JP4776936B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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、例えばビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に好適なものである。

最近、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置（カメラ）では、画素数の多い（高画素の）固体撮像素子が多く使用され、それに用いる光学系には高性能のズームレンズが求められている。

高画素の撮像素子用のズームレンズには諸収差のうち、特に広い波長域での色収差の補正を十分に行うことが要望されている。一般に高ズーム比の望遠端の焦点距離が長いズームレンズでは望遠端において色収差が像性能に与える影響が大きい。

この為、望遠端の焦点距離が長いズームレンズには一次の色消しに加え二次スペクトルの低減が強く求められている。

従来、望遠端において軸上色収差の二次スペクトルの補正のために異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが数多く知られている。

また、高ズーム比化に適したズームレンズのズーム構成としては最も物体側のレンズ群を正の屈折力のレンズ群とした所謂ポジティブリード型のズームレンズが知られている。

ポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜５）。

また物体側より順に、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成る５群構成のズームレンズにおいて異常分散性を有するガラスより成るレンズを用いたズームレンズが知られている（例えば特許文献６〜９）。
特許第３０９７３９９号 特開２００２−６２４７８号公報 特開２０００−３２１４９９号公報 特開平８−２４８３１７号公報 特開２００１−１９４５９０号公報 特開平９−５６２４号公報 特開２００２−６２４７８号公報 特開２００１−３５００９３号公報 特開２００１−１９４５９０号公報

ポジティブリード型の高変倍比のズームレンズにおいては、望遠側のズーム領域において軸上色収差の二次スペクトルが大きくなりやすい。軸上色収差の二次スペクトルを低減させるためには、低分散かつ異常分散性の材料を用いるのが有効である。

前述の４群ズームレンズや５群ズームレンズにおいては、望遠域に於いて、第１レンズ群近傍の入射光線高が大きいため、軸上の色収差は主にここで発生している。そのため、従来異常分散性の材料を導入する際は第１レンズ群に導入し、後続のレンズ群に入射する
色収差成分を低減する方法が多く用いられていた。

特許文献１，４，５，８，９では正の屈折力の第１レンズ群中の正レンズの材料に、アッベ数が８０を越える異常分散性を有するガラスを用いている。

一般にアッベ数が８０を越える低分散ガラスは異常分散性を有しており、ポジティブリードの第１レンズ群の正レンズに用いると望遠側の二次スペクトルを低減させる効果がある。しかしながら異常分散性材料は一般に加工が難しく特に径の大きい第１レンズ群に用いる場合は製造が難しくなる。

特許文献１，２，６では正の屈折力の第３レンズ群中の正レンズの材料に、アッベ数が８０を越える異常分散性を有するガラスを用いて二次スペクトルを低減させている。

特許文献３では、第４レンズ群にのみ異常分散硝材より成るレンズを用いたズームレンズを開示しているが、ズーム比は４倍程度であり、より高ズーム化した際の色収差の補正に関しては記載されていない。

特許文献７では、第３レンズ群と第５レンズ群に異常分散硝材より成るレンズを用いたズームレンズを開示しているが、倍率色収差の補正に改良の余地がある。

本発明は、異常分散性の材料より成るレンズを適切に用いることによって広角端から望遠端に至る全ズーム範囲において、色収差、特に２次スペクトルを良好に補正し、高い光学性能が得られるズームレンズの提供を目的とする。

尚、ここで異常分散性の材料とは、ｇ線，ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する材料の屈折率を各々Ｎｇ，Ｎｄ，ＮＦ，ＮＣとし、

としたとき
８０＜νｄ
０．５３＜θ_ｇＦ
を同時に満足する材料をいう。

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、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して該第２レンズ群と該第４レンズ群とが移動するズームレンズであって、
該第３レンズ群は、アッベ数と部分分散比を各々ν３ｐｐ，θ_ｇＦ３ｐｐとするとき、
ν３ｐｐ・θ_ｇＦ３ｐｐ＞３８
なる条件を満足する材料で構成された正レンズと、その物体側に配置された負レンズとを有し、
該第４レンズ群は、アッベ数と部分分散比を各々ν４ｐｐ，θ_ｇＦ４ｐｐとするとき、
ν４ｐｐ・θ_ｇＦ４ｐｐ＞ ３８
なる条件を満足する材料で構成された正レンズを有し、
該第３レンズ群と該第３レンズ群中の該正レンズの焦点距離を各々ｆ３，ｆ３ｐｐとするとき、
０．５ ＜ｆ３ｐｐ／ｆ３＜ ０．８
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、広いズーム範囲において、色収差を良好に補正し、高い光学性能が得られるズームレンズが実現できる。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

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、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。

図５は本発明の参考例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ参考例１のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図７は本発明の参考例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図８（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ参考例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。

図９は本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラの要部概略図である。

図１０は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラの要部概略図である。

各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

各実施例のズームレンズは、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、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、後群Ｌｒを有し、後群Ｌｒは最も像側に配置されたレンズ群が正の屈折力のレンズ群Ｌｒｐを含む１以上のレンズ群で構成されている。そして、ズーミングに際しては、第２レンズ群Ｌ２と後群Ｌｒ中の少なくとも１つのレンズ群が移動する。

図１、図３の実施例１，２では、後群Ｌｒは正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より成っている。そしてズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が移動している。

図５、図７の参考例１，２では後群Ｌｒは負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より成っている。そしてズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が移動している。

尚、収差図においてｄ，ｇは各々ｄ線，ｇ線、ΔＭ，ΔＳはメリディオナル像面，サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は、負レンズと、その負レンズの像側に配置された正レンズＧ３ｐを含む２以上のレンズで構成されている。

また、後群Ｌｒ中の最も像側に配置されたレンズ群Ｌｒｐは、正レンズＧＬｒｐを含む１以上のレンズで構成されている。

そして、第３レンズ群Ｌ３と正レンズＧ３ｐの焦点距離（正レンズ３ｐが接合されているときは、分離したときの正レンズ３ｐのみの焦点距離、以下同様である。）を各々ｆ３、ｆ３ｐ、
正レンズＧ３ｐを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν３ｐ、θ_ｇＦ３ｐ、
正レンズＧＬｒｐを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々νｒｐ、θ_ｇＦｒｐとするとき
ν３ｐ・θ_ｇＦ３ｐ ＞ ３８ ‥‥‥（１）
０．５ ＜ｆ３ｐ／ｆ３＜ ２．５ ‥‥‥（２）
νｒｐ・θ_ｇＦｒｐ＞ ３８ ‥‥‥（３）
なる条件を満足している。

又第１レンズ群Ｌ１に含まれる全ての正レンズは、それを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν１ｐｐ、θ_ｇＦ１ｐｐとするとき
ν１ｐｐ・θ_ｇＦ１ｐｐ＜３８ ‥‥‥（４）
なる条件を満足している。

又図１，図３の実施例１，２において、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、負の屈折力のレンズ成分３Ｕと正レンズＧ３ｐｐとで構成されている。また、第４レンズ群Ｌ４は、正レンズＧ４ｐｐ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

そして、第３レンズ群Ｌ３と正レンズＧ３ｐｐの焦点距離を各々ｆ３、ｆ３ｐｐ、
正レンズＧ３ｐｐを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν３ｐｐ、θ_ｇＦ３ｐｐ、
第４レンズ群Ｌ４中の正レンズＧ４ｐｐを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν４ｐｐ、θ_ｇＦ４ｐｐ、
とするとき
ν３ｐｐ・θ_ｇＦ３ｐｐ＞３８ ‥‥‥（１ａ）
０．５ ＜ｆ３ｐｐ／ｆ３＜ ０．８ ‥‥‥（２ａ）
ν４ｐｐ・θ_ｇＦ４ｐｐ＞ ３８ ‥‥‥（３ａ）
なる条件を満足している。

又、第４レンズ群Ｌ４と正レンズＧ４ｐｐの焦点距離を各々ｆ４、ｆ４ｐｐとするとき
０．９＜ｆ４ｐｐ／ｆ４＜１．５ ‥‥‥（５）
なる条件を満足している。

又、レンズ成分３Ｕは、実施例１では負レンズとその像側の正レンズを接合した接合レンズで構成しているが、単一の負レンズより構成しても良い。

図３の実施例２ではレンズ成分３Ｕは１つの負レンズより成っている。

図５，図７の参考例１，２において、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、正レンズＧ３１，負レンズＧ３２，正レンズＧ３３で構成されている。また、第５レンズ群Ｌ５は、物体側から像側へ順に、正レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

そして第３レンズ群Ｌ３と正レンズＧ３３の焦点距離を各々ｆ３、ｆ３３、
正レンズＧ３３を構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν３３、θ_ｇＦ３３、
第５レンズ群Ｌ５中の正レンズＧ５ｐｐを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν５ｐｐ、θ_ｇＦ５ｐｐ、
とするとき
ν３３・θ_ｇＦ３３ ＞ ３８ ‥‥‥（１ｂ）
１．０ ＜ｆ３３／ｆ３＜ ２．５ ‥‥‥（２ｂ）
ν５ｐｐ・θ_ｇＦ５ｐｐ＞ ３８ ‥‥‥（３ｂ）
なる条件を満足している。

又、第５レンズ群Ｌ５と正レンズＧ５ｐｐの焦点距離を各々ｆ５、ｆ５ｐｐとするとき
０．８＜ｆ５ｐｐ／ｆ５＜１．３ ‥‥‥（６）
なる条件を満足している。

各実施例に於いて、第３レンズ群Ｌ３中の異常分散硝材を適用した正レンズ（Ｇ３ｐ、Ｇ３ｐｐ，Ｇ３３）の物体側には負レンズが配置されている。

これは、絞りＳＰを通った光線束が、その負レンズ成分により光束を広げられた後に、異常分散性を持つ正レンズに入射する事が有効であることを示している。収差補正の構造を考察してみると、第３レンズ群Ｌ３中の負レンズ成分の像側では、軸上光束のマージナル光線高が高いため、ここに異常分散性を有する正レンズを配置すると、軸上色収差の補正に有利である。

一方で、図１，図３の４群ズームレンズの第４レンズ群Ｌ４や、図５，図７の５群ズームレンズの第５レンズ群Ｌ５は、軸外光束の入射高が高いため、倍率色収差の補正に有利である。

このように、絞りＳＰより像側の複数のレンズ群に異常分散性の材料より成るレンズを用いて色収差（２次スペクトルを含む）を良好に補正することができるようにしている。

次に前述の各条件式の技術的な意味について説明する。

条件式（１），（１ａ），（１ｂ）は第３レンズ群Ｌ３中の異常分散性の材料を用いた正レンズＧ３ｐ（Ｇ３ｐｐ、Ｇ３３）のアッベ数ν３ｐ（ν３ｐｐ、ν３３）と部分分散比θ_ｇＦ３ｐ（θ_ｇＦ３ｐｐ、θ_ｇＦ３３）に関し、条件式３（３ａ），（３ｂ）は後群Ｌｒ中のレンズ群Ｌｒｐ（図１，図３の実施例１，２では第４レンズ群Ｌ４、図５，図７の参考例１，２では第５レンズ群Ｌ５）の異常分散性の材料を用いた正レンズＧＬｒｐ（Ｇ４ｐｐ、Ｇ５ｐｐ）のアッベ数νｒｐ（ν４ｐｐ、ν５ｐｐ）と部分分散比θ_ｇＦｒｐ（θ_ｇＦ４ｐｐ、θ_ｇＦ５ｐｐ）に関し、主にズーム全域において軸上色収差と倍率色収差を適切に補正する為のものである。

これらの条件式（１），（１ａ），（１ｂ）や（３），（３ａ），（３ｂ）を外れると高ズーム比化を図ったときの軸上色収差と倍率色収差を良好に補正するのが難しくなってくる。

条件式（２），（２ａ），（２ｂ）は第３レンズ群Ｌ３中の異常分散性の材料を用いた正レンズＧ３ｐ（Ｇ３ｐｐ、Ｇ３３）の焦点距離ｆ３ｐ（ｆ３ｐｐ、ｆ３３）に対する第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３の比に関する。

条件式（２），（２ａ），（２ｂ）の下限を超えて正レンズＧ３ｐ（Ｇ３ｐｐ、Ｇ３３）の焦点距離が短くなると、屈折率の低い異常分散硝材を用いた該正レンズ面の曲率が大きくなり、球面収差とコマ収差の補正が難しくなる。

一方で上限を超えて正レンズＧ３ｐ（Ｇ３ｐｐ，Ｇ３３）の焦点距離が長くなると、異常分散硝材が屈折力に及ぼす影響が小さくなり、色収差を良好に補正するのが難しくなる。

条件式（５）は図１，図３の実施例１，２において、第４レンズ群Ｌ４中の異常分散硝材を用いた正レンズＧ４ｐｐの焦点距離に対する第４レンズ群Ｌ４の焦点距離の比に関する。

条件式（６）は図５，図７の参考例１，２において、第５レンズ群Ｌ５中の異常分散硝材を用いた正レンズＧ５ｐｐの焦点距離に対する第５レンズ群Ｌ５の焦点距離の比に関する。

条件式（４）、（６）の上限又は下限のいずれも越えると、異常分散硝材の屈折力と密接な関連のある色収差補正の負担が崩れて色収差の良好なる補正が難しくなる。

条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１中の正レンズの材料の選択に関するもので、アッベ数ν１ｐｐと部分分散比θ_ｇＦ１ｐｐを適切に設定し、高価で加工難度の高い硝材を、外径の大きいレンズに使用しない為のものである。

条件式（１）の上限又は下限を越えると全ズーム領域において色収差を少なくするのが難しくなる。

各実施例及び参考例において、更に好ましくは前述の各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

ν３ｐ・θ_ｇＦ３ｐ＞４３ ‥‥‥（１′）
０．５＜ｆ３ｐ／ｆ３＜１．２ ‥‥‥（２′）
νｒｐ・θ_ｇＦｒｐ＞４３ ‥‥‥（３′）
ν３ｐｐ・θ_ｇＦ３ｐｐ＞４３ ‥‥‥（１ａ′）
０．５＜ｆ３ｐｐ／ｆ３＜０．８ ‥‥‥（２ａ′）
ν４ｐｐ・θ_ｇＦ４ｐｐ＞５０ ‥‥‥（３ａ′）
ν３３・θ_ｇＦ３３＞４３ ‥‥‥（１ｂ′）
１．１＜ｆ３３／ｆ３＜２．１ ‥‥‥（２ｂ′）
ν５ｐｐ・θ_ｇＦ５ｐｐ＞４３ ‥‥‥（３ｂ′）
次に図１，図３の実施例１，２のズームレンズの構成について説明する。図１，図３のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌｒは後群であり、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４（Ｌｒｐ）より成っている。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置しており、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と共に移動する。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。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、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。

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（第２レンズ群Ｌ２）が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

実施例１，２では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行うと共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡を有するよう移動させて補正している。

また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂ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変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

又、望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は、ズーム及びフォーカスの為には光軸方向に不動であるが、収差補正を良好に行う為、必要に応じて移動させても良い。

次に実施例１，２のレンズ構成を説明する。以下、レンズ構成は特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されている順に説明する。

実施例１は、第１レンズ群Ｌ１を正レンズと負レンズからなる接合レンズ、正レンズにより構成している。接合レンズを構成する正レンズは、低分散の硝材を用いることにより、色収差の補正を容易にしている。

第２レンズ群Ｌ２は負レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズからなる接合レンズにより構成している。レンズ群として屈折力の大きい第２レンズ群Ｌ２において、接合レンズの硝材を適切に選択することにより、ズーム全域での色収差の変動及び他の諸収差を抑制している。

第３レンズ群Ｌ３は、負レンズと正レンズからなる接合レンズ（レンズ成分）、正レンズ（Ｇ３ｐ，Ｇ３ｐｐ）により構成している。接合レンズの像側に配置された正レンズＧ３ｐを構成する材料は異常分散硝材であり、株式会社オプトロン社製のＣａＦ２（ｎｄ＝１．４３３８７、νｄ＝９５．１）を用いている。

第４レンズ群Ｌ４は、正レンズ（ＧＬｒｐ，Ｇ４ｐｐ）、負レンズと正レンズの接合レンズにより構成している。実施例１の接合レンズの物体側の正レンズＧＬｒｐを構成する材料は異常分散硝材であり、株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５３（ｎｄ＝１．４３８７５、νｄ＝９５．０）を用いている。

第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４に用いた異常分散硝材より成るレンズは、第１レンズ群Ｌ１に異常分散硝材を用いた従来のズームレンズと比較して、レンズ外径が小さいため、製造が容易である。実施例１では、複数レンズ群のレンズに異常分散硝材を用いることにより、広角端の倍率色収差と望遠端の軸上色収差の補正を分担し、双方を良好に補正している。

実施例１では、望遠端において軸上光線高の高い第３レンズ群Ｌ３に配した異常分散硝材より成るレンズＧ３ｐで主として軸上色収差の補正を行い、広角端において軸外光線高の高い第４レンズ群に配した異常分散硝材より成るレンズＧＬｒｐで主として倍率色収差の補正を行っている。

実施例２は、実施例１とレンズ構成の各レンズの配置は全く同じである。実施例２では、第３レンズ群Ｌ３中の接合レンズを構成する正レンズＧ３ｐの材料に異常分散硝材として株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（ｎｄ＝１．４９７００、νｄ＝８１．５４）を用い、第４レンズ群Ｌ４中の接合レンズを構成する正レンズＧＬｒｐに、異常分散硝材として株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５３を用いているところが特徴的である。

以上のように実施例１及び実施例２においては、いずれも第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４に異常分散硝材より成るレンズを用いて色収差を良好に補正している。

次に図５，図７の参考例１，２のズームレンズの構成について説明する。

図５，図７のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌｒは後群であり、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４と正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５（Ｌｒｐ）より成っている。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方（物体側）に位置し、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３とともに移動している。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が位置している。

参考例１，２では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行うと共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を像側に凸状の軌跡を有するよう移動させて補正している。

また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂ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変倍に伴う像面変動を補正する為の移動軌跡である。

又、望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を後方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３と第５レンズ群Ｌ５はズーム及びフォーカスの為には光軸方向に不動であるが収差補正を良好に行う為、必要に応じて移動させても良い。

次に参考例１，２のレンズ構成について説明する。

図５に示す参考例１は、第１レンズ群Ｌ１を正レンズと負レンズからなる接合レンズ、正レンズにより構成している。第２レンズ群Ｌ２は負レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズからなる接合レンズにより構成している。

第３レンズ群Ｌ３は、正レンズＧ３１と負レンズＧ３２からなる接合レンズ、正レンズＧ３３（Ｇ３ｐ）により構成している。像側の正レンズＧ３３の材料は、異常分散硝材であり、株式会社オプトロン社製のＣａＦ２（ｎｄ＝１．４３３８７、νｄ＝９５．１）を用いている。

第４レンズ群Ｌ４は、正レンズと負レンズの接合レンズにより構成している。第５レンズ群Ｌ５は正レンズＧＬｒｐ（Ｇ５ｐｐ）、正レンズと負レンズの接合レンズから構成しており、正レンズＧＬｒｐの材料は異常分散硝材であり、株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（ｎｄ＝１．４９６７０、νｄ＝８１．５）を用いている。

第３レンズ群Ｌ３及び第５レンズ群Ｌ５に用いた異常分散硝材より成るレンズは、第１レンズ群Ｌ１に異常分散硝材を用いた従来のズームレンズと比較して、レンズ外径が小さいため、製造が容易である。

参考例１では複数のレンズ群のレンズに異常分散硝材を用いることにより、広角端の倍率色収差と望遠端の軸上色収差の補正を分担し、双方に良好に補正している。実施例３では、望遠端において軸上光線高の高い第３レンズ群Ｌ３に配した異常分散硝材より成るレンズＧ３３で主として軸上色収差の補正を行い、広角端において軸外光線高の高い第５レンズ群Ｌ５に配した異常分散硝材より成るレンズＧＬｒｐで主として倍率色収差の補正を行っている。

図７に示す参考例２は、参考例１に比べて第３レンズ群Ｌ３を正レンズＧ３１、負レンズＧ３２と正レンズＧ３３の接合レンズにより構成した点が異なっており、その他のレンズ群のレンズ構成の各レンズの配置は同じである。

参考例２では、第３レンズ群Ｌ３中の接合レンズを構成する正レンズＧ３３の材料に異常分散硝材として株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（ｎｄ＝１．４９７００、νｄ＝８１．５４）を用いている。

又、第５レンズ群Ｌ５を構成する物体側の正レンズＧＬｒｐの材料に、異常分散硝材として株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１を用いているところが特徴的である。

以上のように、参考例１及び参考例２においては、いずれも第３レンズ群Ｌ３と第５レンズ群Ｌ５に異常分散硝材より成るレンズを用いて色収差を良好に補正している。

なお、全ての実施例と参考例において、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズは、株式会社オハラ社製の商品名Ｓ−ＦＳＬ５（ｎｄ＝１．４８７４９、νｄ＝７０．２３）とＳ−ＬＡＬ１４（ｎｄ＝１．６９６８０、νｄ＝５５．５３）を用いている。

次に本発明の実施例１、２に対応する数値実施例１、２と参考例１、２に対応する数値実施例３、４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し、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、Ｎｉとνｉ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、Ｂ，Ｃ，Ｄ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＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］
＋Ｂｈ^４＋Ｃｈ^６＋Ｄｈ^８
で表わされる。

但しＲは曲率半径である。また例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。数値実施例１〜４において、最終の２つの面はフィルター等のガラスブロックである。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。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。

［数値実施例１］
ｆ＝1〜 11.60 Ｆｎｏ＝ 1.66 〜 2.45 ２ω＝59.2゜ 〜 5.6゜

R 1 = 11.610 D 1 = 0.30 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 6.683 D 2 = 1.07 N 2 = 1.487490 ν 2 = 70.2
R 3 = -32.117 D 3 = 0.05
R 4 = 5.649 D 4 = 0.67 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 14.259 D 5 = 可変
R 6 = 8.226 D 6 = 0.16 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.433 D 7 = 0.66
R 8 = -3.978 D 8 = 0.14 N 5 = 1.834000 ν 5 = 37.2
R 9 = 15.371 D 9 = 0.10
R10 = 3.473 D10 = 0.65 N 6 = 1.846660 ν 6 = 23.9
R11 = -4.162 D11 = 0.14 N 7 = 1.806098 ν 7 = 40.9
R12 = 20.230 D12 = 可変
R13 = 絞り D13 = 0.77
R14 = -4.214 D14 = 0.16 N 8 = 1.772499 ν 8 = 49.6
R15 = 7.270 D15 = 0.39 N 9 = 1.698947 ν 9 = 30.1
R16 = -7.319 D16 = 0.23
R17 = 5.290 D17 = 0.60 N10 = 1.433870 ν10 = 95.1
R18 = -5.509 D18 = 可変
R19 = 4.572 D19 = 0.67 N11 = 1.438750 ν11 = 95.0
R20 = -7.263 D20 = 0.03
R21 = 11.248 D21 = 0.16 N12 = 1.846660 ν12 = 23.9
R22 = 3.629 D22 = 0.81 N13 = 1.487490 ν13 = 70.2
R23 = -4.824 D23 = 可変
R24 = ∞ D24 = 3.94 N14 = 1.516800 ν14 = 64.2
R25 = ∞

＼焦点距離 1.00 5.21 11.60
可変間隔＼
D 5 0.19 4.58 5.82
D12 6.05 1.66 0.42
D18 1.72 1.10 1.76
D23 0.70 1.32 0.66

非球面係数
R17 ｋ=6.49499e+00 Ｂ=-1.07588e-02 Ｃ=-4.02111e-04 Ｄ=-4.77371e-04
R19 ｋ=-1.04126e+00 Ｂ=-5.96458e-03 Ｃ=2.31312e-05 Ｄ=6.72165e-05


［数値実施例２］
ｆ＝1〜 11.59 Ｆｎｏ＝ 1.66 〜 2.45 ２ω＝59.2゜ 〜 5.6゜

R 1 = 10.437 D 1 = 0.30 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 6.190 D 2 = 1.07 N 2 = 1.487490 ν 2 = 70.2
R 3 = -112.705 D 3 = 0.05
R 4 = 6.120 D 4 = 0.67 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 21.757 D 5 = 可変
R 6 = 11.781 D 6 = 0.16 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.488 D 7 = 0.59
R 8 = -4.437 D 8 = 0.14 N 5 = 1.834000 ν 5 = 37.2
R 9 = 11.081 D 9 = 0.10
R10 = 3.425 D10 = 0.65 N 6 = 1.846660 ν 6 = 23.9
R11 = -3.895 D11 = 0.14 N 7 = 1.806098 ν 7 = 40.9
R12 = 23.748 D12 = 可変

R13 = 絞り D13 = 0.77
R14 = -6.601 D14 = 0.16 N 8 = 1.772499 ν 8 = 49.6
R15 = 4.572 D15 = 0.39 N 9 = 1.496999 ν 9 = 81.5
R16 = -28.929 D16 = 0.23
R17 = 5.512 D17 = 0.60 N10 = 1.806100 ν10 = 40.7
R18 = -9.768 D18 = 可変
R19 = 5.992 D19 = 0.67 N11 = 1.583126 ν11 = 59.4
R20 = -7.234 D20 = 0.03
R21 = 15.943 D21 = 0.16 N12 = 1.846660 ν12 = 23.9
R22 = 3.717 D22 = 0.81 N13 = 1.438750 ν13 = 95.0
R23 = -4.198 D23 = 可変
R24 = ∞ D24 = 3.94 N14 = 1.516800 ν14 = 64.2
R25 = ∞


＼焦点距離 1.00 5.21 11.59
可変間隔＼
D 5 0.19 4.65 5.91
D12 6.13 1.67 0.41
D18 1.76 1.12 1.76
D23 0.70 1.33 0.69

非球面係数
R17 ｋ=5.54993e+00 Ｂ=-7.35029e-03 Ｃ=-4.48773e-04 Ｄ=-1.67901e-04
R19 ｋ=4.82603e-01 Ｂ=-6.73050e-03 Ｃ=1.08131e-04 Ｄ=1.11172e-05


［数値実施例３］
ｆ＝1〜 9.32 Ｆｎｏ＝ 2.88 〜 2.91 ２ω＝61.8゜ 〜 7.3゜

R 1 = 7.610 D 1 = 0.25 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.8
R 2 = 4.847 D 2 = 0.98 N 2 = 1.487490 ν 2 = 70.2
R 3 = 164.991 D 3 = 0.04
R 4 = 5.191 D 4 = 0.55 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 19.013 D 5 = 可変
R 6 = 8.512 D 6 = 0.14 N 4 = 1.834807 ν 4 = 42.7
R 7 = 1.270 D 7 = 0.70
R 8 = -3.797 D 8 = 0.12 N 5 = 1.696797 ν 5 = 55.5
R 9 = 46.880 D 9 = 0.09
R10 = 2.229 D10 = 0.54 N 6 = 1.846660 ν 6 = 23.8
R11 = -69.930 D11 = 0.12 N 7 = 1.834000 ν 7 = 37.2
R12 = 3.305 D12 = 可変
R13 = 絞り D13 = 0.48
R14 = 3.966 D14 = 0.39 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R15 = -2.166 D15 = 0.11 N 9 = 1.846660 ν 9 = 23.8
R16 = -4.047 D16 = 0.11
R17 = 6.981 D17 = 0.36 N10 = 1.433870 ν10 = 95.1
R18 = -2.990 D18 = 可変
R19 = -3.054 D19 = 0.34 N11 = 1.805181 ν11 = 25.4
R20 = -1.495 D20 = 0.12 N12 = 1.603112 ν12 = 60.6
R21 = 2.822 D21 = 可変
R22 = 2.625 D22 = 0.52 N13 = 1.496999 ν13 = 81.5
R23 = -2.417 D23 = 0.04
R24 = 278.778 D24 = 0.45 N14 = 1.603112 ν14 = 60.6
R25 = -2.030 D25 = 0.11 N15 = 1.846660 ν15 = 23.8
R26 = -12.172 D26 = 可変
R27 = ∞ D27 = 0.54 N16 = 1.516330 ν16 = 64.2
R28 = ∞

＼焦点距離 1.00 4.85 9.32
可変間隔＼
D 5 0.16 3.55 4.50
D12 4.64 1.26 0.30
D18 0.37 0.37 0.37
D21 1.07 0.38 0.79
D26 0.54 1.22 0.82

非球面係数
R14 ｋ=-5.42001e+00 Ｂ=-6.72331e-03 Ｃ=-3.95157e-03
R23 ｋ=-2.30442e+00 Ｂ=6.31418e-03 Ｃ=-3.85909e-03 Ｄ=1.50536e-03


［数値実施例４］
ｆ＝1〜 9.16 Ｆｎｏ＝ 2.88 〜 2.93 ２ω＝61.8゜ 〜 7.5゜

R 1 = 7.985 D 1 = 0.25 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.8
R 2 = 4.983 D 2 = 0.98 N 2 = 1.487490 ν 2 = 70.2
R 3 = 868.493 D 3 = 0.04
R 4 = 4.882 D 4 = 0.55 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 15.338 D 5 = 可変
R 6 = 6.596 D 6 = 0.14 N 4 = 1.834807 ν 4 = 42.7
R 7 = 1.233 D 7 = 0.70
R 8 = -3.546 D 8 = 0.12 N 5 = 1.696797 ν 5 = 55.5
R 9 = 49.900 D 9 = 0.09
R10 = 2.319 D10 = 0.54 N 6 = 1.846660 ν 6 = 23.8
R11 = -14.161 D11 = 0.12 N 7 = 1.834000 ν 7 = 37.2
R12 = 3.559 D12 = 可変
R13 = 絞り D13 = 0.48
R14 = 3.266 D14 = 0.36 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R15 = -7.957 D15 = 0.11
R16 = 3.823 D16 = 0.11 N 9 = 1.846660 ν 9 = 23.8
R17 = 2.093 D17 = 0.39 N10 = 1.496999 ν10 = 81.5
R18 = -3.919 D18 = 可変
R19 = -3.027 D19 = 0.34 N11 = 1.805181 ν11 = 25.4
R20 = -1.620 D20 = 0.12 N12 = 1.603112 ν12 = 60.6
R21 = 2.722 D21 = 可変
R22 = 3.061 D22 = 0.52 N13 = 1.496999 ν13 = 81.5
R23 = -3.115 D23 = 0.04
R24 = 5.942 D24 = 0.45 N14 = 1.583126 ν14 = 59.4
R25 = -2.205 D25 = 0.11 N15 = 1.846660 ν15 = 23.8
R26 = -10.751 D26 = 可変
R27 = ∞ D27 = 0.54 N16 = 1.516330 ν16 = 64.2
R28 = ∞

＼焦点距離 1.00 4.83 9.16
可変間隔＼
D 5 0.16 3.53 4.49
D12 4.63 1.25 0.30
D18 0.37 0.37 0.37
D21 1.08 0.38 0.76
D26 0.54 1.24 0.86

非球面係数
R14 ｋ=-2.86825e+00 Ｂ=-3.42043e-03 Ｃ=-1.22523e-03
R24 ｋ=-1.17374e+00 Ｂ=-6.09926e-03 Ｃ=4.12048e-03 Ｄ=-3.06857e-03

各実施例では、高ズーム比でありながコンパクトで、かつ軸上色収差の二次スペクトルが良好に補正された高画素のデジタルカメラ、ビデオカメラに対応可能な高性能なズームレンズを達成している。

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カメラ（撮像装置）の実施例を図９を用いて説明する。

図９において、２０はデジタルカメラ本体、２１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、２２は撮影光学系２１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の固体撮像素子（光電変換素子）、２３は撮像素子２２が受光した被写体像に対応する情報を記録するメモリ、２４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察する為のファインダーである。

上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。

このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ（撮像装置）の実施形態を図１０を用いて説明する。

図１０において１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の固体撮像素子、１３は撮像素子１２が受光した被写体像に対応する情報を記録するメモリ、１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察する為のファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。

このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の光学素子に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

数値実施例１のレンズ断面図 数値実施例１の収差図 数値実施例２のレンズ断面図 数値実施例２の収差図 数値実施例３のレンズ断面図 数値実施例３の収差図 数値実施例４のレンズ断面図 数値実施例４の収差図 本発明のズームレンズをデジタルカメラに適用したときの概略図 本発明のズームレンズをビデオカメラに適用したときの概略図

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
Ｌｒ…後群
ＳＰ…絞り
ＩＰ…像面
ｄ…ｄ線
ｇ…ｇ線
Ｃ…Ｃ線
Ｆ…Ｆ線
ΔＭ…メリディオナル像面
ΔＳ…サジタル像面
Ｇ…ガラスブロック

Claims (7)

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、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して該第２レンズ群と該第４レンズ群とが移動するズームレンズであって、
   該第３レンズ群は、アッベ数と部分分散比を各々ν３ｐｐ，θ_ｇＦ３ｐｐとするとき、
   ν３ｐｐ・θ_ｇＦ３ｐｐ＞３８
   なる条件を満足する材料で構成された正レンズと、その物体側に配置された負レンズとを有し、
   該第４レンズ群は、アッベ数と部分分散比を各々ν４ｐｐ，θ_ｇＦ４ｐｐとするとき、
   ν４ｐｐ・θ_ｇＦ４ｐｐ＞ ３８
   なる条件を満足する材料で構成された正レンズを有し、
   該第３レンズ群と該第３レンズ群中の該正レンズの焦点距離を各々ｆ３，ｆ３ｐｐとするとき、
   ０．５ ＜ｆ３ｐｐ／ｆ３＜ ０．８
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第４レンズ群と前記第４レンズ群中の正レンズの焦点距離を各々ｆ４，ｆ４ｐｐとするとき
   ０．９＜ｆ４ｐｐ／ｆ４＜１．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 前記第３レンズ群は、負レンズとその像側に配置された正レンズとを接合した接合レンズ、又は単一の負レンズより成る負の屈折力のレンズ成分を有することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 前記第４レンズ群は、物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群に含まれる全ての正レンズは、それを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々ν１ｐｐ、θ_ｇＦ１ｐｐとするとき
   ν１ｐｐ・θ_ｇＦ１ｐｐ＜３８
   なる条件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項のズームレンズ。
6. 固体撮像素子に像を形成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. 請求項１乃至６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固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。