WO2018155404A1 - レンズ、ズームレンズ、及び撮像レンズ - Google Patents

レンズ、ズームレンズ、及び撮像レンズ Download PDF

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WO2018155404A1
WO2018155404A1 PCT/JP2018/005873 JP2018005873W WO2018155404A1 WO 2018155404 A1 WO2018155404 A1 WO 2018155404A1 JP 2018005873 W JP2018005873 W JP 2018005873W WO 2018155404 A1 WO2018155404 A1 WO 2018155404A1
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WO
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lens
lens group
optical
aspheric
group
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PCT/JP2018/005873
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賢治 伊東
俊央 佐々木
正康 小西
長　倫生
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富士フイルム株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B15/14—Optical 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
    • G02B15/16—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/163—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
    • G02B15/167—Optical 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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
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    • G02—OPTICS
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    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
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    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

Definitions

  • the present invention relates to a lens, and a zoom lens and an imaging lens including the lens.
  • the aperture ⁇ of the minute light refracting portion (convex portion) provided on the optical surface is 0.05 mm ⁇ ⁇ ⁇ 0.5 mm, and from the optical surface to the apex of the minute light refracting portion.
  • the height h is 0.5 ⁇ m ⁇ h ⁇ 3 ⁇ m, and the ratio S of the total area of the minute light refracting portion to the optical surface is 5% ⁇ S ⁇ 35%.
  • the lens described in Patent Document 2 has a surface roughness Rmax of the optical surface of 0.05 ⁇ m to 1.00 ⁇ m.
  • Non-Patent Document 1 to Non-Patent Document 3 there is a risk of increasing the number of man-hours for processing the lens when the annular blur is reduced by smoothing the lens surface or the mold surface as much as possible.
  • the optical element for soft focus described in Patent Document 1 and Patent Document 2 the optical surface is roughened to an uneven shape of the same level as or higher than the uneven shape of the optical surface that causes the annular blurring. In this way, it is possible to make the ring zone blur inconspicuous.
  • the effect of reducing the zonal blur can be obtained by roughening the optical surface, but the purpose is to obtain a soft focus effect that reduces the resolution of the entire image to be shot, and for special shooting applications.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a lens, a zoom lens, and an imaging lens that can eliminate annular blur without causing a decrease in resolution and an increase in processing man-hours. .
  • the lens of one embodiment of the present invention has random irregularities in the optical effective diameter of the optical surface, and the arithmetic average roughness in the optical effective diameter of the optical surface is 20 nm to 50 nm.
  • the average value of the widths of the convex portions of the irregularities on the average line of the roughness curve is 1/200 to 1/50 of the optical effective diameter of the optical surface.
  • the zoom lens according to one aspect of the present invention includes, in order from the object side, a first fixed lens group that has positive refractive power and is fixed with respect to the image plane during zooming, and is independent of each other during zooming.
  • a zoom lens comprising a plurality of moving lens groups that move, and a second fixed lens group that is positioned closest to the image side, has a positive refractive power, and is fixed with respect to the image plane during zooming
  • the moving lens group includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens.
  • the zoom lens according to one aspect of the present invention includes, in order from the object side, a first fixed lens group that has positive refractive power and is fixed with respect to the image plane during zooming, and is independent of each other during zooming.
  • a zoom lens comprising a plurality of moving lens groups that move, and a second fixed lens group that is positioned closest to the image side, has a positive refractive power, and is fixed with respect to the image plane upon zooming,
  • One or both of the first fixed lens group and the second fixed lens group includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens.
  • An imaging lens of one embodiment of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group, a diaphragm, and a second lens group having a positive refractive power, and in focus adjustment from an object at infinity to a near object.
  • the imaging lens in which the first lens group is fixed with respect to the image plane, wherein the second lens group includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens.
  • a lens, a zoom lens, and an imaging lens that can eliminate annular blur without causing a decrease in resolution and an increase in processing man-hours.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a zoom lens including the lens of FIG. 1 in a state where a focal length is at a wide angle end.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the zoom lens of FIG. 8 in a state where the focal length is at an intermediate position between the wide-angle end and the telephoto end.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the zoom lens of FIG. 8 in a state where the focal length is at the telephoto end.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the zoom lens of FIG. 11 in a state where the focal length is at an intermediate position between the wide-angle end and the telephoto end.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the zoom lens of FIG. 11 in a state where the focal length is at the telephoto end.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the zoom lens of FIG. 14 in a state where the focal length is at the telephoto end.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of the zoom lens of FIG. 16 in a state where the focal length is at the telephoto end. It is a schematic diagram of an imaging lens provided with the lens of FIG.
  • FIG. 1 shows an example of a lens for explaining an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an example of a roughness curve of an optical surface of the lens of FIG.
  • the lens 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a lens made of a resin material or a glass material.
  • the resin material include cycloolefin polymer (Cyclo Olefin Polymer: COP), polymethyl methacrylate (PMMA), and the like
  • the glass material include quartz glass.
  • the lens 1 has an optical surface 2.
  • the optical surface 2 may be a convex curved surface, a concave curved surface, or a flat surface.
  • the curved surface is not limited to a spherical surface, and may be an aspherical surface.
  • the lens 1 has random irregularities within the optical effective diameter D of the optical surface 2.
  • the effective optical diameter means the diameter of a parallel light flux that passes through the lens from an object point at infinity on the optical axis of the lens, and is defined by, for example, a pinhole on the focal plane defined in JIS B 7095. It can be a value measured by the method. Random unevenness means that the uneven arrangement has no regularity such as concentric or radial, and the uneven arrangement is irregular.
  • corrugation is 20 nm or more and 50 nm or less.
  • arithmetic mean roughness Ra is calculated
  • the cut-off value ⁇ c is not particularly limited, but can be set to, for example, 8 mm when the effective diameter is 32 mm.
  • the reference length L is extracted from the acquired roughness curve C1, and as shown in the following formula, the roughness curve C1 and the average line (excluded by the high-pass filter) within the range of the extracted reference length L.
  • the absolute value of the deviation f (x) from the undulation curve (C2 representing the long wavelength component) C2 is summed, and a value obtained by averaging the sum is defined as the arithmetic average roughness Ra.
  • the reference length L can be 8 mm, for example.
  • Ra 1 / L ⁇ ⁇
  • the average value of the width W of the convex and concave portions 3 on the average line C2 of the optical surface 2 is set to 1/200 or more and 1/50 or less of the optical effective diameter D of the optical surface 2.
  • the convex part 3 which gives the average value of the width W is the convex part 3 included in the reference length L extracted when calculating the arithmetic average roughness Ra within the optical effective diameter D of the optical surface 2.
  • the unevenness of the optical surface 2 can be formed, for example, by etching the surface of a mold used for molding the lens 1 to form the unevenness and transferring the unevenness of the mold surface to the lens material by molding.
  • the irregularities of the optical surface 2 can also be formed by etching the optical surface 2.
  • the lens 1 configured as described above, it is possible to maintain the resolution of the screen with high definition and reduce the annular blur appearing in the blurred image generated before and after the focus distance.
  • the standard deviation of the width W of the convex portion 3 is preferably less than 1/125 of the optical effective diameter D of the optical surface 2.
  • the convex part 3 which gives the standard deviation of the width W is the convex part 3 included in the reference length L extracted when calculating the arithmetic average roughness Ra within the optical effective diameter D of the optical surface 2.
  • the arithmetic average roughness Ra within the optical effective diameter D of the optical surface 2 is 20 nm or more and 30 nm or less, and the average value of the width W of the convex portion 3 is 1 / of the optical effective diameter D of the optical surface 2. 100 or more and 1/50 or less.
  • the optical effective diameter D of the optical surface is set to 58 mm, and the optical surface on which the zonal blur is generated is reproduced.
  • the shape was given to the optical surface.
  • the random process that gives random irregularities subjected, and the arithmetic average roughness Ra of the optical effective diameter of the optical surface, the average value W AVG and standard deviation W SD of the width W of the convex portion is different Different lenses were produced.
  • two parameters of the machining depth and the area ratio between the machined part and the unmachined part (the area of the machined part / the area of the unmachined part) were variously changed.
  • the lens exit pupil position was 101 mm from the image focal plane to the subject side
  • the exit pupil diameter was 53 mm
  • the beam diameter incident on the lens was 58 mm
  • the lens was defocused 11 mm from the image focal plane to the camera side.
  • a blurred image was generated on the evaluation surface.
  • the evaluation is “B”, and the annular blurring remains locally, but when the contrast of the annular blurring is reduced with respect to the reference blur image, the “B” evaluation is given, and the entire annular blurring remains.
  • “C” was evaluated when the contrast of the zonal blur was not recognized with respect to the reference blurred image.
  • FIGS. 3 to 6 show the shape of the optical surface of the lens of the experimental example, the blurred image generated by the simulation, and the result of visual sensory evaluation of the blurred image.
  • the arithmetic average roughness Ra within the optical effective diameter is less than 20 nm, and these visual sensory evaluation results are all “C”. Even if the ratio ( WAVG / D) of the average value WAVG of the width W is set, the annular blur remains. Further, in the lens of Examples 20-21, exceeds the arithmetic mean roughness Ra is 50 nm, these visual sensory evaluation results are both "A”, W zonal blur disappears regardless AVG / D did. On the other hand, in the lenses of Experimental Examples 5 to 19, the arithmetic average roughness Ra is not less than 20 nm and not more than 50 nm. In these cases, the effect of reducing the annular blur varies according to WAVG / D.
  • W AVG / D is visually sensory evaluation results of the lens of Example 9,14,19 is 1/500 is "C”
  • Experiment W AVG / D is 1/20 5,10,15
  • the visual sensory evaluation result of this lens was also “C”.
  • visual sensory evaluation results of W AVG / D is ⁇
  • Example 6 is 1/50 or less than 1/200 8,11 ⁇ 13, 16 ⁇ 18 was "A” or "B”. From the above, when the arithmetic average roughness Ra of 20nm or more 50nm or less, W by 1/200 or 1/50 or less AVG / D, see that it is possible or reduced abolished annular blur, preferably , WAVG / D is 1/100 or more and 1/50 or less.
  • the arithmetic average roughness Ra is set to 20 nm or more and 50 nm or less, and the ratio of the standard deviation W SD of the width W of the convex portion to the optical effective diameter D (W SD / D) is varied. Is. W When SD / D increases, W AVG / D is increased, the W SD / D is of Experimental Example 25 is 1/125 lens, W AVG / D becomes greater than 1/50. Therefore, Preferably, W SD / D is 0 or more and less than 1/125.
  • a lens (outer diameter: 60.5 mm, radius of curvature of the object side surface: 148.68 mm, image) of a single focal length lens unit (11 lens configuration) having a focal length of 100 mm and a T value of 2.0 is arranged.
  • the side surface was flat) and replaced with the aspheric lens subjected to the random processing or the aspheric lens not subjected to the random processing, and visual sensory evaluation and resolution evaluation of the blurred image were performed.
  • a point light source was arranged at a distance of 3 m on the object side of the lens, the point light source was photographed with the lens focused at infinity, and the photographed blurred image was visually sensory evaluated.
  • the evaluation criteria for the visual sensory evaluation of the photographed blurred image are the same as the evaluation criteria for the visual sensory evaluation of the blurred image in the simulation.
  • the resolution is evaluated using an MTF (Modulation Transfer Function) measuring device (manufactured by FK Optical Co., Ltd .: Matrix MTF measuring device), and the MTF value measured at a spatial frequency of 40 lp / mm at the center angle of view of the lens unit is determined as the resolution.
  • the evaluation value was used.
  • the case where the resolution degradation rate is 0% or more and less than ⁇ 3% is evaluated as “A”, and the resolution degradation rate is ⁇ 3% or more and ⁇ 6%
  • the case where the resolution was less than “B” was evaluated, and the case where the resolution deterioration rate was ⁇ 6% or more was evaluated as “C”.
  • FIG. 7 shows the shape of the optical surface of the lens of the experimental example, the result of visual sensory evaluation of the photographed blurred image, and the result of resolution evaluation.
  • the resolution evaluation of the lens of Experimental Example 29 in which the arithmetic average roughness Ra is 100 nm was “C” evaluation.
  • the annular blur disappears regardless of the ratio (W AVG / D) of the average value WAVG of the width W of the convex portion to the optical effective diameter D.
  • the resolution evaluation of the lens of Experimental Example 28 in which the arithmetic average roughness Ra is 50 nm is “B” evaluation
  • the resolution evaluation of the lens of Experimental Example 27 in which the arithmetic average roughness Ra is 20 nm to 30 nm is “ A ”evaluation.
  • the visual sensory evaluations of the lenses of Experimental Examples 27 and 28 are both “A” evaluations.
  • the arithmetic average roughness Ra is set to 20 nm or more and 50 nm or less, thereby reducing the annular blur and maintaining the screen resolution.
  • the arithmetic average roughness Ra is preferably 20 nm or more and 30 nm or less.
  • FIG. 8 shows a state where the focal length is at the wide-angle end
  • FIG. 9 shows a state where the focal length is at an intermediate position between the wide-angle end and the telephoto end
  • FIG. 10 shows a state where the focal length is at the telephoto end.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image plane side
  • the illustrated aperture stop St does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • the movement trajectory of each lens group at the time of zooming, the axial light beam wa, and the light beam wb of the maximum field angle are shown together.
  • the zoom lens 10 shown in FIGS. 8 to 10 includes, in order from the object side, the first lens group G1 having a positive refractive power that is fixed at the time of zooming, and the optical axis with the adjacent group at the time of zooming. It consists essentially of a plurality of moving lens groups that move independently of each other by changing the interval in the direction, and a final lens group that has a positive refractive power that is disposed closest to the image side and is fixed during zooming. .
  • the first lens group G1 having a positive refractive power that is fixed at the time of zooming and the adjacent group at the time of zooming are changed in the optical axis direction to change each other.
  • the first lens group G1 is composed of ten lenses L1a to L1j
  • the second lens group G2 is composed of one lens L2a
  • the third lens group G3 is composed of lenses L3a to L3e.
  • the fourth lens group G4 is composed of two lenses L4a and L4b
  • the fifth lens group G5 is composed of 12 lenses L5a to L5l. .
  • various filters such as a cover glass, a prism, an infrared cut filter, and a low-pass filter are provided between the optical system and the image plane Sim according to the configuration of the camera side on which the lens is mounted.
  • 8 to 10 show examples in which the parallel plane plate-like optical members PP1 and PP2 assuming these are arranged between the lens system and the image plane Sim.
  • the overall length of the lens system can be shortened, which is advantageous for downsizing.
  • the first lens group G1 closest to the image side has a positive refractive power, it is possible to suppress an increase in the incident angle at which the principal ray of the off-axis ray enters the image plane Sim. , Shading can be suppressed.
  • the zoom lens since the lens unit closest to the object side and the lens group closest to the image side are fixed during zooming and the total length of the lens system does not change, the zoom lens has a small change in the center of gravity during zooming and has good operability. It can be.
  • the plurality of moving lens groups are configured to have, in order from the object side, a lens group having a positive refractive power, a lens group having a negative refractive power, and a lens group having a negative refractive power.
  • two moving lens groups having negative refractive power can reduce the amount of movement of the moving lens group compared to one, so that such a configuration results in the lens system.
  • the overall length can be suppressed.
  • the image height can be lowered by including a moving lens group having a positive refractive power, the effective diameter of the first lens group G1 on the telephoto side can be suppressed. From the above, it is possible to reduce the size and weight of the entire zoom lens.
  • the first lens group G1 has at least two negative lenses, and the most negative lens on the object side has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and at least one of the second and subsequent negative lenses.
  • the first n lens as a negative lens is configured to satisfy the following conditional expressions (1) and (2).
  • the lens L1c corresponds to the first n lens.
  • the negative lens closest to the object side of the first lens group G1 has a meniscus shape with a convex surface facing the object side, so that the generation of astigmatism and distortion can be suppressed.
  • chromatic aberration correction of the first lens group G1 can be performed satisfactorily, particularly on the wide-angle side. Correction of chromatic aberration of magnification and axial chromatic aberration on the telephoto side can be performed satisfactorily.
  • conditional expression (1) it is possible to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration on the wide-angle side and the axial chromatic aberration on the telephoto side during focusing. Further, by satisfying conditional expression (2) together with conditional expression (1), the secondary spectrum can be corrected well.
  • 62 ⁇ dn (1) 0.64 ⁇ gFn + 0.001625 ⁇ ⁇ dn ⁇ 0.7 (2)
  • ⁇ dn Abbe number of the 1n lens relative to the d-line
  • ⁇ gFn Partial dispersion ratio of the 1n lens
  • the basic lens data of the zoom lens 10 is shown in Table 1, the data on the specifications is shown in Table 2, the data on the changing surface distance is shown in Table 3, and the data on the aspheric coefficient is shown in Table 4.
  • the surface number column indicates the surface number that increases sequentially toward the image surface side with the surface of the component closest to the object side as the first
  • the curvature radius column indicates the curvature radius of each surface.
  • the nd column shows the refractive index of each optical element with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • the ⁇ d column shows the Abbe number of each optical element with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • ⁇ gF The column shows the partial dispersion ratio of each optical element.
  • ⁇ gF (Ng ⁇ NF) / (NF ⁇ NC)
  • Ng Refractive index for g line
  • NF Refractive index for F line
  • NC Refractive index for C line
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical members PP1 and PP2.
  • the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • DD [surface number] is described in the surface interval column where the interval changes during zooming.
  • Table 3 shows numerical values corresponding to the DD [surface number].
  • the data related to the specifications in Table 2 include zoom magnification, focal length f ′, F value FNo. The value of the total angle of view 2 ⁇ is shown.
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the data relating to the aspheric coefficients in Table 4 shows the surface numbers of the aspheric surfaces and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis)
  • C reciprocal of paraxial radius of curvature KA
  • the first lens group G1 and the fifth lens group G5 which are fixed lens groups include at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens 1 shown in FIGS. .
  • the axial light beam wa is relatively thick, and the aspherical lens constituted by the lens 1 is designated as the first lens group G1 and / or the fifth lens group. Inclusion in G5 can effectively reduce annular blur at the telephoto end.
  • the lens L1e of the first lens group G1 having an aspheric optical surface indicated by surface number 8 and the lens L3a of the third lens group G3 having an aspheric optical surface indicated by surface number 21 are shown.
  • the lens 1 is used.
  • FIGS. 11 to 13 show other examples of the zoom lens including the lens 1.
  • FIG. 11 shows a state where the focal length is at the wide-angle end
  • FIG. 12 shows a state where the focal length is at an intermediate position between the wide-angle end and the telephoto end
  • FIG. 13 shows a state where the focal length is at the telephoto end.
  • the left side is the object side and the right side is the image plane side
  • the illustrated aperture stop St does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • the axial light beam wa and the light beam wb having the maximum field angle, the movement locus of each lens group during zooming (arrow line in the figure), and the point where the imaging magnification is ⁇ 1 ( A horizontal dotted line in the figure is also shown.
  • this zoom lens 20 has, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, and a positive refractive power.
  • the third lens group G3 includes a fourth lens group G4 having a positive refractive power, an aperture stop St, and a fifth lens group G5 having a positive refractive power.
  • various filters such as a cover glass, a prism, an infrared cut filter, and a low-pass filter are provided between the optical system and the image plane Sim according to the configuration of the camera side on which the lens is mounted.
  • 11 to 13 show examples in which parallel plane plate-like optical members PP1 to PP3 assuming these are arranged between the lens system and the image plane Sim.
  • the first lens group G1 and the fifth lens group G5 are fixed with respect to the image plane Sim, and the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 are spaced from each other.
  • the second lens group G2 is configured to move from the object side to the image plane side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the second lens group G2 is configured to include at least four negative lenses including at least three negative lenses arranged continuously from the object side, and at least one positive lens.
  • the negative refractive power of the second lens group G2 is shared by four or more negative lenses, fluctuations in spherical aberration and distortion during zooming can be suppressed, which is advantageous for high magnification. It becomes.
  • the refractive power of each of the negative lens and the positive lens can be increased while maintaining the refractive power of the second lens group G2, a large difference in Abbe number between the positive lens and the negative lens can be taken in consideration of secondary chromatic aberration correction.
  • conditional expressions (3) and (4) are satisfied.
  • the secondary chromatic aberration at the wide angle end that occurs in the first lens group G1 when correcting the secondary axial chromatic aberration at the telephoto end,
  • the secondary chromatic aberration at the telephoto end, the lateral chromatic aberration at the telephoto end, and the secondary lateral chromatic aberration at the wide-angle end can be corrected in a balanced manner.
  • the effect of the lower limit of the conditional expression (3) can be made more conspicuous by preventing the lower limit of the conditional expression (3) from falling below the lower limit of the conditional expression (3) while keeping it from falling below the lower limit of the conditional expression (4).
  • ⁇ d21 Abbe number of the L21 negative lens with respect to the d-line
  • f2 Focal length of the second lens group with respect to the d-line
  • f21 Focal length of the L21 negative lens with respect to the d-line
  • the basic lens data of the zoom lens 20 is shown in Table 5, the data on the specifications is shown in Table 6, the data on the changing surface distance is shown in Table 7, and the data on the aspheric coefficient is shown in Table 8.
  • the surface number column shows the surface number that increases sequentially toward the image surface side with the surface of the component closest to the object side as the first
  • the curvature radius column shows the curvature radius of each surface
  • the nd column indicates the refractive index of each optical element with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • the ⁇ d column indicates the Abbe number of each optical element with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • ⁇ g In the column f, the partial dispersion ratio of each optical element is shown.
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical members PP1 to PP3.
  • the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • DD [surface number] is described in the surface interval column where the interval changes during zooming. The numerical values corresponding to this DD [surface number] are shown in Table 8.
  • the data relating to the specifications in Table 7 include zoom magnification, focal length f ′, back focus Bf ′, F value FNo. The value of the total angle of view 2 ⁇ is shown.
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the data relating to the aspheric coefficients in Table 8 shows the surface numbers of the aspheric surfaces and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis)
  • C Reciprocal number KA of paraxial radius of curvature
  • the third lens group G3 and the fourth lens group G4 which are moving lens groups, include at least one aspheric lens, and this aspheric lens is the lens 1 shown in FIGS. .
  • the axial light beam wa is relatively thick, and the third lens group G3 and / or the fourth lens group G4 includes an aspheric lens constituted by the lens 1 described above. In any zoom range from the wide-angle end to the telephoto end, it is possible to effectively reduce the zonal blur.
  • a lens L43 of the fourth lens group G4 having an aspheric optical surface indicated by surface number 26 is constituted by the lens 1.
  • FIG. 14 shows a state where the focal length is at the wide-angle end
  • FIG. 15 shows a state where the focal length is at the telephoto end.
  • an object at infinity is focused
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side.
  • 14 shows an axial light beam B0w at the wide-angle end state and an off-axis light beam B1w at the maximum angle of view as the optical path
  • FIG. 15 shows an axial light beam B0t at the telephoto end state and the maximum field angle as the optical path.
  • the off-axis light beam B1t is shown.
  • the zoom lens 30 includes, in order from the object side to the image side along the optical axis Z, a first lens group G1 having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming, A second lens group G2 having a negative refractive power that moves in the optical axis direction upon zooming, a third lens group G3 having a negative refractive power that moves in the optical axis direction upon zooming, and an aperture stop It consists essentially of St and a fourth lens group G4 having positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming.
  • the aperture stop St shown in FIGS. 14 and 15 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • this zoom lens 30 When this zoom lens 30 is applied to an image pickup apparatus, it is preferable to include various filters, prisms, and / or protective cover glasses according to the specifications of the image pickup apparatus.
  • An example is shown in which assumed parallel plane plate-like optical members P1 to P3 are arranged between a lens system and an image plane Sim.
  • the positions of the optical members P1 to P3 are not limited to those shown in FIGS. 14 and 15, and a configuration in which at least one of the optical members P1 to P3 is omitted is also possible.
  • the second lens group G2 is responsible for the main zooming action, and the third lens group G3 corrects the focal movement accompanying zooming.
  • the second lens group G2 moves to the image side
  • the third lens group G3 moves to the image side after moving to the object side.
  • the arrows below the second lens group G2 and the third lens group G3 in FIG. 14 indicate schematic movement trajectories of these lens groups when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens group front group G1A having a negative refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of focusing, and a long distance object to a short distance object.
  • the first lens group middle group G1B having a positive refractive power that moves toward the image side during focusing and a first lens having a positive refractive power that is fixed with respect to the image plane Sim at the time of focusing. It consists essentially of the rear group G1C.
  • the first lens group front group G1A includes four lenses LA1 to LA4 in order from the object side, and the first lens group middle group G1B includes only one lens of the lens LB1.
  • the first lens group rear group G1C is composed of six lenses LC1 to LC6 in order from the object side.
  • the first lens group front group G1A is configured to include a plurality of negative lenses arranged continuously from the object side and a positive lens arranged closest to the image side. Arranging the negative refractive power closest to the object side is advantageous for widening the angle.
  • the negative refracting power on the object side is shared by a plurality of negative lenses, which is advantageous for good correction of spherical aberration and off-axis aberration accompanying widening of the angle.
  • the first lens group front group G1A since the first lens group front group G1A includes not only a negative lens but also a positive lens, it becomes easy to balance chromatic aberration.
  • the first lens group front group G1A can be configured to include, in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, a negative lens, and a positive lens.
  • a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side
  • a negative lens and a positive lens.
  • it is possible to correct the spherical aberration on the telephoto side while suppressing the fluctuation of off-axis aberration due to zooming, particularly suppressing the fluctuation of distortion and / or suppressing the fluctuation of field curvature. it can.
  • the first lens group middle group G1B can be configured to consist essentially of only one positive lens. In such a case, since it is possible to secure the amount of movement of the lens that moves during focusing, it becomes easy to suppress variations in spherical aberration due to focusing. Further, the lens group that moves during focusing can be reduced in weight.
  • the first lens group rear group G1C is configured to include one or more negative lenses having a concave surface directed toward the object side. With this configuration, it is possible to effectively correct spherical aberration that occurs on the telephoto side.
  • the first lens group rear group G1C has a biconvex lens and a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side in order from the most object side. In this case, it is possible to effectively correct the curvature of field on the wide angle side while correcting the spherical aberration on the telephoto side.
  • the first lens group rear group G1C includes, in order from the object side, a biconvex lens, a negative meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented in order from the object side, and one or more lenses And a positive lens.
  • the positive spherical aberration generated by the negative refractive power of the first lens group front group G1A is corrected by the positive lens in the first lens group rear group G1C, and the negative spherical surface that has become overcorrected.
  • the aberration can be corrected by the cemented surface of the cemented lens in the first lens group rear group G1C.
  • the first lens group rear group G1C includes, in order from the object side, a biconvex lens and a negative meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, so that curvature of field on the wide angle side is corrected while correcting spherical aberration. Can be effectively corrected.
  • the first lens group rear group G1C includes, in order from the object side, a biconvex lens, a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented in order from the object side, and one or more lenses
  • the first lens group rear group G1C may be configured to be substantially composed of six lenses. That is, the first lens group rear group G1C includes, in order from the object side, a biconvex lens, a negative meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented in order from the object side, and 2 You may comprise so that it may consist essentially of a sheet of positive lenses.
  • the first lens group rear group G1C is advantageous for better correction of spherical aberration as compared with the case where only one positive lens is provided on the image side from the cemented lens, and the first lens group rear group G1C is advantageous. Compared to the case where the group G1C has three or more positive lenses closer to the image side than the cemented lens, it is advantageous in reducing the size and cost of the lens system.
  • the zoom lens is configured to satisfy the following conditional expression (5). 65 ⁇ n1A2 ⁇ 110 (5) However, ⁇ n1A2: Abbe number based on the d-line of the second negative lens from the object side in the front group of the first lens unit
  • conditional expression (5) it is possible to suppress chromatic aberration of magnification occurring in the entire zooming region, particularly in the periphery of the imaging region.
  • conditional expression (5) it becomes easy to correct lateral chromatic aberration that occurs particularly in the periphery of the imaging region in the entire variable magnification region.
  • Table 9 shows the basic lens data of the zoom lens 30
  • Table 10 shows the specifications and the variable surface interval upon zooming
  • Table 11 shows the aspheric coefficient.
  • the object side surface of the component closest to the object side is the first, and the surface number of the component surface is assigned so as to increase sequentially toward the image side. 1, 2, 3,...)
  • the Ri column indicates the radius of curvature of the i-th surface
  • the Di column indicates the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface. Indicates the surface spacing.
  • the d-line (wavelength 587.6 nm) of the j-th (j 1, 2, 3,...) Component that increases sequentially toward the image side with the most object-side component as the first. )
  • the column ⁇ dj indicates the Abbe number on the d-line basis of the j-th component.
  • Table 9 also shows the aperture stop St and the optical members P1 to P3.
  • the surface number and the word (St) are described in the surface number column of the surface corresponding to the aperture stop St.
  • the value in the lowermost column of Di is the distance between the most image side surface in the table and the image surface Sim.
  • the symbol DD [] is used, and the surface number on the object side of this interval is given in [] and entered in the Di column.
  • the phrase (INF) and the surface interval in a state in which an object at infinity is in focus are described.
  • Table 10 shows the zoom ratio Zr, the focal length f of the entire system, the back focus Bf at the air equivalent distance, the F number FNo.
  • the maximum total field angle 2 ⁇ and the value of the variable surface interval are shown on a d-line basis. (°) in the column of 2 ⁇ means that the unit is degree.
  • each value in the wide-angle end state is shown in a column labeled WIDE, and each value in the telephoto end state is shown in a column labeled TELE.
  • the values in Tables 9 and 10 are for a state in which an object at infinity is in focus.
  • Table 9 the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the numerical value of the paraxial curvature radius is described in the column of the curvature radius of the aspheric surface.
  • Table 11 shows the aspheric coefficient of the aspheric surface.
  • the numerical value “En” (n: integer) of the aspheric coefficient in Table 11 means “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis to the lens surface)
  • C Reciprocal KA of paraxial radius of curvature
  • Am Aspheric coefficient
  • the first lens group G1 and the fourth lens group G4 which are fixed lens groups include at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens 1 shown in FIGS. .
  • the axial light beam B0t is relatively thick, and the aspherical lens constituted by the lens 1 is designated as the first lens group G1 and / or the fourth lens group. Inclusion in G4 can effectively reduce annular blur at the telephoto end.
  • the lens LA1 of the first lens group G1 having an aspheric optical surface indicated by surface number 1 the lens LA2 of the first lens group G1 having an aspheric optical surface indicated by surface number 3, and the surface
  • the lens 1 includes the lens LC1 of the first lens group G1 having an aspheric optical surface indicated by numeral 12 and the lens of the fourth lens group G4 having an aspheric optical surface indicated by surface number 35.
  • 16 and 17 show another example of a zoom lens including the lens 1.
  • FIG. 16 shows a state in which the focal length is at the wide-angle end
  • FIG. 17 shows a state in which the focal length is at the telephoto end. 16 and 17, the left side is the object side, and the right side is the image side.
  • an arrow indicating the movement locus of each lens unit at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, a point where the imaging magnification is ⁇ 1 (a horizontal dotted line indicated as ⁇ ⁇ 1 in the figure) ),
  • the axial light beam wa and the light beam wb having the maximum field angle are shown together.
  • the zoom lens 40 includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, a third lens group G3 having a positive refractive power,
  • the fourth lens group G4 having positive refracting power, an aperture stop St, and a fifth lens group G5 having positive refracting power substantially comprise the first lens group G1 at the time of zooming.
  • the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 is always wide at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, so that the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 is fixed.
  • the distance is always narrowed, and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 is configured to be narrower at the telephoto end than at the wide-angle end.
  • the aperture stop St shown in FIGS. 16 and 15 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • a cover glass, a prism, and / or an infrared cut filter, a low-pass filter, etc. are provided between the optical system and the image plane Sim depending on the configuration of the camera side on which the lens is mounted.
  • 16 and 17 show an example in which parallel plane plate-like optical members PP1 and PP2 assuming these are arranged between the lens system and the image plane Sim. .
  • the third lens group G3 and the fourth lens group G4 correct the variation in the position of the image plane due to the zooming with respect to the second lens group G2 acting on zooming. Since the lens group G3 and the fourth lens group G4 are relatively moved, it is possible to satisfactorily correct fluctuations in spherical aberration during zooming as well as correction of field curvature during zooming.
  • the moving range of the second lens group G2 on the telephoto side is configured such that the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 moves so as to be narrower on the telephoto side than on the wide-angle side. Since the refractive power of the second lens group G2 can be suppressed, it is possible to suppress aberration fluctuations associated with zooming.
  • the second lens group G2 is composed of, in order from the object side, a first lens component, a second lens component, a third lens component, and a fourth lens component.
  • the first lens component is an image.
  • the second lens negative lens L2a has a concave surface whose radius of curvature is smaller than the object side surface.
  • the second lens component includes the second bn biconcave lens L2bn and the second bp positive meniscus lens L2bp from the object side.
  • the third lens component is a cemented lens in which the second cn biconcave lens L2cn and the second cp positive lens L2cp are cemented in this order from the object side.
  • the lens component is the second d negative lens L2d having a concave surface whose absolute value of the radius of curvature is smaller than the image side surface on the object side.
  • the second lens group G2 As for the second lens group G2, if the number of lens components is more than four, the movement range of the second lens group G2 is difficult to obtain, and if it is less than four, it is difficult to suppress various aberrations. By configuring, it is possible to achieve both the securing of the movement range of the second lens group G2 and the suppression of various aberrations.
  • the principal point position of the second lens group G2 needs to be closer to the object side, so it is necessary to increase the number of negative lenses in the second lens group G2.
  • the first lens component By configuring the first lens component as described above, it is possible to suppress the occurrence of distortion and astigmatism on the wide angle side.
  • the second lens component By disposing a negative lens on the image side of the second lens component, the principal point can be located on the object side.
  • the second lens component is set to the second bn as described above.
  • the chromatic aberration of magnification can be corrected while the principal point position is on the object side.
  • the concave side on the image side of the second bp positive meniscus lens L2bp is advantageous for widening the angle.
  • the image side of the second lens component is concave, it is possible to suppress the occurrence of spherical aberration on the telephoto side by disposing a lens having a concave surface on the object side for the third lens component.
  • a cemented lens of the second cn biconcave lens L2cn and the second cp positive lens L2cp it is possible to correct axial chromatic aberration on the telephoto side.
  • the object side since the object side is concave, it contributes to correction of astigmatism generated by the first lens group G1 on the wide angle side while suppressing generation of spherical aberration on the telephoto side. Further, since it is a negative lens, it contributes to increasing the negative refractive power of the entire second lens group G2.
  • the fifth lens group G5 is fixed with respect to the image plane Sim at the time of zooming, and the third lens group G3 and the fourth lens group G4 at the zooming from the wide angle end to the telephoto end. It is preferable that the thirty-fourth synthetic lens group and the second lens group G2 obtained by synthesizing each of them simultaneously pass through a point where the imaging magnification is ⁇ 1. With such a configuration, the zoom ratio can be increased without the third lens group G3 returning to the image side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the basic lens data of the zoom lens 40 is shown in Table 12, the data relating to the specifications is shown in Table 13, the data relating to the surface interval at which the interval changes during zooming is shown in Table 14, and the data relating to the aspheric coefficient are shown in Table 15.
  • the surface number column indicates the surface number that sequentially increases toward the image side with the surface of the component closest to the object side as the first
  • the curvature radius column indicates the curvature radius of each surface.
  • the nd column shows the refractive index of each optical element at the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • the ⁇ d column shows the Abbe number of each optical element at the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • ⁇ gF The column shows the partial dispersion ratio of each optical element.
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical members PP1 and PP2.
  • the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • DD [surface number] is described in each of the surface interval columns in which the interval changes during zooming.
  • Table 14 shows numerical values corresponding to the DD [surface number].
  • the data relating to the specifications in Table 13 include zoom magnification, focal length f ′, F value FNo. , And the value of the total angle of view 2 ⁇ .
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the data relating to the aspheric coefficients in Table 15 shows the surface numbers of the aspheric surfaces and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
  • the numerical value “E ⁇ n” (n: integer) of the aspheric coefficient means “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis)
  • C reciprocal of paraxial radius of curvature KA
  • the third lens group G3 and the fourth lens group G4 which are moving lens groups, include at least one aspheric lens, and this aspheric lens is the lens 1 shown in FIGS. .
  • the axial light beam wa is relatively thick
  • the third lens group G3 and / or the fourth lens group G4 includes an aspheric lens constituted by the lens 1 described above. In any zoom range from the wide-angle end to the telephoto end, it is possible to effectively reduce the zonal blur.
  • the lens 1 includes the lens L4c of the fourth lens group G4 having the aspheric optical surface indicated by the surface number 38.
  • FIG. 18 shows an example of an imaging lens provided with the lens 1.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • the imaging lens 50 shown in FIG. 18 includes, in order from the object side along the optical axis Z, a first lens group G1 having a positive refractive power, a stop St, and a second lens group G2 having a positive refractive power. Is substantially composed of.
  • FIG. 18 shows an example in which a parallel flat plate-like optical member PP that assumes these is arranged between the lens system and the image plane Sim.
  • the first lens group G1 is configured to include, in order from the object side, two continuous positive lenses and a negative lens L15 having a concave surface facing the image side.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a lens L21 having at least one aspheric surface, and in order from the object side, a positive lens L22, a negative lens L23, and a positive lens L24 having a convex surface facing the image side.
  • the three-lens cemented lens has a positive refracting power.
  • the first lens group G1 and the second lens group As described above, in the lens system of the first lens group G1 having a positive refractive power, the stop St, and the second lens group G2 having a positive refractive power in order from the object side, the first lens group G1 and the second lens group. Since the lens configuration of G2 is set appropriately, the imaging lens has a high overall optical performance with a short overall length, a large aperture, and excellent correction of various aberrations including spherical aberration and chromatic aberration. Can do.
  • the spherical aberration can be corrected well, and the aperture St
  • an aspheric lens L21 and three cemented lenses (L22 to L24) on the image side correction of spherical aberration, axial chromatic aberration, and lateral chromatic aberration is improved.
  • the aspheric lens L21 in the vicinity of the image side of the stop St, it is possible to correct spherical aberration without creating a strong concave surface, and thus it is possible to prevent the back focus from extending.
  • this three-piece cemented lens has two positive lenses arranged at both ends so as to have a positive refractive power, whereby each aberration can be shared by the two positive lenses.
  • the first lens group G1 is fixed with respect to the image plane in focus adjustment from an object at infinity to an object at a short distance.
  • focusing is performed with the whole or a part of the second lens group G2, and the weight of the moving lens can be reduced as compared with the case where the focusing is performed including the first lens group G1.
  • Speed improvement can be expected.
  • Table 16 shows basic lens data of the imaging lens 50
  • Table 17 shows data concerning specifications
  • Table 18 shows data concerning aspheric coefficients.
  • the surface number column indicates the surface number that sequentially increases toward the image side with the surface of the component closest to the object side as the first
  • the curvature radius column indicates the curvature radius of each surface.
  • the interval column shows the interval on the optical axis Z between each surface and the next surface.
  • the nd column shows the refractive index of each optical element with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • the ⁇ d column shows the Abbe number of each optical element with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • ⁇ gF The column shows the partial dispersion ratio of each optical element.
  • the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape is convex on the object side and negative when the surface shape is convex on the image side.
  • the basic lens data includes the stop St. In the surface number column of the surface corresponding to the aperture St, the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • the data on the specifications in Table 17 include focal length f, back focus BF, full angle of view 2 ⁇ , F value FNo. Indicates the value of.
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the data relating to the aspheric coefficients in Table 18 shows the surface numbers of the aspheric surfaces and the aspheric coefficients relating to these aspheric surfaces.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1-K ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis)
  • C Reciprocal number K of paraxial radius of curvature
  • the second lens group G2 includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens 1 shown in FIGS.
  • the lens group G2 it is possible to reduce the fluctuation of the zonal blur shape during focusing.
  • the lens L21 of the second lens group G2 having the aspheric optical surfaces indicated by the surface numbers 12 and 13 is constituted by the lens 1.
  • the lens disclosed in the present specification has random irregularities within the optical effective diameter of the optical surface, and the arithmetic average roughness within the optical effective diameter of the optical surface is 20 nm or more and 50 nm or less.
  • the average value of the widths of the convex portions of the irregularities on the average line of the roughness curve of the optical surface is 1/200 or more and 1/50 or less of the optical effective diameter of the optical surface.
  • the standard deviation of the width of the convex portion is less than 1/125 of the optical effective diameter of the optical surface.
  • the arithmetic average roughness within the optical effective diameter of the optical surface is 20 nm or more and 30 nm or less, and the average value of the widths of the protrusions of the irregularities on the average line of the roughness curve of the optical surface is the optical surface.
  • the optical effective diameter is 1/100 or more and 1/50 or less.
  • optical surface is an aspherical surface.
  • the zoom lens disclosed in this specification includes, in order from the object side, a first fixed lens group that has a positive refractive power and is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a first fixed lens group at the time of zooming.
  • a zoom lens comprising a plurality of movable lens groups that move independently, and a second fixed lens group that is positioned closest to the image side, has a positive refractive power, and is fixed with respect to the image plane upon zooming
  • the moving lens group includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens.
  • the zoom lens disclosed in this specification includes, in order from the object side, a first fixed lens group that has a positive refractive power and is fixed with respect to the image plane at the time of zooming, and a first fixed lens group at the time of zooming.
  • the zoom lens is composed of a plurality of independent moving lens groups and a second fixed lens group that is positioned closest to the image side, has a positive refractive power, and is fixed with respect to the image plane during zooming.
  • One or both of the first fixed lens group and the second fixed lens group includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens.
  • the imaging lens disclosed in the present specification includes, in order from the object side, a first lens group, a diaphragm, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the first lens group is an imaging lens fixed with respect to the image plane
  • the second lens group includes at least one aspheric lens, and the aspheric lens is the lens.

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Abstract

解像度の低下及び加工工数の増大を招くことなく輪帯ボケを解消可能なレンズ、ズームレンズ、及び撮像レンズを提供する。レンズ１は、光学面２の光学有効径Ｄ内にランダムな凹凸を有し、光学面２の光学有効径Ｄ内における算術平均粗さＲａが、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、光学面２の粗さ曲線Ｃ１の平均線Ｃ２上における凹凸の凸部３の幅Ｗの平均値が、光学面２の光学有効径Ｄの１／２００以上１／５０以下である。このレンズ１は、ズームレンズ又は撮像レンズを構成するレンズとして好適に用いられる。

Description

レンズ、ズームレンズ、及び撮像レンズ
　本発明は、レンズと、このレンズを備えるズームレンズ及び撮像レンズに関する。
　テレビレンズ、シネレンズ、スチルレンズ等の種々のレンズでは、小型、軽量、高解像度、高倍率等の性能が求められるが、さらに、デフォーカスの状態で画像に生じるボケの美しさ（滑らかさ）も求められている。画像の美しさを損なうボケとして、画像に同心円状の模様が現れる輪帯ボケがある。輪帯ボケは、レンズユニット内で使用されているレンズの表面凹凸（同心円）によって発生することが知られている。こうした輪帯ボケは、従来、レンズ表面又はレンズのモールド加工に用いられる型表面が限りなく平滑化されることによって低減されている（例えば、非特許文献１～非特許文献３参照）。また、特許文献１及び特許文献２に記載された、微小な凹凸が光学面に設けられたソフトフォーカス用光学素子は、特に輪帯ボケの低減を目的としたものではないが、輪帯ボケの低減効果が見込まれる。
　特許文献１に記載されたレンズは、光学面に設けられた微小光屈折部（凸部）の口径φが０．０５ｍｍ≦φ≦０．５ｍｍであり、光学面から微小光屈折部の頂点までの高さｈが０．５μｍ≦ｈ≦３μｍであり、且つ光学面に対する微小光屈折部の総面積の比Ｓが５％≦Ｓ≦３５％となっている。
　特許文献２に記載されたレンズは、光学面の表面粗さＲｍａｘが０．０５μｍ～１．００μｍとなっている。
特開昭６３－２１４７１５号公報 特開平１－１４７４０３号公報
"山形工場レポート　高精度レンズ加工を極めたこだわりのモノづくり"、［online］、ＣＡＰＡカメラネット、［平成２９年２月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ:http://capacamera.net/gmuseum/special/1301_2.html＞ デイブ　エッチェル（Dave　Etchells）、"The end of onion-ring bokeh？ Panasonic beats the curse of aspheric lenses"、［online］、平成２６年５月２日、イメージング　リソース（IMAGING RESOURCE）、［平成２９年２月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ: http://www.imaging-resource.com/news/2014/05/02/the-end-of-onion-ring-bokeh-panasonic-beats-the-curse-of-aspheric-lenses＞ "ＳＥＬ２４７０ＧＭ　特徴　新開発の超高度非球面XA（extreme aspherical）レンズを含む計3枚の非球面レンズを効果的に配置し、絞り開放からシャープな描写を実現"、［online］、ソニーマーケティング株式会社、［平成２９年２月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ: http://www.sony.jp/ichigan/products/SEL2470GM/feature_1.html＞
　非特許文献１～非特許文献３に記載されるように、レンズ表面あるいは型表面を限りなく平滑化することによって輪帯ボケを低減する場合に、レンズの加工工数の増大を招く虞があった。一方、特許文献１及び特許文献２に記載されたソフトフォーカス用光学素子では、輪帯ボケの要因となる光学面の凹凸形状と同レベル、あるいはそれ以上の凹凸形状に光学面を粗面化することによって輪帯ボケを目立たなくすることが可能である。このように、光学面を粗面化することによって輪帯ボケを低減する効果は得られるが、撮影する画像全体の解像度を落としたソフトフォーカス効果を得ることが目的であって特殊な撮影用途に限られており、画面の解像度を高精細に維持し且つピント距離前後に生じるボケ像を改善するという効果は得られない。
　本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、解像度の低下及び加工工数の増大を招くことなく輪帯ボケを解消可能なレンズ、ズームレンズ、及び撮像レンズを提供することを目的とする。
　本発明の一態様のレンズは、光学面の光学有効径内にランダムな凹凸を有し、上記光学面の光学有効径内における算術平均粗さが、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、上記光学面の粗さ曲線の平均線上における上記凹凸の凸部の幅の平均値が、上記光学面の光学有効径の１／２００以上１／５０以下である。
　本発明の一態様のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し変倍の際に像面に対して固定の第１固定レンズ群と、変倍の際に互いに独立して移動する複数の移動レンズ群と、最も像側に位置し、正の屈折力を有し、変倍の際に像面に対して固定の第２固定レンズ群と、からなるズームレンズであって、上記移動レンズ群が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが上記レンズである。
　本発明の一態様のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し変倍の際に像面に対して固定の第１固定レンズ群と、変倍の際に互いに独立して移動する複数の移動レンズ群と、最も像側に位置し、正の屈折力を有し、変倍の際に像面に対して固定の第２固定レンズ群からなるズームレンズであって、上記第１固定レンズ群及び上記第２固定レンズ群の一方又は両方が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが上記レンズである。
　本発明の一態様の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス調整において上記第１レンズ群が像面に対して固定されている撮像レンズであって、上記第２レンズ群が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが上記レンズである。
　本発明によれば、解像度の低下及び加工工数の増大を招くことなく輪帯ボケを解消可能なレンズ、ズームレンズ、及び撮像レンズを提供することができる。
本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例の正面図である。 図１のレンズの光学面の粗さ曲線の模式図である。 実験例のレンズの光学面の形状、ボケ像、ボケ像の目視官能評価結果を示す表である。 実験例のレンズの光学面の形状、ボケ像、ボケ像の目視官能評価結果を示す表である。 実験例のレンズの光学面の形状、ボケ像、ボケ像の目視官能評価結果を示す表である。 実験例のレンズのボケ像、ボケ像の目視官能評価結果を示す表である。 実験例のレンズの光学面の形状、ボケ像の目視官能評価結果、解像度評価結果を示す表である。 図１のレンズを備えるズームレンズの、焦点距離が広角端にある状態の模式図である。 図８のズームレンズの、焦点距離が広角端と望遠端との中間位置にある状態の模式図である。 図８のズームレンズの、焦点距離が望遠端にある状態の模式図である。 図１のレンズを備える他のズームレンズの、焦点距離が広角端にある状態の模式図である。 図１１のズームレンズの、焦点距離が広角端と望遠端との中間位置にある状態の模式図である。 図１１のズームレンズの、焦点距離が望遠端にある状態の模式図である。 図１のレンズを備える他のズームレンズの、焦点距離が広角端にある状態の模式図である。 図１４のズームレンズの、焦点距離が望遠端にある状態の模式図である。 図１のレンズを備える他のズームレンズの、焦点距離が広角端にある状態の模式図である。 図１６のズームレンズの、焦点距離が望遠端にある状態の模式図である。 図１のレンズを備える撮像レンズの模式図である。
　図１は、本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例を示し、図２は図１のレンズの光学面の粗さ曲線の一例を示す。
　図１及び図２に示すレンズ１は、樹脂材料又はガラス材料からなるレンズである。樹脂材料としては、シクロオレフィンポリマー（Cyclo Olefin Polymer：ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl methacrylate：ＰＭＭＡ）等を例示でき、ガラス材料としては石英ガラス等を例示できる。
　レンズ１は光学面２を有する。光学面２は、凸曲面であってもよいし、凹曲面であってもよいし、平坦面であってもよい。また、曲面は球面に限らず、非球面であってもよい。
　そして、レンズ１は、光学面２の光学有効径Ｄ内にランダムな凹凸を有する。ここで、光学有効径とは、レンズの光軸上の無限遠物点から出てレンズを通過する平行光線束の直径を言い、例えばＪＩＳ　Ｂ　７０９５に規定される、焦点面上のピンホールによる方法によって測定される値とすることができる。また、ランダムな凹凸とは、凹凸の配置に同心状、放射状等の規則性をもたず、凹凸の配置が不規則であることを言う。
　そして、ランダムな凹凸を有する光学面２の光学有効径Ｄ内における算術平均粗さＲａは、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされている。なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１に規定される方法によって求められる。すなわち、三次元測定機（例えば、パナソニックプロダクションエンジニアリング社製　ＵＡ３Ｐ等）によって光学面２の断面曲線が測定され、測定された断面曲線に高域フィルタ（カットオフ値λｃ）が適用されることにより、断面曲線から長波長成分（うねり曲線）が除かれた粗さ曲線が取得される。カットオフ値λｃは、特に限定されないが、有効径３２ｍｍでは例えば８ｍｍとすることができる。そして、取得された粗さ曲線Ｃ１から基準長さＬだけ抽出され、下式に示すとおり、抽出された基準長さＬの範囲で、粗さ曲線Ｃ１と平均線（上記高域フィルタによって除かれる長波長成分を表すうねり曲線）Ｃ２との偏差ｆ（ｘ）の絶対値が合計され、この合計を平均した値が算術平均粗さＲａとされる。基準長さＬは、例えば８ｍｍとすることができる。
　Ｒａ＝１／Ｌ・∫｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ
　さらに、光学面２の平均線Ｃ２上における凹凸の凸部３の幅Ｗの平均値は、光学面２の光学有効径Ｄの１／２００以上１／５０以下とされている。なお、幅Ｗの平均値を与える凸部３は、光学面２の光学有効径Ｄ内における算術平均粗さＲａを求める際に抽出された基準長さＬに含まれる凸部３とする。
　光学面２の凹凸は、例えばレンズ１のモールド加工に用いられる型表面にエッチングを施して凹凸を形成し、成形によって型表面の凹凸をレンズ材料に転写させることによって形成することができる。また、光学面２の凹凸は、光学面２にエッチングを施すことによっても形成することができる。
　以上のように構成されたレンズ１によれば、画面の解像度を高精細に維持し且つピント距離前後に生じるボケ像に現れる輪帯ボケを低減することができる。なお、輪帯ボケを低減する観点から、好ましくは、凸部３の幅Ｗの標準偏差は、光学面２の光学有効径Ｄの１／１２５未満である。なお、幅Ｗの標準偏差を与える凸部３は、光学面２の光学有効径Ｄ内における算術平均粗さＲａを求める際に抽出された基準長さＬに含まれる凸部３とする。また、好ましくは、光学面２の光学有効径Ｄ内における算術平均粗さＲａは２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、凸部３の幅Ｗの平均値は、光学面２の光学有効径Ｄの１／１００以上１／５０以下ある。
　レンズ表面の加工残差形状の凹凸とボケ像に現れる輪帯のコントラストについては、文献“Theory of bokeh image structure in camera lenses with an aspheric surface", Optical Engeineering, Vol.53(6), 2014”で理論的に考察されており、レンズの解像度には影響しない加工残差の凹凸であってもボケ像の輪帯のコントラストには大きく影響することが示されている。上記非特許文献１～非特許文献３では加工残差の凹凸を極力抑えることで輪帯のコントラストの低減が図られているが、本発明においては、解像度に影響しない程度のランダムな凹凸を付与することで、加工残差が比較的大きい状態であっても、輪帯のコントラストを低減する手法を実現する。この好ましい条件を検討するため種々の検討を実施した。具体的には上記文献に記載された手法を応用してレンズの光学面に任意の形状を与えた場合のボケ像をシミュレーションによって生成し、生成したボケ像を目視官能評価した。以下、レンズ１の実験例を説明する。
　シミュレーションに用いたレンズモデル（以下、単にレンズという）では、光学面の光学有効径Ｄを５８ｍｍとし、輪帯ボケが生じる光学面を再現するため、高さを３０ｎｍ且つピッチ２ｍｍの同心円状の凸形状を光学面に与えた。この光学面に対して、ランダムな凹凸を与えるランダム加工を施し、光学面の光学有効径内の算術平均粗さＲａと、凸部の幅Ｗの平均値ＷＡＶＧ及び標準偏差ＷＳＤが種々に異なるレンズを生成した。ランダム加工では、加工深さと、加工部と未加工部との面積比（加工部の面積／未加工部の面積）の二つのパラメータを種々に変更した。そして、シミュレーションでは、レンズ射出瞳位置を像焦点面から被写体側に１０１ｍｍとし、射出瞳径を５３ｍｍとし、レンズに入射する光束径を５８ｍｍとして、レンズの像焦点面からカメラ側に１１ｍｍデフォーカスした評価面にボケ像を生成した。
　ボケ像の目視官能評価では、ランダム加工を施さなかった実験例１のレンズ（加工深さ＝０、面積比＝０）のボケ像を基準とし、輪帯ボケが消失している場合に「Ａ」評価とし、輪帯ボケが局所的に残っているが、基準となるボケ像に対して輪帯ボケのコントラストの低下が認められる場合に「Ｂ」評価とし、輪帯ボケが全体的に残っており、且つ基準となるボケ像に対して輪帯ボケのコントラストの低下も認められない場合に「Ｃ」評価とした。
　図３～図６に、実験例のレンズの光学面の形状と、シミュレーションによって生成されたボケ像と、ボケ像の目視官能評価の結果とを示す。
　実験例１～４のレンズでは、光学有効径内の算術平均粗さＲａが２０ｎｍ未満となっており、これらの目視官能評価結果はいずれも「Ｃ」であり、光学有効径Ｄに対する凸部の幅Ｗの平均値ＷＡＶＧの比（ＷＡＶＧ／Ｄ）をどのように設定しても輪帯ボケが残った。また、実験例２０～２１のレンズでは、算術平均粗さＲａが５０ｎｍを超えており、これらの目視官能評価結果はいずれも「Ａ」であり、ＷＡＶＧ／Ｄに関係なく輪帯ボケが消失した。一方、実験例５～１９のレンズでは、算術平均粗さＲａが２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となっており、これらの場合に、ＷＡＶＧ／Ｄに応じて輪帯ボケの低減効果が変化する。例えば、ＷＡＶＧ／Ｄが１／５００である実験例９、１４、１９のレンズの目視官能評価結果は「Ｃ」であり、ＷＡＶＧ／Ｄが１／２０である実験例５、１０、１５のレンズの目視官能評価結果も「Ｃ」であった。これに対し、ＷＡＶＧ／Ｄが１／２００以上１／５０以下である実験例６～８、１１～１３、１６～１８の目視官能評価結果は「Ａ」又は「Ｂ」であった。以上から、算術平均粗さＲａが２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である場合に、ＷＡＶＧ／Ｄを１／２００以上１／５０以下とすることにより、輪帯ボケを消失させ又は低減できることが分かり、好ましくは、ＷＡＶＧ／Ｄは１／１００以上１／５０以下である。また、実験例２３～２５のレンズは、算術平均粗さＲａを２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下として、光学有効径Ｄに対する凸部の幅Ｗの標準偏差ＷＳＤの比（ＷＳＤ／Ｄ）を異ならせたものである。ＷＳＤ／Ｄが大きくなると、ＷＡＶＧ／Ｄが大きくなり、ＷＳＤ／Ｄが１／１２５である実験例２５のレンズでは、ＷＡＶＧ／Ｄが１／５０より大きくなってしまう。よって、好ましくは、ＷＳＤ／Ｄは０以上１／１２５未満である。
　次に、焦点距離１００ｍｍ、Ｔ値２．０の単焦点レンズユニット（レンズ１１枚玉構成）の最も像側に配置されるレンズ（外径６０．５ｍｍ、物体側面の曲率半径１４８．６８ｍｍ、像側面が平面）を、上記ランダム加工を施した非球面レンズ又は上記ランダム加工を施していない非球面レンズに換装し、ボケ像の目視官能評価及び解像度評価を行った。ボケ像の目視官能評価は、レンズの物体側３ｍの距離に点光源を配置し、レンズのフォーカスを無限遠に合せて点光源を撮影し、撮影されたボケ像を目視官能評価した。なお、撮影されたボケ像の目視官能評価における「Ａ」評価、「Ｂ」評価、「Ｃ」評価の評価基準は、上記シミュレーションにおけるボケ像の目視官能評価の評価基準と同じである。また、解像度評価は、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）測定機（ＦＫ光学社製：Matrix MTF測定装置）を用いて行い、レンズユニットの中心画角における空間周波数４０ｌｐ／ｍｍで測定したＭＴＦ値を解像度の評価値とした。そして、ランダム加工を施していない非球面レンズのＭＴＦ値を基準とし、解像度劣化率が０％以上－３％未満である場合を「Ａ」評価とし、解像度劣化率が－３％以上－６％未満である場合を「Ｂ」評価とし、解像度劣化率－６％以上である場合を「Ｃ」評価とした。
　図７に、実験例のレンズの光学面の形状と、撮影されたボケ像の目視官能評価の結果及び解像度評価の結果を示す。
　算術平均粗さＲａが１００ｎｍである実験例２９のレンズの解像度評価は「Ｃ」評価であった。上記のとおり、算術平均粗さＲａが５０ｎｍを超える場合に、光学有効径Ｄに対する凸部の幅Ｗの平均値ＷＡＶＧの比（ＷＡＶＧ／Ｄ）に関係なく輪帯ボケが消失するが、併せて解像度も劣化する。これに対し、算術平均粗さＲａが５０ｎｍである実験例２８のレンズの解像度評価は「Ｂ」評価であり、算術平均粗さＲａが２０ｎｍ～３０ｎｍである実験例２７のレンズの解像度評価は「Ａ」評価であった。実験例２７、２８のレンズの目視官能評価はいずれも「Ａ」評価であり、以上から、算術平均粗さＲａを２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることにより、輪帯ボケの低減と画面の解像度の維持とを両立できることがわかり、好ましは、算術平均粗さＲａは２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
　次に、図１及び図２に示したレンズ１を備えるズームレンズ及び撮像レンズについて説明する。
　図８～図１０は、レンズ１を備えるズームレンズの一例を示す。
　図８は、焦点距離が広角端にある状態を示し、図９は、焦点距離が広角端と望遠端との中間位置にある状態を示し、図１０は焦点距離が望遠端にある状態を示している。図８～図１０において、左側が物体側、右側が像面側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図８の光路図では、変倍の際の各レンズ群の移動軌跡、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。
　図８～図１０に示すズームレンズ１０は、物体側から順に、変倍の際に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて互いに独立して移動する複数の移動レンズ群、最も像側に配置され変倍の際に固定されている正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的に構成される。図８～図１０の例では、変倍の際に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、変倍の際に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて互いに独立して移動する第２レンズ群Ｇ２～第４レンズ群Ｇ４（移動レンズ群）、最も像側に配置され変倍の際に固定されている正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５（最終レンズ群）から構成されている。なお、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１ａ～レンズＬ１ｊの１０枚のレンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２ａの１枚のレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３ａ～レンズＬ３ｅの５枚のレンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４ａ、レンズＬ４ｂの２枚のレンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５ａ～レンズＬ５ｌの１２枚のレンズから構成されている。
　このズームレンズ１０を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図８～図１０では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１，ＰＰ２をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
　このように、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を正の屈折力を有するものとすることにより、レンズ系全長の短縮が可能となり、小型化に有利となる。また、最も像側の第１レンズ群Ｇ１を正の屈折力を有するものとすることにより、軸外光線の主光線が像面Ｓｉｍへ入射する入射角が大きくなるのを抑制することができるため、シェーディングを抑制することができる。さらに、変倍の際に最も物体側のレンズ群と最も像側のレンズ群が固定されておりレンズ系全長が変化しないため、変倍の際の重心変化が小さく良好な操作性を有するズームレンズとすることができる。
　上記複数の移動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群、負の屈折力を有するレンズ群、負の屈折力を有するレンズ群を有するように構成されている。一般的に負の屈折力を有する移動レンズ群が１つのものより２つのものの方が移動レンズ群の移動量を少なくすることができるので、このような構成とすることで、結果的にレンズ系全長を抑制することができる。また、正の屈折力を有する移動レンズ群を含めることで像高を低くすることができるため、望遠側での第１レンズ群Ｇ１の有効径を抑制することができる。以上のことから、ズームレンズ全体の小型化および軽量化を図ることができる。
　第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも２枚の負レンズを有し、最も物体側の負レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有し、２枚目以降の負レンズの内少なくとも１枚の負レンズである第１ｎレンズは下記条件式（１），（２）を満足するように構成されている。なお、図８～図１０では、第１ｎレンズにはレンズＬ１ｃが該当する。
　このように、第１レンズ群Ｇ１に少なくとも２枚の負レンズを配置することで、広角化に必要な負の屈折力を得ることができる。また、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の負レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有するものとすることで、非点収差および歪曲収差の発生を抑えることができる。また、第１レンズ群Ｇ１に下記条件式（１），（２）を満足する第１ｎレンズを配置することで、第１レンズ群Ｇ１の色収差補正を良好に行うことができ、特に広角側の倍率色収差や望遠側の軸上色収差の補正を良好に行う事ができる。
　条件式（１）を満足することで、合焦の際の広角側の倍率色収差や望遠側の軸上色収差を良好に補正することができる。また、条件式（１）とともに条件式（２）を満足することで、２次スペクトルを良好に補正することができる。
　　６２＜νｄｎ　…（１）
　　０．６４＜θｇＦｎ＋０．００１６２５×νｄｎ＜０．７　…（２）
ただし、
　νｄｎ：第１ｎレンズのｄ線に対するアッベ数
　θｇＦｎ：第１ｎレンズの部分分散比
　次に、ズームレンズ１０の数値実施例について説明する。ズームレンズ１０の基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、変化する面間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。
　表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像面側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示し、θｇＦの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
　なお、部分分散比θｇＦは下記式で表される。
　　θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）
ただし、
　Ｎｇ：ｇ線に対する屈折率
　ＮＦ：Ｆ線に対する屈折率
　ＮＣ：Ｃ線に対する屈折率
　ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像面側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ１，ＰＰ２も含めて示している。絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。
　表２の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。
　表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…２０）の値である。
　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍただし、
　Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
　ｈ：高さ（光軸からの距離）
　Ｃ：近軸曲率半径の逆数
　ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…２０）
　基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　ここで、固定レンズ群である第１レンズ群Ｇ１及び第５レンズ群Ｇ５が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが図１及び図２に示したレンズ１であることが好ましい。望遠端において、第１レンズ群Ｇ１及び第５レンズ群Ｇ５では、軸上光束ｗａが相対的に太く、上記レンズ１によって構成される非球面レンズを第１レンズ群Ｇ１及び／又は第５レンズ群Ｇ５に含むことにより、望遠端において効果的に輪帯ボケを低減することができる。表１のレンズデータでは、面番号８で示される非球面光学面を有する第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ１ｅ、及び面番号２１で示される非球面光学面を有する第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３ａが上記レンズ１によって構成されている。
　図１１～図１３は、レンズ１を備えるズームレンズの他の例を示す。
　図１１は、焦点距離が広角端にある状態を示し、図１２は、焦点距離が広角端と望遠端との中間位置にある状態を示し、図１３は焦点距離が望遠端にある状態を示している。図１１～図１３において、左側が物体側、右側が像面側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図１１の光路図では、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂ、変倍の際の各レンズ群の移動軌跡（図中の矢印線）、結像倍率が－１倍の点（図中の水平の点線）を合わせて示している。
　図１１～図１３に示すように、このズームレンズ２０は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、開口絞りＳｔ、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成されている。
　このズームレンズ２０を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１１～図１３では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１～ＰＰ３をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
　また、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５が像面Ｓｉｍに対し固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４が互いに間隔を変化させるように互いに独立して移動し、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像面側へ移動するように構成されている。
　第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側から連続して配置された３枚の負レンズを含む、少なくとも４枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを備えるように構成されている。このように、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を４枚以上の負レンズで分担することにより、変倍時の球面収差、歪曲収差の変動を抑えることができるため、高倍率化に有利となる。また、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を保ちながら、負レンズ、正レンズそれぞれの屈折力を強めることができるため、２次色収差補正を考慮して正レンズと負レンズのアッベ数差を大きく取らないようにした場合でも、変倍時の軸上色収差、倍率色収差の変動を抑えることができる。また、第２レンズ群Ｇ２の物体側から順に３枚の負レンズを連続させ、負の屈折力を第２レンズ群Ｇ２の物体側に集中させることにより、広角端において以降のレンズに入射する周辺画角の主光線と光軸とのなす角を小さくできるため広角化に有利となり、また、高倍率化した際の歪曲収差、非点収差の悪化を防ぐことができるとともに、広角端で第１レンズ群Ｇ１により発生しやすい非点収差を補正することができる。
　また、これらの負レンズのうちで最も物体側のレンズをＬ２１負レンズとしたとき、下記条件式（３），（４）を満足するように構成されている。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、変倍時の１次倍率色収差、１次軸上色収差の変動を抑えることができる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、望遠端での２次軸上色収差を補正した際に第１レンズ群Ｇ１で発生する広角端での２次倍率色収差を補正でき、望遠端の２次軸上色収差、望遠端の倍率色収差、広角端の２次倍率色収差をバランス良く補正することができる。
　また、条件式（３）の下限以下とならないようにしつつ、条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、条件式（３）の下限の効果を更に顕著にすることができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、広角端での歪曲収差の悪化を防ぐことができる。
　　２５＜νｄ２１＜４５　…（３）
　　０．３１＜ｆ２／ｆ２１＜０．７　…（４）
ただし、
　νｄ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対するアッベ数
　ｆ２：第２レンズ群のｄ線に対する焦点距離
　ｆ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対する焦点距離
　次に、ズームレンズ２０の数値実施例について説明する。ズームレンズ２０の基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、変化する面間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に示す。
　表６のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像面側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示し、θｇ，ｆの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
　なお、部分分散比θｇ，ｆは下記式で表される。
　　θｇ，ｆ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ）
　ただし、Ｎｇ：ｇ線に対する屈折率、ＮＦ：Ｆ線に対する屈折率、ＮＣ：Ｃ線に対する屈折率とする。
　ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像面側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ１～ＰＰ３も含めて示している。絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表６のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表８に示している。
　表７の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。
　表６のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表８の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…２０）の値である。
　　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
　　　ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…２０）
　基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　ここで、移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが図１及び図２に示したレンズ１であることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４では軸上光束ｗａが相対的に太く、上記レンズ１によって構成される非球面レンズを第３レンズ群Ｇ３及び／又は第４レンズ群Ｇ４に含むことにより、広角端から望遠端のいずれの変倍域においても効果的に輪帯ボケを低減することができる。表５のレンズデータでは、面番号１１で示される非球面光学面を有する第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２１、面番号２２で示される非球面光学面を有する第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３１、及び面番号２６で示される非球面光学面を有する第４レンズ群Ｇ４のレンズＬ４３が上記レンズ１によって構成されている。
　図１４及び図１５は、レンズ１を備えるズームレンズの他の例を示す。
　図１４は、焦点距離が広角端にある状態を示し、図１５は、焦点距離が望遠端にある状態を示している。なお、図１４及び図１５において、無限遠物体に合焦しており、左側が物体側、右側が像側である。また、図１４では光路として、広角端状態での軸上光束Ｂ０ｗと最大画角の軸外光束Ｂ１ｗを示しており、図１５では光路として、望遠端状態での軸上光束Ｂ０ｔと最大画角の軸外光束Ｂ１ｔを示している。
　このズームレンズ３０は、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＳｔと、変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから実質的になる。なお、図１４及び図１５に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
　このズームレンズ３０を撮像装置に適用する際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタ、プリズム、および／または保護用のカバーガラスを備えることが好ましいため、図１４及び図１５では、これらを想定した平行平面板状の光学部材Ｐ１～Ｐ３をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材Ｐ１～Ｐ３の位置は図１４及び図１５に示すものに限定されないし、光学部材Ｐ１～Ｐ３の少なくとも１つを省略した構成も可能である。
　このズームレンズ３０では、第２レンズ群Ｇ２が主な変倍作用を担い、第３レンズ群Ｇ３が変倍に伴う焦点移動の補正を行う。広角端から望遠端へ変倍する際、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動した後に像側へ移動する。図１４の第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の下の矢印は、広角端から望遠端へ変倍する際のこれらレンズ群の模式的な移動軌跡を示すものである。
　第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側へ移動する正の屈折力を有する第１レンズ群中群Ｇ１Ｂと、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｃとから実質的になる。このような構成とすることで、合焦の際の画角の変化（ブリージング）を良好に抑えつつ、広角化することができる。図１４の第１レンズ群中群Ｇ１Ｂの下の矢印は、遠距離物体から近距離物体へ合焦する際のこのレンズ群の移動方向を示すものである。
　図１４及び図１５に示す例では、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬＡ１～ＬＡ４の４枚のレンズからなり、第１レンズ群中群Ｇ１ＢはレンズＬＢ１の１枚のレンズのみからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは物体側から順にレンズＬＣ１～ＬＣ６の６枚のレンズからなる。
　第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、最も物体側から連続して配置された複数枚の負レンズと、最も像側に配置された正レンズとを有するように構成される。最も物体側に負の屈折力を配置することで広角化に有利となる。そしてこの物体側の負の屈折力を複数枚の負レンズに分担させることで球面収差、および広角化に伴う軸外収差の良好な補正に有利となる。また、第１レンズ群前群Ｇ１Ａが負レンズだけでなく正レンズも含むことで、色収差のバランスがとりやすくなる。
　第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から順に、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズとから実質的になるように構成することができる。このようにした場合は、変倍に伴う軸外収差の変動の抑制、特に歪曲収差の変動の抑制および／または像面湾曲の変動の抑制を行いながら、望遠側の球面収差を補正することができる。
　第１レンズ群中群Ｇ１Ｂは、１枚の正レンズのみから実質的になるように構成することができる。このようにした場合は、合焦の際に移動するレンズの移動量を確保することができるため、合焦による球面収差の変動を抑えることが容易となる。また、合焦の際に移動するレンズ群を軽量化することができる。
　第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側に凹面を向けた１枚以上の負レンズを有するように構成される。この構成により、望遠側で発生する球面収差を効果的に補正することができる。
　第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、最も物体側から順に連続して、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとを有することが好ましい。このようにした場合は、望遠側での球面収差を補正しつつ、広角側での像面湾曲を効果的に補正することができる。
　第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、１枚以上の正レンズとから実質的になるように構成することができる。このようにした場合は、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの負の屈折力で発生したプラスの球面収差を第１レンズ群後群Ｇ１Ｃ内の正レンズによって補正し、補正過剰となったマイナスの球面収差を第１レンズ群後群Ｇ１Ｃ内の接合レンズの接合面で補正することができる。また、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとを有することで、球面収差を補正しつつ、広角側での像面湾曲を効果的に補正することができる。
　第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、１枚以上の正レンズとから実質的になる場合、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは６枚のレンズから実質的になるように構成してもよい。すなわち、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、２枚の正レンズとから実質的になるように構成してもよい。このようにした場合は、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが上記接合レンズより像側に有する正レンズが１枚のみの場合に比べ球面収差の良好な補正に有利となり、また、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが上記接合レンズより像側に有する正レンズが３枚以上の場合に比べレンズ系の小型化および低コスト化に有利となる。
　そして、このズームレンズは下記条件式（５）を満足するように構成される。
　　６５＜νｎ１Ａ２＜１１０　…（５）
ただし、
νｎ１Ａ２：第１レンズ群前群の物体側から２番目の負レンズのｄ線基準のアッベ数
　条件式（５）を満足することで、全変倍域において、特に結像領域の周辺部で発生する倍率色収差を少なく抑えることができる。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、全変倍域において、特に結像領域の周辺部で発生する倍率色収差の補正が容易となる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、物体側から２番目の負レンズの材料として比較的高い屈折率の材料を選択することが容易となり、その結果、歪曲収差や像面湾曲の抑制が容易となる。
　次に、ズームレンズ３０の数値実施例について説明する。ズームレンズ３０の基本レンズデータを表９に、諸元と変倍の際の可変面間隔を表１０に、非球面係数を表１１に示す。
　表９のＳｉの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。表９のＮｄｊの欄には最も物体側の構成要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。
　ここで、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表９には開口絞りＳｔおよび光学部材Ｐ１～Ｐ３も含めて示している。表９では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。Ｄｉの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表９では変倍の際に変化する可変面間隔については、ＤＤ［　］という記号を用い、［　］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤｉの欄に記入している。また、表９では合焦の際に変化する可変面間隔については、（ＩＮＦ）という語句と無限遠物体に合焦した状態での面間隔を記載している。
　表１０に、ズーム比Ｚｒ、全系の焦点距離ｆ、空気換算距離でのバックフォーカスＢｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、および可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表１０では、広角端状態の各値をＷＩＤＥと表記した欄に示し、望遠端状態の各値をＴＥＬＥと表記した欄に示している。表９と表１０の値は無限遠物体に合焦した状態のものである。
　表９では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表１１に非球面の非球面係数を示す。表１１の非球面係数の数値の「Ｅ－ｎ」（ｎ：整数）は「×１０－ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、…）の値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
　各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　ここで、固定レンズ群である第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが図１及び図２に示したレンズ１であることが好ましい。望遠端において、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４では、軸上光束Ｂ０ｔが相対的に太く、上記レンズ１によって構成される非球面レンズを第１レンズ群Ｇ１及び／又は第４レンズ群Ｇ４に含むことにより、望遠端において効果的に輪帯ボケを低減することができる。表９のレンズデータでは、面番号１で示される非球面光学面を有する第１レンズ群Ｇ１のレンズＬＡ１、面番号３で示される非球面光学面を有する第１レンズ群Ｇ１のレンズＬＡ２、面番号１２で示される非球面光学面を有する第１レンズ群Ｇ１のレンズＬＣ１、及び面番号３５で示される非球面光学面を有する第４レンズ群Ｇ４のレンズが上記レンズ１によって構成されている。
　図１６及び図１７は、レンズ１を備えるズームレンズの他の例を示す。
　図１６は、焦点距離が広角端にある状態を示し、図１７は、焦点距離が望遠端にある状態を示している。なお、図１６及び図１７において、左側が物体側、右側が像側である。また、図１６では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡を示す矢印、結像倍率が－１倍の点（図中においてβ＝－１と示す水平の点線）、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。
　このズームレンズ４０は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は常に広がり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は常に狭まり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は望遠端において広角端よりも狭くなるように構成されている。なお、図１６及び図１５に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
　このズームレンズ４０を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、および／または赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１６及び図１７では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１およびＰＰ２をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
　このような構成とし、変倍に作用する第２レンズ群Ｇ２に対し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで変倍に伴う像面の位置の変動を補正しており、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とは相対的に移動しているため、変倍時の像面湾曲の補正とともに、変倍時の球面収差の変動を良好に補正することが可能となる。
　また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が望遠側において広角側よりも狭くなるように移動するような構成とすることで、望遠側での第２レンズ群Ｇ２の移動範囲を広く取ることができ、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を抑えられるため、変倍に伴う収差変動を抑えることが可能となる。
　また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、第３レンズ成分と、第４レンズ成分とから実質的になり、第１レンズ成分は、像側に曲率半径の絶対値が物体側の面よりも小さい凹面を向けた第２ａ負レンズＬ２ａであり、第２レンズ成分は、第２ｂｎ両凹レンズＬ２ｂｎおよび第２ｂｐ正メニスカスレンズＬ２ｂｐが物体側からこの順に接合され、全体として負の屈折力を有する接合レンズであり、第３レンズ成分は、第２ｃｎ両凹レンズＬ２ｃｎおよび第２ｃｐ正レンズＬ２ｃｐが物体側からこの順に接合された接合レンズであり、第４レンズ成分は、物体側に曲率半径の絶対値が像側の面よりも小さい凹面を向けた第２ｄ負レンズＬ２ｄである。
　第２レンズ群Ｇ２については、レンズ成分を４つよりも多くすると第２レンズ群Ｇ２の移動範囲がとりにくくなり、４つよりも少なくすると諸収差の抑制が難しくなるため、４つのレンズ成分から構成することで、第２レンズ群Ｇ２の移動範囲の確保と諸収差の抑制を両立させることができる。
　また、高倍率を達成するためには第２レンズ群Ｇ２の主点位置をより物体側にする必要があるため、第２レンズ群Ｇ２に負レンズを増やす必要がある。
　第１レンズ成分を上記のような構成とすることで、広角側の歪曲収差および非点収差の発生を抑制することが可能となる。
　第２レンズ成分の像側に負レンズを配置することで主点位置を物体側によせることが可能だが、広角側で倍率色収差が発生しやすいため、第２レンズ成分を上記のように第２ｂｎ両凹レンズＬ２ｂｎおよび第２ｂｐ正メニスカスレンズＬ２ｂｐの接合レンズとし、接合レンズ全体として負の屈折力を有するものとすることで、主点位置を物体側によせながら、倍率色収差の補正が可能となる。また、第２ｂｐ正メニスカスレンズＬ２ｂｐの像側を凹面とすることで、広角化に有利となる。
　第２レンズ成分の像側が凹面であるため、第３レンズ成分については、最も物体側に物体側が凹面のレンズを配置することで、望遠側での球面収差の発生を抑制することが可能となる。また、第２ｃｎ両凹レンズＬ２ｃｎおよび第２ｃｐ正レンズＬ２ｃｐの接合レンズとすることで、望遠側の軸上色収差の補正が可能となる。
　第４レンズ成分については、物体側が凹面のため、望遠側の球面収差の発生を抑制しつつ、広角側において第１レンズ群Ｇ１によって発生した非点収差の補正に寄与する。また、負レンズであるため、第２レンズ群Ｇ２全体の負の屈折力を強くすることに寄与する。
　このズームレンズにおいては、変倍の際に、第５レンズ群Ｇ５は像面Ｓｉｍに対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を合成してなる第３４合成レンズ群と第２レンズ群Ｇ２とはそれぞれの結像倍率が－１倍の点を同時に通ることが好ましい。このような構成とすることで、広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３が像側に戻ることなく、変倍比を大きくとることが可能となる。
　次に、ズームレンズ４０の数値実施例について説明する。ズームレンズ４０の基本レンズデータを表１２に、諸元に関するデータを表１３に、変倍の際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表１４に、非球面係数に関するデータを表１５に示す。
　表１２のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示し、θｇＦの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
　なお、部分分散比θｇＦは下記式で表される。
　　θｇＦ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）
ただし、
　ｎｇ：ｇ線における屈折率
　ｎＦ：Ｆ線における屈折率
　ｎＣ：Ｃ線における屈折率とする。
　ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ１，ＰＰ２も含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１２のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表１４に示している。
　表１３の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、および全画角２ωの値を示す。
　基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
　表１２のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表１５の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…１６）の値である。
　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍただし、
　Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
　ｈ：高さ（光軸からの距離）
　Ｃ：近軸曲率半径の逆数
　ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…１６）
とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　ここで、移動レンズ群である第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが図１及び図２に示したレンズ１であることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４では軸上光束ｗａが相対的に太く、上記レンズ１によって構成される非球面レンズを第３レンズ群Ｇ３及び／又は第４レンズ群Ｇ４に含むことにより、広角端から望遠端のいずれの変倍域においても効果的に輪帯ボケを低減することができる。表１２のレンズデータでは、面番号３８で示される非球面光学面を有する第４レンズ群Ｇ４のレンズＬ４ｃが上記レンズ１によって構成されている。
　図１８は、レンズ１を備える撮像レンズの一例を示す。
　図１８において、左側が物体側、右側が像側である。
　図１８に示す撮像レンズ５０は、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから実質的に構成される。
　この撮像レンズ５０を撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１８では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰがレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置された例が示されている。
　第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、２枚の連続した正レンズと、像側に凹面を向けた負レンズＬ１５とを含むように構成されている。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、少なくとも１面の非球面を有するレンズＬ２１と、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４の３枚のレンズを接合した３枚接合レンズとを含むように構成されており、この３枚接合レンズは、正の屈折力を有するものである。
　このように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、絞りＳｔ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２というレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が有するレンズ構成を好適に設定しているため、全長が短く、大口径であり、さらに球面収差や色収差を始めとする諸収差が良好に補正された高い光学性能を有する撮像レンズとすることができる。
　また、絞りＳｔの物体側に、２枚の連続した正レンズと像側に凹面を向けた負レンズＬ１５で構成されたガウスタイプを配置することで、球面収差の補正を良好にし、絞りＳｔの像側に、非球面レンズＬ２１と３枚接合レンズ（Ｌ２２～Ｌ２４）を配置することで、球面収差、軸上色収差、倍率色収差の補正を良好にしている。
　また、絞りＳｔの像側近傍に非球面レンズＬ２１を配置することで、強い凹面を作ることなく球面収差を補正できるため、バックフォーカスが延びるのを防ぐことができる。
　また、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４を接合レンズとしているため、各レンズ間での光線の全反射を生じさせず、良好な補正を可能としている。また、この３枚接合レンズは正の屈折力を持たすべく２枚の正レンズを両端に配しており、これにより各収差を正レンズ２枚で分担することができる。
　撮像レンズ５０においては、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス調整において、第１レンズ群Ｇ１が、像面に対して固定されていることが好ましい。これにより第２レンズ群Ｇ２の全体もしくは一部のみでフォーカスを行うことになり、第１レンズ群Ｇ１も含めてフォーカスを行う場合に比べ、移動するレンズの重量を軽くすることができるので、フォーカススピードの向上が期待できる。
　次に、撮像レンズ５０の数値実施例について説明する。撮像レンズ５０の基本レンズデータを表１６に、諸元に関するデータを表１７に、非球面係数に関するデータを表１８に示す。
　表１６のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示し、θｇＦの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
　なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、絞りＳｔも含めて示している。絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。
　表１７の諸元に関するデータに、焦点距離ｆ、バックフォーカスＢＦ、全画角２ω、Ｆ値ＦＮｏ．の値を示す。
　表１６のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表１８の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数Ｋ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
　　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－Ｋ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
　　　ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
Ｋ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
　基本レンズデータおよび式データにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
　ここで、第２レンズ群Ｇ２が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが図１及び図２に示したレンズ１であることが好ましい。第２レンズ群Ｇ２では、フォーカシング時に輪帯ボケ形状が変動することを軽減することができる。表１６のレンズデータでは、面番号１２及び面番号１３で示される非球面光学面を有する第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２１が上記レンズ１によって構成されている。
　以上、説明したとおり、本明細書に開示されたレンズは、光学面の光学有効径内にランダムな凹凸を有し、前記光学面の光学有効径内における算術平均粗さが、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、上記光学面の粗さ曲線の平均線上における上記凹凸の凸部の幅の平均値が、上記光学面の光学有効径の１／２００以上１／５０以下である。
　また、上記凸部の幅の標準偏差が、上記光学面の光学有効径の１／１２５未満である。
　また、上記光学面の光学有効径内における算術平均粗さが、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、上記光学面の粗さ曲線の平均線上における上記凹凸の凸部の幅の平均値が、上記光学面の光学有効径の１／１００以上１／５０以下である。
　また、上記光学面が非球面である。
　また、本明細書に開示されたズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し変倍の際に像面に対して固定の第１固定レンズ群と、変倍の際に互いに独立して移動する複数の移動レンズ群と、最も像側に位置し、正の屈折力を有し、変倍の際に像面に対して固定の第２固定レンズ群と、からなるズームレンズであって、上記移動レンズ群が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが上記レンズである。
　また、本明細書に開示されたズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有し変倍の際に像面に対して固定の第１固定レンズ群と、変倍の際に互いに独立して移動する複数の移動レンズ群と、最も像側に位置し、正の屈折力を有し、変倍の際に像面に対して固定の第２固定レンズ群からなるズームレンズであって、上記第１固定レンズ群及び上記第２固定レンズ群の一方又は両方が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが上記レンズである。
　また、本明細書に開示された撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス調整において上記第１レンズ群が像面に対して固定されている撮像レンズであって、上記第２レンズ群が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、この非球面レンズが上記レンズである。
１　レンズ
２　光学面
３　凸部
Ｃ１　粗さ曲線
Ｃ２　平均線
Ｄ　光学有効径
Ｗ　凸部の幅
１０　ズームレンズ
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ２　第２レンズ群
Ｇ３　第３レンズ群
Ｇ４　第４レンズ群
Ｇ５　第５レンズ群
Ｌ１ａ～Ｌ１ｊ　レンズ
Ｌ２ａ　レンズ
Ｌ３ａ～Ｌ３ｅ　レンズ
Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ　レンズ
Ｌ５ａ～Ｌ５ｌ　レンズ
ＰＰ１、ＰＰ２　光学部材
Ｓｔ　開口絞りＳｉｍ　像面
ｗａ　軸上光束
ｗｂ　最大画角の光束
Ｚ　光軸
２０　ズームレンズ
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ２　第２レンズ群
Ｇ３　第３レンズ群
Ｇ４　第４レンズ群
Ｇ５　第５レンズ群
Ｌ１１～Ｌ１５　レンズ
Ｌ２１～Ｌ２６　レンズ
Ｌ３１　レンズ
Ｌ４１～Ｌ４５　レンズ
Ｌ５１～Ｌ６２　レンズ
ＰＰ１～ＰＰ３　光学部材
Ｓｔ　開口絞り
Ｓｉｍ　像面
ｗａ　軸上光束
ｗｂ　最大画角の光束
Ｚ　光軸
３０　ズームレンズ
Ｂ０ｗ、Ｂ０ｔ　軸上光束
Ｂ１ｗ、Ｂ１ｔ　最大画角の軸外光束
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ１Ａ　第１レンズ群前群
Ｇ１Ｂ　第１レンズ群中群
Ｇ１Ｃ　第１レンズ群後群
Ｇ２　第２レンズ群
Ｇ３　第３レンズ群
Ｇ４　第４レンズ群
Ｇ４Ａ　第４レンズ群前群
Ｇ４Ｂ　第４レンズ群後群
Ｇ５　第５レンズ群
ＬＡ１～ＬＡ４　レンズ
ＬＢ１　レンズ
ＬＣ１～ＬＣ６　レンズ
Ｐ１～Ｐ３　光学部材
Ｓｔ　開口絞り
Ｓｉｍ　像面
Ｚ　光軸
４０　ズームレンズ
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ１ａ　第１レンズ群前群
Ｇ１ｂ　第１レンズ群中群
Ｇ１ｃ　第１レンズ群後群
Ｇ２　第２レンズ群
Ｇ３　第３レンズ群
Ｇ４　第４レンズ群
Ｇ５　第５レンズ群Ｌ１ａ～Ｌ１ｊ　レンズ
Ｌ２ａ～Ｌ２ｄ　レンズ
Ｌ３ａ～Ｌ３ｃ　レンズ
Ｌ４ａ～Ｌ４ｃ　レンズ
Ｌ５ａ～Ｌ５ｏ　レンズ
ＰＰ１、ＰＰ２　光学部材
Ｓｔ　開口絞り
Ｓｉｍ　像面
ｗａ　軸上光束
ｗｂ　最大画角の光束
Ｚ　光軸
５０　撮像レンズ
Ｇ１　第１レンズ群
Ｇ２　第２レンズ群
Ｌ１１～Ｌ１５　レンズ
Ｌ２１～Ｌ２５　レンズ
ＰＰ　光学部材
Ｓｔ　絞り
Ｓｉｍ　像面
Ｚ　光軸
 

Claims (7)

  1. 　光学面の光学有効径内にランダムな凹凸を有し、
    　前記光学面の光学有効径内における算術平均粗さが、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    　前記光学面の粗さ曲線の平均線上における前記凹凸の凸部の幅の平均値が、前記光学面の光学有効径の１／２００以上１／５０以下であるレンズ。
  2. 　請求項１記載のレンズであって、
    　前記凸部の幅の標準偏差が、前記光学面の光学有効径の１／１２５未満であるレンズ。
  3. 　請求項１又は２記載のレンズであって、
    　前記光学面の光学有効径内における算術平均粗さが、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、
    　前記光学面の粗さ曲線の平均線上における前記凹凸の凸部の幅の平均値が、前記光学面の光学有効径の１／１００以上１／５０以下であるレンズ。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項記載のレンズであって、
    　前記光学面が非球面であるレンズ。
  5. 　物体側から順に、正の屈折力を有し変倍の際に像面に対して固定の第１固定レンズ群と、変倍の際に互いに独立して移動する複数の移動レンズ群と、最も像側に位置し、正の屈折力を有し、変倍の際に像面に対して固定の第２固定レンズ群と、からなるズームレンズであって、
    　前記移動レンズ群が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、当該非球面レンズが請求項４記載のレンズであるズームレンズ。
  6. 　物体側から順に、正の屈折力を有し変倍の際に像面に対して固定の第１固定レンズ群と、変倍の際に互いに独立して移動する複数の移動レンズ群と、最も像側に位置し、正の屈折力を有し、変倍の際に像面に対して固定の第２固定レンズ群からなるズームレンズであって、
    　前記第１固定レンズ群及び前記第２固定レンズ群の一方又は両方が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、当該非球面レンズが請求項４記載のレンズであるズームレンズ。
  7. 　物体側から順に、第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカス調整において前記第１レンズ群が像面に対して固定されている撮像レンズであって、
    　前記第２レンズ群が少なくとも１枚の非球面レンズを含み、当該非球面レンズが請求項４記載のレンズである撮像レンズ。
     
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