(57)【要約】      （修正有）【課題】各レンズ群の小型化を可能にしたズームレンズを提供すること。【解決手段】物体側から順に変倍中固定の正の第１群Ｌ１、変倍用に移動の負の第２群Ｌ２、変倍中に移動する開口絞りＳＰ、変倍中に可動もしくは固定の少なくとも１つのレンズ群を有するズームレンズにおいて、前記開口絞りの移動軌跡は、前記第２群を広角端から望遠端まで直線的に動かしたとき、ズームfz1において、前記絞りの広角端の位置よりも物体側を通り、望遠端において、広角端の位置より像側を通り、さらに所定の式を満足することを特徴とする構成とした。但し、ズームfz1は広角端における焦点距離をfw、ズーム比をZとしたとき、以下の式を満足する。fw×Z0.005＜fz1＜fw×Z0.35【選択図】図１
2019200260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に変倍中固定の正の第１群、変倍用に移動の負の第２群、変倍中に移動する開口絞り、変倍中に可動もしくは固定の少なくとも１つのレンズ群を有するズームレンズにおいて、前記開口絞りの移動軌跡は、前記第２群を広角端から望遠端まで直線的に動かしたとき、ズームfz1において、前記絞りの広角端の位置よりも物体側を通り、望遠端において、広角端の位置より像側を通ることを満足することを特徴とするズームレンズ。
但し、ズームfz1は広角端における焦点距離をfw、ズーム比をZとしたとき、以下の式を満足する。
fw×Z0.005＜fz1＜fw×Z0.35  ・・・・（１）
さらに、広角端における第１面から開口絞りまでの距離epw、（１）式の焦点距離の範囲において最も開口絞りが物体側に位置する焦点距離fz2における第１面から開口絞りまでの距離をepz2、望遠端における第１面から開口絞りまでの距離をept、としたとき、以下の式を満足する。
0.5<epw/ept< 0.95 ・・・・（２）
0.2 <epz2/ept< 0.85 ・・・・（３）
【請求項２】
前記ｆｚ２における開口絞りから像側で最も近接するレンズ面までの距離をeaz2、ｆｚ２における開口絞りから像面までの距離をebz2、最も物体側のレンズ面より像面までの距離をｌとしたとき、以下の式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
eaz2/l<0.125 ・・・・（４）
ebz2/l>0.29 ・・・・（５）
【請求項３】
開口絞りから像側に最も近接する可動群は正の屈折力を持つことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子写真カメラやフィルム用カメラや放送用カメラ等に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いたデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置用のズームレンズとしては、光学系全体が小型でかつ高ズーム比であることが要求されている。これらの要求を満足するズームレンズとして最も物体側のレンズ群が正の屈折力のレンズ群より成るポジティブリードタイプのズームレンズが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では物体側より像側へ順に正、負、正、正又は負、正の屈折力の第１〜第５レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群は像側へ直線的に移動し、絞りが非直線的に移動するズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、ズーミングに際する絞りの移動軌跡が最適ではないため、ズームレンズの特に第１レンズ群が大型化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、各レンズ群の小型化を可能にしたズームレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、物体側から順に変倍中固定の正の第１群、変倍用に移動の負の第２群、変倍中に移動する開口絞り、変倍中に可動もしくは固定の少なくとも１つのレンズ群を有するズームレンズにおいて、前記開口絞りの移動軌跡は、前記第２群を広角端から望遠端まで直線的に動かしたとき、ズームfz1において、前記絞りの広角端の位置よりも物体側を通り、望遠端において、広角端の位置より像側を通ることを満足することを特徴とする。
但し、ズームfz1は広角端における焦点距離をfw、ズーム比をZとしたとき、以下の式を満足する。
fw×Z0.005＜fz1＜fw×Z0.35
さらに、広角端における第１面から開口絞りまでの距離epw、条件式１の焦点距離の範囲において最も開口絞りが物体側に位置する焦点距離fz2における第１面から開口絞りまでの距離をepz2、望遠端における第１面から開口絞りまでの距離をept、としたとき、以下の式を満足する。
0.5<epw/ept<0.95
0.2<epz2/ept<0.85
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば各レンズ群の小型化を可能にしたズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施例１に対応する数値実施例１の広角端、望遠端の収差図
【図３】本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図
【図４】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施例２に対応する数値実施例２の広角端、望遠端の収差図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、可動もしくは固定の後群より構成されている。各実施例においては、正の屈折力の第３レンズ群、正または負の後群より構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群は像側へ直線的に移動し、開口絞りは物体側に凸状の軌跡、第３レンズ群は開口絞りと異なる物体側に凸状の軌跡で移動する。ズーミングのためには第１群は不動である。
【００１２】
前記開口絞りは、前記第２群を広角端から望遠端まで直線的に動かしたとき、ズームfz1において、前記開口絞りの広角端の位置よりも物体側を通り、望遠端において、広角端の位置より像側を通る。これにより、第１群の軸外光線高さを下げ、第１群の小型化を実現するとともに、第２移動群が像側に移動するスペースを確保して高ズーム比を実現している。なお、ズームfz1は広角端における焦点距離をfw、ズーム比をZとしたとき、以下の式を満足する。
fw×Z0.005＜fz1＜fw×Z0.35    ・・・・（１）
【００１３】
さらに、広角端における第１面から開口絞りまでの距離をepw、（１）式の焦点距離の範囲において最も開口絞りが物体側に位置する焦点距離fz2における第１面から開口絞りまでの距離をepz2とする。また望遠端における第１面から開口絞りまでの距離をeptとしたとき、以下の式を満足する。
0.5<epw/ept<0.95 ・・・・（２）
0.2<epz2/ept<0.85 ・・・・（３）
【００１４】
（２）は広角端における開口絞りの相対的な位置を表している。下限を超えると、広角端における開口絞り位置が物体側に配置されるため、絞り以降のレンズ群の大型化が顕著になる。上限を超えると、第１群を通る軸外光線高さが高くなってしまい、第１群が大型化がする。
【００１５】
（３）は、（１）式の焦点距離の範囲において最も開口絞りが物体側に位置する焦点距離における開口絞りの相対的な位置を表している。下限を超えると、開口絞り位置が物体側に配置されるため、絞り以降のレンズ群の大型化が顕著になる。上限を超えると、第１群を通る軸外光線高さが高くなってしまい、第１群が大型化する。
【００１６】
さらに好ましくは以下の条件式を満足するとよい。
0.7<epw/ept<0.95 ・・・・（２a）
0.4<epz2/ept<0.85 ・・・・（３a）
【００１７】
本発明による各実施例は上記の条件を満足することにより、ズームレンズの小型化を実現している。本発明におけるズームレンズはさらに以下の条件を満たすことが好ましい。
【００１８】
前記ｆｚ２における開口絞りから像側で最も近接するレンズ面までの距離をeaz2、ｆｚ２における開口絞りから像面までの距離をebz2、最も物体側のレンズ面より像面までの距離をｌとしたとき、以下の式を満足する。
eaz2/l<0.125 ・・・・（４）
ebz2/l>0.29 ・・・・（５）
【００１９】
（４）式は開口絞りから像側に近接するレンズ群の相対的な距離を表している。物体側から順に正、負の構成を持つズームレンズでは、開口絞りからの軸上光は発散光となる。従って、（４）式の上限を超える、すなわち開口絞りからの距離が離れると特に第３群が大型化してしまう。さらに第３群を正の屈折力を有するレンズ群とすることで、発散する軸上光を収斂させたり、軸外光を光軸方向に曲げることができる。それにより、開口絞りより像側のレンズ群を小型化することが可能となる。
【００２０】
（５）式は開口絞りのレンズ全体に対する相対的な位置を表している。（５）式の下限を超える、すなわち開口絞り位置がより像面側に配置されると、特に第１レンズ群が大きくなり、本発明の効果が実現されなくなる。
【００２１】
さらに好ましくは以下の条件式を満足すると良い。
ebz2/l>0.45 ・・・・（５a）
【００２２】
［実施例１］
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による、ズームレンズについて説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施例１（数値実施例１）であるズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図および広角端から望遠端に向けたズーム軌跡である。本実施例のズームレンズでは、物体側から順に正の第１群（L1）、負の第２群（L2）、開口絞り（SP）、L3が正の第３群（L3）、L4が負の第４群（L4）、正の第５群（L5）から構成される。Pは光学フィルター、IPは像面であり、CCDセンサーやCMOSセンサー、フィルム面等の感光面に相当する。広角端から望遠端にズームするために第２、開口絞り、第３、第４、第５レンズ群を矢印のように移動させている。第５群はフォーカス群であり、実線が無限遠、破線が至近時の移動軌跡である。
【００２４】
図２には広角端及び望遠端における縦収差図を示す。収差図において、球面収差は、ｇ線とｄ線を示している。非点収差はｄ線のメリディオナル像面（Ｍ）とｄ線のサジタル像面（Ｓ）を示している。倍率色収差はｇ線によってあらわしている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００２５】
［実施例２］
以下、図3を参照して、本発明の第1の実施例による、ズームレンズについて説明する。
【００２６】
図３は本発明の実施例２（数値実施例２）であるズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図および広角端から望遠端に向けたズーム軌跡である。
【００２７】
本実施例のズームレンズでは、物体側から順に正の第１群（L1）、負の第２群（L2）、開口絞り（SP）、正の第３群（L3）、正の第４群（L4）から構成される。第２、開口絞り、第３、第４レンズ群を矢印のように移動させている。第４群はフォーカス群であり、実線が無限遠、破線が至近時の移動軌跡である。図４には広角端及び望遠端における縦収差図を示す。
【００２８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００２９】
次に、本発明の実施例１〜２に各々対応する数値実施例１〜２を示す。各数値実施例において、ｒは各光学面の曲率半径である。ｄは各光学面と像側に近接する面との軸上間隔である。ｎｄ、νｄはそれぞれｄ線に対する各光学面の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。広角（広角端）、中間（中間のズーム位置）、望遠（望遠端）、開口絞りが最も物体側を通るズーム位置について焦点距離、Ｆナンバーを示している。但し、実施例２は中間のズーム位置において開口絞りが最も物体側に位置する。また、非球面には面番号の横に＊の印を記す。近軸曲率半径をＲ、離心率をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６とする。光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、  
X=(H2/R)/[1+{1-(1+K)(H/R)2}1/2]+ A4H4 +A6H6 
で表わされる。
【００３０】
なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。数値実施例において最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。数値実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。最も物体側のレンズ面より像面までの距離はレンズ全長にバックフォーカスを加えたものである。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。
【００３１】
［数値実施例１］
単位mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1        416.512    2.00   1.80100    35.0           
2         40.233    0.14                             
3         40.145    5.11   1.43387    95.1           
4       -130.098    0.29                             
5         45.171    3.21   1.59522    67.7           
6        484.119    0.25                             
7         47.160    2.46   1.77250    49.6           
8        204.726  (可変)                             
9       -111.549    0.80   2.00100    29.1           
10         11.553    2.73                             
11        -28.440    2.10   1.92286    18.9           
12        -11.523    0.62   1.80610    33.3           
13        127.651    1.53                             
14        -16.773    0.62   1.72342    38.0           
15       -208.630    0.14                             
16         60.422    2.80   1.84666    23.8           
17        -24.024  (可変)                             
18(絞り)    ∞     (可変)                             
19*        16.902    4.00   1.79952    42.2           
20*        71.962    2.49                             
21         20.136    0.46   2.00100    29.1           
22         13.969    6.09                             
23         23.446    0.51   1.80518    25.4           
24         14.151    4.10   1.49700    81.5           
25        -31.093  (可変)                             
26       -196.420    0.52   1.51823    58.9           
27         15.773    1.01                             
28*        50.273    2.49   1.92286    18.9           
29        107.885  (可変)                             
30         43.413    4.77   1.49700    81.5           
31        -11.658    0.62   1.81600    46.6           
32        -72.031  (可変)                             
33*        31.654    2.86   1.49710    81.6           
34       -111.420    6.90                             
35         21.125    5.58   1.49700    81.5           
36        -21.078    0.69   1.83400    37.2           
37        -40.490  (可変)                             
38          ∞       2.20   1.51633    64.1           
39          ∞     (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第19面
K =-1.51984e+000  A 4= 3.72724e-005  A 6=-8.19267e-009  
第20面
K = 1.41563e+001  A 4= 2.00318e-005  A 6=-7.67529e-008  
第28面
K = 2.12062e+001  A 4= 8.05115e-006  A 6= 1.56535e-008  
第33面
K = 2.53000e-001  A 4= 2.00858e-006  A 6= 2.07965e-008  
各種データ
ズーム比     20.00 
焦点距離                  6.19    58.91   123.87     9.98  
Fナンバー                2.00     3.64     3.90     2.31  
画角                     34.26     4.71     2.24    23.62  
像高                      4.22     4.85     4.85     4.37  
最も物体側のレンズ面より
像面までの距離           141.67   141.67   141.67   141.67  
BF                        10.46    14.21     5.88     9.56  
d 8            1.95    28.91    32.47     6.25  
d17           30.05     4.03     3.84    20.41  
d18           20.15     4.76     1.86    17.00  
d25            0.57    12.40    11.12     5.03  
d29            1.69     1.69     1.69     1.69  
d32            8.94     7.80    16.94    13.88  
d37            7.62    11.37     3.04     6.72  
d39            1.39     1.39     1.39     1.39  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      46.76  
2    9      -9.86  
3   18       ∞    
4   19      25.95  
5   26     -39.15  
6   30    -253.48  
7   33      23.51  
8   38       ∞    
【００３２】
［数値実施例２］
単位mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1         57.361    1.45   2.00069    25.5           
2         30.951    4.26   1.59240    68.3           
3       -539.073    0.17                             
4         27.792    2.71   1.77250    49.6           
5         73.513  (可変)                             
6         43.125    0.60   1.83481    42.7           
7          5.681    4.19                             
8        -20.687    0.60   1.77250    49.6           
9         14.545    0.49                             
10         12.254    1.97   1.92286    18.9           
11         62.658  (可変)                             
12(絞り)    ∞     (可変)                             
13         12.171    0.60   2.00330    28.3           
14          9.150    3.28   1.55332    71.7           
15*       -29.328  (可変)                             
16         11.279    0.60   2.00330    28.3           
17          7.441    2.33   1.48749    70.2           
18        -26.656  (可変)                             
19          ∞       1.98   1.51633    64.1           
20          ∞       1.00                             
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-1.04391e+001  A 4= 4.07179e-005  
各種データ
ズーム比     36.06 
広角     中間     望遠
焦点距離                    3.09     8.42   111.49  
Fナンバー                   1.85     2.45     4.29  
画角                       36.04    14.94     1.14  
像高                        2.25     2.25     2.25  
最も物体側のレンズ面より
像面までの距離             79.78    79.78    79.78  
BF                          9.40    13.41     5.18  
d 5            0.50    13.44    32.86  
d11           26.35     8.94     2.26  
d12            9.10     9.62     1.42  
d15           11.18    11.11    14.81  
d18            7.09    11.11     2.87  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      43.74  
2    6      -6.03  
3   12       ∞    
4   13      19.42  
5   16      25.86  
6   19       ∞    
【００３３】
【表１】
2019200260.tif 000003
【符号の説明】
【００３４】
Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３は第３レンズ群、Ｌ４は第４レンズ群、Ｌ５は第５レンズ群、ＳＰは開口絞り又は光量調整装置、Ｐはガラスブロック、ＩＰは像面、ｄはｄ線、ｇはｇ線、ΔＳはサジタル像面、ΔＭはメリディオナル像面
【図１】
2019200260.tif 000004
【図２】
2019200260.tif 000005
【図３】
2019200260.tif 000006
【図４】
2019200260.tif 000007