(57)【要約】【課題】  全ズーム域・全物体距離にわたって良好な光学性能を有する広角・高変倍比かつFナンバー変動が小さいコンパクトなズームレンズおよびそれを用いた光学機器を得ること【解決手段】  負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、第２レンズ群は第2aレンズ群とFナンバー決定手段、第2bレンズ群により構成し、Fナンバー決定手段を適切な位置に配置することで、広角・高変かつコンパクトでFナンバー変動の小さいズームレンズ【選択図】図1
2012113016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、
第１レンズ群は物体側から順に負・正の２枚で構成され、
第２レンズ群は、第2aレンズ群とFナンバー決定手段、第2bレンズ群より構成され、
第３レンズ群は、単レンズで構成され、
第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離をTD_blk2、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面からFナンバー決定手段までの距離をD2sp、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、全系の広角端の焦点距離をfw、望遠端の焦点距離をｆTとし、以下の条件式を満足することを特徴としたズームレンズ。
0.1  ＜  D2sp / TD_blk2    ＜  1.0               （１）
0.7    ＜  f2 /√ｆｗ・ｆT  ＜  1.2                        （２）
【請求項２】
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3  ＜  ｆ3/ｆｗ    ＜  10                       （３）
【請求項３】
前記第２レンズ群は物体側から順に正、正、負、正または、正、負、負、正の４枚構成とし、
前記第２レンズ群の最像側レンズの焦点距離をf24とし、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
1.0  ＜  ｆ24/ｆ2  ＜  3.0                （４）  
【請求項４】
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第３レンズ群の焦点距離をf3とし、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のズームレンズ。
0.1  ＜  ｆ1/f3  ＜0.6                    （５）
【請求項５】
前記第2aレンズ群の焦点距離をｆ2aとし、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のズームレンズ。
0.5＜  f2a／f2  ＜2.0              （６）
【請求項６】
前記第２レンズ群の構成は正、正、負、正とし、少なくとも1組の接合レンズを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
第１レンズ群は少なくとも１枚正レンズを有し、第１レンズ群の屈折率の平均値をNd1としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とした請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のズームレンズ。
Nd1＞1.76                          （７）
【請求項８】
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は単調に物体側に移動し、前記第３レンズ群は像側に移動する事を特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群中の負レンズは、物体側と像側の面が非球面形状である事を特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第３レンズ群を物体側に移動させて無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う事を特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のズームレンズを有していることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスチルカメラやビデオカメラ、そしてデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、撮像装置（カメラ）の高機能化にともない、それに用いる光学系には広い画角を包含した大口径比のズームレンズが求められている。
【０００３】
この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種光学部材を配置する為、それに用いる光学系には、比較的バックフォーカスの長いレンズ系が要求される。
【０００４】
また、カラー画像用の撮像素子を用いたカラーカメラの場合、色シェーディングを避けるため、それに用いる光学系には像側のテレセントリック特性の良いものが望まれている。
【０００５】
さらに、近年のデジタルカメラの小型・高倍化に伴い、前玉径が小型化しやすいネガティブリード型のズームレンズでは、Fナンバー変動が大きくなるという傾向がある。
【０００６】
一般に、変倍時のFナンバーは広角端もしくは望遠端の一方を決定すると、もう一方は従属的に決定される。
【０００７】
よって、広角端のFナンバーを製品仕様上問題ない明るさとすると、望遠端でのFナンバーが暗くなるという課題がある。
【０００８】
また、望遠端のFナンバーを十分明るくすると、広角端のFナンバーを必要以上に明るくすることになり、光学系の大型化を招く。
【０００９】
上記問題を解決するためには、Fナンバー決定手段を適切な位置に配置し、変倍時のFナンバー変動を抑えるよう、開口径を制御する必要がある。
【００１０】
また、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、第２レンズ群の物体側にFナンバー決定手段を配置した実施形として特許文献１が知られている。
【００１１】
また、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群より成る２群ズームレンズにおいて、Fナンバー決定手段を第２レンズ群の像側に配置した実施形として、特許文献２が知られている。
【００１２】
また、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、および正の屈折力の第３レンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、Fナンバー決定手段を第２レンズ群の中に配置した実施形として、特許文献３が知られている。
【００１３】
また、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、および正の屈折力の第３レンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、Fナンバー決定手段を第２レンズ群の中に配置し、変倍比が3倍程度の実施形として、特許文献４が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開2004-013130号公報
【特許文献２】特開2007-108399号公報
【特許文献３】特開2004-12505号公報
【特許文献４】特許3706827号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ネガティブリード型のズームレンズにおいて、小型で広角・高変倍、かつ変倍時のFナンバー変動を小さくするためには、主変倍レンズ群の移動量を小さくすることが有効である。
【００１６】
しかしながら、高変倍化を図ろうとすると、主変倍のレンズ群は移動量が増大するため、変倍時のFナンバー変動が大きくなる。
【００１７】
ここで、Fナンバー変動を抑えるため、主変倍レンズ群の移動量を小さくし、各レンズ群の屈折力を単に強めると、ズーミングに伴う収差変動が増大し、全ズーム範囲において高い光学性能を得るのが困難になる。
【００１８】
このため、ネガティブリード型のズームレンズにおいて、小型・広角化かつ高変倍比でFナンバー変動が小さいズームレンズを達成するためには、Fナンバー決定手段を適切な位置に配置し、制御するとともに、屈折力配置を最適化することが重要である。
【００１９】
各レンズ群の屈折力を最適化するとき、広角端でFナンバー決定手段を適切に配置しないまま小型化および広角化を図ると、小型化のためには、第１レンズ群の屈折力を強めなければならない。
この結果、広角端での光学性能が良好に補正できなくなる点で課題を有する。
【００２０】
また、望遠端でFナンバー決定手段を適切に配置しないまま高倍化かつFナンバー変動を抑えようとすると、次のいずれかを選択しなければならない。
【００２１】
１つは、主変倍群の結像倍率変化を必要以上に大きくするため、レンズ群の屈折力が過大となるという方法である。
【００２２】
これは、各レンズの曲率半径がきつくなり、良好な光学性能が得られない点で課題を有する。
２つめは、レンズ群の移動量を増大するという方法である。
【００２３】
レンズ群の移動量を増大すると、高変倍比は得られるが、Fナンバー変動が大きくなり、望遠端でのFナンバーが暗くなる点で課題を有する。
【００２４】
また、望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群が干渉しないよう、広角端で十分なレンズ間隔を十分確保する必要があるため、全長大型化も招く。
【００２５】
特許文献１は、Fナンバー変動は小さいが、変倍比も小さいため、高変倍化を図ろうとすると、望遠端で第１レンズ群と第２レンズ群が干渉しないよう、広角端で第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を確保する必要がある。
【００２６】
特許文献２は、Fナンバー決定手段が第２レンズ群の像側に配置することで、高倍時に第１レンズ群と第２レンズ群との干渉を防いでいるが、この状態で小絞りとした場合、軸外光線の上下線の通過量に偏りが生じる（いわゆる片絞りとなる）ため、広角端の周辺光量不足を招く。
【００２７】
特許文献３、４は、第２レンズ群の中にFナンバー決定手段を有しているが、本発明が提供しようとする高倍化に対し、いずれも変倍比が３倍以下という点で課題を有する。
【００２８】
本発明は、レンズ系全体が小型、広角かつ高変倍比であり、Fナンバー変動が小さいズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、
第１レンズ群は物体側から順に負・正の２枚で構成され、
第２レンズ群は、第2aレンズ群とFナンバー決定手段、第2bレンズ群より構成され、
第３レンズ群は、単レンズで構成され、
第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離をTD_blk2、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面からFナンバー決定手段までの距離をD2sp、焦点距離をｆ２、広角端の焦点距離をfw、望遠端の焦点距離をｆTとし、以下の条件式を満足することを特徴としたズームレンズ。
0.1  ＜  D2sp / TD_blk2    ＜  1.0             （１）
0.7    ＜  f2 /√ｆｗ・ｆT  ＜  1.2                      （２）
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、レンズ群の中に効果的に非球面を導入することによって軸外諸収差、特に広角端の像面湾曲および大口径比化した際の球面収差補正が効果的に行えるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１のレンズ断面図
【図２】本発明の実施形態１の広角端の収差図
【図３】本発明の実施形態１の中間の収差図
【図４】本発明の実施形態１の望遠端の収差図
【図５】本発明の実施形態２のレンズ断面図
【図６】本発明の実施形態２の広角端の収差図
【図７】本発明の実施形態２の中間の収差図
【図８】本発明の実施形態２の望遠端の収差図
【図９】本発明の実施形態３のレンズ断面図
【図１０】本発明の実施形態３の広角端の収差図
【図１１】本発明の実施形態３の中間の収差図
【図１２】本発明の実施形態３の望遠端の収差図
【図１３】本発明の実施形態４のレンズ断面図
【図１４】本発明の実施形態４の広角端の収差図
【図１５】本発明の実施形態４の中間の収差図
【図１６】本発明の実施形態４の望遠端の収差図
【図１７】本発明の光学機器の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は本発明の後述する実施形態１のレンズ断面図である。図２〜図４は本発明の実施形態１の広角端，中間，望遠端の収差図である。実施形態１は変倍比3.5倍、開口比3.4〜4.5程度のズームレンズである。
【００３３】
図５は本発明の後述する実施形態２のレンズ断面図である。図６〜図８は本発明の実施形態２の広角端，中間，望遠端の収差図である。実施形態２は変倍比4.7倍、開口比2．8〜4.5程度のズームレンズである。
【００３４】
図９は本発明の後述する実施形態３のレンズ断面図である。図１０〜図１２は本発明の実施形態３の広角端，中間，望遠端の収差図である。  実施形態３は変倍比3.8倍、開口比2.9〜5.0程度のズームレンズである。
【００３５】
図１３は本発明の後述する実施形態４のレンズ断面図である。図１４〜図１６は本発明の実施形態４の広角端，中間，望遠端の収差図である。実施形態４は変倍比4.7倍、開口比2.6〜5.5程度のズームレンズである。
【００３６】
レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群で、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。L2aは第2aレンズ群、L2ｂは第2bレンズ群である。ＳPはＦナンバー決定手段、Gは光学フィルター、フェースプレート、赤外カットフィルタなどに相当するガラスブロック、ＩＰは像面である。  全実施形態においては、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。
【００３７】
次に本発明のズームレンズのレンズ構成について説明する。
【００３８】
一般に、小型な広角ズームレンズを構成する場合、負レンズ群が先行するネガティブリード型を選択すると、後側主点位置を像側へ飛ばせるため、バックフォーカスを伸ばせる点で好ましい。
【００３９】
そして、固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な良好な像側のテレセントリック特性を実現するためには、撮像装置に最も近いレンズ群を正レンズ群とし、フィールドレンズの役割を持たせる必要がある。
【００４０】
そこで、本発明のズームレンズでは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成し、少なくとも第２レンズ群が移動することで、変倍およびそれに伴う像点の移動を補正している。
【００４１】
また、本発明のように、広角コンパクトかつ高変倍比を満足させつつ、変倍時におけるFナンバー変動が小さい光学系を実現するためには、Fナンバー決定手段をどこに配置し、またその開口径を焦点距離ごとに制御することが重要である。
【００４２】
一般に、前玉径小型化のためには、Fナンバー決定手段は極力第１レンズに近い位置に配置することが好ましいため、第２レンズ群の最も物体側に配置することとなる。
【００４３】
しかしながら、Fナンバー決定手段を第２レンズ群の最も物体側に配置すると、高倍化を図った際、望遠端で第１レンズ群と第２レンズ群が干渉しないよう、広角端で第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を十分確保しておかなければならない。
【００４４】
この結果、全長小型化の点で課題を有する。
【００４５】
また、上記課題を解決するため、Fナンバー決定手段を第２レンズ群の最も像側に配置する方法もある。
【００４６】
この配置では、射出瞳から結像面までの距離を短くできるため、第２レンズ群の物体側にＦナンバー決定手段を置いた場合と比較すると、望遠端を同じ明るさにする場合、Fナンバー決定手段の開口径を小さく設定できる。
【００４７】
しかしながら、この状態で小絞りとした場合、軸外光線の上下線の通過量に偏りが生じる（いわゆる片絞りとなる）ため、広角端の周辺光量不足を招く。
【００４８】
本発明では、Fナンバー決定手段の配置を第2aレンズ群と第2bレンズ群との間に配置し、ズームポジションごとにＦナンバー決定手段の開口径を制御することで、変倍時のFナンバー変動を抑えている。
【００４９】
具体的には、本発明のズームレンズにおいて、良好なる光学性能を得るとともに、レンズ系全体の小型化を図るには、次の条件式を満足するよう、Ｆナンバー決定手段を配置するのが良い。
0.1  ＜  D2sp / TD_blk2    ＜  1.0             （１）
0.7  ＜  f2 /√ｆｗ・ｆT  ＜  1.2                        （２）
ここで、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離をTD_blk2、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面からFナンバー決定手段までの距離をD2sp、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端の焦点距離をfw、望遠端の焦点距離をｆTとする。
【００５０】
そして、D2spの符号は第２レンズ群の最も物体側の面に対し、像側に位置する面までの距離を正とする。
【００５１】
式（１）は第２レンズ群におけるＦナンバー決定手段の相対配置を規定する式である。
【００５２】
式（１）の上限を超える場合、すなわち、Ｆナンバー決定手段が第２レンズ群の像側に配置される場合、この状態で小絞りとした場合、軸外光線の上下線の通過量に偏りが生じる（いわゆる片絞りとなる）ため、広角端の周辺光量不足を招く。
【００５３】
式（１）の下限を超える場合、すなわち、Fナンバー決定手段が第２レンズ群の物体側に配置される場合、高倍化を図る際、望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群が干渉しないよう、広角端で第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を十分確保しなければならず、前玉径大型化を招く。
【００５４】
式（２）は第２レンズ群の屈折力を規定する式である。
【００５５】
式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群の焦点距離が長くなり、すなわち、第２レンズ群の屈折力が小さくなり、所望の高変倍比を得るためには、第２レンズ群の移動量が増大させなけれならない。
【００５６】
この結果、望遠端での光学全長が長くなる点で課題を有する。
【００５７】
式（２）の下限値を超えると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり、すなわち、第２レンズ群の屈折力が大きくなり、ズーム全域の球面収差・コマ収差補正上課題を有する。
【００５８】
さらに、以下の条件を少なくとも１つ満足することが好ましい。
3  ＜  ｆ3/ｆｗ    ＜10                        （３）
1.0＜ｆ24/ｆ2＜3.0                        （４）  
0.1  ＜  ｆ1/f3  ＜0.6                    （５）
0.5＜  f2a／f2  ＜2.0       （６）
Nd1＞1.76                          （７）
ここで、f3は第３レンズ群の焦点距離、f24は前記第２レンズ群の最像側レンズの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、f2aは第2aレンズ群の焦点距離、Nd1は第１レンズ群の屈折率の平均値とする。
【００５９】
式（３）は第３レンズ群の屈折力を規定する式である。
【００６０】
式（３）の上限を超える場合、第３レンズ群の焦点距離が長くなり、すなわち、第３レンズ群の屈折力が弱くなるため、固体撮像素子への入射角がきつくなる点で課題を有する。
【００６１】
式（３）の下限を超える場合、第３レンズ群の焦点距離が短くなり、すなわち、第３レンズ群の屈折力が強くなるため、良好な光学性能を実現するためには、複数のレンズに屈折力を分散させる必要が発生する。
【００６２】
この結果、第３レンズ群の軸上レンズ厚みが増大する点で課題を有する。
【００６３】
式（４）は第２レンズ群の構成を４枚構成としたときの最像側レンズの焦点距離を規定した式である。
【００６４】
式（４）の上限を超える場合、最像側レンズの焦点距離が長くなり、すなわち、最像側レンズの屈折力が過度に弱くなり、第２レンズ群の射出角を緩和することが困難となる。
【００６５】
式（４）の下限を超える場合、最像側レンズの焦点距離が短くなり、すなわち、最像側レンズの屈折力が過度に強くなり、レンズコバ厚確保するため、中心肉厚増大を招く。
【００６６】
この結果、第２レンズ群の総厚が増大し、沈胴時の光学全長短縮の点で課題を有する。
【００６７】
式（５）は第１レンズ群の屈折力を規定した式である。
【００６８】
式（５）の上限値を越えると、第１レンズ群の焦点距離が長くなり、すなわち、第１レンズ群の屈折力が弱すぎるため、前玉径小型化の点で課題を有する。
【００６９】
式（５）の下限値を越えると、第１レンズ群の焦点距離が小さくなり、すなわち、第１レンズ群の屈折力が強すぎるため、ペッツバール和がマイナス側に増大し、特に広角端での像面湾曲が増大する点で課題を有する。
【００７０】
式（７）は第１レンズ群の平均屈折率を規定した式である。
【００７１】
式（７）の下限値を超えると、第１レンズ群の屈折力を強めた場合、第１レンズ群の曲率半径がきつくなる。
【００７２】
このとき、レンズのコバ厚みを確保しようとすると、レンズの軸上厚みが増加するため、薄型化の点で課題を有する。
【００７３】
さらに望ましくは、以下の如く数値範囲を設定するのがよい。
0.2  ＜  D2sp / TD_blk2    ＜  0.9             （１a）
0.8  ＜  f2 /√ｆｗ・ｆT  ＜  1.2                        （２a）
さらに、以下の如く数値範囲を設定した条件式を少なくとも１つ満足することが好ましい。
4.0  ＜  ｆ3/ｆｗ    ＜9.0                     （３a）
1.0＜ｆ24/ｆ2＜2.5                        （４a）  
0.2＜  ｆ1/f3  ＜0.6               （５a）
1.0＜  f2a／f2  ＜2.0              （６a）
Nd1＞1.85                          （７a）
次に各実施例について説明する。
【００７４】
実施例ごとに共通する特徴がある場合は、まとめて説明する。
【００７５】
実施例１〜４は、物体側から順に負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群で構成している。
【００７６】
そして、第２レンズ群は、物体側から順に第２aレンズ群とFナンバー決定手段、第２bレンズ群を配置し構成している。
【００７７】
第３レンズ群は、正の単レンズで構成している。
【００７８】
実施例１〜４の第１レンズ群について説明する。
【００７９】
第１レンズ群は、物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス正レンズの２枚のレンズで構成している。
【００８０】
第１レンズ群は、広角端における軸外光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。
【００８１】
そこで本実施形態では、最も物体側のレンズ径の増大が抑えられる負レンズと正レンズの構成としている。
【００８２】
第１レンズ群は構成枚数を２枚とし、どちらも高屈折率硝材とすることで、各レンズ面の屈折力を小さくし、像面湾曲を抑制している。
【００８３】
そして、負レンズに低分散硝材を使用し、正レンズに高分散硝材を使用することで、望遠端の軸上および広角端の倍率色収差補正を行っている。
【００８４】
また、負レンズの曲率半径は像側に中心から周辺に向かって負の屈折力が弱まる非球面形状とする事により、非点収差と歪曲収差のバランス良く補正すると共に、２枚と言う少ない枚数で第１レンズ群を構成し、レンズ全体のコンパクト化に寄与している。
【００８５】
実施例１の第２レンズ群について説明する。
【００８６】
第２レンズ群は第2aレンズ群とFナンバー決定手段、第2bレンズ群で構成されている。
第2aレンズ群は、物体側凸面を向けたメニスカス正レンズと、物体側凸面を向けたメニスカス正レンズと物体側凸面を向けたメニスカス負レンズの接合レンズで構成されている。
【００８７】
第2aレンズ群は物体側に正レンズを配置し、第１レンズ群を射出した軸外光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差が発生しない様な形状としている。
【００８８】
また、最も物体側に配置された正レンズの物体側の面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とすることにより球面収差、コマ収差を良好に補正している。
【００８９】
さらに、軸上色収差補正のため負レンズを配置するとともに、高屈折率硝材を使用することで負レンズの枚数を極力少なく構成している。
【００９０】
そして、Fナンバー決定手段は第2aレンズ群と第2bレンズ群との間に配置している。
Fナンバー決定手段を第2aレンズ群と第2bレンズ群との間に配置することで、Fナンバー決定手段を第2レンズ群の物体側に配置した場合の課題および、第２レンズ群の像側に配置した場合の課題を解決することが可能となる。
【００９１】
また、Fナンバー決定手段を配置する位置は、実施例のように軸上光線と軸外光線の高さが比較的近くなる位置に配置すると、必要な光量を確保しつつ、不要な軸外光線をカットすることが可能となる。
第2bレンズ群は、両凸レンズで構成されている。
【００９２】
第2bレンズ群は、第３レンズ群に入射するときの入射角を緩和するため、凸レンズで構成している。
【００９３】
実施例２の第２レンズ群について説明する。
【００９４】
第２レンズ群は第2aレンズ群とFナンバー決定手段、第2bレンズ群で構成されている。
【００９５】
第2aレンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス正レンズで構成されている。
【００９６】
Fナンバー決定手段は第2aレンズ群と第2bレンズ群との間に配置している。
【００９７】
第2bレンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス正レンズと物体側凸面を向けたメニスカス負レンズの接合レンズと、両凸の正レンズで構成している。
【００９８】
実施例１同様に、Fナンバー決定手段を配置する位置は、実施例のように軸上光線と軸外光線の高さが比較的近くなる位置に配置すると、必要な光量を確保しつつ、不要な軸外光線をカットすることが可能となる。
【００９９】
実施例３および実施例４の第２レンズ群について説明する。
【０１００】
第２レンズ群は第2aレンズ群とFナンバー決定手段、第2bレンズ群で構成されている。
【０１０１】
第2aレンズ群は両凸形状の正の単レンズと、両凸の正レンズと両凹の負レンズの接合レンズで構成している。
【０１０２】
Fナンバー決定手段の配置および第2bレンズ群の構成は実施例1と同様である。
【０１０３】
実施例１〜４の第３レンズ群は、テレセントリック性を確保するためのフィールドレンズとしての役割を果たしており、軸上レンズ厚短縮のため、１枚の正レンズで構成する事を特徴としている。
【０１０４】
また、第３レンズ群はフォーカス群であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う際に像側から物体側へ移動する。
【０１０５】
フォーカシングを行う際に、位置敏感度を適切に設定することで、フォーカシングの高速化が可能となる。
【０１０６】
次に、本発明の実施形態を示す。各実施形態において、ｒは各面番号におけるレンズ面の曲率半径、dは次の面番号との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎd、νdはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。＊は非球面であることを示す。
【０１０７】
また、最も像側の２面はフェイスプレート等のガラス材である。また、ｋ、A4，A6、A8、A10は非球面係数である。非球面形状は光軸からの高さ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
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］
＋A４ｈ4＋A６ｈ6＋A８ｈ8＋A１０ｈ10
で表される。但しＲは曲率半径である。
【０１０８】
又、前述の各条件式と各実施形態との関係を表１に示す。
【０１０９】
【表１】
2012113016.tif 000003
【０１１０】
図１７おいて、４０はビデオカメラ本体、４１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、４２は撮影光学系４１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、４３は撮像素子４２が受光した被写体像を記録する記録手段、４４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。
【０１１１】
上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子４２上に形成された被写体像が表示される。４５は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。
【０１１２】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
数値実施例１
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*      22642.145    1.40   1.88300    40.8       16.14
2*         6.620    2.80                         12.37
3         11.349    1.74   1.94595    18.0       12.96
4         18.588  (可変)                         12.58
5*         7.512    2.70   1.74330    49.3        8.24
6*       284.994    0.20                          7.40
7          6.419    1.95   1.51633    64.1        6.79
8         30.798    0.60   1.80518    25.4        5.91
9          4.475    1.90                          5.06
10(絞り)    ∞       0.45                          4.84
11         15.750    1.25   1.71999    50.2        4.72
12       -468.086  (可変)                          4.47
13         33.881    1.60   1.48749    70.2       10.80
14        -29.416  (可変)                         10.80
15          ∞       1.05   1.51633    64.1       15.00
16          ∞     (可変)                         15.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-7.54512e+008  A 4=-3.90852e-005  A 6= 1.99799e-006  A 8=-1.52803e-008  A10=-1.99421e-011  
第2面
K =-2.10291e+000  A 4= 6.24243e-004  A 6=-7.32965e-006  A 8= 3.57012e-007  A10=-4.99385e-009  
第5面
K =-3.59886e-002  A 4=-4.79138e-005  A 6= 1.40614e-006  A 8= 9.25745e-008  A10= 1.96316e-008  
第6面
K = 3.33602e+003  A 4= 2.24672e-004  A 6= 3.85152e-006  A 8= 3.25552e-007  A10= 2.80895e-008  
各種データ
ズーム比      4.10 
焦点距離       5.48    13.92    22.45  
Fナンバー      2.06     3.98     5.94  
画角          36.64    18.39    11.65 
像高           4.07     4.63     4.63 
レンズ全長    42.57    40.70    47.92  
BF             0.40     0.40     0.40 
d 4           17.03     4.97     2.00 
d12            4.24    14.57    24.90 
d14            3.25     3.11     2.97 
d16            0.40     0.40     0.40 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     -11.16         5.94         0.12         -4.36
2    5      11.50         9.05        -1.10         -7.61
3   13      32.57         1.60         0.58         -0.50
4   15       ∞           1.05         0.35         -0.35数値実施例２
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*     -26452.946    1.40   1.88300    40.8       13.86
2*         6.622    2.98                         11.00
3         12.587    1.74   1.94595    18.0       11.17
4         23.224  (可変)                         10.71
5*         8.507    2.01   1.74330    49.3        8.62
6*        72.235    0.49                          8.25
7(絞り)    ∞       0.49                          8.10
8          7.114    1.95   1.51633    64.1        7.39
9         42.357    0.60   1.80518    25.4        6.66
10          5.189    1.57                          5.83
11         14.664    1.90   1.71999    50.2        5.76
12        -59.462  (可変)                          5.45
13         23.371    2.33   1.48749    70.2       10.80
14      -1921.375  (可変)                         10.80
15          ∞       1.05   1.51633    64.1       15.00
16          ∞     (可変)                         15.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-7.54512e+008  A 4=-1.15482e-005  A 6= 1.42059e-007  A 8= 8.91284e-011  A10=-3.66627e-011  
第2面
K =-1.99598e+000  A 4= 5.48019e-004  A 6=-4.80365e-006  A 8= 1.16411e-007  A10=-1.82441e-009  
第5面
K =-2.89576e-001  A 4=-4.10389e-005  A 6= 1.14175e-006  A 8= 5.59791e-009  A10= 6.48593e-009  
第6面
K = 4.43560e+001  A 4= 3.21193e-005  A 6=-6.52232e-008  A 8= 1.85365e-007  A10= 2.61999e-009  
各種データ
ズーム比      3.75 
焦点距離       5.76    13.64    21.60  
Fナンバー      2.06     3.60     5.16  
画角          35.26    18.74    12.10  
像高           4.07     4.63     4.63  
レンズ全長    45.58    43.00    49.49 
BF             0.40     0.40     0.40
d 4           17.75     5.34     2.00 
d12            4.97    14.98    25.00 
d14            3.96     3.77     3.59 
d16            0.40     0.40     0.40 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     -11.59         6.12        -0.12         -4.90
2    5      12.46         9.00        -0.22         -7.00
3   13      47.38         2.33         0.02         -1.55
4   15       ∞           1.05         0.35         -0.35
数値実施例３
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*     -1288.083    1.55                         13.15
2*         5.256    2.23                         10.22
3          8.737    1.80   1.84666    23.9       10.92
4         14.979  (可変)                         10.53
5*        14.611    1.75   1.69680    55.5        6.46
6        -51.733    0.15                          6.47
7          6.558    2.35   1.60311    60.6        6.39
8        -16.635    1.35   1.80610    33.3        5.82
9          5.659    1.35                          5.04
10(絞り)    ∞       0.74                          5.16
11         40.982    1.33   1.77250    49.6        5.28
12        -22.360  (可変)                          5.31
13         19.076    1.73   1.48749    70.2        7.30
14        -42.198  (可変)                          7.20
15          ∞       0.80   1.51633    64.1       10.00
16          ∞     (可変)                         10.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-2.31517e+003  A 4= 3.73144e-005  A 6=-2.22056e-006  A 8= 3.25509e-008  A10=-9.42509e-011  
第2面
K =-1.80860e+000  A 4= 1.06727e-003  A 6=-2.92215e-006  A 8=-2.91108e-007  A10= 9.02278e-009  
第5面
K = 3.80728e-001  A 4=-3.42318e-005  A 6= 3.35752e-007  A 8=-3.03808e-009  A10=-4.95713e-009  
各種データ
ズーム比      4.62 
焦点距離       5.48    14.93    25.29  
Fナンバー      2.80     6.80     5.97  
画角          28.56    11.30     6.73  
像高           2.98     2.98     2.98  
レンズ全長    46.62    45.52    55.38  
BF             0.40     0.40     0.40 
d 4           19.60     5.40     2.17  
d12            4.34    17.93    32.14  
d14            5.16     4.67     3.55  
d16            0.40     0.40     0.40  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     -12.64         5.58         0.32         -3.77
2    5      13.20         9.01        -0.06         -6.93
3   13      27.20         1.73         0.36         -0.81
4   15       ∞           0.80         0.26         -0.26
数値実施例４
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       -96.961    1.05   1.88300    40.8       12.25
2*         5.584    1.84                          9.46
3          9.480    1.70   1.92286    18.9        9.61
4         20.857  (可変)                          9.19
5*         5.813    1.56   1.88300    40.8        5.06
6         58.695    0.22                          4.80
7          7.115    1.10   1.69680    55.5        4.59
8        -40.702    0.40   1.80518    25.4        4.26
9          3.746    0.62                          3.80
10(絞り)    ∞       0.20                          3.81
11         54.951    0.90   1.69680    55.5        3.83
12        -17.140  (可変)                          3.84
13*        54.178    1.70   1.69350    53.2        8.94
14        -19.720  (可変)                          8.98
15          ∞       0.80   1.51633    64.1       20.00
16          ∞     (可変)                         20.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-7.29236e+002  A 4= 6.12768e-005  A 6= 1.50439e-006  A 8=-4.38468e-008  A10= 2.43621e-010  
第2面
K =-2.45562e+000  A 4= 1.47174e-003  A 6=-1.86199e-005  A 8= 6.44673e-007  A10=-1.22003e-008  
第5面
K =-2.50659e-001  A 4=-2.53742e-004  A 6=-9.87436e-006  A 8= 9.33644e-007  A10=-5.54522e-008  
第13面
K =-9.30129e+002  A 4= 4.59698e-004  A 6=-3.30079e-005  A 8= 1.21213e-006  A10=-1.83080e-008  
各種データ
ズーム比      4.71 
焦点距離       4.43     7.66    20.89  
Fナンバー      2.85     4.22     6.08  
画角          36.93    26.25    10.51  
像高           3.33     3.78     3.88  
レンズ全長    32.71    29.57    38.72   
BF             0.40     0.40     0.40   
d 4           13.23     6.34     0.35   
d12            3.78     7.58    22.91   
d14            3.22     3.17     2.98   
d16            0.40     0.40     0.40   
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     -10.02         4.59        -0.15         -3.51
2    5       9.18         4.99        -1.17         -4.21
3   13      21.05         1.70         0.74         -0.27
4   15       ∞           0.80         0.26         -0.26
【符号の説明】
【０１１３】
Ｌ１  第１群
Ｌ２  第２群
Ｌ３  第３群
L2a  2a群
L2b  2b群
ＳＰ  絞り
G  ガラスブロック
ＩＰ  像面
ｄ    ｄ線
ｇ    ｇ線
Ｓ    サジタル像面
Ｍ    メリディオナル像面
【図１】
2012113016.tif 000004
【図２】
2012113016.tif 000005
【図３】
2012113016.tif 000006
【図４】
2012113016.tif 000007
【図５】
2012113016.tif 000008
【図６】
2012113016.tif 000009
【図７】
2012113016.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012113016.tif 000013
【図１１】
2012113016.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2012113016.tif 000019
【図１７】
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