、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂを、物体側より像側へ順に配置された、負レンズＬＮ１、正レンズＬＰ１、負レンズＬＮ２のレンズ構成としている。そして負レンズＬＮ１の焦点距離をｆＮ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。このとき、
１．０＜−ｆＮ１／ｆｗ＜２．８ ・・・（１）
なる条件式を満たすのが良いことを見出した。

そうすることで、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの前側主点位置を像側に位置することが出来、実質的に第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を広げたことになる。そして正の屈折力の後群ＬＲの屈折力を弱め、更には像面から離れた位置に配置し易くなるようにしている。

ここで、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの物体側に、更に負のレンズ要素を配置したり、像側に正のレンズ要素を配置したりすることで、主点位置を更に離すことは容易となる。しかしながらそうなると、レンズ群厚が厚くなり、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの間隔の変化量が小さくなってしまうため、好ましくない。

条件式（１）の上限値を逸脱して、負レンズＬＮ１の負の屈折力が緩すぎると、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの主点位置が物体側に寄ってしまうため、好ましくない。条件式（１）の下限値を超えると、望遠端における球面収差や広角端における像面湾曲が過剰に補正されるため好ましくない。

より好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．２＜−ｆＮ１／ｆｗ＜２．５ ・・・（１ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．３＜−ｆＮ１／ｆｗ＜２．３ ・・・（１ｂ）

次に、本発明を実施するにあたり、より好ましい構成について説明する。広角端におけるバックフォーカスをＳｋとする。広角端から望遠端へのズーミングに際しての第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの間隔の変化量をＤｐｎｗｔとする。

負レンズＬＮ１の材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎｄｎ１、νｄｎ１とする。正レンズＬＰ１の材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎｄｐ１、νｄｐ１とする。負レンズＬＮ２の材料の屈折率とアッベ数を各々Ｎｄｎ２、νｄｎ２とする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの焦点距離をｆ２ｂ、第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの焦点距離をｆ２ｃとする。

このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
１．５＜Ｓｋ／ｆｗ＜５．０ ・・・（２）
０．２＜−Ｄｐｎｗｔ／ｆｗ＜２．０ ・・・（３）
１．７＜Ｎｄｎ１＜２．１ ・・・（４）
１．７＜Ｎｄｐ１＜２．０ ・・・（５）
１．７＜Ｎｄｎ２＜２．１ ・・・（６）
２５．０＜νｄｎ１＜５０．０ ・・・（７）
１８．０＜νｄｐ１＜３０．０ ・・・（８）
３０．０＜νｄｎ２＜４５．０ ・・・（９）
０．８＜−ｆ１／ｆｗ＜２．５ ・・・（１０）
１．２＜−ｆ２ｂ／ｆｗ＜５．０ ・・・（１１）
１．５＜ｆ２ｃ／ｆｗ＜５．０ ・・・（１２）

次に前述の各条件式と技術的意味について説明する。条件式（２）は、ズームレンズの像側にクイックリターンミラー、フィルター等の光学部材を配置するスペースを十分に確保するためのものである。条件式（２）の下限値を逸脱して、バックフォーカスが短すぎると、光学部材を配置するのが困難となる。条件式（２）の上限値を逸脱して、バックフォーカスが長すぎると、各レンズ群の移動範囲が制限されるため、各レンズ群の屈折力が強くなり、諸収差、特に球面収差が増加するため好ましくない。

更に好ましくは条件式（２）の数値範囲を、次の如く設定するのが良い。
１．８＜Ｓｋ／ｆｗ＜４．０ ・・・（２ａ）
更に好ましくは、条件式（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２．０＜Ｓｋ／ｆｗ＜３．０ ・・・（２ｂ）

条件式（３）は、広角端から望遠端へのズーミングに際して第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの間隔を適切にし、ズーミングに際しての諸収差の変動、特に球面収差の変動を小さくしつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式（３）の上限値を逸脱して、間隔Ｄｐｎｗｔが広すぎると、全系が大型化するため好ましくない。条件式（３）の下限値を逸脱して、間隔Ｄｐｎｗｔが狭すぎると、各レンズ群の屈折力が強くなり球面収差が増加するため好ましくない。

より好ましくは、条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３＜−Ｄｐｎｗｔ／ｆｗ＜１．６ ・・・（３ａ）
更に好ましくは、条件式（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４＜−Ｄｐｎｗｔ／ｆｗ＜１．２ ・・・（３ｂ）

条件式（４）、（５）、（６）は、主にペッツバール和を小さくしつつ、諸収差、特に球面収差を良好にするためのものである。条件式（４）、（６）の上限値を逸脱する材料はレンズ加工が困難になるため好ましくない。条件式（４）、（６）の下限値を逸脱すると、全系のペッツバール和が増大してくるため好ましくない。条件式（５）の上限値を逸脱すると、球面収差が増大するため好ましくない。条件式（５）の下限値を逸脱すると、球面収差が補正不足になるため好ましくない。

条件式（７）、（８）、（９）は、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂより生じる色収差を軽減するためのものであり、正レンズに高分散の材料を用い、負レンズに比較的低分散の材料を用いることを規定している。条件式（７）、（９）の上限値を逸脱すると、色収差が補正不足になるため好ましくない。条件式（７）、（９）の下限値を逸脱すると、色収差が過補正になるため好ましくない。条件式（８）の上限値を逸脱すると、正レンズＬＰ１での色収差量が不足するため好ましくない。条件式（８）の下限値を逸脱すると、正レンズＬＰ１での色収差が増大するため好ましくない。

条件式（１０）、（１１）、（１２）は、第１レンズ群Ｌ１の屈折力、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの屈折力、第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの屈折力を最適にし、全系の小型化を図りつつ、諸収差を良好に補正するためのものである。条件式（１０）の上限値を逸脱して、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱過ぎると（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると）、全系が大型化するためこのましくない。

条件式（１０）の下限値を逸脱して、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強過ぎると、歪曲収差の発生が増大するため、好ましくない。条件式（１１）の上限値を逸脱して、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの負の屈折力が弱過ぎると、変倍効果が弱まり、全系が大型化するため、好ましくない。

条件式（１１）の下限値を逸脱して、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの負の屈折力が強過ぎると、ズーミングに際する球面収差の変動が大きくなるため好ましくない。

条件式（１２）の上限値を逸脱して、第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの正の屈折力が弱過ぎると、全系が大型化するため好ましくない。条件式（１２）の下限値を逸脱して、第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの正の屈折力が強過ぎると、ズーム全域で球面収差が増大するため好ましくない。

より好ましくは条件式（４）乃至（１２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．７５＜Ｎｄｎ１＜２．００ ・・・（４ａ）
１．７５＜Ｎｄｐ１＜１．９５ ・・・（５ａ）
１．７５＜Ｎｄｎ２＜２．００ ・・・（６ａ）
２８．０＜νｄｎ１＜４６．０ ・・・（７ａ）
１９．０＜νｄｐ１＜２８．０ ・・・（８ａ）
３２．０＜νｄｎ２＜４３．０ ・・・（９ａ）
１．０＜−ｆ１／ｆｗ＜２．０ ・・・（１０ａ）
１．５＜−ｆ２ｂ／ｆｗ＜４．０ ・・・（１１ａ）
２．０＜ｆ２ｃ／ｆｗ＜４．０ ・・・（１２ａ）

より更に好ましくは条件式（４ａ）乃至（１２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．８０＜Ｎｄｎ１＜１．９５ ・・・（４ｂ）
１．７８＜Ｎｄｐ１＜１．９０ ・・・（５ｂ）
１．８０＜Ｎｄｎ２＜１．９５ ・・・（６ｂ）
３０．０＜νｄｎ１＜４４．０ ・・・（７ｂ）
２０．０＜νｄｐ１＜２５．０ ・・・（８ｂ）
３４．０＜νｄｎ２＜４０．０ ・・・（９ｂ）
１．２＜−ｆ１／ｆｗ＜１．８ ・・・（１０ｂ）
１．８＜−ｆ２ｂ／ｆｗ＜３．５ ・・・（１１ｂ）
２．２＜ｆ２ｃ／ｆｗ＜３．０ ・・・（１２ｂ）

本発明のズームレンズは、収差補正上、負レンズＬＮ１が両凹形状、正レンズＬＰ１が両凸形状で負レンズＬＮ２が両凹形状であるのが良い。そして正レンズＬＰ１と負レンズＬＮ２を接合した接合レンズとするのが良い。負レンズＬＮ１を両凹形状とすることで、負レンズＬＮ１の負の屈折力を強くするのが容易になる。また正レンズＬＰ１と負レンズＬＮ２を接合することで、接合レンズ面の曲率を強くすることができ、色収差の補正が容易になる。

各条件式において、前群ＬＦと後群ＬＲのレンズ構成は次のとおりである。後群ＬＲは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２０レンズ群Ｌ２０、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃより構成される。そし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で移動し、第２０レンズ群Ｌ２０は、物体側へ凸状の軌跡で移動し、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは、いずれも物体側へ移動する。

無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、第２０レンズ群Ｌ２０は、像側へ移動する。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成される。第２０レンズ群Ｌ２０は、物体側から像側へ順に配置された正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成される。第２ａレンズ群Ｌ２ａは、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成される。又は第２ａレンズ群Ｌ２ａは、正レンズより構成される。

第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成される。又は第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成される。

本発明においては、各レンズ群を以上の如く構成することにより、大口径比で広画角で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。

次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例を図７を用いて説明する。

図７において２０は実施例１乃至３のいずれかのズームレンズ１を有する撮像装置である。１０はレンズ本体である。ズームレンズ１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体であり、ズームレンズ１からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、ズームレンズ１の像形成装置に配置された焦点板４より構成されている。更に焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５、その正立像を観察するための接眼レンズ６などによって構成されている。

７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の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（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上にズームレンズ１によって像が形成される。実施例１乃至３にて説明した利益は本実施例に開示したような撮像装置において効果的に享受される。撮像装置としてクイックリターンミラー３のないミラーレスの一眼レフカメラにも同様に適用できる。

以上、本発明の好ましい光学系の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

次に本発明の各実施例の数値データを示す。各数値データにおいてｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６を各々非球面係数としたとき、

なる式で表している。また［ｅ-Ｘ］は［×１０^-x］を意味している。非球面は面番号の後に＊を付加して示す。また、各光学面の間隔ｄが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものである。また前述の各条件式と数値データの関係を表１に示す。

（数値データ１）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* ∞ 2.80 1.76385 48.5 55.29
2* 19.352 11.19 40.40
3* -209.346 2.50 1.85135 40.1 38.85
4* 161.540 7.00 33.32
5 -36.936 1.65 1.59282 68.6 33.09
6 178.705 0.15 34.25
7 74.365 5.56 1.90366 31.3 34.86
8 -89.381 (可変) 34.85
9(VSP1) ∞ 1.32 (可変)
10 92.188 2.81 1.80610 33.3 28.91
11 -233.016 0.15 29.09
12 53.209 1.40 1.84666 23.8 29.50
13 24.135 6.68 1.57501 41.5 28.77
14 244.360 (可変) 28.86
15 52.491 1.50 1.84666 23.8 29.50
16 32.501 7.68 1.51633 64.1 28.95
17 -55.396 (可変) 28.89
18(SP) ∞ 3.78 24.88
19 -54.190 1.20 1.91082 35.3 24.08
20 70.512 0.20 24.25
21 40.230 6.85 1.80809 22.8 24.72
22 -29.488 1.20 1.91082 35.3 24.57
23 95.534 3.00 24.52
24(VSP2) ∞ (可変) (可変)
25 35.229 10.56 1.49700 81.5 25.43
26 -20.032 1.20 1.83481 42.7 25.27
27 -27.733 0.15 26.45
28* 112.974 1.00 1.90366 31.3 26.67
29 27.389 6.52 1.49700 81.5 26.72
30 -126.670 (可変) 27.50
31(VS) ∞ 30.62

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.11165e-005 A 6=-1.42849e-008
A 8= 1.67028e-011 A10=-1.51871e-014 A12= 2.56707e-017
A14=-2.90115e-020 A16= 1.37287e-023

第2面
K =-1.17677e+000 A 4=-3.41307e-006 A 6=-2.47447e-009
A 8= 6.17798e-011 A10=-7.84864e-013 A12= 1.56510e-015
A14= 2.15678e-019 A16=-1.47934e-021

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.78859e-005 A 6= 1.22896e-007
A 8=-1.14049e-010 A10= 7.05411e-015 A12= 2.26904e-016
A14=-1.05550e-018 A16= 1.27458e-021

第4面
K = 3.04868e+001 A 4=-1.84103e-005 A 6= 1.51041e-007
A 8=-1.80511e-010 A10= 6.29199e-013 A12=-2.22187e-016
A14=-3.17665e-018 A16= 3.18691e-021

第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.91990e-006 A 6= 1.15693e-008
A 8=-2.72913e-010 A10= 1.72938e-012 A12=-3.65448e-015
A14=-1.21272e-017 A16= 5.18134e-020

各種データ
ズーム比 2.06

広角 中間 望遠
焦点距離 16.48 24.00 33.95
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角（度） 52.70 42.03 32.51
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 170.40 165.53 165.61
BF 38.20 47.65 62.15

d 8 28.97 11.43 0.64
d14 5.02 10.34 5.00
d17 1.20 6.08 10.13
d24 8.96 2.00 -0.38
d30 0.00 9.45 23.95

ea 9 22.86 25.88 27.37
ea24 16.16 19.46 25.00

入射瞳位置 19.12 19.62 19.27
射出瞳位置 -65.78 -47.93 -56.26
前側主点位置 32.99 36.93 41.02
後側主点位置 21.72 14.20 4.25

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -22.76 30.85 1.20 -26.58
2 9 67.20 12.36 0.61 -7.29
3 15 66.62 9.18 3.13 -2.93
4 18 -43.07 16.23 6.25 -5.60
5 25 42.97 19.43 4.46 -8.94

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -25.33
2 3 -106.77
3 5 -51.49
4 7 45.66
5 10 82.26
6 12 -53.35
7 13 46.06
8 15 -104.39
9 16 40.89
10 19 -33.49
11 21 22.02
12 22 -24.63
13 25 27.44
14 26 -93.01
15 28 -40.23
16 29 45.96

（数値データ２）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* ∞ 2.70 1.77250 49.6 56.35
2* 23.222 6.29 41.95
3* 32.416 2.40 1.85400 40.4 41.38
4* 22.207 10.33 35.29
5 -51.469 1.80 1.80400 46.6 35.20
6 297.301 1.93 35.78
7 71.476 7.20 1.62588 35.7 36.89
8 -55.168 (可変) 36.94
9 74.183 2.88 2.00100 29.1 29.59
10 -1228.374 0.15 29.38
11 51.570 1.50 1.84666 23.8 29.37
12 18.892 6.14 1.72047 34.7 27.92
13 51.045 (可変) 27.67
14 44.661 4.87 1.49700 81.5 28.23
15 -100.985 (可変) 27.76
16(SP) ∞ 3.49 (可変)
17 -75.083 1.30 1.83481 42.7 23.11
18 33.957 1.14 23.03
19 38.253 3.93 1.84666 23.8 23.66
20 -154.375 1.30 1.91082 35.3 23.68
21 134.495 3.50 23.71
22(VSP) ∞ (可変) (可変)
23 23.338 8.86 1.43875 94.9 27.78
24 -43.221 0.15 27.80
25* 80.174 1.60 1.91082 35.3 26.96
26 18.618 8.87 1.49700 81.5 26.01
27 -93.952 26.99

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.56496e-005 A 6=-2.19764e-008
A 8= 1.73809e-011 A10=-6.82156e-015 A12= 2.34290e-018

第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.67858e-006 A 6= 1.84002e-008
A 8=-8.12830e-012 A10=-3.35187e-013 A12= 2.34815e-016

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.58947e-005 A 6= 3.64076e-008
A 8=-7.13919e-011 A10=-8.68294e-014 A12= 2.26270e-016

第4面
K =-1.09072e+000 A 4=-3.88760e-006 A 6= 2.17363e-008
A 8=-9.97731e-011 A10= 2.46184e-013 A12= 4.04592e-017

第25面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.66009e-006 A 6=-4.68072e-009
A 8=-1.16803e-010 A10= 3.82514e-013 A12=-8.48378e-016

各種データ
ズーム比 2.06

広角 中間 望遠
焦点距離 16.48 24.40 33.95
Fナンバー 2.90 2.90 2.93
半画角（度） 52.70 41.56 32.51
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 172.20 160.31 156.36
BF 38.00 44.75 55.33

d 8 31.89 11.72 1.00
d13 8.24 11.35 7.37
d15 0.50 7.96 12.83
d22 11.24 2.20 -2.50

ea16 17.53 19.88 23.89
ea22 16.85 19.63 24.29

入射瞳位置 20.51 20.97 21.02
射出瞳位置 -67.53 -35.63 -25.95
前側主点位置 34.42 37.96 40.79
後側主点位置 21.52 20.36 21.38

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -26.71 32.65 -0.10 -32.36
2 9 85.24 10.67 -6.14 -11.24
3 14 63.00 4.87 1.01 -2.28
4 16 -48.83 14.66 3.93 -7.63
5 23 43.84 19.48 2.07 -11.56

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -30.06
2 3 -92.60
3 5 -54.44
4 7 50.86
5 9 69.97
6 11 -35.97
7 12 38.55
8 14 63.00
9 17 -27.86
10 19 36.55
11 20 -78.74
12 23 36.00
13 25 -26.96
14 26 32.10

（数値データ３）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* ∞ 2.70 1.77250 49.6 51.01
2* 20.329 6.37 37.38
3* 33.057 2.00 1.85400 40.4 36.83
4* 22.694 8.68 31.92
5 -46.187 1.60 1.80400 46.6 31.85
6 -659.842 0.23 32.43
7 59.759 5.73 1.62588 35.7 33.01
8 -75.064 (可変) 32.86
9 156.389 1.96 2.00100 29.1 20.98
10 -159.435 0.15 21.03
11 68.022 1.10 1.84666 23.8 21.17
12 20.312 4.83 1.72047 34.7 20.94
13 456.752 (可変) 20.96
14 36.320 3.72 1.49700 81.5 21.42
15 -94.159 (可変) 21.21
16(SP) ∞ 0.99 (可変)
17 -84.807 0.90 1.83481 42.7 16.71
18 26.723 1.08 16.48
19 29.822 2.97 1.84666 23.8 16.90
20 -167.878 0.90 1.91082 35.3 16.83
21 54.210 1.00 16.77
22(VSP) ∞ (可変) (可変)
23 24.695 7.86 1.43875 94.9 26.74
24 -37.571 0.15 26.84
25* 101.590 1.40 1.91082 35.3 26.33
26 19.411 9.09 1.49700 81.5 25.82
27 -59.912 26.95

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.65876e-005 A 6=-2.22547e-008
A 8= 1.85368e-011 A10=-6.33361e-015 A12= 3.52893e-018

第2面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.31443e-005 A 6= 1.93489e-008
A 8=-4.44235e-011 A10=-4.45049e-013 A12=-1.20204e-017

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.03298e-005 A 6= 2.59719e-008
A 8=-7.87386e-011 A10=-6.92763e-014 A12= 4.37902e-016

第4面
K =-1.15446e+000 A 4=-4.61358e-006 A 6= 1.99661e-008
A 8=-1.47061e-010 A10= 6.95272e-013 A12= 2.94439e-018

第25面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.18468e-006 A 6=-6.81819e-009
A 8=-1.01825e-010 A10= 4.54525e-013 A12=-1.12900e-015

各種データ
ズーム比 2.42

広角 中間 望遠
焦点距離 16.30 24.40 39.50
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角（度） 52.83 41.38 28.56
像高 21.50 21.50 21.50
レンズ全長 155.52 144.14 143.37
BF 38.00 43.79 60.01

d 8 27.53 12.21 1.00
d13 3.78 7.28 4.22
d15 2.50 7.53 12.24
d22 18.30 7.92 0.50

ea16 11.34 12.74 16.91
ea22 10.88 12.38 16.73

入射瞳位置 18.31 18.72 18.96
射出瞳位置 -88.70 -38.03 -21.90
前側主点位置 32.52 35.85 39.41
後側主点位置 21.70 19.39 20.51

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -22.33 27.32 1.50 -22.70
2 9 57.28 8.04 0.14 -4.36
3 14 53.24 3.72 0.70 -1.81
4 16 -33.46 7.84 2.07 -3.45
5 23 41.46 18.49 3.48 -9.78

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -26.32
2 3 -93.04
3 5 -61.84
4 7 54.04
5 9 79.12
6 11 -34.57
7 12 29.37
8 14 53.24
9 17 -24.25
10 19 30.12
11 20 -44.90
12 23 35.32
13 25 -26.56
14 26 30.67

ＬＦ 前群 ＬＲ 後群 Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２０ 第２０レンズ群
Ｌ２ａ 第２ａレンズ群 Ｌ２ｂ 第２ｂレンズ群 Ｌ２ｃ 第２ｃレンズ群
ＬＮ１ 負レンズ ＬＰ１ 正レンズ ＬＮ２ 負レンズ

Claims (19)

1. 物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群から構成される前群と、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力を有する後群より構成され、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、
   前記後群に含まれる複数のレンズ群には、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群が含まれており、
   前記第２ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズＬＮ１、正レンズＬＰ１、負レンズＬＮ２より構成され、
   前記負レンズＬＮ１の焦点距離をｆＮ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   １．０＜−ｆＮ１／ｆｗ＜２．８
   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. 広角端における前記ズームレンズのバックフォーカスをＳｋとするとき、
   １．５＜Ｓｋ／ｆｗ＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 広角端に比べて望遠端において、前記第２ｂレンズ群と前記第２ｃレンズ群の間隔は増大し、
   広角端における前記第２ｂレンズ群と前記第２ｃレンズ群の間隔と望遠端における前記第２ｂレンズ群と前記第２ｃレンズ群の間隔との差をＤｐｎｗｔとするとき、
   ０．２＜Ｄｐｎｗｔ／ｆｗ＜２．０
   なる条件式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。
4. 前記負レンズＬＮ１は両凹形状であり、前記正レンズＬＰ１は両凸形状であり、前記負レンズＬＮ２は両凹形状であり、前記正レンズＬＰ１と前記負レンズＬＮ２は接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記負レンズＬＮ１の材料の屈折率をＮｄｎ１、前記正レンズＬＰ１の材料の屈折率をＮｄｐ１、前記負レンズＬＮ２の材料の屈折率をＮｄｎ２とするとき、
   １．７＜Ｎｄｎ１＜２．１
   １．７＜Ｎｄｐ１＜２．０
   １．７＜Ｎｄｎ２＜２．１
   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. 前記負レンズＬＮ１の材料のアッベ数をνｄｎ１、前記正レンズＬＰ１の材料のアッベ数をνｄｐ１、前記負レンズＬＮ２の材料のアッベ数をνｄｎ２とするとき、
   ２５．０＜νｄｎ１＜５０．０
   １８．０＜νｄｐ１＜３０．０
   ３０．０＜νｄｎ２＜４５．０
   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１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．８＜−ｆ１／ｆｗ＜２．５
   なる条件式を満足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２ｂレンズ群の焦点距離をｆ２ｂとするとき、
   １．２＜−ｆ２ｂ／ｆｗ＜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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第２ｃレンズ群の焦点距離をｆ２ｃとするとき、
   １．５＜ｆ２ｃ／ｆｗ＜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８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 前記第２ａレンズ群は、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 前記第２ａレンズ群は、正レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
13. 前記第２ｃレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
14. 前記第２ｃレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
15. 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第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レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
16. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は物体側へ凸状の軌跡で移動し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群と前記第５レンズ群は、いずれも物体側へ移動することを特徴とする請求項１５に記載のズームレンズ。
17. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群は、像側へ移動することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のズームレンズ。
18. 前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
19. 請求項１乃至１８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た像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。