JP5574796B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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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、特にデジタルカメラ、ビデオカメラ、TVカメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどに好適なものである。
近年、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置に用いられている撮像素子は高画素化が進んでいる。このような撮像素子を備える撮像装置で用いる撮影レンズには、球面収差、コマ収差などの単色(単波長)収差の補正に加え、色収差も良好に補正された、高解像力で小型なズームレンズであることが要求されている。
また、撮影領域の拡大のため、高ズーム比(高変倍比)であることが望まれている。特に、高ズーム比で望遠側の焦点距離の長い望遠型のズームレンズでは、高解像力化のため色収差の補正として、1次の色消しに加え、2次スペクトルが良好に補正されていることが望まれている。
高ズーム比のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置した、所謂ポジティブリードタイプのズームレンズが知られている。ポジティブリードタイプのズームレンズとして第1レンズ群のレンズの材料に異常分散材料を使用し、色収差(2次スペクトル)を良好に補正したズーム比10程度のズームレンズが知られている(特許文献1)。
また物体側より順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る4群構成のズー
ムレンズにおいて第3レンズ群に低分散で異常分散性を有する材料より成るレンズを用いたズーム比7程度のズームレンズが知られている(特許文献2)。
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第1レンズ群に異常分散性を有する材料より成るレンズを用いたズームレンズが知られている(特許文献3)。
特開2002−62478号公報 特開2006−113453号公報 特開2006−349947号公報
ポジティブリード型のズームレンズは全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図ることが比較的容易である。しかしながらポジティブリード型のズームレンズにおいて、高ズーム比化を図ると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多く発生してくる。ポジティブリード型のズームレンズにおいて、高ズーム比化を図りつつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには色収差、特に2次スペクトルを軽減することが重要になってくる。
色収差や二次スペクトルを低減させるにはズームレンズ中の適切な位置に低分散かつ異常分散性の材料より成るレンズを用いるのが有効である。また色収差に関しては、材料特性(アッベ数や部分分散比)を基に、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を最適化することが重要になってくる。
特に前述したポジティブリード型の4群又は5群より成るズームレンズでは正の屈折力の第3レンズ群を構成するレンズの材料を適切に設定しないと高ズーム比化を図ったとき、望遠側において2次スペクトルを軽減するのが困難となる。この結果、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。
本発明は、ポジティブリード型のズームレンズにおいて、望遠端における色収差の発生を軽減することができ、高ズーム比でズーム全域で良好な光学特性が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、1以上のレンズ群を含む後群より構成され、
広角端に比べて望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広くなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が狭くなるように、隣り合うレンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、
前記第3レンズ群は少なくとも1つの負レンズを有し、該負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νd3n、θgF3nとするとき、
−1.68×10-3×νd3n+0.570<θgF3n<3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878
5<νd3n<27
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、望遠端における色収差の発生を軽減することができ、高ズーム比でズーム全域で良好な光学特性が得られる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のレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例1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のレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例2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のレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例3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のレンズ断面図 (A)、(B)、(C)実施例4の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 アッベ数νdと部分分散比θgFの関係を示す説明図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下に本発明の好ましい実施の形態を、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、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、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、1以上のレンズ群を含む後群より構成されている。ズーミングに際しては広角端に比べ望遠端において第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が広く、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が狭くなるように、隣り合うレンズ群の間隔を変化させている。
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)、(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(長焦点距離端)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。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)、(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。図7は、本発明の実施例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。図9は材料のアッベ数νdと部分分散比θgFの関係を示す説明図である。図10は、本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ(撮像装置)の要部概略図である。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、TVカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。尚、各実施例のズームレンズは投射装置(プロジェクタ)用の投射光学系として用いることもできる。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を物体側からのレンズ群の順番とすると、Biは第iレンズ群を示す。LRは2以上のレンズ群を有する後群である。
SPは開口絞りである。FPはフレアーカット絞りである。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などに相当する光学ブロックである。IPは像面である。像面IPは、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。矢印は広角端から望遠端へのズーミング(変倍)に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。
収差図においてSAは球面収差、ASは非点収差、DISTは歪曲、CHROは倍率色収差を示している。FnoはFナンバー、ωは半画角(度)である。球面収差図において、実線はd線(波長587.6nm)、2点鎖線はg線(波長435.8nm)、1点鎖線はC線(波長656.3nm)、点線はF線(波長486.1nm)である。
非点収差図で実線と点線はd線におけるサジタル像面とメリディオナル像面である。2点鎖線と1点鎖線はg線におけるサジタル像面と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。倍率色収差図において2点鎖線、1点鎖線、点線は各々g線、C線、F線である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を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。
各実施例はいずれも、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群B1、負の屈折力の第2レンズ群B2、正の屈折力の第3レンズ群B3、そして1以上のレンズ群を有する全体として正の屈折力の後群LRを有するズームレンズである。そしてズーミングに際しては、隣り合うレンズ群の間隔が変化している。後群LRは、実施例1〜3では、正の屈折力の第4レンズ群B4により構成されている。
実施例4では、負の屈折力の第4レンズ群B4と、正の屈折力の第5レンズ群B5により構成されている。ただし、各実施例において、後群LRを構成するレンズ群の数は任意であり、少なくとも1つのレンズ群を有していれば良い。各実施例のズームレンズにおいて、第3レンズ群B3は少なくとも1つの負レンズを有している。この負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νd3n、θgF3nとする。このとき、
−1.68×10-3×νd3n+0.570<θgF3n<3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878 ‥‥‥(1)
5<νd3n<27 ‥‥‥(2)
なる条件を満足している。なお、材料のアッベ数νdと、部分分散比θgFはフラウンホーファ線のd線、F線、C線、g線における屈折率をNd、NF、NC、Ngとするとき、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
θgF=(Ng−NF)/(NF−NC)
で定義される。
各実施例のズームレンズでは、高ズーム比を確保し、諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に、正、負、正の屈折力のレンズ群と1以上のレンズ群を含む後群より成るレンズ構成としている。また、各実施例のズームレンズは正の屈折力の第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズの材料に条件式(1)、(2)を満足する高分散かつ異常分散性の材料を用いることで、望遠側において2次スペクトルの低減を図りつつ、高ズーム比化を実現している。特に第3レンズ群B3が条件式(1)、(2)を同時に満足する材料で構成された負レンズを有することにより、一次の色消しと、二次スペクトルの補正を良好に行っている。
図9は材料のアッベ数νdと部分分散比θgFの関係を示す説明図である。図9において実線で囲んだ領域が条件式(1)、(2)を満足するアッベ数νdと部分分散比θgFの範囲を示している。条件式(1)、(2)を満足する光学材料は、例えばHOYA株式会社,商品名TaFD43がある。商品名TaFD43のアッベ数は23.51であり、部分分散比0.6119である。
黒点は現存する光学材料を示している。条件式(1)は、第3レンズ群B3中の少なくとも1つの負レンズの材料の部分分散比を規定する条件である。条件式(1)を満足する材料は、異常分散性を有するものである。条件式(1)の範囲外となる材料は、二次スペクトルの低減のために必要な異常分散性が低いものである。
例えば、負レンズのガラス組成の一成分として、二酸化テルル(TeO)を20モル%以上含有した場合、アッベ数νdと部分分散比θgFを所望の値にすることが可能となる。樹脂などのレプリカ層からなる光学素子と比較した場合、耐環境性、製造の容易性、光学素子の厚さ等に制約がなく強い屈折力を持つことが容易という点で大きく異なる。条件式(1)は、次の条件式を満足すると硝材の屈折率を高くすることが容易となり、諸収差の補正効果が大きくなり、より好ましい。
−1.68×10-3×νd3n+0.600 < θgF3n< 3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878 ‥‥‥(1a)
更に、好ましくは条件式(1a)を次の如く設定するのが良い。
−1.68×10-3×νd3n+0.620 < θgF3n< 3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878 ‥‥‥(1b)
更に、好ましくは条件式(1b)を次の如く設定するのが良い。
−1.68×10−3×νdn+0.620 < θgFn< 3.15×10−4×νd−1.86×10−2×νdn+0.80 ‥‥‥(1c)
条件式(2)は、第3レンズ群B3中の負レンズの材料のアッベ数を規定する条件である。条件式(2)の上限値を超えてアッベ数が大きくなると、分散が小さくなりすぎ、第3レンズ群B3中の正レンズで発生する一次の色収差を補正することが困難となる。条件式(2)は、次の条件式を満足すると一次の色消し効果が大きくなり、より好ましい。
10 < νd3n < 27 ‥‥‥(2a)
更に、好ましくは条件式(2a)を次の如く設定するのが良い。
15 < νd3n < 27 ‥‥‥(2b)
更に、好ましくは条件式(2b)を次の如く設定するのが良い。
15 < νd3n < 25 ‥‥‥(2c)
以上のように構成することにより高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ている。
各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうちの1以上を満足するのが良い。第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズの焦点距離をf3nとする。第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズの材料の屈折率をNd3nとする。第1レンズ群B1と第2レンズ群B2と第3レンズ群B3の焦点距離を各々f1、f2、f3とする。広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fW、fTとする。望遠端でのFナンバーをFnoTとする。第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズの光軸上の厚さをt3n、第1レンズ群B1のレンズのうち光軸上の厚さが最小のレンズの光軸上の厚さをt1minとする。
このとき、
0.5<|f3n|/f3<6.0 ‥‥‥(3)
5.0 < fT/|f2| < 25.0 ‥‥‥(4)
0.1 < f3/fT < 1.0 ‥‥‥(5)
3.2 < (fT/fW)/FnoT < 15 ‥‥‥(6)
1.84 < Nd3n < 2.50 ‥‥‥(7)
3.0 < f1/|f2| < 10.0 ‥‥‥(8)
0.8<t1min/t3n<5.0 ‥‥‥(9)
なる条件式のうち1以上を満足するのが良い。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(3)は、第3レンズ群B3中の高分散かつ異常分散性の材料より成る少なくとも1つの負レンズの焦点距離を規定する式である。条件式(3)の上限を超えて高分散かつ異常分散性を有する負レンズの焦点距離が長くなりすぎる、すなわち、負レンズの屈折力が弱くなりすぎると、第3レンズ群B3の変倍作用を大きくすることが難しくなり、全系のレンズ全長が長くなり、小型化が困難となる。また下限を超えて、負レンズの焦点距離が短くなりすぎる、すなわち、負レンズの屈折力が強くなりすぎると、ペッツバール和が負側に大きくなり、像面湾曲を抑えることが困難となる。また、第3レンズ群B3で高次の球面収差や色の球面収差を抑えることが困難になり、好ましくない。条件式(3)は、次の条件式を満足すると望遠端において球面収差の補正効果が十分得られるので、好ましい。
0.5 < |f3n|/f3 < 3.0 ‥‥‥(3a)
さらに好ましくは、条件式(3a)を次の如く設定するのが良い。
0.6 < |f3n|/f3 < 1.2 ‥‥‥(3b)
条件式(4)は、望遠端における全系の焦点距離を第2レンズ群B2の焦点距離で規定するものである。条件式(4)の上限を超えて第2レンズB2の焦点距離が小さくなると、高ズーム比化およびレンズ全長の短縮化には有利だが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲が増大してくるので好ましくない。
条件式(4)の下限を超えて第2レンズB2の焦点距離が大きくなると、高ズーム比化のために、第2レンズ群B2の移動量を大きくする、または第3レンズ群B3の変倍作用を大きくする必要がある。第2レンズ群B2の移動量を大きくするとレンズ全長が増大してくるので好ましくない。また、第3レンズ群B3の変倍作用を大きくすると、ズーム全域にて球面収差とコマ収差をバランス良く補正することが困難となる。条件式(4)は、次の条件式を満足すると、ズーム全域での像面湾曲および非点収差を抑えることができ、好ましい。
7.0 < fT/|f2| < 20.0 ‥‥‥(4a)
条件式(5)は、望遠端における全系の焦点距離を第3レンズ群B3の焦点距離で規定するものである。条件式(5)の上限を超えて、第3レンズ群B3の焦点距離が長くなりすぎると、球面収差の補正効果が小さく、球面収差を第3レンズ群B3より後方のレンズ群で補正する必要があり、レンズ枚数が増加してくるので好ましくない。条件式(5)の下限を超えて、第3レンズ群B3の焦点距離が短くなりすぎると、ズーム全域での球面収差とコマ収差をバランス良く補正することが困難になる。また、第3レンズ群B3と第3レンズ群B3より後方のレンズ群の相対的な偏芯により発生する軸上コマ収差と像面湾曲隔差に対する製造誤差敏感度が必然的に大きくなり、これを非球面レンズを採用しても補正が困難になってしまう。条件式(5)は、次の条件式を満足すると、球面収差の補正と全系の小型化が容易となり、好ましい。
0.1 < f3/fT < 0.5 ‥‥‥(5a)
条件式(6)は広角端と望遠端における全系の焦点距離比を望遠端でのFナンバーで規定したものである。条件式(6)の上限を超えて、望遠端でのFナンバーが大きくなると、望遠端において球面収差および軸上色収差の補正を十分に行わずとも、高い結像性能を達成可能だが、絞りによる像面変動が大きくなり、好ましくない。条件式(6)の下限を超えて、望遠端でのFナンバーが小さくなると、望遠端において球面収差を補正するために第1レンズ群B1のレンズ枚数が増加し、また径方向が増大してくるので良くない。また第1レンズ群B1の径方向の増大に伴い、ズーム全域にて軸外光線のフレア成分が増加してくるので好ましくない。条件式(6)は次の如く設定するのがより好ましい。
3.25 < (fT/fW)/FnoT < 6.50 ‥‥‥(6a)
条件式(7)の上限を超えて負レンズの材料の屈折率が高くなるとレンズ面の曲率半径が大きくなり、諸収差の補正、特に広角端において球面収差の補正効果が少なくなるので好ましくない。条件式(7)の下限を超えて屈折率が低くなると所定の屈折力を持たせるために曲率半径が小さくなり非点収差の補正が困難になるので好ましくない。また、全系の小型化が困難となってくる。条件式(7)は次の如く設定するのがより好ましい。
1.84 < Nd3n < 2.20 ‥‥‥(7a)
条件式(8)は、第2レンズ群B2の焦点距離を適切に設定し、適正なズーム比を保ち、ペッツバール和の補正を行うものである。条件式(8)の上限を超えると、ズーミングにおける第1レンズ群B1と第2レンズ群B2の収差変動が大きくなり、特に像面湾曲を補正することが困難となってくる。条件式(8)の下限を超えると、高ズーム比化のために、第2レンズ群B2のズーミングにおける移動量が大きくなり、レンズ全長および径方向が増大してくるので好ましくない。更に、条件式(8)は次の如く設定するのがより好ましい。
4.0 < f1/|f2| <7.0 ‥‥‥(8a)
条件式(9)は、第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズにより、色収差の補正を良好に行うとともに、球面収差やコマ収差の補正をバランス良く補正するためのものである。条件式(9)の上限を超えると、第3レンズ群B3の負レンズが大型化してくるので、好ましくない。条件式(9)の下限を超えると、第3レンズ群B3の負レンズのパワーを十分強く確保することが困難となり、望遠端において球面収差やコマ収差の補正効果が弱くなるので、好ましくない。更に、条件式(9)は次の如く設定するのがより好ましい。
0.9 < t1min/t3n < 4.0 ‥‥‥(9a)
また、第3レンズ群B3の少なくとも1つの負レンズの材料のヌープ硬さHk3n、第1レンズ群B1中のレンズで材料のヌープ硬さ最小のものをHk1minとする。このとき、
0.5 < Hk3n/Hk1min ‥‥‥(10)
なる条件を満たすことが望ましい。条件式(10)は、外力の加わる環境や、ガラスの自重及び締め付けなどによる変形を規定したものである。条件式(10)の下限を超えると、機械的強度が不十分となり、変形や歪みが生じるので、好ましくない。また、第3レンズ群B3は少なくとも1つの非球面形状のレンズ面を有することが望ましい。これによれば口径比を大きくすることが容易となる。また広角端でのFナンバーを比較的小さく、第3レンズ群B3より後方のレンズ群のレンズ群構成を簡素な構成にすることができる。また、後群LRは全てのレンズ群を合成し1つのレンズ系としたとき、レンズ系全体の屈折力が正となることが望ましい。
後群LRを合成したレンズ系の屈折力を正とすることにより、高い光学性能を達成することが容易となる。また、後群LRは、正の屈折力の第4レンズ群からなる構成又は負の屈折力の第4レンズ群B4と正の屈折力の第5レンズ群B5から成る構成とすることが望ましい。これによれば所望の焦点距離比(ズーム比)を確保しつつ、レンズ全長の短縮およびレンズ系の簡素化を図ることが容易となる。
図1、図3の実施例1、2では広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、第2レンズ群B2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B4を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて補正している。また、第4レンズ群B4を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアーフォーカス方式を採用している。第4レンズ群B4の実線の曲線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広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際の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B4を物体側へ凸状の軌跡とすることで、第3レンズ群B3と第4レンズ群B4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。なお、第1レンズ群B1と第3レンズ群B3と、開口絞りSPはズーミング及びフォーカスのためには不動である。各実施例において、例えば望遠端のズーム位置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B4を前方に繰り出すことで行っている。実施例1において第3レンズ群B3は物体側から像側へ順に正レンズ、開口絞りSP、異常分散性の材料より成る負レンズ、正レンズより構成している。
実施例2において第3レンズ群B3は物体側から像画へ順に正レンズ、異常分散性の材料より成る負レンズより構成している。図5の実施例3は、広角端から望遠端へのズーミング(変倍)に際し、矢印のように第1レンズ群L1は物体側へ移動する。第2レンズ群B2は像側へ移動する。第3レンズ群L3は物体側に移動する。開口絞りSPは第3レンズ群B3の物体側に配置されており、物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。第4レンズ群L4は物体側に凸状の軌跡で移動し、変倍による像面の変動を補償している。実施例1、2と同様に第4レンズ群B4でフォーカシングを行うリアーフォーカス式を採用している。実施例3において第3レンズ群B3は物体側より像側へ順に正レンズ、異常分散性の材料より成る負レンズ、正レンズより構成している。
図7の実施例4では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、矢印のように第2レンズ群L2は像側へ移動している。第1、第3、第4レンズ群B1、B3、B4は物体側へ移動している。そして、第5レンズ群L5は物体側に凸状の軌跡を描いて移動し、変倍による像面の変動を補償している。また、第5レンズ群L5を光軸上移動させてフォーカスを行うリアーフォーカス式を採用している。例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、同図の直線5cを示すように第5レンズ群L5を前方へ繰り出すことにより行っている。また、同図に示す第5レンズ群L5の実線の移動軌跡である曲線5aと点線の曲線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。実施例4において第3レンズ群B3は物体側から像側へ順に正レンズ、異常分散性の材料より成る負レンズ、異常分散性の材料より成る負レンズと正レンズを接合した接合レンズより成っている。
次に各実施例のズームレンズを撮影光学系として用いたカムコーダー(ビデオカメラ)の実施例を図10を用いて説明する。図10において、10はカメラ本体、11は各実施例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。12はカメラ本体10に内蔵され、撮影光学系11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)(撮像素子)である。13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12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。図11は各実施例のズームレンズを用いたデジタルスチルカメラの要部概略図である。図11において、20はカメラ本体、21は各実施例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20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。
以下、実施例1〜4に対応する数値実施例1〜4の具体的数値データを示す。各数値実施例において、iは物体側から数えた面の番号を示す。riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径である。diは第i面と第(i+1)面との軸上間隔である。ndi、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、アッベ数である。また、材料の部分分散比θgFも示す。最も像側の2つの面はガラスブロックGに相当している。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〜A10を各々非球面係数としたとき
なる式で表している。
*は非球面形状を有する面を意味している。「e−x」は10-xを意味している。BFは空気換算のバックフォーカスである。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を(表1)に示す。
[実施例1]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 37.524 1.15 1.84666 23.8 0.62046
2 20.941 4.70 1.60311 60.6 0.54143
3 991.493 0.20
4 20.344 3.09 1.69680 55.5 0.54335
5 56.718 (可変)
6 43.614 0.60 1.88300 40.8 0.56672
7 5.143 2.38
8 -22.110 0.60 1.77250 49.6 0.55205
9 12.639 0.52
10 10.317 1.48 1.92286 18.9 0.64952
11 54.045 (可変)
12* 9.760 2.37 1.58313 59.4 0.54230
13 -114.532 1.40
14(絞り) ∞ 2.30
15 50.939 0.60 1.84666 26.8 0.57997
16 9.313 0.13
17* 10.093 1.94 1.58313 59.4 0.54230
18 -64.391 (可変)
19 15.566 1.88 1.80400 46.6 0.55718
20 -16.628 0.55 1.92286 18.9 0.64952
21 -46.465 (可変)
22 ∞ 1.00 1.51633 64.1 0.53524
23 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K =-9.06819e-001 A 4= 3.08508e-005 A 6=-9.43703e-008 A 8= 5.81160e-009

第17面
K =-2.96495e-001 A 4=-1.68284e-004

各種データ
ズーム比 14.80
広角 中間 望遠
焦点距離 4.26 22.50 62.98
Fナンバー 1.85 2.76 3.09
半画角(度) 27.87 5.71 2.05
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 60.67 60.67 60.67
BF 8.44 12.12 6.03

d 5 0.65 15.08 19.63
d11 19.80 5.38 0.82
d18 5.88 2.20 8.29
d21 6.79 10.46 4.38

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 30.89
2 6 -5.79
3 12 16.89
4 19 15.77
5 22 ∞
[実施例2]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 43.894 1.20 1.84666 23.8 0.62046
2 23.000 4.66 1.60311 60.6 0.54143
3 -280.034 0.20
4 20.274 2.70 1.69680 55.5 0.54335
5 51.120 (可変)
6 28.122 0.80 1.88300 40.8 0.56672
7 6.540 2.26
8 -18.942 0.60 1.80400 46.6 0.55718
9 7.022 0.86
10 8.972 1.52 1.92286 18.9 0.64952
11 36.078 (可変)
12(絞り) ∞ 1.56
13* 6.952 3.01 1.58313 59.4 0.54230
14* -42.383 0.15
15 10.978 0.70 1.84660 23.4 0.59564
16 6.327 (可変)
17 12.880 2.95 1.48749 70.2 0.53001
18 -5.663 0.60 1.80610 33.3 0.58811
19 -9.592 (可変)
20 ∞ 2.00 1.51633 64.1 0.53524
21 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-5.49204e-001 A 4=-5.53825e-006 A 6=-2.35506e-007 A 8= 9.95678e-009

第14面
K =-3.77037e+001 A 4= 2.03627e-004 A 6=-2.32415e-006

各種データ
ズーム比 19.98
広角 中間 望遠
焦点距離 3.62 9.89 72.39
Fナンバー 1.85 2.20 3.50
半画角(度) 28.90 11.44 1.58
像高 2.00 2.00 2.00
レンズ全長 61.21 61.21 61.21
BF 8.99 11.56 5.18

d 5 0.55 10.66 20.78
d11 22.28 12.16 2.05
d16 5.63 3.06 9.44
d19 6.67 9.24 2.86

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 31.49
2 6 -5.45
3 12 17.64
4 17 15.64
5 20 ∞
[実施例3]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 66.915 1.50 1.84666 23.8 0.62046
2 37.905 4.99 1.49700 81.5 0.53752
3 -113.170 0.20
4 28.084 3.16 1.69680 55.5 0.54335
5 67.192 (可変)
6 52.399 0.90 1.83481 42.7 0.56362
7 12.495 4.30
8 -24.582 0.75 1.60311 60.6 0.54143
9 12.239 1.68
10 15.234 1.70 1.92286 18.9 0.64952
11 32.149 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 9.641 3.33 1.58313 59.4 0.54230
14 69.685 3.91
15 15.555 0.70 2.10500 17.2 0.60817
16 8.975 1.23
17 42.529 1.42 1.84666 23.8 0.62046
18 -326.495 (可変)
19 ∞ (可変)
20 15.442 0.80 1.84666 23.8 0.62046
21 9.959 2.83 1.80400 46.6 0.55718
22 568.997 (可変)
23 ∞ 1.00 1.51633 64.1 0.53524
24 ∞ 1.50
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.05690e+000 A 4= 1.94658e-004 A 6= 3.70503e-005 A 8= 5.70955e-007 A10=
-1.88292e-009
A 3=-8.59213e-005 A 5=-1.01902e-004 A 7=-6.93498e-006

各種データ
ズーム比 11.55
広角 中間 望遠
焦点距離 6.48 19.86 74.82
Fナンバー 2.00 2.90 3.50
半画角(度) 29.06 10.28 2.75
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 83.07 83.58 86.28
BF 12.26 15.41 8.13

d 5 0.80 14.54 26.06
d11 24.46 8.43 3.00
d12 9.20 6.47 1.62
d18 1.16 2.61 4.29
d19 1.79 2.71 9.78
d22 10.10 13.25 5.97

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 44.37
2 6 -10.48
3 12 ∞
4 13 27.64
5 19 ∞
6 20 20.25
7 23 ∞
[実施例4]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 69.519 1.80 1.80610 33.3 0.58811
2 35.653 6.20 1.49700 81.5 0.53752
3 5960.101 0.20
4 36.095 4.20 1.60311 60.6 0.54143
5 165.797 (可変)
6 52.500 1.00 1.88300 40.8 0.56672
7 10.848 2.30
8 42.702 0.80 1.88300 40.8 0.56672
9 10.138 3.65
10 -27.807 0.70 1.80610 33.3 0.58811
11 165.235 0.20
12 22.393 2.40 1.92286 18.9 0.64952
13 -88.493 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.850 3.20 1.58313 59.4 0.54230
16 -51.755 3.31
17 54.205 0.80 1.76182 26.5 0.61353
18 8.790 0.50
19 17.094 0.70 2.00800 10.2 0.58820
20 12.677 2.70 1.69895 30.1 0.60291
21 -49.030 (可変)
22 -32.233 0.70 1.51633 64.1 0.53524
23 -104.135 (可変)
24* 17.882 2.50 1.58313 59.4 0.54230
25 -116.206 (可変)
26 ∞ 1.00 1.51633 64.1 0.53524
27 ∞ 2.00
像面 ∞


非球面データ
第15面
K =-5.07030e-001 A 4=-5.55503e-005 A 6= 2.81063e-007 A 8=-5.68817e-008 A10=
2.12024e-009

第24面
K = 4.82475e-001 A 4=-2.45796e-005 A 6= 2.23972e-007 A 8=-3.98282e-009

各種データ
ズーム比 19.76
広角 中間 望遠
焦点距離 4.95 17.10 97.86
Fナンバー 2.85 3.42 5.68
半画角(度) 38.04 12.76 2.27
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 86.04 91.45 118.04
BF 10.05 15.93 8.58

d 5 0.70 22.07 41.23
d13 26.08 8.15 1.85
d14 7.79 3.75 1.10
d21 1.55 0.87 4.93
d23 2.01 2.84 22.51
d25 7.39 13.27 5.92

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 62.98
2 6 -9.60
3 14 ∞
4 15 18.68
5 22 -90.71
6 24 26.76
7 26 ∞

B1…第1レンズ群 B2…第2レンズ群 B3…第3レンズ群
B4…第4レンズ群 B5…第5レンズ群 LR…後群

Claims (11)

  1. 物体側から像側へ順に、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、1以上のレンズ群を含む後群より構成され、
    広角端に比べて望遠端において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間隔が広くなり、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が狭くなるように、隣り合うレンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、
    前記第3レンズ群は少なくとも1つの負レンズを有し、該負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νd3n、θgF3nとするとき、
    −1.68×10-3×νd3n+0.570<θgF3n<3.15×10-4×νd3n2−1.86×10-2×νd3n+0.878
    5<νd3n<27
    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3レンズ群の少なくとも1つの負レンズの焦点距離をf3n、前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
    0.5<|f3n|/f3<6.0
    なる条件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. 望遠端における全系の焦点距離をfT、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、
    5.0 < fT/|f2| < 25.0
    なる条件を満たす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. 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とするとき、
    0.1 < f3/fT < 1.0
    なる条件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. 広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々fW、fT、望遠端でのFナンバーをFnoTとするとき、
    3.2 < (fT/fW)/FnoT < 15
    なる条件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3レンズ群の少なくとも1つの負レンズの材料の屈折率をNd3nとするとき、
    1.84 < Nd3n < 2.50
    なる条件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項記載のズームレンズ。
  7. 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の焦点距離を各々f1、f2とするとき、
    3.0 < f1/|f2| < 10.0
    なる条件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項記載のズームレンズ。
  8. 前記第3レンズ群の少なくとも1つの負レンズの光軸上の厚さをt3n、前記第1レンズ群のレンズのうち光軸上の厚さが最小のレンズの光軸上の厚さをt1minとするとき、
    0.8<t1min/t3n<5.0
    なる条件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項のズームレンズ。
  9. 前記後群は全ズーム範囲において全体として正の屈折力であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載のズームレンズ。
  10. 前記後群は、正の屈折力の第4レンズ群から成ること又は負の屈折力の第4レンズ群と正の屈折力の第5レンズ群からなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  11. 請求項1乃至10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。
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