(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レンズ群を少なくとも有し、ズームポジションごとに第１のFナンバー決定手段および第２のFナンバー決定手段を適切に使い分けることで、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
2012123030.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レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の少なくとも２つのレンズ群を有し、
第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段を有し、
第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段との距離をS12、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、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。
0.3＜S12/f2＜0.9            （１）
【請求項２】
前記第１のFナンバー決定手段は、広角端でのFナンバーを決定するための手段として用い、前記第２のFナンバー決定手段は望遠端のFナンバーを決定する手段として用い、
主変倍群の最物体側面から第１のFナンバー決定手段までの距離をLs1、主変倍群の最物体側面から第２のFナンバー決定手段までの距離をLs2とし、距離は像側に位置するものをプラスとしたとき、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。
-1.0＜Ls1/Ls2＜0            （２）
【請求項３】
広角端における前記第１のFナンバー決定手段の開口径のDs1、望遠端における第２のFナンバー決定手段の開口径Ds2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又は請求項２に記載のズームレンズ。
1.0≦Ds1／Ds2＜1.5   （３）
【請求項４】
前記第２のFナンバー決定手段は、広角端から望遠端への中間焦点距離における、第２のFナンバー決定手段の開口径をDs2mid、望遠端における第２のFナンバー決定手段の開口径をDs2とした時、少なくとも１つの中間焦点距離において、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。
0.6＜Ds2mid/Ds2≦1.0 （４）
【請求項５】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とした時、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＜f2／√（ｆｗxｆT）＜2.0    （５）
【請求項６】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした時、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５の何れか１項に記載のズームレンズ。
1.8＜｜f1/fw｜＜3.0  （６）
【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＞1.80            （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９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、高変倍化すると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】
また、変倍時に少なくとも１つのレンズ群が移動することで変倍するズームレンズにおいて、広角端と望遠端でそれぞれ明るさ絞りの開口径を変えることで望遠端のFナンバー変動を小さくした実施形として、特許文献１が知られている。
【００１０】
また、全系が小型でバックフォーカスが長く、像側のテレセントリック特性の良いズームレンズとして、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レンズ群を有し、変倍時のFナンバー変動が小さい３群ズームレンズの実施形として特許文献２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、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、高変倍化を図った実施形として特許文献３、４が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2007-260305号公報
【特許文献２】特開2004-013130号公報
【特許文献３】特開2006-208890号公報
【特許文献４】特開2006-227197号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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するため、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。
【００１６】
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、各レンズ群の屈折力を最適化するととともに、ズームポジションごとにFナンバーを決定する手段を使い分けることが重要である。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、レンズ群の屈折力を過大とするという方法である。
【００２１】
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。
【００２２】
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・２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、望遠端でのFナンバー落ちが懸念となる。
【００２６】
特許文献３、４は、構成枚数は少なく高変倍比であるが、Fナンバー変動が大きい点で課題を有する。
【００２７】
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】
【００２８】
物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の少なくとも２つのレンズ群を有し、
第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段を有し、
第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段との距離をS12、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、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。
0.3＜S12/f2＜0.9            （１）
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、レンズ群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の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】
【００３０】
【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】本発明の実施形態５のレンズ断面図
【図１８】本発明の実施形態５の広角端の収差図
【図１９】本発明の実施形態５の中間の収差図
【図２０】本発明の実施形態５の望遠端の収差図
【図２１】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】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。  
【００３４】
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。
【００３５】
図１７は本発明の後述する実施形態５のレンズ断面図である。図１８〜図２０は本発明の実施形態５の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【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レンズ群であり、すべての実施例に共通である。
【００３７】
Ｌ３は実施例２・３・４においては、正の屈折力の第３レンズ群であり、実施例５では負の屈折力の第３レンズ群である。
【００３８】
Ｌ４は実施例４・５においては、正の屈折力の第４レンズ群である。
【００３９】
Ｓ１は第１のＦナンバー決定手段、Ｓ２は第２の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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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を少なくとも有し、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。
【００４４】
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、第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段をズームポジションごとに使い分けることが重要である。
【００４５】
一般に、Fナンバー決定手段が使い分けできない場合、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。
【００４６】
この場合だと、Fナンバー決定手段を主変倍群の物体側に配置し高倍化を図ると、主変倍群の移動により、Fナンバー変動が大きくなる。
【００４７】
この結果、望遠端のFナンバーが暗くなるという課題がある。
【００４８】
また、Fナンバー決定手段が１つで、この手段を主変倍群の像側に配置する場合、射出瞳から結像面までの距離が短いため、主変倍群の前側に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。
【００４９】
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。
【００５０】
本発明では、第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段を適切に配置し、ズームポジションごとにＦナンバー決定手段を使い分けることで、変倍時のFナンバー変動を抑えている。
【００５１】
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ため、又は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。
【００５２】
0.3＜S12/f2＜0.9        （１）
ここで、Ｓ１２は第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段との距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離とする。
【００５３】
式（１）は第１のＦナンバー決定手段と第２のＦナンバー決定手段の相対配置を規定する式である。
【００５４】
式（１）の上限を超えて、第１のＦナンバー決定手段と第２のＦナンバー決定手段の相対距離を離しすぎると、光学系全体の大型化を招く。
【００５５】
式（１）の下限を超えて、第１のＦナンバー決定手段と第２のＦナンバー決定手段の距離を近すぎると、Ｆナンバー決定手段を単一とした場合と変わりなく、Ｆナンバー変動を小さくすることができない点で課題を有する。
【００５６】
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。
【００５７】
-1.0＜Ls1/Ls2＜0               （２）
1.0≦Ds1／Ds2＜1.5                     （３）
0.6＜Ds2mid/Ds2≦1.0           （４）
0.5＜f2／√（ｆｗxｆT）＜2.0          （５）
1.8＜｜f1/fw｜＜3.0            （６）
Nd1＞1.80               （７）
ここで、Ls1は主変倍群の最物体側面から第１のFナンバー決定手段までの距離、Ls2は主変倍群の最物体側面から第２のFナンバー決定手段までの距離とし、像側に位置するものをプラスとする。
【００５８】
Ds1は広角端における前記第１のFナンバー決定手段の開口径、Ds2は望遠端における第２のFナンバー決定手段の開口径である。
【００５９】
Ds2midは中間焦点距離における第２のFナンバー決定手段の開口径、ｆｗは広角端の焦点距離、fTは望遠端の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離とする。
【００６０】
式（２）は、第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段の位置関係を規定した式である。
【００６１】
式（２）が上限値を超えるとき、第１のFナンバーは第２のFナンバー決定手段と同方向に配置されることになる。
【００６２】
この結果、ズームポジションごとにFナンバー決定手段を使い分けることができなくなり、所望のFナンバー変動に抑えること出来ない点で課題を有する。
【００６３】
式（２）が下限値を超えるとき、主変倍群の最物体側面から第２のFナンバー決定手段までの距離を一定とすると、第１のFナンバー決定手段は主変倍群に対し、過度に物体側に離して配置することになる。
【００６４】
一般に、広角端近傍では光軸に対し、軸外光線の高さが軸上光線の高さよりも高いため、Fナンバーを決定する、すなわち、軸上光線を絞ると過剰に軸外光線を切らなければならなる。
【００６５】
この結果、広角端近傍で周辺光量不足となる。
【００６６】
式（３）は、広角端における第１のFナンバー決定手段の開口径を規定する式である。
【００６７】
式（３）の上限値を超えると、広角端における第１のFナンバー決定手段の開口径が過度に大きくなる。
【００６８】
この結果、広角端において、第１のFナンバー決定手段によってFナンバーが決定できなくなり、第２のFナンバー決定手段でFナンバーを決定することとなる。
【００６９】
広角端において、第２のFナンバー決定手段でFナンバーを決定すると、第１レンズ群からFナンバー決定手段までの距離が長くなるため、前玉径小型化の点で課題を有する。
【００７０】
式（３）の下限値を超えると、広角端における第１のFナンバー決定手段の開口径が過度に小さくなり、広角端においてFナンバーが暗くなるという課題がある。
【００７１】
式（４）は、中間焦点距離における、第２のFナンバー決定手段の開口径を規定する式である。
【００７２】
式（４）の上限値を超えると、すなわち、式（４）が１を超えると、第２のFナンバー決定手段は望遠端よりも中間焦点距離で開口径を広げることになる。
【００７３】
本発明では、第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバー決定手段を切り替える際、第１のFナンバー決定手段の開口径を広げ、第２のFナンバー決定手段でFナンバーを決める。
【００７４】
つまり、第１のFナンバー決定手段が大開放となったとき、中間焦点距離でFナンバーが過度に明るくなってしまい、中間焦点距離における球面収差およびコマ収差補正が困難となる点で課題を有する。
【００７５】
式（４）の下限値を超えると、中間焦点距離におけるFナンバーが過度に暗くなるため、Fナンバー変化の連続性が保てなくなる点で課題を有する。
【００７６】
式（５）は第２レンズ群の屈折力を規定する式である。
【００７７】
式（５）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。
【００７８】
この結果、沈胴時の光学全長が長くなる点で課題を有する。
【００７９】
式（５）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。
【００８０】
式（６）は第１レンズ群の屈折力を規定した式である。
【００８１】
式（６）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。
【００８２】
式（６）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。
【００８３】
式（７）は第１レンズ群の平均屈折率を規定した式である。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
0.45＜S12/f2＜0.80             （１a）
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。
【００８８】
-0.80＜Ls1/Ls2＜0       （２a）
1.0≦Ds1／Ds2＜1.3             （３a）
0.7＜Ds2mid/Ds2≦1.0           （４a）
0.7＜f2／√（ｆｗxｆT）＜1.5          （５a）
2.0＜｜f1/fw｜＜2.8            （６a）
Nd1＞1.85               （７a）
次に各実施形態のFナンバー決定手段について説明する。
【００８９】
なお、Fナンバー決定手段については実施例すべてが実施例２と同様の考えに準じているため、実施例２についてのみ説明する。
【００９０】
実施例２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レンズ群で構成されている。
【００９１】
第１レンズ群と第２レンズ群との間には第１のFナンバー決定手段を配置し、広角端のFナンバーを決定する手段として用いている。
【００９２】
そして、第２のFナンバー決定手段は第２レンズ群と第３レンズ群の間に配置し、望遠端のFナンバーを決定する手段として用いている。
【００９３】
第１のFナンバー決定手段と第２のFナンバーはズームポジションごとに使い分けることとし、中間焦点距離においては、第２のFナンバー決定手段の開口径を望遠端の開口径に対し、絞ることで変倍時のFナンバーを連続的に変化させている。
【００９４】
なお、第２のFナンバー決定手段は実施例４で示すように、第２レンズ群の中に配置することも可能である。
【００９５】
次に、各実施例のレンズ構成について説明する。
【００９６】
なお、第１レンズ群は実施例によらず共通の説明となるため、第２レンズ群以降を個別に説明することとする。
【００９７】
各実施例において、負の屈折力の第１レンズ群は物体側から順に物体側に強い凸面を向けたメニスカス負レンズ、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
また、メニスカス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。
【０１０３】
次に、実施例１の第２レンズ群について説明する。
【０１０４】
実施例１の第２レンズ群は、両凸の正レンズと物体側凸面を向けたメニスカス負レンズの２枚構成とし、レンズ厚みの薄型化と軸上色収差補正を両立している。
【０１０５】
また、正レンズのR1面および負レンズのR２面を非球面形状とすることで、球面収差およびコマ収差補正を行っている。
【０１０６】
次に、実施例２および３について説明する。
【０１０７】
実施例２の第２レンズ群は物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、像面側に凹面を向けた負レンズとの接合レンズである第2aレンズ群と、物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズと、両面が凸面の正レンズとの接合レンズである第2bレンズ群の合計４枚のレンズで構成されている。
【０１０８】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群を第2aレンズ群と第2bレンズ群で構成することで広角化に伴う第２レンズ群の屈折力の増大を分担するとともに、偏芯敏感度低減を達成している。
【０１０９】
第2aレンズ群の構成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。
【０１１０】
最も物体側に配置された正レンズは、最も軸上光線の通る高さが高いレンズであり、主に球面収差、コマ収差の補正に関与するレンズである。
【０１１１】
そこで本発明においては、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。
【０１１２】
また、第2aレンズ群の正レンズは物体側に凸面を向けた形状とし、第2bレンズ群の正レンズは両面が凸面とすることで、球面収差・非点収差を良好に補正している。
【０１１３】
また、第2レンズ群は実施例３のように、両凸の正の単レンズおよび正レンズと負レンズの接合レンズ、そして正の単レンズの４枚で構成することも可能である。
【０１１４】
実施例２および３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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
以上の様に、各レンズ群を所望の屈折力配置と収差補正を両立するレンズ構成とする事により、良好な性能を保ちつつ、レンズ系のコンパクト化を達成している。
【０１１８】
次に、実施例４について説明する。
【０１１９】
実施例４の第２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。
【０１２０】
第２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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
実施例４は第２レンズ群の薄型化のため、正レンズと負レンズの接合レンズを１組配置した。
【０１２３】
実施例４の第３レンズ群は正の単レンズで構成し、第２レンズ群と共に変倍分担を行っている。
【０１２４】
また、第３レンズ群の物体側の面は非球面形状とすることで、球面収差およびコマ収差補正を行っている。
【０１２５】
実施例４の第４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。
【０１２６】
また、第４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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
次に、実施例５について説明する。
【０１２９】
実施例５の第２レンズ群は実施例２と同様の構成であるため、説明は省略する。
【０１３０】
実施例５の第３レンズ群は薄型化のため、負の単レンズで構成している。
【０１３１】
第３レンズ群は第２レンズ群とともに変倍分担するとともに、負レンズとすることで、軸上光線束を広げ、Fナンバー変動を抑える働きをしている。
【０１３２】
実施例５の第４レンズ群は実施例４と同様の構成であるため、説明は省略する。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
又、前述の各条件式と各実施形態との関係を表１に示す。
【０１３６】
【表１】
2012123030.tif 000003
【０１３７】
図１に本発明の実施形態１の光学断面図を示す。実施形態１は変倍比2.64倍、開口比3.4〜4.5程度のズームレンズである。図２〜図４に収差図を示す。
【０１３８】
本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ている。
【０１３９】
図５に本発明の実施形態２の光学断面図を示す。実施形態２は変倍比3.77倍、開口比2．8〜4.5程度のズームレンズである。図６〜図８に収差図を示す。
【０１４０】
本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。
【０１４１】
図９に本発明の実施形態３の光学断面図を示す。実施形態３は変倍比4.90倍、開口比2.9〜5.0程度のズームレンズである。図１０〜図１２に収差図を示す。
【０１４２】
図１３に本発明の実施形態４の光学断面図を示す。実施形態４は変倍比5.54倍、開口比2.6〜5.5程度のズームレンズである。図１４〜図１６に収差図を示す。
【０１４３】
図１７に本発明の実施形態５の光学断面図を示す。実施形態５は変倍比4.98倍、開口比2.5〜6.0程度のズームレンズである。図１８〜図２０に収差図を示す。
【０１４４】
本実施形態１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ている。
【０１４５】
本実施形態２・３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。
【０１４６】
本実施形態４・５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レンズ群と第３レンズ群が物体側に移動し、第４レンズ群は像側に移動している。
【０１４７】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ（光学機器）の実施形態を図１７を用いて説明する。
【０１４８】
図２１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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
数値実施例１
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*      -548.956    1.00   1.88300    40.8        8.46
2*         4.010    0.98                          6.85
3          6.937    1.31   2.00330    28.3        7.00
4         28.308  (可変)                          6.79
5(S1)      ∞       1.10                         (可変)
6*         3.224    2.29   1.51633    64.1        4.84
7         -9.852   -0.00                          4.43
8         13.368    0.81   1.84666    23.8        4.05
9*         4.538    1.43                          3.39
10(S2)      ∞     (可変)                         (可変)
11          ∞       0.80   1.51633    64.1       12.00
12          ∞     0.40                         12.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 8.86685e+002  A 4= 1.67510e-004  A 6= 1.02797e-005  A 8=-1.71961e-006  A10= 4.39047e-008  
第2面
K =-2.74055e+000  A 4= 4.20997e-003  A 6=-1.07482e-004  A 8=-5.62230e-007  A10= 4.34989e-008  
第6面
K =-8.77791e-001  A 4= 1.58721e-003  A 6= 5.53606e-005  A 8= 1.48151e-006  A10=-9.42658e-007  
第9面
K = 0.00000e+000  A 4= 4.80602e-003  A 6= 3.80599e-004  A 8= 2.22434e-004  A10=-1.93578e-005  
各種データ
ズーム比      2.64 
広角     中間     望遠
焦点距離       5.50    10.00    14.50  
Fナンバー      3.43     3.59     4.50  
画角          32.96    19.62    13.81  
像高           3.56     3.56     3.56  
レンズ全長    27.04    23.07    23.55  
BF             0.40     0.40     0.40  
d 4           10.24     3.07     0.35 
d10            6.68     9.88    13.08 
面番号        有効径(広角)   有効径（中間） 有効径（望遠）
5       3.50        10.00   10.00
10      2.98         3.04    3.15
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     -11.10         3.29        -0.44         -2.76
2    5       7.89         5.62        -0.27         -4.19
3   11       ∞           0.80         0.26         -0.26
数値実施例２
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        48.641    1.50   1.84954    40.1       12.76
2*         5.525    2.26                          9.57
3          9.048    1.43   1.94595    18.0        9.48
4         14.344  (可変)                          8.99
5(S1)      ∞       0.50                         (可変)
6*         4.753    2.10   1.80604    40.8        6.25
7         27.913    0.60   1.69895    30.1        5.71
8          3.945    0.60                          5.03
9          8.794    0.50   1.76182    26.5        5.05
10          4.316    2.44   1.63854    55.4        4.95
11        -19.906    0.50                          4.93
12(S2)      ∞     (可変)                         (可変)
13         19.649    1.40   1.63854    55.4        8.90
14       -260.426  (可変)                          8.90
15          ∞       0.80   1.51633    64.1       12.00
16          ∞     0.40                         12.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-2.43560e+001  A 4= 1.50712e-006  A 6= 2.85288e-006  A 8=-4.89300e-008  A10= 2.54267e-010  
第2面
K =-2.32502e+000  A 4= 1.29706e-003  A 6=-1.09355e-005  A 8= 4.12584e-007  A10=-5.87065e-009  
第6面
K =-4.87890e-001  A 4= 1.15534e-004  A 6= 8.47143e-006  A 8= 9.84755e-008  A10= 4.75796e-009  
各種データ
ズーム比      3.77 
広角     中間     望遠
焦点距離       5.15    12.18    19.40  
Fナンバー      2.76     3.30     4.50  
画角          35.56    17.65    11.30  
像高           3.68     3.88     3.88  
レンズ全長    36.67    33.63    38.42  
BF             0.40     0.40     0.40  
d 4           13.74     2.93    -0.07  
d12            3.67    11.86    19.84  
d14            4.23     3.83     3.63  
面番号        有効径(広角) 有効径（中間） 有効径（望遠）
5       4.80        15.00   15.00
12      5.04         4.50    4.81
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     -11.86         5.19         0.39         -3.42
2    5      10.41         7.24         0.38         -4.87
3   13      28.67         1.40         0.06         -0.80
4   15       ∞           0.80         0.26         -0.26
数値実施例３
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         36.471    1.80                         15.04
2*         6.493    3.00                         11.57
3         10.826    1.80   1.92286    18.9       11.70
4         16.728  (可変)                         11.12
5(S1)      ∞       1.00                         (可変) 
6*        12.147    1.50   1.69680    55.5        8.33
7        -63.674    0.15                          8.27
8*         7.674    2.70   1.80610    40.7        7.93
9        -14.231    1.90   2.00330    28.3        7.19
10          5.295    1.50                          5.55
11(S2)      ∞       0.97                         (可変)
12         20.909    1.67   1.71999    50.2        5.84
13        -33.655  (可変)                          5.80
14          8.932    1.70   1.48749    70.2        8.16
15         19.274  (可変)                          7.86
16          ∞       0.80   1.51633    64.1       12.00
17          ∞     0.40                         12.00
像面        ∞   
非球面データ
第2面
K =-1.50827e+000  A 4= 4.27117e-004  A 6= 4.07551e-006  A 8=-1.20020e-007  A10= 1.35594e-009  
第6面
K =-3.42977e-001  A 4=-1.05440e-005  A 6=-9.60781e-009  A 8= 8.34730e-008  A10=-6.78383e-010  
第8面
K = 1.08550e-002  A 4= 3.90514e-005  A 6= 6.32330e-007  A 8=-8.93398e-010  A10=-3.89698e-009  
各種データ
ズーム比      4.90 
広角     中間     望遠
焦点距離       5.74    16.76    28.11  
Fナンバー      2.91     3.50     5.00  
画角          31.92    12.03     7.24  
像高           3.57     3.57     3.57  
レンズ全長    52.62    44.35    51.45  
BF             0.40     0.40     0.40  
d 4           24.08     4.62     0.54  
d13            6.06    17.65    29.23  
d15            1.58     1.18     0.78  
面番号        有効径(広角) 有効径（中間） 有効径（望遠）
5       5.72        15.00   15.00
11      4.73         4.23    5.66
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     -15.01         6.60         0.55         -4.36
2    5      13.23         11.40       -0.42         -8.72
3   14      32.40         1.70        -0.94         -2.02
4   16       ∞           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*        38.859    1.80   1.88300    40.8       14.54
2*         7.035    2.60                         11.38
3         11.016    1.39   1.92286    18.9       11.32
4         17.305  (可変)                         10.93
5(S1)      ∞       1.00                         (可変)
6*         9.681    1.88   1.69350    53.2        7.81
7       -794.231    0.20                          7.66
8*         7.685    3.11   1.80610    40.7        7.37
9        -11.688    1.00   2.00330    28.3        6.30
10          5.244    1.82                          5.27
11(S2)      ∞     (可変)                         (可変)
12*        33.474    1.37   1.71999    50.2        5.95
13        -19.191  (可変)                          6.27
14         12.497    1.70   1.48749    70.2        8.18
15         57.217  (可変)                          8.00
16          ∞       0.80   1.51633    64.1       12.00
17          ∞     0.40                         12.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-1.41766e-001  A 4=-5.64368e-005  A 6= 7.74524e-007  A 8=-1.34981e-009  A10= 3.11370e-011  
第2面
K =-1.87619e+000  A 4= 3.35946e-004  A 6= 7.31387e-006  A 8=-2.75328e-007  A10= 4.39458e-009  
第6面
K =-3.02209e-001  A 4=-3.71525e-005  A 6= 5.58952e-007  
第8面
K = 4.80833e-003  A 4= 3.02558e-005  A 6= 1.95294e-006  
第12面
K =-4.92459e+000  A 4=-2.63805e-005  A 6=-3.76033e-007  A 8=-1.83990e-008  A10=-3.32450e-009  
各種データ
ズーム比      5.54 
広角     中間     望遠
焦点距離       5.82    17.45    32.26  
Fナンバー      2.58     3.51     5.50  
画角          31.55    11.57     6.32  
像高           3.57     3.57     3.57  
レンズ全長    47.58    41.85    49.85  
BF             0.40     0.40     0.40  
d 4           21.07     3.34    -0.67  
d11            1.17     0.74     0.30  
d13            0.77    15.66    30.55  
d15            5.49     3.04     0.60  
面番号        有効径(広角) 有効径（中間） 有効径（望遠）
5       5.74        15.00   15.00
11      4.98         4.08   5.44
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     -16.08         5.79         0.52         -3.80
2    5      18.55         9.01        -8.83        -10.37
3   12      17.13         1.37         0.51         -0.29
4   14      32.39         1.70        -0.32         -1.44
5   16       ∞           0.80         0.26         -0.26
数値実施例５
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       135.858    1.70   1.85961    40.3       13.12
2*         5.894    1.79                         10.60
3         11.296    2.16   1.84666    23.9       10.97
4         54.071  (可変)                         10.55
5(S1)      ∞       0.50                         (可変)
6*         5.733    2.72   1.85961    40.3        7.08
7         26.269    0.50   1.69895    30.1        6.25
8          4.522    0.67                          5.60
9          8.281    0.50   1.69895    30.1        5.64
10          3.659    2.29   1.63854    55.4        5.43
11        -50.835    1.13                          5.33
12(S2)      ∞     (可変)                         (可変)
13         -7.199    0.60   1.48749    70.2        5.25
14        -11.725  (可変)                          5.56
15          9.780    1.50   1.80400    46.6        8.43
16         27.000  (可変)                          8.14
17          ∞       0.80   1.51633    64.1       12.00
18          ∞     0.40                         12.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 5.70656e+001  A 4= 8.93479e-007  A 6=-1.65878e-007  A 8=-6.28046e-009  A10=-1.88706e-011  
第2面
K =-2.29154e+000  A 4= 9.71253e-004  A 6=-1.67254e-005  A 8= 2.78098e-007  A10=-3.65321e-009  
第6面
K =-2.58378e-001  A 4=-4.50313e-006  A 6=-2.33994e-007  
各種データ
ズーム比      4.98 
広角     中間     望遠
焦点距離       6.00    17.29    29.89  
Fナンバー      2.52     4.06     6.00  
画角          30.62    11.61     6.77  
像高           3.55     3.55     3.55  
レンズ全長    46.44    40.82    47.96  
BF             0.40     0.40     0.40  
d 4           20.12     3.55    -0.25  
d12            2.01     3.96     5.90  
d14            4.88    14.13    23.38  
d16            2.17     1.92     1.67  
面番号        有効径(広角) 有効径（中間） 有効径（望遠）
5       6.29        15.00   15.00
12      4.88         4.35   5.04
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     -15.19         5.65        -0.37         -4.49
2    5      11.43         8.31        -0.09         -5.95
3   13     -40.00         0.60        -0.67         -1.09
4   15      18.36         1.50        -0.45         -1.26
5   17       ∞           0.80         0.26         -0.26
【符号の説明】
【０１５２】
Ｌ１  第１群
Ｌ２  第２群
Ｌ３  第３群
2a  2a群
2b  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】
2012123030.tif 000004
【図２】
2012123030.tif 000005
【図３】
2012123030.tif 000006
【図４】
2012123030.tif 000007
【図５】
2012123030.tif 000008
【図６】
2012123030.tif 000009
【図７】
2012123030.tif 000010
【図８】
2012123030.tif 000011
【図９】
2012123030.tif 000012
【図１０】
2012123030.tif 000013
【図１１】
2012123030.tif 000014
【図１２】
2012123030.tif 000015
【図１３】
2012123030.tif 000016
【図１４】
2012123030.tif 000017
【図１５】
2012123030.tif 000018
【図１６】
2012123030.tif 000019
【図１７】
2012123030.tif 000020
【図１８】
2012123030.tif 000021
【図１９】
2012123030.tif 000022
【図２０】
2012123030.tif 000023
【図２１】
2012123030.tif 000024