JP6223141B2 - 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、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、正の屈折力を有するレンズ群から成る４群ズームレンズが知られている。（特許文献１）
特許文献１に記載のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力を有するレンズ群から成り、第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、３枚の負レンズと１枚の正レンズから構成される。第２レンズ群に３枚の負レンズを配置し、各負レンズの変倍分担を少なくすることで、ペッツバール和の低減を図っている。また、３枚の負レンズを物体側に配置することにより、第２レンズ群の主点の位置を像側に近づけて、第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔の短縮化を図っている。
特開２０１０−２５６８４５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、望遠端における色収差等の諸収差が多く発生し、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、全てのズーム領域において良好な光学性能を有す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、１以上のレンズ群を含む後群を有し、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レンズ群は物体側に位置し、前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズを有し、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１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、
２２．０＜ｆ１／ｆＷ＜３５．０
２０．０＜｜ｆＴ／ｆ２｜＜５０．０
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、全てのズーム領域において良好な光学性能を有す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 実施例６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６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７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７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
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、１以上のレンズ群を含む後群から構成される。
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５６．６２、開口比３．５０〜７．０７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５９．９７、開口比３．５０〜７．０７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８２．８３、開口比３．５０〜８．００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８２．８６、開口比３．５０〜８．００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１０１．４５、開口比３．５０〜８．００程度のズームレンズである。図１１は実施例６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１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例６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６はズーム比８２．９９、開口比３．５０〜８．００程度のズームレンズである。
図１３は実施例７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１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例７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７はズーム比８２．８３、開口比３．５０〜８．００程度のズームレンズである。
図１５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。
実施例１乃至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から構成される。実施例１乃至５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り、後群は、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から成る。
実施例６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、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成される。実施例１は４つのレンズ群から成るポジティブリード型の４群ズームレンズであり、後群は、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から成る。
実施例７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、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５から構成される。実施例７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り、後群は、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４と正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５から成る。
各実施例において、ＳＰは開口絞りであり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置されている。
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Ｓはサジタル像面、Ｍ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。このとき、広角端に比べて望遠端で第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が小さくなる。
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。
実施例１乃至５、７のズームレンズでは、第４レンズ群Ｌ４は、広角端に比べて望遠端において、像面に対し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６のズームレンズでは、第４レンズ群Ｌ４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。
また、各実施例において、最も像側に位置するレンズ群をフォーカスレンズ群としている。実施例１乃至５と実施例７のズームレンズにおいては第５レンズ群Ｌ５をフォーカスレンズ群としており、実施例６のズームレンズにおいては第４レンズ群Ｌ４をフォーカスレンズ群としている。
実施例１乃至５と実施例７のズームレンズでは、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。
実施例６のズームレンズでは、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、レンズ断面図の矢印４ｃに示すように、第４レンズ群Ｌ４を物体側に繰り出している。レンズ断面図中の実線４ａと点線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、第２レンズ群Ｌ２の変倍負担を比較的大きくしている。これにより、望遠端における第１レンズ群Ｌ１の物体側への繰り出し量を大きくすることなく、高倍化を実現することができる。また、第２レンズ群Ｌ２の屈折力を比較的強くすることにより、広角化を実現している。
また、各実施例では、開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３との間隔が、広角端に比べて望遠端において小さくなるように、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ている。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、第１レンズ群Ｌ１や第２レンズ群Ｌ２を通過する軸外光線の入射高を低くすることができる。その結果、前玉有効径を小型化することができる。
各実施例では、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１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２としたとき、
２２．０＜ｆ１／ｆＷ＜３５．０ … （１）
２０．０＜｜ｆＴ／ｆ２｜＜５０．０ … （２）
なる条件式を満足している。
条件式（１）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現するためにはズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の移動量を大きくする必要が生じ、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（１）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が短くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなる。その結果、望遠端における球面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（２）の上限値を超えて、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の屈折力が強くなる。その結果、広角端における像面湾曲を十分に補正することが困難になり、さらに望遠端における球面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（２）の下限値を超えて、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の屈折力が弱くなる。その結果、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、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。
各実施例では上記の如く、条件式（１）、（２）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、全てのズーム領域において良好な光学性能を有する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（１）、（２）の数値範囲を次のようにするのがよい。
２３．０＜ｆ１／ｆＷ＜３２．０ … （１ａ）
２２．０＜｜ｆＴ／ｆ２｜＜４８．０ … （２ａ）
また、更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
２３．５＜ｆ１／ｆＷ＜２９．０ … （１ｂ）
２３．５＜｜ｆＴ／ｆ２｜＜４５．０ … （２ｂ）
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３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、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、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の移動量をＭ２、開口絞りの光軸方向の移動量をＭＳとする。また、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの焦点距離をｆ２１、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズのシェープファクターをＳＦ２１とする。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負、像側に位置するときを正とする。シェープファクターＳＦ２１は、ＳＦ２１＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）と表される。ここで、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２とする。
このとき、
９．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１５．０ … （３）
１０．０＜｜Ｍ１／ｆＷ｜＜３０．０ … （４）
１０．０＜ｆＴ／Ｍ２＜４０．０ … （５）
０．５０＜ｆ２１／ｆ２＜２．００ … （６）
０．８０＜ＳＦ２１＜１．２０ … （７）
−６．０＜ＭＳ／ｆＷ＜−２．０ … （８）
１０．０＜ｆＴ／ｆ３＜２５．０ … （９）
なる条件式のうち１つ以上を満足するのがよい。
条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現するためにはズーミングにおける第１レンズ群Ｌ１の移動量を大きくする必要が生じ、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（３）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が短くなると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなる。その結果、望遠端における球面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（４）の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１が大きくなると、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（４）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１が小さくなると、高倍化を実現するために、各レンズ群の屈折力を強くする必要が生じる。その結果、ズーミングに伴う球面収差やコマ収差の変動を抑制することが困難になるため、好ましくない。
条件式（５）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２が小さくなると、高倍化を実現するために、第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強める必要が生じる。その結果、ズーミングに伴う像面湾曲の変動を抑制することが困難になるため、好ましくない。
条件式（５）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２が大きくなると、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（６）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの焦点距離ｆ２１が長くなると、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの屈折力が弱くなる。その結果、広画角化を実現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２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの焦点距離ｆ２１が短くなると、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの屈折力が強くなる。その結果、広角端における歪曲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）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの形状がメニスカス形状に近づき、入射瞳位置が像側に移動する。これにより、前玉径が増大するため、好ましくない。
条件式（７）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの形状が両凹形状に近くなり、歪曲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（８）の上限値を超えて、開口絞りＳＰの移動量ＭＳが小さくなると、広角端における開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３の間隔が広くなり、第３レンズ群Ｌ３の有効径が大きくなるため、好ましくない。
条件式（８）の下限値を超えて、開口絞りＳＰの移動量ＭＳが大きくなると、広角端における開口絞りＳＰと第１レンズ群Ｌ１の間隔が広くなり、前玉有効径が大きくなるため、好ましくない。
条件式（９）の上限値を超えて、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の屈折力が強くなる。その結果、望遠端における球面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（９）の下限値を超えて、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の屈折力が弱くなる。その結果、高倍化を実現するためにはズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくする必要が生じ、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。
また、好ましくは条件式（３）〜（９）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。
９．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１３．５ … （３ａ）
１２．０＜｜Ｍ１／ｆＷ｜＜２５．０ … （４ａ）
１２．０＜ｆＴ／Ｍ２＜３５．０ … （５ａ）
０．８０＜ｆ２１／ｆ２＜１．７０ … （６ａ）
０．９０＜ＳＦ２１＜１．１０ … （７ａ）
−５．０＜ＭＳ／ｆＷ＜−２．５ … （８ａ）
１１．０＜ｆＴ／ｆ３＜２３．０ … （９ａ）
また、更に好ましくは条件式（３）乃至（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
９．８＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１２．７ … （３ｂ）
１４．０＜｜Ｍ１／ｆＷ｜＜２０．０ … （４ｂ）
１２．５＜ｆＴ／Ｍ２＜３１．０ … （５ｂ）
１．００＜ｆ２１／ｆ２＜１．６０ … （６ｂ）
０．９５＜ＳＦ２１＜１．０６ … （７ｂ）
−４．５＜ＭＳ／ｆＷ＜−３．２ … （８ｂ）
１１．３＜ｆＴ／ｆ３＜２１．０ … （９ｂ）
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、２、４、６、７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。実施例３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、負レンズから構成される。実施例５では、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成される。物体側から３枚の負レンズを連続して配置することにより、軸外光線を緩やかに屈折させることができ、前玉有効径の小型化を実現することができる。
第３レンズ群Ｌ３に関しては、実施例１乃至５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構成される。実施例６及び７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、負レンズから構成される。物体側から像側へ、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズと配置する構成は、トリプレット型のレンズ系にレンズを１枚追加したものであり、テッサータイプと呼ばれる。テッサータイプのレンズ構成とすることで、ペッツバール和を容易に調整することができる。
第４レンズ群Ｌ４に関しては、実施例１乃至５では、１枚の負レンズから構成される。実施例６では、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７では、１枚の正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乃至５、実施例７では、正レンズと負レンズの接合レンズから構成される。
次に、本発明の実施例１〜７にそれぞれ対応する数値実施例１〜７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。
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 99.088 1.45 1.91082 35.3
2 54.874 5.15 1.49700 81.5
3 -211.867 0.05
4 46.621 3.50 1.49700 81.5
5 149.510 (可変)
6 582.612 0.75 1.88300 40.8
7 8.659 3.60
8* 89.598 0.60 1.85135 40.1
9* 22.291 2.07
10 -48.321 0.60 2.00100 29.1
11 48.321 0.10
12 22.071 2.30 1.95906 17.5
13 -83.220 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.687 2.65 1.55332 71.7
16* -51.163 1.88
17 26.149 0.60 1.80400 46.6
18 10.189 0.41
19 14.465 0.60 2.00100 29.1
20 9.521 2.65 1.49700 81.5
21 -32.633 (可変)
22 45.644 0.70 1.48749 70.2
23 16.453 (可変)
24 22.569 2.10 1.88300 40.8
25 -26.062 0.50 2.00069 25.5
26 280.702 (可変)
27 ∞ 0.80 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.20275e-005 A 6=-8.26748e-008 A 8= 5.62097e-009
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.04869e-005 A 6= 4.36250e-007 A 8=-3.95438e-009
第15面
K =-9.27507e-001 A 4=-2.01895e-005 A 6= 1.46446e-006 A 8=-2.74389e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.95624e-007 A 6= 1.40143e-006 A 8=-3.17865e-008
各種データ
ズーム比 56.62
広角 中間 望遠
焦点距離 3.71 10.68 210.00
Fナンバー 3.50 4.50 7.07
半画角 40.59 19.95 1.06
レンズ全長 95.63 87.34 148.16
BF 10.22 17.10 9.73
d 5 0.75 5.98 69.14
d13 29.71 6.82 1.19
d14 16.60 10.12 0.36
d21 2.85 3.90 10.94
d23 2.98 10.88 24.29
d26 8.69 15.58 8.20
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 87.93
2 6 -8.85
3 15 18.29
4 22 -53.19
5 24 31.82
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 100.629 1.45 1.91082 35.3
2 55.577 5.30 1.49700 81.5
3 -217.605 0.05
4 46.818 3.45 1.49700 81.5
5 147.663 (可変)
6 463.546 0.75 1.88300 40.8
7 8.482 3.49
8* 47.948 0.60 1.85135 40.1
9* 18.028 2.19
10 -49.954 0.60 2.00100 29.1
11 49.954 0.10
12 21.928 2.35 1.95906 17.5
13 -89.446 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 10.089 2.90 1.55332 71.7
16* -56.015 1.94
17 27.598 0.60 1.80400 46.6
18 10.711 0.20
19 12.467 0.60 2.00100 29.1
20 8.582 2.85 1.49700 81.5
21 -37.456 (可変)
22 35.472 0.70 1.48749 70.2
23 13.821 (可変)
24 21.528 2.25 1.88300 40.8
25 -24.684 0.50 2.00069 25.5
26 226.128 (可変)
27 ∞ 0.80 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.71356e-005 A 6=-8.56245e-008 A 8= 1.73331e-008
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.51546e-005 A 6= 1.12395e-007 A 8= 9.15402e-009
第15面
K =-8.61609e-001 A 4=-2.43440e-005 A 6= 1.52411e-006 A 8=-4.22597e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.39177e-007 A 6= 1.55492e-006 A 8=-5.07735e-008
各種データ
ズーム比 59.97
広角 中間 望遠
焦点距離 3.50 11.43 210.00
Fナンバー 3.50 4.50 7.07
半画角 41.52 18.73 1.06
レンズ全長 96.99 88.85 150.49
BF 9.59 18.92 9.87
d 5 0.75 6.28 70.57
d13 30.82 5.49 1.19
d14 17.02 9.51 0.35
d21 2.85 2.66 10.62
d23 2.81 12.85 24.73
d26 8.07 17.39 8.35
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 89.45
2 6 -8.76
3 15 17.83
4 22 -46.95
5 24 30.95
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 100.576 1.45 1.83481 42.7
2 53.078 6.50 1.43875 94.9
3 -196.899 0.05
4 46.003 4.00 1.43875 94.9
5 191.187 (可変)
6 400.145 0.75 1.88300 40.8
7 8.633 2.84
8* 26.884 0.60 1.85135 40.1
9* 17.086 2.27
10 -45.837 0.60 2.00100 29.1
11 45.837 0.10
12 20.287 2.45 1.95906 17.5
13 -72.089 0.32
14 -38.223 0.50 1.88300 40.8
15 -101.244 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 10.106 4.00 1.55332 71.7
18* -37.380 0.17
19 27.733 0.60 1.80400 46.6
20 10.636 0.30
21 12.372 0.60 2.00100 29.1
22 9.073 3.45 1.49700 81.5
23 -60.150 (可変)
24 28.193 0.70 1.48749 70.2
25 13.443 (可変)
26 21.778 2.45 1.88300 40.8
27 -25.013 0.50 2.00069 25.5
28 134.662 (可変)
29 ∞ 0.80 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.56498e-005 A 6=-1.09325e-006 A 8= 2.80584e-008
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.34613e-005 A 6=-1.60912e-006 A 8= 3.01540e-008
第17面
K =-9.98896e-001 A 4= 2.46537e-006 A 6= 1.08585e-006 A 8= 4.55958e-009
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.92779e-005 A 6= 1.46765e-006 A 8=-4.15789e-009
各種データ
ズーム比 82.83
広角 中間 望遠
焦点距離 3.50 12.09 290.00
Fナンバー 3.50 4.50 8.00
半画角 41.52 17.77 0.77
レンズ全長 99.47 93.59 162.07
BF 8.28 15.44 5.48
d 5 0.75 7.50 78.02
d15 26.69 9.80 0.40
d16 20.18 5.24 0.20
d23 2.85 5.22 10.06
d25 5.24 14.92 32.44
d28 6.76 13.91 3.95
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 96.74
2 6 -8.44
3 17 17.30
4 24 -53.54
5 26 34.35
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 101.987 1.45 1.83481 42.7
2 53.718 6.50 1.43875 94.9
3 -181.248 0.05
4 46.194 4.00 1.43875 94.9
5 188.260 (可変)
6 -1025.728 0.75 1.88300 40.8
7 8.663 3.37
8* 43.663 0.60 1.85135 40.1
9* 18.529 2.05
10 -48.583 0.60 2.00100 29.1
11 48.583 0.10
12 22.217 2.35 1.95906 17.5
13 -86.221 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 10.201 3.10 1.55332 71.7
16* -50.621 1.23
17 26.333 0.60 1.80400 46.6
18 10.745 0.28
19 12.455 0.60 2.00100 29.1
20 8.803 3.50 1.49700 81.5
21 -42.505 (可変)
22 36.866 0.70 1.48749 70.2
23 12.924 (可変)
24 20.960 2.65 1.88300 40.8
25 -23.939 0.50 2.00069 25.5
26 182.039 (可変)
27 ∞ 0.80 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.03281e-005 A 6=-1.16931e-006 A 8= 2.72666e-008
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.85558e-005 A 6=-1.41978e-006 A 8= 2.30781e-008
第15面
K =-9.29056e-001 A 4=-9.11150e-006 A 6= 1.01972e-006 A 8= 5.95456e-010
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.46308e-006 A 6= 1.26825e-006 A 8=-7.01837e-009
各種データ
ズーム比 82.86
広角 中間 望遠
焦点距離 3.50 11.90 290.00
Fナンバー 3.50 4.50 8.00
半画角 41.53 18.04 0.77
レンズ全長 99.52 93.33 160.98
BF 9.52 16.61 5.56
d 5 0.75 7.09 77.10
d13 30.05 8.72 0.40
d14 18.30 7.01 0.10
d21 2.85 4.84 10.52
d23 2.78 13.78 32.03
d26 7.99 15.08 4.04
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 95.88
2 6 -8.83
3 15 17.52
4 22 -41.22
5 24 30.88
［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 101.121 1.45 1.83481 42.7
2 54.110 6.95 1.43875 94.9
3 -196.564 0.05
4 46.649 4.90 1.43875 94.9
5 180.755 (可変)
6 -605.164 0.75 1.88300 40.8
7 10.219 1.78
8* 63.545 0.60 1.85135 40.1
9* 17.813 1.76
10 32.230 0.60 1.77250 49.6
11 16.287 1.79
12 -69.142 0.30 2.00100 29.1
13 43.567 0.10
14 18.759 2.10 1.95906 17.5
15 -194.297 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 10.237 3.85 1.55332 71.7
18* -44.683 0.23
19 26.181 0.60 1.80400 46.6
20 11.064 0.33
21 12.699 0.60 2.00100 29.1
22 8.945 4.20 1.49700 81.5
23 -40.315 (可変)
24 32.816 0.70 1.48749 70.2
25 12.339 (可変)
26 20.674 2.50 1.88300 40.8
27 -23.568 0.50 2.00069 25.5
28 145.228 (可変)
29 ∞ 0.80 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.02182e-004 A 6= 2.53327e-006 A 8=-2.62556e-010
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.41630e-004 A 6= 1.89978e-006 A 8= 5.12985e-008
第17面
K =-8.74830e-001 A 4=-1.17633e-005 A 6= 1.36705e-006 A 8=-2.63087e-009
第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.51294e-005 A 6= 1.75696e-006 A 8=-1.25070e-008
各種データ
ズーム比 101.45
広角 中間 望遠
焦点距離 3.45 12.27 350.00
Fナンバー 3.50 4.50 8.00
半画角 41.94 17.53 0.63
レンズ全長 100.53 95.93 168.15
BF 8.25 17.71 3.77
d 5 0.75 7.67 79.95
d15 27.97 7.88 1.44
d16 17.97 6.01 0.10
d23 2.77 6.24 8.98
d25 5.89 13.48 36.98
d28 6.72 16.19 2.24
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 98.12
2 6 -7.80
3 17 16.96
4 24 -41.02
5 26 31.68
［数値実施例６］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 102.159 1.45 1.83481 42.7
2 53.829 6.80 1.43875 94.9
3 -185.113 0.05
4 46.447 4.65 1.43875 94.9
5 182.260 (可変)
6 -539.006 0.75 1.88300 40.8
7 8.496 3.21
8* 41.656 0.60 1.85135 40.1
9* 18.769 2.33
10 -46.872 0.60 2.00100 29.1
11 46.872 0.10
12 21.507 2.50 1.95906 17.5
13 -83.989 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 10.068 3.60 1.55332 71.7
16* -47.055 1.09
17 24.823 0.60 1.80400 46.6
18 11.007 0.25
19 12.827 0.60 2.00100 29.1
20 8.694 3.25 1.49700 81.5
21 -33.176 0.66
22 35.805 0.70 1.48749 70.2
23 13.171 (可変)
24 25.959 2.25 1.88300 40.8
25 -30.690 0.50 2.00069 25.5
26 249.251 (可変)
27 ∞ 0.80 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.38992e-004 A 6=-2.45174e-006 A 8= 6.04259e-008
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.55537e-005 A 6=-2.48598e-006 A 8= 5.31277e-008
第15面
K =-9.06973e-001 A 4=-1.27074e-005 A 6= 1.89998e-006 A 8=-5.60601e-009
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.77052e-005 A 6= 2.31537e-006 A 8=-1.67388e-008
各種データ
ズーム比 82.99
広角 中間 望遠
焦点距離 3.49 11.78 290.00
Fナンバー 3.50 4.50 8.00
半画角 41.58 18.21 0.77
レンズ全長 100.88 94.85 162.90
BF 9.50 15.45 4.37
d 5 0.75 7.42 78.69
d13 28.81 6.13 0.40
d14 19.72 10.03 0.09
d23 5.29 19.00 42.53
d26 7.97 13.92 2.84
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 97.39
2 6 -8.87
3 15 20.53
4 24 37.71
［数値実施例７］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 101.545 1.45 1.83481 42.7
2 53.860 6.80 1.43875 94.9
3 -186.630 0.05
4 46.469 4.70 1.43875 94.9
5 178.951 (可変)
6 -469.844 0.75 1.88300 40.8
7 8.554 3.07
8* 42.475 0.60 1.85135 40.1
9* 18.671 2.39
10 -47.363 0.60 2.00100 29.1
11 47.363 0.10
12 21.389 2.45 1.95906 17.5
13 -88.041 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 10.074 3.45 1.55332 71.7
16* -48.040 0.98
17 24.862 0.60 1.80400 46.6
18 11.069 0.25
19 12.920 0.60 2.00100 29.1
20 8.752 3.15 1.49700 81.5
21 -34.632 0.91
22 35.796 0.70 1.48749 70.2
23 12.977 (可変)
24 -48.772 0.70 1.48749 70.2
25 -40.727 (可変)
26 25.499 2.35 1.88300 40.8
27 -30.049 0.50 2.00069 25.5
28 202.607 (可変)
29 ∞ 0.80 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.37422e-004 A 6=-1.12109e-006 A 8= 4.65859e-008
第9面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.67729e-005 A 6=-1.08822e-006 A 8= 3.94474e-008
第15面
K =-8.77722e-001 A 4=-2.49141e-005 A 6= 2.10241e-006 A 8=-2.55576e-008
第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.52925e-005 A 6= 2.41404e-006 A 8=-3.80960e-008
各種データ
ズーム比 82.83
広角 中間 望遠
焦点距離 3.50 11.91 290.00
Fナンバー 3.50 4.50 8.00
画角 41.52 18.02 0.77
レンズ全長 100.17 94.47 162.95
BF 9.89 16.89 3.96
d 5 0.75 7.84 78.76
d13 28.87 5.33 0.40
d14 18.97 10.01 0.10
d23 2.00 6.38 3.82
d25 2.27 10.60 38.50
d28 8.36 15.36 2.43
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 97.51
2 6 -8.88
3 15 20.88
4 24 492.43
5 26 38.18
Figure 0006223141
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１５を用いて説明する。図１５において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜７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、全てのズーム領域において良好な光学性能を有する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
ＳＰ 開口絞り
Ｇ 光学フィルター
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｓ サジタル像面
Ｍ メリディオナル像面
ω 半画角
Ｆｎｏ Ｆナンバー

Claims (13)

  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、１以上のレンズ群を含む後群を有し、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レンズ群は物体側に位置し、
    前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズを有し、
    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１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、
    ２２．０＜ｆ１／ｆＷ＜３５．０
    ２０．０＜｜ｆＴ／ｆ２｜＜５０．０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 請求項１に記載のズームレンズにおいて、
    ９．０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１５．０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１レンズ群の光軸上の移動量をＭ１としたとき、
    １０．０＜｜Ｍ１／ｆＷ｜＜３０．０
    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. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の光軸上の移動量をＭ２としたとき、
    １０．０＜ｆＴ／Ｍ２＜４０．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第２レンズ群の中で最も物体側に配置された負レンズの焦点距離をｆ２１としたとき、
    ０．５０＜ｆ２１／ｆ２＜２．００
    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２レンズ群Ｌ２の中で最も物体側に配置された負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１、像側のレンズ面の曲率半径をＲ２としたとき、
    ０．８０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜１．２０
    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２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを有し、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記開口絞りの光軸上の移動量をＭＳとしたとき、
    −６．０＜ＭＳ／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乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、
    １０．０＜ｆＴ／ｆ３＜２５．０
    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. 最も像側に位置するレンズ群を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８のいずれか１項に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、負の屈折力の第４レンズ群と正の屈折力の第５レンズ群から成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。
  12. 前記後群は、正の屈折力の第４レンズ群と正の屈折力の第５レンズ群から成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。
  13. 請求項１乃至１２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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