JP6594159B2 - 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、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどの撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

近年、撮像装置は高機能化され、また装置全体が小型化されている。それに伴い撮像装置に用いる撮像光学系としては、レンズ全長が短く、全体として小型であり、しかも広画角で高いズーム比（変倍比）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であることが要求されている。これらの要求を満足する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ポジ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、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第６レンズ群から成り、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ズームレンズを開示している。特許文献１では広角端での撮像画角９０度程度、ズーム比３程度のズームレンズを開示している。

特許文献２では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなり又は正、負、正、負，正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなるズームレンズを開示している。そして、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を開示している。特許文献２ではズーム比２０程度、広角端における撮像画角６０度程度のズームレンズを開示している。

特開２０１２−４７８１４号公報 特開２００６−１８４７７６号公報

ポジティブリード型のズームレンズにおいて、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い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を適切に設定することが重要となってくる。例えばレンズ群の数や各レンズ群の屈折力、ズーミングに際してのレンズ群の移動条件等を適切に設定することが重要になってくる。特に正の屈折力の第１レンズ群や変倍用のレンズ群は、その屈折力を適切に設定することが重要になってくる。

この他、例えば撮影画角８０度程度と広画角化しつつ全系の小型化を図るには、光路中に配置する開口絞りの位置を適切に規定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ広画角かつ高ズーム比で全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。

本発明は、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲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、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、物体側から像側へ順に配置された、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、開口絞り、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群から成り、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が拡大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が縮小し、前記第３レンズ群が像側に移動し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｔ、広角端における前記開口絞りと前記第４レンズ群の間隔をｗｄ３ｓ、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、
−０．０８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０４
１．０＜ｗｄ３ｓ／ｆｗ＜５．０
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、高ズーム比で全ズーム範囲で良好な光学特性が得られるズームレンズが得られる。

実施例１の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 （ａ）、（ｂ） 実施例１の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 実施例２の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 （ａ）、（ｂ） 実施例２の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 実施例３の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 （ａ）、（ｂ） 実施例３の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 実施例４の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 （ａ）、（ｂ） 実施例４の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 本発明のズームレンズにおける小型化、高ズーム比化を達成する手法の説明図 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、開口絞り、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が拡大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が縮小し、第３レンズ群が像側に移動し、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。

図１は実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における無限遠物体合焦時（フォーカス時）のレンズ断面図である。図２（ａ）は実施例１の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図２（ｂ）は実施例１の望遠端（長焦点距離端）における無限遠物体合焦時の収差図である。図３は実施例２の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図４（ａ）は実施例２の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図４（ｂ）は実施例２の望遠端における無限遠物体合焦時の収差図である。

図５は実施例３の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図６（ａ）は実施例３の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図６（ｂ）は実施例３の望遠端における無限遠物体合焦時の収差図である。図７は実施例４の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図８（ａ）は実施例４の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図８（ｂ）は実施例４の望遠端における無限遠物体合焦時の収差図である。

図９は本発明のズームレンズにおける小型化、高ズーム比化を達成する手法の説明図であり、図１０は本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラ（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デジタルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどの撮像装置に用いられるズームレンズである。尚、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、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置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像装置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。広角端から望遠端へのズーミングに際して、曲線に示すように各レンズ群が移動する。

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、実施例１、４のズームレンズでは第３レンズ群が像側へ移動し、実施例２、３のズームレンズでは第６レンズ群が物体側へ移動する。レンズ断面図には記載していないが、最終レンズ面と像面との間には必要に応じてローパスフィルターやＩＲカットフィルター等を配置することもある。各実施例において撮像された画像を画像処理装置に読み込み、画像合成処理を行っても良い。

球面収差図について、ＦｎｏはＦナンバーである。またｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図においてΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面、ΔＳはｄ線におけるサジタル像面である。歪曲収差図はｄ線について示している。倍率色収差図はｇ線について示している。ωは半画角（度）である。

各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、次のとおりに配置されたレンズ群より構成されている。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、開口絞りＳＰ、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、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から構成されている。

各実施例では、第ｉレンズ群Ｌｉと第ｉ＋１レンズ群Ｌｉ＋１との間隔を変えてズーミングしている。即ち、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。具体的には、広角端と比較して望遠端での第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との間隔が小さくなる。第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５との間隔が大きくなり、第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６との間隔が大きくなる。

各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第４レンズ群Ｌ４は物体側へ移動し、第５レンズ群Ｌ５は物体側へ移動し、第６レンズ群Ｌ６は像側へ移動する。開口絞りＳＰは、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に配置されており、ズーミングに際して不動または移動する。開口絞りＳＰが移動するときには、広角端から望遠端へのズーミングに際して、物体側へ移動する。

各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群及び開口絞りＳＰを前述の如く移動させることにより、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。

図９を用いて、本発明のズームレンズにおいて全系の小型化、広画角化及び高ズーム比化を図る際の光学特性について説明する。図９では、例として実施例１の広角端における物体距離無限遠合焦時の第１レンズ群から開口絞りＳＰまでの、軸上光束Ｌａと、最軸外光束Ｌｂを示している。

本件では、全系の小型化、広画角化、高ズーム比化を図るため、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を非常に強く設定しており、広角端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成パワーは強い負の屈折力となる。そのため、第２レンズ群Ｌ２を通過後の軸外光束Ｌｂは、光軸Ｌｃに対し平行に近づく。第２レンズ群Ｌ２と開口絞りＳＰの間に正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３が無いと、図９に示すように、第２レンズ群Ｌ２を通過後の軸外光束Ｌｂは、点線の矢印のように進むため、光軸Ｌｃと交わるのは光学系中の像側よりとなる。

そのため、第１レンズ群Ｌ１の小型化を図るために開口絞りＳＰを物体側に配置すると、軸外光束Ｌｂが開口絞りＳＰの中心を通過しないといった問題が発生する。この場合、開口絞りＳＰを小絞りにすると、軸外光束Ｌｂが開口絞りＳＰに遮られ、画面周辺部に光束が入射しなく、撮像できないといった問題が発生する。そのため、本発明のズームレンズでは、図９に示すように、強い負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の後方に正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を配置している。

正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を配置することにより、軸外光束Ｌｂと光軸Ｌｃの交点が物体側に位置するように、開口絞りＳＰを物体側へ配置している。また、変倍を効果的に行うために、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と第２レンズ群Ｌ２の間隔を拡大し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔を縮小し、第３レンズ群Ｌ３を像側に移動させている。これにより、広画角化、高ズーム比化を図りつつ、物体側レンズの有効径を小型化している。

本発明のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、広角端における開口絞りＳＰと第４レンズ群Ｌ４の間隔をｗｄ３ｓ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。このとき、
−０．０８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０４ ・・・（１）
１．０＜ｗｄ３ｓ／ｆｗ＜５．０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

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（１）は、全系の小型化、広画角化そして高ズーム比化を図るためのものである。条件式（１）の下限値を超えて、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなりすぎると（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると）、変倍のための移動量を多く確保する必要がありレンズ全長が増大する。また、条件式（１）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が強くなりすぎると（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると）、諸収差が増大し、解像力が低下してくる。

条件式（２）は、全系の小型化と広画角化を図るためのものである。条件式（２）の下限値を超えて、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰの距離が短くなりすぎると、開口絞りＳＰを物体側に配置させる光学作用が弱くなり第１レンズ群Ｌ１の有効径が大きくなる。また、条件式（２）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰの距離が長くなりすぎると全系が大型化してくる。

好ましくは、条件式（１）、（２）の数値範囲を以下の通りにすると良い。
−０．０７８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０４５ ・・・（１ａ）
１．２５＜ｗｄ３ｓ／ｆｗ＜４．８５ ・・・（２ａ）
さらに好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を以下の通りにすると良い。
−０．０７５＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０５２ ・・・（１ｂ）
１．５０＜ｗｄ３ｓ／ｆｗ＜４．５０ ・・・（２ｂ）
本発明は以上の構成により、全系の小型化、広画角化、そして高ズーム比化を図ったズームレンズを得ている。

各実施例において好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４とする。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の移動量をＭ１とする。

ここで移動量とは広角端と望遠端における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。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。
０．３０＜ｆ１／ｆｔ＜０．６０ ・・・（３）
０．２８＜ｆ３／ｆｔ＜０．５５ ・・・（４）
−０．１００＜Ｍ１／ｆｔ＜０．１００ ・・・（５）
０．１００＜ｆ４／ｆｔ＜０．１６０ ・・・（６）

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１レンズ群Ｌ１の屈折力に関する。条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなると、高ズーム比化した際、レンズ全長が長くなり全系が大型化してしまう。条件式（３）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなると、望遠端において軸上色収差、倍率色収差が増加し、解像力が低下してくる。

条件式（４）は、第３レンズ群Ｌ３の屈折力に関する。条件式（４）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱くなると、広角端において開口絞りＳＰを物体側へ配置する光学作用が弱くなり前玉有効径（第１レンズ群Ｌ１の有効径）が大型化する。条件式（４）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が強くなると、球面収差、コマ収差が増加し、解像力が低下してくる。

条件式（５）は、高い光学性能を確保しつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式（５）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１の物体側への移動量が大きくなると、望遠端におけるレンズ全長が長くなり、全系が大型化する。第１レンズ群Ｌ１は、ズームレンズを構成するレンズ群の中で最もレンズ径が大きくなるレンズ群であり、また最も重量が大きい。

特に広画角化、高ズーム比化すると顕著になり、そのようなレンズ群が大きく移動すると、ズームレンズの重心も大きく変化し、撮影時の操作性を低下させる原因となる。条件式（５）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１がズーミングに際して像側へ移動すると、変倍のための各レンズ群の移動量が制限され、各レンズ群の屈折力が強くなり、光学性能が低下する原因となってくる。

また、本発明のズームレンズは、開口絞りＳＰの後方に配置される正の屈折力のレンズ群の中で、最も物体側に正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を配置している。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動する。これは全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を実現するためのもので、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くして高ズーム比化を達成しようとすると前述のように、開口絞りＳＰの位置が像側に配置されるため前玉有効径が大型化してしまう。

そこで、開口絞りＳＰの後方に配置した、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動させ、変倍分担を第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４で分担する。これにより、全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を達成している。

条件式（６）は、第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力に関する。条件式（６）の上限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力が弱くなると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が増え、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を強くする必要がある。そうするとレンズ前玉有効径が大型化する。条件式（６）の下限値を超えて、第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力が強くなると、球面収差、コマ収差が増大し、解像力が低下してくる。

好ましくは、条件式（３）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３５＜ｆ１／ｆｔ＜０．５５ ・・・（３ａ）
０．３０＜ｆ３／ｆｔ＜０．５０ ・・・（４ａ）
−０．０９８＜Ｍ１／ｆｔ＜０．０８５ ・・・（５ａ）
０．１１０＜ｆ４／ｆｔ＜０．１５０ ・・・（６ａ）

更に好ましくは、条件式（３ａ）乃至（６ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３６＜ｆ１／ｆｔ＜０．５２ ・・・（３ｂ）
０．３２＜ｆ３／ｆｔ＜０．４５ ・・・（４ｂ）
−０．０９６＜Ｍ１／ｆｔ＜０．０７５ ・・・（５ｂ）
０．１２０＜ｆ４／ｆｔ＜０．１４０ ・・・（６ｂ）

次に、各実施例の光学特性と各レンズ群のレンズ構成に関して説明する。以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側へ順に配置されているものとする。

［実施例１］
実施例１は広角端の焦点距離が７．７７ｍｍ、望遠端の焦点距離が１５５．３１ｍｍのズーム比１９．９９倍のズームレンズである。広角端のＦナンバーは２．００、望遠端のＦナンバーは４．００である。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、両凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。最も物体側の両凹形状の負レンズは物体側のレンズ面が非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に開口絞りＳＰが配置されている。開口絞りＳＰはズーミングに際して移動する。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も物体側の両凸形状の正レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は、両凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第６レンズ群Ｌ６は、両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。メニスカス形状の負レンズの像側のレンズ面は非球面形状であり、この非球面により像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。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レンズ群は像側へ移動する。

［実施例２］
実施例２は広角端の焦点距離が７．７７ｍｍ、望遠端の焦点距離が１５５．３０ｍｍのズーム比１９．９９倍のズームレンズである。広角端のＦナンバーは２．００、望遠端のＦナンバーは３．８１である。第１レンズ群Ｌ１は、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズにより構成されている。最も物体側のメニスカス形状の負レンズは物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に開口絞りＳＰが配置されている。開口絞りＳＰはズーミングに際して不動である。

第４レンズ群Ｌ４は両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。接合レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。第５レンズ群Ｌ５は物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。

第６レンズ群Ｌ６は両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も像側の両凸形状の正レンズは像側のレンズ面が非球面形状であり、この非球面より像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。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６レンズ群は物体側へ移動する。

[実施例３]
実施例３は広角端の焦点距離が７．７７ｍｍ、望遠端の焦点距離が１５５．３１ｍｍのズーム比１９．９９倍のズームレンズである。広角端のＦナンバーは２．００、望遠端のＦナンバーは３．９９である。

第１レンズ群Ｌ１は、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズにより構成されている。最も物体側のメニスカス形状の負レンズは物体側のレンズ面が非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に開口絞りＳＰが配置されている。開口絞りＳＰはズーミングに際して不動である。第４レンズ群Ｌ４は両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。接合レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。第６レンズ群Ｌ６は両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も像側の両凸形状の正レンズは像側のレンズ面が非球面形状であり、この非球面により像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。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６レンズ群は物体側へ移動する。

[実施例４]
実施例４は広角端の焦点距離が７．７７ｍｍ、望遠端の焦点距離が１５５．３１ｍｍのズーム比１９．９９倍のズームレンズである。広角端のＦナンバーは２．００、望遠端のＦナンバーは４．００である。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、両凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。最も物体側の両凹形状の負レンズは物体側のレンズ面が非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に開口絞りＳＰが配置されている。開口絞りＳＰはズーミングに際して、他のレンズ群と独立に移動する。

第４レンズ群Ｌ４は両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も物体側に配置された両凸形状の正レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は、両凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第６レンズ群Ｌ６は両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。メニスカス形状の負レンズは像側のレンズ面が非球面形状であり、この非球面により像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。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レンズ群は像側へ移動する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

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）の実施形態を図１０により説明する。レンズ鏡筒１０には、実施例１乃至４に示したズームレンズ１１が内蔵されている。カメラ本体２０内には、ズームレンズ１１によって取り込まれた光束を上方に反射するクイックリターンミラー２１、ズームレンズ１１によって被写体像が形成される焦点板２２が設けられている。

更に焦点板２２からの光束を正立像に変換するペンタダハプリズム２３、焦点板２２上に形成された被写体像を観察するための接眼レンズ２４、ズームレンズ１１からの光束を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子２５等が設けられている。

図１０は、観察状態つまり撮影待機状態を表しているが、レリーズボタンを撮影者が操作することにより、ミラー２１が図示の光路中から退避し、固体撮像素子２５上に被写体像が取り込まれる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single Lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。また本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。

以下、実施例１乃至４の具体的な数値データを示す。各数値データにおいて、ｉは物体側から数えた順序を示し、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）面との間の軸上間隔を示す。又、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。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を各々非球面係数とするとき、

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。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えた値である。また、前述の各条件式と実施例１乃至４との関係を表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 1950.048 2.00 1.74950 35.3 57.66
2 62.744 8.98 1.49700 81.5 51.33
3 -218.673 0.18 49.53
4 74.589 3.87 1.59522 67.7 43.16
5 721.621 0.15 42.93
6 50.998 4.22 1.59522 67.7 41.47
7 181.283 (可変) 40.95
8* -184.453 1.12 1.85400 40.4 24.10
9 11.992 6.47 17.37
10 -15.826 0.94 1.76385 48.5 17.14
11 50.764 1.48 17.66
12 55.092 4.60 1.85478 24.8 18.41
13 -17.042 0.58 18.53
14 -15.287 0.80 1.88300 40.8 17.98
15 -37.757 (可変) 18.51
16 256.812 2.38 1.59522 67.7 17.94
17 -33.410 0.15 17.88
18 169.836 1.00 1.67300 38.1 17.24
19 24.056 2.68 1.49700 81.5 17.36
20 -1381.431 (可変) 17.50
21(絞り) ∞ (可変) 19.00
22* 16.956 4.70 1.55332 71.7 20.62
23 -130.000 0.04 20.24
24 26.484 3.66 1.48749 70.2 18.74
25 -68.936 0.80 1.88300 40.8 17.76
26 65.061 1.50 16.82
27 29.823 2.19 1.49700 81.5 15.45
28 -339.286 (可変) 14.81
29 -68.802 0.82 1.73400 51.5 12.23
30 12.959 0.93 11.78
31 27.238 1.00 1.83481 42.7 11.86
32 11.727 3.22 1.48749 70.2 11.94
33 -40.343 (可変) 12.32
34 42.345 6.82 1.48749 70.2 16.69
35 -10.499 0.80 1.85400 40.4 16.62
36* -15.736 (可変) 17.55
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.36164e-005 A 6=-1.52060e-007 A 8= 3.55796e-010 A10=-1.67952e-013

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.37748e-005 A 6=-3.03998e-008 A 8=-5.46309e-011 A10=-5.61861e-013

第36面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.28407e-006 A 6= 1.14386e-007 A 8=-3.73190e-009 A10= 1.54163e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.31
Fナンバー 2.00 4.00
半画角（度） 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 161.98 173.58
BF 12.39 5.00

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.07 47.01
d15 9.69 1.26
d20 33.90 7.04
d21 26.75 2.00
d28 2.52 3.14
d33 7.59 40.05
d36 12.39 5.00

広角端 望遠端
入射瞳位置 26.83 389.24
射出瞳位置 115.07 76.93
前側主点位置 35.19 879.89
後側主点位置 4.62 -150.31

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 68.57 19.39 9.39 -2.93
2 8 -9.25 15.97 1.31 -11.75
3 16 58.19 6.21 1.07 -2.96
SP 21 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 22 19.65 12.89 1.87 -7.51
5 29 -19.17 5.98 -0.19 -4.45
6 34 32.94 7.62 3.82 -1.43

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -86.54
2 2 99.15
3 4 139.45
4 6 117.79
5 8 -13.15
6 10 -15.70
7 12 15.69
8 14 -29.58
9 16 49.82
10 18 -41.76
11 19 47.60
12 22 27.42
13 24 39.75
14 25 -37.80
15 27 55.27
16 29 -14.79
17 31 -25.41
18 32 19.02
19 34 18.02
20 35 -39.74

[数値データ２]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -1173.524 3.00 1.88300 40.8 62.63
2 62.196 9.24 1.49700 81.5 54.98
3 -201.592 0.10 54.25
4 91.633 4.08 1.59522 67.7 46.89
5 -9246.196 0.10 45.82
6 54.841 4.91 1.59522 67.7 42.33
7 710.276 (可変) 41.74
8* 3423.753 1.58 1.85400 40.4 28.17
9 15.816 6.17 21.06
10 -27.756 1.00 1.76385 48.5 20.96
11 37.629 0.40 20.45
12 39.482 5.05 1.85478 24.8 20.53
13 -20.717 1.00 1.76385 48.5 20.41
14 96.853 (可変) 19.61
15 74.538 1.00 1.83400 37.2 16.16
16 29.914 2.50 1.48749 70.2 16.27
17 -91.160 0.10 16.48
18 47.495 2.50 1.61800 63.4 16.75
19 -2212.718 (可変) 16.75
20(絞り) ∞ (可変) 21.44
21 19.528 5.12 1.59522 67.7 22.69
22 -126.643 0.10 22.33
23* 23.427 4.01 1.55332 71.7 20.47
24 -93.457 1.15 1.85478 24.8 19.43
25 158.164 (可変) 18.43
26 39.653 0.80 1.83481 42.7 14.14
27 12.170 (可変) 12.84
28 26.693 2.89 1.49700 81.5 13.12
29 -20.691 0.80 1.80400 46.6 13.13
30 -4166.909 4.58 13.36
31 752.195 4.60 1.58313 59.4 14.39
32* -29.564 (可変) 14.87
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.06157e-005 A 6=-2.23709e-008 A 8= 2.93321e-011 A10=-4.22857e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.35813e-005 A 6=-6.72983e-008 A 8=-3.11305e-010 A10= 1.26656e-013

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.67297e-006 A 6=-1.85051e-007 A 8= 3.31890e-009 A10=-2.31778e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.30
Fナンバー 2.00 3.81
半画角（度） 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 163.95 163.95
BF 9.36 5.00

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.00 54.47
d14 33.90 2.70
d19 23.27 1.00
d20 25.38 1.00
d25 1.74 4.14
d27 2.52 28.87
d32 9.36 5.00

広角端 望遠端
入射瞳位置 29.40 377.96
射出瞳位置 -468.44 1283.62
前側主点位置 37.05 552.12
後側主点位置 1.59 -150.30

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 77.55 21.42 12.70 -0.31
2 8 -10.68 15.20 2.89 -7.62
3 15 54.95 6.10 2.04 -1.85
SP 20 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 21 20.16 10.38 0.84 -5.62
5 26 -21.32 0.80 0.64 0.20
6 28 42.55 12.87 7.48 -3.13

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -66.82
2 2 96.76
3 4 152.46
4 6 99.57
5 8 -18.61
6 10 -20.77
7 12 16.53
8 13 -22.26
9 15 -60.53
10 16 46.52
11 18 75.27
12 21 28.80
13 23 34.27
14 24 -68.58
15 26 -21.32
16 28 23.94
17 29 -25.87
18 31 48.89

[数値データ３]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -754.393 3.00 1.88300 40.8 63.56
2 65.636 9.68 1.49700 81.5 56.23
3 -164.827 0.38 55.55
4 80.226 5.18 1.59522 67.7 46.61
5 2046.576 0.18 45.77
6 64.056 5.62 1.59522 67.7 43.87
7 960.625 (可変) 42.72
8* 558.716 1.58 1.85400 40.4 27.13
9 15.079 5.98 20.38
10 -27.795 1.00 1.76385 48.5 20.29
11 36.893 0.11 19.86
12 32.421 4.85 1.85478 24.8 19.95
13 -22.700 1.00 1.76385 48.5 19.78
14 111.096 (可変) 18.96
15 69.644 1.00 1.83400 37.2 16.01
16 28.441 2.57 1.48749 70.2 16.08
17 -80.557 0.10 16.27
18 49.693 2.50 1.61800 63.4 16.50
19 -7104.802 (可変) 16.75
20(絞り) ∞ (可変) 19.35
21 19.497 5.73 1.59522 67.7 22.12
22 -108.572 0.10 21.50
23* 24.419 4.02 1.55332 71.7 19.78
24 -79.324 1.15 1.85478 24.8 18.64
25 111.380 (可変) 17.61
26 35.222 0.80 1.83481 42.7 15.16
27 11.877 (可変) 14.05
28 22.923 4.56 1.49700 81.5 14.67
29 -24.251 0.80 1.80400 46.6 14.59
30 -194.798 2.20 14.73
31 903.560 3.23 1.58313 59.4 14.91
32* -51.149 (可変) 15.03
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.81564e-006 A 6=-1.74371e-008 A 8=-1.68311e-011 A10= 2.86703e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.42611e-005 A 6=-5.92342e-008 A 8=-4.49781e-010 A10= 6.65623e-013

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.93656e-006 A 6=-7.69425e-008 A 8= 1.55724e-009 A10=-2.06653e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.31
Fナンバー 2.00 3.99
半画角（度） 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 162.70 167.95
BF 8.81 4.46

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.00 53.28
d14 36.60 1.24
d19 12.76 1.10
d20 31.45 1.00
d25 1.55 5.76
d27 3.21 33.79
d32 8.81 4.46

広角端 望遠端
入射瞳位置 31.04 318.17
射出瞳位置 1559.67 493.03
前側主点位置 38.85 522.85
後側主点位置 1.04 -150.85

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 79.43 24.04 13.83 -0.85
2 8 -11.33 14.52 2.63 -7.41
3 15 54.59 6.17 2.03 -1.91
SP 20 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 21 21.17 11.00 0.63 -6.13
5 26 -21.80 0.80 0.67 0.23
6 28 41.33 10.79 2.85 -5.36

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -68.27
2 2 95.79
3 4 140.15
4 6 115.04
5 8 -18.17
6 10 -20.61
7 12 16.28
8 13 -24.60
9 15 -58.29
10 16 43.46
11 18 79.86
12 21 28.24
13 23 34.22
14 24 -54.05
15 26 -21.80
16 28 24.50
17 29 -34.52
18 31 83.12

[数値データ４]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 214.028 2.00 1.74950 35.3 64.00
2 51.266 9.95 1.49700 81.5 56.06
3 -620.209 0.10 55.11
4 61.667 3.98 1.59522 67.7 45.83
5 173.213 0.10 44.46
6 51.489 4.52 1.59522 67.7 42.42
7 208.913 (可変) 41.88
8* -739.835 1.12 1.85400 40.4 25.02
9 11.409 7.36 17.43
10 -14.996 0.94 1.76385 48.5 16.29
11 50.677 1.33 16.58
12 59.701 6.91 1.85478 24.8 17.08
13 -17.034 0.50 17.36
14 -15.441 0.80 1.88300 40.8 16.93
15 -39.211 (可変) 17.30
16 486.123 2.50 1.59522 67.7 17.61
17 -35.354 0.10 18.00
18 149.542 1.00 1.67300 38.1 18.30
19 26.214 2.65 1.49700 81.5 18.45
20 1468.505 (可変) 18.61
21(絞り) ∞ (可変) 20.30
22* 17.762 5.16 1.55332 71.7 21.95
23 -93.373 0.22 21.59
24 27.200 3.68 1.48749 70.2 19.63
25 -53.014 0.80 1.88300 40.8 18.88
26 63.312 0.10 17.79
27 28.423 2.50 1.49700 81.5 17.29
28 -226.884 (可変) 16.70
29 -77.431 0.82 1.73400 51.5 12.36
30 13.405 0.91 11.21
31 25.035 1.00 1.83481 42.7 11.14
32 10.692 4.56 1.48749 70.2 10.63
33 -60.666 (可変) 11.23
34 38.081 7.53 1.48749 70.2 16.63
35 -10.051 0.80 1.85400 40.4 16.55
36* -15.671 (可変) 17.65
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.81859e-005 A 6=-1.53384e-007 A 8= 3.45950e-010 A10=-2.21004e-013

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.37423e-005 A 6=-2.48245e-008 A 8=-6.41581e-011 A10=-3.18204e-013

第36面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.32549e-005 A 6= 8.42574e-008 A 8=-3.69714e-009 A10= 1.15029e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.31
Fナンバー 2.00 4.00
半画角（度） 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 164.00 178.76
BF 11.09 5.03

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.38 5.68 46.28
d15 8.60 1.24 1.42
d20 33.83 38.98 6.78
d21 23.83 10.49 1.00
d28 3.88 4.29 4.71
d33 7.45 31.21 39.60
d36 11.09 5.55 5.03

広角端 望遠端
入射瞳位置 28.95 409.57
射出瞳位置 171.50 77.73
前側主点位置 37.10 896.69
後側主点位置 3.32 -150.28

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 69.34 20.66 8.68 -4.60
2 8 -8.76 18.96 1.60 -13.51
3 16 64.14 6.25 1.12 -2.91
4 21 ∞ 0.00 0.00 -0.00
5 22 19.72 12.46 1.59 -6.84
6 29 -18.58 7.30 0.01 -5.12
7 34 33.15 8.33 3.95 -1.84

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -90.42
2 2 95.75
3 4 158.77
4 6 113.58
5 8 -13.15
6 10 -15.06
7 12 16.18
8 14 -29.31
9 16 55.47
10 18 -47.38
11 19 53.67
12 22 27.42
13 24 37.44
14 25 -32.57
15 27 50.99
16 29 -15.51
17 31 -23.09
18 32 19.05
19 34 17.19
20 35 -35.12

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 Ｌ６ 第６レンズ群 ＳＰ 絞り

Claims (9)

1. 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、
   物体側から像側へ順に配置された、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、開口絞り、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群から成り、
   広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が拡大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が縮小し、前記第３レンズ群が像側に移動し、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｔ、広角端における前記開口絞りと前記第４レンズ群の間隔をｗｄ３ｓ、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、
   −０．０８＜ｆ２／ｆｔ＜−０．０４
   １．０＜ｗｄ３ｓ／ｆｗ＜５．０
   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. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．３０＜ｆ１／ｆｔ＜０．６０
   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. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   ０．２８＜ｆ３／ｆｔ＜０．５５
   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１レンズ群の移動量をＭ１とするとき、
   −０．１００＜Ｍ１／ｆｔ＜０．１００
   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. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第４レンズ群は物体側へ移動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４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
   ０．１００＜ｆ４／ｆｔ＜０．１６０
   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. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第４レンズ群は物体側へ移動し、前記第５レンズ群は物体側へ移動し、前記第６レンズ群は像側へ移動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. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記開口絞りは物体側へ移動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. 請求項１乃至８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とを有することを特徴とする撮像装置。