JP2019207291A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型かつ軽量で、高い光学性能を有するズームレンズを提供する。【解決手段】ズームレンズＺＬの複数のレンズ群は、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、１以上のレンズ群を有し、全体として正の屈折力の後群Ｌｒからなる。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、第１負レンズＧ１、第２負レンズＧ２、正レンズＧ３からなる。このときの、第１負レンズＧ１の焦点距離、第２負レンズＧ２の焦点距離、第１負レンズＧ１の比重を適切に定めたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。
撮像装置に用いるズームレンズには、広画角であり、小型かつ軽量であることが要望されている。広画角のズームレンズとして、最も物体側に負の屈折力のレンズ群を配置した、所謂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は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群よりなるズームレンズを開示している。
特開２０１７−３７１６４号公報
最も物体側に配置されるレンズ群の外径は、広角端の軸外光束により定まる。そのため他のレンズ群に比べて、大型化し、かつ重量が重くなる傾向がある。また、当該レンズ群では広角端での軸外光束の入射高さが高いため、像面湾曲や歪曲収差等の諸収差が発生しやすくなる。そのため、ネガティブリード型のズームレンズにおいて、小型かつ軽量で、高い光学性能を有する際、特に第１レンズ群の構成を適切に設定することが重要となる。
本発明は、小型かつ軽量で、高い光学性能を有するズームレンズ及び撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施例に係るズームレンズは、複数のレンズ群を有し、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であって、前記複数のレンズ群は、負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され、１以上のレンズ群を有し、かつ全体として正の屈折力の後群からなり、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、第１負レンズ、第２負レンズ、正レンズからなり、前記第１のレンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２負レンズの焦点距離をｆＧ２、前記第１負レンズの比重をＳＧ１するとき、
２．００＜ＳＧ１＜３．６０
２．１＜ｆＧ２／ｆ１＜２０
なる条件式を満たすことを特徴とする。
本発明によれば、小型かつ軽量で、高い光学性能を有するズームレンズおよび撮像装置を得ることができる。
実施例１のズームレンズの断面図である。 実施例１のズームレンズの無限遠合焦時の収差図である。 実施例２のズームレンズの断面図である。 実施例２のズームレンズの無限遠合焦時の収差図である。 実施例３のズームレンズの断面図である。 実施例３のズームレンズの無限遠合焦時の収差図である。 実施例４のズームレンズの断面図である。 実施例４のズームレンズの無限遠合焦時の収差図である。 実施例の撮像装置の構成を示す図である。
以下、本発明の実施例に係るズームレンズ及び撮像装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本明細書において、「バックフォーカス」は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものとする。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。
ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｇとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される。
各実施例のズームレンズは、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、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光学系である。図１、３、５、７に示すズームレンズの断面図において、左方が物体側（前方）であり、右方が像側（後方）である。また各断面図において、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。また、開口絞りＳＰは、開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する。ＦＰはフレアーカット絞りであり、不要光をカットしている。
無限遠から至近距離物体へのフォーカシングに際して、フォーカスレンズ群は、図中の破線矢印に示すように移動する。広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群は、図中の実線矢印に示すように移動し、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。ただし、広角端はズームレンズの焦点距離が最も短くなる状態を示し、望遠端はズームレンズの焦点距離が最も長くなる状態を示す。
デジタルビデオカメラやデジタルカメラなどに各実施例のズームレンズを使用する場合は、像面ＩＰは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）に相当する。銀塩フィルムカメラに各実施例の光学系を使用する場合は、像面ＩＰはフィルム面に相当する。
図２、４、６、８は、後述の各実施例のズームレンズの収差図である。球面収差図において、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、破線はＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、二点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を示している。非点収差図において破線Ｍはメリディオナル像面、実線Ｓはサジタル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差はＦ線、Ｃ線、ｇ線について示している。ωは半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。
本発明のズームレンズは、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複数のレンズ群を有する。当該複数のレンズ群は、負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され、１以上のレンズ群を有し、かつ全体として正の屈折力の後群からなる。
負の屈折力の第１レンズ群を有する、所謂ネガティブリード型のズームレンズは、小さい前玉有効径で広く光線を取り込むことが可能なため広角化に適している。しかし、ズームレンズを広角化すると、広角端において、像面湾曲や歪曲収差等の諸収差が増大する。このうち、歪曲収差は撮像装置側で電気的に補正することが可能である。そのため、ズームレンズにおいては、歪曲収差を許容し、かつ第１レンズ群の構成を適切にすることで像面湾曲を補正することにより、カメラシステム全体として諸収差を良好に補正をすることが可能となる。
また、第１レンズ群の外径は、広角端の軸外光束により定まる。そのため、第１レンズ群は、他のレンズ群に比べて、大型化しやすくかつ重くなりやすい。したがって、ズームレンズの軽量化のためには、第１レンズ群を軽量化することが好ましい。
以下、小型で、軽量で、像面湾曲を補正できるズームレンズを実現するための、第１レンズ群の構成について説明する。
第１レンズ群の軽量化のために、第１レンズ群を構成するレンズの枚数を少なくしている。具体的には、第１レンズ群を、物体側から像側へ順に配置された、第１負レンズ、第２負レンズ、および、正レンズから構成している。
さらなる第１レンズ群の軽量化のために、第１レンズ群に比較的比重が小さい材料のレンズを用いている。ただし、一般的に比重の小さな材料は屈折率が低い傾向にあるため、第１レンズ群の屈折力が弱くなりやすくなる。しかし、第１レンズ群の屈折率を小さくすると軽量化はできるが、広角端において像面湾曲等の諸収差を十分に補正することやズームレンズの小型化が困難になる。
そこで、本発明のズームレンズは、第１負レンズおよび第２負レンズについて、以下の条件式（１）、（２）を満たすように構成している。
２．００＜ＳＧ１＜３．６０ ・・・（１）
２．１０＜ｆＧ２／ｆ１＜２０．００ ・・・（２）
ここで、第１負レンズの比重をＳＧ１、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２負レンズの焦点距離をｆＧ２とする。
条件式（１）は第１負レンズの比重を規定している。ここで材料の比重は、圧力１０１．３２５ｋＰａ（標準気圧）のもとにおける、第１負レンズの材料の常温（１５℃〜２５℃）での質量と、当該材料の体積と同体積の４℃の純水の質量との比である。
条件式（１）は、第１負レンズの比重を比較的小さくすることを示している。条件式（１）の下限値を下回って第１負レンズの比重が小さくなると、一般に選択可能な材料の屈折率は小さくなる。そのため、必要な屈折力を得るために面の曲率を大きくする必要が生じ、像面湾曲、歪曲収差等の諸収差が増大するため好ましくない。条件式（１）の上限値を上回って比重が大きくなると、ズームレンズの軽量化が困難となるため好ましくない。
条件式（２）は第２負レンズと第１レンズ群の焦点距離の比を規定している。条件式（２）の下限値を下回って第２負レンズの焦点距離が短くなり、第２負レンズの屈折力が強くなると、第２負レンズの偏芯敏感度が高くなる。これにより、第２負レンズの製造が困難になるため好ましくない。特に、第２負レンズを樹脂材料で構成した場合、温度変化に対してピントや収差の変動が大きくなるため好ましくない。条件式（２）の上限値を上回って第２負レンズの焦点距離が長くなり、第２負レンズの屈折力が弱くなると、第１レンズ群で生じる像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。
このように、前述のレンズ群の構成と、条件式（１）、（２）を満足ことにより、小型かつ軽量で、歪曲収差を許容しつつ高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。
条件式（１）、（２）の数値範囲を以下のようにすることが好ましい。
２．０５＜ＳＧ１＜３．５５ ・・・（１ａ）
２．２０＜ｆＧ２／ｆ１＜１８．００ ・・・（２ａ）
さらに、条件式（１）、（２）の数値範囲を以下のようにすることが好ましい。
２．１０＜ＳＧ１＜３．５０ ・・・（１ｂ）
２．３＜ｆＧ２／ｆ１＜１５ ・・・（２ｂ）
さらに、ズームレンズが、以下の条件式のうち１以上を満足することが好ましい。
１．４０＜ｎｄ１＜１．６５ ・・・（３）
４５．００＜νｄ１＜９９．００ ・・・（４）
０．５０＜ＳＧ２＜２．００ ・・・（５）
０．０００１＜ｄ１／ＴＬ＜０．２０ ・・・（６）
−３．００＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−０．０１ ・・・（７）
１０．００＜νｄｐ＜３５．００ ・・・（８）
１．６０＜ｎｄｐ＜２．１０ ・・・（９）
ただし、第１負レンズの材料の屈折率をｎｄ１、第１負レンズの材料のアッベ数をνｄ１、第２負レンズの比重をＳＧ２、第１負レンズの像側の面と前記第２負レンズの物体側の面との光軸上の距離をｄ１、広角端におけるズームレンズのレンズ全長をＴＬとする。第１負レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１、第１負レンズの像側の面の曲率半径をＲ２、第１レンズ群中の正レンズの材料のアッベ数をνｄｐ、該正レンズの材料の屈折率をｎｄｐとする。なお、第１レンズ群中の正レンズの材料のアッベ数は、第１負レンズの材料のアッベ数よりも小さいものとする。
条件式（３）は第１負レンズの材料の屈折率を規定している。条件式（３）の下限値を下回って第１負レンズの材料の屈折率が小さくなると、像面湾曲、歪曲収差等の諸収差を補正することが困難となるため好ましくない。条件式（３）の上限値を上回って第１負レンズの材料の屈折率が高くなると、選択可能な材料が重くなりやすく、ズームレンズの軽量化が困難となるため好ましくない。
条件式（４）は第１負レンズの材料のアッベ数を規定している。広角端において、第１負レンズを通過する軸外光束の周辺光線の高さが高くなるため、倍率色収差が発生しやすくなる。そこで、当該倍率色収差を補正するために、第１負レンズの材料のアッベ数は比較的大きいことが好ましい。条件式（４）の下限値を下回って第１負レンズの材料のアッベ数が小さくなると、倍率色収差を補正することが困難となるため好ましくない。条件式（４）の上限値を上回って第１負レンズの材料のアッベ数が大きくなると、選択可能な材料の屈折率は一般的に小さくなる。これにより、像面湾曲、歪曲収差等の諸収差を補正することが困難となるため好ましくない。
条件式（５）は第２負レンズの比重を規定している。条件式（５）の下限値を下回って比重が小さくなると、一般に選択可能な材料の屈折率は小さくなる。そのため、必要な屈折力を得るために第２負レンズの曲率を大きくすることとなり、像面湾曲、歪曲収差等の諸収差が増大するため好ましくない。条件式（５）の上限値を上回って比重が大きくなると、ズームレンズの軽量化が困難となるため好ましくない。
条件式（６）は第１負レンズと第２負レンズの光軸上の間隔と広角端におけるズームレンズのレンズ全長との比を規定している。条件式（６）の下限値を下回って第１負レンズと第２負レンズの間隔が短くなると、製造時において第１負レンズと第２負レンズが干渉しやすくなる。これにより、表面に傷がつくと、光学特性の劣化や製造の歩留まり低下の要因となるため好ましくない。条件式（６）の上限値を上回って第１負レンズと第２負レンズの間隔が長くなると、第１レンズ群が光軸方向に長くなる。これにより、ズームレンズの小型化が困難となるため好ましくない。
条件式（７）は第１負レンズの物体側および像側の面の形状を規定した条件式である。ズームレンズの小型化および像面湾曲の補正のために、第１レンズ群を構成する各レンズの屈折力を強めつつ、軸外光束の周辺光線の通過高さが高い第１負レンズにおいて曲率を適切に設定することで像面湾曲の発生を低減している。条件式（７）の上限値を上回ると、第１負レンズの物体側のレンズ面の曲率が大きくなり（曲率半径が小さくなり）、製造に際して加工が困難となるため好ましくない。また、像面湾曲が増大するため好ましくない。条件式（７）の下限値を下回ると、第１負レンズの物体側のレンズ面の曲率が小さくなり（曲率半径が大きくなり）、ズームレンズの広角化が困難となるため好ましくない。
条件式（８）は第１レンズ群中の正レンズ材料のアッベ数を規定している。当該正レンズの材料のアッベ数を比較的小さくすることにより、第１負レンズの材料のアッベ数との差を大きくなる。第１負レンズと第１レンズ群中の正レンズにより色収差や像面湾曲を補正している。条件式（８）の下限値を下回って第１レンズ群中の正レンズ材料のアッベ数が小さくなると、第１負レンズの材料のアッベ数と正レンズの材料のアッベ数との差が大きくなり、１レンズ群において色収差が過剰に補正されるため好ましくない。条件式（８）の上限値を上回って第１レンズ群中の正レンズ材料のアッベ数が大きくなると、第１負レンズとのアッベ数の差が小さくなり、各レンズの屈折力が大きくなるため、色収差や像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。
条件式（９）は第１レンズ群中の正レンズ材料の屈折率を規定している。条件式（９）の下限値を下回って当該正レンズの材料の屈折率が小さくなると、ズームレンズのペッツバール和が正の方向に大きくなる。これにより、像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。条件式（９）の上限値を上回って第１レンズ群中の正レンズ材料の屈折率が大きくなると、選択可能な材料のアッベ数は一般的に大きくなる。これにより、第１レンズ群において色収差が過剰に補正されてしまうため好ましくない。
好ましくは条件式（３）〜（９）の数値範囲を下記のように設定することが好ましい。
１．４２＜ｎｄ１＜１．６３ ・・・（３ａ）
４７．００＜νｄ１＜９５．００ ・・・（４ａ）
０．６０＜ＳＧ２＜１．９０ ・・・（５ａ）
０．０００２＜ｄ１／ＴＬ＜０．１９ ・・・（６ａ）
−２．８０＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−０．０３ ・・・（７ａ）
１１．００＜νｄｐ＜３３．００ ・・・（８ａ）
１．６５＜ｎｄｐ＜２．０５ ・・・（９ａ）
さらに好ましくは条件式（３）〜（９）の数値範囲を下記のように設定することが好ましい。
１．４４＜ｎｄ１＜１．６１ ・・・（３ｂ）
５０．００＜νｄ１＜９０．００ ・・・（４ｂ）
０．７０＜ＳＧ２＜１．８０ ・・・（５ｂ）
０．０００３＜ｄ１／ＴＬ＜０．１８ ・・・（６ｂ）
−２．６０＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−０．０５ ・・・（７ｂ）
１２．００＜νｄｐ＜３１．００ ・・・（８ｂ）
１．７０＜ｎｄｐ＜２．００ ・・・（９ｂ）
上記条件式の少なくとも１つを満たすことで、小型かつ軽量で、歪曲収差を許容しつつさらに高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。
また、各実施例のズームレンズにおいて、第２負レンズが樹脂材料よりなることが好ましい。第２負レンズが樹脂材料であることにより、ズームレンズを安価に製造することが可能となる。最も物体側の面は撮影時に露出するため傷つきやすく、第１負レンズを樹脂材料により構成すると光学性能の劣化が懸念されるが、第２負レンズであればそのようなことは生じない。また、第２負レンズは第１レンズ群中の正レンズよりも径が大きいため、第１レンズ群中の正レンズのみを樹脂材料により構成する場合に比べて第１レンズ群を軽量化できる。条件式（２）で規定したように第２負レンズの屈折力が弱いため、温度変化により形状変化しやすい樹脂材料で第２負レンズを構成したとしても、他のレンズを樹脂材料により構成する場合に比べて温度変化に伴う収差変動を低減できる。
また、各実施例のズームレンズにおいて、第２負レンズの物体側および像側の面の少なくとも一方が非球面形状であることが好ましい。軸外光束の周辺光線の通過高さが高い位置に非球面が配置されることにより、像面湾曲等の諸収差が補正しやすくなる。
次に、本発明の実施例に係るズームレンズについて説明する。
［実施例１］
図１（Ａ）は実施例１のズームレンズＺＬの広角端における断面図であり、図１（Ｂ）は実施例１のズームレンズＺＬの望遠端における断面図である。図２（Ａ）は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図であり、図２（Ｂ）は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図である。実施例１のズームレンズＺＬは、ズーム比４．０３、Ｆナンバー３．６５〜５．８０のズームレンズである。
実施例１に係るズームレンズＺＬは、複数のレンズ群を有する。当該複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５からなる。本実施例において、後群Ｌｒは、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５からなる。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（第１負レンズ）Ｇ１、負レンズ（第２負レンズ）Ｇ２、正レンズＧ３からなる。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動した後物体側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２〜第５レンズ群Ｌ５は物体側へ移動する。無限遠から近距離物体へのフォーカシングに際して、第３レンズ群Ｌ３が像側に移動する。
これらの構成により、ズームレンズを小型化かつ軽量化できる。さらに、図２の収差図に示すように、歪曲収差以外の光学特性に優れたズームレンズを得ることができる。
［実施例２］
図３（Ａ）は実施例２のズームレンズＺＬの広角端における断面図であり、図３（Ｂ）は実施例２のズームレンズＺＬの望遠端における断面図である。図４（Ａ）は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図であり、図４（Ｂ）は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図である。実施例２のズームレンズＺＬは、ズーム比２．８７、Ｆナンバー３．６３〜５．８８のズームレンズである。
実施例２に係るズームレンズＺＬは、複数のレンズ群を有し、当該複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２からなる。本実施例において、後群Ｌｒは、第２レンズ群Ｌ２からなる。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（第１負レンズ）Ｇ１、負レンズ（第２負レンズ）Ｇ２、正レンズＧ３からなる。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動した後物体側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。無限遠から近距離物体へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｌ１が物体側に移動する。
これらの構成により、ズームレンズを小型化かつ軽量化できる。さらに、図４の収差図に示すように、歪曲収差以外の光学特性に優れたズームレンズを得ることができる。
［実施例３］
図５（Ａ）は実施例３のズームレンズＺＬの広角端における断面図であり、図５（Ｂ）は実施例３のズームレンズＺＬの望遠端における断面図である。図６（Ａ）は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図であり、図６（Ｂ）は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図である。実施例３のズームレンズＺＬは、ズーム比２．８７、Ｆナンバー３．６３〜５．８８のズームレンズである。
実施例３に係るズームレンズＺＬは、複数のレンズ群を有し、当該複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３からなる。後群Ｌｒは、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３からなる。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（第１負レンズ）Ｇ１、負レンズ（第２負レンズ）Ｇ２、正レンズＧ３からなる。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動した後物体側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。無限遠から近距離物体へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｌ１が物体側に移動する。
これらの構成により、ズームレンズを小型化かつ軽量化できる。さらに、図６の収差図に示すように、歪曲収差以外の光学特性に優れたズームレンズを得ることができる。
［実施例４］
図７（Ａ）は実施例４のズームレンズＺＬの広角端における断面図であり、図７（Ｂ）は実施例４のズームレンズＺＬの望遠端における断面図である。図８（Ａ）は広角端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図であり、図８（Ｂ）は望遠端において無限遠に合焦しているときのズームレンズＺＬの収差図である。実施例４のズームレンズＺＬは、ズーム比２．７５、Ｆナンバー３．６５〜５．８０のズームレンズである。
実施例４に係るズームレンズＺＬは、複数のレンズ群を有し、当該複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４からなる。本実施例において、後群Ｌｒは、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４からなる。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（第１負レンズ）Ｇ１、負レンズ（第２負レンズ）Ｇ２、正レンズＧ３からなる。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動した後物体側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、および第４レンズ群Ｌ４は物体側へ移動する。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第３レンズ群Ｌ３が像側へ移動する。
これらの構成により、ズームレンズを小型化かつ軽量化できる。さらに、図８の収差図に示すように、歪曲収差以外の光学特性に優れたズームレンズを得ることができる。
以上、本発明の好ましいズームレンズの実施例について説明したが、本発明のズームレ
ンズこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
［数値実施例］
以下に、実施例１〜４のそれぞれに対応する数値実施例１〜４を示す。また、数値実施例１〜４において、面番号は、物体側からの光学面の順序を示す。ｒは光学面の曲率半径（ｍｍ）、面番号ｉにおけるｄは、第ｉ番目の光学面と第ｉ＋１番目の光学面の間隔（ｍｍ）、ｎｄはｄ線における光学部材の材料の屈折率、νｄはｄ線を基準とした光学部材の材料のアッベ数であり、定義は前述のとおりである。ＢＦはバックフォーカスを示す。
また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、＊の符号を付している。非球面形状は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を各次数の非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２ ＋Ａ４×ｈ４＋Ａ６×ｈ６＋Ａ８×ｈ８＋Ａ１０×ｈ１０＋Ａ１２×ｈ１２
で表している。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。数値実施例１〜４のそれぞれにおける、前述の各条件式に用いられている物理量を［表１］に示し、前述の各条件式に対応する値を［表２］に示す。
［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 78.919 1.76 1.59349 67.0
2 22.313 20.21
3* -91.148 2.00 1.52996 55.8
4* 211.982 0.15
5 98.769 3.06 1.92286 18.9
6 523.221 (可変)
7(絞り) ∞ 1.11
8 30.236 2.44 1.43875 94.7
9 94.436 6.77
10 17.405 7.25 1.43875 94.7
11 -48.540 0.15
12* -72.393 1.72 1.69680 55.5
13* -51.407 0.50
14 ∞ (可変)
15 741.421 0.70 1.85025 30.1
16 19.630 5.88
17 ∞ (可変)
18 78.348 5.13 1.59270 35.3
19 -27.791 (可変)
20* 80.319 2.50 1.52996 55.8
21* 61.429 9.22
22 -21.575 1.30 1.80610 40.9
23 -58.018 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.57735e-006 A 6=-4.23140e-008 A 8= 9.37701e-011 A10=-1.93623e-014 A12=-8.37621e-017

第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.46115e-006 A 6=-4.39763e-008 A 8= 8.12741e-011 A10= 2.53530e-014 A12=-1.70992e-016

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.86030e-005 A 6= 2.75306e-007 A 8= 4.71828e-009 A10=-3.73239e-011 A12= 8.21570e-014

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.18004e-005 A 6= 3.35351e-007 A 8= 3.77339e-009 A10=-3.11773e-011 A12= 7.09781e-014

第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.10668e-005 A 6= 1.27895e-007 A 8=-1.29560e-009 A10= 1.02484e-011 A12=-1.87500e-014

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.54527e-005 A 6= 1.27013e-007 A 8=-1.31732e-009 A10= 9.96190e-012 A12=-7.65908e-015

各種データ
ズーム比 4.03
広角 中間 望遠
焦点距離 20.61 43.52 83.00
Fナンバー 3.65 5.60 5.80
半画角（度） 42.52 25.76 14.61
像高 18.90 21.00 21.64
レンズ全長 144.78 134.16 149.20
BF 9.10 34.75 70.08

d 6 51.55 19.68 0.89
d14 1.38 0.66 0.50
d17 4.31 5.04 5.03
d19 6.60 2.18 0.85
d23 9.10 34.75 70.08

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -50.76
2 7 23.80
3 15 -23.73
4 18 35.25
5 20 -39.72
［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 -382.346 1.30 1.60311 60.6
2 21.029 1.50
3* 18.152 2.00 1.53110 55.9
4* 13.043 11.60
5 29.859 3.40 1.84666 23.8
6 42.351 (可変)
7(絞り) ∞ 0.26
8 14.772 7.00 1.48749 70.2
9 -65.066 4.07
10 -22.712 0.55 1.78590 44.2
11 22.720 0.34
12* 21.253 1.56 1.53110 55.9
13* 17.930 0.14
14 19.143 6.07 1.49700 81.5
15 -15.847 5.71
16 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.25403e-005 A 6= 3.71513e-007 A 8=-3.02162e-009 A10= 1.14069e-011 A12=-1.76153e-014

第4面
K =-4.12921e-001 A 4=-8.34139e-005 A 6= 4.54675e-007 A 8=-4.77398e-009 A10= 2.10330e-011 A12=-3.88298e-014

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.21499e-004 A 6=-7.49459e-007 A 8=-1.74915e-008 A10= 6.85768e-010 A12=-4.95317e-012

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.14317e-005 A 6=-7.50425e-007 A 8=-1.05703e-008 A10= 5.51780e-010 A12=-4.20985e-012

各種データ
ズーム比 2.87
広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 34.00 53.35
Fナンバー 3.63 5.88 5.88
半画角（度） 36.29 21.89 14.36
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 130.32 116.40 123.98
BF 38.39 55.11 76.11

d 6 46.41 15.78 2.36
d16 38.39 55.11 76.11

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -34.05
2 7 36.96
［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 -224.165 1.50 1.59349 67.0
2 21.217 1.01
3* 18.508 2.30 1.53110 55.9
4* 15.081 11.36
5 36.541 3.03 1.84666 23.8
6 55.499 (可変)
7(絞り) ∞ 0.11
8 19.754 6.00 1.49700 81.5
9 -56.443 7.33
10 -21.021 0.55 1.80000 29.8
11 -98.700 (可変)
12* 27.239 3.00 1.53110 55.9
13* 26.032 1.77
14 -80.035 3.10 1.48749 70.2
15 -16.557 0.10
16 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.48534e-005 A 6= 7.57790e-008 A 8=-8.37993e-010 A10= 3.58698e-012 A12=-5.66764e-015

第4面
K =-2.79824e-001 A 4=-5.36578e-005 A 6= 8.26563e-008 A 8=-1.29623e-009 A10= 6.02379e-012 A12=-1.10810e-014

第12面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.61953e-005 A 6=-4.14241e-007 A 8=-7.76525e-009 A10= 1.95146e-010 A12=-1.57027e-012

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.85266e-005 A 6=-4.71949e-007 A 8=-6.57076e-009 A10= 1.76371e-010 A12=-1.28842e-012

各種データ
ズーム比 2.87
広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 36.00 53.35
Fナンバー 3.63 5.88 5.88
半画角（度） 36.29 20.78 14.36
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 140.83 116.87 120.00
BF 38.56 56.39 73.67

d 6 54.99 15.50 2.37
d11 6.11 3.82 2.80
d16 38.56 56.39 73.67

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -38.45
2 7 74.72
3 12 44.04
［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 112.989 1.76 1.51633 64.1
2 21.052 16.19
3* -183.246 2.00 1.52996 55.8
4* 82.014 0.15
5 63.524 3.15 1.92119 24.0
6 132.980 (可変)
7(絞り) ∞ 2.81
8 19.087 2.44 1.61800 63.4
9 44.966 6.09
10 14.328 1.10 1.90043 37.4
11 9.867 8.20 1.49710 81.6
12* 193.670 (可変)
13 89.175 0.70 1.67003 47.2
14 18.211 1.30
15 ∞ (可変)
16 ∞ 3.29
17* -430.822 3.00 1.52996 55.8
18* -154.517 0.27
19 -131.167 3.97 1.69680 55.5
20 -60.117 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.11604e-005 A 6= 3.92586e-008 A 8=-4.74596e-011 A10= 2.79045e-014 A12=-6.76729e-017

第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.58549e-005 A 6= 4.02828e-008 A 8=-7.80026e-011 A10= 7.50653e-014 A12=-1.50788e-016

第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.75528e-005 A 6= 3.40033e-008 A 8=-3.37062e-009 A10= 6.91212e-011 A12=-5.58378e-013

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.53825e-005 A 6= 1.89925e-007 A 8=-1.11554e-009 A10= 6.95886e-012 A12=-1.47603e-014

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.86938e-005 A 6= 1.42511e-007 A 8=-8.00607e-010 A10= 4.50593e-012 A12=-7.89411e-015

各種データ
ズーム比 2.75

広角 中間 望遠
焦点距離 24.70 42.24 68.00
Fナンバー 3.65 5.60 5.80
半画角（度） 37.42 26.43 17.65
像高 18.90 21.00 21.64
レンズ全長 149.70 126.15 127.97
BF 27.45 31.48 47.40

d 6 54.99 19.93 1.68
d12 1.04 3.67 5.37
d15 9.80 14.67 17.11
d20 27.45 31.48 47.40

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -44.96
2 7 26.43
3 13 -34.29
4 16 116.52
Figure 2019207291
Figure 2019207291
次に、撮像装置の実施例について図９を用いて説明する。図９は、撮像装置１０の概略図である。撮像装置１０は、カメラ本体１３と、上述した実施例１乃至４のいずれかと同様であるズームレンズＺＬを含むレンズ装置１１と、ズームレンズＺＬによって形成される像を光電変換する受光素子（撮像素子）１２を備える。受光素子１２としては、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いることができる。レンズ装置１１とカメラ本体１３は一体に構成されていても良いし、着脱可能に構成されていても良い。本実施例の撮像装置１０は、レンズ装置１１を有することによって、小型かつ軽量で、高い光学性能を有する。
撮像装置１０において、広角端における有効像円径が、望遠端における有効像円径よりも小さいことが好ましい。さらに、撮像装置１０が、レンズ装置１１のズームレンズＺＬの光学特性に応じた補正データを用いて、撮像した画像に生じた歪曲収差を電気的に補正する機能を有することが好ましい。
なお、上述した各実施例のレンズ装置は、図９に示したデジタルスチルカメラに限らず、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等の種々の撮像装置に適用することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌｒ 後群
Ｇ１ 負レンズ（第１負レンズ）
Ｇ２ 負レンズ（第２負レンズ）
Ｇ３ 正レンズ
ＺＬ ズームレンズ

Claims (16)

  1. 複数のレンズ群を有し、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であって、
    前記複数のレンズ群は、負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配置され、１以上のレンズ群を有し、全体として正の屈折力の後群からなり、
    前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、第１負レンズ、第２負レンズ、正レンズからなり、
    前記第１のレンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２負レンズの焦点距離をｆＧ２、前記第１負レンズの比重をＳＧ１するとき、
    ２．００＜ＳＧ１＜３．６０
    ２．１＜ｆＧ２／ｆ１＜２０
    なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第１負レンズの材料の屈折率をｎｄ１とするとき、
    １．４０＜ｎｄ１＜１．６５
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記第１負レンズの材料のアッベ数をνｄ１とするとき、
    ４５＜νｄ１＜９９
    なる条件式を満たす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. 前記第２負レンズの比重をＳＧ２とするとき、
    ０．５＜ＳＧ２＜２．０
    なる条件式を満たす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. 前記第１負レンズの像側の面と前記第２負レンズの物体側の面との光軸上の距離をｄ１、広角端における前記ズームレンズのレンズ全長をＴＬとするとき、
    ０．０００１＜ｄ１／ＴＬ＜０．２０
    なる条件式を満たす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１負レンズの物体側の面および像側の面は球面であり、
    前記第１負レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１、前記第１負レンズの像側の面の曲率半径をＲ２とするとき、
    −３．０＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−０．０１
    なる条件式を満たす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. 前記正レンズの材料のアッベ数は前記第１負レンズの材料のアッベ数よりも小さく、
    前記正レンズの材料のアッベ数をνｄｐとするとき、
    １０＜νｄｐ＜３５
    なる条件式を満たす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. 前記正レンズの材料の屈折率をｎｄｐとするとき、
    １．６０＜ｎｄｐ＜２．１０
    なる条件式を満たす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２負レンズは樹脂材料よりな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２負レンズの物体側および像側の面の少なくとも一方は非球面形状であ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. 前記後群は、正の屈折力の第２レンズ群からな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. 前記後群は、物体側より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レンズ群からな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. 前記後群は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からな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。
  14. 前記後群は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群からな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。
  15. 請求項１乃至１４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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
  16. 広角端における有効像円径が、望遠端における有効像円径よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
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