JPH0356916A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JPH0356916A
JPH0356916A JP1193774A JP19377489A JPH0356916A JP H0356916 A JPH0356916 A JP H0356916A JP 1193774 A JP1193774 A JP 1193774A JP 19377489 A JP19377489 A JP 19377489A JP H0356916 A JPH0356916 A JP H0356916A
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JP
Japan
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lens
group
object side
positive
convex
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JP1193774A
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English (en)
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Akinaga Horiuchi
昭永 堀内
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to US07/554,464 priority patent/US5095387A/en
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/145Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only
    • G02B15/1451Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive
    • G02B15/145125Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive arranged +--++

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はズームレンズに関L、特に口径比1.4程度の
大口径で、かつ変倍比15程度と高変倍でしかも全変倍
範囲にわたり良好なる光学性能を有した写真用カメラや
ビデオカメラ等に好適なズームレンズに関するものであ
る。
(従来の技術) 従来より写真用カメラやビデオカメラ等には大口径、高
変倍でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要求
されている。
このうちビデオカメラでは撮像素子が比較的低感度であ
る1)に、なるべく大口径比のズームレンズが要求され
ている。
この他、1社管式カラー撮像管やCCD等の撮像板等で
ストライブフィルターを使用するカラーカメラにおいて
は、混色を防止する為に前記ストライブフィルターに入
射する光束か、なるべく垂直入射となるように光学系全
体かテレセントリックとなるように構成することが要求
されている。
又、現在ビデオカメラの撮像素fとして多く用いられて
いるCODやMOS等におけるカバー硝tの表面や撮像
素子の表面は一般に反射率が高く、この為これらの表面
で反射した光が撮影レンズのレンズ面やレンズ鏡筒等で
反射L、撮像素子に再入射して所謂ゴーストやフレアー
を発生する原因となっている。
特に撮影レンズの絞り近傍にNDフィルター等を配置す
ると、これらのフィルター面からの反射光が撮像素子に
再入射L、ゴーストやフレアーとなる場合か多く丸学性
能を著しく低下させる原因となってくる。
このようにビデオカメラに用いられる撮影レンズには良
好なる光学性能を有すると共にゴーストやフレアー等の
有害光を発生しないこと等、種々の事が要求されている
(発明か解決しようとする問題点) 本発明は所謂5群ズームレンズにおいて各レンズ群のレ
ンズ構成を適切に設定することにより口径比F/1.4
程度と大口径変倍比l5と高変倍比で、しかも全変倍範
囲にわたり高い光学性能を有すると共に例えばビデオカ
メラに適用したときに撮像素子面からの反射光によって
ゴーストやフレア一等か発生しないようにしたズームレ
ンズの提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明のズームレンズは、物体側よりIllnに合焦用
の正の屈折力の第1群、変倍機能を存する負の屈折力の
第2群、変倍により変動する像而を補正する負の屈折力
の第3群、該第3群からの光束を略収斂光束とする為の
正の屈折力の第4群、そして結像機能を有する第5群の
5つのレンズ群を有L、前記第5群は物体側から順に第
51レンズ群と第52レンズ群の2つのレンズ群を有L
、該第51レンズ群は両レンズ面が凸面の第511レン
ズ、物体側に凹面を向けた負の第512レンズ、物体f
ilに強い屈折面を向けた正の第513レンズの3つの
レンズを有L、該第52レンズ群は像面側に凹面を向け
た負の第521レンズ、像面側に強い屈折面を向けた両
レンズ面が凸面の第522レンズ、そして物体側に強い
屈折面を向けた両レンズ面が凸面の正の第523レンズ
の3つのレンズを有しており、該第1群から第3群を通
過した軸上光束の集束点から該第4群の前側主点までの
距離をL、第i群の焦点距離をfiとしたとき 0.7    <    f4/L   <0.95・
・・・・・・・・・・・(a) なる条件を満足することを特徴としている。
(実施例) 第1図は本発明の数値実施例1のレンズ断面図てある。
図中工は合焦用の正の屈折力の第1群、IIは変倍用の
単調移動する負の屈折力を第2群、■は変倍に伴い変動
する像而を補正する為の物体IIに凸状の軌跡を有して
移動する負の屈折力の第3群、■は第3群からの光束な
略収斂光束とする1)の正の屈折力の第4群、■は固定
の結像機能なイ1する第5群、spは固定の絞りである
本実施例ではこのようなズームタイプにおいて第5群の
レンズ構成を前述の如く特定することにより、大口径比
化及び高変倍比に伴う収差補正を良好に行い全変倍範囲
にわたり良好なる光学性能を得ている。
特に変倍系における残存収差、例えば球面収差やコマ収
差等をレンズ全長の短縮化を図りつつバランス良く補正
している。
又、第4群の屈折力を条件式(a)の如く特定すること
により、即ち第4群からの出射光束がやや収斂傾向とな
るようにして絞り近傍にNDフィルター等を配置したと
きに、撮像素子面からの反射光がこのフィルター面で反
射して撮像素子面上に再入射してゴーストやフレアー等
が発生するのを効果的に防止している。
条件式(a)の上限値を越えると光束が平行光に近くな
りゴーストやフレアーを効果的に除去するのが難しくな
ってくる。又、下限値を越えると光束か収斂しすぎてし
まい収差変動が大きくなってくるので良くない。
尚、像面側に強い屈折面とは他方の面、即ち物体側のレ
ンズ面の屈折力に比べての、意味である。
物体側に強い屈折面も同様である。
又、本実施例において変倍範囲全体にわたり、主に球面
収差を良好に補正する為には、該第4群を2つの正のレ
ンズを有するように構成するのか良い。
一方、変倍の際の軸土色収差の変動を少なくする為には
、前記第3群を両レンズ面が凹面の負の第31レンズと
両レンズ面が凸面若しくは物体側に凸面を向けたメニス
カス状の正の第32レンズとを接合した貼り合わせレン
ズを有するように構成するのが良い。
又、本実施例において変倍の際の収差変動を少なくL、
画面全体にわたり高い光学性能を得るには第1群から第
4群のレンズ構成を次の如く特定するのか良い。
前記第1群は物体側に凸面を向けた負のメニスカス状の
第11レンズと両レンズ面が凸面の第12レンズ、とを
接合した貼り合わせレンズと物体側に凸面を向けた正の
メニスカス状の第13レンズを有しており、前記第2群
は物体側に凸面を向けた負の第21レンズ、両レンズ面
が凹面の第22レンズ、そして正の第23レンズを有し
ており、該第22レンズと第23レンズは貼り合わされ
ており、前記第4群は像面側に強い屈折面を存する正の
第41レンズと第42レンズを44−シ、前記第i群の
第j番目のレンズの媒質の屈折率とアツへ数を各々Ni
,j,υi,j.第4群中の正のレンズの材質のアッベ
数の平均値をν4、全系の広角端と望遠端における焦点
距離を各々fw,fTとするとき 2.0  <(fT/f1)2<  2.4・・・・・
・・・・・・・(1) −1.96<  f2/fw   <−1.75・・・
・・・・・・・・・(2) 1.65<   N1,3       <    1
.75・・・・・・・・・・・・(3) 21  <v3.1−v3,2<  24  =(4)
5 5   く  フ1<75       ・・・・
・・・・・・・・ (5)なる条件を満足することであ
る。
次に前述の各条件式について説明する。
条件式(1)は望遠端の全系の焦点距離に対する第1群
の焦点距離との比に関L、第1群の位置敏感度を適切に
設定するものである。上限値を越えて第1群の敏感度が
大きくなると組立精度が厳しくなり、製造か困難になり
、又下限値を越えて第1群の焦点距離が長くなり敏感度
が弱くなりすきると前玉レンズ径か増大してくるのて良
くない。
条件式(2)は第2群の焦点距離と広角端における全系
の焦点距離との比に関L、主に変倍による収差変動を良
好に補正する為のものである。上限値を越えて第2群の
焦点距離が長くなるとレンズ全長が長くなり、又条件式
(1)のもとで越えると第1群と第2群が物理的に干渉
しやすくなってくる。逆に下限値を越えると変倍に伴う
収差変動が大きくなり、光学性能が低下してくるので良
くない。
条件式(3)は第1群の第13レンズの材質の屈折率に
関するものであり、主に歪曲収差をバランス良く補正す
る為の条件である。上限値を越えると広角端における歪
曲収差が増大L、又下限値を越えると望遠端においてハ
ローが増大してくるので良くない。
条件式0)は第3群中の負の第31レンズと正の第32
レンズの材質のアッベ数の差に関L、主に変倍に伴う軸
土色収差の変動を良好に補正する九の条件である。上限
値を越えると変倍に伴う変動量は少なくなるが、全体に
軸土色収差かアンダーになってくる。逆に下限値を越え
ると軸土色収差の変動量が大きくなり良好なる補正か困
難になってくる。
条件式(5)は第4群の2つの正レンズの材質のアッベ
数の平均値に関L、主に軸土色収差を良好に補正する為
の条件である。条件式(4)により軸土色収差の変動量
を少なくL、条件式(5)により軸土色収差を適切な値
に設定している。七限値な越えると軸土色収差が全体に
オーバーになり、又下限値を越えるとアンダーになって
くるので良くない。
次に本実施例において撮像素子の表面からの反射光に基
づくゴーストやフレアー光を効果的に防止する為には第
5群のレンズ構成の一部を次の如く設定するのが良い。
前記第5群の第i番目のレンズ面の曲率半径をR5,i
としたとき 0.02<fw/R5,4<  0.21・・・・・・
・・・・・・(8) −0.20<fw/R5,7<−0.01・・・・・・
・・・・−(7) 55 く(ν5.1+ν5,3)/2<70・・・・・
・・・・・−(8) なる条件を満足することである。
条件式(6)は第5群の物体側から数えて第4番目のレ
ンズ面の曲率半径に関L、主にコマ収差の発生を少なく
L、かつゴーストやフレアー等の有害光の原因となる撮
像素子と,前記レンズ面との反射光による再結像位置を
撮影レンズ側へ結像させる!ものものである。上限値を
越えて曲率が小さくなると内向性コマ収差が発生L、こ
れを他のレンズ面での補正するのが困難である。下限値
を越えて曲率が大きくなると、撮像素子とレンズ面との
反射光の再結像位置が撮像レンズの結像面近傍、あるい
は結像面より撮像レンズの遠方方向に位置して有害光と
なってくるので良くない。
条件式(7)は条件式(6)と同様撮像素子と前記レン
ズ面との反射光に基づく再結像位置を撮像レンズ側へ結
像させ、かつ像面湾[1tlとコマ収差をバランス良く
補正する為の条件である。上限値を越えて曲率が小さく
なると外向性コマ収差が多く発生L、又、下限値を越え
て曲率が大きくなると像面がアンダーになってくるので
良くない。
条件式(8)は第5群の正の第511レンズと正の第5
13レンズの材質のアッベ数に関L、変倍部からの残存
色収差を良好に補正する1)のものである。下限値を越
えてアッベ数が小さくなると広角側で軸土色収差が補正
不足となり、又上限値を越えてアッベ数が大きくなると
望遠側で軸土色収差が補正過剰となってくる。
尚、本実施例において全変倍範囲にわたり更に良好なる
光学性能を得るには第5群のレンズ構成を次の如く設定
すのが良い。
即ち、前記第5群の第i番目のレンズ厚又は空気間隔を
05,iとするとき −1.10<R5,1/R5,3<−0.95−−− 
−− −− −− (9) 2.44<R5,5/fw<2.7 1  ・・・(1
0)1.66<R5,8/fw<1.91  ・・・(
l1)2.36<R5,9/R5,1 1<5.22・
・・・・・・・・・−(12) 0.05<D5,2/fw<0.1 5  −−−(+
3)1.  70<D5,  6/fw<2.  00
   −(14)0.1 1<D5,8/fw<0.1
 5  ・・・(15)なる条件を満足することである
条件式(9)は第5群中の物体側から数えて第1番目の
レンズ面の曲率半径と第3番目のレンズ面の曲率半径の
比に関するもので、主に球面収差を適切に補正する為の
条件である。下限値を越えると球面収差がアンダーにな
り、又、−L限値な越えると才−バーになる。
条件式(lO)は球面収差を極力発生させずに光束を効
率良く収束させる為の条件である。下限値を越えると球
面収差が著しく多く発生L、又、上限値を越えると収束
効果が不十分になり、レンズ全長の増加を招くので良く
ない。
条件式(11)はコマ収差をできるだけ発生させずにレ
ンズ系全体がコンパクトで、かつテレセントリックな光
学系を良好に構成する為の条件である。下限値を越える
と外向性コマ収差が著しく多く発生L、これを良好に補
正するのが困難になり、又、上限値を越えてテレセント
リックな光学系を達戒するとレンズ全長が増大してくる
ので良くない。
条件式(I2)は像面湾曲とコマ収差をバランス良く補
正する為の条件である。下限値を越えると像而湾曲はア
ンダーになり、更に内向性コマ収差が多く発生L、又、
と限値を越えると像面湾曲は才−バーになり、更に外向
性コマ収差が多く発生L、これを良好に補正するのが困
難になってくる。
条件式(l3)は主に球面収差及び非点収差をバランス
良く補正する為の条件である。下限値を越えると非点収
差が大きくなり、又、上限値を越えると高次の球面収差
か発生する。
条件式(l4)は第51レンズ群と第52レンズ群の間
隔に関L、軸上収差と軸外収差の両方をバランス良く補
正L、かつテレセントリックな光学系を達成する九の条
件である。下限値を越えると非点収差、コマ収差等の軸
外収差か悪化L、テレセントリックな光学系を達成する
のが困難になり、又、と限値を越えると球面収差等の軸
上収差が発生する。
条件式(l5)は主にコマ収差と歪曲収差を補正する九
の条件である。下限値を越えると外向性コマ収差が発生
L、これを良好に補正するのが困難になり、又、上限値
を越えると広角端でたる型の歪曲収差が多く発生してく
るので良くない。
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてR
iは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、D
iは物体側より第i番目のレンズ淳及び空気間隔、Ni
とνiは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラス
の屈折率とアッベ数である。R31,R32はフェース
プレートやフィルター等である。
又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関
係を表−1に示す。
数値実施例1 トI 〜14 25 I{  I−   21.2111 8 2=  7.500 8 3− −22.338 8 4−  6.806 I+ 5−  17.451 II 6−  21.600 R 7−  2.143 R 8−  −2.507 R 9−  2.507 R]0= −13.951 R!I=  −C723 RI2=  5.239 RI3− −57.456 RI4− 417.579 RI5=  −6.719 1{16−751.171i Rl7−  −4.779 1犬18一 絞り Rl9−  4.419 820−  −6.396 FNo=l:1.4  〜2.4  2ω− 51.5
0 〜3.9(D  I=I O.318  N  I
=l.80518  v  l=25.40  2− 
 1.090  N  2=1.62299  ν 2
=58.ID  3−  0.022 0 4・ 0.511   N  3−1.69680
  ν 3−55 .5D5・ 可変 D 6− 0.147  8 4−1.83400ν4
−37.2D ?− 0.525 D 8− 0.113  N 5・1.7+299ν5
−53.8D 9− 0.420  N 6−1.11
4668ν6=23.9D10=  可変 DI]= 0.136  N 7=l.71999ν7
−50.3旧2= 0.340  N 8−1.740
77 v 8−27.8DI3・ 可変 014− OJ06  N 9=1.60311ν9−
60.7Dl5− 0.017 D][i− 0.397  8IO−1.60311 
ulo=60.7t)17−  0.113 018− 0.227 Dl9= 0.659  NI1−1.60311 −
Ljll−60.7D20− 0.096 1’l21・ +122= R23= 1{24・ 1125= R26= R27一 R28− R29= R30= R31一 R32= 4.174 8.803 2.575 2fi.985 −9.851 1.816 9.552 −2.760 1.920 −15.005 021− D22= 023− D24一 D25= D26一 D27一 D28# D29− D30− D31= 0.170 0.017 0.625 1.819 0.102 0.141 0.295 0.0+7 0.386 0.568 0.681 N+2・1.80518 Nl3−1 63854 Nl4=1.834QO N15=1.5]633 N+5禦1.57845 NI7−1.5 υ12−25.4 υ13=55.4 ν14−37.2 v 15−84.1 υ16〜41 ν17−64.1 数値実施例2 F−1〜14.25 I11−  20.167 R 2−  7.454 FNoi:1.4 [)  l−  0.361 El  2−  1.277 〜2.2  2ω− 54.2° N  l−1.805+8  ν N  2−1.62299  v 〜4.10 1−25.4 2−58 . 1 R 訃 R4− R  5− R  6− 1{7= Rll− R1}瓢 1110− Rll− RI2− R+:]− RI4− RI5冨 RI8− +1 1 7 − RI8− RI9− R2〇一 R21− R22オ R23一 R24メ −23.083 6.9+9 17.655 12.257 2.102 −2.5[]3 2 503 −20.820 −4.574 5.379 −42.424 196.110 −6.643 86.240 −4.423 絞り 4.392 −6.4]4 −4.3I7 9.508 2.567 23.255 D  3− D 4・ D  5= D  B= D  7− D  B= 0  9− 010− DIl− D12一 D13= D1イー D15一 DI6・ 017− Dl8− D19! D2〇一 021− 022一 D23− D24一 0.024 0.566 可変 0.156 0.59I Q.120 0.457 可変 0. 144 0349 可変 0.325 0.018 0.433 0.120 0。241 0.688 0.100 0.180 0.018 0 626 +.881 69680 4−1 .83400 5−1.71299 6−1 .84666 7=1.71999 8−1.74077 9−1.60:1111 N10−1.56384 Nil−1 60311 N12−1.80518 N13−1.62299 3−55.5 4−37.2 5−53.8 6−23.9 7−50.3 8−27.8 9−60.7 ν10−60 v If−60.7 v 12=25.4 ν13−58.1 R25一 R26− R27一 R28− R29− 1130・ R31= R32富 17.936 1.754 5.109 −3.264 2.048 −32.184 00 D25一 D26一 D27= D28一 D29= D30= D31− 0.108 0.116 0.289 0.0+8 0.373 0.602 0.722 N14−1 Nl5−1 NI6−1 Nl7−1 83400 51633 60342 51633 ν14−:]7 ν15−64.1 ν16=38.0 ν17−64.1 (表−1) (発明の効果) 以上のように本発明によれば5群ズームレンズにおいて
各レンズ群のレンズ構成を11『述の如く設定すること
によりFナンバー1.4と大口径比、変イ1〜比15と
高変倍比で全変倍範囲にわたり高い光学性能を打L、し
かもピデ才カメラ等においては撮像素子表面からの反射
九に基づくゴーストやフレアー等の有害九を効果的に除
去することのできる、写真用カメラやヒ゛デオカメラに
好適なズームレンズを達成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
笛1図は本発明の数値実施例1のレンズ断面図、第2図
,第3図は各々本発明の数値実施例1.2の諸収差図で
ある。収差図において(^)は広角端、(B)は中間、
(C)は望遠端での収差図である。 図中、I, II, II[, IV, Vは各々第1
,第2.第3.第4,第5群、ΔMはメリディオナル像
面、ΔSはサジタル像面、dはd線、gはg線、spは
絞りである。 第 1 図 第 2 図(A) 第 2 図(C) 第 3 図(B)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)物体側より順に合焦用の正の屈折力の第1群、変
    倍機能を有する負の屈折力の第2群、変倍により変動す
    る像面を補正する負の屈折力の第3群、該第3群からの
    光束を略収斂光束とする為の正の屈折力の第4群、そし
    て結像機能を有する第5群の5つのレンズ群を有し、前
    記第5群は物体側から順に第51レンズ群と第52レン
    ズ群の2つのレンズ群を有し、該第51レンズ群は両レ
    ンズ面が凸面の第511レンズ、物体側に凹面を向けた
    負の第512レンズ、物体側に強い屈折面を向けた正の
    第513レンズの3つのレンズを有し、該第52レンズ
    群は像面側に凹面を向けた負の第521レンズ、像面側
    に強い屈折面を向けた両レンズ面が凸面の第522レン
    ズ、そして物体側に強い屈折面を向けた両レンズ面が凸
    面の正の第523レンズの3つのレンズを有しており、
    該第1群から第3群を通過した軸上光束の集束点から該
    第4群の前側主点までの距離をL、第i群の焦点距離を
    fiとしたとき 0.7<f4/L<0.95 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群は両レンズ面が凹面の負の第31レン
    ズと両レンズ面が凸面若しくは物体側に凸面を向けたメ
    ニスカス状の正の第32レンズとを接合した貼り合わせ
    レンズを有していることを特徴とする請求項1記載のズ
    ームレンズ。 (3)前記第4群は2つの正のレンズを有していること
    を特徴とする請求項1又は請求項2記載のズームレンズ
    。 (4)前記第1群は物体側に凸面を向けた負のメニスカ
    ス状の第11レンズと両レンズ面が凸面の第12レンズ
    、とを接合した貼り合わせレンズと物体側に凸面を向け
    た正のメニスカス状の第13レンズを有しており、前記
    第2群は物体側に凸面を向けた負の第21レンズ、両レ
    ンズ面が凹面の第22レンズ、そして正の第23レンズ
    を有しており、該第22レンズと第23レンズは貼り合
    わされており、前記第4群は像面側に強い屈折面を有す
    る正の第41レンズと第42レンズを有し、前記第i群
    の第j番目のレンズの媒質の屈折率とアッベ数を各々N
    i,j,νi,j、第4群中の正のレンズの材質のアッ
    ベ数の平均値を@ν4@、全系の広角端と望遠端におけ
    る焦点距離を各々fw,fTとするとき 2.0<(fT/f1)^2<2.4 −1.96<f2/fw<−1.75 1.65<N1,3<1.75 21<υ3,1−ν3,2<24 55<@ν4@<75 なる条件を満足することを特徴とする請求項2記載のズ
    ームレンズ。 (5)前記第5群の第i番目のレンズ面の曲率半径をR
    5,iとしたとき 0.02<fw/R5,4<0.21 −0.20<fw/R5,7<−0.01 55<(υ5,1+υ5,3)/2<70 なる条件を満足することを特徴とする請求項4記載のズ
    ームレンズ。 (6)前記第5群の第i番目のレンズ厚又は空気間隔を
    D5,iとするとき −1.10<R5,1/R5,3<−0.952.44
    <R5,5/fw<2.71 1.66<R5,8/fw<1.91 2.36<R5,9/R5,11<5.220.05<
    D5,2/fw<0.15 1.70<D5,6/fw<2.00 0.11<D5,8/fw<0.15 なる条件を満足することを特徴とする請求項5記載のズ
    ームレンズ。
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